Công nghệ xử lý nước thải - Nguyễn Văn Sức

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN 50 NGUYỄN VĂN SỨC GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC (Chủ biên) CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển dân số, công nghiệp hóa gây áp lực nặng nề cho môi trường Nguồn nước thải sinh hoạt, công nghiệp không xử lý làm ô nhiễm nguồn nước, làm thay đổi môi trường sống động vật thủy sinh ảnh hưởng đến sức khỏe người Do vậy, xử lý nước thải công việc cần thiết để loại bỏ chất độc hại trước thải môi trường Giáo trình “Cơng nghệ xử lý nước thải” biên soạn với mong muốn đóng góp kiến thức xử lý nước thải cho đối tượng sinh viên trường đại học cao đẳng ngành Cơng nghệ mơi trường Giáo trình “Cơng nghệ xử lý nước thải” tham khảo đúc rút từ cơng trình nghiên cứu nhà khoa học mơi trường, tài liệu giảng dạy viện, trường đại học tiếng giới với nội dung chắt lọc cô đọng giúp cho người đọc dễ tiếp cận, nắm bắt nhanh chóng chất trình xử lý nước thải Phần lớn nội dung biên soạn giáo trình tập trung cho trình xử lý nước thải công nghệ sinh học Đây công nghệ sử dụng phổ biến giới Hầu hết, nhà máy xử lý nước thải Việt Nam sử dụng công nghệ sinh học Độc giả tìm hiểu q trình xử lý sinh học để khử sBOD, NBOD P kỹ thuật hiếu khí, thiếu khí, kỵ khí với trình tăng trưởng bám dính tăng trưởng lơ lửng Ngồi cơng nghệ sinh học, số cơng nghệ khác liên quan đến lĩnh vực hóa học, vật lý hóa lý áp dụng riêng biệt kết hợp hệ thống xử lý nước thải kết tủa, keo tụ/bơng tụ, oxy hóa bậc cao, tuyển nổi, trích ly, hấp phụ trao đổi ion trình bày cách chi tiết nhằm đáp ứng cho độc giả vận dụng cách linh hoạt giải đối tượng nước thải cụ thể nhằm đạt hiệu cao xử lý nước thải Trong q trình biên soạn khơng thể tránh khỏi sai sót, tác giả xin chân thành tiếp thu đóng góp độc giả Tác giả CÁC KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ Ký hiệu Nội dung DO Oxy hòa tan Dissolved oxygen mg/l TS Tổng chất rắn Total solids mg/l TSS Tổng chất rắn lơ lửng Total suspended solids mg/l TDS Tổng chất rắn hòa tan Total dissolved solids mg/l VSS Chất rắn lơ lửng bay Volatile suspended solids mg/l FSS Fixed suspended solids Chất rắn lơ lửng cố định mg/l BOD Nhu cầu oxy sinh hóa Biochemical oxygen demand mg/l BOD5 Nhu cầu oxy sinh hóa sau ngày ủ nhiệt độ 20 0C Biochemical oxygen demand with 5-d incubation at 20 0C mg/l BODU Tổng nhu cầu oxy sinh hóa cho cac bon ni tơ Total of oxygen demand measured of carbonaceous and nitrogenous demands mg/l COD Nhu cầu oxy hóa học Chemical oxygen demand mg/l TOC Tổng cacbon hữu Total organic carbon mg/l TKN Tổng ni tơ kjeldahl Total kjeldahl nitrogen mg/l HRT(tR) Thời gian lưu nước Hydraulic retention time T Mean cell residence time T trung bình MLSS Chất rắn lơ lửng trộn lẫn chất lỏng Mixed liquor suspended solids F/M Tỷ lệ thức ăn – vi sinh vật Food-tomicroorganic ratios SRT (θc) Thời gian lưu bùn Đơn vị mg/l kg BOD/kg MLSS FMT Bể khuấy trộn hồn chỉnh Full mixing tank CAS Q trình bùn hoạt tính truyền thống Conventional Activated Sludge SFAS Quá trình bùn hoạt tính nạp bậc Step Feed Activated Sludge CSAS Q trình bùn hoạt tính tiếp xúc ổn định Contact Stabilization Activated Sludge CMAS Quá trình bùn hoạt tính khuấy trộn hồn chỉnh Complete Mix Activated Sludge SBRAS Q trình bùn hoạt tính mẻ Sequencing Batch Reactor Activated Sludge RBC Tiếp xúc sinh học quay Rotating biological contact AEBR Bể kỵ khí tăng trưởng bám dính lớp bùn giãn nở dịng hướng lên Upflow Attached Growth Anaerobic Expanded-Bed Reactor AFBR Bể kỵ khí lớp giả hóa lỏng tăng trưởng bám dính Attached Growth Anaerobic FluidizedBed Reactor ASBR Bể kỵ khí gián đoạn Anaerobic Sequencing Bed Reactor CEPT Xử lý phốt bậc tăng cường chất hóa học Chemically Enhanced Primary Treatment AOP Oxy hóa bậc cao Advanced Oxidation Processes DAF Bể tuyển khí hịa tan Dissolved air flotation UASB Bể phản ứng dịng chảy ngược qua lớp bùn kỵ khí Upflow anaerobic sludge blanket  Độ nhớt nước Viscosity of water N.s/m ρ Tỷ khối Density Kg/m3 R Số Reynold Reynold number Q Lưu lượng Flow rate CD Hệ số thải Coefficient of discharge G Sự chênh lệch tốc độ trung bình Mean velocity gradient s-1 d Đường kính hạt Diameter of particles m/s g Gia tốc trọng trường Gravitational acceleration m/s2 Vs Tốc độ lắng hạt Setting velocity of particles m/s ρP Tỷ khối hạt rắn Density of particales Thời gian tiếp xúc lớp trống Emty-bed contact time V0 Vận tốc ngang tải trọng bề mặt Overflow rate or surface loading rate A Diện tích bề mặt Surface area m2 Chiều rộng, chiều dài bể Width and length M Y Hiệu suất sinh khối Biomass yeld K1 Hệ số phân hủy oxy Deoxygenation coefficiency KS Hằng số bão hòa nửa Half-saturation coefficient mg/l g Tốc độ tăng trưởng sinh khối riêng Biomass specific growth rate mg sinh khối / mg sinh khối thời gian max Tốc độ tăng trưởng riêng cực đại Maximum biomass specfic growrh rate EBCT W, L m3/s Kg/m3 S m3/(m2.d) Kg/kg Nồng độ chất Substrate concentration rSU Tốc độ sử dụng chất Rate of substrate utilization mg BOD /l.d K Hằng số sử dụng chất cực đại Maximum specific substrate utilization rate mg chất nền/ mg sinh khối s Ke Hằng số hô hấp nội bào Endogenous decay coefficient s-1 rO Tốc độ sử dụng oxy Oxygen uptake rate mg O2/l.d qe Dung lượng hấp phụ Adsorption capacity mg/g S mg/l Chƣơng NGUỒN GỐC VÀ THÀNH PHẦN CỦA NƢỚC THẢI Mục tiêu chương 1: sau học xong chương này, sinh viên nắm được:  Nguồn gốc, tính chất nước thải  Ảnh hưởng nước thải chưa xử lý đến môi trường tự nhiên sức khỏe người  Cơ sở hạ tầng phương pháp thu thập liệu cho hệ thống thu gom nước thải  Các phương pháp xử lý nước thải 1.1 NGUỒN GỐC NƢỚC THẢI Nƣớc thải có nguồn gốc từ nguồn nƣớc sử dụng công nghiệp sinh hoạt Nƣớc mƣa nƣớc thấm nguồn nƣớc thải lớn Bản thân nƣớc mƣa nƣớc nhƣng rơi xuống mặt đất bị pha trộn nhiễm bẩn 1.1.1 Nƣớc thải sinh hoạt Nƣớc thải sinh hoạt bao gồm nƣớc thải đen nƣớc thải xám Nƣớc thải từ toilet đƣợc gọi nƣớc thải đen Nƣớc thải đen chứa hàm lƣợng cao chất rắn lƣợng đáng kể thức ăn cho vi khuẩn (nitơ photpho) Nƣớc thải đen đƣợc tách thành hai phần: phân nƣớc tiểu Mỗi ngƣời, hàng năm thải trung bình kg N 0,4 kg P nƣớc tiểu 0,55 kg N 0,18 kg P phân Nƣớc thải xám bao gồm nƣớc giặt rũ quần áo, tắm rửa nƣớc sử dụng nhà bếp Nƣớc từ nhà bếp chứa lƣợng lớn chất rắn dầu mỡ Cả hai loại nƣớc thải đen thải xám chứa mầm bệnh ngƣời, đặc biệt nƣớc thải đen 1.1.2 Nƣớc thải cơng nghiệp Rất khó phân loại nƣớc thải từ tất ngành công nghiệp Mỗi ngành cơng nghiệp có nƣớc thải đặc trƣng ngành Ví dụ, nƣớc thải ngành công nghiệp dệt nhuộm chứa chất hữu mang màu số hóa chất độc hại khó phân hủy Nƣớc thải sở xi mạ chứa hàm lƣợng kim loại nặng cao có pH thấp Nƣớc thải chế biến thực phẩm chủ yếu chứa hợp chất hữu dễ phân hủy vi sinh 1.2 TÍNH CHẤT CỦA NƢỚC THẢI 1.2.1 Tính chất vật lý nƣớc thải Tính chất vật lý nƣớc thải bao gồm nhiệt độ, màu sắc, mùi vị chất rắn Nhiệt độ Nhiệt độ nƣớc thải thay đổi lớn, phụ thuộc vào mùa năm Sự thay đổi nhiệt độ ảnh hƣởng đến tốc độ lắng, mức độ oxy hòa tan hoạt động vi sinh vật Nhiệt độ nƣớc thải yếu tố quan trọng số phận nhà máy xử lý nƣớc thải nhƣ bể lắng bể lọc Màu sắc Nƣớc thải chứa oxy hịa tan (DO) thƣờng có màu xám Nƣớc thải có màu đen thƣờng có mùi thối chứa lƣợng oxy hịa tan khơng có Chất rắn Chất rắn bao gồm chất lơ lửng chất hòa tan nƣớc nƣớc thải Chất rắn đƣợc chia thành phần khác nhau, nồng độ chúng cho biết chất lƣợng nƣớc thải tham số quan trọng để kiểm sốt q trình xử lý Thành phần chất rắn nƣớc thải bao gồm: - Tổng chất rắn, (TS), bao gồm tổng chất rắn lơ lửng (TSS) tổng chất rắn hòa tan (TDS) Mỗi phần chất rắn lơ lửng chất rắn hịa tan chia thành phần bay phần cố định Tổng chất rắn chất lại cốc sau bay mẫu nƣớc thải qua đêm lò nung nhiệt độ từ 1030C đến 1050C TS đƣợc xác định công thức: mg TS/l = (A-B) 1000 Thể tích mẫu, ml (1.1) A - trọng lƣợng cặn khô + trọng lƣợng cốc, mg B - trọng lƣợng cốc, mg 1000 – hệ số chuyển đổi 1000 ml/l - Tổng chất rắn lơ lửng, (TSS), đƣợc quy cho cặn khơng có khả lắng TSS tham số quan trọng nƣớc thải tiêu chuẩn xử lý nƣớc Tiêu chuẩn TSS nƣớc thải sau 10 ... q trình xử lý nước thải Phần lớn nội dung biên soạn giáo trình tập trung cho trình xử lý nước thải công nghệ sinh học Đây công nghệ sử dụng phổ biến giới Hầu hết, nhà máy xử lý nước thải Việt... chất nước thải  Ảnh hưởng nước thải chưa xử lý đến môi trường tự nhiên sức khỏe người  Cơ sở hạ tầng phương pháp thu thập liệu cho hệ thống thu gom nước thải  Các phương pháp xử lý nước thải. .. phải đƣợc xử lý Xử lý nƣớc thải loại bỏ chất rắn BOD nƣớc thải Trên sở đó, cần phải đƣa mức độ xử lý nƣớc thải để đạt đƣợc nồng độ tới hạn chất bẩn trƣớc thải môi trƣờng Mức độ xử lý nƣớc thải phụ