Cơ chế quá trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên Nước thải
Dòng ra
Bùn Hệ thống đĩa lọc sinh học
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551
50 Quá trình làm sạch nước thải ở điều kiện tự nhiên được tiến hành bằng cách tưới nước thải ở dạng phun mưa trên các cánh đồng được chuẩn bị riêng cho mục đích này hay đồng thời cho cả canh tác. Cánh đồng lọc được tính toán thiết kế dựa vào khả năng giữ lại, chuyển hóa chất bẩn trong đất. Khi lọc nước thải qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp đất trên cùng. Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh vật có khả năng hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Mục đích của hệ thống này là phân hủy các chất bẩn trong nước thải, tưới tiêu, thu hồi dinh dưỡng, tái sử dụng nước và bổ sung nguồn nước ngầm.
Ở lớp đất trên cùng (dày từ 0,2 đến 0,5m) chếđộ oxy thuận lợi nhất. Oxy tự do có sẵn trong công nghiệp thải, do cây cung cấp hoặc xâm nhập từ không khí được vi khuẩn sử dụng để oxy hóa các chất hữu cơ. Trong trường hợp còn dư oxy, các vi khuẩn nitrit và nitrat sẽ chuyển hóa nitơ amon thành nitơ nitrit và nitơ nitrat. Các sản phẩm tạo thành là nguồn dự trữ oxy cho quá trình oxy hóa kị khí các chất hữu cơ ở những tầng đất sâu hơn.
Như vậy, càng xuống sâu bên dưới, lượng oxy tự do càng giảm và sẽ diễn ra quá trình khử nitrat trong điều kiện yếm khí để phân hủy các chất hữu cơ còn lại. • Cánh đồng lọc
Trong cánh đồng lọc (cánh đồng ngập nước, cánh đồng tưới), khi nước thảilọc qua đất, một lượng lớn photpho được hấp thụ. Hiệu quả xử lý nitơ và photpho trong đất cao, nước thải khi xử vào nguồn nước mặt sẽ không gây ra hiện tượng phú dưỡng trong đó. Ngoài ra, phàn lớn các loại vi khuẩn gây bệnh cũng được giữ lại và bị tiêu diệt trong đất. Một số kim loại nặng được lọc trong đất cũng được giữ lại. Mực nước trong đất và trên mặt đất đủ độ sâu để đảm bảo phát triển một số loại thực vật đặc trưng, sống trong điều kiện đất bão hòa nước.
Hiệu suất xử lý phụ thuộc vào các yếu tố như loại đất, mưc nước ngầm, tải trọng và chế độ tưới, phương pháp tưới, nhiệt độ và thành phần tính chất nước thải. Hiệu suất xử lý cũng phụ thuộc vào loại cây trồng trên đó. Vai trò của thực vật đối với quá trình xử lý nước thải bai gồm :
- Vận chuyển oxy vào vùng rễ cây
- Giảm vận tốc dòng chảy, tăng khả năng lắng nước thải dong ra.
- Tạo màng vi sinh vật để tăng cường cho khả năng chuyển hóa nitơ hoặc hấp thụ các chất độc hại khác.
Công trình tận dụng các điều kiện tự nhiên về đất, cấu trúc địa tầng, địa hình, hệ đọng thực vật… để xử lý nước thải nên công trình có giá thành xây dựng rẻ, quản lý đơn giản, có hiệu quả kinh tế cao do thu hồi sinh khối cây trồng. Tuy nhiên, khó điều
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551
51 khiển và kiểm soát do phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên, tiêu tốn nhiều diện tích, và là nơi thuận lợi cho các loại ruồi, muỗi, côn trùng gây hại phát triển.
• Hồ sinh học
Cơ chế quá trình xử lý
Hồ sinh học là các thủy vực không lớn, gồm một chuỗi từ 3 đến 5 hồ, mà ởđó diễn ra quá trình chuyển hóa các chất bẩn với vai trò chủ yếu là các loại vi khuẩn và tảo. Nước chảy qua hệ thống hồ với vận tốc không lớn, nước thải được làm sạch bằng các quá trình tự nhiên nên tốc độ oxy hóa chậm, đòi hỏi thời gian lưu thủy lực lớn (30 đến 50 ngày). Do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy. Các chất bẩn hữu cơ khác được vi khuẩn và rong tảo sử dụng trong quá trình quanh hợp, Trong quá trình này lại cung cấp oxy cho quá trình oxy hóa của vi khuẩn. Hoạt động của rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Để hồ sinh học làm việc bình thường và ổn định cần duy trì pH, nhiệt độ và oxy ở giá trị tối ưu. Ở tầng nước sâu hàm lượng oxy giảm, tạo ra điều kiện thiếu khí hoặc yếm khí ở đáy hồ. Hiệu quả phân hủy chất hữu cơ ở hiếu khí là cao nhất. Do vậy, để tăng cường quá trình xử lý nước thải, người ta thường tăng dung tích vùng hiếu khí bằng các biện pháp cưỡng bức. Ởđây khuấy trộn có các chức năng:
- Rút ngắn thời gian lưu, giảm tới mức tối thiểu các vùng nước chết.
- Phân bố đều các chất dinh dưỡng cho tảo, Oxy và vi sinh vật từ đó đảm bảo hiệu quả xử lý.
- Ngăn ngừa vấn đề mùi do phân hủy yếm khí.
Nhược điểm chính của hồ sinh học là yêu cầu diện tích lớn, thời gian xử lý lâu dài và khó điều khiển quá trình xử lý.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 52 Bảng 18. So sánh các công nghệ có thể áp dụng xử lý nước thải đô thị Cánh đồng lọc Hồ sinh học Lọc sinh học nhỏ giọt Lọc sinh
học cao tải Aeroten trộn Aeroten đẩy SBR Đĩa sinh học
C.suất xử lý, m3
/ngày < 10000 < 30000 < 5000 < 50000 < 30000 < 50000 < 1000 < 5000
Thời gian lưu, giờ 120-240 120-480 - - 3-5 8-36 12-50 -
Khử BOD, % 60-80 60-80 80-90 80-90 70-80 85-95 70-85 40-70
BOD5 sau xử lý 15 40-100 < 15 < 15 10-20 15 < 25 20
Xử lý N, P + + + ++ ++ - 40-80% + -
Tốn nhiều diện tích + + + - - - + + - - (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Năng lượng cấp khi - - - ++ + + + + -
Sinh khối MLSS, mg/l - 200-400 - - 1500-6000 2000-6000 2000-5000 - F/M, gBOD5/gMLVSS - - - 0.2-1.0 0.04-0.1 0.04-0.2 - Bùn thải,kg/kgBOD5khử - - - - ++ 0.3-0.4 + - Tuổi bùn, ngày - - - - 3-15 15-30 10-30 - H.S cấp khí, m3 khí/m3 - - - 8-12 3-7 15 3-7 -
Thời gian thổi khí, h - - - - 6-8 16-24 12-18 -
T.trọng hữu cơ,
kgBOD5/m3.ngày 0.0002-0.0075
0.0015-
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551
53
Tuần hoàn bùn - - - - 0.25-1 0.75-1.5 0.5-1 -
Tuấn hoàn nước thải 0.5-3 0.5-5 0.5-2 0.5-4 - 0.5-1 - 0.5-5
Độ ổn định - - ++ ++ + ++ - ++
C.phi xây dựng
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551
54 Ngày nay, với sức ép ngày càng lớn của việc bảo vệ môi trường, đòi hỏi mức độ làm sạch cao hơn xử lý thông thường. Vì vậy, các nhà máy xử lý nước thải cần có công nghệ khử triệt để các chất dinh dưỡng N, P và K thường có nhiều trong nước thải sinh hoạt. Các nguyên tố này là những yếu tố dẫn đến sự phát triển bùng nổ của một số vi sinh vật đặc biệt là tảo trong các nguồn nước tiếp nhận.
Dựa vào bảng so sánh trên ta có thể nhận thấy rằng có 2 công nghệ xử lý nước thải phù hợp với quy mô lưu lượng nước thải 21200m3/ngày là sử dụng bể lọc sinh học cao tải,lọc sinh học nhỏ giọt và kênh oxy hóa tuần hoàn. Chúng đều có khả hăng xử lý tốt các chất hữu cơ, những chất đinh dưỡng N, P trong nước thải nhiễm bẩn. Tuy nhiên, sử dụng bể lọc sinh học cao tải có những điểm nổi trội hơn như không cần nhiều năng lượng cho thông khí nên cũng hạn chế được các công trình thiết bị nén cấp khí, và được lợi về diện tích mặt bằng xây dựng công trình. Do vậy, ta lựa chọn công nghệ bể lọc sinh cao tải để xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn.
Nồng độ chất bẩn trong nước thải và yêu cầu xử lý được xác định theo bảng như sau:
Các chất ô nhiễm Giá trị (mg/l) Yêu cầu xử lý theo cột B QCVN 14 - 2008 pH 6,9 – 7,3 5 – 9 Chất lơ lửng (SS) 450 100 COD 335 BOD5 (20°C) 216 50 Nitơ amon (N-NH4) 32 10 Phốtpho (PO43-) 1,7.103/160 = 11 10 Chất hoạt động bề mặt 2,5.103/160 = 15,6 10 Coliform MPN/100ml 2,3.105 5000 Bảng 19. Nồng độ chất bẩn trong nước thải
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551
55 Hình 12. Sơđồ công nghệ nhà máy xử lý nước thải.
Bùn lắng Máy lọc rác tinh Song chắn rác Máy thổi khí Ngăn tiếp nhận Bể lắng cát Bểđiều hòa Nước thải Bể lọc sinh học cao tải Bể lắng thứ cấp Bể khử trùng C.Polyme Bùn thải Bể nén bùn Máy ép bùn Bể lắng sơ cấp Nguồn tiếp nhận (QC 14 – 2008)
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551
56
Chương 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY
XỬ LÝ NƯỚC THẢI THÀNH PHỐ QUY NHƠN