Quy trình xử lý nước thải

AIT Trung Tâm Năng Lượng Mới - Đại Học Cần Thơ Thành phần nước thải Chất rắn trong nước thải Vi khuẩn và sinh vật khác trong nước thải Các thành phần gây ơ nhiễm khác trong nước thải Quá

QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

http://tvmt.wru.edu.vn/

Giảng viên: Lê Hoàng Việt (Thạc sĩ)

Số tín chỉ: 4 (lý thuyết) + 1 (Đồ án môn học)

Các môn tiên quyết: Vi Sinh Học Kỹ Thuật Môi Trường; Hoá Kỹ Thuật Môi Trường; Thủy lực cơ sở; Thủy lực công trình

Môn đi sau: Công Trình Xử Lý Nước Thải

Hình thức thi:Viết + Đồ án

Tài liệu tham khảo: Giáo trình và các tài liệu tham khảo giới thiệu trong giáo trình

Trang web này sẽ được cập nhật thường xuyên theo nhu cầu và sự góp ý của bạn đọc để ngày một hoàn chỉnh.

Các thắc mắc và ý kiến đóng góp xin gởi về:

Lê Hoàng Việt (M.Sc AIT)

Trung Tâm Năng Lượng Mới - Đại Học Cần Thơ

Thành phần nước thải

Chất rắn trong nước thải

Vi khuẩn và sinh vật khác trong nước thải

Các thành phần gây ơ nhiễm khác trong nước thải

Quá trình hiếu khí, quá trình yếm khí

Quá trình nitrat hĩa và khử nitrat

Nhu cầu oxy sinh hĩa và nhu cầu oxy hĩa học

Ước lượng mức ơ nhiễm của nước thải

Tái sử dụng nước thải

CHẤT RẮN TRONG NƯỚC THẢI

Chất rắn trong nước thải bao gồm các chất rắn lơ lửng, chất rắn có khả năng lắng, các hạt keo và chất rắn hòa tan Tổng các chất rắn (Total solid, TS) trong nước thải là phần còn lại sau khi đã cho nước thải bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ từ 103  105oC Các chất bay hơi ở nhiệt độ này không được coi là chất rắn Tổng các chất rắn được biểu thị bằng đơn

Để xác định hàm lượng các chất rắn lơ lửng phải tiến hành phân tích chúng bằng cách lọcqua giấy lọc bằng sợ thủy tinh Whatmann 934AH và 948H (Whatmann GF/C) có kích thước các lổ khoảng 1,2 micrometter (μm) hoặc của Đức loại A/E Lưu ý là các giấy lọc m) hoặc của Đức loại A/E Lưu ý là các giấy lọc cấu tạo bằng Polycarbonate cũng có thể sử dụng được, tuy nhiên các số liệu có thể chênh lệch do cấu trúc của các loại giấy này khác nhau Các chất rắn lơ lửng bị giữ lại ở giấy lọc Đem giấy lọc này sấy khô tuyệt đối ở nhiệt độ 105oC Hàm lượng chất rắn lơ lửng sẽ được tính bằng công thức:

trong đó

TSS: tổng các chất rắn lơ lửng (mg/L)

A: trọng lượng của giấy lọc và các chất rắn lơ lửng sau khi sấy khô tuyệt đối (mg)

B: trọng lượng ban đầu của giấy lọc (mg)

V: thể tích mẫu nước thải qua lọc (L)

Hàm lượng chất rắn lơ lửng phụ thuộc chủ yếu vào lượng nước sử dụng hàng ngày của một người Lượng nước tiêu thụ càng lớn thì hàm lượng các chất rắn lơ lửng nói riêng và các chất gây ô nhiễm nói chung càng nhỏ và ngược lại Tùy theo kích thước hạt, trọng lượng riêng của chúng, tốc độ dòng chảy và các tác nhân hóa học mà các chất lơ lửng có thể lắng xuống đáy, nổi lên mặt nước hoặc ở trạng thái lơ lửng

Để xác định hàm lượng các chất rắn có khả năng lắng (settable solid) ngưới ta dùng một

Imhoff để cho lắng tự nhiên trong vòng 45 phút, sau đó khuấy nhẹ sát thành nón rồi để cho lắng tiếp trong vòng 15 phút Sau đó đọc thể tích chất lơ lửng lắng được bằng các vạch chia bên ngoài Hàm lượng chất rắn lơ lửng lắng được biểu thị bằng đơn vị mL/L Chỉ tiêu chất rắn có khả năng lắng biểu diễn gần đúng lượng bùn có thể loại bỏ được bằng bể lắng sơ cấp.

Ngoài các chất lắng được, trong nước thải còn chứa các tạp chất nổi (floating solid) có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng nước Khi lắng các chất này nổi lên bề mặt công trình Theo các tính toán của Sở KHCN & MT Cần Thơ lượng chất rắn lơ lửng tổngcộng do một người ở khu vực Cần Thơ thải ra trong một ngày đêm là 200 g

Các chất rắn hòa tan (không lọc được bao gồm các hạt keo và các chất hòa tan Các hạt keo có kích thước từ 0,001  1 mm, các hạt keo này không thể loại bỏ bằng phương pháplắng cơ học Các chất hòa tan có thể là phân tử hoặc ion của chất hữu cơ hay vô cơ

Để xác định hàm lượng hữu cơ của các chất rắn lơ lửng người ta sử dụng chỉ tiêu VSS (volatile suspended solid) bằng cách đem hóa tro các chất rắn ở 550  50oC trong 1 giờ Phần bay hơi là các chất hữu cơ (VSS), phần còn lại sau khi hóa tro là các chất vô cơ FSS(Fixed suspended solid) Lưu ý hầu hết các muối vô cơ đều không bị phân hủy ở nhiệt độ dưới 825oC, chỉ trừ magnesium carbonate bị phân hủy thành MgO và CO2 ở nhiệt độ

350oC Chỉ tiêu VSS của nước thải thường được xác định để biết rõ khả năng phân hủy sinh học của nó

Mối quan hệ giữa các thành phần chất rắn trong nước và nước thải

Nguồn: Wastewater Engineering: Treatment, Diposal, Reuse, 1989

Bài tập 1.1: Cho các số liệu sau

Trọng lượng của đĩa dùng chứa mẫu là 53,5433 g

Trọng lượng của đĩa và các chất rắn còn lại sau khi cho nước thải bay hơi ở 105oC là 53,5793 g

Trọng lượng của đĩa và các chất rắn còn lại sau khi hóa tro nước thải ở 550oC là 53,5772 g

Trọng lượng giấy lọc Whatmann và các chất rắn trên giấy lọc sau khi lọc mẫu là 1,5553 gTrọng lượng sau khi hóa tro là 1,5531g

Tất cả các mẫu thử đều có thể tích là 50 mL Xác định TS, VS, SS, VSS

Giải:

VI KHUẨN VÀ SINH VẬT KHÁC TRONG NƯỚC THẢI

Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao

Các vi khuẩn trong nước thải có thể chia làm 4 nhóm lớn: nhóm hình cầu (cocci) có

đường kính khoảng 1  3 mm; nhóm hình que (bacilli) có chiều rộng khoảng 0,3  1,5

mm chiều dài khoảng 1  10,0 mm (điển hình cho nhóm này là vi khuẩn E coli có chiều

rộng 0,5 mm chiều dài 2 mm); nhóm vi khuẩn hình que cong và xoắn ốc, vi khuẩn hình que cong có chiều rộng khoảng 0,6  1,0 mm và chiều dài khoảng 2  6 mm; trong khi

vi khuẩn hình xoắn ốc có chiều dài có thể lên đến 50 mm; nhóm vi khuẩn hình sợi có chiều dài khoảng 100 mm hoặc dài hơn Các vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chấthữu cơ trong tự nhiên cũng như trong các bể xử lý Do đó đặc điểm, chức năng của nó phải được tìm hiểu kỹ Ngoài ra các vi khuẩn còn có khả năng gây bệnh và được sử dụng làm thông số chỉ thị cho việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân Điều này sẽ bàn kỹ trong phần sau

Nấm có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí, không quang hợp và là loài hóa dị dưỡng

Chúng lấy dưỡng chất từ các chất hữu cơ trong nước thải Cùng với vi khuẩn, nấm chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải Về mặt sinh thái học nấm có

hai ưu điểm so với vi khuẩn: nấm có thể phát triển trong điều kiện ẩm độ thấp và pH Không có sự hiện diện của nấm, chu trình carbon sẽ chậm lại và các chất thải hữu cơ sẽ tích tụ trong môi trường.

Tảo gây ảnh hưởng bất lợi cho các nguồn nước mặt vì ở điều kiện thích hợp nó sẽ phát

triển nhanh bao phủ bề mặt ao hồ và các dòng nước gây nên hiện tượng "tảo nở hoa" Sự hiện diện của tảo làm giảm giá trị của nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước bởi vì chúng tạo nên mùi và vị

Nguyên sinh động vật có cấu tạo cơ thể đơn bào, hầu hết sống hiếu khí hoặc yếm khí

không bắt buộc chỉ có một số loài sống yếm khí Các nguyên sinh động vật quan trọng trong quá trình xử lý nước thải bao gồm các loài Amoeba, Flagellate và Ciliate Các nguyên sinh động vật này ăn các vi khuẩn và các vi sinh vật khác do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng hệ vi sinh vật trong các hệ thống xử lý sinh học Một số nguyên sinh động vật gây bệnh cho người như Giardalamblia và Cryptosporium

Động vật và thực vật bao gồm các loài có kích thước nhỏ như rotifer đến các loài giáp

xác có kích thước lớn Các kiến thức về các loài này rất hữu ích trong việc đánh giá mức

độ ô nhiễm của các nguồn nước cũng như độc tính của các loại nước thải

Vi rút là các loài ký sinh bắt buộc, các loại vi rút phóng thích ra trong phân người có khả năng lây truyền bệnh rất cao Một số loài có khả năng sống đến 41 ngày trong nước và nước thải ở 20oC và 6 ngày trong nước sông bình thường

Nước thải có chứa một lượng khá lớn các sinh vật gây bệnh bao gồm vi khuẩn, vi rút, nguyên sinh động vật và các loại trùng Nguồn gốc chủ yếu là trong phân người và gia súc

Năm 1986, Shuval và các cộng sự viên đã xếp loại các nhóm vi sinh vật này theo mức độ gây nguy hiểm của nó đối với con người Ông cũng đưa ra nhận xét là các tác hại lên sức khỏe con người chỉ xảy ra đáng kể khi sử dụng hoặc phân tươi hoặc phân lắng chưa kỹ,

và các biện pháp xử lý thích đáng sẽ góp phần đáng kể trong việc bảo vệ sức khỏe con người

Xem ảnh một số vi sinh vật sống trong các nguồn nước

Các vi sinh vật chỉ thị việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân

Coliforms và Fecal Coliforms: Coliform là các vi khuẩn hình que gram âm có khả năng

ruột của động vật (tự nhiên), đặt biệt trong môi trường khí hậu nóng Nhóm vi khuẩn coliform chủ yếu bao gồm các giống như Citrobacter, Enterobacter, Escherichia,

Klebsiella và cả Fecal coliforms (trong đó E Coli là loài thường dùng để chỉ định việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân) Chỉ tiêu tổng coliform không thích hợp để làm chỉ tiêu chỉ thị cho việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân Tuy nhiên việc xác định số lượng Fecal

coliform có thể sai lệch do có một số vi sinh vật (không có nguồn gốc từ phân) có thể

phát triển ở nhiệt độ 44 oC Do đó số lượng E coli được coi là một chỉ tiêu thích hợp nhất cho việc quản lý nguồn nước.

Fecal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong đường ruột của

động vật như Streptococcus bovis và S equinus; một số loài có phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật nhu S faecalis và S faecium hoặc có 2 biotype (S faecalis var liquefaciens và loại S faecalis có khả năng thủy phân tinh bột) Các loại biotype có khả năng xuất hiện cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm Việc đánh giá số lượng Faecal streptococci trong nước thải được tiến hành thường xuyên; tuy nhiên nó có các giới hạn như có thể lẫn lộn với các biotype sống tự nhiên; F streptococci rất dễ chết đối với sự thay đổi nhiệt độ Các thử nghiệm về sau vẫn khuyến khích việc sử dụng chỉ tiêu này, nhất là trong việc so sánh với khả năng sống sót của Salmonella Ở

Mỹ, số lượng 200 F coliform/100 mL là ngưỡng tới hạn trong tiêu chuẩn quản lý các nguồn nước tự nhiên để bơi lội.

Clostridium perfringens: đây là loại vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử trong môi

trường yếm khí; do đó nó được sử dụng để chỉ thị các ô nhiễm theo chu kỳ hoặc các ô nhiễm đã xảy ra trước thời điểm khảo sát do độ sống sót lâu của các bào tử Trong việc tái sử dụng nước thải chỉ tiêu này được đánh giá là rất hiệu quả, do các bào tử của nó có khả năng sống sót tương đương với một số loại vi rút và trứng ký sinh trùng.

Việc phát hiện, xác định từng loại vi sinh vật gây bệnh khác rất khó, tốn kém thời gian và tiền bạc Do đó để phát hiện nguồn nước bị ô nhiễm bởi phân người ta dùng các chỉ định như là sự hiện diện của Fecal Coliforms, Fecal Streptocci, Clostridium perfringens và

Pseudomonas acruginosa Cũng cần phải nói thêm rằng mối quan hệ giữa sự chết đi của

các vi sinh vật chỉ thị và vi sinh vật gây bệnh chưa được thiết lập chính xác Ví dụ khi người ta không còn phát hiện được Fecal Coliform nữa thì không có nghĩa là tất cả các

vi sinh vật gây bệnh đều đã chết hết Trong quá trình thiết kế các hệ thống xử lý các nhà khoa học và kỹ thuật phải hạn chế tối đa các ảnh hưởng của chất thải tới sức khoẻ cộng đồng Mỗi nước, mỗi địa phương thường có những tiêu chuẩn riêng để kiểm tra khống chế Do kinh phí và điều kiện có giới hạn các Sở KHCN & MT thường dùng chỉ tiêu E coli hoặc tổng coliform để qui định chất lượng các loại nước thải.

Xếp loại các vi sinh vật có trong phân người và gia súc theo mức độ nguy hiểm

Mức độ nguy hiểm cao Ký sinh trùng (Ancylostoma, Ascaris, Trichuris và Taenia)Mức độ nguy hiểm trung bình Vi khuẩn đường ruột (Chloera vibrio, Sallmonella typhosa,

Shigella và một số loại khác)Mức độ nguy hiểm thấp Các vi rút đường ruột

Số lượng coliform hay E coli được biểu diễn bằng số khả hữu MPN (Most Probable Number) Và sau khi có kết quả nuôi cấy ta có thể dùng công thức Thomas để tính số MPN:

trong đó

Np: số ống nghiệm phát hiện coliform (possitive)

Vn: thể tích mẫu trong các ống nghiệm không phát hiện coliform (negative)

Vt: tổng thể tích mẫu trong tất cả các ống nghiệm

Bài tập: Khi nuôi cấy để xác định số lượng coliform, người ta có các kết quả sau

Thể tích mẫu (mL) Ống dương tính Ống âm tính

Số coloform khả hữu/100mL mẫu

Việc xác định các vi sinh vật gây bệnh chủ yếu

Các loài này chỉ xác định được trong phòng thí nghiệm bởi những kỹ thuật viên với trình

khi thải ra môi trường Do đó nếu chúng ta sử dụng một biện pháp xử lý nào đó để loại

được Salmonella thì cũng có thể bảo đảm là phần lớn các vi khuẩn kia đã bị tiêu diệt.

Enteroviruses: có thể gây các bệnh nguy hiểm như sởi, viêm màng não.

Rotaviruses: gây bệnh vùng vị trường Số lượng của chúng tương đối thấp hơn

enteroviruses Người ta đã chứng minh được rằng việc loại bỏ các loài vi rút có quan hệ mật thiết với việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng

Ký sinh trùng: thường thì các bệnh ký sinh trùng chủ yếu là do Ascaris lumbricoides,

trứng của loài ký sinh trùng này có kích thước lớn (45  70 mm  35  50 mm) và các phương pháp để xác định ký sinh trùng đã được thiết lập bởi WHO, 1989

Các vi sinh vật chỉ thị dùng để quản lý cho các nguồn nước có mục đích sử dụng

khác nhau

Mục đích sử dụng của nguồn nước Vi sinh vật chỉ thị

Nước uống Coliform tổng số (Total coliform)

Nguồn nước ngọt cho các dịch vụ

giải trí

Fecal coliform

E coli Enterococci

Nguồn nước lợ cho các dịch vụ giải

Coliform tổng số (Total coliform)

Đôi khi chúng ta cần phải xác định là nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân người hay phân gia súc để có những biện pháp quản lý thích hợp Khi đó người ta thường sử dụng tỉ

lệ Fecal coliform trên Fecal streptococci Các số liệu về tỉ lệ Fecal coliform/Fecal

streptococci được trình bày trong bảng 1.7

Số lượng các vi sinh vật chỉ thị trên đầu người và đầu gia súc

Sinh TB mật độ cá thể/g phân TB số cá thể cho ra/đầu.24 h

vật Fecal coliform

(10 6 )

Fecal streptococci (10 6 )

Fecal coliform (10 6 )

Fecal streptococci (10 6 )

Tæ leä FC/FS

 pH của mẫu phải từ 4  9 để bảo đảm không có ảnh hưởng xấu đến cả hai nhóm

vi khuẩn này

 Mỗi mẫu phải được đếm í nhất 2 lần

 Để giảm thiểu sai số do tỉ lệ chết khác nhau, mẫu phải được lấy tại nơi cách

nguồn gây ô nhiễm không quá 24 h (tính theo vận tốc dòng chảy)

 Chỉ những cá thể Fecal coliform phát hiện ở phép thử ở 44oC mới được dùng để tính tỉ lệ FC/FS

L

oại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý

Mức độ nhiễm bẩn vi sinh vật của nguồn nước phụ thuộc nhiều vào tình trạng vệ sinh

trong khu dân cư và nhất là các bệnh viện Đối với nước thải bệnh viện, bắt buộc phải xử

lý cục bộ trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung hoặc trước khi xả vào sông hồ

Nguồn nước bị nhiễm bẩn sinh học không sử dụng để uống được, thậm chí nếu số lượng

vi khuẩn gây bệnh đủ cao thì nguồn nước này cũng không thể dùng cho mục đích giải trí như bơi lội, câu cá được Các loài thủy sản trong khu vực ô nhiễm không thể sử dụng làmthức ăn tươi sống được vì nó là ký chủ trung gian của các ký sinh trùng gây bệnh

Số lượng 1 số vi sinh vật gây bệnh trong phân và nước cống rãnh

(của một cộng đồng 50.000 dân ở nhiệt đới)

Vi sinh vật gây bệnh Tỉ lệ nhiễm

Nồng độ/L trong nước cống rãnh (b)

a Tỉ lệ nhiễm nhưng chưa có triệu chứng bệnh

b Những VSV dưới đây có khả năng tồn tại ngoài cơ thể chủ khác nhau Một vài loài chết nhanh chóng ngay sau khi thải ra Lượng VSV ở trong nước cống rãnh được tính toán dựa trên cơ sở mỗi người sử dụng 100 lít nước/ngày và 90% lượng VSV trong phân

đã bị vô hiệu hóa sau vài phút kể từ lúc phân được thải ra ngoài

c Giả sử rằng trung bình mỗi ngày một người thải ra 100g

d Tính luôn polio, echo và coxsackieviruses

e Tổng các loại E.Coli

f Số lượng trứng ký sinh thải ra

g Ancyclostoma duodenale và Necator americanes

Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/L)

Chỉ tiêu Nồng độ

Nguồn: Metcalf and Eddy, 1979, trích bởi Chongrak 1989

CÁC CHẤT Ơ NHIỄM KHÁC TRONG NƯỚC THẢI

pH của nước thải

pH của nước thải cĩ một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý Các cơng trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7  7,6 Như chúng ta đã biết mơi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là mơi trường

cĩ pH từ 7  8 Các nhĩm vi khuẩn khác nhau cĩ giới hạn pH hoạt động khác nhau Ví

dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8  8,8, cịn vi khuẩn nitrat với pH

từ 6,5  9,3 Vi khuẩn lưu huỳnh cĩ thể tồn tại trong mơi trường cĩ pH từ 1  4 Ngồi

ra pH cịn ảnh hưởng đến quá trình tạo bơng cặn của các bể lắng bằng cách tạo bơng cặn bằng phèn nhơm

Nước thải sinh hoạt có pH = 7,2  7,6 Nước thải công nghiệp có pH rất khác nhau phụ thuộc từng loại công nghiệp.

Các xí nghiệp sản xuất có thể thải ra nước thải có tính acid hoặc kiềm rất cao chẳng những làm cho nguồn nước không còn hữu dụng đối với các hoạt động giải trí như bơi lội, chèo thuyền mà còn làm ảnh hưởng đến hệ thủy sinh vật Nồng độ acid sulfuric cao làm ảnh hưởng đến mắt của những người bơi lội ở nguồn nước này, ăn mòn thân tàu thuyền, hư hại lưới đánh cá nhanh hơn Nguồn nước lân cận một số xí nghiệp có thể có

pH thấp đến 2 hoặc cao đến 11; trong khi cá chỉ có thể tồn tại trong môi trường có 4,5 <

pH < 9,5 Hàm lượng NaOH cao thường phát hiện trong nước thải ở các xí nghiệp sản xuất bột giặt, thuộc da, nhuộm vải sợi NaOH ở nồng độ 25 ppm đã có thể làm chết cá

Magnesium sulfate gây xổ nhẹ ở người, ion chloride làm tăng độ dẫn điện của giấy cách điện, ion sắt gây các vết bẩn trên vải sợi và giấy, carbonat tạo vẩy cứng đóng trên đậu Hà Lan trong quá trình chế biến và đóng hộp chúng

Các loại muối có chứa Nitrogen và phosphorus làm cho tảo phát triển nhanh gây hiện tượng tảo nở hoa, làm ảnh hưởng đến hệ thủy sinh vật và mất mỹ quan

Các kim loại độc và các chất hữu cơ độc

Nước chảy tràn ở khu vực sản xuất nông nghiệp có chứa dư lượng thuốc trừ sâu và thuốc trừ cỏ, trong khi nước chảy tràn ở các khu đô thị chứa chì và kẽm (chì từ khói xe ô tô, kẽm từ việc bào mòn các lớp xe) Nhiều ngành công nghiệp thải ra các loại kim loại và chất hữu cơ độc khác Các chất này có khả năng tích tụ và khuếch đại trong chuỗi thức

ăn, do đó cần phải được quản lý tốt

Hàm lượng chloride 4000 ppm gây độc cho cá nước ngọt, Cr6+ gây độc cho cá ở nồng độ

5 ppm Đồng ở hàm lượng 0,1  0,5% đã gây độc cho vi khuẩn và một số sinh vật khác P2O5 ở nồng độ 0,5 ppm gây trở ngại cho quá trình tạo bông cặn và lắng trong các nhà máy nước Phenol ở nồng độ 1 ppb đã gây nên vấn đề cho các nguồn nước

Màu (color)

Các nước thải từ nhà máy dệt, giấy, thuộc da, lò mổ có độ màu rất cao Nó có thể làm cản trở khả năng khuếch tán của ánh sáng vào nguồn nước gây ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của hệ thủy sinh thực vật Nó còn làm mất vẽ mỹ quan của nguồn nước nên rất

dễ bị sự phản ứng của cộng đồng lân cận

Các chất tạo bọt (foam-producing matter)

 Các nước thải từ nhà máy dệt, giấy, các nhà máy hóa chất có chưá các chất tạo bọt, đây là một dạng ô nhiễm dễ phát hiện và gây phản ứng mạnh của cộng đồng lân cận

Các chất gây trở ngại cho quá trình xử lý

 Lông vũ làm tắt nghẽn đường ống, dầu bơm

 Các mảnh mỡ nhỏ làm nghẹt các đầu bơm

 Cỏ rác làm nghẹt các đầu bơm

 Các chất khí độc gây nguy hại trực tiếp đến công nhân vận hành

 Các chất có khả năng gây cháy nổ

QUÁ TRÌNH HIẾU KHÍ, QUÁ TRÌNH YẾM KHÍ

Do chất thải của người và gia súc là chất thải hữu cơ do đó khi thải vào ao hồ, sông rạch

nó sẽ làm thức ăn cho vi sinh vật dị dưỡng Vi sinh vật dị dưỡng này phân hủy các hợp chất hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản và tạo nên năng lượng cho quá trình tổng hợp

tế bào của chúng

Quá trình hiếu khí

* Quá trình oxy hóa (hay dị hóa)

(COHNS) + O2 + VK hiếu khí → CO2 + NH3 + sản phẩm khác +

Chất hữu cơ

Rê chuột vào hình trên để xem cơ chế của quá trình lên men yếm khí

Xem phim quá trình lên men yếm khí trong hệ sinh thái tự nhiên

Trong điều kiện không có chất hữu cơ thì vi khuẩn sẽ trải qua quá trình hô hấp nội bào hay là tự oxy hóa sử dụng chính bản thân chúng làm nguyên liệu

C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + NH3 + 2H2O + năng lượng (1.5)trong đó CO2 và NH3 là chất dinh dưỡng đối với các loài tảo

Trong điều kiện ánh sáng thích hợp, quá trình quang hợp của tảo diễn ra như sau:

NH3 + 7,62CO2 + 2.53H2O → C7,62H8,06O2,53N + 7,62O2 (1.6)

(tb tảo mới)

Đối với các nguồn nước tự nhiên nhận một lượng chất hữu cơ thấp thì lượng oxy sản sinh

ở phương trình (1.6) sẽ đáp ứng cho hoạt động của vi khuẩn ở phương trình (1.1) và

(1.2), và chu trình hoạt động cứ tiếp diễn Chu trình này gọi là "cộng sinh tảo và vi

khuẩn", đây là một chu trình tự nhiên và các hoạt động của tảo và vi khuẩn ở trạng thái

cân bằng động

Chu trình cộng sinh vi khuẩn - tảo trong hệ thống xử lý nước thải

(Oswald và Gotaas, 1955; trích dẫn bởi Chongrak, 1989)

Tảo sau đĩ sẽ bị các loại cá ăn thực vật sử dụng, cá ăn động vật sẽ ăn cá ăn thực vật và

sau cùng con người sẽ ăn cá Đây là một trong những cơ chế tự làm sạch các nguồn nước

mà chúng ta sẽ bàn đến trong phần sau

Việc thải các chất thải chưa được xử lý vào nguồn nước sẽ gây nên sự mất cân bằng về

mặt sinh học Khi lượng chất thải hữu cơ lên cao thì vi khuẩn cần nhiều oxy hơn cho quá

trình oxy hĩa và tổng hợp của chúng, đưa đến việc suy giảm oxy hịa tan trong các nguồn

nước gây nguy hại cho các thủy sinh vật Mặc dù quá trình quang hợp của tảo tạo nên

oxy, nhưng về đêm khi khơng cĩ ánh sáng, tảo sẽ hơ hấp và tiêu thụ oxy và việc này càng

làm suy giảm lượng oxy hịa tan của nguồn nước Thậm chí khi hàm lượng chất thải quá

cao thì nguồn nước bị cạn kiệt oxy hồn tồn và cĩ màu đen chỉ cĩ các vi khuẩn yếm khí

và một vài loại trùng cĩ thể sống được Bên cạnh vấn đề ơ nhiễm nguồn nước sẽ mất mỹ

quan và chất lượng mơi trường sống ở khu vực xung quanh sẽ bị suy giảm

Oxy hòa tan

Các cá thể tảo mới

Năng lượng mặt trời

CO2 +H2O +NH4Chlorophyll

Trong kỹ thuật xử lý nước thải, quá trình sinh hóa hiếu khí thường được ứng dụng để làmsạch nước thải chứa các chất bẩn hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo Quá trình sinh hóa yếm khí được ứng dụng để chế biến và khử độc cặn trong nước thải Ngoài ra, quá trình yếm khí còn được ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp chứa các chất hữu cơ với hàm lượng lớn.

QUÁ TRÌNH NITRÁT HOÁ - KHỬ NITRÁT HOÁ

Trong nước thải có chứa 2 loại chất dinh dưỡng cần sự quan tâm hàng đầu đó là nitrogen và phosphorus Các sinh vật đều cần hai dưỡng chấtnày để phát triển Tuy nhiên nếu chúng hiện diện ở số lượng lớn sẽ làmmất cân bằng dinh dưỡng trong thủy vực đưa đến một số loài sẽ phát triển nhanh trong khi một số loài có thể giảm số lượng cá thể hoặc tiêu diệt hoàn toàn Các nguồn chính của 2 loại dưỡng chất này là bột giặt (nước thải sinh hoạt), phân bón, và nước thải các nhà máy chế biến thực phẩm

Trong các thủy vực nitrogen có thể trải qua quá trình nitrát hóa và khử nitrát như sau:

Quá trình nitrat hóa

Quá trình nitrat hóa là quá trình oxy hóa sinh hóa nitơ của các muối amon đầu tiên thành nitrit và sau đó thành nitrat trong điều kiện thích ứng (có oxy và nhiệt độ trên 4oC)

Vi khuẩn tham gia quá trình nitrat hóa gồm có 2 nhóm:

 Vi khuẩn nitrit: oxy hóa amoniac thành nitrit hoàn thành giai đoạn thứ nhất;

 Vi khuẩn nitrat: oxy hóa nitrit thành nitrat, hoàn thành giai đoạn thứ hai

Các phản ứng được biễu diễn qua các phương trình sau:

Quá trình nitrat hóa có một ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật xử lý nước thải Trước tiên nó phản ánh mức độ khoáng hóa các chất hữu cơ như đã trình bày ở trên Nhưng quan trọng hơn là quá trình nitrat hóa tích lũy được một lượng oxy dự trữ có thể dùng để oxy hóa các chất hữu cơ không chứa nitơ khi lượng oxy tự do (lượng oxy hòa tan) đã tiêu hao hoàn toàn cho quá trình đó.

NHU CẦU OXY SINH HOÁ(BOD) VÀ NHU CẦU OXY HOÁ HỌC (COD) CỦA

NƯỚC THẢI

Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định và được ký hiệu bằng BOD được tính bằng mg/L Chỉ tiêuBOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải BOD càng lớn thì nước thải (hoặc nước nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại

Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải Để chuẩn hóa các số liệu người ta thường báo cáo kết quả dưới dạng BOD5 (BOD trong 5 ngày ở 20oC) Mức độ oxy hóa cácchất hữu cơ không đều theo thời gian Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường

độ mạnh hơn và sau đó giảm dần

Ví dụ: đối với nước thải sinh hoạt và nước thải của một số ngành công nghiệp có thành phần gần giống với nước thải sinh hoạt thì lượng oxy tiêu hao để oxy hóa các chất hữu cơtrong vài ngày đầu chiếm 21%, qua 5 ngày đêm chiếm 87% và qua 20 ngày đêm chiếm 99% Để kiểm tra khả năng làm việc của các công trình xử lý nước thải người ta thường

dùng chỉ tiêu BOD5 Khi biết BOD5 có thể tính gần đúng BOD20 bằng cách chia cho hệ sốbiến đổi 0,68.

BOD20 = BOD5 : 0,68

Hoặc tính BOD cuối cùng khi biết BOD ở một thời điểm nào đó người ta có thể dùng công thức:

BODt = Lo (1 - e-kt)hay BODt = Lo (1 - 10-Kt)trong đó

BODt: BOD tại thời điểm t (3 ngày, 5 ngày )

Lo: BOD cuối cùng

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)

Giá trị K và k tiêu biểu cho một số loại nước thải

Nước thải thô

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand, COD)

Chỉ tiêu BOD không phản ánh đầy đủ về lượng tổng các chất hữu cơ trong nước thải, vì chưa tính đến các chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng phương pháp sinh hóa và cũng chưa tính đến một phần chất hữu cơ tiêu hao để tạo nên tế bào vi khuẩn mới Do đó để đánh giá một cách đầy đủ lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong nước thải người ta sử dụng chỉ tiêu nhu cầu oxy hóa học Để xác định chỉ tiêu này, người

ta thường dùng potassium dichromate (K2Cr2O7) để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ, sau đó dùng phương pháp phân tích định lượng và công thức để xác định hàm lượng COD

Khi thiết kế các công trình xử lý nước thải công nghiệp hoặc hỗn hợp nước thải sinh hoạt

và công nghiệp cần thiết phải xác định BOD và COD

ƯỚC LƯỢNG TẢI LƯỢNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI

Tải lượng các chất gây ô nhiễm

Trong quá trình tính toán các công trình xử lý, như đã trình bày ở trên cần phải biết thànhphần của nước thải qua phân tích hóa học Tuy nhiên trong nhiều trường hợp khi thiết kế trạm xử lý nước thải cho thành phố, thị trấn những nơi chưa có hệ thống thoát nước đang hoạt động để có thể lấy mẫu nước phân tích về thành phần của chúng Trong trường hợp thiết kế các công trình xử lý cho xí nghiệp công nghiệp có thể tham khảo các số liệu

về thành phần nước thải của các xí nghiệp công nghiệp tương tự Khi thiết kế khôi phục hoặc cải tạo những thành phố thì thành phần của nước thải phải được xác định bằng tính toán Để tính toán cần phải biết tải lượng ô nhiễm của một người có sử dụng hệ thống thoát nước trong một ngày đêm tính Lượng các chất ô nhiễm có thể tham khảo theo bảngsau

Tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt tính cho một người trong ngày đêm

Chất rắn lơ lửng (SS) (g/ngđ)

200 BOD5 (g/ngđ)

45 ¸ 54 COD (g/ngđ)

1,8 ´ COD Tổng Nitơ (g/ngđ)

6 ¸ 12 Tổng Photpho (g/ngđ)

0,8 ¸ 4,0 Dầu mỡ (g/ngđ)

10 ¸ 30 Tổng Coliform (cá thể)

Ngoài ra cũng cần phải biết lượng nước tiêu thụ của một đầu người Ở các thành phố của những nước phát triển đang phát triển có hệ cống rãnh để dẫn các nước thải sinh hoạt đếnkhu xử lý trung tâm Nước thải này bao gồm phân, nước tiểu người, nước nhà cầu, tắm giặt và được pha loãng tùy thuộc vào lượng nước được sử dụng của một đầu người Theo White (1977), đối với cư dân nông thôn không có nước máy mỗi đầu người hàng ngày tiêu thụ từ vài lít tới 25 lít nước Đối với các hộ gia đình có một robinet nước thì mỗi đầu người tiêu thụ từ 15  90 lít và có nhiều robinet thì khoảng 30  300 lít mỗi ngày

Nồng độ các chất gây ô nhiễm được xác định bằng công thức:

trong đó

C: nồng độ chất gây ô nhiễm

TP: Tải lượng ô nhiễm (mg)

Q: Lượng nước tiêu thụ (L/ngđ)

Nhiều khi nước thải sinh hoạt được trộn lẫn với nước thải công nghiệp, do đó ảnh hưởng đến thành phần của nước thải Trong trường hợp đó, cần xác định nồng độ chất gây ô nhiễm của hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp Nồng độ chất gây ô nhiễm của hỗn hợp nước thải sinh hoạt và công nghiệp được tính theo công thức:

trong đó

Chh: nồng độ chất gây ô nhiễm của hỗn hợp nước thải (mg/L)

Csh và Qsh: nồng độ và lưu lượng của nước thải sinh hoạt

Ccn và Qcn: nồng độ và lưu lượng của nước thải công nghiệp

Dân số tương đương

Dân số tương đương là dân số gây ra một lượng chất gây ô nhiễm tương đương với lượngchất gây ô nhiễm do nước thải của một xí nghiệp nào đó tạo nên

trong đó

Np: dân số tương đương

Tp: tải lượng ô nhiễm của 1 đầu người

Ccn, Qcn: nồng độ và lưu lượng nước thải công nghiệp

Dân số tính toán để thiết kế trạm xử lý được tính bằng tổng dân số thành phố và dân số tương đương

TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI

Nước thải nếu không được xử lý đúng mức sẽ gây ô nhiễm môi trường Tuy nhiên trong nước thải sinh hoạt có chứa một lượng khá lớn năng lượng, đạm và các chất khoáng như kali, photpho, canxi là những phân bón có giá trị đối với nông nghiệp Cho nên việc tái

sử dụng các giá trị này của chất thải sẽ góp phần bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường

Mục tiêu của việc tái sử dụng chất thải hữu cơ là xử lý các chất thải và giữ lại các chất dinh dưỡng có giá trị để tái sử dụng Các chất dinh dưỡng này gồm Carbon, Nitrogen, Phospho và các khóang vi lượng Chúng được tái sử dụng để:

Sản xuất nông nghiệp

Các chất thải hữu cơ có thể sử dụng để làm phân bón hoặc cải tạo đất Tuy nhiên, nếu sử dụng chất thải chưa được xử lý thì đạt được hiệu quả không cao bởi vì cây trồng chỉ hấp thu các chất dinh dưỡng dạng vô cơ (ví dụ NO3- và PO43-), các vi khuẩn và ký sinh trùng trong chất thải chưa được xử lý có thể lây nhiễm cho người sử dụng hoặc tiêu thụ các sản phẩm

Quá trình phân hủy hiếu khí hay yếm khí đã biến đổi các chất thải hữu cơ thành các chất

vô cơ thích hợp cho cây trồng và tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn và ký sinh trùng

Sản xuất Biogas

Biogas, một sản phẩm của quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ, được xem là một nguồn năng lượng tại chỗ thay thế dầu hỏa, củi Biogas là một hỗn hợp khí bao gồm methane (khoảng 65%), CO2 (khoảng 30%) và một ít NH3, H2S và các chất khí khác Năng lượng của Biogas chủ yếu là từ khí methane Methane có nhiệt trị là 1012 BTU/ft3(hoặc 9.005 Kcal/m3) ở 15.5oC và 1 atm Nhiệt trị của Biogas khoảng 500  700 BTU/ft3(4.450  6.230 Kcal/m3)

Đối với hầm ủ Biogas loại nhỏ (1  5 m3) lắp đặt cho các hộ gia đình đề xử lý chất thải sinh hoạt hay phân gia súc, Biogas được sử dụng để đun nấu, thắp sáng và sưởi ấm Đối với hầm ủ Biogas loại lớn dùng để xử lý nước thải công nghiệp hoặc của các trại chăn nuôi lớn, Biogas được sử dụng để đun nước cho các nồi hơi, hoặc chạy các động cơ đốt trong.

Chất thải của hầm ủ Biogas giàu chất dinh dưỡng là một nguồn phân bón có giá trị Nướcthải được dùng để nuôi tảo hoặc phiêu sinh động vật (Moina) để làm thức ăn cho cá hoặc bón thẳng xuống ao cá Chất thải rắn được phơi khô rồi rải trên đồng ruộng, hoặc bón cho

ao cá

Sản xuất thủy sản

Ở những vùng nhiệt đới chất thải hữu cơ được tái sử dụng trong sản xuất thủy sản qua 3 hoạt động chính sau:

 Sản xuất tảo (đạm đơn bào)

 Phiêu sinh thực vật (macrophytes, bèo, lục bình)

 Nuôi cá

Tái sử dụng gián tiếp

Khi nước thải được thải trực tiếp ra sông rạch, quá trình "tự làm sạch" nguồn nước do hoạt động phân hủy và cố định các chất hữu cơ trong nước thải của vi khuẩn có sẵn trong

tự nhiên sẽ diễn ra Do đó ở hạ lưu cách xa nguồn thải một khoảng cách nhất định người

ta có thể sử dụng nguồn nước đó để tưới tiêu cho cây trồng mà không làm ô nhiễm môi trường

HẾT CHƯƠNG I

CHƯƠNG II CÁC QUI ĐỊNH VỀ BẢO VỆ NGUỒN NƯỚC

Quản lý các nguồn nước

Quá trình tự làm sạch của nguồn nước

Sự tiêu thụ oxy và sự hòa tan oxy trong nước nguồn

Ảnh hưởng của nhiệt độ và cặn lắng đến quá trình suy giảm oxy hòa tan của nguồn nước

Bảo vệ nguồn nước khỏi sự ô nhiễm bởi các chất phóng xạ

Các yếu tố cần thiết để thiết kế hệ thống xử lý nước thải

4 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ CẶN LẮNG ĐẾN OXY HOÀ TAN CỦA

NƯỚC NGUỒN

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ của nước nguồn cũng có ảnh hưởng đáng kể đến chế độ oxy của nguồn nước

Về mùa hè khi nhiệt độ của nước nguồn tăng, quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ xảy ra với cường độ mạnh hơn Trong khi đó độ hòa tan của oxy vào nước lại giảm xuống Vì vậy về mùa hè, độ thiếu hụt oxy tăng nhanh hơn so với mùa đông

Về mùa đông nhiệt độ nước nguồn thấp nên độ hòa tan tăng, tuy nhiên với nhiệt độ thấp các vi khuẩn hiếu khí tham gia vào quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ sẽ hoạt động yếu Do đó quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ xảy ra chậm chạp Nói một cách khác, về mùa đông quá trình tự làm sạch của nước nguồn xảy ra một cách chậm chạp

Ảnh hưởng của cặn lắng

Khi xả nước thải chưa xử lý vào nguồn nước, các chất lơ lửng sẽ lắng xuống đáy nguồn

và khi tốc độ dòng chảy trong nguồn không lớn lắm thì các chất đó sẽ lắng ở ngay cạnh cống xả

Các chất hữu cơ của cặn lắng bị phân hủy bởi vi khuẩn Nếu lượng cặn lắng lớn và lượng oxy trong nước nguồn không đủ cho quá trình phân hủy hiếu khí thì oxy hoà tan của nướcnguồn cạn kiệt (DO = 0) Lúc đó quá trình phân giải yếm khí sẽ xảy ra và sản phẩm của

nó là chất khí H2S, CO2, CH4 Các chất khí khi nổi lên mặt nước lôi kéo theo các hạt cặn

đã phân hủy, đồng thời các bọt khí vỡ tung và bay vào khí quyển Chúng làm ô nhiễm cả nước và không khí xung quanh.

Cần chú ý rằng quá trình yếm khí xảy ra chậm hơn nhiều so với quá trình hiếu khí Bởi vậy khi đưa cặn mới vào nguồn thì quá trình phân giải yếm khí có thể xảy ra liên tục trong một thời gian dài và quá trình tự làm sạch nguồn nước có thể coi như chấm dứt Nguồn như vậy không thể sử dụng vào mục đích cấp nước, cá sẽ không thể sống và có thể có nhiều thiệt hại khác nữa Vì vậy trước khi xả vào sông hồ, cần phải loại bỏ bớt chấtrắn lơ lửng có trong nước thải

THE AND

PHẦN III PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Các phương pháp xử lý

Sơ đồ các qui trình xử lý nước thải

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

Theo bản chất của phương pháp xử lý nước thải, người ta có thể chia chúng thành

phương pháp lý học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học Một hệ thống xử lý hoàn chỉnh thường kết hợp đủ các thành phần kể trên Tuy nhiên tùy theo tính chất của nước thải, mức độ tài chính và yêu cầu xử lý mà người ta có thể cắt bớt một số các công đoạn

Theo mức độ xử lý người ta có thể chia làm xử lý sơ cấp, xử lý thứ cấp, xử lý tiên tiến hay xử lý cấp ba

Sử dụng bể tự hoại và bãi lọc ngầm để xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt

Phần thiết kế bể tự hoại và bãi lọc ngầm sẽ được trình bày kỹ trong môn Xử Lý Nước Thải II

Các qui trình để xử lý nước cống rãnh hoặc nước thải các nhà máy công nghiệp

Nước thảiBùn hoặc chất rắn

Ghi chú: trên đây chỉ là một số sơ đồ tiêu biểu, tùy theo điều kiện chúng ta có thể lắp

thêm hoặc thay đổi các thành phần của qui trình

Các điểm cần chú ý khi thiết kế các qui trình xử lý

1 Tính khả thi của qui trình xử lý: tính khả thi của qui trình xử lý dựa trên kinh nghiệm, các số liệu, các ấn bản về các nghiên cứu trên mô hình và thực tế Nếu đây là những qui trình hoàn toàn mới hoặc có các yếu tố bất thường, các nghiên cứu trên mô hình là rất cần thiết

2 Nằm trong khoảng lưu lượng có thể áp dụng được Ví dụ như các hồ ổn định nướcthải không thích hợp cho việc xử lý nước thải có lưu lượng lớn

3 Có khả năng chịu được sự biến động của lưu lượng (nếu sự biến động này quá lớn, phải sử dụng bể điều lưu)

4 Đặc tính của nước thải cần xử lý (để quyết định qui trình xử lý hóa học hay sinh học)

5 Các chất có trong nước thải gây ức chế cho quá trình xử lý và không bị phân hủy bởi quá trình xử lý

6 Các giới hạn do điều kiện khí hậu: nhất là nhiệt độ vì nó ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của các quá trình hóa học và sinh học

7 Hiệu quả của hệ thống xử lý: thường được chỉ thị bằng tính chất của nước thải đầu

ra

8 Các chất tạo ra sau quá trình xử lý như bùn, chất rắn, nước và khí đều phải được ước tính về số lượng Thông thường thì người ta dùng các mô hình để xác định phần này

9 Xử lý bùn: việc chọn qui trình xử lý bùn nên cùng lúc với việc lựa chọn qui trình

xử lý nước thải để tránh các khó khăn có thể xảy ra sau này đối với việc xử lý bùn

10 Các giới hạn về môi trường: hướng gió thịnh trong năm, gần khu dân cư, xếp loại nguồn nước… có thể là các yếu tố giới hạn cho việc lựa chọn hệ thống xử lý

11 Các hóa chất cần sử dụng: nguồn và số lượng, các yếu tố làm ảnh hưởng đến việc tăng lượng hóa chất sử dụng và giá xử lý

12 Năng lượng sử dụng: nguồn và ảnh hưởng của nó đến giá xử lý

13 Nhân lực: kể cả công nhân và cán bộ kỹ thuật Cần phải tập huấn đến mức độ nào

14 Vận hành và bảo trì: cần phải cung cấp các điều kiện, phụ tùng đặc biệt nào cho quá trình vận hành và bảo trì

15 Độ tin cậy của hệ thống xử lý bao gồm cả trường hợp chạy quá tải hay dưới tải

16 Độ phức tạp của hệ thống xử lý

17 Tính tương thích với các hệ thống và thiết bị có sẵn

18 Diện tích đất cần sử dụng, kể cả khu vực đệm cho hệ thống xử lý

The and

PHẦN IV

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ HỌC

Lưu lượng kế (Flow-mettering device)

Bể điều lưu (Flow equation tank)

Song chắn rác (Bar racks)

Bể lắng cát (Grit-Chamber)

Khuấy trộn (Mixing devices)

Bể lắng sơ cấp (primary sedimentation tank)

Bể keo tụ và tạo bông cặn (Coagulation and Floculation)

Bể tuyển nổi (Floatation - chamber)

Bể lọc nước thải bằng các hạt lọc (Filtration)

LƯU LƯỢNG KẾ

Các thiết bị đo lưu tốc đã được thương mại hóa Tuy nhiên việc lựa chọn, sử dụng và bảo trì cho các thiết bị đo lưu tốc chính xác là một yếu tố quan trọng cho việc vận hành các hệthống xử lý đạt hiệu quả Một thiết bị đo lưu tốc bao gồm hai bộ phận là (1) đầu dò; (2)

bộ phận chuyển đổi các tín hiệu từ đầu dò sang kết quả trên bảng số của thiết bị

Hiện nay có nhiều loại lưu tốc kế của nhiều hãng khác nhau, trước khi lựa chọn nên tham khảo các thông tin từ nhà sản xuất và nên lưu ý đến các yếu tố sau:

Loại lưu tốc kế đó thích hợp cho việc đo lưu tốc trong ống cống hay các rãnh hở? Kích thước của nó có phù hợp với dòng chảy cần khảo sát hay không?

Các thành phần của nước thải có phù hợp cho lưu tốc kế hay không?

Độ chính xác và tin cậy?

Việc lắp lưu tốc kế vào dòng chảy có làm giảm áp dòng chảy hay không?

Các yêu cầu về lắp đặt, vận hành và bảo trì?

BỂ ĐIỀU LƯU

Nước thải sinh hoạt và sự biến động về lưu lượng của nó theo thời gian và không gian

Theo định nghĩa của một số nước, nước thải sinh hoạt (domestic wastewater) là nước thảicủa các hộ dân cư, khu vực thương mại, các cơ quan và các khu vui chơi, giải trí Đối với những khu dân cư đã phát triển ổn định, việc xác định lưu lượng nên tiến hành bằng cách

đo trực tiếp Đối những khu còn đang xây dựng và qui hoạch phát triển, lưu lượng nước thải được ước tính theo các biện pháp được trình bày sau đây (lưu ý rằng lưu lượng nước thải cho một khu dân cư có từ 1.000 người trở xuống hòan toàn khác hẳn với các khu dân

cư lớn hơn)

Khu dân cư: đối với khu vực dân cư, lượng nước thải chủ yếu được xác định dựa trên

dân số và lượng nước thải bình quân trên đầu người Các số liệu về lượng nước thải trên đầu người ở các khu vực dân cư ở Mỹ được trình bày trong bảng 2.1 Đối với các khu còntrong tình trạng phát triển và khu dân cư lớn nên dựa trên dân số và qui hoạch sử dụng

đất để dự báo lưu lượng nước thải Nếu có thể nên so sánh với số liệu của một khu dân cư

có qui mô và qui hoạch tương tự (nên chọn các khu trong cùng khu vực) Trước đây việc

dự báo dân số của khu vực là trách nhiệm của các kỹ sư, nhưng ngày nay các số liệu này

có thể tìm thấy dễ dàng ở các cơ quan quy hoạch cấp địa phương, khu vực hay quốc gia Lượng nước tiêu thụ trên đầu người cũng rất biến động theo điều kiện cấp nước

Lưu lượng nước thải tiêu biểu ở các khu dân cư Mỹ

Khoảng biến thiên Thông dụng

Các trạm xe lửa

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991

Khu thương mại: các khu thương mại có lưu lượng rất biến thiên theo loại hình phục vụ

Thường người ta biểu diễn đơn vị lưu lượng nước thải ở các khu thương mại bằng

gal/acre.d (m3/ha.d) dựa trên các dữ liệu hiện tại hoặc các qui hoạch tương lai Ở Mỹ lưu lượng nước thải trung bình cho khu vực thương mại từ 7,5  14 m3/ha.d Lưu lượng nước

thải cho từng loại hình phục vụ được tổng kết trong bảng 4.2

Các cơ quan và khu vui chơi giải trí: lưu lượng nước thải ở các cơ quan thường tính

bằng gal/nhân viên.ngày và biến động rất lớn theo địa phương, khí hậu và các tiện nghi lắp đặt trong cơ quan Nước thải ở các khu vui chơi, giải trí biến động lớn theo mùa

Các nguồn nước khác có thể có trong hệ thống thu gom nước thải

Nước thải được thu gom, đưa đến các hệ thống xử lý nước thải bằng các đường cống hay rãnh hở Các loại nước khác như nước ngầm thấm vào cống qua các mối nối không kỹ của đường cống, nước mưa có thể đi vào các hệ thống thu gom làm thay đổi lưu lượng của nước thải khi đến bể xử lý "Cô lập, làm kín" các hệ thống thu gom sẽ mang lại các lợi ích như không gây hiện tượng quá tải cho hệ thống xử lý, không gây úng, ngập các đường cống

Các bước để tính toán, thiết kế một bể điều lưu cho một xí nghiệp

Ở khu vực dân cư (nước thải sinh hoạt) và khu vực sản xuất (nước thải công nghiệp) nước thải được thải ra với lưu lượng biến đổi theo giờ, thời vụ sản xuất, mùa (mưa, nắng) Trong khi đó các hệ thống sinh học phải được cung cấp nước thải đều đặn về thể tích cũng như về các chất cần xử lý 24/24 giờ Do đó sự hiện diện của một bể điều lưu là hết sức cần thiết Bể điều lưu có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải và các chất cần

xử lý để bảo đảm hiệu quả cho các qui trình xử lý sinh học về sau, nó chứa nước thải và các chất cần xử lý ở các giờ cao điểm, phân phối lại trong các giờ không hoặc ít sử dụng

để cung cấp ở một lưu lượng nhất định 24/24 giờ cho các hệ thống xử lý sinh học phía sau

Các lợi ích của bể điều lưu như sau:

Bể điều lưu làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng

"shock" của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây dựng các bể sinh học (do tính toán chính xác) Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật

Chất lượng của nước thải sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải thiện do lưu lượng nạp các chất rắn ổn định.

Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước thải giảm xuống và hiệu suất lọc được cải thiện, chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn

Cách tính toán bể điều lưu:

Bước 1: đo lưu lượng nước thải từng giờ từ 0 giờ ngày hôm trước đến 0 giờ ngày hôm sau (có thể thông qua việc đo lưu lượng nước sử dụng trừ đi lượng nước giữ lại trong các sản phẩm)

Bước 2: tính toán tổng lượng nước thải ra môi trường theo từng giờ (Ví dụ lưu lượng nước thải ở 0  1 giờ là 10 m3/h, lưu lượng nước thải ở 1  2 giờ là 20 m3/h, lưu lượng nước thải ở 2  3 giờ là 20 m3/h , Tổng lượng nước thải thải ra môi trường ở 0 giờ là 0

m3, 1 giờ là 10 m3, 2 giờ là 30 m3 Vẽ đồ thị biểu diễn tổng lượng nước thải ra môi trườngtheo từng giờ và tổng lượng nước thải theo lưu lượng trung bình thải ra môi trường theo từng giờ

Bước 3: xác định điểm bụng của đồ thị, vẽ đường tiếp tuyến với đồ thị tại điểm bụng, hiệu số khoảng cách thẳng đứng chiếu từ điểm bụng của đường biểu diển tổng lượng nước thải ra môi trường theo từng giờ đến đường biểu diễn tổng lượng nước thải theo lưulượng trung bình thải ra môi trường theo từng giờ là thể tích cần thiết của bể điều lưu.

Trong thực tế bể điều lưu thường được thiết kế lớn hơn thể tích tính toán từ 10  20% để phòng ngừa các trường hợp không tiên đoán được của sự biến động hàng ngày của lưu lượng; trong một số hệ thống xử lý người ta có thể bơm hoàn lưu một số nước thải về bể điều lưu (mặc dù điều này không được khuyến cáo)

Nên lưu ý thêm yếu tố biến động của nước thải theo mùa vụ sản xuất trong năm.

Sơ đồ cách tính thể tích cần thiết của bể điều lưu

Bài tập: Tiến hành đo lưu lượng nước thải của một xí nghiệp, người ta ghi nhận được các

số liệu được trình bày trong bảng bên dưới; hãy xác định thể tích bể điều lưu cần thiết

Giờ Lưu lượng trung bình (ft 3 /s) Lưu lượng cộng dồn (1000 ft 3 )g

Tính khoảng giữa điểm bụng và điểm chiếu của nó lên đường biểu diễn thể tích nước thảicộng dồn theo lưu lượng trung bình Đó chính là thể tích bể điều lưu theo lý thuyết.Thể tích bể điều lưu theo thực tế là (+20%) 180000 ft3

SONG CHẮN RÁC

Chức năng, cấu tạo và vị trí

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 lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác Để tránh ứ đọngrác 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 Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng (0,65m/s  v  1m/s) Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe hở của các song thay đổi

Các giá trị thông dụng để thiết kế song chắn rác