bài giảng công nghệ xử lý nước thải

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NƯỚC THẢI 1.1 Phân loại nước thải đặc tính nước thải Để hiểu lựa chọn cơng nghệ xừ lý nước thải cần phải phân biệt loại nước thải khác Có nhiều cách hiểu loại nước thải, tài liệu chúng tơi đưa loại nước thải dựa mục đích sử dụng cách xả thải sau 1.1.1 Phân loại nước thải a Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh họat nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rữa, vệ sinh cá nhân,…chúng thường thải từ các hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ, cơng trình cơng cộng khác Lượng nước thải sinh họat khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước đặc điểm hệ thống thóat nước Thành phần nước thải sinh họat gồm lọai: − Nước thải nhiễm bẩn chất tiết người từ phòng vệ sinh; − Nước thải nhiễm bẫn chất thải sinh họat : cặn bã từ nhà bếp, chất rửa trơi, kể làm vệ sinh sàn nhà Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu dễ bị phân hủy sinh học, ngòai có thành phần vơ cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm Chất hữu chứa nước thải sinh họat bao gồm hợp chất protein (40 – 50%); hydrat cacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đường xenlulo; chất béo (5 -10%) Nồng độ chất hữu nước thải sinh họat dao động khoảng 150 – 450mg/l Có khoảng 20 – 40% chất hữu khó phân hủy sinh học Ở khu dân cư đơng đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họaat khơng xử lý thích đáng nguồn gây nhiễm mơi trường nghiêm trọng Lượng nước thải sinh hoạt dao động phạm vi lớn, tùy thuộc vào mức sống thói quen người dân, ước tính 80% lượng nước cấp Nước thải sinh hoạt có thành phần với giá trị điển sau: COD=500 mg/l, BOD5=250 mg/l, SS=220 mg/l, photpho=8 mg/l, nitơ NH nitơ hữu cơ=40 mg/l, pH=6.8, TS= 720mg/l Như vậy, Nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, đơi vượt u cầu cho q trình xử lý sinh học Thơng thường q trình xử lý sinh học cần chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau: BOD5:N:P = 100:5:1 COD/BOD5 <  Nước thải sinh hoạt thường trộn chung với nước thải sản xuất gọi chung nước thải thị Nếu tính gần đúng, nước thải thị gồm khoảng 50% nước thải sinh hoạt, 14% loại nước thấm, 36% nước thải sản xuất Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng Lưu lượng nước thải thị phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu tính chất đặc trưng thành phố Khoảng 65-85% lượng nước cấp cho nguồn trở thành nước thải Lưu lượng hàm lượng chất thải nước thải thị thường dao động phạm vi lớn  Lưu lượng nước thải thành phố nhỏ biến động từ 20% QTB - 250%QTB  Lưu lượng nước thải thành phố lớn biến động từ 50% QTB - 200%QTB  Lưu lượng nước thải lớn ngày vào lúc 10-12h trưa thấp vào lúc khoảng 5h sáng  Lưu lượng tính chất nước thải thị thay đổi theo mùa, ngày làm việc ngày nghỉ tuần cần tính đến đánh giá biến động lưu lượng nồng độ chất gây nhiễm b Nước thải cơng nghiệp Là loại nước thải sau q trình sản xuất, phục thuộc loại hình cơng nghiệp Đặc tính nhiễm nồng độ nước thải cơng nghiệp khác phụ thuộc vào lọai hình cơng nghiệp chế độ cơng nghệ lựa chọn Trong cơng nghiệp, nước sử dụng loại ngun liệu thơ hay phương tiện sản xuất (nước cho q trình) phục vụ cho mục đích truyền nhiệt Nước cấp cho sản xuất lấy mạng cấp nước sinh hoạt chung lấy trực tiếp từ nguồn nước ngầm hay nước mặt xí nghiệp có hệ thống xử lý riêng Nhu cầu cấp nước lưu lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố Lưu lượng nước thải xí nghiệp cơng nghiệp xác định chủ yếu đặc tính sản phẩm sản xuất Bảng 1.1: Lưu lượng nước trung bình số ngành cơng nghiệp STT Ngành cơng nghiệp Sản xuất bia Tinh chế đường Sản xuất bơ sữa Nhà máy đồ hộp rau Giết mổ gia súc Dệt sợi nhân tạo Xí nghiệp tẩy trắng Luyện thép Đơn vị sản phẩm 1L bia củ cải đường sữa sản phẩm sản phẩm sản phẩm sợi sản phẩm Lưu lượng nước thải – 6L 10 – 20m3 – 6m3 1,5 – 4,5m3 – 10m3 100m3 1000 – 4000m3 4600m3 Ngồi ra, trình độ cơng nghệ sản xuất suất xí nghiệp có ý nghĩa quan trọng Lưu lượng tính cho đơn vị sản phẩm khác Lưu lượng nước thải sản xuất lại dao động lớn Bởi số liệu thường khơng ổn định nhiều xí nghiệp lại có khả tiết kiệm lượng nước cấp sử dụng hệ thống tuần hồn sản xuất Thành phần nước thải sản xuất đa dạng, chí Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng ngành cơng nghiệp, số liệu thay đổi đáng kể mức độ hồn thiện cơng nghệ sản xuất điều kiện mơi trường Có hai loại nước thải cơng nghiệp:  Nước thải cơng nghiệp qui ước : lọai nước thải sau sử dụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà  Lọai nước thải cơng nghiệp nhiễm bẫn đặc trưng cơng nghiệp cần xử lý cục trước xả vào mạng lưới thốtt nước chung vào nguồn nước tùytheo mức độ xử lý c Nước thải bệnh viện Đây nguồn nước thải thải từ hoạt động khám chữa bệnh Đây nguồn nước thải khó kiểm sốt tính độc hại nguồn thãi chứa chất độc từ loại thuốc kháng sinh, loại vi trùng, vi rút từ người bệnh theo nguồn nước lây lan mơi trường Nước thải bệnh viện có lưu lượng nhỏ xử lý phức tạp, có chứa nhiều chất gây ức chế hoạt động sống vi sinh vật Ngồi dòng thải chứa chất phóng xạ 1.1.2 Các đặc trưng nước thải a Các chất gây nhiễm bẩn nước Có nhiều chất gây nhiễm nước, phân chúng thành loại sau: − Các chất hữu bền vững khó phân hủy − Các chất hữu dễ bị phân hủy − Các chất mùi − Các kim loại nặng − Các chất rắn − Các ion vơ − Các chất phóng xạ − Dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt − Các vi sinh vật có màu  Các chất hữu Các chất hữu dễ bị phân hủy: Đó hợp chất protein, hidrocacbon, chất béo có nguồn gốc động thực vật chất gây nhiễm có nước thải sinh hoạt, nước thải từ xí nghiệp chế biến thực phẩm, lò giết mổ gia súc,…Các hợp chất làm suy giảm oxi nước dẫn đến suy thối tài ngun thủy sản làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt Các chất hưu khó bị phân hủy: chất thuộc chất hữu có vòng thơm, chất đa vòng ngưng tụ, hợp chất clo hữu cơ,…Hầu hết chúng có độc tính với người mơi trường Chúng tồn lưu lâu dài mơi trường thể người, sinh vật gây độc tích lũy Các chất hữu có độc tính cao mơi trường nước thải thường gặp: Các chất hữu có tính độc cao thường khó bị phân hủy sinh vật Các chất hữu gây độc thường là: polyclorophenol (PCP), polyclorobiphenyl (PCB), Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng hidro cacbua đa vòng ngưng tụ, chất bảo vệ thực vật, xà phòng chất tẩy rửa, hợp chất dị vòng N O, dioxin,…  Các chất vơ Các chất chứa nito: nước thải chất chứa noto tồn dạng: hớp chất hữu cơ, muối amon, dạng nitrit nitrat Protein NH NO NO NO NO NO N2O N2 + Nếu nước chứa hầu hết nito hưu cơ, amoniac NH chứng ot3 nước bị nhiễm Nếu nước chứa hợp chất nito dạng nitrit (NO - ) nước bị nhiễm thời gian dài Nếu nước chứa hợp chất nitơ dạng nitrat (NO - ) nước bị nhiễm thời gian dài q trình phân hủy hợp chất hữu kết thúc Các dạnh tồn nito nước có tính độc gây hại cho sinh vật người Khi nồng độ hợp chất nito dạng nitrat q cao (>15mg/l) dẫn đến tượng phú dưỡng Khi nitrat nước uống nồng độ >10mg/l có khả gây ung thư, ngồi gây bệnh thiếu máu, làm trẻ xanh xao chức heamoglobin bị giảm Ơ nhiễm sinh học nước Ơ nhiễm nước sinh học nguồn thải thị hay cơng nghiệp bao gồm chất thải sinh hoạt, phân, nước rửa nhà máy đường, giấy… Sự nhiễm mặt sinh học chủ yếu thải chất hữu lên men được: chất thải sinh hoạt cơng nghiệp có chứa chất cặn bã sinh hoạt, phân tiêu, nước rửa nhà máy đường, giấy, lò sát sinh… + Sự nhiễm sinh học thể nhiễm bẩn vi khuẩn nặng Các bệnh cầu trùng, viêm gan siêu vi khuẩn tăng lên liên tục nhiều quốc gia chưa kể đến trận dịch tả Các nước thải từ lò sát sinh chứa lượng lớn mầm bệnh + Các nhà máy giấy thải nước có chứa nhiều glucid dễ lên men Một nhà máy trung bình làm nhiễm bẩn nước tương đương với thành phố 500.000 dân + Các nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất đồ hộp, thuộc da, lò mổ, có nước thải chứa protein Khi thải dòng chảy, protein nhanh chóng bị phân hủy cho acid amin, acid béo, acid thơm, H2S, nhiều chất chứa S P., có tính độc mùi khó chịu Mùi phân nước cống chủ yếu indol dẫn xuất chứa methyl skatol b Các thơng số đánh giá nhiễm nước pH nước thải Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng pH nước thải có ý nghĩa quan trọng q trình xử lý Các cơng trình xử lý nước thải áp dụng q trình sinh học làm việc tốt pH nằm giới hạn từ - 7,6 Như biết mơi trường thuận lợi để vi khuẩn phát triển mơi trường có pH từ - Các nhóm vi khuẩn khác có giới hạn pH hoạt động khác Ngồi pH ảnh hưởng đến q trình tạo bơng cặn bể lắng cách tạo bơng cặn phèn nhơm Các xí nghiệp sản xuất thải nước thải có tính acid kiềm cao làm cho nguồn nước khơng hữu dụng hoạt động người mà làm ảnh hưởng đến hệ thủy sinh vật Nồng độ acid sulfuric cao làm ảnh hưởng đến mắt người bơi lội nguồn nước này, ăn mòn thân tàu thuyền, hư hại lưới đánh cá nhanh Nguồn nước lân cận số xí nghiệp có pH thấp đến cao đến 11; cá tồn mơi trường có 4,5 < pH < 9,5 Hàm lượng NaOH cao thường phát nước thải xí nghiệp sản xuất bột giặt, thuộc da, nhuộm vải sợi NaOH nồng độ 25 ppm làm chết cá Nhiệt Các nước thải từ nhà máy nhiệt điện lò số ngành cơng nghiệp có nhiệt độ cao Khi thải mơi trường, làm tăng nhiệt độ thủy vực ảnh hưởng đến số thủy sinh vật làm suy giảm oxy hòa tan nguồn nước (do khả bão hòa oxy nước nóng thấp vi khuẩn phân hủy chất hữu hoạt động mạnh hơn) Màu Các nước thải từ nhà máy dệt, giấy, thuộc da, lò mổ có độ màu cao Nó làm cản trở khả khuếch tán ánh sáng vào nguồn nước gây ảnh hưởng đến khả quang hợp hệ thủy sinh thực vật Nó làm vẽ mỹ quan nguồn nước DO (Dissolved oxigen) Oxi hồn tan nước cần cho sinh vật hiếu khí Bình thường oxi hòa tan nước khoảng – 10 mg/l, chiếm 70 – 85% oxi bão hòa Mức oxi hòa tan tron nước tự nhiên nước thải phụ thuộc vào mức độ nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt động giới thủy sinh, hoạt động hóa sinh, hóa học vật lý nước Trong mơi trường nước bị nhiễm nhaặng, oxi dùng nhiều cho q trình hóa sinh xuất hiện tượng thiếu oxi trầm trọng Phân tích số oxi hòa tan (DO) tiêu quan trọng đánh giá nhiễm nước giúp ta đề biện pháp xử lý thích hợp Phân tích DO có phương pháp thường dùng là: phương pháp Iod phương pháp đo oxi hòa tan trực tiếp điện cực oxi với màng nhạy máy đo BOD (Biochemical Oxygen Demand) Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng Nhu cầu oxy sinh hóa lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa chất hữu khoảng thời gian xác định ký hiệu BOD tính mg/L Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ nhiễm hữu nước thải BOD lớn nước thải (hoặc nước nguồn) bị nhiễm cao ngược lại Thời gian cần thiết để vi sinh vật oxy hóa hồn tồn chất hữu kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất nước thải, nhiệt độ khả phân hủy chất hữu hệ vi sinh vật nước thải Để chuẩn hóa số liệu người ta thường báo cáo kết dạng BOD5 (BOD ngày 20oC) Mức độ oxy hóa chất hữu khơng theo thời gian Thời gian đầu, q trình oxy hóa xảy với cường độ mạnh sau giảm dần Tính BOD cuối biết BOD thời điểm người ta dùng cơng thức: BODt = Lo(1 - e-kt) Hay BODt = Lo(1 - 10-Kt) Trong đó: BODt: BOD thời điểm t (3 ngày, ngày ) Lo: BOD cuối k: tốc độ phản ứng (d-1) tính theo hệ số e K: tốc độ phản ứng (d-1) tính theo hệ số 10, k = 2,303(K) Bảng 1.2: Giá trị K k tiêu biểu cho số loại nước thải Loại nước thải Nước thải thơ Nước thải xử lý tốt Nước sơng bị nhiễm K (20oC) (day-1) 0,15 - 0,30 0,05 - 0,10 0,05 - 0,10 k (20oC) (day-1) 0,35 - 0,70 0,12 - 0,23 0,12 - 0,23 COD Chemical oxigen Demand Chỉ số dùng rộng rã đẻ đặc trưng cho hàm lượng chất hữu nước thải nhiễm nước tự nhiên COD lượng oxi cần thiết cho q trình oxi hố tồn chất hữu có mẫu nước thành CO2 nước Để xác định COD người ta thường sử dụng chất oxi hố mạnh mơi trường axit Chất oxi hố hay dùng kali (K2Cr2O7) Ag2bicromat SO4 + Chất hữu + K2Cr2O7 + H CO2 + H2O + 2Cr+3 + 2K+ t0 Lượng bicromat dư chuẩn độ dung dịch muối Mohr – Fe(NH4)2 (SO4)2 Với chất thị dung dịch Ferroin: Cr2O7-2 + Fe+2 + H+ Cr+3 + Fe+3 + H2O Chỉ thị chuyển từ màu xanh lam sang màu đỏ nhạt TS,TSS,TDS Các chất rắn có nước là: Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng - Các chất vơ dạng muối hòa tan khơng tan đất đá dạng huyền phù lơ lửng - Các chất hữu xác vi sinh vật, tảo, động vật ngun sinh, động thực vật phù du, chất hữu tổng hợp phân bón, chất thải cơng nghiệp - Chất rắn nước làm trở ngại cho việc sử dụng lưu chuyển nước, làm giảm chất lượng nước sinh hoạt sản xuất, gây trở ngại cho việc ni trồng thủy sản - Chất rắn nước phân thành loại (theo kích thước hạt): Chất rắn qua lọc có đường kính hạt nhỏ 1µm, có chất rắn dạng keo có kích thước từ 10-6 – 10-9m chất rắn hòa tan (các ion phân tử hòa tan) Chất rắn khơng qua lọc có đường kính 10 -6m (1µm): Các hạt xác rong tảo, vi sinh vật có kích thước 10 -5 - 10-6m dạng lơ lửng; cát sạn, cát nhỏ có kích thước 10-5m lắng cặn Tổng chất rắn (TS) xác định trọng lượng khơ phần lại sau cho bay 11 mẫu nước bếp cách thủy sấy khơ 103 0C trọng lượng khơng thay đổi Đơn vị tính mg ( g/l) Chất rắn dạng huyền phù (SS) hàm lượng chất huyền phù (SS) trọng lượng khơ chất rắn lại giấy lọc rợi thủy, lọc 11 mẫu nước qua phễu lọc Gooch sấy khơ 103 -1050C tới trọng lượng khơng thay đổi đơn vị tính mg g/l Chất rắn hòa tan (DS) Hàm lượng chất rắn hòa tan hiệu số tổng chất rắn với huyền phù: DS = TS – SS Đơn vị tính g mg/l Chất rắn bay (VS) Hàm lượng chất rắn bay trọng lượng đị nuong lượng chất rắn huyền phù SS 550 0C khoảng thời gian xác định Thời gian phụ thuộc vào loại mẫu nước (nước cống, nước thải bùn) Đơn vị tính mg/l % SS hay TS Hàm lượng chất rắn bay nước thường biểu thị cho chất hữu có nước + Chất rắn lắng Chất rắn lắng số ml phần chất rắn 1lít mẫu nước lắng xuống đáy phễu sau thời gian (thường giờ) Chỉ số E.Coli Trong nước thải, đặc biệt nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải vùng du lịch, dịch vụ, khu chăn ni…nhiễm nhiều vi sinh vật có sẵn phân người phân súc vật Trong có nhiều vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt bệnh đường tiêu hóa, tả, lị thương hàn, vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm Trong ruột người, động vật có vú khác khơng kể lứa tuổi có nhóm vi sinh vật cư trú, chủ yếu vi khuẩn Các vi khuẩn thường có phân Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng Vi khuẩn đường ruột gồm nhóm: - Nhóm Coliform đặc trưng Escherichia coli (E.coli) - Nhóm Streptococcus đặc trưng Streptococcus faecalis - Nhóm Clostridium đặc trưng Clostridium perfringens Ecoli Escherich phân lập từ phân người năm 1985, lúc đầu có tên Bacterium coli commune Thực Ecoli lồi trực khuẩn đường ruột Ngồi có lồi khác, Bacterium paracoli, Aerobacter, Enterobacter, Khelsilla Ở có hai lồi E.coli Aerobacter aerogenes Các lồi giống hình thái đặc điểm hóa sinh, có điểm khác Ecoli ni mơi trường có pepton sinh Idol có mùi thối Aerobacter mơi trường khơng sinh Indol, sinh axetoin có mùi thơm làm cho mơi trường đặc đều, tạo thành nhớt mặt mơi trường Khelsilla gần gống vi khuẩn trên, lên men lactozơ, chậm Việc xác định tất lồi vi sinh vật có phân bị hòa tan vào nước, kể vi khuẩn gây bệnh khó khăn phức tạp Trong nhóm vi sinh vật phân người ta thường chọn Ecoli làm vi sinh vật thị cho tiêu vệ sinh với lí do: - Ecoli đại diện cho nhóm vi khuẩn quan trọng việc đánh giá mức độ vệ sinh (có nhiễm phân hay khơng) có đủ tiêu chuẩn lí tưởng cho vi sinh vật thị - Nó xác định theo phương pháp phân tích vi sinh vật học thơng thường phòng thí nghiệm xác định sơ điều kiện thực địa Việc xác định coliform dễ dàng nhóm vi sinh vật khác Thí dụ: xác định Streptococcus cần phải thời gian ổn định nhiệt lâu Xác định Clostridium tiến hành 800C lên men hai lần, nên khó thực Để xác định E.coli trước hết dùng phương pháp lên men dựa khả đồng hóa đường glucozơ mannit tạo thành axit sinh khí (sinh hơi) nhiệt độ 43 – 440C Phản ứng theo sơ đồ: Ecoli Glucơzơ Axit lactic + Axit sucxinic + Axit axetic +CO2 +H2O Xác định số lượng Ecoli có mẫu thử biểu diễn số coli (coli – index) chuẩn độ coli (coli – titre) Chỉ số coli số lượng tế bào coli có đơn vị thể tích đơn vị khối lượng Chuẩn độ coli số đơn vị thể tích đơn vị khối lượng mẫu thử có tế bào E.coli Giữa số coli chuẩn độ coli có mối quan hệ: 1000/chuẩn độ Coli = số Coli Thí dụ: chuẩn độ coli mẫu nước 250, có nghĩa 250 ml nước có tế bào Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng coli số coli là: 1000/250 = 4, lít mẫu nước có trực khuẩn đường ruột Phương pháp lên men theo Vincent phương pháp dùng phổ biến nước ta để xác định chuẩn độ coli Phương pháp dựa đặc điểm E.coli phát triển tốt mơi trường dịch dày có axit phenic, 42 0C lên men đường lactozơ sinh hơi, sinh indol mơi trường có pepton Cũng xác định E.coli theo cách sau: lấy 0,1ml pha lỗng 10 – 104 lần (có phải pha lỗng tiếp theo) cho vào mơi trường agaz – eosin – metylen Giữ 370C ± 10C 48 Sau soi kính hiển vi, đếm số E.coli 100ml mẫu nước Tiêu chuẩn WHO quy định nước đạt vệ sinh: khơng q 10 tế bào coli 100ml nước, Việt Nam ≤ 20/100ml nước 1.2 Sự nhiễm bẩn nguồn nước Do việc xả loại chất thải (nước thải cơng nghiệp, sinh hoạt, bệnh viện, nước tưới tiêu nơng nghiệp: N, P) vào nguồn  Các loại nguồn tiếp nhận nước thải: Sơng, Hồ, Vùng biển  Dấu hiệu nguồn nước bị nhiễm bẩn - Xuất chất bề mặt cặn lắng đáy, - Thay đổi tính chất vật lý (độ nhìn thấy, màu sắc, mùi vị,…), - Thay đổi thành phần hóa học (phản ứng, số lượng chất hữu cơ, chất khống chất độc hại), - Lượng ơxy hòa tan giảm xuống, - Thay đổi hình dạng số lượng vi trùng gây truyền bệnh 1.2.1 Sự nhiễm nước sơng  Hệ số pha lỗng n= Qs Qt + Qs Nồng độ chất gây nhiễm sau trộn nước thải với nước sơng Ci = Qt Cit + Qs Cis Qt + Qs Trong đó: Ci : nồng độ chất nhiễm dòng sơng điểm thải; Qs : lưu lượng dòng sơng; Cis : nồng độ chất gây nhiễm dòng Qs ; Qt : lưu lượng nước thải xả vào sơng; Cit : nồng độ chất nhiễm dòng nước thải Qt Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng  Q trình tự làm sạch: Khả nguồn nước tự giải phóng khỏi chất nhiễm bẩn biến đổi chúng theo quy luật ơxy hóa tự nhiên gọi khả tự làm nguồn, diễn biến gọi q trình tự làm - Các yếu tố chi phối q trình tự làm dòng sơng chất nhiễm hữu là: + Lưu lượng dòng chảy + Thời gian chảy xi + Nhiệt độ nước + Q trình tái sinh ơxy hấp thụ - Một dòng sơng bị nhiễm bẩn chất hữu chia thành bốn vùng theo dòng chảy: + Vùng sau điểm thải vùng phân rã, nồng độ ơxy hòa tan giảm nhanh vi khuẩn sử dụng để phân hủy hợp chất hữu nước thải + Vùng phân hủy mạnh chất hữu cơ, nồng độ ơxy hòa tan giảm tới mức thấp Trong vùng thường xảy q trình phân hủy kỵ khí bùn đáy sơng, phát sinh mùi thối Đây mơi trường khơng thuận lợi cho động vật bậc cao cá sinh sống Ngược lại vi khuẩn nấm phát triển mạnh nhờ phân hủy hợp chất hữu làm giảm BOD tăng hàm lượng amoniac + Vùng tái sinh, tốc độ hấp thụ ơxy lớn tốc độ sử dụng ơxy nên nồng độ ơxy hòa tan tăng dần, amoniac vi sinh vật nitrat hóa Các lồi giáp xác lồi cá có khả chịu đựng,… tái xuất tảo phát triển mạnh hàm lượng chất dinh dưỡng vơ từ q trình phân hủy chất hữu tăng lên + Vùng nước nồng độ ơxy hòa tan phục hồi trở lại mức ban đầu, chất hữu bị phân hủy hết Mơi trường đảm bảo cho sống bình thường lồi thực vật động vật Hình 1.1 Ảnh hưởng nhiễm chất hữu tới chất lượng dòng sơng 1.2.2 Sự nhiễm nước hồ Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng 10 thải bỏ chảy lơ lửng hệ thống máng Tại chất nặng lắng xuống lấy khỏi hệ thống theo định kì Sợi phân loại riêng dạng huyền phù nhẹ, sau chảy qua loạt sàng lọc có lớp đục lỗ Ở chất nhiễm bẩn nhẹ hơn, lớn sợi bị loại Trong số qui trình cơng nghệ cần phải có sản phẩm thật sạch, phải có loạt cyclon làm đặt sau sàng lọc Ở cơng đoạn này, người ta phải sử dụng máy lọc tinh học khử mảnh vụn nhằm đảm bảo cho sợi tách rời tạo đủ độ bền liên kết sợi giấy Cách sản xuất phù hợp việc sản xuất loại bao gói Nghiền bột học Trong nghiền bột học, sợi chủ yếu bị tách rời lực học máy nghiền thiết bị tinh chế Qui trình cơng nghệ ngun thủy gia cơng gỗ tròn đá – gỗ ép đá nghiền quay tròn Cơng nghệ làm loại bột giấy có độ dai tương đối thấp Ở máy tinh chế TMP (Thermal Mechanical Pulping) máy nghiền áp lực cách xử lý học tiến hành áp lực nhiệt độ cao, bột giấy có thuộc tính độ dai tốt bột giấy học truyền thống Thực qui trình cơng nghệ máy tinh chế có độ linh hoạt cao việc lựa chọn ngun liệu, sau tận dụng vụn gỗ, ngun liệu sợi ngồi gỗ Trong nghiền bột CTMP (Chemical Thermal Mechanical Pulping) chất làm ngun liệu sợi ngâm tẩm với hóa chất trước tinh chế Và làm tăng độ dai độ sáng bột giấy Có thể tẩy loại bột giấy học máy tinh chế hệ thống tẩy riêng, hydrogen dioxide hóa chất sử dụng phổ biến Trước cơng đoạn tẩy, bột giấy xử lý để loại bỏ kim loại nặng, chúng xúc tác cho phản ứng phân hủy tác nhân tẩy Nghiền bột hóa học bán hóa học Trong nghiền bột hóa học bán hóa học, ngun liệu sợi xử lý với hóa chất nhiệt độ áp lực cao (nấu) Mục đích q trình xử lý nhằm hòa tan làm mềm thành phần chất lignin liên kết sợi ngun liệu với nhau, đồng thời lại gây phá hủy tốt thành phần cellulose (tăng độ dai sợi) Cách xử lý tiến hành nồi áp suất (nồi nấu), vận hành theo chế độ liên tục theo mẻ Có hai loại cơng nghệ nghiền bột hóa học : quy trình kiềm hóa (quy trình sulphate, quy trình xút) quy trình sulphite • Trong quy trình sulphate, dịch nấu có độ kiềm cao thành phần hoạt tính ion hydroxyl, sulphite hydrogen sulphite Các thành phần hoạt tính q Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng 111 trình nghiền bột giấy xút hydroxyl carbonate Nghiền bột giấy sulphate tạo loại bột giấy dai nghiền bột giấy xút thích hợp với ngun liệu chứa lignin thấp loại năm, tre nứa,… • Các chất hoạt tính quy trình sulphite sulphur dioxide tự do, sulphite ion hydrogen sulphite Bột giấy sulphite có độ sáng khơng tẩy cao nên thường cần hóa chất để tẩy so với bột giấy sulphate bột giấy xút Tẩy bột Mục đích tẩy bột giấy hóa học làm sáng màu lignin tồn dư bột giấy sau nấu Để khử lignin người ta dùng chlorine, hypochlorite, chlorine dioxide, oxygen ozone đặc biệt peroxide Một cách truyền thống, nói quy trình tẩy trắng bao gồm 03 giai đoạn : • Giai đoạn clo hóa, oxy hóa mơi trường axit để phân hủy phần lớn lignin sót lại bột • Giai đoạn thủy phân kiềm sản phẩm lignin hòa tan kiềm nóng tách khỏi bột • Giai đoạn tẩy oxy hóa để thay đổi cấu trúc nhóm mang màu sót lại Nghiền bột, phối chế xeo giấy Bột giấy nghiền để có độ thủy hóa chuỗi hóa đạt u cầu, cho thêm chất độn phụ gia (chất phủ trám,…) đưa lên máy xeo để định hình tờ giấy Cuối ép vắt nước, sấy khơ cắt cuộn Nước thải dàn lưới xeo gọi nước trắng, chứa nhiều hạt mịn Nước thải cơng đoạn đơi chiếm tới 90% lưu lượng tổng cộng nhà máy tương đối nồng độ chất nhiễm bẩn khơng cao, BOD trung bình, độ màu thấp, pH gần trung tính, khơng chứa lignin, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, chủ yếu bột giấy chất độn thất Lượng chất rắn dễ dàng thu hồi phương pháp lắng Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng 112 Hình 7.4: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất giấy 7.4.2 Các vấn đề mơi trường Ngành sản xuất bột giấy giấy liệt vào ngành sản xuất gây nhiễm mơi trường đáng kể trực tiếp gián tiếp • Trực tiếp - Nước thải có lưu lượng, tải lượng độc tính chất nhiễm cao, chất nhiễm hữu (dịch chiết từ thân cây, axit béo, số sản phẩm phân hủy lignin, dẫn xuất ligin bị Clo hóa) phát sinh từ ngành giấy nguồn tiềm tàng gây nhiễm mơi trường nước mặt, đất nước ngầm thải thẳng ngồi khơng qua xử lý Đặc biệt dịch đen thải từ q trình nghiền bột phương pháp hóa học - Khí thải từ q trình đốt nhiên liệu sản xuất nước bão hòa Ngồi ra, q trình nghiền bột giấy hóa học khí nặng mùi hydro sulphite, mercaptan, … - Dioxin xuất phát từ q trình tẩy trắng bột giấy chlorine Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng 113 • Gián tiếp - Góp phần làm cạn kiết nguồn tài ngun nước - Góp phần làm cạn kiệt nguồn tài ngun rừng - Gây hiệu ứng nhà kính thơng qua việc sử dụng lượng điện thảm thực vật 7.5 Xử lý nước thải nhà máy bia 7.5.1 Giới thiệu Bia sản xuất Việt Nam cách 100 năm nhà máy Bia Sài Gòn nhà máy Bia Hà Nội Hiện nhu cầu thị trường, thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có bước phát triển mạnh mẽ thơng qua việc đầu tư mở rộng nhà máy bia có từ trước xây dựng nhà máy bia thuộc Trung ương địa phương, nhà máy liên doanh với hãng bia nước ngồi Hiện nay, nước có khoảng 320 nhà máy bia sở sản xuất bia với tổng lực sản xuất đạt 800 triệu lít/năm Trong số đó, bia địa phương sản xuất 311 sở (chiếm 97,18% số sở) sản lượng chiếm 37,41% sản lượng bia nước (đạt 231 triệu lít) đạt 60,73% cơng suất thiết kế Cơng nghiệp sản xuất bia ngành tạo nguồn thu lớn cho ngân sách nhà nước có hiệu kinh tế, năm qua sản xuất bia có bước phát triển nhanh Do mức sống tăng, mức tiêu dùng bia ngày cao Năm 2000 có khoảng 81 triệu người đến năm 2005 89 triệu người dùng bia Do mức tiêu thụ bình qn theo đầu người vào năm 2005 đạt 17lít/người/năm (sản lượng bia đạt khoảng 1.500 triệu lít, tăng gấp lần so với năm 2000) Bình qn lượng bia tăng 20% năm Cơng nghiệp sản xuất bia tạo nên lượng lớn nước thải xả vào mơi trường Hiện tiêu chuẩn nước thải tạo thành q trình sản xuất bia 8-14l nước thải/lít bia, phụ thuộc vào cơng nghệ loại bia sản xuất Các loại nước thải chứa hàm lượng lớn chất lơ lửng, COD BOD dễ gây nhiễm mơi trường Vì loại nước thải cần phải xử lý trước xả nguồn nước tiếp nhận 7.5.2 Thành phần nước thải Tải lượng nhiễm nước thải bia thải bia 6-18 kg BOD5, 9-30 kg COD, 2-4 kg cặn lơ lửng cho 1000 lít bia Các nghiên cứu thành phần, tính chất nước thải sản xuất bia cho thấy hàm lượng chất nhiễm nước thải sở sản xuất bia địa phương lớn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần (bảng 1) Bảng 7.2: Thành phần tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia nguồn nước mặt TT Chỉ tiêu pH Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Cơng Nước thải trước xử lý 6-9,5 Tiêu chuẩn thải TCVN 5945 - 2005 6-9 114 Hàm lượng cặn lơ 150-300 100 lửng, mg/l BOD5, mg/l 700-1500 50 COD, mg/l 850-1950 100 Tổng Nitơ (TN) 15-45 60 Tổng Phốtpho 4,9-9,0 Coliform, [...]... đề suất ba công nghệ tuyển nổi áp lực khác nhau 1 Sơ đồ tuyển nổi xuôi dòng Không khí nén Nước thải cần xử lý Thùng bão hòa Bọt tuyển nổi Vòi phun Ngăn tuyển nổi Không khí nén Nước thải cần xử lý Thùng bão hòa Nước sau xử lý Bọt tuyển nổi Vòi phun Ngăn tuyển nổi Nước sau xử lý 2 Sơ đồ tuần hoàn bão hòa một phần nước thải sau xử lý Bọt tuyển nổi Nước thải cần xử lý Ngăn tuyển nổi Nước sau xử lý Vòi phun... chất ô nhiễm sẽ được tính theo công thức sau: Vdkc = 0,16,kn.Q τd Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Công 22 Hình 2.8: Sơ đồ xác định thể tích cần thiết của bể điều hòa Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Công 23 CHƯƠNG 3: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 3.1 Lắng nước thải Trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước Sự lắng của các hạt xảy... khi điều kiện tự động hóa chưa cho phép Kết quả sau khi ra khỏi công trình xử lý nước thải hoặc chưa được làm sạch hoàn toàn hoặc là còn chứa một lượng hóa chất dư nào đó Vì vậy để mạng lưới thoát nước và các công trình xử lý nước thải làm việc bình thường với hiệu suất cao và kinh tế phải xây dựng các bể điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải 2.5.2.2 Phân loại và vị trí các bể điều hòa Theo chức năng... trình ở cuối dây chuyền xử lý Các kỹ thuật điều hòa được ứng Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Công 21 dụng cho từng trường hợp phụ thuộc vào đặc tính của hệ thống thu gom nước thải Các phương án bố trí bể điều hòa lưu lượng có thể là điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, con... đổi) được bố trí ở trong khu vực trạm xử lý Khi đó, trong sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý, bể điều hoà được bố trí phía sau bể lắng thô, nếu nước thải có chứa một lượng lớn các tạp chất vô cơ không tan với kích thước lớn Bể điều hoà cũng có thể đặt trước bể láng đó, nếu nước thải chứa chủ yếu là các chất hữu cơ không tan Trường hợp trong quy trình xử lý có bể trung hòa thì bể điều hòa giúp... chất là một bể chứa mà ta cứ việc xả nước thải vào đó và cho đứng yên trong một khoảng thời gian nhất định Nước đã được lắng tháo ra và cho lượng nước mới vào Bể lắng kiểu này áp dụng trong trường hợp lượng nước thải ít và chế độ thải không đồng đều, ví dụ nước thải từ xí nghiệp giặt là + Bể lắng hoạt động liên tục: nước thải cho qua bể liên tục - Căn cứ theo chiều nước chảy trong bể người ta phân biệt... các bể điều hòa nồng độ hoặc đồng thời điều hòa lưu lượng, nồng độ nước thải Bể điều hòa lưu lượng nên đặt gần nơi tạo ra nước thải, bể điều hòa nồng độ (với lưu lượng ít hoặc không thay đổi) có thể đặt trong phạm vi trạm xử lý Khi đó trong dây chuyền sơ đồ dây chuyền công nghệ trạm xử lý, bể điều hòa có thể đặt sau bể lắng nếu nước thải chứa một lượng lớn các tạp chất không tan vô cơ, có độ lớn thủy... nhất Ngoài ra điều kiện công tác về mặt thủy lực sẽ kém đi Nếu lưu lượng nước thải chảy đến trạm bơm thay đổi thì dung tích bể chứa, công suất trạm bơm, tiết diện ống đẩy cũng phải lớn hơn Khi lưu lượng, nồng độ nước thải thay đổi thì kích thước các công trình (các bể lắng, bể trung hòa và các công trình xử lý sinh học) cũng phải lớn hơn, chế độ làm Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Công 19 việc của chúng... phát sinh mùi và làm giảm nồng độ ôxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng trực tiếp đến các loại động vật sống dưới nước, … Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Công 11 CHƯƠNG 2: XỬ LÝ SƠ BỘ VÀ TIỀN ỔN ĐỊNH 2.1 Song chắn rác 2.1.1 Vai trò Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo Kích thước tối thiểu của rác được giữ... bố trí đường dẫn nước thải vào Hình 2.4: Cấu tạo lưới lọc dạng tang trống quay 1 Cửa dẫn nước thải vào 5 Thùng quay với lưới lọc 2 Cửa dẫn nước thải ra 6 Vòi phun nước rửa 3 Cửa tháo vật rắn 7 Máng thu gom nước rửa 4 Cửa tháo cạn - Tổn thất áp lực qua lưới chắn: + Dựa vào catalog của nhà sản xuất + Tính theo công thức thực nghiệm: 2 1  Q  hp =  ÷ 2 g  C A  Trong đó: C: hệ số thải (giá trị C điển ... Lọai nước thải công nghiệp nhiễm bẫn đặc trưng công nghiệp cần xử lý cục trước xả vào mạng lưới thoátt nước chung vào nguồn nước tùytheo mức độ xử lý c Nước thải bệnh viện Đây nguồn nước thải thải... Không khí nén Nước thải cần xử lý Thùng bão hòa Bọt tuyển Vòi phun Ngăn tuyển Không khí nén Nước thải cần xử lý Thùng bão hòa Nước sau xử lý Bọt tuyển Vòi phun Ngăn tuyển Nước sau xử lý Sơ đồ tuần... b Các thông số đánh giá ô nhiễm nước pH nước thải Giáo viên biên soạn: Thái Mạnh Công pH nước thải có ý nghĩa quan trọng trình xử lý Các công trình xử lý nước thải áp dụng trình sinh học làm