Đồ án CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

Xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Nước thải sinh hoạt loại nước thải phát sinh từ hoạt động sinh hoạt cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, quan cơng sở,… Các thành phần nhiễm đặc trưng thường thấy nước thải sinh hoạt BOD5, COD, Nitơ Phốt Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng nước thải sinh hoạt loại mầm bệnh lây truyền vi sinh vật có phân Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm nhóm virus, vi khuẩn, ngun sinh bào giun sán Vì cần xử lý nước thải sinh hoạt trước thải môi trường để đảm bảo sức khỏe người vệ sinh môi trường xung quanh Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN Xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT I.1.Những đặc tính nước thải sinh hoạt -Nước thải sinh hoạt nước thải hình thành từ hoạt động sống người :giặt giũ,tẩy rửa,vệ sinh cá nhân,nước nhà bếp…và hoạt động khác sản xuất.Nước thải sinh hoạt thường thải từ hộ, quan,trường học,bệnh viện,chợ…các cơng trình cơng cộng khác sở sản xuất -Đặc trưng nước thải sinh hoạt thường chứa nhiều tạp chất khác khoảng 52% hợp chất hữu cơ,48%là chất vô lượng lớn vi sinh vật.Phần lớn vi sinh vật nước thải thường dạng vi rút vi khuẩn gây bệnh tả ,lỵ,thương hàn…Đồng thời nước thải chứa vi khuẩn có khả phân hủy chất thải Bảng 1:Tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt tính cho người ngày đêm Nguồn: Sở KHCN & MT Cần Thơ (ĐTM Xí Nghiệp Thuộc Da MeKo,2005) Tác nhân gây ô nhiễm Chất rắn lơ lửng (SS) (g/ngđ) Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN Tải lượng 200 Xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 BOD5 (g/ngđ) 45 ¸ 54 COD (g/ngđ) 1,8 ´ COD Tổng Nitơ (g/ngđ) ¸ 12 Tổng Photpho (g/ngđ) 0,8 ¸ 4,0 Dầu mỡ (g/ngđ) 10 ¸ 30 Tổng Coliform (cá thể) 106 ¸ 109 Fecal Coliform (cá thể) 105 ¸ 106 Trứng giun sán 103 Nồng độ chất gây ô nhiễm nước thải sinh hoạt biểu thị qua bảng sau Bảng Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư Chỉ tiêu Trong khoảng Trung bình Đơn vị Tổng chất rắn (TS) 350-1200 720 mg/l Tổng chất rắn hòa tan (TDS) 250-850 500 mg/l Chất rắn lơ lửng(SS) 100-350 220 mg/l Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN Xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 BOD5 110-400 220 mg/l Tổng Nito 20-85 40 mg/l Nito hưu 8-35 15 mg/l Nito amoni 12-50 25 mg/l Nito Nitrit 0-0.1 0.05 mg/l Nito Nitrat 0.1-0.4 0.02 mg/l Clorua 30-100 50 mg/l Độ kiềm 50-200 100 mgCaCO3/l Tổng chất béo 50-150 100 mg/l mg/l Tổng photpho (Trích dẫn từ Trần Đức Hạ, xử lý nước thải đô thị, NXB khoa học kỹ thuật, 2006,trang 9) A, Đặc điểm vật lý - Các chất khơng hồ tan dạng lơ lửng, kích thước lớn 10-4mm, dạng huyền phù, nḥũ tương dạng sợi, giấy, vải, cành cây,cỏ… - Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước dạng hạt khoảng 10-4 đến 10-6mm - Các chất bẩn dạng tan có kích thước nhỏ 10-6mm, dạng phân tử phân ly thành ion - Nồng độ chất bẩn nước thải đậm đặc loãng tuỳ thuộc tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt lượng nước thải cơng nghiệp hồ lẫn vào B, Đặc điểm hóa học Nước thải chứa hợp chất hố học dạng vơ sắt, magie, canxi, silic, nhiều chất hữu sinh hoạt phân, nước tiểu chất thải khác cỏt, sét, dầu, mỡ Nước thải vừa xả thường có tính kiềm, dần trở nên có tính axit thối rữa từ chất hữu có xuất xứ từ động vật thực vật Những chất hữu nước thải chia thành chất nitơ chất cacbon.Các hợp chất chứa nitơ chủ yếu nhưure, protein, amin, axit amin…Các hợp chất chứa cacbon xà pḥòng, hydro cacbon có xenlulo…từ chất thải cơng nghiệp lẫn vào làm cho thành phần tính chất nước thải thêm đa dạng C, Đặc điểm sinh vật vi sinh vật Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN Xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 Nước thải sinh hoạt chứa vô số sinh vật, chủ yếu vi sinh với số lượng từ 10 6- 107 tế bào 100 ml Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vật vào nước thải phân, nước tiểu đất cát Tế bào vi sinh hình thành từ chất hữu cơ, nên tập hợp vi sinh coi phần tổng hợp chất hữu nước thải Phần sống, hoạt động, tăng trưởng để phân huỷ phần hữu cc̣òn lại nước thải I.2.Tác hại nước thải sinh hoạt đến môi trường -Dưới tác hại đến môi trường thành phần ô nhiễm tồn nước thải gây ra: 1)Các hợp chất hữu hòa tan ( COD , BOD ): Sự khống hóa , ổn định chất hữu tiêu thụ lượng lớn gây thiếu hụt oxy nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước Nếu tải lượng chất nhiễm cao q mức oxy hóa hiếu khí , điều kiện yếm khí hình thành Trong q trình phân hủy yếm khí sinh sản phẩm : H2S , NH3 ,CH4 ,… làm cho nước có mùi thối làm giảm pH mơi trường 2) Chất rắn lơ lửng( SS): lắng đọng nguồn tiếp nhận , gây phân hủy yếm khí 3)Nhiệt độ: nhiệt độ nước thải sinh hoạt thường không ảnh đến đời sống thủy sinh vật nước 4)Vi trùng gây bệnh: gây bệnh lây truyền đường nước tiêu chảy , ngộ độc thức ăn , vàng da,…Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng nước thải sinh hoạt , đặc biệt phân , loại mầm bệnh lây truyền vi sinh vật có phân Vi sinh vật gây bệnh từ nước thải có khả lây lan qua nhiều nguồn khác nhau, qua tiếp xúc trực tiếp , qua môi trường ( đất , nước , khơng khí , trồng , vật ni , trùng , ), thâm nhập vào thể người qua đường thức ăn , nước uống , hô hấp , sau gây bệnh cho người Các vi sinh vật gây bệnh cho thể người bao gồm nhóm Virus , vi khuẩn , nguyên sinh bào giun sán Vì ảnh hưởng khơng cách khác phải bảo vệ nguồn nước nói riêng mơi trường nói chung cách: a)Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước b)Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm nước thải theo qui địng cách áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả nguồn nước Ngoài ra, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải chu trình kín có ý nghĩa đặc biệt quan trọng 5)Hàm lượng Nitơ(Ammonia) , Phốt nước thải sinh hoạt : nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ nước cao dẫn đến tượng phú dưỡng hóa ( phát triển bùng phát loại tảo, làm cho nồng độ oxy nước thấp vào ban đêm gây ngạt thở diệt vong sinh vật , vào ban ngày nồng độ oxy cao q trình hơ hấp tảo thải ra) Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN Xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 6) Màu : mỹ quan 7)Dầu mỡ: gây mùi , ngăn cản khuếch tán oxy bề mặt I.3.Giới thiệu số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Việt Nam giới 1.Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt công ty TNHH Furukana (Khu chế xuất Tân Thuận,Quận 7,TP.Hồ Chí Minh) Nước thải sinh hoạt Hầm tự hoại Ngăn tách dầu mỡ Bể điều hòa Máy thổi khí Bể Aerotank Bể lắng Bể phân hủy bùn kỵ khí Nguồn tiếp nhận Chôn lấp Nhà máy hoạt động với công suất 600m3/ngày.Hiệu xử lý đạt 95% 2.Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Buôn Ma Thuột Nước thải Hồ kỵ khí Trạm bơm tái sử dụng Thác tạo khí Hồ làm thống Hố SH Xả trạm Tưới tiêu Suối Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN Suối Hồ SH Thác tạo khí Xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 Nhà máy hoạt động với công suất 520m3/giờ.Lưu lượng tiếp nhận 4125 m3/ngày Tải lượng hữu 1650 kg/ngày,hàm lượng hữu 400 mg/ I.4.Các phương pháp xử lý nước thải thường dùng để xử lý nước thải sinh hoạt I.4.1.Phương pháp xử lý học Mục đích xử lý học nhằm loại bỏ cáctạp chất không tan nước khỏi nước thải, tạp chất dạng vơ hữu Việc lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào kích thước củacác hạt , tính chất hóa lý , nồng độ hạt lơ lửng , lưu lượng nước thải mức độ làm cần thiết Về nguyên tắc, xử lý học giai đoạn xử lý sơ bộ( giai đoạn xử lý bậc 1) trước vào xử lý Các công trình xử lý học áp dụng rộng rãi xử lý nước thải là: (1)Song chắn rác , lưới chắn rác : làm nhiệm vụ giữ lại chất bẩn thô ( rau , cỏ , rác ,… ) , nhằm đảm bảo cho máy bơm , cơng trình thiết bị xử lý hoạt động ổn định (3) Bể lắng cát: thiết kế công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ tạp chất vô cơ, chủ yếu cát chứa nước thải (4)Bể điều hòa: dung để khắc phục vấn đề sinh biến động lưu lượng tải lượng dòng vào ( BOD , SS) , đảm bảo hiệu cơng trình xử lý sau , giảm chi phí kích thước thiết bị sau (5)Bể lắng: làm nhiệm vụ tách chất bẩn khơng hòa tan tạp chất khỏi nước thải, tách cặn lắng nén bùn Khi cần xử lý mức độ cao ( xử lý bổ sung ) sử dụng bể lọc , lọc cát ,… I.4.2 Xử lý nước thải phương pháp xử lý sinh học Phương pháp sinh học sử dụng khả sống hoạt động vi sinh vật để phân hủy chất bẩn hữu nước thải, vi sinh vật sử dụng hợp chất hữu số khoáng chất khác làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Trong trình dinh dưỡng, chúng nhận số chất làm vật liệu để xây dựng tế bào sinh trưởng sinh sản sinh khối tăng lên hệ nước thải làm Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN Xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 Mục đích phương pháp xử lý sinh học để làm nước thải sinh hoạt loại nước thải khác khỏi nhiều chất hữu hòa tan vào số chất vô H2S, Sunfit , Amoniac , Nitơ Trong trình xử lý nước thải sinh hoạt sử dụng khả sống hoạt động vi sinh vật có ích để phân huỷ chất hữu thành phần ô nhiễm nước thải Các trình xử lý sinh học chủ yếu có năm nhóm chính: q trình hiếu khí, q trình trung gian anoxic, q trình kị khí, q trình kết hợp hiếu khí – trung gian anoxic – kị khí q trình hồ Nước thải xử lý phương pháp sinh học đặc trưng tiêu hợp chất hữu hòa tan(BOD COD) , nước thải cần khơng chứa chất độc tạp chất , muối kim loại nặng nồng độ chúng không vượt nồng độ cực đại cho phép có tỷ số BOD5/ COD ≥ 0,5 1.Xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp hiếu khí Phương pháp hiếu khí thực chất thực q trình oxy hóa hợp chất hữu cơ, chất vơ có khả phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hơ hấp hiếu khí điều kiện có oxy a Phương pháp hiếu khí với bùn hoạt tính (bể aeroten) Trong bể aeroten, vi sinh vật sinh trưởng trạng thái huyền phù, tồn dạng bơng sinh học Q trình làm aeroten diễn theo mức dòng chảy qua hỗn hợp nước thải bùn hoạt tính sục khí Việc sục khí đảm bảo yêu cầu trình: làm nước bão hòa oxy trì bùn trạng thái lơ lửng - Tốc độ sử dụng oxy phụ thuộc vào yếu tố: + Tỷ số giữ lượng chất dinh dưỡng số vi sinh vật + Nhiệt độ + Hàm lượng oxy hòa tan + Tốc độ sinh trưởng hoạt độ sinh lý tế bào + Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trao đổi chất Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN Xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 - Sơ đồ hệ thống: Nước thải vào Bể Aeroten Nước thải Bùn tuần hoàn Xả bùn dư Hệ thống aeroten gồm bể aeroten bể lắng thứ cấp Bể aeroten nơi diễn q trình oxy hóa chất hữu cơ,bể lắng có tác dụng tách bùn khỏi nước thải bằnglắng trọng lực Một phần bùn tuần hoàn lại bể aeroten, phần lại xả xử lý tiếp Phạm vi áp dụng :Phù hợp với nước thải có nhiều chất keo lơ lửng , khó lắng, có BOD từ 500- 800 mg/l, SS từ 300-400mg/l Hiệu suất làm theo BOD đạt 95-97 % với làm thống kéo dài kiểu sục khí thơng thường 90-95% kiểu khuấy trộn [16,29] với thời gian làm thống kéo dài, q trìng Nitơrat hóa xảy với hiệu suất đạt 75-95% theo N-Kjeldahl Biện pháp làm thống kéo dài thích hợp cho xử lý ô nhiễm BOD, Nitơ hữu khuyễn nghị áp dụng xử lý nước thải sinh hoạt Xử lý nước thải phương pháp bùn hoạt tính cho hiệu suất làm cao, song cần phải xử lý bùn dư lớn, chi phí đầu tư xây dựng vận hành cao so với biện pháp khác : lọc sinh học, hồ sinh học Khơng thích hợp cho sở sản xuất có chế độ làm việc thường xun gián đoạn khơng liên tục b Bể lọc sinh học - Bể lọc sinh học thiết bị phản ứng sinh học VSV sinh trưởng cố định lớp màng bám vật liệu lọc Thường nước thải tưới từ xuống qua lớp vật liệu lọc đá vật liệu khác Màng sinh học gồm vi khuẩn, nấm, động vật bậc thấp nạp vào hệ thống nước thải Độ dày màng 50-700 micromet, tối ưu khoảng 150-350 micromet Mặc dù lớp màng mỏng song có lớp: lớp yếm khí sát bề Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN Xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 mặt đệm lớp hiếu khí ngồi Khi dòng nước thải chảy trùm lên màng sinh học, CHC VSV chiết sản phẩm q trình trao đổi chất CO thải qua màng chất lỏng, oxy bổ sung từ hấp thụ từ khơng khí Theo chiều sâu từ mặt xuống đáy bể lọc, nồng độ chất hữu nước thải giảm dần - Lọc sinh học làm phần hay toàn chất hữu phân hủy sinh học nước thải đạt hất lượng dòng với nồng độ BOD tới 15 mg/l.Hiệu suất làm nước thải phụ thuộc vào tiêu sinh hóa, trao đổi khối, chế độ thủy lực kết cấu thiết bị - Ưu điểm: đơn giản, tải lượng theo chất ô nhiễm thay đổi giới hạn rộng, thiết bị đơn giản, tiêu tốn lượng - Nhược điểm: hiệu suất phụ thuộc nhiệt độ khơng khí - Các dạng lọc sinh học: + Lọc loại giọt: vật liệu lọc thường đá, cuội… đường kính 30-50 mm, chiều cao lớp vật liệu lọc từ 1,5-2m, hiệu xử lý khoảng 90%, tải lượng thủy lực 13m3/m2.ngày, thích hợp với trạm xử lý có cơng suất Q