Nước thải từ xí, tiểu sẽ dẫn về hầm tự hoại diễn ra quá trình lắng cặn và lên men, phân huỷ sinh học kỵ khí cặn lắng. Các chất hữu cơ trong nước thải và bùn cặn đã lắng, chủ yếu là các Hydrocacbon, đạm, béo, ... được phân hủy bởi các vi khuẩn kỵ khí và các loại nấm
men. Nhờ vậy, cặn lên men, bớt mùi hôi, giảm thể tích. Chất không tan chuyển thành chất tan và chất khí (chủ yếu là CH4, CO2, H2S, NH3,...). Nước từ các lavabo, vệ sinh sàn, nhà tắm, nhà bếp, nhà ăn được dẫn qua song chắn rác nhằm loại bỏ rác thô trước khi thu gom về bể gom của hệ thống xử lý nước thải.
• Bể tách dầu:
Toàn bộ lượng nước thải phát sinh tại dự án sau khi được dẫn về hố thu gom sẽ được đưa qua bể tách dầu, để loại bỏ lượng dầu mỡ có trong nước thải trước khi dẫn qua bể điều hòa. Dầu mỡ sau khi được tách ra sẽ được thu gom và chuyển giao cho đơn vị chức năng theo đúng quy định.
• Bể điều hoà:
Có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải một cách ổn định trước khi đưa vào các công trình đơn vị phía sau, đặc biệt là cụm bể sinh học giúp cho các vi sinh có thể thích nghi với nước thải trong điều kiện ổn định, tránh được tình trạng vi sinh bị sốc tải. Bên cạnh đó, bể điều hòa lưu lượng và nồng độ giúp cho các quá trình sử dụng hóa chất cũng như chế độ hoạt động của các thiết bị cơ khí như bơm, máy thổi khí được duy trì một cách ổn định. Bể điều hòa được máy thổi khí cấp khí liên tục nhằm xáo trộn để giải phóng lượng chlorine dư (sinh ra do công tác vệ sinh khử trùng) trong nước thải, đồng thời phân hủy một phần chất hữu cơ trong nước thải. Sục khí làm thoáng sơ bộ, tránh phân hủy kỵ khí gây mùi hôi. Để dẫn nước qua bể Anoxic, cần sử dụng bơm.
• Bể thiếu khí:
Nước thải sau bể điều hoà được bơm dẫn vào bể thiếu khí, nhằm khử nitơ từ sự chuyển hóa nitrate thành nitơ tự do. Lượng nitrate này được tuần hoàn từ lượng bùn tuần hoàn từ bể lắng và lượng nước thải từ bể Aerotank. Nước thải sau khi khử nitơ sẽ tiếp tục tự chảy vào bể sinh học hiếu khí kết hợp nitrate hóa. Thông số quan trọng ảnh hưởng tới hiệu quả khử nitơ là: (1) thời gian lưu nước của bể sinh học thiếu khí; (2) nồng độ vi sinh trong bể; (3) tốc độ tuần hoàn nước và bùn từ bể sinh học hiếu khí và bể lắng; (4) nồng độ chất hữu cơ phân hủy sinh học; (5) phần nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học; (6) nhiệt độ. Trong các thông số trên, phần nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc khử nitơ. Nghiên cứu cho thấy nước thải cùng một nồng độ hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (bCOD) nhưng khác về thành phần nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (rbCOD). Trường hợp nào có rbCOD càng cao, tốc độ khử nitơ càng cao.
Tổng quá trình khử nitrate:
NO3- + 1,08CH3OH + H+ → 0,065C5H7O2N + 0,47N2 + 0,76CO2 + 2,44H2O
Bể sinh học thiếu khí được khuấy trộn bằng máy khuấy chìm nhằm giữ bùn ở trạng thái lơ lửng và nhằm tạo sự tiếp xúc giữa nguồn thức ăn và vi sinh. Hoàn toàn không được cung cấp oxy cho bể này vì oxy có thể gây ức chế cho vi sinh khử nitrate.
Trong điều kiện thiếu oxy, các loại vi khuẩn khử Nitrat sẽ tách oxy của Nitrat và Nitrit để oxy hóa chất hữu cơ. Nitơ phân tử tạo thành trong quá trình này sẽ thoát ra khỏi nước. Quá trình chuyển: NO3 → NO2 → NO → N2O → N2 (NO, N2O, N2: dạng khí)
Tuy nhiên để quá trình này diễn ra thì cần phải xảy ra thêm 2 quá trình Nitrat hóa và Nitrit hóa ở điều kiện hiếu khí, như sau:
Quá trình Nitrit hóa: NH4 + O2 + Nitrosomonas → NO2-
Quá trình Nitrat hóa: NH4 + O2 + Nitrobacter → NO3-
Phương trình phản ứng chung:
55 NH4+ + 76 O2 +5 CO2 + Nitrosomonas → C5H7NO2 + 54 NO2- + 52 H2O + 109 H+
400 NO2- + 10 O2 + NH3 + 5CO2 + 2H2O + Nitrobacter → C5H7NO2 + 400 NO3-
Vì vậy cần tuần hoàn một phần nước thải từ bể Aerotank về bể Anoxic. Phospho xuất hiện trong nước thải ở dạng PO43- hoặc poly phosphate P2O7 hoặc dạng phospho liên kết hữu cơ. Hai dạng sau chiếm khoảng 70% trong nước thải.
Vi khuẩn Acinetobacter có trong bể Anoxic khử được P, chúng có khả năng tích lũy polyphosphate trong sinh khối tương đối cao (2 – 5%).
Khả năng lấy P của Acinetobacter tăng lên rất nhiều lần nếu chúng được luân chuyển trong các điều kiện thiếu khí, hiếu khí. Vì vậy cần tuần hoàn một phần nước thải từ bể hiếu khí về bể thiếu khí để tăng khả năng khử P.
• Bể hiếu khí:
Mục đích của bể này là (1) giảm nồng độ các chất hữu cơ thông qua hoạt động của vi sinh tự dưỡng hiếu khí; (2) thực hiện quá trình nitrate hóa nhằm tạo ra lượng nitrate cho hệ thống thiếu khí phía trước. Máy thổi khí được vận hành liên tục nhằm cung cấp oxy vi sinh vật hiếu khí hoạt động. Đối với quần thể vi sinh vật tự dưỡng hiếu khí, trong điều kiện thổi khí liên tục, quần thể vi sinh vật này sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải
thành các hợp chất vô cơ đơn giản đồng thời tổng hợp phospho và nitơ nhằm tổng hợp, duy trì tế bào và vận chuyển năng lượng cho quá trình trao đổi chất của chúng.
• Bể lắng:
Nước từ bể hiếu khí chảy vào bể lắng. Tại đây, xảy ra quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bùn (vi sinh vật). Phần bùn lắng này chủ yếu là vi sinh vật trôi ra từ bể sinh học hiếu khí. Một phần bùn sau lắng (tại ngăn thu bùn) được bơm tuần hoàn về bể thiếu khí và bể hiếu khí để duy trì nồng độ bùn trong bể. Phần bùn dư còn lại được bơm vào bể chứa bùn để giảm độ ẩm vì bùn vừa bơm từ bể lắng thường chứa độ ẩm khá lớn. Bùn sau khi về bể nén bùn sẽ được hợp đồng với đơn vị có chức năng để thu gom định kỳ và xử lý đúng quy định.
• Bể trung gian: Nước thải sau bể lắng sinh học được dẫn sang bể trung gian.
• Bồn lọc áp lực:
Nước thải từ bể lắng bơm cao áp bơm lên bồn lọc áp lực. Bồn lọc áp lực là bồn lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc. Thành phần lớp vật liệu lọc được sử dụng như: cát, sỏi. Qua cơ chế lọc áp lực phần cặn lơ lửng còn lại trong nước thải sẽ được xử lý. Sau một thời gian hoạt động các chất bẩn bám trên lớp vật liệu lọc gây bịt kín các lỗ lọc ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của bồn lọc. Trong trường hợp này phải áp dụng phương thức rửa lọc cho bồn. Nước thải đi từ dưới lên trên với áp lực nước lớn sẽ làm sạch các chất bẩn bám trên lớp vật liệu lọc. Nước rửa lọc chứa các cặn bẩn bám trên vật liệu lọc sau đó sẽ được dẫn về lại bể điều hòa để được tiếp tục xử lý. Sau đó được dẫn qua bể khử trùng.
• Bể khử trùng:
Phần nước trong từ bể lọc áp lực sẽ tự chảy vào sẽ tự chảy qua bể khử trùng, đồng thời hóa chất khử trùng Chlorine được Bơm hóa chất bơm vào bể để tiêu diệt các vi trùng gây bệnh như E.Coli, Coliform,… có trong nước thải.
Nước sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT, cột A, K=1.
• Bể chứa bùn:
Bể chứa bùn có nhiệm vụ giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạn 1 phần hay phần lớn lượng nước có trong hỗn hợp để giảm kích thước thiết bị xử lý đồng thời phân
ra khỏi bùn cặn. Bùn thải sẽ được chuyển qua máy ép bùn để xử lý sơ bộ sau đó chuyển giao cho đơn vị chức năng.
CHƯƠNG V. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH