Công nghệ xử lý nước

Công nghệ xử lý nước nước thải Trường đại học sư phạm Hà Nội Khoa vật lý  ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Minh Thủy Sinh viên : Nguyễn Thị Thư Lớp : K63B Chuyên ngành: Vật lý môi trường- Thiên văn HÀ NỘI – 2016 Đặt vấn đề: Công nghệ xử lý nước nước thải Tất hoạt động sinh hoạt sinh hoạt cộng động tạo chất thải, thể rắn lỏng khí Thành phần chất thải lỏng, hay nước thảiđược định nghĩa dạng hòa tan hay trộn lẫn nước (nước dùng, nước mưa, nước mặt, nước ngầm,…) chất thải từ sinh hoạt cộng đồng cư dân, khu vực sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, thương mại, giao thông vận tải, nông nghiệp, Ở cần hiểu ô nhiễm nước xảy chất nguy hại xâm nhập vào nước lớn khả tự làm thân nguồn nước Bên cạnh nguồn nước tự nhiên chứa nhiều chất (tùy thuộc nước khu vực có tính chất đặc trưng riêng) làm ảnh hưởng tới sức khỏe người trình lao động sản xuất Nước thải chưa xử lý nguồn tích lũy chất độc hại lâu dài cho người sinh vật khác Sự phân hủy chất hữu nước thải tạo chất khí nặng mùi Thơng thường, nước thải chưa xử lý nguyên nhân gây bệnh chứa chất độc hại phức tạp mang chất dinh dưỡng thuận lợi cho việc phát triển cho loại vi khuẩn, thực vật thủy sinh nguy hại Hiện nay,các nước toàn giới địi hỏi phải kiểm sốt xử lý nguồn nước, nguồn nước thải Hầu hết ngành sản xuất có tài liệu dẫn tiêu chuẩn làm nước nước thải Công nghệ xử lý nước nước thải Công nghệ xử lý nước I I.1 Xử lý nước gì? Xử lý nước trình mà làm cho nước dễ chấp nhận phục vụ mục đích sử dụng cụ thể Việc sử dụng cuối uống, cung cấp nước cho cơng nghiệp, thủy lợi, bảo trì dịng chảy sơng, giải trí nước nhiều cơng dụng khác làm mơi trường an tồn Xử lý nước loại bỏ chất gây ô nhiễm làm giảm nồng độ chúng để nước trở nên phù hợp với mong muốn sử dụng cuối nó:  Để uống  Cung cấp nước cho cơng nghiệp  Thủy lợi  Bảo trì dịng chảy sơng,  Giải trí nước Nhiều cơng dụng khác làm mơi trường an tồn I.2 Cơng nghệ xử lý nước Hệ thống xử lý nước nhiễm mặn Xử lý nước nhiễm mặn cung cấp nước cho sản xuất công nghiệp, nuôi trồng, sản xuất nước đá, sản xuất nước uống đóng bình – đóng chai, cung cấp nước sinh hoạt, cung cấp nước ăn uống a) Tính chất nguồn nước • Loại nước nhiễm mặn: nước giếng khoan nhiễm mặn, nước song nhiễm mặn Cơng nghệ xử lý nước nước thải • Chỉ tiêu cần xử lý: Tên tiêu Đơn vị Tổng chất rắn hòa tan (TDS) pH Kết ppm 5000-10000 7.6 Yêu cầu ≤250 6.5-8.0 b) Ứng dụng Xử lý nước nhiễm mặn cung cấp nước cho sản xuất công nghiệp nuôi trồng, sản xuất nước đá, sản xuất nước uống đóng bình- đóng chai, cung cấp nước sinh hoạt, cung cấp nước ăn • uống… c) Chọn giải pháp Đối với nước sông sau lắng: Lọc tạp chất công nghệ thẩm thấu ngược (R.O) Với nguồn nước sông: Nước sông sau khai thác, keo tụ, lắng khử trùng bơm tăng áp đưa qua thiết bị lọc tạp chất Tại cặn lơ lửng nước giữ lại lớp vật liệu lọc thiết bị nhờ công nghệ lọc sâu đa tầng cho nước vào bồn chứa trung gian • Đối với nước giếng khoan: Khử sắt lọc tạp chất công nghệ thẩm thấu ngược (R.O) Công nghệ xử lý nước nước thải Đối với nguồn nước giếng khoan: Nước giếng khoan chứa vào bồn chứa nguồn sau khai thác, sau bơm tăng áp đưa qua thiết bị khử sắt, lọc tạp chất Tại cặn lơ lửng, phèn sắt có nước giữ lại lớp vật liệu lọc thiết bị nhờ công nghệ lọc sâu đa tầng vật liệu xử lý phèn sắt chuyên dụng Sau nguồn nước vào bồn chứa trung gian Hệ thống xử lý nước nhiễm phèn a) Tính chất nguồn nước Trong nước thiên nhiên, kể nước mặt nước ngầm có chứa sắt Hàm lượng sắt dạng tồn chúng tùy thuộc vào loại nguồn nước, điều kiện môi trường Trong nước mặt, sắt tồn dạng hợp chất Fe3+, dạng keo hay huyền phù Hàm lượng thường khơng lớn khử q trình làm nước Trong nước ngầm, sắt thường tồn dạng ion sắt hóa trị thành phần muối hòa tan bicacbonat, sunfat, clorua Hàm lượng sắt thường cao phân bố không đồng lớp trầm tích sâu Khi nước có hàm lượng sắt cao, nước có mùi có nhiều cặn bẩn màu vàng, làm giảm chất lượng nước ăn uống sinh hoạt sản xuất Vì vậy, nước có hàm lượng sắt lớn giới hạn cho phép phải tiến hành khử sắt b) Các giải pháp  Các giải pháp xử lý tổng quát b.1 Khử sắt phương pháp làm thoáng Công nghệ xử lý nước nước thải Thực chất phương pháp khử sắt làm thoáng làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để Fe2+ oxy hóa thành Fe3+ thực q trình thủy phân để tạo thành hợp chất tan Fe(OH)3 dùng bể lọc để giữ lại b.2 Khử sắt phương pháp hóa chất b.2.1 Khử sắt chất oxy hóa mạnh Các chất oxy hóa mạnh thường sử dụng để khử sắt là: Cl2, KMnO4, O3…Phản ứng diễn sau 2Fe2+ + Cl2 + 6H2O → 2Fe(OH)3 ↓ + 2Cl- + 6H+ 3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O → 3Fe(OH)3 ↓ + MnO2 + K+ + 5H+ Trong phản ứng, để oxy hóa mg Fe2+ cần 0.64mg Cl2 0.94mg KMnO4 đồng thời độ kiềm nước giảm 0.018meq/l b.2.2.Khử sắt vôi Phương pháp khử sắt vôi thường không đứng đôc lập, mà kết hợp với trình làm ổn định nước làm mềm nước Phản ứng xảy theo trường hợp - Có oxy hịa tan 4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O + 4Ca(OH)2 → 4Fe(OH)3 ↓ + 4Ca(HCO3)2 Sắt (III)hydroxyt tạo thành, dễ dàng lắng lại bể lắng giữ lại hồn tồn bể lọc - Khơng có oxy hòa tan Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 → Fe CO3 + CaCO3 + 2H2O Sắt khử dạng FeCO3 hydroxyt sắt  Các phương pháp khử sắt khác:  Khử sắt trao đổi Cation Cho nước qua lớp vật liệu lọc có khả trao đổi ion Các ion H+ Na+ có thành phần lớp vật liệu lọc, trao đổi với ion Fe2+ có nước Kết Fe2+ giữ lại lớp vật liệu lọc Lớp vật liệu lọc có khả trao đổi ion Cation thường sử dụng cho nguồn nước có chứa Fe2+ dạng hòa tan  Khử sắt điện phân  Khử sắt phương pháp vi sinh vật Công nghệ xử lý nước dây chuyền nước uống đóng chai Nguồn nước sử dụng để sản xuất nước uống đóng chai lấy từ nhiều nguồn: nước máy thành phố, nước ngầm, nước mặt, chí nước biển Nhưng quan trọng khâu xử lý đầu nguồn cho giảm tải trọng tạp chất cách đáng kể, đảm bảo chất lượng thành phẩm ổn đinh  Sơ đồ công nghệ xử lý Công nghệ xử lý nước nước thải  Công nghệ xử lý nước dây chuyền nước uống đóng chai  Nước nguồn cấp từ mạng bể chứa vào hệ thống xử lý Qui trình xử lý hệ thống bao gồm giai đoạn (xem sơ đồ khối) với chức sau:  Giai đoạn 1: hệ khử sắt - khử mùi - làm mềm, có chức điều chỉnh pH, khử sắt, khử mùi làm mềm (là giai đoạn tiền xử lý làm giảm tải trọng tạp chất cách đáng kể, đảm bảo chất lượng thành phẩm tuyệt đối ổn định, đồng thời bảo vệ hữu hiệu màng lọc R.O, chi tiết quan trọng hệ thống)  Giai đoạn 2: hệ tinh lọc - lọc thẩm thấu ngược, có chức tinh lọc 5mm khử khoáng với màng thẩm thấu, sục khí Ozone trước chứa trung gian Công nghệ xử lý nước nước thải (hệ thống lọc thẩm thấu ngược sử dụng màng R.O tiêu chuẩn với hiệu suất khử khoáng 98 – 99% Cuối giai đoạn nước sục khí Ozone diệt khuẩn lần bảo quản chống tái nhiễm chứa vào bồn trung gian)  Giai đoạn 3: hệ tinh lọc - diêt khuẩn, chức tinh lọc cấp (than hoạt tính, 1mm), diệt khuẩn tia UV, lọc lần cuối với lõi lọc siêu tinh 0.2mm (là khâu hồn thiện sản phẩm nước sau khử khống, trước chiết rót đóng chai, áp dụng kỹ thuật tinh lọc đa cấp (than hoạt tính, 1mm, diệt khuẩn lần với tia UV, khơng nước thành phẩm có độ tinh khiết cao, đạt tiêu chuẩn chất lượng an tồn vệ sinh, mà cịn có mùi – vị tốt, tạo cảm giác dễ chịu cho người tiêu dùng) Giải pháp khử trùng nước a) Tính chất nguồn nước Ngoài tạp chất hữu vơ cơ, nước thiên nhiên cịn chứa nhiều vi sinh vật, vi khuẩn loại vi trùng gây bệnh tả, lỵ, thương hàn Để ngăn ngừa bệnh dịch, nước cấp cho sinh hoạt phải khử trùng Với hệ thống nước công nghiệp cần phải khử loại vi sinh vật để ngăn ngừa kết bám chúng lên thành ống dẫn nước thiết bị làm lạnh, làm giảm khả truyền nhiệt, đồng thời làm tăng tổn thất thủy lực hệ thống Các trình xử lý học khơng thể loại trừ tồn vi sinh vật vi trùng có nước Để tiêu diệt toàn vi sinh vật, cần tiến hành biện pháp khử trùng nước Theo nguyên lý, trình khử trùng lý học hóa học b) Các giải pháp b.1 Các phương pháp lý học b.1.1 Phương pháp nhiệt Khi đun sôi nước 1000C đa số vi sinh vật bị tiêu diệt Còn số nhiệt độ tăng lên cao liền chuyển sang dạng bào tử với lớp bảo vệ vững Chúng khơng bị tiêu diệt dù có đun sơi liên tục vòng 15 đến 20 phút Để tiêu diệt nhóm vi khuẩn bào tử này, cần đun sơi nước đến 1200C đun theo trình tự sau: đun sơi điều kiện bình thường 15 đến 20 phút, nước nguội đến 350C giữ vòng hai cho bào tử phát triển trở lại, sau lại đun sơi nước lần Công nghệ xử lý nước nước thải Phương pháp nhiệt đơn giản tốn lượng nên thường áp dụng quy mô nhỏ b.1.2 Khử trùng tia cực tím Tia cực tím (UV) tia xạ điện từ có bước sóng khoảng – 400nm (nanometer) Độ dài sóng tia cực tím nằm ngồi vùng phát hiện, nhận biết mắt thường Dùng tia cực tím để khử trùng khơng làm thay đổi tính chất hóa học lý học nước Tia cực tim tác dụng làm thay đổi DNA tế bào vi khuẩn, tia cực tím có độ dài bước sóng 254nm có khả diệt khuẩn cao b.1.3 Phương pháp siêu âm Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ 2W/cm2 khoảng thời gian phút có khả tiêu diệt toàn vi sinh vật nước b.1.4 Phương pháp lọc Đại phận vi sinh vật có nước (trừ siêu vi trùng) có kích thước – µm Nếu đem lọc nước qua lớp lọc có kích thước khe rỗng nhỏ µm loại trừ đa số vi khuẩn Lớp lọc thường dùng sành, sứ có khe rỗng cực nhỏ Với phương pháp này, nước đem lọc phải có hàm lượng cặn nhỏ 2mg/l Khử trùng phương pháp vật lý, có ưu điểm khơng làm thay đổi tính chất lý hóa nước, không gây nên tác dụng phụ Tuy nhiên hiệu suất thấp nên thường áp dụng quy mô nhỏ với điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép b.2 Các phương pháp hóa học Cơ sở phương pháp hóa học sử dụng chất oxy hóa mạnh để oxy hóa men tế bào vi sinh tiêu diệt chúng Các hóa chất thường dùng là: Clo, brom, iod, clo dioxit, axit hypoclorit muối nó, ozone, kali permanganate, hydro peroxit Do hiệu suất cao nên ngày khử trùng hóa chất áp dụng rộng rãi qui mô b.2.1 Khử trùng nước clo hợp chất Clo chất oxy hóa mạnh, dạng nào, nguyên chất hay hợp chất tác dụng với nước tạo phân tử axit hypoclorit HOCl có tác dụng khử trùng mạnh Quá trình diệt vi sinh vật xảy qua giai đoạn Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh, sau phản ứng với men bên tế bào phá hoại trình trao đổi chất dẫn đến diệt vong tế bào Công nghệ xử lý nước nước thải Tốc độ trình khử trùng xác định động học trình khuếch tán chất diệt trùng qua vỏ tế bào động học trình phân hủy men tế bào Tốc độ trình khử trùng tăng nồng độ chất khử trùng nhiệt độ nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly chất khử trùng, trình khuếch tán qua vỏ tế bào xảy nhanh trình phân ly Tốc độ khử trùng bị châm nhiều nước có chất hữu cơ, cặn lơ lững chất khử khác Phản ứng đặc trưng thủy phân clo tạo axit hypoclorit axit clohydric Cl2 + H2O ⇔ HOCl + HCl Hoặc dạng phương trình phân ly: Cl2 + H2O ⇔ 2H+ + OCl- + ClKhi sử dụng clorua vôi làm chất khử trùng, phản ứng là: Ca(OCl)2 + H2O ⇔ CaO + 2HOCl 2HOCl ⇔ 2H+ + 2OClb.2.2 Khử trùng nước Iod Iod chất oxy hóa mạnh thường dùng để khử trùng nước bể bơi Là chất khó hào tan nên iod dùng dạng dung dịch bảo hòa Độ hòa tan iod phụ thuộc vào nhiệt độ nước Ở 00C độ hòa tan 100mg/l Ở 200C độ hòa tan 300mg/l Khi độ pH nước nhỏ 7, liều lượng iod sử dụng lấy từ 0.3 đến mg/l Nếu sử dụng cao 1.2mg/l làm cho nước có mùi vị iod b.2.3 Khử trùng Ozone Ozone có cơng thức hóa học O3 Ozone sản xuất cách cho oxy khơng khí qua thiết bị phóng tia lửa điện Để cấp đủ lượng ozone khử trùng cho nhà máy xử lý nước, dùng máy phát tia lửa điện gồm hai điện cục kim loại đặt cách khoảng cho khơng khí chạy qua Cấp dòng điện xoay chiều vào điện cực để tạo tia hồ quang, đồng thời với việc thổi luồng khơng khí qua khe hở điện cực để chuyển phần oxy thành ozone Khử màu, khử mùi nước a) Tính chất nguồn nước Hầu hết nguồn nước thiên nhiên có mùi vị, mùi Theo nguồn gốc phát sinh, mùi chia làm loại: mùi tự nhiên mùi nhân tạo 10 Công nghệ xử lý nước nước thải thải thường chất thải bán rắn bùn, mà cần phải xử lý trước thải áp dụng đất (thường phân bón cho nơng nghiệp) Đối với hầu hết thành phố, hệ thống thoát nước mang theo tỷ lệ nước thải công nghiệp tới nhà máy xử lý nước thải mà thường nhận tiền xử lý nhà máy để giảm tải nhiễm Nếu hệ thống nước hệ thống nước kết hợp mang theo dịng chảy thị (nước mưa) đến nhà máy xử lý nước thải Hiện với việc sử dụng cơng nghệ tiên tiến tái sử dụng nước thải thành nước uống, vấn đề gây tranh cãi II.2 Nguồn gốc nước thải Nước thải sinh khu dân cư, tổ chức, sở thương mại cơng nghiệp Nó bao gồm dịng chất thải gia đình từ nhà vệ sinh, phòng tắm, nhà bếp, bồn rửa thải bỏ thông qua hệ thống cống rãnh Trong nhiều lĩnh vực, nước thải bao gồm chất thải lỏng từ ngành công nghiệp thương mại Sự tách biệt tiêu thoát nước rác thải sinh hoạt thành nước xám nước đen trở thành phổ biến nước phát triển, với nước xám phép sử dụng để tưới tái sử dụng để xả nhà vệ sinh Nước thải bao gồm nước mưa chảy tràn Hệ thống nước có khả xử lý nước mưa gọi hệ thống thoát nước kết hợp Thiết kế phổ biến hệ thống nước thị phát triển đầu tiên, vào cuối năm 19 đầu kỷ 20 Cống kết hợp yêu cầu thiết bị xử lý lớn nhiều tốn hệ thống cống rãnh vệ sinh Dòng chảy với lưu lượng lớn có bão vơ hiệu hóa hồn tồn hệ thống xử lý nước thải, gây cố tràn lũ lụt Hệ thống cống rãnh vệ sinh thường nhỏ nhiều so với hệ thống cống rãnh kết hợp, khơng thiết kế để vận chuyển nước mưa Sự chảy tràn nước thải chưa qua xử lý xảy xâm nhập q nhiều / dịng chảy (pha lỗng nước mưa / nước ngầm) chảy vào hệ thống nước vệ sinh.Đơ thị hóa cộng đồng kỷ 20 sau nhìn chung họ xây dựng hệ thống nước thải riêng biệt (hệ thống cống rãnh vệ sinh) hệ thống nước mưa, mưa ngun nhân hình thành dòng chảy khác nhau, làm giảm hiệu suất nhà máy xử lý nước thải Khi nước mưa qua mái nhà mặt đất, 15 Cơng nghệ xử lý nước nước thải nhận chất ô nhiễm khác bao gồm hạt đất trầm tích, kim loại nặng hợp chất hữu cơ, chất thải động vật dầu mỡ Một số điều luật yêu cầu nước mưa phải xử lý mức độ định trước thải trực tiếp vào nguồn nước Ví dụ q trình xử lý sử dụng cho nước mưa bao gồm việc giữ lại lưu vực, vùng đất ngập nước, hầm chơn với phương tiện lọc tách xốy (để loại bỏ chất rắn thô) II.3 Công nghệ xử lý nước thải Xử lý nước thải công nghệ sinh học Phương pháp xử lý nước thải công nghệ sinh học ứng dụng để xử lý chất hữu hồ tan có nước thải số chất ô nhiễm vô khác H2S, Sunfit, Ammonia, Nitơ… dựa sở hoạt động vi sinh vật để phân huỷ chất hữu gây ô nhiễm Vi sinh vật sử dụng chất hữu số khống chất có nước thải làm thức ăn để sinh trưởng phát triển  Phân loại: 16 Công nghệ xử lý nước nước thải 1.1 Cơng nghệ sinh học hiếu khí Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí phương pháp sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy hợp chất hữu có nước thải có điều kiện Oxy đầy đủ, nhiệt độ, pH … thích hợp (CHO)nNS + O2  CO2 + H2O + NH4 + H2S + Tế bào sinh vật + DH Trong điều kiện hiếu khí NH 4+ H2S bị phân hủy nhờ q trình Nitrat hóa, Sunfat hóa sinh vật tự dưỡng NH4 + 2O2  NO3- + 2H+ + H2O + DH H2S + 2O2  SO42- + 2H+ +DH Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải trải qua ba giai đoạn sau: 17 Công nghệ xử lý nước nước thải  Giai đoạn 1: Oxy hố chất hữu có nước thải để đáp ứng nhu cầu lượng tế bào CxHyOzN + O2 → CO2 + H2O + NH3 + DH  Giai đoạn 2: Tổng hợp tế bào CxHyOzN + NH3 + O2 → CO2 + C5H7NO2  Giai đoạn 3: Phân huỷ nội bào C5H7NO2 + 5O2 → 5CO2 + H2O + NH3 NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3 1.1.1 Cơng nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank) Cơng nghệ aerotank truyền thống cơng nghệ sử dụng nhiều lâu đời tính hiệu Aerotank truyền thống qui trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo, chất hữu dễ bị phân hủy sinh học vi sinh vật hiếu khí sử dụng chất dinh dưỡng để sinh trưởng phát triển Qua sinh khối vi sinh ngày gia tăng nồng độ ô nhiễm nước thải giảm xuống Không khí bể Aerotank tăng cường thiết bị cấp khí: máy sục khí bề mặt, máy thổi khí… Bản chất phương pháp phân huỷ sinh học hiếu khí với cung cấp ơxy cưỡng mật độ vi sinh vật trì cao (2.000mg/L –5.000mg/L) tải trọng phân huỷ hữu cao cần mặt cho hệ thống xử lý Tuy nhiên hệ thống có nhược điểm cần nhiều thiết bị tiêu hao nhiều lượng Hình 1: Cơ chế bể Aerotank Cơ chế Aerotank: 18 Công nghệ xử lý nước nước thải + Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, trình phân hủy xảy nước thải tiếp xúc với bùn điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằm cung cấp đủ lượng oxy cách liên tục trì bùn hoạt tính trạng thái lơ lửng + Vi sinh vật phát triển cách phân đôi Thời gian cần để phân đôi tế bào thường gọi thời gian sinh sản, dao động từ 20 phút đến ngày + Q trình chuyển hóa chất Oxi hóa tổng hợp tế bào: - Chất hữu + O2 => CO2 + H2O + tế bào + sản phẩm trung gian Trong môi trường nước, q trình oxy hóa sinh học xảy vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan COD lượng oxy cần thiết để oxy hóa hợp chất hóa học nước bao gồm vơ hữu Toàn lượng oxy sử dụng cho phản ứng lấy từ oxy hòa tan nước DO Tiếp theo diễn trình khử nito nitrat hóa Hợp chất hữu chứa nito NH4+, sinh khối tế bào vi sinh vật, tế bào sống tế bào chết theo bùn Do trình thủy phân enzyme vi khuẩn trình đồng hóa khử nito tạo khí NO3, NO2, O2 chúng vào khơng khí Để trình Aerotank diễn thuận lợi phải tiến hành khuấy trộn hoàn toàn để nén sục oxi tinh khiết Qui trình phân hủy mơ tả sau: Chất hữu + Vi sinh vật hiếu khí  H2O + CO2 + sinh khối Trong qui trình này, bể thiếu khí (Anoxic) bổ sung nhằm xử lý triệt để hàm lượng Nitơ nước thải, đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải  Ưu điểm: • Hiệu suất xử lý tính theo BOD đạt khoảng 90-95% • Loại bỏ Nito nước thải • Vận hành đơn giản, an tồn • Thích hợp với nhiều loại nước thải • Thuận lợi nâng cấp công suất đến 20% mà gia tăng thể tích bể • Khơng gây nhiễm thứ cấp  Phạm vi áp dụng 19 Công nghệ xử lý nước nước thải Ứng dụng cho hầu hết loại nước thải có nhiễm hữu cơ: Nước thải sinh hoạt, nước thải thủy hải sản, nước thải y tế, nước thải công nghiệp, nước thải chế biến thực phẩm… • Một số yếu tố quan trọng  Yếu tố quan trọng bậc hàm lượng DO cấp vào  Tỷ lệ BOD:COD = 0,5  BOD:N = 100:5:1,  Hàm lượng SS nước thải không vượt 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không 25mg/l, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ: 6oC< toC< 37oC 1.1.2 Công nghệ xử lý sinh học dạng mẻ (SBR) SBR (sequencing batch reactor): Bể phản ứng theo mẻ dạng cơng trình xử lí nước thải dựa phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí, giai đoạn sục khí lắng diễn gián đoạn kết cấu Hệ thống SBR hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu nitơ cao Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm trình bơm nước thải – phản ứng – lắng – hút nước thải ra; q trình phản ứng hay cịn gọi trình tạo hạt ( bùn hạt hiếu 20 Cơng nghệ xử lý nước nước thải khí), q trình phụ thuộc vào khả cấp khí, đặc điểm chất nước thải đầu vào Nói chung, Công nghệ SBR chứng tỏ hệ thống xử lý có hiệu trình sử dụng tốn lượng, dễ dàng kiểm soát cổ xảy ra, xử lý với lưu lượng thấp, tốn diện tích phù hợp với trạm có cơng suất nhỏ, ngồi cơng nghệ SBR xử lý với hàm lượng chất nhiễm có nồng độ thấp  Các giai đoạn xử lý SBR Qui trình hoạt động: gồm giai đoạn bản: Đưa nước vào bể (Filling): đưa nước vào bể vận hành chế độ: làm đầy tĩnh, làm đầy khuấy trộn, làm đầy sục khí – Làm đầy tĩnh: Nước thải đưa vào bể trạng thái tỉnh, nghĩa không cung cấp thiết bị khuấy trộn sục khí Trạng thái thường áp dụng cơng trình khơng cần q trình nitrat hóa q trình phản nitrat cơng trình lưu lượng nước thải thấp để tiết kiệm lượng, chi phí vận hành, bảo dưỡng – Làm đầy có khuấy trộn giúp điều hịa nồng độ, ổn định thành phần nước thải, đồng thời xảy q trình oxy hóa chất điều kiện hiếu khí thiếu khí, tăng hiệu xử lí nito nước thải – Làm đầy có thổi khí nhằm trì vùng hiếu khí bể Tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh trưởng phát triển mạnh mẻ, bể xảy trình oxy hóa hợp chất hữu cơ, loại bỏ phần COD/BOD nước thải Tạo điều kiện cho trình nitrat hóa xảy Giai đoạn phản ứng (Reaction): sục khí để tiến hành q trình nitrat hóa phân hủy chất hữu Trong giai đoạn cần tiến hành thí nghiệm để kiểm sốt thơng số đầu vào như: DO, BOD, COD, N, P, cường độ sục khí, nhiệt độ, pH… để tạo bơng bùn hoạt tính hiệu cho q trình lắng sau Giai đoạn lắng (Settling): Các thiết bị sục khí ngừng hoạt động, q trình lắng diễn mơi trường tĩnh hoàn toàn, thời gian lắng thường nhỏ Giai đoạn xả nước (Discharge):Nước lắng hệ thống thu nước tháo đến giai đoạn khử tiếp theo; đồng thời trình bùn lắng tháo 21 Cơng nghệ xử lý nước nước thải Ngoài giai đoạn trên, cịn có thêm pha chờ, thực thời gian chờ nạp mẻ (pha bỏ qua)  Ưu điểm - Hệ thống SBR linh động xử lý nhiều loại nước thải khác với nhiều thành phần tải trọng - Dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng thiết bị (các thiết bị ít) mà khơng cần phải tháo nước cạn bể Chỉ tháo nước bảo trì thiết bị như: cánh khuấy, motor, máy thổi khí, hệ thống phân phối khí - Hệ thống điều khiển hồn tồn tự động - TSS đầu thấp, hiệu khử photpho, nitrat hóa khử nitrat hóa cao - Quá trình kết bơng tốt khơng có hệ thống gạt bùn khí - Ít tốn diện tích khơng có bể lắng q trình tuần hồn bùn - Chi phí đầu tư vận hành thấp (do hệ thống motor, cánh khuấy… hoạt động gián đoạn) - Quá trình lắng trạng thái tĩnh nên hiệu lắng cao - Có khả nâng cấp hệ thống • Nhược điểm 22 Công nghệ xử lý nước nước thải - Do hệ thống hoạt động theo mẻ, nên cần phải có nhiều thiết bị hoạt động đồng thời với - Công suất xử lý thấp Công nghệ MBBR MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) trình xử lý nhân tạo sử dụng vật liệu làm giá thể cho vi sinh dính bám vào để sinh trưởng phát triển, kết hợp Aerotank truyền thống lọc sinh học hiếu khí cơng nghệ lĩnh vực xử lý nước thải tiết kiệm diện tích hiệu xử lý cao Vật liệu làm giá thể phải có tỷ trọng nhẹ nước đảm bảo điều kiện lơ lửng Các giá thể ln chuyển động khơng ngừng tồn thể tích bể nhờ thiết bị thổi khí cánh khuấy Mật độ vi sinh ngày gia tăng, hiệu xử lý ngày cao Tương tự Aerotank truyền thống, bể MBBR hiếu khí cần MBBR thiếu khí (Anoxic) để đảm bảo khả xử lý nitơ nước thải Thể tích màng MBBR so với thể tích bể điều chỉnh theo tỷ lệ phù hợp, thường