Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) mục đích là tách chất rắn, cặn, các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải, điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Quá trình này được xem như một bước đệm để loại bỏ tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan trong nước thải thủy sản, với mục đích là:
- Đảm đảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo
- Loại bỏ cặn nặng như: vỏ tôm, xương cá, cá.
- Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
Đối với hệ thống xử lý nước thải đô thị và công nghiệp khác nhau, xử lý cơ học là quá trình hầu như không thể thiếu. Nó là bước ban đầu nhằm chuẩn bị các giai đoạn xử lý sau đó, nhất là khi các công trình xử lý phía sau là xử lý sinh học, xử lý hóa lý. Đây là phương pháp xử lý đơn giản, rẻ tiền và có hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao.
2.1.1. Song chắn rác và lưới chắn rác
a. Song chắn rác[5], [8]
Công dụng: song chắn rác dùng để giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như:
rác, vỏ đồ hộp, đá, gỗ, giẻ. giấy, túi nilon, thân cây, … có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý phía sau hoạt động ổn định.
Điều kiện áp dụng: Thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt
tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nghiêng một góc 60 – 700. Song chắn rác
có thể cố định hoặc di động, cũng có thể tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ.
Song chắc gồm các thanh kim loại (thép không gỉ) tiết diện 5 x 20mm đặt cách nhay 20 – 50mm trong một khung thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn, vận tốc nước qua song chắn vmax ≤ 0,6 m/s (ứng với Qmax). Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắc rác được chia thành 2 loại:
- Song chắc rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm.
- Song chắc rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm.
Ưu điểm
- Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt, độ bền cao.
GVHD: TS. Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 11 Nhược điểm
- Không lọc được rác có kích thước nhỏ. Xử lý rác thứ cấp.
- Tổn thất áp lực của dòng chảy khi đi qua song chắn rác.
b. Lưới chắn rác[5], [8]
Cấu tạo:
- Khung tai kéo, thanh lưới.
- Chặn ngược, chặn mút, chặn đứng.
- Thanh giằng đai gia cố rãnh nhựa lưới.
Nguyên lí hoạt động: khi nước thải có chứa rác thải có kích thước vừa và lớn
như: giẻ, rau, chai nhựa, nilon, chảy qua lưới chắn rác sẽ được giữ lại.
Phạm vi sử dụng: đối với nước thải công nghiệp, có thể sử dụng loại lưới lọc là
tấm thép mỏng đục lỗ hoặc lõi dây thép đan với kích thước mắt lưới 0,5 ÷ 1,0 mm để chắn giữ rác. Thông thường lưới lọc được sử dụng để xử lý sơ bộ, thu hồi các sản phẩm quý ở dạng chất lỏng không tan trong nước thải công nghiệp như công nghiệp dệt, xenluloza, giấy, da. Các chất bị giữ lại là sợi gỗ, len, lông động vật. Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào. Phải thường xuyên cào rác trên mặt lọc để tránh tắc dòng chảy.
(1) (2)
Hình 2.1 (1) Song chắn rác tinh; (2) song chắn rác thô. [8]
2.1.2. Bể thu và tách dầu mỡ
a. Bể thu dầu: được xây dựng trong khu vực bãi đỗ và cầu rửa ô tô, xe máy, bãi
chứa dầu và nhiên liệu, nhà giặt tẩy của khách sạn, bệnh viện hoặc các công trình công cộng khác.
b. Bể tách dầu mỡ: dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật, các loại
dầu,.. có trong nước thải. Bể tách mỡ thường được bố trí trong các bếp ăn của khách sạn, trường học, bệnh viện… xây bằng gạch, BTCT, thép, nhựa composite… và bố trí bên trong nhà, gần các thiết bị thoát nước hoặc ngoài sân gần khu vực bếp ăn để tách dầu mỡ trước khi xả vào hệ thống thoát nước bên ngoài cùng với các loại nước thải khác.
c. Bể tách dầu ngang: Nguyên lí hoạt động: có thiết kế tương đối giống bể lắng
ngang. Nước thải đi vào đầu bể và thu nước cuối bể. Trước máng thu nước của bể có đặt tấm chắn dầu và cặn nổi. Bề mặt bể có thiết bị cào dầu. Dầu được thu hồi và xử lý.
GVHD: TS. Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 12
d. Bể tách dầu dạng tròn: Nguyên lí hoạt động: nước thải đi vào từ dưới lên
trong ống đặt giữa bể, dầu nổi lên bề mặt bể, nước sạch dầu được thu qua một máng chắn dầu hở ở đáy bể đi lên qua máng thu công trình tiếp theo. Dầu được thu và xử lý.
Ưu điểm
- Giúp cho hệ thống xử lý không bị nghẹt.
- Giữ lại các váng mỡ nổi trên bề mặt, ngăn dầu mỡ thừa dính bám gây tắc đường
ống
- Giúp cho các quá trình sinh học phía sau hoạt động tốt hơn.
Nhược điểm
Dầu mỡ không được xử lý tốt, nếu vào bể điều hòa sẽ gây mùi hôi khó chịu và gây bọt cho hệ thống. Ảnh hưởng quá trình phát triển của vi sinh.
Hình 2.2 Bể tách dầu mỡ. [8] 2.1.3. Bể lắng cát[5], [8]
Công dụng: nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng như cát, sỏi, mảnh
vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tán, thanh vụ… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo.
Điều kiện áp dụng: Bể lắng cát đặt sau sau song chắn, lưới chắn và đặt trước
bể điều hòa, trước bể lắng đợt I.
Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô nặng như cát, sởi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… đế bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại: Bể lắng cát ngang, bể lắng cát tổi khí, bể lắng cát ly tâm.
GVHD: TS. Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 13
Hình 2.3 Bể lắng cát ngang. [8] 2.1.4. Bể điều hòa[5],[8]
Công dụng: Khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải
lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả các công trình xử lý phía sau, đảm bảo đầu ra xử lý, giảm chi phí và kích thước của thiết bị sau này.
Điều kiện áp dụng: Do đặc điểm công nghệ sản xuất của một số ngành công
nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày, đêm. Sự dao động lớn về lưu lượng và nồng độ dẫn đến những hậu quả xấu về chế độ công tác của mạng lưới và các công trình xử lý. Do đó bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổ định, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý. Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó. Bể điều hòa được phân loại như sau:
- Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng
- Bể điều hòa lưu lượng.
Cơ chế hoạt động
- Cần xáo trộn và thổi khí cho toàn bộ khối thể tích để tránh cặn lắng.
- Bể lắng cát nên đặt trước để điều hòa và hạn chế cặn lắng xuống đáy nhằm giảm
nhu cầu năng lượng khuấy.
- Thổi khí nhằm tránh nước thải lên men kị khí và gây mùi. Để tạo điều kiện hiếu
khí, tốc độ thổi khí là 10 - 15 m3 khí/phút.m3
Ưu điểm
- Xử lý sinh học cao, pha loãng các chất gây ức chế sinh học và pH được ổn định
- Chất lượng đầu ra và hiệu quả nén bùn của bể lắng đợt 2 được cải thiện do bông
cặn đặc chắc hơn.
GVHD: TS. Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 14
đồng đều hơn do tải lượng thủy lực thấp hơn.
- Trong xử lý hóa học, ổn định tải lượng sẽ dễ dàng điều khiển giai đoạn chuẩn bị
và châm hóa chất nên tăng cường độ tin cậy của quá trình.
Nhược điểm
- Diện tích mặt bằng hoặc chỗ xây dựng cần phải tương đối lớn.
- Bể điều hòa ở những chỗ gần khu dân cư cần được che kín để hạn chế mùi.
- Đòi hỏi phải khuấy trộn và bảo dưỡng.
Các yếu tố ảnh hưởng
- Đặt trước lắng 1 khi nồng độ chất lơ lửng SS không cao < 250 – 400 mg/l. Cần
phải khuấy trộn để ngăn sự lắng đọng của cặn và thổi khí để ngăn hình thành mùi.
- Đặt sau lắng 1 và trước xử lý sinh học khi SS cao > 400 mg/l . Ít gây ra sự tích
lũy ván nổi và cặn lắng.
2.1.5. Bể lắng[5], [8]
Công dụng: Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải
theo nguyên tắc dựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước thải. Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để có thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học.
Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lắng: Lưu lượng nước thô; Nồng độ pH trong
nguồn nước; Thời gian lắng; Khối lượng riêng và tải lượn tính theo SS; Tải trọng thủy lực; Vận tốc dòng chảy trong bể; Nhiệt dộ nước thải; Kích thước bể lắng
Bể lắng được chia thành các loại sau:
a. Bể lắng ngang: có hình chữ nhật, tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều dài
không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4 m. Để phân phối nước điều trong bể người ta thường chia bể thành nhiều ngăn. Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và máng thu nước trong ở cuối bể. Hệ thống thu gom cặn lắng thường có 2 dạng: thanh gạt với hệ thống dây xích truyền động và cầu di động. Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương nằm ngang qua bể. Người ta chia dòng chảy và quá trình lắng thành 4 vùng: vùng hoạt động là vùng quan trọng nhất của bể lắng, vùng bùn (vùng lắng đọng) là vùng bùn lắng tập trung, vùng lắng trung gian. Tại đây nước thải và bùn lẫn lộn với nhau, cuối cùng là vùng an toàn.
Ưu điểm
- Có thể làm hố thu cặn ở đầu bể và cũng có thể làm nhiều hố thu cặn dọc theo chiều dài của bể.
- Hiệu quả xử lý cao
Nhược điểm
- Có nhiều hố thu cặn tạo nên những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của hạt
cặn.
- Giá thành cao
Phạm vi áp dụng: Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước thải >
15.000 m3/ngày. Trong bể thường chia thành nhiều đơn nguyên để phân phối đều nước.
GVHD: TS. Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 15
Hình 2.4 Bể lắng ngang. [8]
b. Bể lắng đứng: thường hình tròn hoặc hình vuông, đáy dạng nón hay
chóp cụt. Có cấu tạo đơn giản, đường kính không vượt quá 3 lần chiều sâu công tác và có thể đến 10m. Nước thải chuyển động theo phương từ dưới lên trên với vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s. Thời gian lưu nước trong bể từ 45 đến 120 phút và được xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh. Chiều cao vùng lắng từ 4 – 5 m. Hiệu suất lắng của bể lắng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 - 20%. Bể lắng đứng thường được sử dụng rộng rãi cho quá trình lắng trong ngành xử lý nước thải.
Ưu điểm
- Thiết kế nhỏ gọn, diện tích xây dựng nhỏ, thuận tiện trong xả bùn và tuần hoàn
bùn.
Nhược điểm
- Hiệu quả xử lý không cao bằng bể lắng ngang.
Phạm vi ứng dụng: Bể lắng đứng được dùng cho các trạm XL công suất < 15.000
m3/ngày.
Hình 2.5 Bể lắng đứng. [8]
c. Bể lắng ly tâm: có mặt bằng hình tròn, đường kính từ 16 – 40m (có thể
GVHD: TS. Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 16
5m. Đáy bể có độ dốc i ≥ 0,02 về tâm để thu cặn. Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài. Cặn lắng xuống đáy được tập trung lại để đưa ra ngoài nhờ hệ thống gạt cặn quay tròn. Các ống của bể lắng thường có đường kính 20-50mm và chiều dài 0,6 - 1m. Các ống đặt nghiêng với một góc 50 đến 600.
Phạm vi áp dụng: Bể lắng li tâm thường được dùng cho các trạm XL với công suất từ
10.000 m3/ngày trở lên.
Hình 2.6 Bể lắng ly tâm. [8]
Bể lắng 2 vỏ và các loại bể lắng kết hợp lên men bùn cặn thường áp dụng cho các trạm
xử lý nước thải công suất nhỏ hoặc trung bình, dưới 10.000 m3/ngày.
2.1.6. Bể lọc[5]
Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh. Đối với nước thải ngành giết mổ và chế biến gia cầm thì bể lọc ít được sử dụng vì nó làm tăng giá thành xử lý.
GVHD: TS. Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 17
Hình 2.7 Bể lọc áp lực. [8]
2.2. Phương pháp xử lý hóa học[5], [8]
Là phương pháp dùng các phản ứng hóa học để chuyển các chất ô nhiễm thành các chất ít ô nhiễm hơn, chất ít ô nhiễm thành các chất không ô nhiễm. Như dùng các chất oxy hóa như ozon H2O2, O2, Cl2,… để oxy hóa các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước thải. Phương pháp này giá thành xử lý cao nên hạn chế sử dụng, thưòng chỉ sử dụng khi trong nước thải tồn tại các chất hữu cơ, vô cơ khó phân hủy sinh học như nước rỉ rác, nước thải dệt nhuộm, nước thải giấy,…
Phạm vi áp dụng
- Xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương
pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn.
- Khử màu, khử mùi, tiệt trùng nước.
Các yếu tố ảnh hưởng
- pH: sự dao động pH làm giảm hiệu quả xử lý.
- Nồng độ các chất ô nhiễm: ảnh hưởng đến hiệu suất và liều lượng hóa chất.
- Ảnh hưởng của các phản ứng tỏa nhiệt, tạo các cặn và muối hòa tan.
- Tốc độ hòa tan các chất vào nước, tốc độ khuấy trộn.