3. Bố cục và hình thức trình bày báo cáo
2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học nhằm mục đích:
+ Tách các chất không hòa tan, những vật có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ,… ra khỏi nước thải.
+ Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát,…
+ 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.
Xử lý cơ học là khâu sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo, xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học thường thực hiện trong các công trình và thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ … Đây là các thiết bị công trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thông thoát nước hoặc các công trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn định.
Phương pháp xử lý cơ học tách khỏi nước thải sinh hoạt khoảng 60% tạp chất không tan, tuy nhiên BOD trong nước thải giảm không đáng kể. Để tăng cường quá trình xử lý cơ học, người ta làm thoáng nước thải sơ bộ trước khi lắng nên hiệu suất xử lý của các công trình cơ học có thể tăng đến 75% và BOD giảm đi 10- 15%.
2.1.1.1 Song chắn rác
Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác. Rác được lấy bằng thủ công, hay bằng các thiết bị tự động hoặc bán tự động. Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy,… Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác. Rác sau khi thu gom thường được vận chuyển đến bãi chôn lấp.
Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục… Song chắn rác được chia làm 2 loại thủ công hoặc cơ khí, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí. Song chắn rác thường được đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy vào hầm bơm, nhằm bảo vệ bơm không bị rác làm nghẹt hay ảnh hưởng đến các quá trình xử lý sau. Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 900 theo hướng dòng chảy.
2.1.1.2 Bể điều hòa
Nhiệm vụ:
- Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải; - Ổn định lưu lượng;
- Giảm và ngăn cản các chất độc hại đi vào công trình xử lý sinh học tiếp theo; - Tiết kiệm hóa chất để khử trùng nước thải.
Nguyên lý cấu tạo: bể điều hòa là bể chứa hình chữ nhật, thường được xây dựng bằng bê tông - cốt thép. Đáy bể điều hòa có rốn tập trung nước khi cần có thể tháo khô bể bằng bơm chiều lưu động hoặc bằng cách xả nước trọng lực.
Bể điều hòa có 2 loại:
- Bể điều hòa lưu lượng - nồng độ: bên trong có thiết bị khuấy trộn (thiết bị cơ học hoặc khí nn). Hệ thống khí nn có thể là các ống đục lỗ, đĩa phân phối khí, ejector sục khí, ống đứng kiểu bơm airlift.
- Bể điều hòa lưu lượng: bên trong không có thiết bị khuấy trộn. Bể được chia thành nhiều ngăn, định kì tháo khô từng ngăn để xúc cát và lắng cặn ra ngoài.
Nguyên lý hoạt động: bể điều hòa thường được đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng I. Nhờ vào cơ chế sục khí liên tục và lưu nước trong một thời gian nhất định, lưu lượng và nồng độ và các chất ô nhiễm trong nước thải được ổn định. Để đưa nước sang các công trình sau phải dùng máy bơm.
Ưu, nhược điểm:
-Ưu điểm: +Xử lý sinh học được nâng cao, giảm nhẹ quá tải, 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.
+Trong xử lý hoá học, ổn định tải lượng sẽ dễ dàng điều khiển giai đoạn chuẩn bị và châm hoá chất tăng cường độ tin cậy của quy trình.
-Nhược điểm:
+Diện tích mặt bằng hoặc chỗ xây dựng cần tương đối lớn.
+Bể điều hoà hoà ở những nơi gần khu dân cư cần được che kín để hạn chế mùi. +Chi phí đầu tư tăng.
2.1.1.3 Bể lắng
Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước hoặc tiếp tục theo dòng nước đến công trình xử lý tiếp theo. Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn) tới công trình xử lý cặn.
a) Bể lắng cát
Bể lắng cát thường đặt sau song chắn rác hay lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng I. Nhiệm vụ của bể lắng cắt là loại bỏ cặn thô, nặng như cát, sỏi, vỏ trứng tro tán, thanh vụn,… để bảo vệ thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công trình phía sau.
Điều kiện áp dụng: nước thải sinh hoạt (tro, clinker, vỏ trứng, mảnh xương), rữa đường phố, cát từ các nguồn khác. Chỉ loại bỏ cặn nặng/cát không phải cặn hữu cơ.
b) Bể lắng đứng
Nguyên lý hoạt động
Đầu tiên nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể, rồi đi xuống dưới qua bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi vào bể lắng. Trong bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều
với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống đáy bể. Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và được đưa sang bể lọc.
Cấu tạo
Bể lắng đứng thường có mặt bằng hình vuông hoặc hình tròn và được sử dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ. Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20.000 m3/ngày.đêm. Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ (hay còn gọi là ống trung tâm). Bể có thể xây dựng bằng gạch hoặc bằng bê tông cốt thép. Ống trung tâm có thể là thép cuốn hàn điện hay bê tông cốt thép. Theo chức năng làm việc, bể được chia làm 2 vùng: vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên và vùng chứa nén cặn có dạng hình nón hoặc chóp ở phía dưới. Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn được thải ra ngoài theo chu kì bằng ống và van xả cặn.
Hình 2.3 Bể lắng đứng.
(Nguồn: http://www.moitruongnhietdoi.com.vn/2013/09/be-lang-ung-xu-ly-nuoc-thai- bang-phuong.html)
Phạm vi áp dụng
Ưu, nhược điểm:
-Ưu: tiết kiệm được không gian diện tích.
-Nhược điểm: hiệu quả xử lý bể lắng đứng thấp hơn 10 – 20% bể lắng ngang c) Bể lắng ngang
Nguyên lý hoạt động
Nước đi vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước chuyển động đều nước vào vùng lắng đến cuối bể, thường cấu tạo dạng máng có lỗ.
Cấu tạo
Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m. Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15.000 m3/ngày.đêm. Trong bể lắng nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo, vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể không được vượt quá 40 mm/s. Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể. Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng ngang làm hai loại: bề lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt. Bể lắng ngang thường chia thành nhiều ngăn. Chiều rộng mỗi ngăn từ 3 – 6 m. Chiều dài bể không quy định, nhưng khi bể có chiều dài quá lớn có thể nước chảy xoay chiều. Để giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng, ở một số nước người ta xây dựng bể lắng nhiều tầng (có thể 2 – 3 tầng).
Hình 2.4 Bể lắng ngang.
(Nguồn: http://www.tailieumoitruong.org/2015/10/be-lang-va-cac-dang-be-lang.html)
Khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.000 m3/ngày.đêm. Thường sử dụng bể lắng ngang trong xử lý nước cấp. Thời gian lắng 1 – 3h. Hiệu quả lắng 60%
Ưu, nhược điểm
-Ưu: gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể hoặc dọc theo chiều dài của bể. Hiệu quả xử lý cao
-Nhược: giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn, chiếm nhiều diện tích xây dựng.
d) Bể lắng ly tâm
Nguyên lý hoạt động
Nước vào thường được đưa theo ống trung tâm từ khoang trung tâm nước theo các tia bán kính chảy vào các máng thu bố trí quanh bể hình tròn.
Cấu tạo
Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng. Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m3/ngày.đêm. Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể. Chiều sâu phần lắng của bể là 1,5-5m với tỷ lệ đường kính và chiều sâu là 6-30m. Người ta thường dùng bể có đường kính 16-60m với hiệu quả 60%. Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450. Đáy bể thường được thiết kế với độ dốc i = 0,02 – 0,05. Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ. Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên.
Hình 2.5 Bể lắng ly tâm.
Phạm vi áp dụng
Ứng dụng cho nước thải có hàm lượng chất lơ lửng cao
Ưu, nhược điểm
-Ưu điểm: thiết kế gọn, diện tích xây dựng không nhiều, thuận tiện trong việc xả bùn hoặc tuần hoàn bùn.
-Nhược điểm: hiệu quả xử lý không cao bằng bể lắng ngang, chi phí xây dựng tốn kém, hiệu suất xử lý không cao, vận hành đòi hỏi kinh nghiệm cao
2.1.1.4 Bể tách dầu mỡ
Bể tách dầu mỡ được sử dụng để vớt bọt giúp loại bỏ dầu, mỡ và các chất hoạt động bề mặt gây cản trở cho quá trình oxy hóa và khử màu… Bể tách dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công ngiệp). Đối với thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi.
2.1.1.5 Bể lọc
Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc. Bể này được sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp. Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp, nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại. Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suất cột nước.
Mục tiêu: trong xử lý nước cấp là loại bỏ bông cặn mịn không lắng được ở bể lắng, trong xử lý nước thải thường được sử dụng cho xử lý bậc cao đòi hỏi SS và COD thấp.
Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lọc: + Nồng độ chất rắn đầu vào quá cao.
+Keo tụ không đúng cách, hệ thống keo tụ gặp sự cố.
+ Xáo trộn sỏi trong quá trình rửa ngược, lớp vật liệu bị xáo trộn sau khi rửa ngược.
+Tắc nghẽn bề mặt vật liệu lọc hoặc tác nghẽn lọc.
=>Hiệu quả của phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30%. Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-
50 % theo BOD. Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng.
2.1.2 Phương pháp xử lý hóa lý
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh. Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ, đông tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc …
2.1.2.1 Phương pháp keo tụ-tạo bông
Nhằm loại bỏ chất hữu cơ, chất vô cơ có kích thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách bằng phương pháp cơ học. ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ này để loại bỏ chúng. Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn… kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Nguyên tắc của phương pháp này là: cho vào trong nước thải các hạt keo mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và chất hữu cơ có trong nước thải mang điện tích âm, còn các hạt nhôm hidroxid và sắt hidroxy được đưa vào mang điện tích dương). Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn hơn và dễ lắng hơn.
2.1.2.2 Phương pháp trung hòa
Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo.
Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau: + Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm.
+ Bổ sung các tác nhân hoá học.
+ Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà.
thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẳn có và giá thành của các tác nhân hoá học. Trong quá trình trung hoà, một lượng bùn cặn được tạo thành. Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sử dụng cho quá trình.
2.1.2.3 Phương pháp tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
Ưu điểm:
+Hiệu quả loại bỏ hàm lượng chất lơ lửng cao 90 – 95%.
+Giảm được thời gian và dung tích bể so với các công trình khác. +Loại bỏ được các hạt cặn hữu cơ khó lắng.