Xử lý nước thải

5/15/2020 Mục tiêu TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Kỹ thuật Tài ngun nước - Bộ mơn Cấp nước Mục tiêu tổng quát: Môn học cung cấp cho sinh viên kiến thức về: XỬ LÝ NƯỚC THẢI Số lượng, thành phần loại nước thải đô thị, Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng nước thải, GV Nguyễn Thị Thu Trang Email: thutrang_ctn@tlu.edu.vn Đt: 0916267786 Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tốn cơng trình xử lý nước thải đô thị Hà Nội, 3/2020 NỘI DUNG Xử lý nước thải biện pháp sinh học điều kiện tự nhiên Sự ô nhiễm nguồn nước, bảo vệ nguồn nước khỏi bị ô nhiễm nước thải Các phương pháp xử lý nước thải Xử lý nước thải phương pháp học 10 Xử lý sử dụng cặn bùn nước thải Chương Thành phần, tính chất nước thải NỘI DUNG Xử lý nước thải biện pháp sinh học điều kiện nhân tạo Khử trùng xả nước thải làm nguồn Sơ đồ tổng thể trạm xử lý nước thải Nghiệm thu, đưa cơng trình vào hoạt động 5/15/2020 CÁC LOẠI NƯỚC THẢI Trong hộ gia đình có loại nước thải sau đây: CHƯƠNG Nguồn nước thải từ ngơi nhà THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI Nước thải phân Nước tiểu Nước tắm, giặt, rửa Nước thải nhà bếp Các loại nước thải khác Chương 1.1 Theo nguồn gốc hình thành Các loại nước thải chia thành loại sau đây: 1.2 Theo đối tượng thoát nước Các loại nước thải chia thành loại sau đây: - ‘’Nước xám’’ không chứa phân, nước tiểu - Nước thải chứa phân, nước tiểu từ khu vệ sinh (toilet) gọi ‘’nước đen’’ - Nước thải nhà bếp chứa dầu mở phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy rửa bát - Nhóm nước thải hộ gia đình, khu dân cư - Nhóm nước thải cơng trình công cộng, dịch vụ nước thải bệnh viện, nước thải khách sạn, nước thải trường học, nước thải nhà ăn Mỗi nhóm, loại nước thải có lưu lượng, chế độ xả nước thành phần tính chất đặc trưng riêng Một số nơi người ta nhóm hai loại nước thải thứ hai thứ ba, gọi tên chung "nước đen" 5/15/2020 THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI 1.3 Theo đặc điểm hệ thống thoát nước Các loại nước thải chia thành loại sau đây: 2.1 Theo trạng thái lý học chất bẩn Các chất bẩn nước thải chia thành nhóm sau đây: Nhóm 1: khơng tan d > 10-4 mm - Nước thải hệ thống thoát nước riêng - Nước thải hệ thống thoát nước chung Việc phân loại nước thải theo hệ thống thoát nước phụ thuộc vào đối tượng thoát nước, đặc điểm hệ thống nước thị khu dân cư điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội khác đô thị 10-4 > d > 10-6 mm Nhóm 3: hồ tan d < 10-6 mm 10 2.2 Theo chất hoá học 2.2 Theo chất hoá học 2.2.1 Các chất bẩn nước thải bao gồm: • Vơ • Hữu : - Động vật - Thực vật • Vi sinh vật sinh vật Nước thải sinh hoạt 99,9% 0,1% Nước Các chất rắn 5070% Các chất hữu 65% Protein 11 Nhóm 2: keo 25% Cacbon hydrat 2.2.2 Các chất bẩn nước thải sinh hoạt • Các chất vô gồm 42%: cát, hạt đất sét, xỉ quặng, muối khống, axit vơ cơ, kiềm vơ cơ, dầu khống • Các chất bẩn hữu chiếm 58%: gồm chất hữu nguồn gốc thực vật (chứa C) chất hữu nguồn gốc động vật (chứa N) 3050% Các chất vô 10% Các chất béo Cát Muối Kim loại 12 5/15/2020 2.2 Theo chất hoá học 2.2.1 Các chất bẩn nước thải cơng nghiệp CÁC TẠP CHẤT KHƠNG HỒ TAN TRONG NƯỚC THẢI • NTSX nhà máy xí nghiệp chia thành nhóm: nhóm NTSX không bẩn (quy ước sạch) nước bẩn 3.1 Các chất khơng tan (trạng thái) • NTSX bẩn chứa nhiều loại tạp chất với nồng độ khác nhau, có loại chứa chất bẩn chủ yếu chất vơ cơ, có loại chứa chất bẩn chủ yếu chất hữu 3.1.2 Phương pháp phân tích : 3.1.1 Trạng thái chúng • Phân tán thơ: • Phân tán nhỏ: huyền phù, nhũ tương, màng • Khi lọc qua giấy lọc, phần chất khơng hồ tan bị giữ lại giấy lọc gọi chất lơ lửng (huyền phù) • Hàm lượng chất lơ lửng xác định sau sấy khô 105 oC biểu thị mg/l (g/m3) • Nếu để nước thải bình trạng thái lắng tĩnh, tuỳ theo kích thước hạt (độ tản mạn), trọng lượng riêng chúng : • hạt < nước → hạt • hạt  nước → hạt lơ lửng • hạt > nước → lắng cặn • Thành phần, tính chất nước thải sản xuất đa dạng phức tạp Một số loại nước thải chứa chất độc hại nước thải mạ điện chứa kim loại nặng: crôm, niken,… nước lò giết mổ chể biến phòng dịch nguy hiểm mặt vệ sinh, bệnh dịch 13 14 3.2 Độ ẩm cặn lắng 3.3 Độ tro cặn 3.2.1 Định nghĩa độ ẩm : 3.3.1 Đặt vấn đề : cặn, chất khơng hồ tan chứa nước Độ ẩm cặn tỷ lệ trọng lượng nước cặn với trọng lượng tổng cộng cặn nước (tức trọng lượng cặn ướt ngâm nước) thải gồm chất hữu vô - Cách xác định thành phần chúng : + Đầu tiên sấy khô 105 oC đem cân + Đặt vào lò nung 600 oC đem cân Khi chất hữu cháy, bay đi, cịn lại chất vô - Cách xác định biểu thị độ ẩm : + Cân trọng lượng nước cặn, sau đem sấy khơ 105oC cho nước bay đem cân trọng lượng cặn khô + Biểu thị độ ẩm % : Thơng thường, độ ẩm cặn: W = 97,5% - 95 - 93% (khi nén) 15 3.3.2 Định nghĩa : Độ tro cặn tỷ số trọng lượng chất tro lại nung 600oC với trọng lượng tổng cộng chất khô tuyệt đối sấy 105 oC (tính %) 100% - độ tro (khống vô cơ) = độ không tro (chất hữu cơ) - Các số liệu thông thường : Đối với nước thải sinh hoạt, chất tro chiếm khoảng 20-30 % chất không tro chiếm khoảng 70-80 % 16 5/15/2020 3.4 Các chất keo, chất hoà tan nước thải 3.5 Các chất vơ • • • • • • • • • • 3.4.1 Các chất keo - Keo kỵ nước: Đặc trưng khả liên kết hạt phân tán với phân tử nước - Keo ưa nước: Khơng có khả liên kết hạt phân tán với phân tử nước 3.4.2 Các chất hoà tan nước thải: N, C, S, K, P, Na, Cl 17 Các muối Clorua Nitơ Các chất chứa phôtpho Sulphua Các hợp chất vô độc hại Kim loại nặng Các loại khí Ơxy hồ tan (DO) Khí Hydrơsulphua Khí mêtan 18 CÁC QÚA TRÌNH XẢY RA TRONG NƯỚC THẢI 4.3 Q trình nitrat hố Q trình hiếu khí, q trình yếm khí hay kỵ khí, q trình ni trát hố khử ni trat hố 4.3.1 Khái niệm q trình nitrit hố 4.1 Q trình hiếu khí 19 • Q trình khống hoá chất hữu tác dụng vi khuẩn hiếu khí gọi q trình sinh hố hiếu khí • Ứng dụng: làm nước thải chứa chất bẩn hữu dạng hoà tan dạng keo Q trình nitrát hố q trình ôxy hoá sinh hoá nitơ muối amôn, thành nitrit sau thành nitrat tác dụng vi sinh vật hiếu khí điều kiện thích ứng (có ơxy nhiệt độ 40C) 4.2 Q trình yếm khí 4.3.2 Ý nghĩa q trình nitrat hố • Q trình khống hố chất hữu tác dụng vi khuẩn yếm khí gọi q trình sinh hố yếm khí • Ứng dụng: chế biến khử độc cặn nước thải xử lý sơ nước thải công nghiệp chứa chất hữu với hàm lượng cao • Tích luỹ ơxy dự trữ để ơxy hố chất hữu khơng chứa nitơ • Phản ánh mức độ khống hố hồn tồn chất bẩn hữu 20 5/15/2020 4.4 Quá trình khử nitrat hay phản nitrat Q TRÌNH HỒ TAN VÀ TIÊU THỤ ƠXY 5.1 Đặt vấn đề 4.4.1 Khái niệm Các điều kiện cần có để xử lý nước thải : Phải có O2 để ơxy hố hiếu khí chất bẩn hữu Quá trình khử nitrát trình tách ôxy khỏi nitrit, nitrat tác dụng vi khuẩn kỵ khí (vi khuẩn khử nitrat) − + - Nguồn cung cấp O2: khơng khí - Q trình diễn : - Hồ tan ơxy (cung) - Tiêu thụ ôxy (cầu) NO + 4H + 5C huuco ⎯⎯ ⎯→ 5CO + 2N + 2H O VKYK 4.3.2 Ý nghĩa Sự có mặt vi sinh vật • Tích luỹ ơxy dự trữ để ơxy hố chất hữu khơng chứa nitơ 21 22 5.3 Quy luật trình tiêu thụ ơxy (ơxy hố) 5.2 Diễn biến q trình khống hố Biểu thị quy luật : Q trình khống hố chất hữu diễn nhờ tác dụng vi sinh vật khống hố cịn gọi q trình ơxy hố sinh hố dX t = k1’ (La - Xt)  - ln (La - Xt) = k1’t +C dt Quá trình diễn theo giai đoạn : Điều kiện biên : t =  Xt = C = - ln La ln (La - Xt) = - k1’t + ln La Đặt k1 = k1’ lge = k1’  0,434 - Giai đoạn : ơxy hố chất hữu chứa C - Giai đoạn : ơxy hố chất hữu chứa N 5.3 Quy luật trình tiêu thụ ơxy (ơxy hố)  Tốc độ ơxy hố (hay tốc độ tiêu thụ ôxy), với nhiệt độ không đổi, thời điểm định, tỷ lệ thuận với lượng chất bẩn hữu có nước thải 23 k1’ = k1 = k1  ln 10 lg e 24 5/15/2020 5.3 Quy luật trình tiêu thụ ơxy (ơxy hố) Lt = La - Xt = La  10 (1) Xt = La – Lt = La  (1 - 10 − k t ) (2) k1 - số tốc độ tiêu thụ ơxy − k1t 5.4 Q trình hịa tan ơxy - Sự hồ tan chất khí nước - yếu tố ảnh hưởng : To , áp suất, điều kiện khuấy trộn bề mặt tiếp xúc - Quy luật : Tốc độ hồ tan ơxy nước thời điểm định tỷ lệ nghịch với độ bão hồ ơxy tỷ lệ thuận với độ thiếu hụt ôxy Các yếu tố ảnh hưởng : * Nhiệt độ : k1 = f (To) To tăng k1 tăng k1 (T2) = k1 (T1)  1,047 T2 - T1 k1 (T1), k1 (T2) - số tốc độ tiêu thụ ôxy nhiệt độ T1 T2 Công thức nà�t c¾t däc thĨ hiƯn cèt mùc nưíc, cèt đáy kênh, máng, ống , cốt mặt đất tự nhiên sau san 14 16 5/15/2020 Mặt tổng thể sơ đồ cao trình trạm xử lý Mặt trạm Xử Lý Nớc Thải đồ án dùng bể aêrôten hai hành lang với bể tái sinh Bể sâu 4,5 m panen cao 4,8 m Cặn từ bể lắng đợt I, II rác nghiền từ song chắn rác đợc đa bể mêtan để lên men Làm khô cặn thiết bị giới đồng thời có dự trữ sân phơi bùn Cát đợc làm khô boong ke, sân phơi cát Xả cát cao m năm Nếu dùng bể lắng ngang, hợp khối công trình đơn giản 17 19 Phân phối nớc thải vào công trình Mặt tổng thể sơ đồ cao trình trạm xử lý Ngăn tiếp nhận: Nớc thải vào TXL theo ống đẩy có áp theo ống kênh máng tự chảy để tiếp nhận nớc thải từ ống dẫn có áp, xây ngăn tiếp nhận trớc công trình làm ngời ta xây dựng ngăn tiếp nhận vòng BTCT lắp ghép đặt giá đỡ (hình 9-6) Mỗi ngăn có nắp đậy Kích thớc ngăn tuỳ thuộc Q trạm chọn theo bảng Các trạm xử lý để làm sinh hoá hoàn toàn với nồng độ ban đầu BOD20 = 170 - 210 mg/l, SS = 220 - 275 mg/l, nhiƯt ®é trung bình năm nớc thải 15oC mà không cần thay đổi thiết bị, thể tích công trình Với nồng độ chất bẩn nhiệt độ khác, thay đổi loại máy công suất máy thổi khí, liều lợng cặn số lợng bể mêtan, số lò hơi, chiều dài bể aêrôten Chỉ tiêu kinh tế so sánh phơng án thiết kế: lu lợng đơn vị (số m3 nớc thải/ngđ đợc xử lý 1m2 diện tÝch TXL) 18 20 5/15/2020 I-I II - II III - III l1 B/2 Chức năng: phân phối, vận chuyển nớc thải cặn tới công trình Cấu tạo: kênh máng hở tiết diện chữ nhật ống dẫn Dùng kênh máng hở dễ quản lý Dẫn nớc thải tới công trình điuke phải dùng ống Máng dẫn nớc nên có nắp đậy, kích thớc kênh máng ống dẫn xác định theo tính toán thuỷ lực: tốc độ chuyển ®éng cđa nưíc m¸ng = 0,4 - 0,6 m/s (tr¹m nhá = 0,2 - 0,3 m/s) ➢ Khi lưu lợng tối thiểu qmin không 1m/s ứng với lu lợng tính toán qtt Kgiờ = 1,5 H1 h h1 H H1 H Kênh máng ngăn phân phối: 4000 III III Hình 9-6 : Ngăn tiếp nhận dựa cột bê tông cốt thép lắp ghép a) Dẫn n-ớc vào theo ®-êng èng ®Èy b) DÉn n-íc vµo theo hai đ-ờng ống đẩy - Mặt đất đắp A A I II II B I l b b III III 21 23 Phân phối nớc thải vào công trình Phân phối nớc thải vào công trình Chiều cao xây dựng kênh máng > chiều sâu tính toán lớp nớc 0,1 - 0,2 m Kênh tiết diện chữ nhật b = 2h sÏ tèt nhÊt vỊ thủ lùc ➢ Tèc ®é nưíc ống dẫn (với lu lợng tính toán) > kênh máng hở tránh lắng cặn Phân phối nớc thải vào công trình kênh máng có chiều rộng < 1m, dùng sơ đồ hình 9-7 Khi Q lớn để phân phối cặn vào công trình, dùng ngăn phân phối, kênh thổi khí (h.ảnh 9-8) Kích thớc ngăn tiếp nhận Lu lợng nớc thải (m3/h) 100-160 250 400-630 1000-1250 1600-2000 22 ®ưêng kÝnh èng dÉn cã ¸p (mm) KÝch thưíc (mm) A B H H1 h h1 b l l1 Khi ®ưêng èng Khi ®ưêng èng 1500 1500 1500 2000 2000 1000 1000 1000 2300 2300 1300 1300 1300 2000 2000 1000 1000 1000 1600 1600 400 400 400 750 750 400 500 650 750 900 250 350 500 600 800 600 600 600 1000 1000 800 800 800 1200 1200 150-250 250 400 600 700 150 150 250 250 400 24 5/15/2020 Phân phối nớc thải vào công trình Kích thớc điuke, máng hở theo tính toán thuỷ lực Tốc độ nớc điuke = 0,8 - 0,9 m/s Qmin = 1,25 - 1,3 m/s Qmax Bán kính chỗ ngoặt ®iuke dÉn vµo  2,3 d ➢ Nưíc trµn qua lỗ tràn vào giếng, qua ống phân phối vào công trình Khi mực nớc bể lắng thay đổi, nớc qua lỗ tràn, để phân phối đợc nớc chảy tự Chiều rộng b lỗ tràn ¸p lùc tù ë c¸c cưa cđa ®iuke xác định theo công thức máng tràn tự do: ã vào công trình - Hai đơn nguyên - Bốn đơn nguyên 3- Tám đơn nguyªn 25 QTb = m b g H 3/ QTb - lu lợng trung bình cđa nưíc vµo tõng giÕng thu; m - hƯ sè lu lợng - phụ thuộc cấu tạo điuke giếng thu, m = 0,65 27 Phân phối nớc thải vào công trình Thiết bị đo lu lợng trạm xử lý II - II 1050 Z H I-I Chức năng: xác định lu lợng nớc Khi nớc vào công trình theo ống áp lực, dùng thiết bị đo lu lợng kiểu ống ven-tu-ri, đồng hồ đo nớc với áp kế visai Khi nớc vào công trình theo máng hở, dùng: đập tràn thành mỏng (thông dụng nhất) đập tràn có mực nớc xác định thợng lu hạ lu ▪ Cèng víi nưíc ch¶y tõ dưíi cưa cèng lín, có mực nớc xác định thợng lu hạ lu với độ mở định cửa cống Thiết bị đo mực nớc kênh hồ không cã nưíc d©ng a R a II I b a Hình 9-8 : Giếng phân phối với ống dẫn n-ớc 1- cửa chắn II 26 28 ... LOẠI NƯỚC THẢI Trong hộ gia đình có loại nước thải sau đây: CHƯƠNG Nguồn nước thải từ nhà THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI Nước thải phân Nước tiểu Nước tắm, giặt, rửa Nước thải nhà bếp Các loại nước. .. cư - Nhóm nước thải cơng trình cơng cộng, dịch vụ nước thải bệnh viện, nước thải khách sạn, nước thải trường học, nước thải nhà ăn Mỗi nhóm, loại nước thải có lưu lượng, chế độ xả nước thành... bẩn nước thải chia thành nhóm sau đây: Nhóm 1: khơng tan d > 10-4 mm - Nước thải hệ thống thoát nước riêng - Nước thải hệ thống thoát nước chung Việc phân loại nước thải theo hệ thống thoát nước