NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UNITANK THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU TÁI ĐỊNH CƯ HÒA LỢI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UNITANK THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU TÁI ĐỊNH CƯ HÒA LỢI Xem nội dung đầy đủ tại: https://123doc.org/document/5070705-thi-quoc-vuong.htmNGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UNITANK THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU TÁI ĐỊNH CƯ HÒA LỢI Xem nội dung đầy đủ tại: https://123doc.org/document/5070705-thi-quoc-vuong.htm

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UNITANK THIẾT

KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU TÁI

ĐỊNH CƯ HÒA LỢI

Tác giả THI QUỐC VƯƠNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ

sư ngành Kỹ Thuật Môi Trường

Giáo viên hướng dẫn:

Ths Lê Tấn Thanh Lâm

Tháng 07 năm 2009

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Khi xã hội phát triển, nhu cầu sinh hoạt của con người cũng phát triển, kéo theo

nó là sự bùng nổ về ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt gây ra Đặt biệt nước ngầm bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi lượng nước thải này

Khi kinh tế chưa phát triển, mối quan tâm về môi trường chưa lớn Trong hiện tại, trước mối đe dọa bức bách về môi trường, chúng ta không thể làm ngơ trước những mối nguy hại mà môi trường bị ô nhiễm gây ra

Có nhiều công nghệ được áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt như phương pháp xử lý cơ học, phương pháp xử lý hóa lý, phương pháp xử lý sinh học… Do vậy chúng cần xác định một phương pháp hiệu quả và đem lại nhiều lợi ích để xử lý nước thải sinh hoạt

Khu tái định cư Hòa Lợi là một phần của quy hoạch khu đô thị mới Bình Dương, và đây sẽ là khu dân cư hiện đại Do đó, hệ thống xử lý nước thải sẽ là một phần quyết định tới chất lượng cuộc sống đô thị cũng như việc cải thiện mức độ tiện nghi cho cuộc sống

Trước những thực tiễn như trên mà đề tài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý của bể Unitank đối với nước thải sinh hoạt và ứng dụng bể Unitank thiết kế hệ thống xử

lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Hòa Lợi” được thực hiện

1.2 Mục đích

Nghiên cứu hiệu quả xử lý của bể Unitank đối với nước thải sinh hoạt và ứng dụng

bể Unitank thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Hòa Lợi theo loại B, QCVN 14:2008 với công suất 4000m3/ngày

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý của Unitank đối với nước thải sinh hoạt, xác định các thông số tối ưu cho thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Ứng dụng kết quả nghiên cứu từ đó thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu tái định cư Hòa Lợi theo loại B, QCVN 14:2008 với công suất 4000m3/ngày

Tính toán kinh tế đối với hệ thống thiết kế

1.4 Nội dung nghiên cứu

1.4.1 Thiết kế mô hình

Dựa vào lý thuyết thiết kế bể sinh học hiếu khí để thiết kế cho mô hình Hoạt động của bể Unitank là hoạt động kết hợp của bể SBR (sequenced batch reactor) và bể Aerotank dạng khuấy trộn hoàn toàn (completed mixed)

1.4.2 Vận hành mô hình

Nuôi cấy bùn hoạt tính

Kiểm nghiệm lựa chọn các thông số tối ưu cho mô hình

1.4.3 Phân tích các chỉ tiêu, thông số

Phân tích các chỉ tiêu thông số COD, BOD, SS của nước thải sinh hoạt để đánh giá, nhận định đề đưa ra những lựa chọn hợp lý trong thiết kế mô hình và thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

1.4.4 Xác định bộ thông số tối ưu

Xác định bộ thông số tối ưu với các thông số quan tâm như: COD, BOD, SS

1.4.5 Tính toán thiết kế

Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải sinh hoạt và tính hiệu quả kinh

tế dựa trên hiệu quả xử lý

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Phương pháp tìm kiếm thông tin

Tìm kiếm thông tin trên mạng internet thông qua trang web: http://www.google.com.vn

Tìm kiếm thông tin trên các tài liệu chuyên ngành trong các thư viện

Tìm kiếm thông tin thông qua sự thảo luận trao đổi với bạn bè và giáo viên hướng dẫn

1.5.2 Phương pháp khảo sát thực tế

Khảo sát thực địa tại địa bàn nghiên cứu

Dựa vào bản đồ quy hoạch của địa bàn nghiên cứu để xác định các thông số cần thiết cho quá trình nghiên cứu

1.5.3 Phương pháp thí nghiệm

Phân tích chỉ tiêu COD theo TCVN 4565 – 88

Phân tích chỉ tiêu BOD5 theo TCVN 6001 - 1995 (ISO 5815 - 1989)

1.6 Phạm vi nghiên cứu

1.6.1 Không gian

Lấy mẫu nước thải tại khu lưu trú công nhân Nissei

Đặt mô hình tại phòng thí nghiệm khoa Công nghệ môi trường, trường đại học Nông Lâm

Công tác phân tích mẫu được thực hiện tại Trung tâm công nghệ và quản lý môi trường & tài nguyên – Trường Đại học Nông Lâm

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG VÀ TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

2.1 Tổng quan địa bàn nghiên cứu

Tên dự án: Dự án đầu tư xây dựng kết cấu hạ tầng khu tái định cư Hòa Lợi Tên chủ đầu tư: Công ty Đầu tư và Phát triển Công nghiệp (BECAMEX IDC CORP)

Trụ sở: 230 đại lộ Bình Dương, phường Phú Hòa, thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương

Điện thoại liên lạc: 0650 - 3822655 Fax: 0650 - 3822713

Giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số: 4606000003 do Sở Kế hoạch & Đầu

tư Tỉnh Bình Dương cấp, đăng ký lần đầu ngày 07 tháng 03 năm 2006, đăng ký thay đổi lần thứ 1 ngày 08 tháng 05 năm 2006

Đại diện: Nguyễn Văn Hùng Chức vụ: Tổng giám đốc

cư Hòa Lợi

- Phía Nam: giáp đường NT9 và đường tạo lực 5, đối diện là khu đô thị mới thuộc khu liên hợp

- Phía Đông: giáp khu công nghiệp Việt Nam - Singapore II

- Phía Tây: giáp đất dân thuộc xã Hòa Lợi

Quy mô của dự án:

- Tổng diện tích toàn khu: 1.411.005 m2

- Mật độ xây dựng bình quân toàn khu: khoảng 45%

- Diện tích đất ở: 729.453 m2

- Dự kiến số dân: 25.220 người Dự kiến số hộ dân: 6.000 hộ dân

Nhu cầu cấp nước:

Hệ số dùng nước không điều hòa ngày Kngày = 1,3 Chỉ tiêu và nhu cầu dùng

nước được trình bày trong bảng 2.1 như sau:

Bảng 2.1 Nhu cầu dùng nước

STT Mục đích dùng Tiêu chuẩn Lưu lượng (m3)

01 Cấp nước sinh hoạt 180 l/người/ngày 180 (l/người/ngày) x 25.220

03 Cấp nước tưới cây,

rửa đường

Bằng 10% nhu cầu sinh hoạt 4.540 x 0,10 = 454

04 Dự phòng và tổn

thất

Bằng 20% nhu cầu dùng nước (4.540+681+454)x0,2= 1.135

Nguồn: Công ty Đầu tư và Phát triển Công nghiệp, 2008

Lưu lượng nước thải sinh hoạt:

Hệ thống thoát nước mưa sẽ được tách riêng hệ thống thoát nước thải

Theo như bảng 2.1 Nhu cầu dùng nước thì tổng nhu cầu cấp nước cho sinh hoạt

2.2 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

Thành phần, nồng độ

Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt (nước thải từ nhà vệ sinh, giặt giũ, tắm giặt, quá trình chuẩn bị bữa ăn) là có hàm lượng các chất hữu cơ cao, dễ bị phân hủy

sinh học (như carbohydrat, protein, mỡ…), các chất dinh dưỡng (phosphat, nitơ), vi trùng, chất rắn và mùi

Theo thống kê của nhiều quốc gia đang phát triển, tải lượng các chất ô nhiễm do mỗi người hàng ngày đưa vào môi trường (nếu không xử lý) có nồng độ các chất ô

nhiễm trong nước thải như trong bảng 2.3

Bảng 2.2 Ước tính nồng độ và tải lượng chất ô nhiễm cho khu vực thiết kế.

Tính cho dự án Chất ô nhiễm (g/người.ngày)Theo thống kê Tổng tải lượng

(kg/ngày) Nồng độ (mg/l)

QCVN 14:2008 (loại B)

2.3 Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp (trừ hạt dạng chất rắn keo)

Lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẫn lắng

và nổi (ta gọi là cặn ) tới công trình xử lý cặn

Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học

Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắng như: bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục

Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm và một số loại bể lắng khác

Bể lắng cát

Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua “bẫy cát” Bẫy cát là các loại bể, hố, giếng cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau Nước qua bể lắng dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ

Bể lắng đứng

Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chử nhật trên mặt bằng Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20.000 m3/ngày đêm Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới

Bể lắng ly tâm

Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng, đường kính bể từ 16 đến 40 m (có trường hợp tới 60m), chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đường kính bể Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m3/ngày đêm Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450 Đáy bể thường làm với độ dốc I = 0,02 – 0,05 Dàn quay với tốc độ 2 - 3 vòng trong 1 giờ Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên

Lọc

Lọc được dùng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà bể lắng không lắng được Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc dùng vật liệu lọc dạng tấm hoặc dạng hạt Vật liệu lọc dạng tấm có thể làm bằng tấm thép có đục lỗ hoặc lưới bằng thép không rỉ và các loại vải khác nhau, tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị trươn nở và bị phá hoại ở điều kiện lọc Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than gầy (anthracit), than cốc, sỏi, đá nghiền, thậm chí cả than nâu, than bùn hay than gỗ Trong xử lý nước thải thường dùng thiết bị lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở Ngoài ra còn dùng các loại lọc ép khung bản, lọc quay chân không, các máy vi lọc hiện đại Đặc biệt là đã cải tiến các thiết bị lọc trước đây thuần tuý là lọc cơ học thành lọc sinh học, trong đó vai trò của màng sinh học được phát huy nhiều hơn

Bể tuyển nổi

Bể tuyển nổi thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ Đối với thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi

Song chắn rác

Nhằm giữ lại các vật thô như giẻ, giấy, rác… ở trước song chắn rác Các thanh chắn rác được làm bằng sắt tròn hoặc vuông(sắt tròn được = 8 – 10 mm) thanh nọ cách

thanh kia 1 khoảng 60 – 100 mm để chắn vật thô và 10 – 25 mm để chắn vật nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dòng chảy 1 góc 60 - 750 Vận tốc dòng chảy thường lấy 0,8 - 1 m/s

để tránh lắng cát

2.3.2 Phương pháp xử lý hóa học

Các phương pháp hoá học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hoà, oxy hoá và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên là phương pháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử

lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn

Trung hoà

Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính với pH khoảng 6,5 - 8,5 Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa axit và chứa kiềm; bổ sung thêm các tác nhân hoá học; lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà; hấp phụ nước thải chứa axit bằng nước thải chứa kiềm

Phương pháp oxy hoá khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẫn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hoá như: Clo khí và lỏng, nước Javen NaOCl, Kalipermanganat KMnO4, Hypo Chloric Canxi Ca(ClO)2,

H2O2, Ozon …

Keo tụ

Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn)

và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn, trong quá trình lắng cơ học chỉ lắng được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước > 10-2 mm, còn các hạt nhỏ ở dạng keo không thể lắng được Ta có thể làm tăng kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được Muốn vậy cần trước hết là trung hoà điện tích giữa chúng, tiếp theo là liên kết chúng lại với nhau Quá trình trung hoà điện tích các hạt là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông cặn lớn từ các hạt nhỏ là quá trình keo tụ

Ozon hoá

Là phương pháp xử lý nước thải có chứa chất hữu cơ dạng hoà tan và dạng keo bằng Ozon Ozon dễ dàng nhường Oxi nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ

Phương pháp điện hoá học

Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách Oxi hoá điện hoá trên cực anot hoặc dùng để phục hồi các chất quý Thông thường hai nhiệm

vụ phân hủy chất độc hại và thu hồi chất quý được thực hiện đồng thời

Khử trùng nước thải

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt Khi

xử lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank) số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1 - 2% Nhưng

để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hoá, Ozon hoá, điện phân, tia cực tím …

Phương pháp Chlor hoá

Chlor được cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Chlorua vôi Lượng Chlor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m3 đối với nước thải sau

xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn Chlor phải được trộn đều với nước

và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn Hệ thống Chlor hoá nước thải Chlor hơi bao gồm thiết bị Chlorato, máng trộn và bể tiếp xúc Chlorato phục vụ cho mục đích chuyển Chlor hơi thành dung dịch Chlor trước khi hoà trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm: nhóm chân không và nhóm áp lực Chlor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này Phương pháp dùng Chlor hơi ít được dùng phổ biến

Phương pháp Chlor hoá nước thải bằng Chlorua vôi

Áp dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngày đêm Các công trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn, chuẩn bị dung dịch Chlorua vôi, thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc

Với Chlorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch 10 15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Chlorua vôi với liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải Trong các thùng trộn dung dịch, Chlorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện

-Phương pháp Ozon hoá

Ozon hoá tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hoá bằng Ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước Bằng Ozon hoá có

trình Ozon hoá số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99 Ngoài ra, Ozon còn oxy hoá các hợp chất Nitơ, Photpho… Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp

2.3.3 Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp xử lý sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật

để phân hủy các chất bẫn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng

và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu

cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí (với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí (không có oxy)

Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ Do vậy phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải

Quá trình xử lý sinh học gồm các bước :

- Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh

- Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải

- Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng

Để tách các chất bẫn hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiên, người ta xử lý nước thải trong ao, hồ (hồ sinh vật) hay trên đất (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc…)

Hồ sinh vật

Là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo còn gọi là hồ oxy hoá, hồ ổn định nước thải,… là hồ để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ như vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ

sự phân hủy, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 60oC

Theo bản chất quá trình sinh hoá, người ta chia hồ sinh vật ra các loại: hồ hiếu khí, hồ sinh vật tuỳ tiện (Faculative) và hồ sinh vật yếm khí

Hồ sinh vật hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy, oxy được cung cấp qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoáng cưỡng bức nhờ các

hệ thống thiết bị cấp khí Độ sâu của hồ sinh vật hiếu khí không lớn từ 0,5 - 1,5m

Hồ sinh vật tuỳ tiện

Có độ sâu từ 1,5 – 2,5 m, trong hồ sinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước có thể diễn ra hai quá trình: oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẫn hữu cơ Trong hồ sinh vật tuỳ tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hỗ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hoá các chất

Hồ sinh vật yếm khí

Có độ sâu trên 3 m, với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và kỵ khí không bắt buộc Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hoá sinh học để phân hủy và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70% Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc

Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt trời, không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải bị hấp thụ và giữ lại trong đất, sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân hủy chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ Nước thải sau khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng Phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc bổ sung cho nước nguồn

Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó nước thải được lọc qua vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật Bể lọc sinh học gồm các phần chính như sau: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn bộ bề mặt

bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ thống phân phối khí cho bể lọc

Quá trinh oxy hoá chất thải trong bể lọc sinh học diễn ra giống như trên cánh đồng lọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều Màng vi sinh vật đã sử dụng và xác vi sinh vật chết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt 2 Để đảm bảo quá trình oxy hoá sinh hoá diễn ra ổn định, oxy được cấp cho bể lọc bằng các biện pháp thông gió tự nhiên hoặc thông gió nhân tạo Vật liệu lọc của bể lọc sinh học có thể là nhựa Plastic, xỉ vòng gốm, đá Granit……

và được dẫn ra khỏi bể Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗ xung quanh thành bể

Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội, đá … đường kính trung bình 20 – 30 mm Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5 m3/m3 vật liệu lọc/ngày đêm) Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,5 – 2 m Hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu chuẩn BOD đạt 90% Dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1000

m3/ngày đêm

Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt, nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực Bể có tải trọng 10 – 20 m3nước thải/1 m2 bề mặt bể /ngày đêm Nếu trường hợp BOD của nước thải quá lớn người ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch Bể được thiết kế cho các trạm xử lý dưới 5000 m3/ngày đêm

Bể hiếu khí có bùn hoạt tính – Bể Aerotank

Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2, bằng cách tuần hoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng

độ vi sinh vật trong bể Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác để xử lý Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục

Bể UASB

Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẫn hữu cơ được tiêu thụ ở đó Các bọt khí mêtan và cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẫn ra khỏi bể Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha

lỏng và rắn Pha lỏng được dẫn ra khỏi bể, còn pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn

Sự tạo thành và duy trì các hạt bùn là vô cùng quan trọng khi vận hành bể UASB

Quá trình xử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB

Quá trình xử lý sinh học kỵ khí là quá trình sử dụng các vi sinh vật trong điều kiện không có oxy để chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thành Metan và các sản phẩm hữu cơ khác

Quá trình này thường được ứng dụng để xử lý ổn định cặn và xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ BOD, COD cao Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh yếm khí xảy ra theo 3 giai đoạn:

Một nhóm vi sinh tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và lypit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như Monosacarit, amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động

Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit hữu cơ thường là axit acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit gọi là nhóm axit focmon

Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hoá hydro và axit acetic thành khí metan và cacbonic Nhóm vi khuẩn này gọi là mêtan focmơ, chúng có rất nhiều trong dạ dày của động vật nhai lại (trâu, bò…) vai trò quan trọng của nhóm vi khuẩn metan focmơ là tiêu thụ hydro và axit acetic, chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khi khí mêtan và cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Vật liệu nghiên cứu

3.1.1 Giới thiệu công nghệ Unitank

Hoạt động của Unitank là hoạt động kết hợp của SBR (sequenced batch reactor)

và bể aerotank dạng khuấy trộn hoàn toàn (completed mixed)

Quá trình hoạt động của unitank

Chu kì Unitank hoạt động như sau: gồm hai pha chính và hai pha phụ

+ Pha chính thứ nhất: Nước thải được đưa vào ngăn bên trái ngoài cùng (ngăn

A) lúc này đang được sục khí Nước thải mới được đưa vào được trộn lẫn với bùn hoạt tính Các hợp chất hữu cơ, tác nhân gây bẫn cho nước bị hấp phụ và bị phá vỡ một phần bởi bùn hoạt tính (quá trình tích luỹ) Từ ngăn A hỗn hợp bùn nước liên tục chảy vào ngăn B cũng đang được sục khí Tại đây vi sinh tiếp tục phá hủy các chất hữu cơ

đã được đưa vào và được hấp phụ ở ngăn A (quá trình tái sinh) Cuối cùng, hỗn hợp bùn nước được chuyển sang ngăn C lúc này ngăn C không sục khí cũng không khuấy trộn mà đóng vai trò như một bể lắng, tạo điều kiện yên tĩnh cho bùn sa lắng dưới tác dụng của trọng lực Từ ngăn C, nước thải đã được trào qua máng răng cưa vào kênh nước sạch, bùn dư cũng lấy ở đây, tại ngăn C

+ Pha phụ thứ nhất: Hết pha chính thứ nhất là đến pha phụ thứ nhất kéo dài

trong một giờ Trong suốt thời gian pha phụ thứ nhất, chức năng ngăn A thay đổi Hệ thống sục khí của ngăn A ngưng hoạt động để bùn trong ngăn này có thể lắng được dưới tác dụng của trọng lực để chuẩn bị cho pha chính thứ hai (khi đầu ra sẽ được lấy

từ ngăn này) Ngăn B vẫn được sục khí như ở pha trước cũng như ngăn C vẫn đóng vai trò làm bể lắng và dòng ra lấy tại đây Trong pha phụ, nước thải được đưa vào ngăn giữa (ngăn B) và tại đây vi sinh vật thực hiện chức năng oxy hoá và phân hủy các chất hữu cơ gây bẫn Sau đó, hỗn hợp nước thải và bùn được chuyển sang ngăn C và được lắng tại đây Từ ngăn C, nước thải đã được xử lý trào qua máng răng cưa vào kênh nước sạch, bùn dư cũng được lấy từ đây

+ Pha chính thứ hai: Tương tự pha chính thứ nhất, duy chỉ có đổi chiều ngược

lại Nước thải được đua vào ngăn C dang sục khí Nước thải mới vào được trộn lẩn với bùn hoạt tính Các hợp chất hữu cơ bị hấp phụ và bị phà vỡ Từ ngăn C hỗn hợp bùn nước sẽ liên tục chảy vào ngăn B cũng đang đang được sục khí Tại đây vi sinh vật sử dụng nguồn oxy được cấp vào để oxy hoá và tiếp tục phân hủy chất hữu cơ Cuối cùng, hỗn hợp bùn nước được đưa sang ngăn A không sục khí không khuấy trộn đóng vai trò

là lắng bùn dưới tác dụng của trọng lực Từ ngăn A, nước thải đã được xử lý qua máng răng cưa vào kênh nước sạch Bùn dư cũng được lấy ra tại đây

+ Pha phụ thứ hai: Hết pha chính thứ hai là đến pha phụ thứ hai kéo dài trong

một giờ.Tương tự trong pha phụ thứ nhất nhưng trong pha này, ngăn C ngưng hoạt động để bùn lắng xuống để chuẩn bị cho pha chính thứ nhất Còn ngăn A đóng vai trò làm bể lắng và dòng ra được lấy tại đây Sau khi pha phụ thứ hai kết thúc cũng là lúc kết thúc một chu kì và bắt đầu một chu kì mới với pha chính thứ nhất, nước thải được đưa vào ngăn A

Hình 3.1 Bể unitank

3.1.2 Ưu nhược điểm của Unitank

Ưu điểm của unitank

+ Tiết kiệm diện tích

+ Có thể linh động đối với các nồng độ nước thải khác nhau

+ Dễ dàng mở rộng, tăng công suất do cấu tạo có dạng module

+ Do quá trình xử lý và lắng trong cùng 1 bể nên tiết kiệm được chi phí

+ Quá trình lắng tại chỗ nên ko cần hút bùn ra, nên có thể điều chỉnh được nồng

độ sinh khối cho lần hoạt động lần sau

+ Quá trình sục khí và lắng từng mẻ của unitank sẽ có ưu điểm là dễ dàng điều chỉnh được quá trình xử lý và đặc biệt là có khả năng khử nitơ

Nhược điểm chính của Unitank

+Vận hành khó, do phải khống chế nhiều thông số

+Đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức chuyên môn

+Thiết bị (van, bơm, ) nhiều nên tốn kém trong đầu tư

Hình 3.4 Hình chiếu cạnh

Hình 3.5 Mặt cắt A - A, B - B

Hình3.6 Mặt cắt C - C, D - D

3.2.2 Thông số thiết kế

Bảng 3.1 Thông số thiết kế mô hình

STT CHI TIẾT QUY CÁCH LƯỢNG SỐ VẬT LIỆU CHÚ GHI

14 Máy bơm định lượng 220V - 1,5at 1 -

15 Ống cấp nước, thu nước 1 mét 4 PE

16 Thùng chứa nước 160 lít 1 PVC

+ Pha chính thứ nhất: Mở van sục khí ở ngăn A và B, ngắt van xả nước ở ngăn

A Nước thải được đưa vào ngăn A, lúc này đang được sục khí Nước thải mới được đưa vào được trộn lẫn với bùn hoạt tính Từ ngăn A hỗn hợp bùn nước liên tục chảy vào ngăn B cũng đang được sục khí Van thu nước ở ngăn C mở, trong 10 phút đầu, lượng nước thu được có lẫn bùn ở máng răng cưa sẽ tuần hoàn lại vào ngăn A Sau 10 phút này, nước thải đã được trào qua máng răng cưa vào kênh nước sạch

+ Pha phụ thứ nhất: Ngắt van sục khí ngăn A, chuyến nạp nước từ ngăn A, nạp

nước vào ngăn B Ngăn C vẫn hoạt động bình thường Ngăn B vẫn được sục khí như ở pha trước Ngăn C vẫn đóng vai trò làm bể lắng và dòng ra lấy tại đây

+ Pha chính thứ hai: Tương tự pha chính thứ nhất, duy chỉ có đổi chiều ngược

lại Mở van sục khí ở ngăn C và B, ngắt van xả nước ở ngăn C Nước thải được đưa vào ngăn C, lúc này đang được sục khí Nước thải mới được đưa vào được trộn lẫn với bùn hoạt tính Từ ngăn A hỗn hợp bùn nước liên tục chảy vào ngăn B cũng đang được sục khí Van thu nước ở ngăn A mở, trong 10 phút đầu, lượng nước thu được có lẫn bùn ở máng răng cưa sẽ tuần hoàn lại vào ngăn C Sau 10 phút này, nước thải đã được trào qua máng răng cưa vào kênh nước sạch

+ Pha phụ thứ hai: Cũng tương tự như pha phụ thứ nhất nhưng đảo chiều ngược

lại Ngắt van sục khí ngăn C Chuyển nạp nước từ ngăn C, nạp nước vào ngăn B Ngăn

A vẫn hoạt động bình thường Ngăn B vẫn được sục khí như ở pha trước Ngăn A vẫn đóng vai trò làm bể lắng và dòng ra lấy tại đây

Hết pha này lại bắt đầu một chu kỳ làm việc mới với 4 pha lặp lại như trên, lưu

ý không lặp lại pha làm đầy

3.3 Bố trí thí nghiệm

3.3.1 Thí nghiệm 1 Mức độ chịu tải

Tiến hành chạy mô hình với thông số thời gian lưu là 12 giờ, thay đổi tải lượng

từ thấp đến cao: 150 mg COD/l, 200 mg COD/l, 250 mg COD/l, 300 mg COD/l, 350

mg COD/l, 400 mg COD/l, 450 mg COD/l

3.3.2 Thí nghiệm 2 Thời gian lưu tối ưu

Trong thí nghiệm này, nồng độ chọn để vận hành mô hình là nồng độ của COD cao nhất tương đương 420 – 450 mgCOD/l Chọn thời gian lưu nước trong 2 ngăn sục khí và ngăn lắng lần lượt là 5h, 6h, 7h, 8h, 9h, 10h, 11h, 12h Phân tích mẫu nước thải đầu vào và ra để tính và so sánh hiệu suất xử lý Lựa chọn thời gian lưu tối ưu

3.3.3 Thí nghiệm 3 Hiệu suất xử lý của bể Unitank

Từ kết quả của 2 thí nghiệm về mức chịu tải và thời gian lưu tối ưu ta chọn thông số tối ưu của 2 điều kiện trên và tiến hành chạy mô hình với nước thải sinh hoạt

3.3.4 Thí nghiệm kiểm tra các thông số COD, BOD, SS

Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,0417M: Hoà tan 12,259g K2Cr2O7 (đã sấy ở 105oC trong 2h) trong nước cất và định mức thành 1L

Acid sulfuric reagent: Cân 5,5g Ag2SO4 trong 1Kg H2SO4 đậm đặc (d = 1,84),

để 1÷2 ngày để hòa tan hoàn toàn

Chỉ thị màu Ferroin: Hoà tan hoàn toàn 1,10÷1,485g pheanthroline monohydrate và thêm 0,695g FeSO4.7H2O trong nước cất và định mức thành 100mL (khi hai chất này trộn lẫn vào nhau thì dung dịch chỉ thị sẽ tan hoàn toàn và có màu đỏ)

Dung dịch FAS 0,1M: Hoà tan 39,2g FAS trong một lít nước cất, thêm vào 20mL H2SO4 đậm đặc, để nguội và định mức thành 1L

c Quy trình thí nghiệm

Bước 1: Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín trước khi sử dụng

Bước 2: Chọn thể tích mẫu và thể tích hoá chất sử dụng tương ứng như sau:

Ống nghiệm

(đường kính x

dài) (mm)

Mẫu (mL)

K2Cr2O7 0,0167M (mL)

H2SO4 Reagent (mL)

Tổng thể tích (mL)

Bước 3: Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm dung dịch K2Cr2O7 0,0167M vào Sau

đó tiếp tục cho H2SO4 reagent vào bằng cách cho acid chảy từ từ dọc theo thành ống Đậy nút vặn ngay, lắc kỹ nhiều lần

Bước 4: Đem sấy ở nhiệt độ 150oC trong 2h

Bước 5: Lấy ống nghiệm ra, để nguội đến nhiệt độ phòng Sau đó đổ dung dịch trong ống nghiệm vào bình tam giác 100mL, thêm vài giọt chỉ thị ferroin và định phân bằng FAS 0,1M Dứt điểm khi mẫu chuyển từ màu xanh lá sang màu nâu đỏ

d Tính toán kết quả

COD (mg O2/L) =

V

M B

( − ×

Trong đó:

A: Thể tích FAS dùng định phân mẫu trắng B, mL

B: Thể tích FAS dùng định phân mẫu cần xác định, mL

M: Nồng độ mol của FAS

Dung dịch H2SO4 1N và NaOH 1N

Dung dịch Na2SO3: Hoà tan 1,575g Na2SO3 trong 1L nước cất

Dung dịch acid glutamic – glucose: Sấy glucose và acid glutamic ở nhiệt độ

103oC trong 1h Hoà tan 150mg glucose và 150mg acid glutamic trong 1L nước cất

Dung dịch ammonoum chroride: Hoà tan 1,15g NH4Cl trong nước cất, chỉnh PH

= 7,2 bằng NaOH và pha loãng thành 1L

c Quy trình thí nghiệm

• Chuẩn bị nước pha loãng

Nước pha loãng được chuẩn bị bằng cách thêm mỗi 1 mL các dung dịch đệm phosphate, MgSO4, CaCl2, FeCl3, cho mỗi lít nước cất bão hòa oxi và giữ ở nhiệt độ

20oC±1oC (nước pha loãng được sục khí hơn 2h)

• Xử lý mẫu

Bước 1: Trung hoà mẫu đến PH = 6,8 – 7,5 bằng NaOH hoặc H2SO4 (nếu mẫu

có tính kiềm hoặc acid)

Bước 2: Pha loãng mẫu theo tỉ lệ

Bước 3: Cho mẫu vào mỗi chai bằng cách nhúng pipet xuống đáy chai, thả từ từ mẫu vào chai cho đến khi đạt thể tích cần sử dụng, đậy nút chai lại (tránh bọt khí) Một

chai đậy kín để ủ 5 ngày (DO5) ở 20oC, niêm bằng một lớp nước mỏng ở miệng chai và một chai định phân tức thì (DO)

Bước 3: Cân trọng lượng giấy lọc, P1 (mg)

Bước 4: Để giấy lọc lên hệ thống lọc hút chân không

Bước 5: Lấy 50mL nước lọc qua giấy lọc trên

Bước 6: Sấy giấy lọc đã lọc trong tủ sấy ở nhiệt độ 103 – 105oC khoảng 1h Bước 7: Lấy ra, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng khoảng 30 phút Bước 8: Cân trọng lượng giấy lọc, P2 (mg)

Trong đó:

V: Thể tích mẫu (ml)

P1: Trọng lượng giấy lọc trước khi lọc (mg)

P2:Trọng lượng giấy lọc sau khi lọc (mg)

3.4 Vận hành mô hình

3.4.1 Phương pháp vận hành mô hình giai đoạn thích nghi

Vận hành mô hình như nguyên tắc đã nêu ở trên Để bùn nhanh thích nghi, ta vận hành mô hình với thời gian lưu nước là 12h, tải lượng thay đổi từ thấp lên cao Thời gian đầu vận hành mô hình với tải lượng COD từ 100 - 120 mg/l, sau mỗi pha đổi chiều tăng tải lượng COD lên 30 – 50mg/l cho khi tải lượng COD cho phép khoảng

400 – 450mg/l

Trong giai đoạn này ta tiến hành phân tích mẫu, khi phân tích mẫu nước đầu ra đạt hiệu suất xử lý ổn định từ 3 tới 5 mẻ thì tiến hành thí nghiệm với sự thay đổi các thông số vận hành

3.4.2 Phương pháp vận hành mô hình giai đoạn thí nghiệm

Vận hành mô hình với sự thay đổi các chỉ số: mức độ chịu tải, thời gian lưu, kiểm chứng mẫu với nguyên tắc vận hành như trên

™ Vận hành mô hình thay đổi tải lượng

Vận hành mô hình với thời gian lưu là 12 giờ, tiến hành thay đổi tải lượng COD

từ 150, 200, 250 đến 450 mg/l

Phân tích thông số COD của nước thải đầu vào và ra của mô hình

™ Vận hành mô hình chọn thời gian lưu tối ưu

Tiến hành vận hành mô hình như phương pháp chung Tải lượng của nước đầu vào từ 420 mg COD/l đến 450 mg COD/l Trong thí nghiệm này cần hiệu chỉnh bơm theo đúng lưu lượng cần thiết theo bảng sau

Bảng 3.2 Lưu lượng bơm theo thời gian lưu

Lưu lượng (l/h) STT Thời

gian lưu lít/giờ ml/phút

™ Vận hành mô hình với các thông số tối ưu

Từ kết quả thu được của 2 thí nghiệm trên, tiến hành vận hành mô hình với những thông số tối ưu đã được lựa chọn

Để thu được kết quả chính xác cần tiến hành vận hành mô hình và tiến hành nhiều mẫu phân tích

Vận hành mô hình bằng nước thải sinh hoạt, phân tích đầu vào và đầu ra của mô hình Từ kết quả này đưa ra kết luận về hiệu quả xử lý của công nghệ Unitank

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Thí nghiệm

4.1.1 Thí nghiệm 1: mức chịu tải

Kết quả

Thời gian lưu: 12 giờ

Bảng 4.1 Thông số đầu vào và đầu ra, hiệu suất xử lý

STT (mgCOD/l)Tải lượng (mgCOD/l)Kết quả suất (%)Hiệu

Biểu đồ biểu diễn:

Kết quả và hiệu suất xử lý khi thay đổi tải lượng

0 10 20 30 40 50 60 70

Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn kết quả và hiệu suất theo thí nghiệm 1

Thảo luận

Với tải lượng nhỏ, thời gian lưu của mô hình lớn hơn thời gian cần thiết cho vi sinh vật phân giải chất hữu cơ, nên sau khi chuyển hóa hết chất hữu cơ vi sinh vật chuyển qua giai đoạn chết dần do giảm lượng thức ăn Do xác chết của vi sinh vật phân hủy nên sẽ chuyển hóa thành chất hữu cơ và làm tăng nồng độ COD trở lại Với tải lượng của nước thải sinh hoạt khu dân cư nằm trong khoảng 400 – 600 mg COD/l, khả năng xử lý của bể Unitank có thể cho nước thải sau khi xử lý đạt theo QCVN 14:2008 loại B

Kết luận

Hiệu suất xử lý của mô hình với nước thải có nồng độ ô nhiễm từ 400 – 600 mgCOD/l đạt khoảng 89 %

4.1.2 Thí nghiệm 2: thời gian lưu tối ưu

Kết quả Thông số đầu vào: COD 420 – 450 mg/l

Bảng 4.2 Thông số đầu ra và hiệu suất xử lý

Lưu lượng (l/h) STT Thời

gian lưu lít/giờ ml/phút

Kết quả (mgCOD/l)

Hiệu suất (%) Ghi chú

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý

Kết quả và hiệu suất xử lý theo thời gian lưu

0 50 100 150 200 250

COD Hiệu suất

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn kết quả và hiệu suất theo thí nghiệm 2

Thảo luận

Hiệu suất xử lý của bể unitank thay đổi theo thời gian lưu

Thời gian lưu từ 8 – 9 giờ trong 3 ngăn là thời gian lưu tối ưu vì nếu lưu trong thời gian ngắn hơn không đủ thời gian cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ, hiệu suất

xử lý sẽ không đạt, thời gian lưu lớn hơn làm thể tích bể lớn, tăng giá thành xử lý trên một đơn vị thể tích

Kết luận

Thời gian lưu tối ưu cho bể Unitank đối với nước thải sinh hoạt là 8 giờ

4.1.3 Thí nghiệm hiệu suất xử lý của bể Unitank

Với kết quả như trên, mô hình Unitank hoàn toàn có thể được ứng dụng vào xử

lý nước thải sinh hoạt để đầu ra đạt QCVN 14 : 2008 loại B

4.2 Thông số thiết kế lựa chọn

Song chắn rác: giữ lại các tạp chất thô (chủ yếu là rác, bao nilong, lá cây,…) có

trong nước thải

Bể lắng cát: được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm để loại bỏ các

tạp chất vô cơ chủ yếu là cát tránh tình trạng lắng cặn trong hệ thống cũng như phá hỏng cánh thiết bị Bằng quá trình lắng trọng lực cát sẽ được tách ra khỏi nước thải và được bơm đến công trình đơn vị xử lý chuyên biệt

Bể điều hòa: điều hòa lưu lượng và nồng độ cũng như tải trọng ô nhiễm

Phương pháp xử lý sinh học

Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học là dựa vào khả năng oxy hóa các liên kết hữu cơ dạng hòa tan và không hòa tan của vi sinh vật – chúng sử dụng các liên kết đó như nguồn thức ăn của chúng

Mục đích của xử lý sinh học là chuyển hóa các chất hữu cơ khó phân hủy (tồn tại ở dạng gây ô nhiễm) thành các chất hữu cơ dễ phân hủy (tồn tại ở dạng không gây ô

nhiễm như: CO2, N2, CH4, H2S, và các chất vô vơ: NH4+, PO43+ và tế bào mới) Các quá trình xử lý sinh học chính thường hay áp dụng trong công nghệ xử lý nước thải:

Quá trình hiếu khí bằng bùn hoạt tính lơ lửng

Trong phương này, sử dụng công nghệ Unitank để xử lý

Ưu điểm của quá trình xử lý sinh học là chi phí vận hành thấp, tận dụng sản phẩm phụ làm phân bón hoặc tái sinh năng lượng (khí methane)

Phương pháp xử lý hóa học

Phương pháp xử lý hóa học được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải dựa vào cơ chế của các phản ứng hóa học Trong công nghệ xử lý nước thải thường kết hợp

cả hai phương pháp xử lý lý học và hóa học để mang lại hiệu quả cao hơn

Khử trùng: Phá hủy có chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh Khử trùng bằng

chlorine là loại hóa chất được sử dụng rộng rãi nhất trong việc tiêu diệt vi khuẩn vi trùng gây bệnh có trong nước thải

Xử lý và quản lý bùn

Bùn sinh ra từ bể lắng sau khi tuần hoàn về lại bể xử lý sinh học sẽ được bơm chuyển về bể nén bùn Bùn lắng ở đáy bể sẽ được bơm bùn chuyển về máy ép bùn để tách nước trước khi thải bỏ, riêng đối với nước tách bùn sẽ được tuần hoàn về lại bể điều hòa hoặc hầm bơm để tiếp tục xử lý

Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải

NGUỒN XẢ QCVN 14:2008 – LOẠI B