KỸ THUẬT xử lý nước THẢI

Xử lý nước thải là quá trình loại bỏ chất ô nhiễm ra khỏi nước thải như nước thải hộ gia đình, thương mại và cơ quan. Nó bao gồm các quá trình vật lý, hóa học, và sinh học để loại bỏ các chất ô nhiễm và sản xuất nước thải được xử lý an toàn với môi trường.

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÔNG NGHIỆP, CÁC NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI TRONG TỰ NHIÊN 1.1 Các loại nước thải 1.1.1 Một số dạng nước thải chủ yếu nước thải 1.1.2 Thành phần nước thải .2 1.1.3 Lựa chọn lưu lượng tính tốn 1.2.Các nguồn tiếp nhận nước thải tự nhiên .8 1.2.1.Tác động nước thải nguồn tiếp nhận hay ô nhiễm nguồn nước, phân vùng ô nhiễm 1.2.2.Quá trình tự làm nguồn nước .9 1.3.Một số thông số đặc trưng nước thải phục vụ việc thiết kế, lựa chọn cơng nghệ xử lý kiểm sốt hoạt động nhà máy xử lý nước thải .10 1.4 Phân tích, thiết kế cơng nghệ nhà máy xử lý nước thải 10 1.4.1.Các tiêu chuẩn thiết kế .10 1.4.2.Các số liệu cần thiết cho công tác thiết kế (lưu lượng, tiêu chất lượng nước thải cần thiết dùng để thiết kế, ) .10 1.4.3.Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sơ đồ dây chuyền công nghệ nhà máy xử lý nước thải 11 1.4.4.Tính tốn thuỷ lực 12 1.5.Các tiêu kinh tế kỹ thuật lựa chọn công nghệ nhà máy xử lý nước (chi phí đầu tư,chi phí vận hành bảo dưỡng, diện tích đất sử dụng, chất nhiễm thứ cấp tạo ra,…) 13 1.6.Một số sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp 14 CHƯƠNG 2: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 16 2.1.Một số vấn đề thoát nước thu gom nước thải 17 2.1.1.Các hệ thống thoát nước thu gom nước thải 17 2.1.2.Nguyên tắc thiết kế lắp đặt hệ thống thoát nước thải 17 2.1.3.Các trạm bơm nước thải 17 2.2 Xử lý sơ 18 2.2.1.Lọc qua song chắn rác/lưới chắn rác 18 2.2.2.Bể tách dầu/mỡ 18 2.2.3.Lắng cát 18 2.2.4.Bể điều hoà lưu lượng, nồng độ .19 2.3 Kỹ thuật lắng nước thải 20 2.3.1.Lý thuyết lắng nước thải 20 2.3.2.Cấu tạo đặc trưng bể lắng bậc I .22 2.3.3.Các loại bể lắng thường dùng xử lý nước thải 22 2.4 Kỹ thuật tuyển 25 2.4.1.Khái niệm, nguyên lý chất trình tuyển .25 2.4.2.Các phương pháp tuyển 25 2.4.3.Cơ chế, động học yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trình tuyển 30 2.4.4.Giới thiệu số công nghệ sơ đồ xử lý nước phương pháp tuyển 31 2.4.5.Phương pháp tính tốn thiết kế 33 CHƯƠNG 3: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC VÀ HOÁ LÝ 36 3.1 Phương pháp trung hòa 36 3.1.1.Kết hợp trộn hai dịng thải có tính axít tính kiềm 36 3.1.2.Sử dụng tác nhân hóa học như: H2SO4, NaOH, Ca(OH)2, 36 3.1.3.Sử dụng vật liệu có tác dụng trung hòa CaCO3, 38 3.2 Phương pháp kết tủa hóa học .38 3.2.1 Kết tủa dạng muối (sử dụng tác nhân hóa học như: Na2CO3, Na2SO4, Na2S) 38 3.2.2 Kết tủa dạng hydroxyt (sử dụng tác nhân hóa học như: NaOH,Ca(OH)2,) 39 3.3 Phương pháp keo tụ - đông tụ 39 3.3.1.Khái niệm keo tụ, đông tụ 39 3.3.2.Cấu tạo tính chất hạt keo, chế q trình keo tụ, kết bơng 39 3.3.3.Cơ chế keo tụ kim loại hoá trị động học trình keo tụ (bởi Al 3+ Fe3+) 44 3.3.4.Động học trình keo tụ 45 3.3.5.Các phương pháp làm keo ổn định phá bền huyền phù keo, biện pháp keo tụ khác .46 3.3.6.Tính tốn hệ thống keo tụ - đơng tụ 48 3.4.Phương pháp ôxy hóa, phương pháp khử 51 3.4.1.Một số chất ơxy hóa Clo, O3, H2O2 hay kết hợp O3/H2O2 51 3.4.2.Các chất khử Na2S2O6, FeSO4, 54 3.4.3.Cơ chế phản ứng ứng dụng 55 3.4.4.Các ví dụ phản ứng ôzôn với hydro cacbon thơm, phenol, thuốc trừ sâu 56 3.4.5.Sản xuất ozon, thiết bị phản ứng sản xuất ozon 57 3.5 Kỹ thuật ô xy hóa nâng cao (AOPs) 59 3.5.1.Kỹ thuật Fenton 59 3.5.2 Kỹ thuật điện hóa 60 3.5.3 Kỹ thuật Fenton điện hóa 62 3.5.4 Kỹ thuật AOPs khác 62 3.6 Kỹ thuật màng 63 3.6.1 Một số loại màng .63 3.6.2 Cơ chế tách chất bẩn qua màng .64 3.7.Phương pháp trao đổi ion 65 3.7.1 Cơ sở lý thuyết trình trao đổi ion .65 3.7.2 Các chất trao đổi ion thường ứng dụng thực tế 67 3.7.3 Tính tốn thiết kế hệ thống trao đổi ion 69 3.8.Công nghệ hấp phụ ứng dụng xử lý nước thải .69 3.8.1.Một số chất hấp phụ (than hoạt tính, zeolit, ) 69 3.8.2 Cơ sở lý thuyết hấp phụ 70 3.8.3.Ứng dụng chất hấp phụ PAC, GAC xử lý nước thải 75 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC (XỬ LÝ BẬC II) 77 4.1.Nguyên lý chung phương pháp xử lý sinh học 77 4.1.1 Chức phân loại: 77 4.1.2 Cơ chế trình sinh học động học trình phản ứng sinh hóa 77 4.2.Lọc sinh học 78 4.2.1.Các dạng bể lọc sinh học (biophil nhỏ giọt, Biophil cao tải, bể lọc sinh học ngập nước, đĩa sinh học, ) 78 4.2.2.Cơ chế trình sinh học bể lọc .79 4.2.3.Cấu tạo, sơ đồ hệ thống lọc sinh học nguyên lý làm việc bể lọc sinh học, ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng 80 4.2.4.Tính tốn cơng nghệ thiết kế bể lọc sinh học: tải trọng BOD, tải lượng thuỷ lực, thể tích mơi trường lọc, tốc độ tuần hoàn hiệu suất 81 4.3.Bể aeroten 83 4.3.1.Các trình sinh học hệ thống bùn hoạt tính chế q trình (cơ chế, tác nhân sinh học) 83 4.3.2.Phân loại bể Aeroten (bể Aeroten làm việc liên tục, bể Aeroten làm việc gián đoạn - SBR, mương xy hóa, ) .84 4.3.3.Phân tích q trình (Hệ thống thiết bị phản ứng khuấy trộn hoàn toàn; hệ thống thiết bị phản ứng dòng đẩy) .87 4.3.4.Các thông số cần xem xét thiết kế vận hành 87 4.3.5.Tính tốn cơng nghệ thiết kế bể aeroten 87 4.4.Xử lý sinh học điều kiện tự nhiên 90 4.4.1.Phân loại hồ sinh học .90 4.4.2.Nguyên lý kết cấu chế hoạt động dạng hồ sinh học wetland kiến tạo 91 4.4.3.Nguyên lý thiết kế, cấu tạo hồ sinh học wetland kiến tạo phục vụ làm nước thải 94 4.4.4.Xử lý chất hữu loại bỏ vi sinh vật gây bệnh hồ xử lý điều kiện tự nhiên .95 4.4.5.Xử lý chất hữu wetland kiến tạo điều kiện tự nhiên 95 4.4.6 Xử lý nước thải cánh đồng tưới cánh đồng lọc 97 4.4.7.Tính tốn thiết kế .98 4.5.Xử lý nước thải phương pháp yếm khí .99 4.5.1.Cơ chế trình: phản ứng xảy tác nhân sinh học, yếu tố ảnh hưởng 99 4.5.2.Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất q trình phân huỷ kỵ khí (nhiệt độ, pH, tải lượng dòng vào, khuấy trộn, tỷ lệ C/N, chất độc, ) 100 4.5.3.Các dạng công trình xử lý sinh học yếm khí (bể tự hoại, bể biogas, bể UASB, bể lọc kỵ khí) .102 4.5.4.Nguyên tắc cấu tạo làm việc cơng trình xử lý yếm khí .106 4.5.5.Các thơng số cơng nghệ đặc trưng tính tốn thiết kế cơng trình xử lý .106 4.5.6.Phạm vi ứng dụng phương pháp sinh học yếm khí xử lý nước thải 107 CHƯƠNG 5: KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI VÀ XỬ LÝ BẬC III .110 5.1 Xử lý nitơ phốtpho nước thải phương pháp hoá lý 110 5.1.1.Kỹ thuật xử lý nitơ phương pháp hóa lý; .110 5.1.2 Kỹ thuật xử lý phốtpho phương pháp hóa học; .110 5.2 Xử lý nitơ phốt nước thải phương pháp sinh học 110 5.2.1 Vai trò nito phốt 110 5.2.2 Q trình nitrat hóa phản nitrat sinh học; yếu tố ảnh hưởng .111 5.2.3.Cơ chế trình khử phốtpho phương pháp hóa học .113 5.2.4.Cơ chế q trình khử phốtpho phương pháp sinh học 115 5.2.5.Một số công nghệ xử lý ni tơ phốt phương pháp sinh học (công nghệ AO, AAO; BARDENPHO, DENIPHOR, PHOREDOX; công nghệ hợp khối sinh học Bio-combinator, AO-MBR, AO-MBBR; công nghệ lai ghép (Hybrid) xử lý sinh học nước thải) 116 5.3.Phương pháp tiên tiến xử lý chất hữu độ mầu nước thải sau xử lý sinh học 120 5.4 Các phương pháp khử trùng nước thải .123 5.4.1.Cơ sở lý thuyết trình khử trùng 123 5.4.2.Khử trùng nước thải clo dẫn xuất 123 5.4.3.Clo, axit hypoclorơ ion hypoclorit .125 5.4.4.Dioxyt clo (ClO2) 127 CHƯƠNG 6: XỬ LÝ BÙN 129 6.1.Các nguồn phát sinh bùn Nhà máy xử lý nước thải, tính chất đặc trưng bùn thải từ công đoạn xử lý 129 6.2.Các phương pháp xử lý bùn (sân phơi bùn, bể mêtan, phương pháp nhiệt): chế phân giải yếm khí yếu tố ảnh hưởng (cơ chế, tác nhân sinh học, yếu tố ảnh hưởng nhiệt độ, pH, tỷ lệ C:N, chất độc, ) .130 6.3.Một số cơng trình xử lý bùn cặn 133 6.3.1.Bể tự hoại .133 6.3.2.Bể mêtan lên men điều kiện kỵ khí .134 6.4.Khử tách nước, làm khô bùn cặn: 135 6.4.1.Các loại bùn cặn thành phần tính chất chúng 135 6.4.2.Phương pháp trọng lực (bể nén bùn) 136 6.4.3.Phương pháp hóa học .136 6.4.4.Phương pháp giới (ép băng tải, ép khung bản) 138 6.4.5.Sân phơi bùn 139 6.5.Xử lý sử dụng bùn cặn sau xử lý 140 CHƯƠNG 1: THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÔNG NGHIỆP, CÁC NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI TRONG TỰ NHIÊN 1.1 Các loại nước thải 1.1.1 Một số dạng nước thải chủ yếu nước thải Người ta định nghĩa nước thải chất lỏng thải trình người bị thay đổi tính chất ban đầu chúng Thông thường nước thải phân theo nguồn gốc phát sinh chúng a, Nước thải sinh hoạt Là nước thải thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng động: tắm giặt giũ, tẫy rửa, vệ sinh cá nhân….chúng thường thải từ hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ, cơng trình cơng cộng khác Thành phần nước thải thải sinh hoạt gồm hai loại: + Nước thải nhiễm bẩn chất tiết người từ phòng vệ sinh + Nước thải nhiễm bẩn từ chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, chất rửa trôi, kể làm vệ sinh sàn nhà b, Nước thải công nghiệp Là loại nước thải sau trình sản xuất, phụ thuộc vào loại hình cơng nghiệp Đặc tính nhiễm nồng độ nước thải công nghiệp khác phụ thuộc vào loại vào loại hình cơng nghiệp cơng nghệ lựa chọn Có hai loại nước thải cơng nghiệp: + Nước thải công nghiệp quy ước sạch: loại nước thải sau sử dụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà + Loại nước thải công nghiệp nhiễm bẩn đặc trưng cơng nghiệp cần xử lý trước xã vào mạng lưới thoát nước chung vào nguồn nước tùy theo mức độ tiếp nhận 1.1.2 Thành phần nước thải 1.1.2.1 Thành phần vật lý  Nhiệt độ Nhiệt độ nước thay đổi theo mùa năm Nước bề mặt Việt Nam dao động từ 14,3-33,50C Nhiệt độ nước thải thường cao so với nguồn nước ban đầu, có gia nhiệt vào nước từ đồ dùng gia đình máy móc sản xuất Sự thay đổi nhiệt độ nước thải ảnh hưởng đến số yếu tố khác tốc độ lắng hạt rắn lơ lửng, độ oxy hòa tan hoạt động sinh hóa khác nước thải  Hàm lượng chất rắn Nước chiếm 99,9% nước thải, 0,1% thành phần rắn khiến nước thải không suốt Một số tiêu thể hàm lượng rắn dòng thải lỏng Độ đục, tổng rắn lơ lửng (TSS), tổng rắn hòa tan (TDS)  Độ màu Nước khơng có màu, nước có màu biểu nước bị ô nhiễm Nếu bề dày nước lớn, ta có cảm giác nước có màu xanh nhẹ nước hấp thụ chọn lọc số bước sóng định ánh sáng mặt trời Nước có màu xanh đậm chứng tỏ nước có chất phú dưỡng thực vật phát triển mức sản phẩm phân hủy thực vật chết Quá trình phân hủy chất hữu làm xuất axit humic (mùn) hịa tan làm nước có màu vàng Nước thải nhà máy, công xưởng, lị mổ… có nhiều màu sắc khác Nước có màu tác động đến khả xuyên qua ánh sáng mặt trời qua nước, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái Màu hóa chất gây nên độc hại với sinh vật nước Cường độ màu thường xác định phương pháp đo quang sau lọc chất vẩn đục  Mùi vị Nước không mùi, không vị Nước có mùi lạ triệu chứng nước bị nhiễm Mùi vị nước gây hai nguyên nhân chủ yếu: - Do sản phẩm phân hủy chất hữu nước - Do nước thải có chứa chất khác nhau, màu mùi vị nước đặc trưng cho loại Mùi vị nước xác định theo cường độ tương đối quy ước Tiêu chuẩn nước uống phải khơng có mùi, vị lạ 1.1.2.2.Các thành phần Hóa học nước thải  pH Hàm lượng ion H+ tiêu quan trọng nước nước thải Đây yếu tố quan trọng trình xử lý nước thải phương pháp hóa học phương pháp sinh học Giống nước, nước thải chia thành nước trung tính, nước mang tính axit kiềm phụ thuộc vào độ pH dòng thải: pH = 7: dịng thải trung tính pH > 7: dịng thải mang tính kiềm pH < 7: dịng thải mang tính axit Trong dịng thải cơng nghiệp thường có pH > pH < 10  Oxy hòa tan (DO) Oxy hòa tan nước cần thiết cho q trình hơ hấp sinh vật thủy sinh q trình tự làm nước Oxy hịa tan tạo nhờ q trình hịa tan oxy khí vào nước nhờ q trình quang hợp tảo loài thực vật thủy sinh Nồng độ DO phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhiệt độ, áp suất khí quyển, tốc độ dịng chảy đặc biệt có mặt chất hữu vi sinh vật Khi DO thấp, loài thủy sinh giảm hoạt động chết Do vậy, DO số quan trọng để đánh giá độ nhiễm nước Thực tế, độ oxy hịa tan có ảnh hưởng nhiều đến đặc tính nước thải Nếu dịng nước thải có DO q thấp thường có mùi thối, sẫm mầu (thường có mầu đen)  Nhu cầu oxy hóa sinh học (BOD) Nhu cầu oxy hóa sinh học nhu cầu oxy sinh học thường viết tắt BOD, lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu có nước vi sinh vật hiếu khí Như BOD tiêu để đánh giá hàm lượng chất hữu dễ phân hủy sinh học tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước thải  Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD) Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD) lượng oxy cần thiết cho q trình oxy hóa tồn chất hữu có nước thành CO2 nước Chỉ số COD sử dụng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu nước thải ô nhiễm nước tự nhiên COD BOD số định lượng chất hữu nước có khả bị oxy hóa BOD cho biết lượng chất hữu dễ bị phân hủy vi sinh vật nước, COD cho biết tổng lượng chất hữu có nước bị oxy hóa tác nhân hóa học Do tỷ số COD:BOD lớn  Hàm lượng nitơ Nito có nước thải thường hợp chất protein sản phẩm phân hủy amoni, nitrit, nitrat Chúng có vai trị quan trọng hệ sinh thái nước, Trong nước cần thiết có lượng nito thích hợp, đặc biệt nước thải, mối quan hệ BOD với N P có ảnh hưởng lớn đến hình thành khả oxy hóa bùn hoạt tính Vì vậy, nước thải, số tổng nitơ, amoni, nitrit nitrat số quan trọng cần xác định trước đưa lựa chọn công nghệ xử lý  Hàm lượng photpho (P) Photpho tồn nước dạng H2PO4-, HPO42-, PO43-, polyphosphate Na3(PO3)6 photpho hữu Đây nguồn dinh dưỡng cho thực vật thủy sinh, gây ô nhiễm góp phần thúc đẩy tượng phú dưỡng thủy vực Hàm lượng P thừa nước thải làm cho loại tảo thực vật lớn phát triển nhanh chóng, làm che lấp bề mặt thủy vực, hạn chế lượng oxy khơng khí hịa tan vào nước Sau tảo thực vật thủy sinh tự chết phân hủy gây thiếu oxy hòa tan làm cho sinh vật thủy sinh bị tiêu diệt Trong nước thải, số tổng photpho phosphate xác định để đánh giá chất lượng nước thải đưa lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thích hợp  Hàm lượng kim loại nặng Hầu hết kim loại nặng có độc tính cao người động vật Nước thải có chứa kim loại nặng thường dịng thải cơng nghiệp với số kim loại asen (As), chì (Pb), cadimi (Cd), crom (Cr), v.v  Tổng dầu mỡ Dầu mỡ thường phát sinh từ khu vực nhà bếp từ ngành công nghiệp chế biến thịt, từ lị mổ Dầu mỡ vào hệ thống nước thải đóng kết đường ống làm giảm thể tích đường ống, gây tắc nghẽn dịng chảy, gây mùi khó chịu ảnh hưởng đến mơi trường Do hàm lượng dầu mỡ động thực vật số cần xác định để định xem có cần áp dụng tiền xử lý để loại bỏ dầu mỡ khỏi nước thải hay không  Cặn hữu Cặn hữu nước thải có nguồn gốc từ thức ăn người, động vật tiêu hóa phần nhỏ dư thừa thải từ xác động vật chết, thối rữa tạo nên Thành phần hóa học chất hữu cacbon (C), hydro (H2), oxy (O2), số chất có thêm nitơ (N2), photpho (P), lưu huỳnh (S) Dạng tồn cặn hữu nước thải chủ yếu protein, cacbonhydrat, chất béo sản phẩm phân hủy chúng Các hợp chất hữu bị thối rữa hay phân hủy hoạt động sống vi khuẩn vi sinh có nước, dễ cháy, dễ bắt lửa Cặn hữu cháy bay hoàn toàn nhiệt độ cao 550o đến 6000C, nên đơi cịn gọi cặn bay  Cặn vô Cặn vô chất trơ, khơng bị phân hủy, đơi có hợp chất hữu phức tạp (như sunfat) điều kiện định bị phân rã Cặn vơ có nguồn gốc khống chất muối khống, cát, sạn, bùn, độ kiềm, độ cứng chất thường gặp nước cấp Cặn vô không bị cháy nhiệt độ cao Đem sấy tiếp cặn khô đến 550oC đến 600oC toàn cặn hữu cháy bay hết, lượng lại cặn vơ cơ, đơi cịn gọi độ tro cặn  Cặn lơ lửng Cặn lơ lửng nhận biết mắt thường, loại khỏi nước trình keo tụ, lắng,lọc Để xác định hàm lượng cặn lơ lửng, lấy mẫu nước thải lọc qua giấy lọc tiêu chuẩn, sấy khô 105 oC đem cân hàm lượng cặn lơ lửng biểu thị mg/l Trong nước thải sinh hoạt cặn lơ lửng chứa 70% cặn hữu cơ, 30% cặn vô Cặn lơ lửng gồm cặn lắng cặn dạng keo không lắng 1.1.2.3.Sinh học Nước thải sinh hoạt chứa vô số sinh vật chủ yếu vi sinh từ 10 - 106 ml Hai nguồn chủ yếu đưa vi sinh vào nước thải phân, nước tiểu từ đất Nước thải đất chứa vô số vinh sinh đặc biệt vi khuẩn Tế bào vi sinh hình thành từ chất hữu nên coi tập hợp vi sinh phần tổng chất hữu có nước thải, phần sống, hoạt động, tăng trưởng để phân hủy phần hữu lại nước thải Phần lớn vi sinh có nước thải khơng phải vi khuẩn gây bệnh Có thể có số vi khuẩn gây bệnh như: thương hàn, tả, lỵ vi trùng gan Thường phân loại vi sinh có nước thải hình dạng (hình thái học) Vi sinh xử lý nước thải phân làm ba nhóm là: Vi khuẩn, nấm tế bào ngun sinh  Vi khuẩn (Bacteria) Đóng vai trị quan trọng việc phân hủy chất hữa cơ, thể sống đơn bào, có khả phát triển tăng trưởng cặn lơ lửng dính bám vào bề mặt vật cứng Có nhiều loại vi khuẩn tên mô tả hết được, loại dễ nhận biết vi khuẩn Coli phân Vi khuẩn có khả sinh sản nhanh, tiếp xúc với chất dinh dưỡng có nước thải, chúng hấp thụ nhanh thức ăn qua thành tế bào Có ba loại vi khuẩn là: Khuẩn que, khuẩn cầu khuẩn xoắn thường có nước thải dạng tụ tập lại thành màng mỏng lưới, liên kết với thành khối bơng cặn Đại đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu thành chất ổn định tạo thành bơng cặn dễ lắng, thường có loại vi khuẩn dạng lông tơ (filamentous) kết với thành lưới nhẹ lên bề mặt làm ngăn cản trình lắng bể lắng đợt Vi khuẩn ký sinh (paracitic bacteria) vi khuẩn sống bám vào vật chủ, thức ăn thức ăn vật chủ đồng hóa, chúng thường sống đường ruột người động vật, vào nước thải theo phân nước tiểu Vi khuẩn ký sinh có nhiều loại vi trùng gây bệnh, vào nước thải theo phân nước tiểu người bị bệnh Vi khuẩn hoại sinh (saprophytic bacteria) vi khuẩn hoại sinh dùng chất hữu không hoạt động làm thức ăn, phân hủy cặn hữu làm chất dinh dưỡng sng 10 NH2Cl + HOCl ă NHCl2 + H2O dicloramine NHCl2 + HOCl ă NCl3 + H2O tricloramine Sn phẩm monocloramine dicloramine sinh thành tùy thuộc vào trị số pH môi trường Trị số pH cao, lượng clo kết hợp để tạo thành dicloramine thấp nồng độ monocloramine cao Hơn nữa, nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, lực diệt trùng monocloramine thường thấp so với lực diệt trùng dicloramine khoảng từ đến lần, so với clo, lực diệt trùng dicloramine lại thấp từ 20 đến 25 lần Chính điều giải thích q trình khử trùng lại xảy có hiệu trị số pH môi trường thấp Để đảm bảo cho trình khử trùng đạt hiệu hồn tồn, người ta thường tính đến lượng clo dư thích hợp nước sau q trình khử trùng Trong hệ thống khử trùng có chứa amoniac hợp chất có chứa nhóm amoni, lượng clo tham gia phản ứng để tạo thành cloramine gọi clo kết hợp, tổng hàm lượng clo tự dạng Cl2, HOCl ClO-, lượng Clo kết hợp gọi clo hoạt tính khử trùng, khả diệt trùng clo tự clo kết hợp khác mà lượng clo dư cần thiết để đảm bảo khử trùng triệt để dược đánh giá mức khác 5.4.4.Dioxyt clo (ClO2) 5.4.4.1.Các dạng khác mơi trường nước Clo dioxit có cơng thức hóa họclà ClO2, clo dioxit chất khí màu xanh, có tính khử trùng mạnh tiêu diệt vi khuẩn, loại kí sinh trùng virus mà hệ thống sử dụng clo khác khơng diệt được, dễ hịa tan nước bền ánh sáng Clo dioxit thường dùng để khử trùng nước có chứa phenol có hàm lượng chất hữu cao không phản ứng tạo clophenol Clo dioxit sản xuất trực tiếp chỗ cách sục khí clo vào dung dịch natri clorit hay canxi clorit axit hóa : 2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 2NaCl Ca(ClO2)2 + Cl2 → 2ClO2 + CaCl2 5.4.4.2.Hoạt tính hố học mơi trường nước 134 ClO2 ơxy hóa thẩm thấu qua màng tế bào, phản ứng trực tiếp với mono acid (Cystein, trytophan, tyrosin ) RNA tế bào(kể thể bào xác vi bào tử) làm ngừng trệ trình trao đổi chất, dẫn đến ức chế phá vỡ hoạt động sống Virus, vi khuẩn,nấm,nguyên sinh động vật ClO2 phản ứng oxy hóa số kim loại sắt,mangan tạo kết tủa lắng xuống đáy ClO phản ứng với H2S hợp chất phenol làm giảm mùi hơi, nước 5.4.4.3.Tính khử trùng dioxyt clo Dùng để khử trùng thiết bị y tế, thiết bị thí nghiệm Nó ứng dụng chất oxi hóa chất khử trùng đặc biệt hiệu để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh nấm, khuẩn vi rút Nó ngăn chặn loại bỏ màng sinh học Clo dioxit hiệu việc chống lại bệnh than chống lại bào tử vi khuẩn ClO2 thực q trình ơxy hóa tiêu diệt virus, vi khuẩn, protozoa… mà khơng làm ảnh hưởng đến yếu tố khác môi trường, không làm chết tảo, không ảnh hưởng tới tôm, cá… Chlorine thơng thường, B.K.C, Formalin…Ngồi có cơng dụng sát khuẩn, mà cịn loại bỏ hồn tồn mùi có hợp chất hữu cơ, làm cho môi trường nước trở nên sạch, gia tăng hàm lượng ôxy ao nuôi Khử lắng phèn ao nuôi, giúp môi trường ổn định 135 CHƯƠNG 6: XỬ LÝ BÙN 6.1.Các nguồn phát sinh bùn Nhà máy xử lý nước thải, tính chất đặc trưng bùn thải từ công đoạn xử lý Bùn thải hình thành sau trình xử lý học Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TSS nước thải thường 50-70gam/người/ngày.đêm Khoảng 25-50 gam cặn/người/ngày.đêm giữ lại khâu xử lý bậc Độ ẩm cặn sau lắng 2h 97.5%, sau chúng nén dần hố tập trung đến độ ẩm 92-95% Trung bình thể tích cặn lắng 0.6-0.8 lít/người/ngày.đêm Do thành phần khơng hịa tan nước thải nên gọi cặn sơ cấp Trong cặn có 65-70% thành phần hữu cơ, nhiều vi sinh vật vi sinh vật gây bệnh 136 Trong nước thải đưa vào q trình xử lý, có cặn lơ lửng dung dịch với kích thước hạt bé khơng thể lắng trọng lực Do ta phải thêm vào hóa chất trợ lằng keo tụ – đông keo tụ (PAC hay polytetsu) để liên kết hạt rắn lại với thành cặn lớn có khả lắng trọng lực Bùn thải hình thành sau xử lý sinh học, bao gồm bùn hoạt tính sau bể Aerotank bùn màng sinh vật sau bể lọc sinh học, gọi chung bùn thứ cấp Một phần lớn loại bùn dẫn trở lại bể Aerotank (gọi bùn hoạt tính tuần hồn), phần bùn cịn lại gọi bùn hoạt tính dư dẫn vào bể nén bùn Bùn cặn chia thành nhóm: bùn cặn vơ cơ, bùn cặn hữu cơ, bùn cặn hỗn hợp (chứa hợp chất vơ hữu cơ) Tính chất bùn Bùn thải từ bể lắng đợt gọi bùn tươi hợp chất hữu bùn chưa bị phân hủy, bùn bể lắng đợt hai bùn hoạt tính có cấu tạo dạng bơng cặn, qua xử lý sinh học nên chất hữu có cặn phân hủy phần Bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ, chứa nhiều vi khuẩn vi khuẩn gây bệnh, độ ẩm lớn, sử dụng bùn cặn tươi làm phân bón khơng có lợi khó vận chuyển Theo đó, bùn thải phát sinh từ q trình xử lý nước thải cơng nghiệp có chứa hàm lượng cao kim loại nặng Cu, Cr, As, Ni, Cd,…đặc biệt bùn thải 137 phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải tập trung ngành nghề sản xuất, điều chế hóa chất vơ cơ, hữu cơ, xử lý, che phủ bề mặt, gia công kim loại, vật liệu khác 6.2.Các phương pháp xử lý bùn (sân phơi bùn, bể mêtan, phương pháp nhiệt): chế phân giải yếm khí yếu tố ảnh hưởng (cơ chế, tác nhân sinh học, yếu tố ảnh hưởng nhiệt độ, pH, tỷ lệ C:N, chất độc, ) Bể metan- Q trình lên men yếm khí gồm giai đoạn  Giai đoạn 1: Thủy phân Dưới tác dụng enzym hydrolaza vi sinh vật tiết ra, chất hữu có phân tử lượng lớn protein, lipit, hydrocacbon … bị phân hủy thành chất hữu có phân tử lượng nhỏ phần lớn dễ tan nước đường, amino axit, axit béo, axit hữu … phản ứng (1); (2); (3); (4) (5) thể đây: (1) Hợp chất cao phân tử + H2O → Hợp chất thấp phân tử + H2 (2) Lipids → Axit béo 138 (3) Polysaccharide → Monosaccharide (4) Protein → Amino axit (5) Axit nucleic → Purine + Pyrimidin  Giai đoạn 2: Axit hóa Các sản phẩm trình thủy phân vi sinh vật hấp thụ chuyển hóa Các axit hữu có phân tử lượng nhỏ, rượu chất trung tính khác hình thành q trình lên men đường, phân giải axit khử amin Ngồi số khí tạo thành CO 2, H2S, H2, NH3 lượng nhỏ CH4, nước thải giàu protein cịn sinh khí độc mercaptan, scatol, indol … Trong trình lên men axit hữu cơ, axit amin khử amin khử thủy phân để tạo NH NH4 + , phần vi sinh vật sử dụng để tạo sinh khối, phần lại thường tồn dạng NH + Thành phần tính chất sản phẩm giai đoạn phụ thuộc nhiều vào chất chất ô nhiễm, điều kiện môi trường tác nhân sinh học Thành phần sản phẩm giai đoạn ảnh hưởng đến giai đoạn Các phản ứng xảy giai đoạn bao gồm phản ứng (6) (7) (6) C6H12O6 + 2H2 → 2CH3CH2COOH + 2H2O (7) C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2  Giai đoạn 3: Acetat hóa Các sản phẩm lên men axit béo, axit lactic … bước chuyển hóa đến axetic Các phản ứng xảy giai đoạn bao gồm phản ứng (8); (9); (10) (11) (8) CH3CH2COO- + 3H2O → CH3COO- + H+ + HCO3 - + 3H2 (9) C6H12O6 + 2H2O → 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2 (10) CH3CH2OH + 2H2O → CH3COO- + 2H2 + H+ (11) 2HCO3 - + 4H2 + H+ → CH3COO- + 4H2O Giai đoạn 4: Metan hóa Đây giai đoạn cuối giai đoạn quan trọng tồn q trình xử lý yếm khí đặc biệt điều kiện xử lý có thu khí biogas Các sản phẩm thu từ giai đoạn trước khí hóa nhờ vi 139 khuẩn methane hóa gọi chung Methanogens Các vi sinh vật có đặc tính chung hoạt động mơi trường yếm khí nghiêm ngặt Tốc độ sinh trưởng phát triển chúng chậm nhiều so với chủng vi sinh vật khác.Các phản ứng xảy giai đoạn bao gồm phản ứng (12); (13); (14); (15); (16) (17) (12) 2CH3CH2OH + CO2 → 2CH3COOH + CH4 (13) CH3COOH → CH4 + CO2 (14) CH3OH → CH4 + H2O (15) CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (16) CH3COO- + SO4 2- + H+ → 2HCO3 + H2S (17) CH3COO- + NO- + H2O + H+ → 2HCO3 + NH4 + Như sản phẩm cuối nhận chu trình phân hủy kị khí chất thải hữu biogas với thành phần khí CH4 CO2 Thành phần Tỉ lệ theo thể tích Metan ( CH4) 55-70% Carbon dioxide (CO2) 30 - 45% Hơi nước - 5% Ammonia (NH3) - 0,05% Hydrogen Sulphide (H2S) - 0,5% Nitrogen (N2) - 5% Giá trị lượng 6,0 - 6,5 kWh/m3 Nhiên liệu tương đương 0,60 - 0,65 lít dầu/m3 biogas Nhiệt độ đánh lửa 650 – 750°C Mật độ chuẩn 1,2 kg/m3 Mùi Trứng thối Các yếu tố ảnh hưởng Tồn q trình lên men Metan bị ảnh hưởng nhiều yếu tố: 140  Đều kiện kỵ khí: khơng có O2 dịch lên men  Nhiệt độ: qui mô nhỏ thực 30-35 0C, qui mơ lớn có khí hóa tự đơng hóa thực 50-550C  Độ pH: 6,5 – 7,5 (nếu