Như đã trình bày trong chương 1, có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải. Trong đó, phương pháp xử lý sinh học là phương pháp được áp dụng khá phổ biến, đặc biệt là trong xử lý nước thải sinh hoạt, vì đây là biện pháp xử lý tương đối hiệu quả và có tính kinh tế cao (do không phải tiêu tốn nhiều vật tư, hóa chất như các phương pháp hóa học). Phương pháp này cũng được áp dụng tại trạm XLNT Kim Liên. Về căn bản, trạm được thiết kế để khử Nitơ, Phôtpho, chất rắn lơ lửng, BODR5R, COD. Hệ thống áp dụng công nghệ A2O, là công nghệ bao gồm sự kết hợp của các bể kị khí, hiếm khí và sục khí. Ngoài ra trong bể sục khí còn được cấp thêm các hạt Bioerg nhằm tăng hiệu quả xử lý.
Bể kị khí chủ yếu dùng để loại bỏ Phốtpho, trong điều kiện không có oxi, phốtpho giữ lại trong các vi sinh vật được loại bỏ ra khỏi nước thải. Bể hiếm khí chủ yếu dùng để loại bỏ Nitơ. Bể này hầu như không có thành phần oxi nhưng có chứa nhiều nitơrit và nitơrat. Bể hiếu khí được sục khí bởi các máy sục khí để cung cấp không khí vào trong nước thải. Việc kết hợp bể hiếm khí và bể hiếu khí rất hữu hiệu cho quá trình nitơrat hóa và khử Nitơ. Nitơ được tạo ra sẽ giải phóng ra ngoài môi trường ở dạng khí.
Quá trình nitơrat hóa: Oxi hóa amoni thành nitơrat trong bể hiếu khí.
NHR4RP + P + 1.5 OR2R→ NOR2RP - P + HR2RO NOR2RP - P + 0.5 OR2R→ NOR3RP - P
NOR3RP- - P + 2 HR2R→ NOR2RP - P + 2 HR2RO NOR2RP - P + 3 HR2R→ NR2R + 2 OHP - P + 2 HR2RO
Sơ đồ công nghệ loại bỏ chất dinh dưỡng của trạm xử lý nước thải Kim Liên được trình bày trong hình 2.1
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ loại bỏ chất dinh dưỡng của trạm XLNT Kim Liên
Bể lắng sơ cấp Bể kị khí Bể hiếm khí Bể hiếu khí Bể lắng cuối Bùn hoạt tính hồi lưu
Bổ sung chất keo tụ Tuần hoàn nitơrat
Dòng xả
Bùn hoạt tính thải bỏ
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động trạm XLNT Kim Liên p p p p p p p p M M M M p M M M p M p p p p F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 p M f
Thuyết minh công nghệ
Toàn bộ nước thải được đưa về trạm bơm nước thải Kim Liên và được dẫn đến ngăn tiếp nhận của trạm xử lý. Sau khi qua song chắn rác thô, nước thải được đưa tới ngăn tách cát. Tại đây các chất rắn như cát và các chất tương đối nặng khác trong nước thải sẽ lắng xuống và được chuyển đi bằng bơm cát. Cát thu được sẽ được chuyển đến thiết bị tách cát để tiếp tục tách nước. Rác trôi nổi trong nước thải sẽ được tách ra bởi song chắn rác thô vận hành bằng tay và song chắn rác tinh vận hành bằng điện.
Sau khi qua song chắn rác tinh nước thải tự chảy sang bể điều hòa nhằm điều hòa sự dao động của chất lượng nước thải dòng vào và kiếm soát lưu lượng đến bể lắng sơ cấp thông qua việc kiếm soát lưu lượng của bơm chuyển tiếp bể điều hòa. Hai máy khuấy đặt chìm được lắp đặt trong bể để duy trì các chất hạt trong bể ở trạng thái lơ lửng. Một đồng hồ điện từ đo lưu lượng được nối với đường ống của bơm chuyển tiếp bể điều hòa để ghi lại lưu lượng đến bể lắng sơ cấp.
Lắng sơ cấp là bước đầu tiên của dây chuyền xử lý. Mục đích của bể lắng sơ bộ là để loại bỏ các chất thải rắn hữu cơ có thể lắng được. Trước khi đi vào bể lắng sơ cấp, nước thải đi qua hộp phân chia lưu lượng và song chắn rác tinh bể phản ứng. Một thiết bị tay cào bùn được lắp đặt để thu gom chất rắn lắng vào hố bùn, ngoài ra còn thu gom váng bọt và các chất trôi nổi đưa vào bể thu váng bọt. Bùn sẽ được hút ra bằng bơm bùn bể lắng sơ cấp và được đưa tới bể nén bùn.
Từ bể lắng sơ cấp, nước thải tràn qua máng ra và đưa tới bể phản ứng sinh học gồm 2 bể kị khí, 2 bể hiếm khí và 2 bể hiếu khí. Việc kết hợp bể ki khí, bể hiếm khí và bể hiếu khí rất hữu hiệu cho việc khử Phôtpho. Việc kết hợp bể hiếm khí và bể hiếu khí rất hữu hiệu cho quá trình nitơrat hóa và khử nitơ. Bể hiếu khí rất hữu hiệu cho quá trình khử cacbon hữu cơ và hyđro. Các máy khuấy được lắp đặt trong bể kị khí, hiếm khí, hiếu khí để khuấy trộn hỗn hợp bùn lỏng trong bể và cung cấp đầy đủ oxi cho phản ứng trong bể hiếu khí. Oxi được cấp bởi máy sục khí. Một bơm tuần hoàn được lắp để tuần hoàn hỗn hợp bùn lỏng trở lại bể hiếm khí cho quá trình khử Nitơ.
Bể lắng cuối là công trình lắng được sử dụng với bể phản ứng bùn hoạt tính để loại bỏ bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bùn lỏng từ dòng ra của bể phản ứng. Bể lắng cuối có thể đạt được hiệu suất loại bỏ 70 – 90% chất rắn lơ lửng. Bùn lắng đọng được gom lại bởi thiết bị cào cơ khí vào hố bùn và được đưa tới thiết bị nén bùn cho các bước xử lý bùn tiếp theo. Bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn trở lại bể kị khí bởi bơm tuần hoàn bùn. Nước sau xử lý được xả vào máng thoát và đưa tới bể khử trùng trước khi xả ra sông Lừ.
Bể khử trùng có tác dụng giảm số lượng sinh vật gây bệnh trong nước. Các sinh vật gây bệnh bị tiêu diệt thông qua tiếp xúc dung dịch Javen (NAOCl-7%) với dòng chảy. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi vì có độ tin cậy, đơn giản, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp và không độc hại. Bên cạnh đó, việc tiếp xúc với Clo góp phần vào việc khử mùi của nước thải.
Quá trình nén bùn không thể thiếu được cho hệ thống vì lợi ích kinh tế. Thông qua quá trình nén bùn, độ ẩm và thể tích của bùn sơ cấp và bùn hoạt tính thải bỏ sẽ giảm. Bùn đã nén được chuyển đến bể chứa bùn bằng bơm bùn. Bùn lưu trữ sẽ được chuyến đến thiết bị tách nước cơ khí để tiếp tục giảm lượng nước.
Bùn đã nén trong bể chứa bùn sẽ được xử lý tiếp bởi thiết bị tách nước kiểu băng ép nhằm tiếp tục giảm lượng nước cho khâu xử lý cuối cùng. Trước tiên bùn được đưa tới thiết bị keo tụ, bổ sung thêm polimer để tạo thành các bông bùn có kích thước lớn hơn sau đó được đưa tới thiết bị tách nước cơ học (kiểu băng tải ép). Bùn đã tách nước sẽ được chứa trong phễu chứa bùn để mang đi chôn lấp.
Hệ thống khử mùi là tháp khử mùi chứa đầy than hoạt tính được sử dụng để hấp phụ mùi trong trạm xử lý. Các ống hút được bố trí ở những hạng mục chính và được thu gom tập trung bằng quạt hút mùi.
Hệ thống song chắn rác Bể xử lý sinh học
Bể lắng thứ cấp Hệ thống xử lý bùn
Hình 2.3: Một số hình ảnh của trạm XLNT Kim Liên