đề xuất công nghệ xử lý nước thải khu dân cư có sử dụng mương oxi hóa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN LỚP: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG KHÓA: 2012  MÔN: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ CÓ SỬ DỤNG MƯƠNG OXI HÓA GV: GS. TS. LÂM MINH TRIẾT HVTH : 1. Trần Thành Đạt 2. Nguyễn Minh Hồng Nga TPHCM, tháng 11 năm 2013 MỤC LỤC I. GIỚI THIỆU......................................................................................................................1 I.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải khu dân cư.....................................................................1 I.2. Thành phần và tính chất đặc trưng của nước thải khu dân cư.....................................1 I.3. Tổng quan một số công nghệ xử lý nước thải khu dân cư.............................................2 II. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ SỬ DỤNG MƯƠNG OXI HOÁ.......................................................................................5 II.1. Sơ đồ công nghệ và thuyết minh.......................................................................................5 II.2. Nhiệm vụ của các công trình đơn vị của công nghệ xử lý..............................................5 II.2.1 Song chắn rác SCR, lưới chắn rác và máy nghiền rác..................................................5 II.2.2 Hầm tiếp nhận...................................................................................................................7 II.2.3 Bể lắng cát..........................................................................................................................7 II.2.4 Bể điều hòa.........................................................................................................................10 II.2.5 Bể lắng I.............................................................................................................................10 II.2.6 Mương oxi hóa...................................................................................................................13 II.2.7 Bể lắng II............................................................................................................................14 II.2.8 Bể tiếp xúc..........................................................................................................................15 II.2.9 Sân phơi bùn......................................................................................................................15 II.2.10 Thùng chứa rác và cát, sỏi..............................................................................................16 III. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MƯƠNG OXI HÓA....................16 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1. Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người.........................................................................1 Bảng 1.2. Nồng độ các chất ô nhiễm đặc trưng trong nước thải sinh hoạt...................................2 Bảng 3.1 Các thông số thiết kế mương oxy hóa...........................................................................18 DANH SÁCH HỈNH Hình 1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải khu dân cư sử dụng mương oxi hóa............................5 Hình 2: A) Song chắn rác cơ giới; B) Song chắn rác thủ công.....................................................6 Hình 3. Sơ đồ lắp đặt máy nghiền rác...........................................................................................7 Hình 4. Sơ đồ cấu tạo bể lắng cát ngang......................................................................................8 Hình 5. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể lắng cát thổi khí......................................9 Hình 6. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể lắng cát chuyển động vòng (bể lắng cát li tâm)........................................................................................................................9 Hình 7. Sơ đố nguyên lý cấu tạo và hoạt động của bể lắng ngang..............................................11 Hình 8. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của bể lắng đứng................................................12 Hình 9. Sơ đố nguyên lý cấu tạo và hoạt động của bể lắng li tâm................................................13 Hình 10. Mương oxy hóa..............................................................................................................13 Hình 11. Cấu tạo bể lắng đợt II.....................................................................................................14 Hình 12. Các giá trị thiết kế của tải trọng chất rắn tùy theo SVI..................................................15 Hình 13. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của mương oxy hóa.........................................16 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ CÓ SỬ DỤNG MƯƠNG OXI HÓA I. GIỚI THIỆU I.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải khu dân cư Nước thải khu dân cư bao gồm nước thải sinh hoạt phát sinh từ nhu cầu sinh hoạt của dân cư, là nước đã qua sử dụng cho các mục đích ăn uống, tắm giặt, vệ sinh… và nước thải phát sinh từ các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn… Lượng phát sinh nước thải của khu dân cư tùy thuộc vào số dân cư sinh sống, mức thu nhập, thói quen, điều kiện khí hậu và được xác định dựa trên cơ sở nước cấp. Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thị thường là từ 100 đến 250 l/người/ngày (đối với các nước đang phát triển) và từ 150 đến 500 l/người/ngày (đối với các nước phát triển). Tiêu chuẩn cấp nước các đô thị nước ta hiện nay dao động từ 120 đến 180l/người/ngày. Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt từ 50 đến 120l/người/ngày. Tiêu chuẩn nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước. Thông thường tiêuchuẩn nước thải sinh hoạt lấy bằng 80 đến 100% tiêu chuẩn cấp nước cho mục đích nào đó. Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phục vụ trong đó. I.2. Thành phần và tính chất đặc trưng của nước thải khu dân cư Nước thải khu dân cư có chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh. Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 ÷ 50 %); hydratcarbon (40 ÷ 50 %) gồm tinh bột, đường và xenlulose; và các chất béo (5 ÷ 10 %). Có khoảng 20 ÷ 40 % chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Mức độ ô nhiễm của nước thải phụ thuộc vào hai yếu tố cơ bản: tải trọng chất bẩn và định mức sử dụng nước (hay lưu lượng nước thải) tính trên mỗi đầu người. Tải trọng chất bẩn phụ thuộc vào chế độ sinh hoạt (cách ăn uống, mức sống, …) và tập quán của người dân. Tải trọng chất bẩn trong nước thải sinh hoạt khu dân cư tính theo đầu người được thể hiện trong Bảng 1.1 và nồng độ các chất ô nhiễm đặc trưng trong nước thải sinh hoạt được giới thiệu trong Bảng 1.2 Bảng 1.1. Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người Tải trọng chất bẩn (g/người.ngày đêm) Chỉ tiêu Chất rắn lơ lửng (SS) BOD5 COD N-NH4+ Tồng nitơ Tổng photpho Chất hoạt động bề mặt Dầu mỡ phi khoáng Các quốc gia đang phát triển gần gũi với Việt Nam Theo TCXD 51-84 của Việt Nam 70 ÷ 145 45 ÷ 54 72 ÷ 102 2,4 ÷ 4,8 6 ÷ 12 0,8 ÷ 4,0 10 ÷ 30 50 ÷ 55 25 ÷ 30 7 1,7 2,0 ÷ 2,5 - 4 Nguồn: Lâm Minh Triết, Kỹ Thuật Môi Trường, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2007, trang 289 Bảng 1.2. Nồng độ các chất ô nhiễm đặc trưng trong nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu Độ kiềm BOD5 Chloride COD Chất rắn lơ lửng (SS) Chất rắn có thể lắng Tổng chất rắn hòa tan (TDS) Tồng nitơ Kjendahl Tổng carbon hữu cơ (TOC) Tổng photpho Đơn vị mgCaCO3/l mgO2/l mg/l mgO2/l mg/l ml/l mg/l mgN/l mg/l mg/l Nồng độ Nhẹ Trung bình Mạnh 50 100 30 250 100 5 200 20 75 5 100 200 50 500 200 10 500 40 150 10 200 300 100 1000 350 20 1000 80 300 20 Nguồn: Lâm Minh Triết, Kỹ Thuật Môi Trường, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2007, trang 290 Bên cạnh các hợp chất hữu cơ, nước thải sinh hoạt khu dân cư còn chứa nhiều loại vi sinh vật gây bệnh và các loại trứng giun phát sinh từ các chất bài tiết của con người, động vật. Người ta đánh giá mức độ ô nhiễm vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt thông qua việc xác định sự tồn tại của 1 loại vi khuẩn đặc biệt là E.coli và tổng Coliform (MPN/100ml). Về mặt cảm quan, nước thải sinh hoạt thường có màu xám đục, cặn đen, hôi. I.3. Tổng quan một số công nghệ xử lý nước thải khu dân cư Với thành phần ô nhiễm là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ các loại chất không tan đến các chất ít tan và cả những hợp chất tan trong nước, việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng. Việc lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp thường được căn cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong nước thải. Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào: - Thành phần và tính chất nước thải - Lưu lượng và chế độ xả thải - Mức độ cần thiết xử lý nước thải - Đặc điểm nguồn tiếp nhận - Điều kiện địa chất thuỷ văn, khí hậu tại khu vực dự kiến xây dựng - Điều kiện mặt bằng và địa hình khu vực dự kiến xây dựng trạm xử lý nước thải - Điều kiện vận hành và quản lý hệ thống xử lý nước thải - Điều kiện cơ sở hạ tầng (cấp điện, cấp nước, giao thông) Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt chính thường được sử dụng: - Phương pháp cơ học - Phương pháp hóa học - Phương pháp hóa lý - Phương pháp sinh học 5 Để tìm hiểu kỹ hơn về các cách xử lý nước thải sinh hoạt, chúng ta cùng đi phân tích các phương pháp trên:  Phương pháp xử lý cơ học Xử lý cơ học hay còn gọi là xử lý vật lý, xử lý bậc 1 là một trong những phương pháp xử lý nước thải khá phổ biến với hầu hết các loại nước thải. Xử lý cơ học nhằm loại bỏ khỏi nước thải các chất phân tán thô, các chất vô cơ (cát, sạn, sỏi…), các chất lơ lửng có thể lắng được bằng cách gạn lọc, để lắng, lọc, …và được thực hiện qua các công trình xử lý tương ứng như: song chắn rác (hoạc lưới lược rác), bể lắng cát, bể tách dầu mỡ và các dạng chất nổi khác, bể điều hòa, bể làm thoáng sơ bộ (preaeration), bể lắng, bể lọc. - Song chắn rác: dùng để loại bỏ khỏi nước thải các loại rác và các tạp chất có kích thước lớn hơn 5mm. Đối với các tạp chất nhỏ hơn thường sử dụng các loại lưới lược rác với kích cỡ mắc lưới khác nhau. Do đó, cách lọc rác này được chia làm 2 loại là lọc rác thô và lọc rác tinh. - Bể lắng cát: được thiết kế nhằm loại bỏ các chất vô cơ mà chủ yếu là cát trong dòng thải. - Bể tách dầu mỡ: thường được sử dụng trong xử lý nước thải công nghiệp có chứa dầu mỡ (công nghiệp thủy sản, chế biến thực phẩm…), các chất nhẹ hơn nước và các dạng chất nổi khác. Đối với nước thải sinh hoạt, lượng dầu mỡ phát sinh không lớn, do đó có thể kết hợp tách chúng ngay trong bể lắng I nhờ các thanh gạt thu hồi dầu mỡ, chất nổi trên bề mặt bể lắng. - Bể điều hòa: dùng để điều hòa lượng lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong dòng thải trước khi đưa vào các công trình xử lý kế tiếp. Thường dùng trong xử lý nước thải công nghiệp - Bể lắng: làm nhiệm vụ tách các chất lơ lửng còn lại trong nước thải (sau khi qua bể lắng cát) có tỷ trọng lớn hoặc nhỏ hơn nước dưới dạng lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước. Thông thường có 3 loại chủ yếu: bể lắng ngang (nước chuyển động theo phương ngang), bể lắng đứng (nước chuyển động theo phương thẳng đứng) và bể lắng li tâm (nước chuyển động tử tâm ra xung quanh) thường có dạng hình tròn trên mặt bằng. Ngoài ra, còn có các dạng bể lắng khác như bể lắng nghiêng, bể lắng xoáy được thiết kế nhằm tăng cường hiệu quả lắng. - Bể lọc: được ứng dụng để loại bỏ các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, được lọc qua lớp vật liệu lọc hay lưới lọc, màng lọc chuyên dụng. Thường bể lọc được ứng dụng trong xử lý nước thải của một số ngành công nghiệp hoặc xử lý bổ sung sau giai đoạn xử lý sinh học. Đối với nước thải sinh hoạt khu dân cư và nước thải công nghiệp, quá trình xử lý cơ học là giai đoạn quan trọng không thể thiếu vì đây là bước đầu chuẩn bị cho các giai đoạn xử lý tiếp theo (sinh học, hóa lý,…) diễn ra ổ định và thuận lợi hơn. Giai đoạn xử lý cơ học có thể loại bỏ đến 60% các chất không tan, hàm lượng BOD5 cũng có thể giảm từ 20 – 30%  Phương pháp xử lý hóa học Phương pháp xử lý hóa học thường dùng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt gồm có: trung hòa, oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các hợp chất độc hại. Cơ sở của phương pháp xử lý này là các phản ứng hóa học diễn ra giữa chất ô nhiễm và hóa chất thêm vào, do đó, ưu điểm của phương pháp là có hiệu quả xử lý cao, thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước khép kín. Tuy nhiên, phương pháp hóa học có nhược điểm là chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với quy mô lớn. Bản chất của phương pháp hoá lý trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. 6  Phương pháp xử lý sinh học Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là sử dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân huỷ các chất hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nước thải. Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có năm nhóm chính: quá trình hiếu khí, quá trình trung gian anoxic, quá trình kị khí, quá trình kết hợp hiếu khí – trung gian anoxic – kị khí các quá trình hồ. Đối với việc xử lý nước thải sinh hoạt có yêu cầu đầu ra không quá khắt khe đối với chỉ tiêu N và P, quá trình xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính là quá trình xử lý sinh học thường được ứng dụng nhất. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí thường ứng dụng có hiệu quả cao đối với nước thải có hàm lượng BOD5 thấp như nước thải sinh hoạt sau xử lý cơ học và nước thải của các ngành công nghiệp có mức độ ô nhiễm hữu cơ thấp (BOD 5 < 1000mg/l). Tùy theo cách cung cấp oxi mà quá trình xử lý hiếu khí được chia làm 2 loại: - Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên (oxi được cung cấp từ không khí tự nhiên, do quang hợp của tảo và thực vật nước) với các công trình tương ứng như: cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh vật, đất ngập nước… - Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo (oxi được cung cấp bởi các thiết bị sục khí cưỡng bức, thiết bị khuấy trộn cơ giới…) với các quá trình và công trình tương ứng như sau: o Quá trình vi sinh vật lơ lửng (quá trình bùn hoạt tính): bể bùn hoạt tính thổi khí (aeroten), mương oxi hóa, hồ sinh học. o Quá trình vi sinh vật dính bám (quá trình màng vi sinh vật): bể lọc sinh học nhỏ giọt (Biophin), bể lọc sinh học cao tải, tháp lọc sinh học, bể lọc sinh học tiếp xúc dạng đĩa quay (RBC – công trình này còn cho phép kết hợp xử lý nitơ và photpho trong nước thải – xử lý bậc cao) o Quá trình vi sinh vật kết hợp: bể sinh học hiếu khí tiếp xúc (có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự aeroten nhưng bên trong bể có trang bị thêm các vật liệu tiếp xúc để làm giá thể cho các vi sinh vật dính bám). Hiệu quả xử lý của quá trình xử lý sinh học đối với BOD5 có thể đạt đến 90 – 95%. Trong giai đoạn xử lý sinh học, sinh khối bùn hoạt tính tăng lên liên tục và đồng thời các lớp màng vi sinh vật già cỗi luôn được tách ra khỏi các vật liệu lọc. Do đó, cần phải loại bỏ chúng ra khỏi nước thải ở bể lắng II. Bùn lắng ở bể lắng II (bùn hoạt tính) một phần được đưa trở lại bể aeroten để tăng nhanh quá trình oxi hóa sinh hóa – gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn (thường chiếm 40 ÷ 50% thể tích bùn), phần còn lại là bùn hoạt tính dư được dẫn đến các công trình xử lý cặn/bùn.  Phương pháp hóa lý: Phương pháp này thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ, tuyển nổi, đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc… Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh. Trên đây là ba cách xử lý nước thải sinh hoạt phổ biến nhất hiện nay, tuy nhiên, tùy từng thành phần và tính chất nước thải, mức độ cần thiết xử lý nước thải, lưu lượng và chế độ xả thải, đặc điểm nguồn tiếp nhận, điều kiện mặt bằng, điều kiện vận hành và quản lý hệ thống xử lý nước thải, điều kiện cơ sở hạ tầng… để ta chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp nhất 7 II. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ SỬ DỤNG MƯƠNG OXI HOÁ II.1. Sơ đồ công nghệ và thuyết minh 1a 1b 1 2 ClO- SCR 3 54 4 6 7 Bùn tuần hoàn 8 Nguồn tiếp nhận Đường nước Đường cát, cặn bùn Đường ClO- Hình 1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải khu dân cư sử dụng mương oxi hóa 1.Hầm tiếp nhận; 2. Bể lắng cát, 3. Bể điều hòa; 4 Bể lắng I; 5. Mương oxy hóa; 6. Bể lắng II; 7. Bể tiếp xúc khử trùng; 8. Sân phơi bùn; 1a, 1b. Thùng chứa rác và cát; SCR. Song chắn rác. Nước thải từ hệ thống cống chính sau khi được loại bỏ tạp chất có kích thước lớn bởi song chắn rác được đưa về ngăn tiếp nhận của trạm xử lý. Nước thải tiếp tục theo hệ thống mương chảy vào bể lắng cát. Tại đây diễn ra quá trình loại bỏ cát, sỏi, đá….Rác tách được từ song chắn rác và đá, sỏi được đổ ở bãi chôn lấp. Từ bể lắng cát, nước thải được đưa vào bể điều hòa nhẳm ổn định lưu lượng và nồng độ, sau đó đến bể lắng I, việc loại bỏ một phần các chất lơ lửng diễn ra tại đây. Sau khi qua bể lắng I, nước thải được đưa vào mương oxi hóa. Tại đây nước được trộn đều với bùn hoạt tính trong bể nhờ hệ thống khuấy trộn và diễn ra các quá trình xử lý sinh học. Sau đó, nước thải được chuyển qua bể lắng II để tách các chất lơ lửng. Một phần bùn hoạt tính từ bể lắng II được tuần hoàn lại mương oxi hóa, phần bùn hoạt tính dư tại bể lắng I và II sẽ được đưa ra sân phơi bùn. Nước thải sau khi được xử lý sinh học và lắng các chất lơ lửng được khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. II.2. Nhiệm vụ của các công trình đơn vị của công nghệ xử lý II.2.1. Song chắn rác SCR, lưới chắn rác và máy nghiền rác  Song chắn rác SCR Song chắn rác được đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lơn như: Nhánh cây, gỗ, lá cây, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác. Đồng thời bảo vệ các công trình và thiết bị phía sau như bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn. Có hai loại song chắn rác là song chắn rác cơ giới và song chắn rác thủ công, được thể hiện trong Hình 2 8 A) B) Hình 2: A) Song chắn rác cơ giới; B) Song chắn rác thủ công Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới. Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có lượng rác < 0,1m3/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lổ thoát nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục. Song chắn rác với cào rác cơ giới hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại, cào được gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ phận truyền động. Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m 3/ng.đêm và khi dùng song chắn rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền đưọc cho vào hầm ủ Biogas hoặc cho về kênh trước song chắn. Khi lượng rác trên 1 Tấn/ngày.đêm cần phải thêm máy nghiền rác dự phòng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền phải được cơ giới hóa. 9 Hiện nay ở một số nước trên thế giới người ta còn dùng máy nghiền rác (communitor) để nghiền rác có kích thước lớn thành rác có kích thước nhỏ và đồng nhất để dễ dàng cho việc xử lý ở các giai đoạn kế tiếp. Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác trước bể lắng cát nên chú ý là cát sẽ làm mòn các lưỡi dao và sỏi có thể gây kẹt máy.  Lưới chắn rác Lưới chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước mắt lưới từ 0,5 ÷ 1,0 mm. Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa. Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn.  Máy nghiền rác Máy nghiền rác (communitor) dùng để nghiền rác có kích thước lớn thành rác có kích thước nhỏ và đồng nhất để dễ dàng cho việc xử lý ở các giai đoạn kế tiếp. Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác trước bể lắng cát nên chú ý là cát sẽ làm mòn các lưỡi dao và sỏi có thể gây kẹt máy. Hình 3. Sơ đồ lắp đặt máy nghiền rác II.2.2. Hầm tiếp nhận Hầm tiếp nhận được đặt ngay sau song chắn rác, là nơi tập trung nước thải sau khi được loại bỏ rác và các chất rắn có kích thước lớn. Từ đây, nước thải được bơm vào công trình xử lý tiếp theo (bể lắng cát) với lưu lượng nhất định nhằm đảm bảo hiệu quả XLNT của công trình này. II.2.3. Bể lắng cát 10 Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát. Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi. Chú ý thời gian lưu tồn nước nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất hữu cơ lắng. Các bể lắng thường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường ray để cơ giới hóa việc xả cặn. Có ba loại bể lắng cát chính: Bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (dạng chữ nhật hoặc vuông), bể lắng cát có sục khí hoặc bể lắng cát có dòng chảy xoáy (bể lắng cát ly tâm). Hình 4. Sơ đồ cấu tạo bể lắng cát ngang 1. Thiết bị cào cát cơ giới; 2. Thiết bị nâng thủy lực; 3. Tấm chắn trước; 4. Tấm chắn sau; 5,6. Van; 7. Ống dẫn nước công tác phục vụ cho thiết bị nâng thủy lực; 8. Ống dẫn bùn cát Trong bể lắng cát ngang, dòng chảy theo hướng ngang và vận tốc được kiểm soát theo kích thước bể, cửa phân phối đầu vào và máng tràn đầu ra. Bể lắng cát nganh được thiết kế sao cho vận tốc dòng chảy đạt gần giá trị 0,3 m/s với thời gian lưu nước từ 45 – 90 giây. 11 Hình 5. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể lắng cát thổi khí 1. Cửa phân phối nước thải vào bể; 2. Quỹ đạo chuyể động của nước; 3. Máng tràn tháo nước ra khỏi bể; 4. Quỹ đạo chuyển động của hạt cát; 5. Rãnh tập trung cát; 6. Ống phân phối khí Trong bể lắng cát thổi khí, khí nén được đưa vào bể dọc theo chiều dài của thành bể ở độ sâu nhất định tạo nên dòng chảy xoắn ốc. Cát lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực. Hiệu suất làm việc của bể lắng cát thổi khí khá cao do thổi khí sẽ tạo được dòng chuyển động vòng kết hợp với chuyển động theo phương thẳng. Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất bẩn hữu cơ lơ lửng không lắng xuống, nên trong thành phần cặn chủ yếu là cát (90 – 95%) và không bị thối rữa Hình 6. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể lắng cát chuyển động vòng (bể lắng cát li tâm) 12 1. Ống dẫn nước thải vào bể; 2. Nước thải đã được tách cát; 3. Bộ phận làm lệch dòng chảy; 4. Miệng thải; 5. Bề mặt tiếp xúc với oxy; 6. Quỹ đạo chuyển động của hạt cát; 7. Bộ điều chỉnh dòng chảy bên dưới; 8. Dòng chảy bên dưới của hạt cát; 9. Cửa tháo cát; 10. Bộ điều chỉnh dòng chảy xoáy; 11. Thành bể xoáy. Bể lắng cát chuyển động vòng thường có dạng trụ tròn, nước thải được phân phối vào bể theo phương tiếp tuyến tạo nên dòng chảy xoáy, cát được tách ra khỏi nước và lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực và lực li tâm. Đối với bể lắng cát ngang và bể lắng cát thổi khí, cát sau khi lắng có thể được lấy ra khỏi bể bằng thủ công hoặc bằng thiết bị bơm dâng thủy lực, hoặc sử dụng các thiết bị cơ khí như gàu cạp, bơm trục vít, bơm khí nén, bơm phản lực… Sân phơi cát Cặn xả ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên phải phơi khô ở sân phơi cát hoặc hố chứa cát đặt ở gần bể lắng cát. Chung quanh sân phơi cát phải có bờ đắp cao 1 - 2 m. Kích thước sân phơi cát được xác định với điều kiện tổng chiều cao lớp cát h chọn bằng 3 - 5 m/năm. Cát khô thường xuyên được chuyển đi nơi khác. Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên. Nếu là đất thấm nước kém hoặc không thấm nước (á sét, sét) thì phải xây dựng nền nhân tạo. Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm có lỗ để thu nước thấm xuống. Nước này có thể dẫn về trước bể lắng cát. II.2.4. Bể điều hòa Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải từ khu dân cư, các công trình công cộng luôn thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của nguồn thải. Sự không ổn định này sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch nước thải. Đặc biệt đối với các công trình xử lý sinh học, cần phải đảm bảo về chế độ ổn định thủy lực cũng như chế độ dinh dưỡng F/M. Mặt khác, khi lưu lượng dòng thải ổn định, kích thước của các công trình XLNT sẽ được tính toán hợp lý và đạt hiệu quả kinh tế. Như vậy, bố trí bể điều hòa trước các công trình xử lý nhằm ổn định lưu lượng dòng thải và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. II.2.5. Bể lắng I Đây là công trình được thiết kế nhằm các mục đích loại bỏ các chất rắn lắng được (mà các chất này có khả năng gây bồi lắng trong nguồn tiếp nhận); tách dầu mỡ hoặc các chất nổi khác; giảm tải trọng hữu cơ cho các quá trình sinh học phía sau. Bể lắng I khi thiết kế vận hành tốt có thể loại bỏ 35 -45% hàm lượng cặn lơ lửng (SS) và 10 – 30% BOD 5. Hai thông số thiết kế quan trọng cho bể lắng I là tải trọng bề mặt (32 – 45 m 3/m3.ngày) và thời gian lưu nước (1,5 – 2,5h). Kết cấu bể lắng I thường có 3 dạng: bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng li tâm. Bể lắng ngang còn được thiết kế với dạng cải tiến hơn là bể lắng vách nghiêng. Áp dụng loại bể lắng nào trong từng trường hợp cụ thể còn phụ thuộc công suất trạm xử lý, điều kiện địa chất công trình, tính chất cặn lắng…Hệ thống thu gom cặn lắng và gạn chất nổi là bộ phận quan trọng của bể lắng. Trong bể lắng ngang, hệ thống thu gom cặn lắng thường có hai dạng: thanh gạt với hệ thống dây xích truyền động và cầu di động. Trong bể lắng li tâm, hệ thống gạt cặn và váng nổi thường là hệ thống gạt li tâm với hai dạng cơ cấu truyền động: cố định và di động (kiểu xe rùa). Cặn lắng ở bể lắng đợt I còn gọi là cặn tươi có tỷ trọng khoảng 1,03 – 1,05; hàm lượng chất rắn khoảng 4 - 12%, độ ẩm khoảng 93 – 95%. 13 Hình 7. Sơ đố nguyên lý cấu tạo và hoạt động của bể lắng ngang. 1. Ống dẫn nước vào bể lắng; 2. Mương phân phối nước đầu bể; 3. Vách ngăn hướng dòng; 4. Động cơ truyền động cho hệ thống thanh gạt cặn; 5. Hộc lắp đặt xích truyền động; 6. Mặt nước trong bể lắng; 7. Máng thu chất nổi; 8. Vách ngăn cuối bể; 9. Máng thu nước có thể điều chỉnh được; 10. Mương tập trung nước sau lắng; 11.Ống dẫn nước đến công trình xử lý tiếp theo (bể lọc); 12. Xích truyền động; 13. Thanh gạt cặn; 14. Hố tập trung cặn lắng; 15. Ống xả cặn dưới áp lực thủy tĩnh. Bể lắng ngang có cấu tạo như một bể chứa hình chữ nhật, nước được phân phối đều ở đầu vào của bể và chuyển động ngang dọc theo chiều dài của bể với tốc độ 5 – 10 mm/s và chảy ra ở đầu kia của bể. Theo phương chuyển động của nước, các hạt cặn sẽ lắng xuống đáy bể và từ đó nó được tập trung về đầu bể lắng nhờ hệ thống gạt cặn cơ giới. Chiều sâu trung bình của lớp nước trong bể có thể từ 2 – 3,5m. Chiều dài bể tối thiểu gấp 10 lần chiều sâu. Hình 8. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của bể lắng đứng 1. Đường ống dẫn nước vào bể; 2. Ống trung tâm; 3. Miệng loe ống trung tâm; 4.Tấm hắt; 5. Máng vòng thu nước sau khi lắng; 6. Ống dẫn nước ra khỏi bể lắng đến công trình xử lý tiếp 14 theo; 7. Máng thu chất nổi; 8. Thanh đỡ máng thu chất nổi; 9. Ống xả chất nổi; 10. Ống xả bùn. Bể lắng đứng có cấu tạo là một bể hình trụ tròn với đáy hình nón, nước chảy trong bể theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên với tốc độ 0,5 – 0,7 mm/s, còn cặn lắng xuống đáy bể và được xả ra ngoài. Ở trung tâm bể thường kết hợp xây dựng bể phản ứng. Đường kính bể lắng đứng thường không vượt quá 10m. Tỷ số giữa chiều cao và đường kính bể D/H = 1,5 – 2. Hình 9. Sơ đố nguyên lý cấu tạo và hoạt động của bể lắng li tâm 1. Vách ngăn chất nổi; 2. Dụng cụ hớt váng nổi; 3. Thanh gạt chất nổi; 4. Lan can; 5. Mặt sàn quay; 6. Động cơ truyền động; 7. Bề mặt bể; 8. Mực nước trong bể lắng; 9. Máng thu chất nổi; 10. Ngăn tập trung chất nổi; 11. Trụ đỡ liên kết quay cho hệ thống thanh gạt chất nổi; 12. Vách ngăn hướng dòng; 13. Cửa phân phối nước vào bể lắng; 14. Ống trung tâm; 15. Khung quay trung tâm; 16. Tay cào cặn; 17. Thanh gạt cặn; 18. Chổi cao su; 19. Ống dẫn nước vào bể lắng, ống xả cặn bể lắng; 20. Ống xả cặn. Bể lắng li tâm có dòng nước chảy theo hướng li tâm từ trung tâm bể ra các máng thu nước ở chu vi bể. Đường kính có thể rất lớn tới 50m. Chiều cao bể H = 1,5 – 2m ở thàn và 3 – 5m ở trung tâm. II.2.6. Mương oxi hóa Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh có dạng vòng hình Ô van làm viếc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương. Mương oxy hóa là một công trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo. Với bề mặt thoáng lớn và các thiết bị sục khí nhằm mục đích tạo ra trong mương các vùng hiếu khí và thiếu khí. Các vùng này tạo điều kiện cho quá trình nitrat hóa và khử nitrat xảy ra. Đây cũng là nhiệm vụ xử lý chính của công trình này, khử N, P và giảm đáng kể hàm lượng BOD 5. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mương oxy hóa sẽ được trình bày trong phần III dưới đây. 15 Hình 10. Mương oxy hóa. 16 II.2.7. Bể lắng II Mặc dù bể lắng đợt II chỉ là một phần của quá trình loại bỏ bùn hoạt tính nhưng lại đóng vai trò rất quan trọng. Sau quá trình bùn hoạt tính ở mương oxy hóa, tải lượng chất rắn cao và tính chất bùn có hoạt tính sinh học. Lắng và tuần hoàn một phần bùn có độ hoạt tính tốt để đảm bảo độ ổn định của quá trình xử lý sinh học là nhiệm vụ chính của bể lắng II. Hình 11. Cấu tạo bể lắng đợt II 1. Ống dẫn nước thải vào; 2. Ống dẫn nước thải ra; 3. Ống xả cặn; 4. Ống xả chất nổi; 5. Tấm chắn hướng vòng; 6. Hành lang công tác; 7. Lan can sắt; 8. Bộ phận truyền động; 9. Hệ thống thanh gạt cặn; 10. Hố tập trung cặn; 11. Thanh liên kết truyền động; 12. Tấm gạt chất nổi; 13. Máng thu chất nổi; 14. Máng vòng thu nước sau lắng. Tốc độ dóng chảy trung bình trong bể lắng II là 33m/ngày hay 0,38 mm/s đối với quá trình lắng thông thường phân tách tốt chất lỏng và SS. Chiều sâu mực nước và tải trọng chất rắn khuyến cáo cho bể lắng II được cho trong Bảng Đường kính bể, m 42 4,0 4,3 4,3 4,6 Bảng. Độ sâu mực nước của bể lắng Hình 12. Các giá trị thiết kế của tải trọng chất rắn tùy theo SVI Nguồn: Lâm Minh Triết, Kỹ Thuật Môi Trường, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2007, trang 334 Glumrb đã khuyến cáo giới hạn tải lượng cho bể lắng II từ 125 – 250 m 3/ngày trên m dài (m3/ngày.m). Tiêu chuẩn này dựa trên chất lượng đầu ra của các đơn vị xử lý. Như vậy, việc thiết kế bể lắng cần tuân thủ theo giới hạn này. Áp dụng tương tự cho các bể lắng ngang. Một trong những khó khăn của việc thiết kế bể lắng II là dự đoán nồng độ chất rắn lơ lửng ở đầu ra như một hàm số của các thông số thiết kế và vận hành. II.2.8. Bể tiếp xúc Bể tiếp xúc có nhiệm vụ tạo điều kiện tốt cho nước thải và hóa chất khử trùng tiếp xúc để diễn ra quá trình khử trùng. Thời gian lưu nước khoảng 30 phút để hóa chất khử trùng tiêu diệt các VSV gây bệnh. Hóa chất khử trùng thường dùng là Clo. II.2.9. Sân phơi bùn Sân phơi bùn dùng để khử nước trong bùn bằng cách giảm độ ẩm của bùn từ 97 – 98% xuống 80% trong điều kiện tự nhiên. Nước tách khỏi bùn bằng cách nén, bay hơi hay thấm xuống đất. Khi phơi bùn, dưới tác dụng của tia tử ngoại, các vi trùng bị tiêu diệt và mùi hôi cũng giảm bớt. Sân phơi bùn bằng cát là cổ điển và thông dụng nhất. Có rất nhiều kiểu thiết kế khác nhau bao gồm hệ thống ống thoát, độ dày lớp cát, sỏi và các loại vật liệu xây dựng. Sân phơi bùn bằng cát có thể xây dựng có hoặc không có hệ thống lấy bùn cơ khí, có hoặc không có mái Sân phơi bùn là các ô đất được quy hoạch thành nhiều ngăn có bờ cao 0,6 – 0,7 m. Chiều rộng mỗi ô khoảng 6 – 8m cho đến 20 – 30m, chiều dài từ 20 – 30m cho đến 100 – 150m. Nền sân có độ dốc về phía ống thu nước là i = 0,03, ống thu nước chủ yếu là các ống nhựa có khoan lỗ với độ dốc đặt ống là i = 0,01, cách nhau 8 – 20m. Để rút nước trên sân thường rải lớp cát sỏi hay đá dăm. Bùn phân phối vào các ngăn bằng máng dẫn, số ngăn phơi không < 4. Nước bùn từ sân phơi bùn theo hệ thống thoát nước đưa về trạm bơm để xử lý lại. II.2.10. Thùng chứa rác và cát, sỏi 18 Thùng chứa rác và cát sỏi là một trong những công trình phụ trợ nhằm thu gom rác phát sinh từ song chắn rác, cát sỏi từ bể lắng cát và được đưa đi xử lý thích hợp. III. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MƯƠNG OXI HÓA Mương oxy hóa có cấu tạo hình ô van trên mặt bằng để dễ sử dụng diện tích mặt thoáng. Mặt cắt ướt của mương hình thang có độ sâu trung bình lớp nước từ 1,0 – 1,8 m. Trong điều kiện cho phép, độ sâu của mương oxy hóa có thể lên đến 3,0m. Vận tốc dòng chảy trong kênh từ 0,1 – 0,4 m/s. Diện tích cần thiết để xây dựng mương oxy hóa theo Arceivala và Alagarsamy là 0,125m2/người vùng khí hậu nóng và 1,2m2/người cho vùng khí hậu ôn đới. Để đảm bảo lưu thông vận chuyển nước, bùn và cung cấp oxy, người ta thường lắp đặt hệ thống khuấy trộng dạng guồng quay (trục ngang) với vận tốc từ 60-110 vòng/phút hoặc dạng đĩa quay (trục đứng). Mương được chống thấm bằng các tấm bêtông hoặc màng nhựa tổng hợp lát trên bề mặt. Hình 13. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của mương oxy hóa Nguyên tắc hoạt động: Mương oxy hóa hoạt động theo nguyên lý thổi khí bùn hoạt tính kéo dài. Liều lượng bùn hoạt tính khoảng 2000 – 6000 mg/l. Thời gian lưu bùn từ 10 – 33 ngày với hệ số tuần hoàn bùn từ 0,75 – 1,5 Quá trình thổi khí đảm bảo cho việc khử BOD và ổn định bùn nhờ hô hấp nội bào. Vì vậy, bùn hoạt tính dư ít gây hôi thối và khối lượng giảm đáng kể. Lượng oxy cần cung cấp trong khoảng 2,0 – 2,5 kgO2/kgBOD5 được khử. Trong thực tế, để đảm bảo cho quá trình khử nitrat thep Gray 1990, lượng oxy này nằm trong khoảng 1,5 – 1,8 kgO2/kgBOD5. Mương oxy hóa có tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp (0,05 g BOD 5/g bùn.ngày); thời gian lưu nước lại lớn 18 – 30 h và bùn giữ lại trong hệ thống trung bình từ 10 – 30 ngày. Các chất hữu cơ trong công trình hầu như được oxy hóa hoàn toàn, hiệu quả khử BOD đạt 85 – 95%. Trong vùng hiếu khí (hàm lượng oxy hòa tan > 2,0mg/l) diễn ra quá trình oxy hóa hiếu khí các chất hữu cơ và nitrat hóa. Trong vùng thiếu khí (hàm lượng oxy hòa tan thường < 0,5 mg/l) diễn ra quá trình hô hấp kỵ khí và khử nitrat. Để khử N trong nước thải, người ta thường tạo điều kiện cho quá trình khử nitrat diễn ra trong công trình. Mương oxy hóa hoạt động theo nguyên tắc của aeroten đẩy và các guồng quay được bố trí theo một chiều dài nhất định để tạo cho nó được các vùng hiếu khí (aerobic) và thiếu khí (anoxic) luân phiên thay đổi. Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa được thực hiện tuần tự trong các vùng này. Hiệu quả khử N trong mương oxy hóa có thể đạt từ 40 – 80%. Mương oxy hóa có ưu điểm là lượng bùn dư thấp, được ổn định tương đối, hiệu quả xử lý BOD cao, các chất dinh dưỡng N, P được khử đáng kể, quản lý vận hành không phức tạp. Do thời gian lưu nước lớn nên công trình có tính đệm cao. Tuy nhiên công trình xây dựng hở và chiếm diện tích đất lớn (lớn gấp 3 – 10 lần so với aeroten xử lý nước thải cùng mức độ) là những yếu 19 tố hạn chế. Do vậy, mương oxy hóa thường được áp dụng xử lý cho các vùng dân cư với dân số khoảng 200 – 15.000 người. Cơ chế của quá trình khử N,P  Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa Trong nước thải đô thị, nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng hữu cơ (35%) và amoni (65%). Nguồn nitơ chủ yếu là nước tiểu. Thành phần nitơ hữu cơ được amoni hóa (là sự biến đổi từ nitơ hữu cơ thành nitơ amoni) theo phương trình: CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3 (thủy phân) (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O Quá trình nitrat hóa là quá trình oxy hóa nitơ amoniac thành nitrit sau đó là nitrat. Nitrit là sản phẩm trung gian trong quá trình nitrat hóa trong điều kiện hiếu khí nhờ vi khuẩn Nitrosomonas. Sau đó nitrit hình thành tiếp tục được vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa thành nitrat. NH4+ + 1,5 O2 NO2- + H2O + 2H+ NO2- + 0,5 O2 NO3NH4+ + 2 O2 NO3- + H2O + 2H+ Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter là khoảng 20 – 30 0C và độ pH trung tính khoảng 7,2 - 8 Nitrat hóa là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ có chứa nitơ. Nitrat là dạng hợp chất vô cơ của nitơ có hóa trị cao nhất. Nitrat trong nước thải chứng tỏ sự hoàn thiện của hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Mặt khác, quá trình nitrat hóa còn tạo nên sự tích lũy oxy trong hợp chất nitơ để cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ tiếp theo, khi lượng oxy hòa tan trong nước rất ít. Khi thiếu oxy, sự tồn tại nitrat hóa sẽ xảy ra quá trình ngược lại: tách oxy ra khỏi nitrat và nitrit để sử dụng lại trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ khác. Quá trình này được thực hiện nhờ các vi khuẩn phản nitrat hóa (vi khuẩn yếm khí tùy tiện). Trong điều kiện không có oxy tự do mà môi trường vẫn còn chất hữu cơ carbon, một số loại vi khuẩn khử nitrat hoặc nitrit để lấy oxy cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ: 4NO3- + 4H+ + 5Chữu cơ 5CO2 + 2N2 + 2H2O  Quá trình khử Photpho bằng sinh học Nguyên tắc khử Photpho bằng sinh học là sự tích lũy photpho vào một khối vi sinh và tách khối vi sinh này (bùn) ra khỏi nước thải. Sự tích lũy này có thể gây ra bởi: - Hoặc là sự kết tủa hóa học photpho vô cơ xung quanh vi khuẩn trong điều kiện riêng biệt của môi trường hẹp; - Hoặc chính bản thân vi sinh vật tự tích lũy - Hoặc sự kết hợp của 2 nguyên nhân trên.  Đối với các chất hữu cơ khác (đặc trưng bằng hàm lượng BOD 5), quá trình chuyển hóa trải qua các quá trình đồng hóa, dị hóa, tự phân hủy Như vậy, có thể tóm tắt nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí như sau: - Chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc C ở dạng hòa tan, keo, hoặc không hòa tan phân tán nhỏ thành khí CO2, N2, nước và sinh khối vi sinh vật. Tạo ra bùn thứ cấp (bông bùn hoặc màng vi sinh vật) chủ yếu là các vi khuẩn, động vật nguyên sinh và các keo vô cơ trong nước thải. 20 - Tách bùn thứ cấp ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng trọng lực. Tính toán thiết kế: Các thông số thiết kế được nêu trong Bảng 3.1 Bảng 3.1 Các thông số thiết kế mương oxy hóa Các thông số Yếu tố tải trọng bùn Lượng oxy yêu cầu Tốc độ oxy hóa sinh hóa chất hữu cơ Liều lượng bùn hoạt tính Lượng bùn hoạt tính dư Lượng bùn hoạt tính dư Ký hiệu Đơn vị Giá trị γ g Ngày-1 0,1-0,3 kg O2/kg BOD mg BOD/g.h 1,25-2,0 6 g/l g/người.ngày kg/kg BOD được xử lý Giờ Ngày mg N-NO3-/g bùn.ngày m2/người 2-6 5-10 0,3-0,4 ρ a - Thời gian lưu nước Thời gian lưu bùn Tỷ lệ khử nitrat Y Tiêu chuẩn diện tích sân phơi bùn E 12-30 10-30 1 0,025 Nguồn: Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2006, trang 221. Thể tích cần thiết của mương oxy hóa V, m3 được xác định như sau: V= La.Q 3 ,m a.γ Trong đó: Q – Lưu lượng nước thải, m3/ngày; La – BOD của nước thải trước khi xử lý, mg/l; a và γ - các giá trị xác định theo Bảng Lượng oxy cần thiết để cung cấp cho mương oxy hóa g, kgO2/ngày là: g .S G= 1000 , kg/ngày Trong đó: S – Tải lượng BOD của nước thải đưa vào kênh, g/ngày. Thời gian nước trung bình trong công trình: 24V t= Q , kg/ngày Thời gian lưu nước trung bình t là tổng thời gian lưu nước trong vùng hiếu khí th và vùng thiếu khí td: t = t h + td ,h Thời gian lưu nước tại vùng thiếu khí (vùng anoxic) chính là thời gian khử nitrat. Đại lượng td có thể xác định như sau: CN td = 1000γ .a , h Trong đó: CN – hàm lượng N-NO3- trong nước thải (được xác định trên cơ sở các phản ứng nitrat hóa) mg/l γ - tỷ lệ khử nitrat, xác định theo Bảng 21 Vận tốc dòng chảy trong kênh vc nhờ hệ thống máy khuấy tạo nên được xác định theo hướng dẫn của TCXDVN 51:2006 như sau: Jl vc = 2  n  ω  3/ 4 L + 0, 05∑ ξ ÷ R  , m/s Trong đó: J – Xung áp do máy khuấy tạo nên và phụ thuộc vào đặc điểm của máy; l – Chiều dài trục máy khuấy, m ω – Tiết diện mặt cắt ướt mương, m2 n – Hệ số nhám mặt mương. Đối với mặt lát tấm bê tông n = 0,014 R – Bán kính thủy lực của mương, m L – Chiều dài mương ∑ ξ - Tổng hệ số tổn thất áp lực cục bộ trong mương, đối với mương hình ô van, giá trị này lấy bằng 0,5 Thời gian lắng bùn trong bể lắng đợt II được chọn là 1,5h Ưu nhược điểm của mương oxy hóa  Ưu điểm - Công tác vận hành và bảo trì đơn giản - Tạo ít bùn và ít bị ảnh hưởng bởi dòng chảy - Lượng DO dễ dàng điều chỉnh thông qua việc thay thế các motor khuấy hay thay đổi độ sâu khuấy - Tốn ít năng lượng cho việc chạy motor khuấy - Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nitrat hóa và khử nitrat một cách dễ dàng  Nhược điểm - Tốn diện tích, vì vậy chỉ phù hợp cho việc xử lý với công suất nhỏ. 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lâm Minh Triết, Kỹ thuật môi trường, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2007 [2] Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2006 [3] Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải, Cao Thế Hà (hiệu đính), Cơ sở hóa học quá trình xử lý nước cấp và nước thải, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [4] Sổ tay xử lý nước, tập 1, Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường, NXB Xây dựng, Hà Nội, 2006 [...]... trong những công trình phụ trợ nhằm thu gom rác phát sinh từ song chắn rác, cát sỏi từ bể lắng cát và được đưa đi xử lý thích hợp III CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MƯƠNG OXI HÓA Mương oxy hóa có cấu tạo hình ô van trên mặt bằng để dễ sử dụng diện tích mặt thoáng Mặt cắt ướt của mương hình thang có độ sâu trung bình lớp nước từ 1,0 – 1,8 m Trong điều kiện cho phép, độ sâu của mương oxy hóa có thể lên... khử N trong mương oxy hóa có thể đạt từ 40 – 80% Mương oxy hóa có ưu điểm là lượng bùn dư thấp, được ổn định tương đối, hiệu quả xử lý BOD cao, các chất dinh dưỡng N, P được khử đáng kể, quản lý vận hành không phức tạp Do thời gian lưu nước lớn nên công trình có tính đệm cao Tuy nhiên công trình xây dựng hở và chiếm diện tích đất lớn (lớn gấp 3 – 10 lần so với aeroten xử lý nước thải cùng mức độ) là... có lỗ để thu nước thấm xuống Nước này có thể dẫn về trước bể lắng cát II.2.4 Bể điều hòa Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải từ khu dân cư, các công trình công cộng luôn thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của nguồn thải Sự không ổn định này sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch nước thải Đặc biệt đối với các công trình xử lý sinh học, cần phải đảm bảo về chế độ... mức độ) là những yếu 19 tố hạn chế Do vậy, mương oxy hóa thường được áp dụng xử lý cho các vùng dân cư với dân số khoảng 200 – 15.000 người Cơ chế của quá trình khử N,P  Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa Trong nước thải đô thị, nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng hữu cơ (35%) và amoni (65%) Nguồn nitơ chủ yếu là nước tiểu Thành phần nitơ hữu cơ được amoni hóa (là sự biến đổi từ nitơ hữu cơ thành nitơ... hóa là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ có chứa nitơ Nitrat là dạng hợp chất vô cơ của nitơ có hóa trị cao nhất Nitrat trong nước thải chứng tỏ sự hoàn thiện của hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Mặt khác, quá trình nitrat hóa còn tạo nên sự tích lũy oxy trong hợp chất nitơ để cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ tiếp theo, khi lượng oxy hòa tan trong nước. .. 10-30 1 0,025 Nguồn: Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2006, trang 221 Thể tích cần thiết của mương oxy hóa V, m3 được xác định như sau: V= La.Q 3 ,m a.γ Trong đó: Q – Lưu lượng nước thải, m3/ngày; La – BOD của nước thải trước khi xử lý, mg/l; a và γ - các giá trị xác định theo Bảng Lượng oxy cần thiết để cung cấp cho mương oxy hóa g, kgO2/ngày là: g S G= 1000 ,... dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương Mương oxy hóa là một công trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo Với bề mặt thoáng lớn và các thiết bị sục khí nhằm mục đích tạo ra trong mương các vùng hiếu khí và thiếu khí Các vùng này tạo điều kiện cho quá trình nitrat hóa và khử nitrat xảy ra Đây cũng là nhiệm vụ xử lý chính của công trình này, khử N, P và giảm... gạt cặn; 18 Chổi cao su; 19 Ống dẫn nước vào bể lắng, ống xả cặn bể lắng; 20 Ống xả cặn Bể lắng li tâm có dòng nước chảy theo hướng li tâm từ trung tâm bể ra các máng thu nước ở chu vi bể Đường kính có thể rất lớn tới 50m Chiều cao bể H = 1,5 – 2m ở thàn và 3 – 5m ở trung tâm II.2.6 Mương oxi hóa Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể Aeroten khu y trộn hoàn chỉnh có dạng vòng hình Ô van làm viếc trong... Mặt khác, khi lưu lượng dòng thải ổn định, kích thước của các công trình XLNT sẽ được tính toán hợp lý và đạt hiệu quả kinh tế Như vậy, bố trí bể điều hòa trước các công trình xử lý nhằm ổn định lưu lượng dòng thải và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải II.2.5 Bể lắng I Đây là công trình được thiết kế nhằm các mục đích loại bỏ các chất rắn lắng được (mà các chất này có khả năng gây bồi lắng trong... thể tóm tắt nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí như sau: - Chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc C ở dạng hòa tan, keo, hoặc không hòa tan phân tán nhỏ thành khí CO2, N2, nước và sinh khối vi sinh vật Tạo ra bùn thứ cấp (bông bùn hoặc màng vi sinh vật) chủ yếu là các vi khu n, động vật nguyên sinh và các keo vô cơ trong nước thải 20 - Tách bùn thứ cấp ra khỏi nước thải bằng quá trình ... động mương oxy hóa .16 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ CÓ SỬ DỤNG MƯƠNG OXI HÓA I GIỚI THIỆU I.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải khu dân cư Nước thải khu dân cư bao gồm nước thải. .. sinh nước thải khu dân cư I.2 Thành phần tính chất đặc trưng nước thải khu dân cư I.3 Tổng quan số công nghệ xử lý nước thải khu dân cư II ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN... thải, điều kiện sở hạ tầng… để ta chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp II ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ SỬ DỤNG MƯƠNG OXI HOÁ II.1 Sơ đồ công nghệ thuyết minh 1a 1b ClO- SCR 54 Bùn