Giao trinh Kỹ thuật xử lý nước thải

Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông MỞ ĐẦU Quá trình đô thị hóa công nghiệp hóa diễn mạnh mẽ nước ta, tăng trưởng mạnh tạo nhiều việc làm cho người dân đóng góp vào phát triển kinh tế nước nhà, nhiên, mức tăng trường kinh tế nhanh đồng thời tạo nên thách thức ô nhiễm môi trường ô nhiễm đất, nước không khí Đứng trước vấn đề đó, việc đào tạo trang bị cho sinh viên ngành công nghệ môi trường kiến thức nước thải kỹ thuật xử lý nước thải trở nên cấp bách Trong phạm vi môn học Kỹ thuật xử lý nước thải, biên soạn giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải với mong muốn là tài liệu tham khảo hữu ích dành cho sinh viên trình học làm việc sau tốt nghiệp, giáo trình gồm bốn chương với bố cục sau: Chương 1: Khái niệm chung Chương 2: Phương pháp học Chương 3: Phương pháp hóa học Chương 4: Phương pháp sinh học Các nội dung trình bày giáo trình cách cụ thể chuyên sâu nước thải kỹ thuật xử lý nước thải Qua giáo trình bạn sinh viên trang bị kiến thức nước thải kỹ thuật xử lý nước thải sử dụng phổ biến Việt Nam giới Hi vọng giáo trình phát huy tác dụng với bạn sinh viên trình học./ Hà nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả PGS.TS Tăng Thị Chính Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU MỤC LỤC Danh mục bảng CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CHUNG 10 1.1 Ô nhiễm nước 10 1.1.2 Khái niệm chung ô nhiễm nước 10 1.1.2 Ô nhiễm suy thoái nước ngầm .10 1.1.3 Ô nhiễm biển .12 1.2 Thành phần tính chất nước thải 14 1.2.1 Thành phần nước thải 14 1.2.2 Chất thải rắn nước thải .18 1.2.3 Vi sinh vật nước thải 21 1.2.4 Các chất ô nhiễm khác nước thải 29 1.3 Ước lượng tải lượng ô nhiễm nước thải .31 1.4 Tái sử dụng nước thải 33 1.5 Sự tiêu thụ oxy hòa tan oxy nước 35 1.6 Ảnh hưởng nhiệt độ cặn lắng đến nồng độ oxy hòa tan môi trường nước .36 1.6.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 36 CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 41 2.1 Song chắn rác 41 2.1.1 Chức năng, cấu tạo vị trí .41 2.1.2 Kích thước song chắn 42 2.2 Bể lắng cát .44 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông 2.2.1 Chức năng, vị trí 44 2.2.2 Bể lắng cát có sục khí 49 2.2.3 Bể lắng cát đứng có dòng chảy xoáy 50 2.3 Khuấy trộn .51 2.4 Bể lắng sơ cấp 53 2.5 Bể keo tụ tạo cặn 56 2.6 Bể tuyển 57 2.7 Bể lọc nước thải hạt lọc 59 CHƯƠNG III XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 63 3.1 Phương pháp kết tủa 63 3.1.1 Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng 64 3.1.2 Sử dụng hóa chất để loại bỏ phospho nước thải 64 3.1.3 Kết tủa kim loại nặng 67 3.2 Phương pháp oxy hóa khử .68 3.3 Phương pháp quang xúc tác .71 3.4 Phương pháp hấp phụ 73 3.5 Phương pháp khử trùng 74 CHƯƠNG IV PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 81 4.1 Sơ lược trình vi sinh bể xử lý nước thải .81 4.1.1 Quá trình hiếu khí, trình yếm khí phân hủy chất hữu 81 4.1.2 Quá trình nitrat hóa - khử nitrat hóa 91 4.1.3 Chuyển hoá lưu huỳnh (S) ăn mòn kim loại 92 4.2 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) nhu cầu oxy hóa học (COD) nước thải 96 4.3 Quá trình tự làm nguồn nước .98 4.4 Bể bùn hoạt tính 108 4.5 Lọc sinh học nhỏ giọt 116 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông 4.6 Đĩa tiếp xúc sinh học .119 4.7 Kết hợp biện pháp xử lý hiếu khí 123 4.8 Giới thiệu chế cánh đồng lọc 124 4.8.1 Cánh đồng lọc chậm 127 4.8.2 Cánh đồng lọc nhanh .130 4.8.3 Cánh đồng chảy tràn 131 4.9 Xử lý nước thải thực vật thủy sinh .132 4.9.1 Xử lý nước thải tảo 132 4.9.2 Xử lý nước thải thủy sinh thực vật có kích thước lớn 136 4.10 Xử lý bùn 139 Tài liệu tham khảo 140 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Danh mục bảng Trang Bảng 1.1 Phân bố dạng nước trái đất .14 Bảng 1.2 Các đặc điểm lý học, hóa học sinh học nước thải nguồn sinh 15 Bảng 1.3 Các chất ô nhiễm quan trọng cần ý đến trình xử lý nước thải 17 Bảng 1.4 Xếp loại vi sinh vật có phân người gia súc theo mức độ nguy hiểm 23 Bảng 1.5 Các vi sinh vật thị dùng để quản lý cho nguồn nước có mục đích sử dụng khác 25 Bảng 1.6 Số lượng vi sinh vật thị đầu người đầu gia súc 26 Bảng 1.7 Loại số lượng vi sinh vật nước thải sinh hoạt chưa xử lý 27 Bảng 1.8 Đặc tính nước thải sinh hoạt (mg/L) 28 Bảng 1.9 Tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt tính cho người ngày đêm31 Bảng 1.10 Lượng oxy hòa tan không khí vào nước theo nhiệt độ độ mặn 1atm 36 Bảng 2.1 Các giá trị thông dụng để thiết kế song chắn rác 41 Bảng 2.2 Các giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang dòng chảy (hình chữ nhật) 45 Bảng 2.3 Các giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng cát có sục khí 49 Bảng 2.5 Phân loại tượng lắng việc xử lý nước thải 54 Bảng 2.6 Các số liệu tham khảo để thiết kế bể lắng sơ cấp 55 Bảng 2.7 Các số liệu tham khảo để thiết kế bể lắng sơ cấp hình chữ nhật trụ tròn.55 Bảng 3.1 Các hóa chất thường sử dụng trình kết tủa 63 Bảng 3.2 Các liều lượng phèn nhôm thường sử dụng hiệu suất khử phospho 65 Bảng 3.3 Các sơ đồ qui trình khử phospho phương pháp hóa học lưu lượng nạp nước thải cho bể lắng trường hợp có sử dụng hóa chất trợ lắng 66 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Bảng 3.4 pH thích hợp cho việc kết tủa kim loại .67 Bảng 3.5 Xử lý chất thải chất oxy hóa 68 Bảng 3.6 Xử lý chất thải chất khử 68 Bảng 3.7 Thời gian bán hủy số thuốc trừ sâu môi trường kiềm 69 Bảng 3.8 Các đề nghị dung dịch thời gian tiếp xúc để khử độc số thuốc trừ sâu .69 Bảng 3.9 So sánh hiệu khử trùng phương pháp 74 Bảng 3.10 So sánh đặc điểm số hóa chất sử dụng cho trình khử trùng 78 Bảng 3.11 Các liều lượng chlorine thường dùng cho mục đích khác trình xử lý nước thải 79 Bảng 4.1 Vi sinh vật sinh axit hữu 87 Bảng 4.2 Vi khuẩn sinh metan 88 Bảng 4.3 Các phản ứng sinh metan 88 Bảng 4.4 phân huỷ sinh học thành phần hữu nước thải .89 Bảng 4.5 Đặc điểm số loài quan trọng giống thiobacillus tóm tắt sau 93 Bảng 4.6 Giá trị K k tiêu biểu cho số loại nước thải 97 Bảng 4.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động công trình xử lý nước thải hiếu khí 102 Bảng 4.8 Thành phần khí Biogas 103 Bảng 4.9 Hiện tượng cộng hưởng đối kháng cation trình lên men yếm khí 106 Bảng 4.10 Một số hệ số động cho việc xử lý nước thải sinh hoạt bể bùn hoạt tính 110 Bảng 4.11 Các cố thường gặp trình vận hành bể bùn hoạt tính nguyên nhân .112 Bảng 4.12 Cách hiệu chỉnh cố 113 Bảng 4.13 Mô tả thiết bị thường sử dụng để cung cấp khí cho bể xử lý 114 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Bảng 4.14 Các thiết bị cung cấp khí cho bể xử lý thông dụng 115 Bảng 4.15 Các giá trị tham khảo hiệu suất cung cấp khí thiết bị khí khuấy đảo 115 Bảng 4.16 Một số giá trị tham khảo để thiết kế bể lọc sinh học nhỏ giọt 118 Bảng 4.17 Một số giá trị DR tham khảo 119 Bảng 4.18 Một số đặc tính lý học loại nguyên liệu lọc 119 Bảng 4.19 Các giá trị tham khảo để thiết kế hệ thống xử lý đĩa lọc sinh học 122 Bảng 4.20 Các giá trị k n 132 Bảng 4.21 Một sô loài thực vật thủy sinh tiêu biểu 136 Bảng 4.22 Nhiệm vụ thực vật thuỷ sinh hệ thống xử lý .137 Bảng 4.23 Một số giá trị tham khảo để thiết kế ao sử dụng Lục bình để xử lý nước thải 138 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Danh mục hình Trang Hình 1.1 Mối quan hệ thành phần chất rắn nước nước thải 20 Hình 1.2 Tái sử dụng nước cho nông nghiệp 35 Hình 2.1 Mở rộng kênh nơi đặt song chắn rác 42 Hình 2.3 Diện tích cần thiết cho bể lắng cát có trọng lượng riêng 2,65 (oF - 32 = oC) 47 Hình 2.4 Sơ đồ bể lắng cát có sục khí dòng chảy bể 50 Hình 2.5 Một số thiết bị khuấy thường dùng 53 Hình 2.6 Quá trình tạo cặn .57 Hình 2.7 Sơ đồ kết tủa cặn .57 Hình 2.8 Sơ đồ bể tuyển kết hợp với cô bùn 58 Hình 2.9 Các chất rắn đưa lên mặt bể tuyển 58 Hình 2.11 Một bể tuyển điển hình .59 Hình 2.12 Sơ đồ số bể lọc điển hình 62 Hình 3.1 Quá trình khử phospho phương pháp hóa học 66 Hình 3.2 Khả hòa tan số hydroxide kim loại vào sulfide theo pH 67 Hình 3.3 Xử lý dung dịch 10,6ppm KCN 0,01 M NaOH phương pháp quang xúc tác với 5% TiO2 72 Hình 3.4 Sơ đồ qui trình xử lý nước thải phương pháp quang xúc tác .72 Hình 3.5 Sơ đồ bể tiếp xúc chlorine 77 Hình 4.1 Chu trình cộng sinh vi khuẩn - tảo hệ thống xử lý nước thải 90 Hình 4.2 Phân chia vùng dòng chảy theo khả tự làm nguồn nước 99 Hình 4.3 Một đồ thị điển hình tăng trưởng vi khuẩn bể xử lý 101 Hình 4.4 Đồ thị tăng trưởng tương đối vi sinh vật bể xử lý nước thải 102 Hình 4.5 Ba giai đoạn trình lên men yếm khí .104 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Hình 4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ lên khả sinh khí hầm ủ 104 Hình 4.7 Các vi sinh vật hình sợi tiêu biểu bể bùn hoạt tính 116 Hình 4.8 Chu trình lọc sinh học nhỏ giọt điển hình 117 Hình 4.9 Các cách xếp đĩa sinh học 121 Hình 4.10 Cơ chế lý học cánh đồng lọc 126 Hình 4.11 Sơ đồ di chuyển nước thải cánh đồng lọc chậm .128 Hình 4.12 Một số loài tảo tiêu biểu 133 Hình 4.13 Sơ đồ ao nuôi tảo thâm canh 134 Hình 4.14 Một số thuỷ sinh thực vật tiêu biểu .138 Hình 4.15 Sân phơi bùn 139 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Ô nhiễm nước 1.1.2 Khái niệm chung ô nhiễm nước Ô nhiễm nước thay đổi thành phần tính chất nước, có hại cho hoạt động sống bình thường sinh vật người, có mặt hay nhiều hoá chất lạ vượt qua ngưỡng chịu đựng sinh vật Hiến chương châu Âu nước định nghĩa ô nhiễm nước: “Là biến đổi nói chung người chất lượng nước làm ô nhiễm nước gây nguy hiểm cho người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, động vật nuôi loài hoang dại” Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên nhân tạo Nguồn gốc tự nhiên ô nhiễm nước mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt Các tác nhân đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, sinh vật sinh vật có hại, kể xác chết chúng Nguồn gốc nhân tạo ô nhiễm nước thải chất độc hại chủ yếu dạng lỏng chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước Theo chất tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân loại ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm tác nhân vật lý Vấn đề nhiều hay nhiễm bẩn nước đề cập lại chương sau 1.1.2 Ô nhiễm suy thoái nước ngầm Nước dạng nước đất, tích trữ lớp đất đá trầm tích bỏ rời cát, sạn, cát bột kết, khe nứt, hang caxtơ bề mặt trái đất, khai thác cho hoạt động sống người Theo độ sâu phân bố, chia nước ngầm thành: nước ngầm tầng mặt nước ngầm tầng sâu Đặc điểm chung nước ngầm khả di chuyển nhanh lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình Nước ngầm tầng mặt thường lớp ngăn cách với địa hình bề mặt Do vậy, thành phần mực nước biến đổi Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 10 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông khử cách tạo thành dạng không hòa tan Ở vùng khô hạn khó tránh khỏi việc tích tụ ion Natri làm phá hủy cấu trúc đất giảm khả thấm lọc đất Để đánh giá mức độ nguy hại trình người ta thường dùng tỉ lệ hấp phụ natri (SAR) c) Cơ chế sinh học Các trình sinh học thường diễn rễ thực vật Số lượng vi khuẩn đất đất biến thiên theo tầng đất., đa dạng chúng giúp cho qúa trình phân hủy chất hữu diễn triệt để nhanh trình sinh hcj thường diễn phần rễ thực vật Số lượng vi sinh vật đất biến thiên đạt tới 106- 107 CFU/ gam Sự đa dạng chúng giúptăng cường trình phân hủy chất hữu tự nhiên nhân tạo Sự có mặt oxy oxy ảnh hưởng lớn đến thời gian phân hủy sản phẩm cuối trình phân hủy Hàm lượng oxy đất phụ thuộc vào cấu trúc hóa học đất Do phân hủy vi sinh vật đất hợp chất hữu nitơ, photpho, lưu huỳnh chuyển hóa từ dạng hữu chuyren hóa từ dạng hữu sang dạng vô nguồn cấp dinh dưỡng cho thực vật Các vi sinh vật gây bệnh, ký sinh trùng bị tiêu diệt có cạnh tranh vi sinh vật đất tia UV ánh sáng mặt trời 4.8.1 Cánh đồng lọc chậm Cánh đồng lọc chậm hệ thống xử lý nước thải thông qua đất hệ thực vật lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống khoảng vài cm/tuần Các chế xử lý diễn nước thải di chuyển đất thực vật, phần nước thải vào nước ngầm, phần sử dụng thực vật, phần bốc thông qua trình bốc nước hô hấp thực vật Việc chảy tràn khỏi hệ thống khống chế hoàn toàn có thiết kế xác Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 127 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Hình 4.11 Sơ đồ di chuyển nước thải cánh đồng lọc chậm Lưu lượng nạp cho hệ thống biến thiên từ 1,5 - 10 cm/tuần tùy theo loại đất thực vật Trong trường hợp trồng sử dụng làm thực phẩm cho người nên khử trùng nước thải trước đưa vào hệ thống ngừng tưới nước thải tuần trước thu hoạch để bảo đảm an toàn cho sản phẩm Để thiết kế hệ thống ta cần công thức tính toán sau: Lh + Pp = ET + W + R (7.1) Trong Lh: lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống (cm/tuần) Pp: lượng nước mưa (cm/tuần) ET: lượng nước bay trình bốc nước hô hấp thực vật (cm/tuần) W: lượng nước thấm qua đất (cm/tuần) R: lượng nước chảy tràn (cm/tuần) (= thiết kế xác) Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 128 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Trong I: khả thấm lọc đất, mm P": ẩm độ cuối đất, % trọng lượng P': ẩm độ ban đầu đất, % trọng lượng S: tỉ trọng đất D: bề dày lớp đất ẩm tưới nước thải Ví dụ: ẩm độ đất trước tưới nước thải 19%, khả thấm lọc đất 1.000 m3/ha Tỉ trọng đất 1,5 ; bề dày lớp đất ẩm tưới nước thải 90 cm Lượng nước bay hô hấp thực vật 250mm/tháng Xác định chu kỳ tưới nước thải, ẩm độ đất sau tưới nước thải? Giải: Ta có: I = 1.000m3/10.000m2 = 0,1 m = 100 mm x P" = 27,3% Chu kỳ tưới nước thải: = 12 ngày Như ta dùng ngày cho việc tưới tiêu ngày đất nghỉ để trình phân hủy chất rắn lơ lửng xảy hồi phục khả tưới tiêu đất Ngoài trình tưới tiêu vào mùa mưa nên tính đến lượng nước mưa tuần theo phương trình 7.1 Mực thủy cấp phải thấp mặt đất 0,6 1,0 m để tránh vấn đề ô nhiễm nước ngầm Độ dốc cánh đồng có trồng trọt không lớn 20%, cánh đồng không trồng trọt sườn đồi không lớn 40% Khả khử BOD5, SS coliform khoảng 99% Nitơ bị hấp thu thảm thực vật thực vật thu hoạch chuyển nơi khác hiệu suất đạt đến 90% Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 129 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông 4.8.2 Cánh đồng lọc nhanh Xử lý nước thải cánh đồng lọc nhanh việc đưa nước thải vào kênh đào khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với lưu lượng nạp lớn Các điều kiện địa lý độ thấm lọc đất, mực thủy cấp quan trọng việc ứng dụng phương pháp Nước thải sau thấm lọc qua đất thu lại ống thu nước đặt ngầm đất giếng khoan Mục tiêu phương pháp xử lý là:  Nạp lại nước cho túi nước ngầm, nước mặt Tái sử dụng chất dinh dưỡng trử nước thải lại để sử dụng cho vụ mùa  Phương pháp giúp xử lý triệt để loại nước thải ngăn chặn xâm nhập mặn nước biển vào túi nước ngầm Tuy nhiên dạng đạm hữu chuyển hóa thành đạm nitrát vào nước ngầm, vượt tiêu chuẩn 10mg/L sử dụng chúng làm nước sinh hoạt gây bệnh methemoglobinenia trẻ em khu vực xử lý nằm tình trạng yếm khí H2S sinh làm nước ngầm có mùi hôi Hiệu suất xử lý SS, BOD5, coliform phân hệ thống gần triệt để, hiệu suất khử nitơ khoảng 50%, phospho khoảng 70 - 95% Các điểm cần lưu ý cho trình thiết kế lưu lượng nạp nước thải 10 - 250 cm/tuần Thời gian nạp kéo dài 0,5 - ngày sau cho đất nghỉ - ngày Độ sâu mực nước ngầm từ - m Độ dốc thường nhỏ 5% Để xác định khả thấm lọc đất người ta thường khoan lổ đường kính 100 - 300 cm Đáy lổ nằm ngang mực với tầng đất cần cho thiết kế, đổ đầy nước, độ thấm lọc xác định theo hai cách: độ sâu lớp nước rút khoảng thời gian định thời gian cần thiết để nước lổ rút xuống mức Để xác định lượng nitơ bị khử người ta dùng công thức: Trong Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 130 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Nt: tổng lượng nitrogen bị khử mg/L TOC: tổng lượng carbon hữu nước thải ban đầu mg/L Lưu lượng nạp nước thải: Lw = (IR in/h) (1 ft/12 in) (24 h/d) (OD d/yr) (F) Trong Lw: lưu lượng nước thải nạp hàng năm; ft/yr IR: tốc độ thấm lọc đất; in/h OD: số ngày vận hành năm; d F: hệ số thấm lọc cho loại hình xác định độ thấm lọc F: 10 - 15% giá trị thấm lọc nhỏ thử nghiệm kênh đào F: -10% giá trị thấm lọc đo độ dẫn nước đất theo chiều đứng Diện tích cần sử dụng: Ghi chú: Nên cộng thêm diện tích cho đường nội bộ, khu vực trữ, khu vực đệm dự trù mở rộng tương lai 4.8.3 Cánh đồng chảy tràn Là phương pháp xử lý nước thải nước thải cho chảy tràn lên bề mặt cánh đồng có độ dốc định xuyên qua trồng sau tập trung lại kênh thu nước Mục đích:  Xử lý nước thải đến mức trình xử lý cấp II, cấp III  Tái sử dụng chất dinh dưỡng để trồng thảm cỏ tạo vành đai xanh Hiệu suất xử lý SS, BOD5 hệ thống từ 95 - 99%, hiệu suất khử nitơ khoảng 70 - 90%, phospho khoảng 50 - 60% Các điểm cần lưu ý cho trình thiết kế:  Đất thấm nước sét sét pha cát  Lưu lượng nạp nước thải thô 10 cm/tuần Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 131 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông  Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp I 15 - 20 cm/tuần  Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp II 25 - 40 cm/tuần Độ sâu mực nước ngầm không cần thiết Độ dốc khoảng - 4%, chiều dài đường nước thải không nhỏ 36 m Thời gian nạp kéo dài - sau cho đất nghỉ 16 - 18 giờ, vận hành - ngày/tuần Tính lượng BOD5 TOC bị khử theo công thức: BOD5: TOC: Trong C: BOD5 TOC nước thải đầu C0: BOD5 TOC nước thải đầu vào A A': hệ số thực nghiệm khả khử BOD5 TOC hệ thoáng k k': hệ số thực nghiệm tính khử BOD5 TOC hệ thoáng k k' = k/qn k n: hệ số thực nghiệm q: lưu lượng nạp nước thải cho hệ thoáng 0,1 - 0,37 m3/h.m (theo chiều dài) Bảng 4.20 Các giá trị k n Loại nước thải Các hệ số k n 0,043 0,038 0,136 0,170 0,030 0,032 0,402 0,350 Nước thải sau xử lý cấp I BOD5 TOC Nước thải sau xử lý cấp II BOD5 TOC 4.9 Xử lý nước thải thực vật thủy sinh 4.9.1 Xử lý nước thải tảo Tảo nhóm vi sinh vật có khả quang hợp, chúng dạng đơn bào (vài loài có kích thước nhỏ số vi khuẩn), đa bào (như loài Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 132 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông rong biển, có chiều dài tới vài mét) Các nhà phân loại thực vật dựa loại sản phẩm mà tảo tổng hợp chứa tế bào chúng, loại sắc tố tảo để phân loại chúng Hình 4.12 Một số loài tảo tiêu biểu Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng thay đổi môi trường, có khả phát triển nước thải, có giá trị dinh dưỡng hàm lượng protein cao, người ta lợi dụng đặc điểm tảo để: - Xử lý nước thải tái sử dụng chất dinh dưỡng Các hoạt động sinh học ao nuôi tảo lấy chất hữu dinh dưỡng nước thải chuyển đổi thành chất dinh dưỡng tế bào tảo qua trình quang hợp Hầu hết loại nước thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc xử lý hệ thống ao tảo Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 133 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông - Biến lượng mặt trời sang lượng thể sinh vật Tảo dùng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột Do việc sử dụng tảo để xử lý nước thải coi phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi lượng mặt trời thành lượng thể sống - Tiêu diệt mầm bệnh Thông qua việc xử lý nước thải cách nuôi tảo mầm bệnh có nước thải bị tiêu diệt yếu tố sau đây: Sự thay đổi pH ngày ao tảo ảnh hưởng trình quang hợp Các độc tố tiết từ tế bào tảo Và tiếp xúc mầm bệnh với xạ mặt trời (UV) Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải sản xuất thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu nước thải Tuy nhiên tảo khó thu hoạch (do kích thước nhỏ), đa số có thành tế bào dày động vật khó tiêu hóa, thường bị nhiễm bẩn kim loại nặng, thuốc trừ sâu, mầm bệnh lại nước thải Các phản ứng diễn ao tảo chủ yếu "hoạt động cộng sinh tảo vi khuẩn" Hình 4.13 Sơ đồ ao nuôi tảo thâm canh Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 134 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Các yếu tố cần thiết cho trình xử lý nước thải tảo Dinh dưỡng: Ammonia nguồn đạm cho tảo tổng hợp protein tế bào thông qua trình quang hợp Photpho, Magie kali chất dinn dưỡng ảnh hưởng đến phát triển tảo Tỉ lệ P, Mg K tế bào tảo 1,5 : : 0,5 Độ sâu ao tảo: độ sâu ao tảo lựa chọn sở tối ưu hóa khả nguồn sáng trình tổng hợp tảo Theo sở lý thuyết độ sâu tối đa ao tảo khoảng 10 - 12,5 cm Nhưng thí nghiệm mô hình cho thấy độ sâu tối ưu nằm khoảng 20 - 25cm Tuy nhiên thực tế sản xuất, độ sâu ao tảo nên lớn 20cm (và nằm khoảng 40 - 50 cm) để tạo thời gian lưu tồn chất thải ao tảo thích hợp trừ hao thể tích cặn lắng Thời gian lưu tồn nước thải ao (HRT): thời gian lưu tồn nước thải tối ưu thời gian cần thiết để chất dinh dưỡng nước thải chuyển đổi thành chất dinh dưỡng tế bào tảo Thường người ta chọn thời gian lưu tồn nước thải ao lớn 1,8 ngày nhỏ ngày Lượng BOD nạp cho ao tảo: lượng BOD nạp cho ao tảo ảnh hưởng đến suất tảo lượng BOD nạp cao môi trường ao tảo trở nên yếm khí ảnh hưởng đến trình cộng sinh tảo vi khuẩn Một số thí nghiệm Thái Lan cho thấy điều kiện nhiệt đới độ sâu ao tảo 0,35 m, HRT 1,5 ngày lượng BOD nạp 336 kg/(ha/ngày) tối ưu cho ao tảo suất tảo đạt 390 kg /(ha/ngày) Khuấy trộn hoàn lưu: trình khuấy trộn ao tảo cần thiết nhằm ngăn không cho tế bào tảo lắng xuống đáy tạo điều kiện cho dinh dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy trình quang hợp Trong ao tảo lớn khuấy trộn ngăn trình phân tầng nhiệt độ ao tảo yếm khí đáy ao tảo Nhưng việc khuấy trộn tạo nên bất lợi làm cho cặn lắng lên ngăn cản trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo Moraine cộng viên (1979) cho tốc độ dòng chảy ao tảo nên khoảng cm/s Hoàn lưu giúp cho ao tảo giữ lại tế bào vi khuẩn tảo hoạt động; giúp cho trình thông thoáng khí, thúc đẩy nhanh phản ứng ao tảo Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 135 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Thu hoạch tảo: tảo thu hoạch lưới giấy lược, thu hoạch cách tạo cặn tách nổi, thu hoạch sinh học loài cá ăn thực vật động vật không xương sống ăn tảo 4.9.2 Xử lý nước thải thủy sinh thực vật có kích thước lớn Thủy sinh thực vật loài thực vật sinh trưởng môi trường nước, gây nên số bất lợi cho người việc phát triển nhanh phân bố rộng chúng Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho người, gia súc làm giảm thiểu bất lợi gây chúng mà thu thêm lợi nhuận Các loại thực vật thủy sinh Thủy thực vật sống chìm: loại thủy thực vật phát triển mặt nước phát triển nguồn nước có đủ ánh sáng Chúng gây nên tác hại làm tăng độ đục nguồn nước, ngăn cản khuyếch tán ánh sáng vào nước Do loài thủy sinh thực vật không hiệu việc làm chất thải Thủy thực vật sống trôi nổi: rễ loại thực vật không bám vào đất mà lơ lửng mặt nước, thân phát triển mặt nước Nó trôi mặt nước theo gió dòng nước Rễ chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy chất thải Thủy thực vật sống nổi: loại thủy thực vật có rễ bám vào đất thân phát triển mặt nước Loại thường sống nơi có chế độ thủy triều ổn định Bảng 4.21 Một sô loài thực vật thủy sinh tiêu biểu Loại Thuỷ sinh thực vật sống chìm Tên thông thường Hydrilla Hydrilla verticillata Water milfoil Myriophyllum spicatum Blyxa Blyxa aubertii Thuỷ sinh thực vật sống trôi Lục bình trôi Bèo Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải Tên khoa học Eichhornia crassipes Wolfia arrhiga PGS.TS Tăng Thị Chính 136 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Thuỷ sinh thực vật sống Bèo tai tượng Pistia stratiotes Salvinia Salvinia spp Cattails Typha spp Bulrush Scirpus spp Sậy Phragmites communis Bảng 4.22 Nhiệm vụ thực vật thuỷ sinh hệ thống xử lý Phần thể Rễ và/hoặc thân Nhiệm vụ Là giá bám cho vi khuẩn phát triển Lọc hấp thu chất rắn Thân /hoặc mặt Hấp thu ánh mặt trời cản phát triển tảo nước phía mặt Làm giảm ảnh hưởng gió lên bề mặt xử lý nước Làm giảm trao đổi nước khí Chuyển oxy từ xuống rể Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 137 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Hình 4.14 Một số thuỷ sinh thực vật tiêu biểu Bảng 4.23 Một số giá trị tham khảo để thiết kế ao sử dụng Lục bình để xử lý nước thải Thông số Số liệu thiết kế Chất lượng nước thải sau xử lý > 50 ngày BOD5 < 30mg/L 200 m3/(ha.day) TSS < 30 mg/L Nước thải thô  Thời gian lưu tồn nước  Lưu lượng nạp nước thải  Độ sâu tối đa  Diện tích đơn vị ao 0,4  Lưu lượng nạp chất hữu < 30kg BOD5/(ha.day)  Tỉ lệ dài : rộng ao < 1,5 m >3:1 Nước thải qua xử lý cấp I  Thời gian lưu tồn nước Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải > ngày BOD5 < 10mg/L PGS.TS Tăng Thị Chính 138 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông 800 m3/(ha.day) TSS < 10 mg/L Độ sâu tối đa 0,91 m TP < mg/L  Diện tích đơn vị ao 0,4 TN < mg/L  Lưu lượng nạp chất hữu < 50kg BOD5/(ha.day)  Tỉ lệ dài : rộng ao  Lưu lượng nạp nước thải  >3:1 O'Brien (1981) trích dẫn Chongrak Polprasert (1989) 4.10 Xử lý bùn Việc xử lý bùn tạo từ trình xử lý lý, hóa, sinh học cần thiết để hoàn thiện hệ thống xử lý Đối với bùn có chứa kim loại nặng kết tủa trình xử lý hóa học người ta thường cô đặc, sau xi măng hóa thải khu vực qui định Đối với loại bùn từ bể lắng sơ cấp, thứ cấp người ta xử lý hầm ủ Biogas trình ủ phân compost, sân phơi bùn tùy điều kiện cho phép Hình 4.15 Sân phơi bùn Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 139 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông Tài liệu tham khảo Tăng Thị Chính, Bài giảng môn công nghệ sinh học bảo vệ môi trường, Đại học Phương Đông, 2011 Đặng Kim Chi Tài liệu hướng dẫn áp dụng giải pháp cải thiện môi trường cho làng nghề chế biến nông sản thực phẩm, NXB Khoa học - Kỹ thuật, 2005 Hoàng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển, Lương Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dương Đức Hồng Kỹ thuật môi trường, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2001 Trần Đức Hạ, Công nghệ xử lý nước thải quy mô nhỏ, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2000 Trần Đức Hạ Xử lý nước thải đô thị, Nxb Khoa học Kỹ thuật, 2006 Trần Đức Hạ, Phạm Tuấn Hùng, Nguyễn Đức Toàn, Nguyễn Hữu Hòa Bảo vệ quản lý tài nguyên nước, Nxb Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2009 Hoàng Văn Huê Công nghệ môi trường - tập Xử lý nước, Nxb Xây dựng, Hà Nội, 2004 Đỗ Đức Ngái Chất thải làng nghề chế biến thực phẩm cà hội tái sử dụng để giảm thiểu chất thải, cải thiện môi trường nông thôn, Nxb Khoa học - Kỹ thuật, 2001 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2005 10.Lương Đức Phẩm Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, Nhà xuất Giáo dục, 2006 11.Nguyễn Văn Phước Xử lý nước thải bùn hoạt tính, Nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004 12.Lương Đức Phẩm Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, Nxb Giáo dục, Hà Nội, 2003 13.Nguyễn Việt Phổ Sông ngòi Việt Nam, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1976 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 140 Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông 14.Vũ Trung Tạng, Cơ sở sinh thái học, Nxb Giáo dục, Hà Nội, 2007 15.Đặng Ngọc Thanh, Hồ Thanh Hải Bài giảng sở sinh thái học thủy vực, Nxb Giáo dục, Hà Nội, 2007 16.Bộ Khoa học, công nghệ Môi trường Báo cáo môi trường Quốc gia 2010, Bộ Tài nguyên Môi trường, 2010 17.Gregory D Rose Community - Based Technologies for Domestic Wastewater, Treatment and Reuse: Options for urban agriculture, Cities Feeding People Series report 27, 1999 18.George Tchobanoglous, Franklin L Burton Wastewater engineering: Treatment, disposal and reuse, 3rd Mcgraw - Hill, 1991 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải PGS.TS Tăng Thị Chính 141 ... 131 4.9 Xử lý nước thải thực vật thủy sinh .132 4.9.1 Xử lý nước thải tảo 132 4.9.2 Xử lý nước thải thủy sinh thực vật có kích thước lớn 136 4.10 Xử lý bùn ... ḍòng chảy hở hệ thống xử lý Eubacteria Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý Archaebacteria Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý Viruses Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý Nguồn: Wastewater Engineering:... việc quản lý xử lý, nhà máy cần phải có hệ thống xử lý riêng để nước thải thải vào nguồn nước công cộng phải đạt đến tiêu chuẩn cho phép 1.2.2 Chất thải rắn nước thải Chất rắn nước thải bao gồm