Đầu bài thiết kế: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho một làng ở ngoại thành hà nội với khoảng 2000 người. 3.1 Đặc tính nước thải cần xử lý Với định mức nước cấp là 40-60 l/ng.ngày (lấy bằng 50 l/ng.ngày) nhưng do ở vùng nông thôn lượng nước thải ra sẽ tự thấm, các hộ gia đình dùng để tưới cây trồng…vì vậy nên lượng nước thải giả thiết lấy bằng 70% nước cấp. Mỗi người sẽ thải ra 70%*50=35(l/ng.ngày). → Một ngày tổng lượng nước thải ra là: 35*2000 = 70000 (l/ngày) = 70 (m3/ngày) - Nước đen: nước thải từ nhà vệ sinh, chứa hàm lượng cao các chất rắn và một lượng lớn thức ăn dành cho vi khuẩn (Thành phần chính là Nitơ và Photpho). Nước thải đen được chia là 2 thành phần là phân và nước tiểu. Tại các khu vệ sinh đều có bể tự hoại. - Nước thải xám là lượng nước thải bao gồm nước giặt giũ đồ quần áo, nước tắm rửa và nước từ nhà bếp, nhà ăn. Nước thải từ nhà bếp, nhà ăn có chứa một lượng lớn chất rắn và dầu mỡ. Nước xám được thu gom qua hệ thống cống thải có hố ga tập trung thường xuyên được dọn dẹp cặn lắng, rác,… * Tham khảo các số liệu về đặc tính nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn và đô thị, đề xuất đặc tính nước thải sinh hoạt (sau bể tự hoại) yêu cầu trong hệ thống XLNT. Bảng 3.1 Đặc tính nước thải sinh hoạt yêu cầu trong hệ thống XLNT STT Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào QCVN 14:2008/BTNMT cột B 1 pH 7 5-9 2 COD mg/l 250 - 3 BOD5 mg/l 150 50 4 NH4+ - N mg/l 40 10 5 PO43- - P mg/l 12 10 6 TSS mg/l 150 100 7 Coliform MPN/100ml 1,6*104 5000 * Nguồn tiếp nhận: Nguồn tiếp nhận là công trình thủy lợi phục vụ cho hoạt động sản xuất nông nghiệp (áp dụng quy chuẩn QCVN14:2008/BTNMT cột B). Từ số liệu đầu vào nước thải có thẻ nhận thẩy: - BOD5/COD = 150/250 = 0.6 > 0.5 → lựa chọn phương pháp xử lý sinh học là phương án khả thi, ít tốn kém chi phí đầu tư, vận hành. - (BOD5 = 150 mg/L < 1500 mg/l) → áp dụng là phương pháp xử lý sinh học hiếu khí . - Tỷ lệ C/N/P = 250/40/12 =100/16/5 → So với định mức chuẩn (100/5/1) thì dư N và P → lựa chọn các công trình xử lý được chất dinh dưỡng. - Điều kiện hoạt động của hệ thống ở vùng nông thôn, cần có yêu cầu: + Chi phí đầu tư và chi phí vận hành thấp. + Yêu cầu vận hành: Dễ vận hành, yêu cầu kỹ thuật thấp. 3.2. Đề xuất công nghệ * Trên cơ sở phân tích đặc tính nước thải và yêu cầu công nghệ xử lý, đề xuất quy trình xử lý nước thải như sau: - Áp dụng công nghệ bể tự hoại cải tiến BASTAF kết hợp với bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy đứng. + Bể tự hoại cải tiến giúp xử lý sơ bộ chất hữu cơ, bãi lọc trồng cây tạo điều kiện xử lý thiếu khí chất dinh dưỡng. + Tại bể BASTAF thì Colifrom được loại bỏ một phần do chết đi và lắng xuống vì thời gian lưu bùn kéo dài hoặc hấp phụ lên vật liệu lọc. Qua bãi lọc ngầm trồng cây thì Coliform tiếp tục bị tiêu diệt do điều kiện môi trường không thuận lợi: nhiệt độ, ánh sáng mặt trời,… + Sử dụng bãi lọc ngầm trồng cây thay vì bãi lọc ngập nước tránh gây mùi ra xung quanh, tránh ruồi muỗi. + Loại cây trồng trong bãi lọc là Cỏ Voi, Sậy, Cỏ Nến, Cói,… thường trồng Cỏ Voi để tận dụng cho trâu bò ăn vì thành phần dinh dưỡng mà rễ cây hấp thụ không có chất độc hại, hoặc kết hợp trồng nhiều loại cây trên cùng một bãi lọc. + Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng có nhiều ưu điểm như có chế độ oxy trong lớp vật liệu tốt hơn, cho phép nâng cao hiệu suất quá trình phân huỷ sinh học các chất hữu cơ, xử lý được chất dinh dưỡng như Nitơ nhờ quá trình nitrat – khử nitrat, loại bỏ vi sinh, tốn ít diện tích nhất trong các loại bãi lọc, hiệu suất xử lý cao,… - Sơ đồ công nghệ SCR * Thuyết minh dây chuyền: Nước thải từ cống thoát nước khu vực qua song chắn rác đi vào bể tự hoại cải tiến BASTAF 3 ngăn. + Nước thải được đưa vào ngăn thứ nhất của bể, có vai trò làm ngăn lắng- lên men kỵ khí, đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong dòng nước thải. + Nhờ các vách ngăn hướng dòng ở ngăn thứ 2 nước thải chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, tiếp xúc với các sinh vật kỵ khí ở lớp bùn hình thành dưới đáy bể trong điều kiện động. Các chất hữu cơ được vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa. + Nước thải tiếp tục đi vào ngăn lọc cuối cùng của bể thì các vi sinh vật kỵ khí sống nhờ dính bám vào bể mặt các hạt vật liệu lọc thường là xỉ than, đá dăm, sỏi,.. sẽ làm sạch bổ sung nước thải và ngăn cặn lơ lửng trôi ra theo nước. - Nước thải sau khi qua bể tự hoại cải tiến sẽ chảy tới bãi lọc ngầm trồng cây nhờ. Lớp lọc có đất, cát, sỏi và đá, được xếp thứ tự từ trên xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc. Dòng chảy thẳng đứng từ trên xuống, khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt vật liệu lọc, điều kiện thiếu khí xử lý các chất dinh dưỡng sau đó vùng rễ của thực vật hấp thụ. - Sau khi qua bãi lọc trồng cây nước được thu lại tại ống thu nước và xả vào nguồn tiếp nhận. Bảng 3.2 Hiệu suất xử lý qua các giai đoạn Giá trị Bể tự hoại cải tiến Bãi lọc trồng cây QCVN 14:2008/BTNMT cột B Hiệu suất(%) COD vào(mg/l) COD ra(mg/l) 60 250 100 60 100 40 - Hiệu suất(%) BOD vào(mg/l) BOD ra(mg/l) 56 150 66 50 66 33 50 Hiệu suất(%) TSS vào(mg/l) TSS ra(mg/l) 60 150 60 70 60 18 100 Hiệu suất(%) NH4+ -N vào(mg/l) NH4+ -N ra(mg/l) - 75 40 10 10 Hiệu suất(%) PO43- - P vào(mg/l) PO43- - P ra(mg/l) - 50 12 6 10 Hiệu suất(%) Coliform vào ( MPN/100ml) Coliform ra ( MPN/100ml) 45 1,6*104 8800 45 8800 4840 5000 * Giải pháp vận hành: - Có công nhân vận hành - Kiểm soát hoạt động của song chắn rác, hàng ngày dọn vệ sinh vớt rác. - Định kỳ nạo vét cặn lắng ở hố ga thu gom. - Hút lượng bùn thải trong bể tự hoại cải tiến sau khoảng 1-2 năm. - Cắt tỉa cỏ, thu gom, trồng mới khi cỏ đạt chiều cao khoảng 1,5m. CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ * Sơ đồ nguyên lý bể tự hoại BASTAF * Tính toán bể xử lý sơ bộ dạng bể tự hoại cải tiến BASTAF 3 ngăn. Lưu lượng nước thải Q = N*qo = 2000*35 = 70000 (l/ngày) - Tổng dung tích của bể tự hoại: V = Vư + Vk V = ( Vn + Vb + Vt + Vv ) + Vk, m3 (CT 2-13 [8], trang 48) Trong đó: Vn - dung tích vùng tách cặn; Vb - dung tích vùng phân hủy cặn tươi; Vt - dung tích vùng chứa bùn đã phân hủy (nằm dưới đáy bể); Vv - dung tích vùng váng nổi; Vk - dung tích phần lưu không trên mặt nước; - Vn = (N.qo.tn)/1000 (CT 2-4 [8], trang 48) = (Q.tn)/1000 = (70000*0,5)/1000 = 35 (m3) (Với tn = 0,5 (ngày) - thời gian lưu nước trong vùng lắng) - Vb = (24*N)/1000 (CT 2-14 [8], trang 55) = (24*2000)/1000 = 48 (m3) - Vt + Vv = Vt+v = (1,4*40*N*T)/1000 (CT 2-15 [8], trang 55) = (1,4*40*2000*1)/1000 = 112 (m3) (với T=1 năm – thời gian giữa 2 lần hút cặn) → Vư = 35+48+112 = 195 (m3) - Vk = 20%*Vư = 20%*195 = 39 (m3) → V = 39+195 = 234 (m3) → Chia làm 2 dãy bể làm việc song song => thể tích 1 dãy bể V’ = 234/2 = 117 (m3) Tính toán 1 dãy bể: - Thể tích ngăn thứ nhất: V1 = 1/2V’ = 1/2*117 = 58,5 (m3) - Thể tích ngăn thứ 2 và 3: V2 = V3 = 1/2V1 = 1/2*58,5 = 29,25 (m3) Chọn chiều rộng bể BASTAF B = 4 (m) Chiều sâu của bể H = 2 (m) ( chiều cao phần lưu không trên mặt nước là 0,33 m) - Chiều dài ngăn 1 là: L1 = V1/(B*H) = 58,5/(4*2) = 7,4 (m) - Chiều dài ngăn 2 và 3 là: L2 = L3 = V2/(B*H) = 29,25/(4*2) = 3,7 (m) Thể tích thực của 1 dãy bể là: (4*2*7,4 + 4*2*3,7 + 4*2*3,7) = 118,4 (m3) Tổng thời gian lưu nước thải trong 1 dãy bể là: 118,4/70 = 1,7 (ngày) = 40,8 (h) - Kích thước 1 dãy bể: Ngăn 1 Ngăn 2 Ngăn 3 Chiều rộng B (m) 4 4 4 Chiều sâu H (m) 2 2 2 Chiều dài L (m) 7,4 3,7 3,7 * Bể BASTAF xây dựng cao trên mặt đất 0,5 m và sâu dưới mặt đất 1,5 m. - Bể xây bằng gạch: Xây tường đôi (220 mm) xếp gạch một hàng dọc lại một hàng ngang, xây bằng gạch đặc M75 và vữa xi măng cát vàng. Cả mặt trong và ngoài bể chát vữa xi măng cát vàng dày 20 mm, ngoài cùng đánh màu bằng xi măng nguyên chất chống thấm (toàn bộ chiều cao và mặt trong đáy bể). Đặt các tấm lưới thép 10*10 mm chống nứt và chống thấm vào trong lớp vữa trong khi trát mặt trong tường bể. - Đáy bể đổ bằng tấm đan BTCT M200 dày 200 mm. Nắp bể được đậy bằng tấm đan BTCT M200 dày 100mm có chừa lỗ để kiểm tra và hút cặn. Chiều rộng lỗ hút cặn 300 mm. - Bể được xây có độ dốc 2%. - Đường ống dẫn nước vào ngăn chứa: miệng tê bố trí thấp hơn mặt nước khoảng 400 mm. Có 2 tê dẫn nước từ ngăn 1 sang ngăn 2 và 2 tê dẫn nước từ ngăn 2 sang ngăn 3. + Tê thu nước ra thấp hơn mặt nước 150 mm. Sử dụng ống nhựa đường kính 150mm. + Ống qua tường phải đc hàn sẵn tấm chắn nước và chèn kỹ bằng bê tông sỏi nhỏ M200, hoặc bằng gioăng cao su chịu nước, các phần kim loại phải được sơn chống gỉ 2 lớp sau khi lắp đặt nếu có. - Vách ngăn đặt sau mỗi tê dẫn nước từ 1 sang ngăn 2 và từ ngăn 2 sang ngăn 3, chạy hết chiều rộng của bể, có cửa dẫn nước ở dưới với chiều cao 400 mm. - Lỗ thông hơi ở mỗi ngăn đường kính 100 mm có ống dẫn cao trên mái nhà 1m tránh mùi, khí độc. - Ngăn lọc kỵ khí với vật liệu lọc là xỉ than, đá dăm, sỏi đường kính 25 - 70 mm đặt trên các tấm đan BTCT đục lỗ 15 - 20 mm và cách đáy bể 600 mm. Chiều cao lớp vật liệu lọc khoảng 500 mm.
Trang 1MỤC LỤC
MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined.
Chương I: Giới thiệu về nước thải sinh hoạt nông thôn 4
1 Nguồn gốc của nước thải sinh hoạt nông thôn 4
3 Khả năng gây ô nhiễm môi trường của nước thải sinh hoạt 6
Chương II: Các phương pháp sinh học xử lý nước thải sinh hoạt 7
1 Xử lý yếm khí 7
1.1 Nguyên tắc của quá trình 7
1.2 Các công trình xử lý nước thải yếm khí 7
2 Xử lý hiếu khí 9
2.1 Nguyên tắc của quá trình 9
2.2 Các công trình xử lý 10
2.2.1 Các công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên 10
2.2.2 Các công trình xử lý nước thải nhân tạo 11
3 Công trình xử lý kết hợp 12
3.2 Xử lý kết hợp bể tự hoại cải tiến và bãi lọc trồng cây 14
Chương III: Phân tích và lựa chọn công nghệ 14
Trang 2MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT NÔNG THÔN 4
1.1 Nguồn gốc của nước thải sinh hoạt nông thôn 4
1.2 Đặc tính nước thải 4
1.3 Khả năng gây ô nhiễm môi trường của nước thải sinh hoạt 6
CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 7
2.1 Xử lý yếm khí 7
2.1.1 Nguyên tắc của quá trình 7
2.1.2 Các công trình xử lý nước thải yếm khí 7
2.2 Xử lý hiếu khí 9
2.2.1 Nguyên tắc của quá trình 9
2.2.2 Các công trình xử lý 10
2.2.2.1 Các công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên 10
2.2.2.2 Các công trình xử lý nước thải nhân tạo 11
2.3 Công trình xử lý kết hợp 12
2.3.1 Xử lý bằng công nghệ AAO 12
2.3.2 Xử lý kết hợp bể tự hoại cải tiến và bãi lọc ngầm trồng cây 14
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 15
Trang 33
MỞ ĐẦU
Ngày nay dưới sự phát triển của khoa học, con người ngày càng đạt được những tiến bộ trong nhiều lĩnh vực như kinh tế, khoa học kỹ thuật,… cũng như đời sống con người ngày càng được nâng cao
Tuy nhiên sự phát triển nào cũng có mặt trái của nó, con người càng tạo ra nhiều sản phẩm phục vụ nhu cầu cuộc sống thì đồng thời họ cũng thải ra môi trường nhiều loại chất thải khó phân hủy vượt quá khả năng tự làm sạch của môi trường nên môi trường sống của chúng ta ngày càng trở nên ô nhiễm nghiêm trọng Vấn đề ô nhiễm không chỉ ở các khu đô thị với số lượng dân cư lớn và có nhiều khu công nghiệp mà hiện nay ô nhiễm tại các vùng nông thôn cũng là vấn đề đang được quan tâm Và một trong số vấn đề cấp thiết hiện nay là ô nhiễm nước thải sinh hoạt tại các vùng nông thôn Nước thải sinh hoạt trong hoạt động sinh sống của con người chứa rất nhiều thành phần khác nhau gây ra ô nhiễm, đặc biệt là các kênh rạch nơi tiếp nhận tất cả các nguồn nước thải Vì vậy, đồ án “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho một làng ở ngoại thành hà nội với khoảng 2000 người” giúp tìm hiểu và lựa chọn công nghệ xử lý nước
thải sinh hoạt phù hợp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước ở vùng nông thôn
Trang 4CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT NÔNG THÔN
1.1 Nguồn gốc của nước thải sinh hoạt nông thôn
Nước thải sinh hoạt được thải ra từ các hộ gia đình, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác sau những hoạt động của con người hàng ngày như: tắm giặt, ăn uống, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… và một số hoạt động chăn nuôi Nước thải sinh hoạt ở các vùng nông thôn thường được thải vào các ao hồ, kênh mương và chưa có hệ thống xử lý nước thải phù hợp
Thành phần nước thải sinh hoạt gồm hai loại:
- Nước thải đen nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người, gia súc từ các phòng vệ sinh, chuồng trại
- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất tẩy rửa,…
1.2 Đặc tính nước thải
Bảng 1.1:Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt [1]
1 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)
2 Tổng chất rắn hòa tan (TDS)
Bảng 1.2: Thành phần nước thải sinh hoạt nông thôn [2]
Trang 5Bảng 1.4: Đặc tính nước thải trong nước thải chăn nuôi heo[4]
Trang 6* Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào: - Lưu lượng nước thải
+ Tại Việt Nam định mức nước cấp sinh hoạt tại vùng nông thôn khoảng 60l/ng.ngày
40 Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người
Bảng 1.5: Tải trọng chất ô nhiễm tính cho 1 người dân Việt Nam theo TCVN 7957:2008 về thoát nước- Mạng lưới và công trình bên ngoài- Tiêu chuẩn thiết kế
1.3 Khả năng gây ô nhiễm môi trường của nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt chứa các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein (40 - 50%); hydrat cacbon (40 - 50%) Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20 - 40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học Ở những vùng dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý theo quy định là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng
Chất rắn lơ lửng hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong, rêu….Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) và gây bồi lắng
Trang 77
CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
2.1 Xử lý yếm khí
2.1.1 Nguyên tắc của quá trình
Xử lý sinh học yếm khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật ( chủ yếu là vi khuẩn ) hoạt động không cần sự có mặt của oxy không khí, sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2,…
Quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử - Giai đoạn 2: Acid hóa
- Giai đoạn 3: Acetate hóa - Giai đoạn 4: Methane hóa
Các chất thải hữu cơ chứa các nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành các acid béo Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2 Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrat Vi sinh vật chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines và CO
- Các phương trình phản ứng xảy ra như sau: 4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O
4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 2H2O CH3COOH → CH4 + CO2
- Hiệu suất xử lý BOD là 75% Tải trọng BOD khoảng 320gBOD/m3.ngày - Thời gian tối ưu thường là 5 ngày
- Nhiệt độ tối thiểu là 25°C
- Ưu điểm: So với quá trình hiếu khí thì sinh ra ít bùn hơn và không cần thiết bị sục khí
- Nhược điểm: Phân hủy không triệt để nên nước thải cần được xử lý thứ cấp tiếp theo Quá trình phân hủy yếm khí cần nhiệt độ khá cao
Trang 8b, Hầm biogas
Là một hệ thống tự động, khi mà khí được sinh ra trong điều kiện kỵ khí sẽ đẩy cặn bã vào bể áp lực và ống nạp nhiên liệu Khi mở van thì các cặn bã trong bể áp lực và
ống nạp nhiên liệu sẽ đẩy khí ra để sử dụng
- Hầm biogas được chia làm ba phần liên tiếp với nhau:
+ Ngăn trộn là nơi để trộn các chất hữu cơ với nước trước khi đổ vào hầm phân hủy + Hầm phân hủy là nơi nước và chất hữu cơ bị phân hủy lên men Khí CH4 và các loại khí khác sẽ được sinh ra ở đây và những chất khí này sẽ đẩy bùn cặn ở đáy bể lên bể áp lực
+ Bể áp lực: là nơi chứa các bùn cặn Khi mở van thì các cặn bã trong này sẽ đẩy ngược các chất khí ra để sử dụng
- Ưu điểm: Tạo ra khí CH4 phục vụ cho hoạt động đun nấu, phát điện,…
- Nhược điểm: Chất lượng nước sau xử lý chưa cao, việc thu khí gặp nhiều khó khăn
c, Bể tự hoại
Bể tự hoại là công trình xử lý nước thải bậc I có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ hoặc hoàn toàn nước thải trước khi thải ra sông, hồ hay mạng lưới thoát nước bên ngoài
- Nguyên lý hoạt động của bể tự hoại:
+ Quá trình lắng cặn: là quá trình lắng trọng lực Các tạp chất lơ lửng kích thước nhỏ, khó tự lắng, cũng có thể tham gia quá trình lắng nhờ bám dính, đông tụ với nhau và tạo thành các bông keo tụ lớn, dễ lắng hơn
+ Quá trình phân hủy kỵ khí: sau khi các hạt cặn lắng xuống đáy bể và các chất hữu cơ sẽ bị phân hủy nhờ có các vi sinh vật yếm khí, cặn sẽ lên men, mất mùi hôi và giảm thể tích Tốc độ lên men của căn nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiệt độ, độ PH của nước thải, lượng vi sinh vật trong cặn, nhiệt độ càng cao thì tốc độ lên men càng nhanh
- Hiệu quả xử lý chất hữu cơ theo BOD và COD đạt trung bình 25 - 40% Qua thời gian từ 3 - 6 tháng, cặn lắng lên men kỵ khí Bể tự hoại thiết kế xây dựng đúng cho phép quá trình lắng cặn đạt hiệu suất 50 - 70% theo SS
- Thời gian lưu nước trong bể từ 1 - 3 ngày
- Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí, hiệu quả xử lý sơ bộ tương đối cao - Nhược điểm: Tạo lớp váng có thể làm giảm hiệu suất xử lý
d, Xử lý bằng công nghệ UASB
Trang 99
- Thuyết minh công nghệ UASB: Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi tầng vi sinh này Hệ thống tách pha phía trên bể làm nhiệm vụ tách các pha rắn - lỏng và khí, tại đây thì các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng chảy qua công trình xử lý tiếp theo
- Xử lý BOD trong khoảng 600 - 15000 mg/l - Hiệu quả đạt từ 80-95%
- Ưu điểm: Không tốn nhiều năng lượng, không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp, tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao nhưng lượng bùn sản sinh không nhiều, giảm chi phí xử lý, có thể xử lý một số chất khó phân hủy, có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống - Nhược điểm: Cần diện tích và không gian lớn để xử lý chất thải, quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khó kiểm soát
e, Lọc kỵ khí bám dính cố định – AFR (Anaerobic filter reactor)
Hệ thống lọc kỵ khí bám dính cố định sử dụng các VSV bám dính trên các vật liệu lọc được đặt trong bể với dòng chảy của nước thải là từ dưới lên hoặc là từ trên xuống và màng VSV bám dính này không bị rửa trôi trong quá trình xử lý
Quá trình xử lý được xảy ra là kết quả của bùn lơ lửng và hòa trộn sinh khối bị giữ lại bởi màng lọc Dòng chảy ra ở phần trên của màng là tập hợp của các tác nhân bị đào thải Dòng chảy ra được tuần hoàn lại để duy trì việc nạp nước trong bể phản ứng Phần khí ở dưới đáy bể sẽ được thu hồi và chuyển đến nơi khác để sử dụng lại
- Thời gian lưu nước trung bình trong bể khoảng từ 0,5-4 ngày - Tải trọng chất hữu cơ từ 5-15 kg COD/m3.ngày
- Ưu điểm: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ cao, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải, quản lý vận hành đơn giản, ít tốn năng lượng
- Nhược điểm: Giá thành vật liệu lọc cao, cần phải thay thế vật liệu lọc khi có lớp cặn bám dày
2.2 Xử lý hiếu khí
2.2.1 Nguyên tắc của quá trình
Phương pháp hiếu khí là sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục và duy trì ở nhiệt độ 20-40°C
Trang 10Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau: - Oxy hoá các chất hữu cơ: CXHYOZ + O2 → CO2 + H2O + H
- Tổng hợp tế bào mới: CXHYOZ + NH3 + O2 → CO2 + H2O + C5H7NO2 + H - Phân huỷ nội bào: C5H7NO2 + 5O2 → 5CO2 + 5H2O + NH3 ± H
2.2.2 Các công trình xử lý
Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo
2.2.2.1 Các công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên
a, Hồ sinh học hiếu khí: Thường là hồ nông 0,3-0,5m, quá trình oxy hóa chất bẩn hữu
cơ chủ yếu nhờ vi sinh vật hiếu khí
- Hồ hiếu khí tự nhiên: Oxi từ không khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước phía trên và ánh sáng Mặt Trời chiếu dọi làm tảo phát triển, tiến hành quang hợp thải ra oxi Để đảm bảo cho ánh sáng chiếu qua nước:
+ Chiều sâu của hồ 30 - 40cm + Diện tích hồ càng lớn càng tốt
+ Tải trọng BOD khoảng 250 - 300 kg/ha.ngày + Thời gian lưu của nước từ 3 - 12 ngày
+ Hiệu quả làm sạch 80 - 95% BOD
- Hồ hiếu khí có sục khuấy: Nguồn oxi cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí trong nước là các thiết bị khuấy cơ học hoặc khí nén ( chủ yếu là khuấy cơ học )
+ Độ sâu của hồ 2 - 4,5m
+ Tải BOD khoảng 400 kg/ha.ngày
+ Thời gian lưu của nước trong hồ khoảng 1 - 3 ngày hoặc dài hơn + Hiệu quả xử lý 80 - 90%
- Ưu điểm: Đây là phương pháp rẻ tiền, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành Có khả năng loại bỏ chất hữu cơ, vô cơ tan trong nước Hệ vi sinh vật hoạt động ở đây chịu được nồng độ các kim loại nặng tương đối cao(>30mg/l)
- Nhược điểm: Thời gian xử lý khá dài ngày đối với hồ hiếu khí tự nhiên, đòi hỏi mặt bằng rộng, trong quá trình xử lý có thể có mùi khó chịu
b, Cánh đồng tưới và bãi lọc: dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước
thấm qua đất như đi qua lớp lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Cánh đồng tưới có 2 chức năng là xử lý nước thải và tưới bón cây trồng
- Các công trình thường được xây dựng ở xa khu dân cư về cuối hướng gió khoảng 300 - 1000m
- Cánh đồng tưới được san phẳng hoặc dốc không đáng kể và chia thành các ô Mỗi ô có chiều dài 300 - 450m, chiều rộng 100 - 200m, 1 công trình lớn hơn 3 ô
- Tải lượng chất hữu cơ 5 - 20kg BOD5/ha.ngày
- Hiệu quả xử lý BOD20 còn 10-15mg/l, NO3- còn 25mg/l, vi khuẩn giảm tới 99,9% Trồng cây trên các bãi lọc với các tác dụng là: Giảm vận tốc dòng chảy, tăng khả năng lắng cặn trên bãi, giảm xói mòn và sục cặn từ đáy, ngăn gió và tạo bóng, giảm sự phát triển của thực vật nổi, góp phần biến đổi thế oxy hóa khử trong bãi lọc và là nơi vi khuẩn sống bám ở gần mặt nước, tạo điều kiện thiếu khí phân hủy các chất hữu cơ,
Trang 1111
loại bỏ N, P và diệt vi trùng gây bệnh Thực vật trồng trong bãi lọc thường là các loại thực vật thủy sinh lưu niên, thân thảo xốp, rễ chùm, nổi trên mặt hoặc ngập hẳn trong nước, phổ biến nhất là cỏ nến, sậy, cói,…
- Ưu điểm: Xử lý được nước thải chứa chất dinh dưỡng
- Nhược điểm: Thời gian xử lý kéo dài, có thể có mùi và ruồi muỗi 2.2.2.2 Các công trình xử lý nước thải nhân tạo
a, Công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank)
- Thuyết minh công nghệ: Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân huỷ xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng Bản chất của phương pháp là phân huỷ sinh học hiếu khí với cung cấp oxy cưỡng bức và mật độ vi sinh vật được duy trì cao
+ Xử lý nước thải có BOD 400-1000mg/l + Lượng không khí cấp 55-65m3/1kg BOD + Chỉ số thể tích bùn(SVI) là 50-150mg/l + Tuổi bùn là 13-15 ngày
+ Cần có ngăn trong bể hoặc ngoài bể để hoạt hóa bùn Nồng độ bùn sau khi tái sinh đạt 7-8g/l
+ Hiệu quả xử lý 80-90%
- Ưu điểm: được sử dụng rộng rãi do dễ vận hành, dễ xây dựng, khả năng loại bỏ BOD cao, dễ dàng nâng quy mô công suất
- Nhược điểm: tốn năng lượng cho quá trình sục khí
b, Công nghệ xử lý bằng SBR (Sequencing batch reactor)
- Là quá trình xử lý nước thải bằng qúa trình phản ứng sinh học theo mẻ
Quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt SBR được tiến hành qua 5 pha tuần hoàn: pha làm đầy → sục khí → lắng → rút nước → nghỉ