Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp singapore ascendas protrate công suất gđ1 2000 m3 ngày đêm

Phạm vi ứng dụng đề tài Áp dụng cho một trường hợp cụ thể, đó là chọn lựa công nghệ thích hợp cho nhà máy xử lý tập trung của KCN Singapore Ascendas-Protrade, nhằm đảm bảo chất lượng nư

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

TÓM TẮT KHÓA LUẬN 2

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Error! Bookmark not defined NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 4

MỤC LỤC 5

DANH MỤC BẢNG 8

DANH MỤC HÌNH ẢNH 9

DANH CÁC TỪ VIẾT TẮT 11

MỞ ĐẦU 12

1 Đặt vấn đề 12

2 Mục tiêu đề tài 12

3 Nội dung nghiên cứu 12

4 Phạm vi ứng dụng đề tài 13

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ KHU CÔNG NGHIỆP 14

1.1 Giới thiệu chung 14

1.2 Vị trí địa lý xây dựng 15

1.2.1 Vị trí: 15

1.2.2 Cơ sở hạ tầng 15

1.3 Tổng quan về môi trường trong khu vực 16

1.3.1 Điều kiện tự nhiên 16

1.3.2 Điều kiện kinh tế xã hội 17

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP 20

2.1 Tổng quan thành phần, tính chất nước thải tập trung khu công nghiệp .20

2.1.1 Thành phần nước thải 20

2.1.2 Tính chất nước thải 20

2.2.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 37

2.3 Thành phần, tính chất nước thải tập trung khu công nghiệp Singgapor Ascendas-Protrade .45

2.3.1 Tính chất nước thải 48

2.4 Đề xuất lựa chọn công nghệ 52

2.4.1 Mức độ yêu cần xử lý 52

2.4.2 Các yêu cầu xử lý khác 52

2.4.3 Đề xuất công nghệ 52

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH 60

I _ TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ THEO PHƯƠNG ÁN 1 61

3.1 Tính toán Song chắn rác thô 62

3.2 Hố thu gom 65

3.3 Lưới chắn rác tinh: 66

3.4 Bể điều hòa 67

3.5 Bể keo tụ tạo bông 71

3.6 Bể lắng 1 76

3.7 Bể sinh học thiếu khí Anoxic 81

3.8 Bể sinh học hiếu khí (Aerotank) 86

3.9 Bể lắng 2 95

3.10 Bể khử trùng 98

3.11 Bể nén bùn ở phương án 1: 100

3.12 Máy ép bùn: 102

II _ TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ THEO PHƯƠNG ÁN 2 103

3.13 Bể trung gian: 104

3.14 Bể SBR: 105

3.15 Bể nén bùn ở phương án 2: 111

3.16 Máy ép bùn : 113

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHI PHÍ 114

4.1 Dự đoán chi phí xây dựng của phương án 114

4.1.1 Chi phí xây dựng 114

4.1.2 Phần thiết bị 115

4.2 Chi phí công trình hành chính 119

4.3 Tổng chi phí đầu tư 120

4.4 Chi phí vận hành hệ thống 120

CHƯƠNG V: VẬN HÀNH VÀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 123

5.1 Các nguyên tắc chung 123

5.2 Vận hành 123

5.2.1 Vận hành kỹ thuật 123

5.2.2 Vận hành hệ sinh học 123

5.2.3 Yêu cầu đối với một người vận hành 124

5.3 Quản lý 125

5.3.1 Nhân sự 125

5.3.2 Hồ sơ 125

5.4 Sự cố và biện pháp khắc phục 126

5.4.1 Nguồn cấp nước thải ngừng hoạt động trong một thời gian 126

5.4.2 Các sự cố về kỹ thuật 126

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127

KẾT LUẬN 127

KIẾN NGHỊ 127

TÀI LIỆU THAM KHẢO 128

PHỤ LỤC 129

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Các thông số nguồn tiếp nhận nước thải tập trung khu công nghiệp SingaporeError! Bookmark not defined

Bảng 1.1 Cơ cấu sử dụng đất của Khu công nghiệp Singapore Ascendas – Protrade 16

Bảng 1.2 : Một số chất có mùi 21

Bảng 2.2: So sánh phương án 1 và phương án 2 59

Bảng 3.1: Hệ số không điều hòa chung 60

Bảng 3.2: Bảng hiệu suất công trình phương án 1 61

Bảng 3.3 Số liệu thiết kế song chắn rác 65

Bảng 3.4 Số liệu thiết kế hố thu gom 66

Bảng 3.5 Số liệu song chắn rác tinh 67

Bảng 3.6 Số liệu thiết kế bể điều hòa 71

Bảng 3.7 Công suất motor có sẵn trên thị trường và số vòng quay tương ứng 73

Bảng 3.8 Số liệu thiết kế bể keo tụ tạo bông 76

Bảng 3.9: Thông số thiết kế bể lắng 1 80

Bảng 3.10 Thông số động học của hệ vi sinh tự dưỡng và dị dưỡng 81

Bảng 3.11 Thông số thiết kế bể thiếu khí 86

Bảng 3.12 Thông số thiết kế bể hiếu khí Aerotank 94

Bảng 3.13 Thông số thiết kế bể lắng 2 98

Bảng 3.14 Thông số thiết kế bể khử trùng 100

Bảng 3.15 Thông số thiết kế bể nén bùn 102

Bảng 3.17: Bảng hiệu suất công trình phương án 2 103

Bảng 3.18 Thông số thiết kế bể trung gian 105

Bảng 3.19: Giờ vận hành bể SBR 106

Hình 3.1 Thiết bị Decanter trong bể SBR 108

Bảng 3.20 Thông số thiết kế bể SBR 111

Bảng 3.21 Thông số thiết kế bể nén bùn 113

Bảng 4.1:Bảng chi phí xây dựng phương án 1 114

Bảng 4.2:Bảng chi phí xây dựng phương án 2 114

Bảng 4.3 Chi phí thiết bị 115

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Văn phòng đại diện Khu công nghiệp Singapore Ascendas-Protrade 17

Hình 1.2 : Sơ đồ bố trí khuôn viên Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrade 18

Hình 1.3: Vị trí không gian Khu công nghiệp Singapore Ascendas-Protrade 18

Hình 1.4: Vị trí địa lý Khu công nghiệp Singapore Ascendas-Protrade 19

Hình 2.1 : Song chắn rác trong hệ thống xử lý nước thải 28

Hình 2.2 : Lưới lọc cho hệ thống xử lý nước thải 29

Hình 2.3 : Cấu tạo bể lắng cát ngang 30

Hình 2.4 : Cấu tạo bể tuyển nổi 30

Hình 2.5 : Bể điều hòa 31

Hình 2.6 Bể lắng đứng 32

Hình 2.7 Bể lắng ngang 33

Hình 2.8 Bể lắng ly tâm 33

Hình 2.9 : Tháp hấp phụ 34

Hình 2.10 : Cấu tạo tháp trao đổi ion 35

Hình 2.11 : Cơ chế tạo cầu nối và hình thành bông cặn 36

Hình 2.10 : Quá trình trung hòa nhiều bậc 36

Hình 2.12 Bể lọc sinh học nhỏ giọt .Error! Bookmark not defined Hình 2.13 Bể lọc sinh học cao tải .Error! Bookmark not defined Hình 2.14 Bể Aerotank 39

Hình 2.15 Các giai đoạn của SBR 39

Hình 2.16 Mương ôxy hóa 40

Hình 2.17 Bể MBBR hiếu khí 41

Hình 2.18 Bể MBBR thiếu khí 42

Hình 2.19 Bể UASB 42

Hình 2.20 Bể Anoxic 43

Hình 2.24 Sơ đồ công nghệ của phương án 2 57 Hình 3.1 Thiết bị Decanter trong bể SBR 108

:World Health Organization là Tổ chức Y tế Thế giới : Food and Agriculture Organization là Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

:Bộ Tài nguyên và Môi trường :Vi sinh vật

: Giai đoạn

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Nước thải là mối quan tâm hàng đầu, các cơ sở sản xuất, các khu công nghiệp khi sử dụng nguồn nước sạch để sản xuất, sinh hoạt,…để rồi trả lại chính nguồn nước đó nhưng đã thay đổi hoàn toàn về chất lượng Nước này được xả trở lại các dòng sông để rồi phát tán ô nhiễm lên cả một hệ thống sông ngòi Yêu cầu cấp thiết các cơ sở sản xuất, nhà máy phải có trách nhiệm với nguồn nước thải của mình, cần thực hiện các giải pháp để xử lý phù hợp với chuẩn mực chung đề ra (các quy chuẩn nhà nước ban hành, hoặc yêu cầu từ cơ quan địa phương chịu trách nhiệm) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận Nhà nước có vai trò quan trọng để đảm bảo họ thực hiện, cần ban hành luật định phù hợp và các biện pháp cưỡng chế bắt buộc thực thi cũng như các giải pháp khuyến khích mọi người thực hiện nghĩa vụ của mình

Xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh cho bất cứ Khu công nghiệp hay cơ sở sản xuất cũng không đơn giản, nó đòi hỏi kinh phí thực hiện và tính chất khoa học (xây dựng, vận hành, sữa chữa, bảo trì …), cũng như diện tích đất xây dựng lớn Chính điều này làm cho các chủ đầu tư e ngại và không muốn chấp hành dù biết rằng nước thải của

họ ảnh hưởng đến môi trường, và hành động này vi phạm với luật định

Nhưng nếu cải thiện hệ thống xử lý sao cho kinh phí xây dựng, vận hành, hệ thống làm việc ổn, diện tích đất ít, vận hành hệ thống đơn giản (cơ chế tự động) thì các chủ đầu tư sẽ thực hiện với tinh thần trách nhiệm cao hơn, từ đó giúp uy tín doanh nghiệp, thu hút khách hàng đầu tư vào KCN

Chính vì thực tiễn về sự phát triển công nghiệp hiện nay kéo theo sự ô nhiễm môi trường ngày một gia tăng tại Việt Nam, thì vấn đề giải quyết ô nhiễm môi trường là tính cấp thiết cho xã hội và cho các doanh nghiệp hiện nay Vì vậy mà đề tài nghiên cứu tính toán , lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thích hợp đối với KCN Singapore Ascendas-Protrade được chọn để thực hiện

2 Mục tiêu đề tài

Đề tài nhằm vào mục tiêu chính: Sự cần thiết đưa ra phương án xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Singapore Ascendas Protrate GĐ1

3 Nội dung nghiên cứu

Phân tích lựa chọn phương án, tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho KCN Singapore Ascendas-Protrade công suất GĐ1 2000 m3/ ngày đêm nhằm đảm bảo nước

thải đầu ra(được thải ra môi trường tiếp nhận), đạt tiêu chuẩn cho phép (cột A QCVN 40:2011/BTNMT)

4 Phạm vi ứng dụng đề tài

Áp dụng cho một trường hợp cụ thể, đó là chọn lựa công nghệ thích hợp cho nhà máy

xử lý tập trung của KCN Singapore Ascendas-Protrade, nhằm đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra của KCN ít ảnh hưởng tới nguồn tiếp nhận là sông Sài Gòn, là nguồn nước cấp cho thành phố Hồ Chí Minh và Bình Dương

Mặt khác giảm thiểu tối đa sự ảnh hưởng của KCN tới môi trường đặc biệt là ảnh hưởng tới người dân trong khu vực xung quanh

Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường thực hiện đúng pháp luật về bảo vệ môi trường của nhà nước, thu hút doanh nghiệp trong và ngoài nước đầu tư vào KCN sinh lợi nhuận cho chủ đầu tư vào KCN sinh lợi nhuận cho chủ đầu tư, giải quyết được công ăn việc làm cho người dân.Ngoài ra đề tài còn có thể áp dụng cho các khu công nghiệp khác trên cả nước với qui mô tương tự

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ KHU CÔNG NGHIỆP 1.1 Giới thiệu chung

KCN Singapore Ascendas-Protrade với diện tích 500 ha do công ty TNHH ASCENDAS – PROTRADE làm chủ đầu tư (trụ sở chính đặt tại xã An Tây, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương) Có giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số 462045000306 ngày

29 tháng 10 năm 2007 do ban quản lý các KCN tỉnh Bình Dương cấp, với ngành nghề: đầu tư xây dựng, kinh doanh kết cấu hạ tầng KCN

Công ty có vốn điều lệ 50 triệu USD Dự án có tổng vốn đầu tư là 150 triệu USD với thời hạn thực hiện là 50 năm kể từ ngày được cấp Giấy chứng nhận đầu tư Được đầu tư bởi Công ty Cổ Phần Khoáng sản và Xây dựng Bình Dương (BIMICO) là công ty mẹ của công ty TNHH ASCENDAS-PROTRADE

Công ty Cổ Phần Khoáng sản và Xây dựng Bình Dương (BIMICO) tiền thân là doanh nghiệp nhà nước được thành lập ngày 13/01/1993 theo quyết định số 62/QĐUB của UBND tỉnh Sông Bé nay là tỉnh Bình Dương

Với tiêu chí phát triển bền vững và thân thiện với môi trường được đặt lên hàng đầu, Khu công nghiệp Singapore Ascendas-Protrade được thiết kế theo tiêu chuẩn quốc tế để hòa hợp với thiên nhiên và không gian mở; không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu khí thải CO2 mà còn tiết kiệm chi phí hoạt động cho doanh nghiệp

Khu công nghiệp Singapore Ascendas-Protrade luôn cố gắng tạo ra môi trường kinh doanh thuận lợi với định hướng cụm công nghiệp, tạo điều kiện cho công ty hợp tác toàn diện giữa khách hàng và nhà cung cấp của họ

Ngoài đất công nghiệp, khu công nghiệp còn cung cấp nhà xưởng xây sẵn hoặc theo yêu cầu phục vụ cho nhu cầu sản xuất của doanh nghiệp trong ngành điện tử, cơ khí chính xác, công nghệ thông tin, dược phẩm, thực phẩm và nước giải khát và các ngành công nghiệp khác

Mọi nhu cầu của doanh nghiệp sẽ được đáp ứng chu đáo bởi dịch vụ Hỗ trợ Toàn diện, từ giấy phép kinh doanh, giấy phép cần thiết, tuyển dụng nhân lực và đào tạo, đến làm việc với các cơ quan chính phủ về ưu đãi nếu có để doanh nghiệp có thể nhanh chóng tập trung vào phát triển kinh doanh

Khu công nghiệp sẽ được phát triển thành sáu giai đoạn Hiện tại, giai đoạn 1 và giai đoạn 2 rộng 150 héc-ta đã được phát triển hoàn thiện và đi vào hoạt động

1.2 Vị trí địa lý xây dựng

1.2.1 Vị trí:

- Phía Đông : Giáp đất trồng cao su và nhà dân

- Phía Tây: Giáp đất trồng cao su của dân, đường ĐT 744

- Phía Nam: Giáp KCN Mai Trung, KCN Việt Hương 2, đất trồng cao su, nhà dân

- Phía Bắc: Giáp KCN Rạch Bắp, xóm Bến Cò, nhà dân

Vị trí nằm trên cửa ngõ phía Bắc, vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, tiếp giáp với tỉnh Bình Phước, các tỉnh vùng cao Tây Nguyên và gần với ranh giới phía Đông Bắc Campuchia, nên rất thuận lợi cho việc cung cấp nhiên liệu sản xuất các ngành công nghiệp chế biến các mặt hàng từ nông lâm sản, đặc biệt là các loại cây cao su, cà phê, điều, các loại gỗ các loại khoáng sản khác

Ưu thế của KCN tọa lạc ở vị trí thuận lợi cho giao thông đường bộ, đường thủy, có thể đáp ứng các yêu cầu của nhà đầu tư về lưu thông, vận chuyển hàng hóa khi chỉ cách trung tâm kinh tế chính của Việt Nam là Thành phố Hồ Chí Minh 40km, cách Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất 40km, Sân bay quốc tế Long Thành 80km, cách Tân Cảng – Cảng Cát Lái 60km Ngoài ra, KCN còn nằm gần (trong bán kính 10km) những thị xã lân cận như Thủ Dầu Một, Mỹ Phước, Thuận An, Dĩ An – nơi có nguồn lao động dồi dào

1.2.2 Cơ sở hạ tầng

Đường giao thông: Đường chính rộng 28m, 4 làn xe Đường nhánh rộng 22m, 2 làn

xe

Điện: Công suất 53 MW

Hệ thống nước cấp: Nguồn nước từ nước mặt sông Sài Gòn

Thông tin liên lạc: Hệ thống thông tin liên lạc đầy đủ đảm bảo liên lạc trong nước và quốc tế, hệ thống cáp ngầm do Bưu điện tỉnh Bình Dương đã đầu tư

Xử lý rác thải: Rác thải được thu gom và vận chuyển đến nơi xử lý theo quy định Trường đào tạo: Đại học Bình Dương, Trường Đại học Thủ Dầu Một, Cao đẳng nghề Việt Nam – Singapore, Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Bình Dương

Nhà ở cho người lao động: Khu ký túc xá đáp ứng được 200 chỗ ở cho công nhân

Bảng 1.1 Cơ cấu sử dụng đất của Khu công nghiệp Singapore Ascendas – Protrade

Đất dùng cho sản xuất công nghiệp 335,2417 67,040

Hiện trạng : đang hoạt động, bắt đầu hoạt động vào năm 2007

1.3 Tổng quan về môi trường trong khu vực

1.3.1 Điều kiện tự nhiên

Thực vật chủ yếu là cây cao su, điều và cây công nghiệp dài ngày

Khu vực có hai nhánh sông chính đi qua là sông Sài Gòn và sông thị Tính

Khu công nghiệp Singapore Ascendas-Protrade nằm trong khu vực Đông Nam Bộ nên cũng có khí hậu đặc trưng là khí hậu nhiệt đới gió mùa và cận xích đạo, có 2 mùa rõ rệt trong năm

Địa hình khu vực bằng phẳng, độ chênh cao không đáng kể khoảng 0,1%;

Địa chất nền móng xây dựng tương đối cao, cường độ đất đạt trung bình từ 1,5 – 2,0 kg/cm2

Nhiệt độ trung bình trong năm là 26,70C (140C – 380C)

Độ ẩm trung bình là 79-80%

Lượng mưa trung bình hằng năm 1.600 – 1.700 mm, số giờ nắng trung bình 2.500 – 2.800 giờ, gió thường theo hướng Tây Nam

1.3.2 Điều kiện kinh tế xã hội

Nằm trong vùng có kinh tế phát triển, theo báo cáo của UBND tỉnh Bình Dương, trong 6 tháng đầu năm 2016 tổng sản phẩm xã hội trên địa bàn (GRDP) ước tăng 7,74%

so với cùng kỳ năm 2015; trong đó công nghiệp - xây dựng tăng 8,35%, dịch vụ tăng 7,51%, nông - lâm nghiệp và thủy sản tăng 3,91% Về lĩnh vực công nghiệp, chỉ số phát triển công nghiệp (IIP) tăng 8,37%; Trên lĩnh vực thương mại - dịch vụ, tổng mức bán

lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ của tỉnh đạt hơn 70.000 tỷ đồng Riêng về xuất khẩu,

cả tỉnh thực hiện ước đạt hơn 10,6 tỷ USD, tăng 16,5%; kim ngạch nhập khẩu ước đạt 8,7 tỷ USD, tăng 16,7% so với năm 2015

Đối với lĩnh vực nông nghiệp, mặc dù tình hình có nhiều khó khăn do hạn hán, thị trường tiêu thụ nông sản giảm nhưng hoạt động sản xuất vẫn phát triển ổn định; giá trị sản xuất nông, lâm nghiệp và thủy sản ước đạt 5.400 tỷ đồng, tăng 3,9% so với cùng kỳ năm 2016 Trong khi đó, chăn nuôi tiếp tục phát triển khá; chương trình mục tiêu quốc gia xây dựng nông thôn mới cũng có nhiều chuyển biến tích cực

Hình 1.1: Văn phòng đại diện Khu công nghiệp Singapore Ascendas-Protrade[2]

Hình 1.2 : Sơ đồ bố trí khuôn viên Khu công nghiệp Singapore Ascendas

Protrade[2]

Hình 1.3: Vị trí không gian Khu công nghiệp Singapore Ascendas-Protrade[2]

Hình 1.4: Vị trí địa lý Khu công nghiệp Singapore Ascendas-Protrade[2]

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP 2.1 Tổng quan thành phần, tính chất nước thải tập trung khu công nghiệp

2.1.1 Thành phần nước thải

Trong sản xuất công nghiệp, nước thải được tạo ra trong quá trình khai thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ, vô cơ Trong các quá trình công nghệ, các nguồn nước thải như:

- Nước tạo thành từ các phản ứng hóa học

- Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được tách ra trong quá trình chế biến

- Nước rửa nguyên liệu , sản phẩm, thiết bị

- Nước chiết, nước hấp thụ

- Nước làm nguội

Nước thải bị ô nhiễm bởi các chất khác nhau Theo WHO, các chất ô nhiễm hóa học nước được phân loại như sau:

- Chất hữu cơ không bền sinh học

- Các muối vô cơ ít độc

- Các hợp chất gen sinh học

- Các chất độc đặc biệt bao gồm các kim loại nặng, các hợp chất tổng hợp hữu

cơ không phân hủy sinh học

Nước thải trong nhiều ngành sản xuất, ngoài các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan còn chưa tạp chất keo cũng như tạp chất phân tán lơ lửng thô và mịn mà khối lượng riêng của chúng có thể lớn hơn hay nhỏ hơn khối lượng riêng của nước

Màu của nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường có màu xám vẩn đục Màu sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có màu đen tối

Màu được xác định bằng phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn Pt-Co

- Để khử mùi đây nắp lại và đun cách thủy đến 60oC, lắc mở nắp, ngửi lại

và trang thiết bị càng hiện đại, lượng nước sử dụng sẽ giảm đi rất nhiều

2.1.2.2 Tính chất hóa học

Tính chất hóa học của nước thải được thể hiện qua các một số thông số đặc trưng như

độ kiềm, nhu cầu oxi sinh hóa, nhu cầu oxi hóa học, các chất khí hòa tan, các hợp chất N,…

2.1.2.3 Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật và độc tính sinh thái

a Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật

Tế bào vi sinh vật hình thành từ chất hửu cơ, nên tập hợp vi sinh có thể coi là một phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nước thải Phần này sống, hoạt động, tăng trưởng

để phân hủy phần hữu cơ còn lại của nước thải

Vi sinh trong nước thải thường được phân biệt theo hình dạng Vi sih xử lý nước thải

có thể chia thành 3 nhóm: vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh

Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng đầu tiên trong việc phân hủy chất hữu cơ, nó là cơ thể sống đơn bào, có khả năng phát triển và tăng trưởng trong các bông cặn lơ lửng hoặc dính bám vào bề mặt vật cứng Vi khuẩn có khả năng sản sinh rất nhanh, khi tiếp xúc với chất dinh dưỡng có trong nước thải, chúng hấp thụ nhanh thứ ăn qua màng tế bào

Đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu

cơ thành chất ổn định tạo thành bông cặn dễ lắng, nhưng thường có loại vi khuẩn dạng lông tơ kết với nhau thành lưới nhẹ nổi lên bề mặt làm ngăn cản quá trình lắng

Nước thải có chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có nhiều vi sinh vật gây hại, các loại trứng giun Người ta xác định sự tồn tại của 1 loại vi khuẩn đặc biệt là trược khuẩn coli

để đánh giá độ bẩn sinh học của nước thải, xác định bằng tổng coliform Nhóm coliform

là nhóm vi sinh quan trọng nhất trong việc đánh giá vệ sinh nguồn nước và có đầy đủ

các tiêu chuẩn cả loại vi sinh chỉ thị lý tưởng Chúng có thể được xác định trong điều kiện thực địa và việc xác định coliform dễ dàng hơn xác định các vi sinh chỉ thị khác

b Độc tính sinh thái

Các chất và hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh phân hủy Một số có tác dụng tích lũy và tồn lưu lâu dài trong môi trường và trong cơ thể thủy sinh vật nên gây ô nhiễm lâu dài, đồng thời tác hại đến hệ sinh thái nước, đó là chất policlophenol (PCP), policlobiphenyl (PCB), các hydrocacbon đa vòng ngưng tụ, hợp chất dị vòng N hoặc O Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp và nguồn nước các vùng nông, lâm nghiệp sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng, diệt cỏ…Một số chất tiêu biểu là:

2.1.2.4 Thông số đặc trưng của nước thải khu công nghiệp

a pH của nước thải

pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý Các công 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 môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là môi trường có pH từ 7- 8 Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 - 8,8, còn vi khuẩn nitrat với pH từ 6,5 - 9,3 Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1

b Các chất rắn trong nước thải

Nước thải là hệ đa phân tán bao gồm nước và các chất bẩn Các nguyên tố chủ yếu

có trong thành phần của nước thải là C, H, O, N với công thức trung bình C12H26O6N Các chất bẩn trong NT gồm cả vô cơ và hữu cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng được là các chất hòa tan và dạng keo

Tổng hàm lượng các chất rắn (TS) : Các chất rắn trong nước có thể là những chất tan hoặc không tan Các chất này bao gồm cả những chất vô cơ lẫn các chất hữu cơ Tổng hàm lượng các chất rắn (TS : Total Solids) là lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 105o

C cho tới khi khối lượng không đổi (đơn vị tính bằng mg/L)

Tổng hàm lượng các chất lơ lửng (SS): Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) là những chất rắn không tan trong nước Hàm lượng các chất lơ lửng (SS : Suspended Solids) là lượng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi Đơn vị tính là mg/L

Tổng hàm lượng các chất hòa tan (DS): Các chất rắn hòa tan là những chất tan được trong nước, bao gồm cả chất vô cơ lẫn chất hữu cơ Hàm lượng các chất hòa tan DS (Dissolved Solids) là lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi Đơn vị tính là mg/L DS = TS – SS

Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi :Để đánh giá hàm lượng các chất hữu cơ có trong mẫu nước, người ta còn sử dụng các khái niệm tổng hàm lượng các chất không tan

dễ bay hơi (VSS : Volatile Suspended Solids), tổng hàm lượng các chất hòa tan dễ bay hơi (VD :VolatileDissolved Solids)

Hàm lượng các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi VSS là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù (SS) ở 550oC cho đến khi khối lượng không đổi (thường được qui định trong một khoảng thời gian nhất định ) Hàm lượng các chất rắn hòa tan dễ bay hơi VDS

là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn hòa tan (DS) ở 550oC cho đến khi khối lượng không đổi (thường được qui định trong một khoảng thời gian nhất định)

c Nhu cầu oxi hóa học

Chỉ tiêu COD được dùng để xác định hàm lượng chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ thành CO2 và H2O dưới tác dụng của các chất oxy hóa mạnh

Một trong những hạn chế chủ yếu của phân tích COD là không thể xác định phần chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và không có khả năng phân hủy sinh học Thêm vào đó phân tích COD không cho biết tốc độ phân hủy sinh học của các chất hữu

cơ có trong nước thải dưới điều kiện tự nhiên

Ưu điểm chính của phân tích chỉ tiêu COD là cho biết kết quả trong một khoảng thời gian ngắn hơn nhiều (3 giờ) so với BOD (5 ngày) Do đó trong nhiều trường hợp, COD được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ thay cho BOD Thường BOD = f x COD, trong đó f là hệ số thực nghiệm

d Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD)

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 tiêu BOD 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 BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật

e Thông số kali pecmanganat

Thông số này thể hiện sự oxi hóa của chất hữu cơ bằng chất oxi hóa là kali permanganat Đơn vị đo là gam KMnO4 tiêu thụ trên một đơn vị thể tích

Thông số này có ưu điểm là việc đo tốn ít thời gian, nhưng lại không phản ứng đầy

đủ lượng chất hữu cơ vì chỉ khoảng 60% – 70% chất hữu cơ bị KMnO4 phân hủy

f Quá trình nitrat hóa- khử nitrat hóa

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 chất này để phát triển Tuy nhiên nếu chúng hiện diện ở số lượng lớn sẽ làm mất 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

- 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

Tốc độ của giai đoạn thứ nhất xảy ra nhanh gấp 3 lần so với giai đoạn hai Bằng thực nghiệm người ta đã chứng minh rằng lượng oxy tiêu hao để oxy hóa 1mg nitơ của muối amon ở giai đoạn tạo nitrit là 343 mg O2, còn ở giai đoạn tạo nitrat là 4,5 mg O2 Sự có mặt của nitrat trong nước thải phản ánh mức độ khoáng hóa hoàn thành các chất bẩn hữu cơ

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

- Quá trình khử nitrat

Quá trình khử nitrat là quá trình tách oxy khỏi nitrit, nitrat dưới tác dụng của các vi khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrat) Oxy được tách ra từ nitrit và nitrat được dùng lại

để oxy hóa các chất hữu cơ Lượng oxy được giải phóng trong quá trình khử nitrit

N2O3 là 2,85 mg oxy/1mg nitơ Nitơ được tách ra ở dạng khí sẽ bay vào khí quyển

2.1.2.5 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

a Nguồn phát sinh, đặc thải nước thải sinh hoạt

Nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt khi dự án khu đô thi đi vào hoạt động chủ yếu từ quá trình sinh hoạt của cán bộ, công nhân tại:

- Hoạt động chế biến thực phẩm của nhà ăn, văn phòng

- Các cán bộ công nhân viên phục vụ

Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu

cơ, các chất hữu cơ hoà tan (thông qua các chỉ tiêu BOD5/COD), các chất dinh dưỡng (Nitơ, phospho), các vi trùng gây bệnh (E.Coli, coliíbrm…);

Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào:

- Lưu lượng nước thải

- Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người

Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào:

- Mức sông, điều kiện sống và tập quán song

- Điều kiện khí hậu

b Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước thảiế Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều còn phụ thuộc vào tập quán sinh hoạt

Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại :

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết con người từ các phòng vệ sinh;

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ các nhà bếp của các nhà hàng, khách sạn, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm, nước rửa vệ sinh sàn nhà…

Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phát sinh nước thải này đều giông nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần lớn các loại carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ trên thành CO2,

N2, H2O, CH4… Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng bị phân hủy hiếu khí bởi vi sinh vật chính là chỉ số BOD5

Chỉ số này biểu diễn lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ để phân hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải Như vậy chỉ số BOD5 càng cao cho thấy chất hữu

cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hòa tan trong nước thải ban đầu bị tiêu thụ nhiều hơn, mức độ ô nhiễm của nước thải cao hơn

2.2 Tổng quan các phương pháp công nghệ xử lý nước thải

2.2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Thanh chắn rác có thể dùng loại tiết diện tròn d = 8 – 10 mm, chữ nhật s x b = 10 x

10 và 8 x 60 mm, bầu dục,…Tiết diện tròn ít được sử dụng vì rác dễ dính chặt vào thanh chắn rác gây khó khăn cho công tác vớt rác Được sử dụng nhiều là các thanh chắn rác

có tiết diện hình chữ nhật, tuy nhiên loại này tổn thất thủy lực lớn

Nguyên lý làm viêc : Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tại đây các thành phần có kích thước lớn (rác) như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, rác cây, bao nilon… được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải

Hình 2.1 : Song chắn rác trong hệ thống xử lý nước thải[5]

2.2.1.2 Lưới lọc

Đối với nước thải công nghiệp, còn sử dụng loại lưới lọc – tấm thép mỏng đục lỗ hoặc dây thép đan với nhau chiều rộng mắt lưới không lớn hơn 5 mm để chắn giữ rác Cũng có trường hợp người ta đặt song chắn rác với chiều rộng khe hở đến 30cm để chắn giữ rác sơ bộ trước khi cho qua lưới lọc Lưới lọc phân biệt thành loại phẳng và loại trụ Lưới lọc sử dụng để xử lý sơ bộ, thu hồi các sản phẩm quý dạng chất không tan trong nước thải công nghiệp trước khi xả vào mạng lưới thoát nước đô thị

Nguyên lý làm việc: Lưới lọc đơn giản là tấm thép với nhiều lỗ không lớn hơn 5 cm dùng để giữ lại rác, cặn có kích thước lớn trong nước thải

Những chất được giữ lại trên mặt lưới được xói rửa bằng những tia nước mạnh và cho chảy vào máng thu nước

Hình 2.2 : Lưới lọc cho hệ thống xử lý nước thải[6 . ]2.2.1.2 Bể lắng cát

Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích thước từ 0,2mm đến 2mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các công trình sinh học phía sau

Bể lắng cát có thể phân thành 2 loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng Ngoài ra để tăng hiệu quả lắng cát, bể lắng cát thổi khí cũng được sử dụng rộng rãi

Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt qua 0,3 m/s Vận tốc này

Nguyên lý làm việc: Bể lắng cát dùng để loại những hạt cặn lớn vô cơ chứa trong nước thải mà chủ yếu là cát Các hạt cát và những hạt rắn nhỏ không hòa tan trong nước thải khi đi qua bể lắng cát, dưới tác động của lực hấp dẫn, sẽ rơi xuống đáy bể với tốc

độ tương ứng với độ lớn thủy lực và trọng lượng riêng của nó

Hình 2.3 : Cấu tạo bể lắng cát ngang[7] 2.2.1.3 Bể tuyển nổi, tách dầu mỡ

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt nổi lên bề mặt Hiệu suất quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí, hàm lượng chất rắn Kích thước tối ưu của bọt khí nằm trong khoảng 15 – 30 micromet (từ 50 – 120 micromet) Khi hàm lượng hạt rắn cao, xác xuất va chạm và kết dính giữa các hạt sẽ tăng lên, do đó, lượng khí tiêu tốn sẽ giảm.Việc ổn định kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trọng

Hình 2.4 : Cấu tạo bể tuyển nổi

2.2.1.4 Bể điều hòa

Cấu tạo bể điều hòa phụ thuộc vào chức năng của bể Nếu chỉ để điều hòa lưu lượng,

có thể chọn hình dáng bất kỳ miễn là phù hợp với quy hoạch xây dựng đất đai của trạm

xử lý, còn nếu bể dùng để điều hòa cả chất lượng và lưu lượng, đòi hỏi phải có thiết bị khuấy trộn, hình dáng bể, vị trí ống đưa nước vào, ống lấy nước ra phải xem xét tính

toán kỹ phù hợp với thiết bị khuấy trộn được lựa chọn

Nguyên lý làm việc: Có 2 loại bể điều hòa:

- Bể điều hòa lưu lượng: Loại bể này không cần thiết bị khuấy trộn Bể chia thành nhiều ngăn, định kỳ có thể tháo khô từng ngăn để xúc cát và cặn lắng ra ngoài

- Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng: phải có đủ dung tích để điều hòa lưu lượng, chất lượng và bên trong phải có hệ thống thiết bị khuấy để đảm bảo sự xáo trộn đều trong toàn bộ thể tích

Hình 2.5 : Bể điều hòa[8] 2.2.1.5 Bể lắng

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải (bể lắng đợt 1) hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2)

Nguyên lý làm viêc: Sử dụng nguyên lý trọng lực, lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi nưc thải

vậy, quá trình lắng cặn diễn ra trong dòng đi lên, vận tốc nước là 0,5 – 0,6m/s Chiều cao vùng lắng khoảng 4 – 5m với độ dốc từ 45 – 60 mỗi hạt chuyển động theo dòng nước lên trên với vận tốc và và lắng dưới tác dụng của trọng lực, hạt chuyển động xuống dưới với vận tốc Nếu > v thì hạt lắng nhanh, còn < v thì hạt sẽ bị cuốn lên trên Các hạt cặn lắng xuống dưới đáy bể được lấy ra bằng hệ thống hút bùn Hiệu quả lắng của bể lắng đứng thấp hơn bể lắng ngang khoảng 10 – 20%

Hình 2.6 Bể lắng đứng[9]

b Bể lắng ngang

Bể lắng ngang là bể hình chữ nhật, có hai hay nhiều ngăn hoạt động đồng thời Nước chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể Chiều sâu của bể lắng ngang nằm trong khoảng H = 1,5 – 4m, chiều dài L = (8 – 12) H và chiều rộng dao động từ 3 đến 6m bể lắng ngang được ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15000 m3/ngày với hiệu quả lắng 60%

Trong bể lắng ngang, hạt chuyển động theo dòng nước có vận tốc v và dưới tác dụng của trọng lực chuyển động xuống dưới với vận tốc Như vậy, bể lắng ngang có thể lắng những hạt mà quỹ đạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của nó Vận tốc chuyển động của dòng nước trong bể lắng ngang không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lắng thường từ 1 đến 3 giờ

Hình 2.8 Bể lắng ly tâm[10]

Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn, chất bẩn lơ lững không hòa tan

2.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

 Phạm vi ứng dụng

Phương pháp hóa – lý được sử dụng khi nước thải có chỉ số tổng cặn lơ lửng cao, hoặc có hàm lượng kim loại cao Cần phải ưu tiên xử lý để không gây ức vi sinh vật ở các công trình phía sau

2.2.2.1 Hấp phụ

Tùy thuộc vào chất ô nhiễm mà lựa chọn vật liệu hấp phụ phù hợp Vỏ của tháp được làm băng thép không gỉ Nước thải sẽ được dẫn lên trên và phun từ trên xuống thấm qua lớp vật liệu hấp phụ, nước sạch sẽ đi ra từ phía dưới

Nguyên lý làm việc : Hấp phụ các chất bẩn hòa tan là kết quả của sự di chuyển phân

tử của những chất đó từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới dạng của trường lực bề mặt Trường lực bề mặt gồm hai dạng:

- Hydrat hóa các phân tử chất tan, tức là tác dụng tương hỗ giữa những phân tử chất rắn hòa tan với những phân tử nước

- Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất bẩn bị hấp phụ với các nguyên tử trên

bề mặt chất rắn

Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm, một số chất tổng hợp khác và một số chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xi mạt sắt Than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Các chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ bị hấp phụ

Hình 2.9 : Tháp hấp phụ[11]

2.2.2.3 Trao đổi ion

Quá trình trao đổi ion bao gồm việc chuyển các muối thành các axit tương ứng bằng nhựa trao đổi ion dương gốc hydro và loại bỏ những axit này bằng nhựa trao đổi ion âm

Nguyên lý làm việc : Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của các chất rắn trao đồi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước

Hình 2.10 : Cấu tạo tháp trao đổi ion[12] 2.2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

2.2.3.1 Keo tụ, tạo bông

Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm thường không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dung biện pháp xử lý

cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tạo ra các hạt keo có khả năng dính lại với nhau

và dính kêt các hạt cặn lơ lửng trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng

Nguyên lý làm việc: Những hạt rắn có kích thước quá nhỏ như các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan thì khó có thể tách khỏi nước thải bằng quá trình lắng thông thường

Hình 2.11 : Cơ chế tạo cầu nối và hình thành bông cặn[13] .2.3.2 Trung hòa

Trong hệ thống xử lý sinh học, pH của nước thải phải được suy trì trong khoảng từ 6,5 đến 8,5 để đảm bảo cho sự hoạt động của vi sinh vật

Trong quá trình trung hòa, một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải

Nguyên lý làm việc : Phương pháp này được sử dụng khi trên khu công nghiệp có nước thải của một số nhà máy xí nghiệp chứa axit và nước thải của một số nhà máy xí nghiệp khác lại chứa kiềm Để tạo điều kiện cho các công trình phía sau cần trung hòa

pH

Hình 2.10 : Quá trình trung hòa nhiều bậc[14]

2.2.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

 Phạm vi ứng dụng

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển

 Nguyên lí hoạt động

Cở sở của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để oxy hóa các liên kết hữu cơ phân tán dạng keo và dạng hòa tan có trong nước thải Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ có sẵn trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như: cacbon, nitơ, phosphor, kali, Vi sinh vật sử dụng vật chất này để tạo tế bào cũng như tích lũy năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển, chính vì vậy sinh khối vi sinh vật không ngừng tăng lên

Trên cơ sở đó có thể phân loại như sau:

- Quá trình sinh học hiếu khí

- Biophin nhỏ giọt

- Biophin cao tải

2.2.4.2 Bể Aerotank

Nước thải sau khi qua bể lắng 1 có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng

đi vào bể phản ứng hiếu khí (Aerotank) Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông căn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu

cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dung chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan thành các tế bào mới

Để đảm bảo bùn hoạt tính ở trạng thải lơ lửng và đảm bảo chất lượng oxy dùng trong quá trình sinh hóa các chất hữu cơ thì phải luôn đảm bảo việc cung cấp oxy Lượng bùn tuần hoàn và không khí cần cung cấp phụ thuộc vào độ ẩm và mức độ của yêu cầu xử lí nước thải

Tỷ lệ các chất dinh dưỡng: BOD5: N : P = 100:5:1 Nước thải có pH từ 6,5–8,5 trong bể là thích hợp Thời gian lưu nước trong bể không quá 12h

Quá trình diễn ra như sau:

- Khuấy trộn đều nước thải với bùn hoạt tính trong thể tích của bể phản ứng

- Làm thoáng bằng khí nén hay khuấy trộn bề mặt hỗn hợp nước thải và bùn họat tính có trong bể trong một thời gian đủ dài để lấy oxy cấp cho quá trình sinh hóa xảy ra trong bể

- Làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bằng bể lắng đợt

- Tuần hoàn lại một lượng bàn cần thiết từ đáy bể lăng đợt 2 vào bể Aerotank để hòa trộn với nước thải đi vào

- Xả bùn dư và xử lý bùn

Hình 2.14 Bể Aerotank[17] 2.2.4.3 Bể SBR

SBR là một dạng của bể Aerotank, phát triển trên cơ sở xử lí bùn hoạt tính, vận hành theo từng mẻ liên tục và kiểm soát được theo thời gian có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí

Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu của bể là 2

Bể sinh học làm việc theo từng mẻ kế tiếp được thực hiện theo 5 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Đưa nước thải vào bể Nước thải đã qua song chắn rác và bể lắng cát, tách dầu mỡ, tự chảy hoặc bơm vào bể đến mức định trước

Giai đoạn 2: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp ôxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, yêu cầu về mức độ xử lý

Giai đoạn 3: Lắng trong nước Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100% Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ

Giai đoạn 4: Tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp nhận Giai đoạn 5: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể

Hình 0.1 Các giai đoạn của SBR[17]

a Mương oxy hóa

Là dạng cải tiến của Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính lơ lửng chuyển động tuần hoàn trong mương Có thể xử lý nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD từ 1000 – 5000 mg/l

Hình 0.2 Mương ôxy hóa[17]

b Bể MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

Công nghệ MBBR là công nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá trình xử

lý bùn hoạt tính và bể lọc sinh học Trong bể hiếu khí dính bám MBBR, hệ thống cấp khí được cung cấp để tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển Đồng thời quá trình cấp khí phải đảm bảo được các vật liệu luôn ở trạng thái lơ lửng và chuyển động xáo trộn liên tục trong suốt quá trình phản ứng Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ dính bám và phát triển trên bề mặt các vật liệu Các vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải để phát triển thành sinh khối Quần xả vi sinh sẽ phát triển và dày lên rất nhanh chóng cùng với sự suy giảm các chất hữu cơ trong nước thải Khi đạt đến một độ dày nhất định, khối lượng vi sinh vật sẽ tăng lên, lớp vi sinh vật phía trong do không tiếp xúc được nguồn thức ăn nên chúng sẽ

bị chết, khả năng bám vào vật liệu không còn Khi chúng không bám được lên bề mặt vật liệu sẽ bị bong ra rơi vào trong nước thải Một lượng nhỏ vi sinh vật còn bám trên các vật liệu sẽ tiếp tục sử dụng các hợp chất hữu cơ có trong nước thải để hình thành một quần xã sinh vật mới

Vi sinh vật bám trên bề mặt vật liệu lọc gồm 3 loại: lớp ngoài cùng là vi sinh vật hiếu khí, tiếp là lớp vi sinh vật thiếu khí, lớp trong cùng là vi sinh vật kị khí Vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa hợp chất nitơ về dạng nitrite, nitrate Tiếp tục vi sinh vật thiếu khí và

kị khí sẽ sử dụng các hợp chất hữu cơ trong nước thải làm chất oxy hóa để khử nitrate, nitrite về dạng khí N2 bay lên Mặt khác quá trình nito một phần còn được thực hiện tại

bể lắng sinh học Vì vậy hiệu quả xử lý hợp chất nitơ, photpho trong nước thải sinh hoạt của công trình này rất tốt

Chịu được tải trọng hữu cơ cao:

Hình 2.17 Bể MBBR hiếu khí[17]

Hình 2.18 Bể MBBR thiếu khí[17].

c Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí – bể UASB

Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau

đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) và các chất hữu

cơ bị phân hủy

Các bọt khí metan và NH3, H2S nổi lên trên và thu được bằng các chụp thu khí để dẫn

ra khỏi bể Nước thải tiếp đó chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2 pha lỏng rắn Sau đó ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó rất quan trọng khi vận hành bể UASB

Sử dụng cho những nguồn thải có nồng độ BOD5 > 1000mg/l và COD > 2000 mg/l

và xử lý cho những nguồn thải có lưu lượng < 50000 m3/ngđ

Hình 0.1 Bể UASB[17].

Hệ thống nước thải tập trung của một số khu công nghiệp tương tự

 Công nghệ xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Tân Bình, 2000m 3 /ngày

Hình 2.21: Công nghệ xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Tân Bình[18].

Đánh giá hệ thống

- Hệ thống thiết kế đơn giản

- Hệ thống chỉ yêu cầu ít thiết bị máy móc

- Hệ thống sử dụng quá trình chảy tràn để vận chuyển nước thải giúp giảm chi phí bơm và năng lượng khi hoạt động

- Các thiết kế bố trí năng suất của từng bể hợp lý giúp đảm bảo đầu ra của bể trước đáp ứng yêu cầu đầu vào của bể sau

- SBR hoạt động theo mẻ, gián đoạn Chế độ hoạt động có thể thay đổi theo lưu lượng, chất lượng nước đầu vào nên linh động hơn Chịu đựng được sự dao động

về lưu lượng và chất lượng nước đầu vào