Mục tiêu
Khử cặn rác thơ (rác) như nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ rách,…
Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy…
Phân loại dựa trên
Kích thước: thơ (6 – 150 mm), trung bình (< 6 mm), mịn (<0,5 – 1,0 µm).
Hình dạng: song chắn, lưới chắn.
Phương pháp làm sạch: thủ cơng, cơ khí, phun nước áp lực.
Bề mặt lưới chắn: cố định, di động.
Phân loại song chắn rác và lưới chắn rác
Bảng 2.1. Phân loại song chắn rác và lưới chắn rác
Loại Khoảng cách giữa thanh chắn hay mắt lưới Cơng dụng chính Giá/ Rổ chắn rác 40 – 150 mm
Để ngăn chặn cành cây, lá cây và mảnh vụ kích thước lớn đi vào các cơng trình xử lý, được sử dụng trong các hệ thống thốt nước chung, đặt trước trạm bơm. Trong các trạm xử lý nước thải thường bố trí trước lưới chắn rác thơ.
Song chắn rác hay lưới chắn
rác thơ
6 – 75 mm
Để loại bỏ rác kích thước lớn, mảnh vải vụn và mảnh vụn.
Lưới chắn rác
tinh/ mịn 1,5 – 6 mm
Để loại bỏ chất rắn kích thước nhỏ, bố trí sau song chắn rác thơ.
Lưới lọc rác rất
mịn 0,25 – 1,5 mm
Để loại bỏ chất rác lơ lửng đến nồng độ thấp gần mức xử lý bậc 1 (bể lắng I). Thường bố trí sau song chắn rác thơ hay tinh. Cĩ thể sử dụng mà khơng cần bể lắng I.
Lưới lọc rác
micrơ 1 µm – 0, 3 mm
Sử dụng nối tiếp sau song chắn rác rất tinh để xử lý bổ sung nước thải sau xử lý.
Vị trí của song chắn rác và lưới lọc rác
Trong thực tế, song chắn rác thơ thường đặt trước song chắn rác tinh và trước bể lắng cát.
Song/ lưới chắn rác mịn đặt sau song chắn rác thơ ở bước sử lý sơ bộ và trước lọc sinh học nhỏ giọt bậc 2.
Hình 2.1. Song chắn rác. 2.1.2. Bể lắng cát
Nhiệm vụ của bể lắng cát
Loại bỏ cát ra khỏi dịng nước thải để bảo vệ các trang thiết bị cơ khí động (bơm) tránh bị mài mịn.
Giảm cặn lắng trong ống, mương dẫn và bể phân hủy.
Giảm tần suất làm sạch bể phân hủy.
Mục tiêu thiết kế
Chỉ loại bỏ cặn nặng/ cát khơng phải cặn hữu cơ. Nhưng thơng thường cặn hữu cơ bám dính trên cặn nặng → cần phải rửa.
Phân loại bể lắng cát
Bể lắng cát ngang.
Bể lắng cát thổi khí: áp dụng cho trạm xử lý cơng xuất lớn.
Hình 2.2 Mơ hình bể lắng cát. 2.1.3. Bể điều hịa
Mục tiêu
Khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động của lưu lượng.
Nâng cao hiệu suất của các quá trình phía sau.
Giảm kích thước và chi phí của những xử lý phía sau.
Ứng dụng
Điều hịa lưu lượng mùa khơ để làm giảm lưu lượng và tải lượng tối đa.
Điều hịa nồng độ để làm giảm tải trọng cho các cơng trình xử lý phía sau.
Dạng bể điều hịa
Điều hịa trong dịng: Tất cả dịng chảy vào bể điều hịa. Ổn định lưu lượng và tải lượng.
Điều hịa ngồi dịng: Lưu lượng lớn hơn lưu lượng giới hạn sẽ chảy vào bể điều hịa → chi phí bơm giảm.
Ưu điểm
Xử lý sinh học được nâng cao, giảm nhẹ quá tải, pha lỗng 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 bơng cặn đặc chắc hơn.
Diện tích bề mặt lọc giảm, hiệu quả lọc được nâng cao, và hơn nữa chu kì rữa lọc đồng đều hơn do tải lượng thuỷ lực thấp hơn.
Trong xử lý hố học, ổn định tải lượng sẽ dể dàng điều khiển giai đoạn chuẩn bị và châm hố 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 hồ hồ ở những nơi gần khu dân cư cần được che kín để hạn chế mùi.
Địi hỏi phải khuấy trộn và bảo dưỡng.
Chi phí đầu tư tăng.
Vị trí bể điều hịa
Cĩ thể đặt:
Đặt trước lắng I khi nồng độ chất lơ lửng SS khơng cao < 250 – 400 mg/l.
Đặt sau bể lắng đợt I và trước xử lý sinh học khi nồng độ chất lơ lửng SS cao.
Hình 2.3 Bể điều hịa ngồi thực tế. 2.1.4. Bể tách dầu trọng lực
Mục đích sử dụng
Hạn chế lượng hợp chất nổi như dầu, mỡ để khơng gây ảnh hưởng đến cơng trình xử lý phía sau.
Các phương pháp tách dầu trọng lực
Dùng trọng lực nhân tạo: dùng lực ly tâm hay cyclone làm tăng trường trọng lực.
Nguyên tắc: Dựa trên sự khác nhau giữa tỷ trọng dầu và nước.
Hình 2.4 Mơ hình bể tách dầu, mỡ. 2.1.5. Bể lắng đợt 1
Nhiệm vụ
Loại bỏ các tạp chất lơ lửng và một phần hạt keo cịn lại trong nước thải sau khi đã qua các cơng trình trước đĩ.
Hàm lượng chất lơ lửng sau khi ra khỏi bể lắng đợt 1 khơng vượt quá 150 mg/l trước khi dẫn đến các cơng trình xử lý sinh học.
Hiệu quả sử lý của bể lắng I đối với SS từ 50 – 70% và BOD là 25 – 40%.
Nguyên tắc hoạt động
Các chất lơ lửng cĩ tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất cĩ tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước và sẽ được thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở bên ngồi bể.
Phân loại bể lắng:
Theo hình dáng: chữ nhật, vuơng, trịn.
Theo chế độ dịng chảy:
Bể lắng ngang (dịng chảy ngang)
Bể lắng ngang cĩ hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài khơng nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m .Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý cĩ cơng suất lớn hơn 15.000 m3/ngàyđêm. Trong bể lắng nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các cơng trình xử lý tiếp theo, vận tốc dịng của nước thải trong bể lắng thường khơng được lớn hơn 0,01 m/s,
cịn thời gian lưu nước từ 1 – 3 giờ. Bể lắng ngang cĩ hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể.
Bể lắng đứng (dịng chảy đứng)
Bể lắng đứng cĩ dạng hình trịn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng. Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý cĩ cơng suất dưới 20 m3/h. Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng. Vận tốc dịng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng. Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên. Cặn lắng được chứa ở phần hình nĩn hoặc chĩp cụt phía dưới.
Bể lắng ly tâm (dịng chảy ngang ly tâm)
Bể lắng ly tâm dạng hình trịn, đường kính cĩ thể từ 5m trở lên, thường được sử dụng với cơng suất lớn hơn hoặc bằng 30.000 m3/ngày đêm. Bể lắng ly tâm là loại trung gian giữa bể lắng ngang và bể lắng đứng. Nước từ vùng lắng chuyển động từ trong ra ngồi (nên gọi là bể ly tâm) và dưới lên trên.
Bể lắng vách /ống nghiêng
Hiệu quả lắng phụ thuộc vào tốc độ lắng (diện tích bề mặt lắng) hơn là thời gian lưu nước. Bể lắng vách/ống nghiêng gồm các vách/bĩ ống nhựa D = 80 – 100 mm bố trí thành module đặt trong vùng lắng.
2.2. XỬ LÝ SINH HỌC
Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khống chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hĩa sinh hĩa.
Cĩ thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau, song nhìn chung cĩ thể chia chúng thành 2 loại chính sau:
Phương pháp hiếu khí: là phương pháp sử dụng các nhĩm vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và đảm bảo nhiệt độ khoảng 30 – 40 °C.
2.2.1. Các cơng trình, thiết bị xử lý hiếu khí trong điều kiện tự nhiên
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước.
Cơ chế hoạt động: Cho nước thải thấm vào lớp đất bề mặt thì cặn được giữ lại, nhờ cĩ oxy và các vi khuẩn hiếu khí mà quá trình oxy hĩa diễn ra.
Các cơng trình đặc trưng:
a. Cánh đồng tưới
Cánh đồng tưới cơng cộng và bãi lọc
Chức năng chủ yếu là xử lý nước thải, cịn phục vụ nơng nghiệp là thứ yếu.
Thường được xây dựng ở những nơi đất cát, á cát hoặc là á sét cĩ độ dốc tự nhiên 0,02; cách xa khu dân cư về hướng cuối giĩ.
Đây là những mảnh (ơ) đất được san phẳng hoặc dốc khơng đáng kể và được ngăn cách bởi những bờ đất. Nước thải phân phối vào những ơ bằng hệ thống tiêu nước. Mạng lưới bao gồm: mương chính, mương phân phối và hệ thống lưới tưới trong các ơ.
Cánh đồng tưới nơng nghiệp
Phục vụ nơng nghiệp và xử lý nước thải là mục tiêu thống nhất.
Trước khi xả ra cánh đồng, nước thải sinh hoạt phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng. Khi lưu lượng nước thải lớn cĩ thể cho ra bể điều hịa với thời gian lưu nước 6 – 8h.
b. Hồ sinh học
Hồ sinh học là hồ chứa khơng lớn lắm dùng để xử lý nước thải bằng sinh học, chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ.
Ngồi nhiệm vụ xử lý nước thải hồ sinh học cịn cĩ thể đem lại những lợi ích sau:
Nuơi trơng thủy sản.
Nguồn nước để tưới cho cây trồng.
Điều hịa dịng chảy nước mưa trong hệ thống thốt nước đơ thị. Các thuận lợi khi sử dụng hồ sinh học:
Bảo trì vận hành đơn giản.
Cĩ thể sử dụng các ao hồ, khu ruộng trũng cĩ sẵn.
Cĩ thể kết hợp việc sử lý nước thải với việc nuơi trồng thủy sản và điều hịa nước mưa.
Hình 2.5 Điều kiện tác động hồ sinh học.
Hồ kỵ khí
Đặc điểm: Lắng và phân hủy cặn lắng trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật kỵ khí. Thường dùng để sử lý nước thải cơng nghiệp, nước thải sinh hoạt. Hồ kỵ khí phải đặt xa nhà máy, xí nghiệp và khu dân cư vì gây mùi hơi.
Đặc điểm cấu tạo:
Cĩ hai ngăn để dự phịng việc xả cặn.
Cửa xả nước vào hồ phải đặt chìm, nếu diện tích hồ < 0,5 ha chỉ cần một miệng xả, nếu lớn hơn thì phải bố trí thêm.
Cửa tháo nước ra khỏi hồ thiết kế theo kiểu thu nước bề mặt và cĩ tấm ngăn để bung khơng thốt ra cùng nước.
Hồ hiếu – kỵ khí
Trong hồ xảy ra hai quá trình song song là quá trình oxy hĩa hiếu khí chất nhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân hủy metan cặn lắng.
Theo chiều sâu hồ chia thành ba vùng: lớp trên là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian, lớp cuối là vùng kỵ khí.
Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hĩa các chất hữu cơ trong hồ chủ yếu nhờ quang hợp của rong tảo dưới tác dụng của bức xạ mặt trời và khuếch tán qua mặt
nước. Do sự xâm nhập của oxy hịa tan chỉ cĩ hiệu quả ở độ sâu 1 m nên oxy hịa tan chủ yếu ở lớp nước phía trên.
Chiều sâu của hồ cũng làm ảnh hưởng đến quá trình xáo trộn, sự oxy hĩa và phân hủy trong hồ. Chiều sâu hồ thường lấy khoảng 0,9 – 1,5m.
Hồ hiếu khí
Quá trình oxy hĩa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật khí. Chia làm hai nhĩm :
Hồ thống tự nhiên: Oxy cung cấp cho quá trình oxy hĩa chủ yếu do sự khuếch tán khơng khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của thực vật (rong, tảo…). Để đảm bảo ánh sáng cĩ thể xuyên qua, chiều sâu của hồ ≈ 30 – 40 cm. Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo BOD khoảng 250 – 300 kg/ha.ngày. Thời gian lưu nước khoảng 3 – 12 ngày.
Hồ làm thống nhân tạo: Nguồn cung cấp oxy cho quá trình oxy sinh hĩa là thiết bị bơm khí nén hoặc máy khuấy cơ học. Chiều sâu của hồ 2 – 4,5 m. Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo BOD khoảng 400 kg/ha.ngày. Thời gian lưu nước khoảng 1 – 3 ngày.
2.2.2. Các cơng trình, thiết bị xử lý hiếu khí trong điều kiện nhân tạo a. Bể lọc sinh học a. Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học là cơng trình xử lý nước thải sinh học trong điều kiện nhân tạo nhờ các vi sinh hiếu khí.
Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước thải tưới lên bề mặt bể và thấm qua lớp vật liệu. Ở bề mặt của lớp vật liệu lọc và ở các khe hở giữa chúng, các cặn bẩn được giữ lại và tạo thành màng – gọi là màng vi sinh. Lượng oxy cần thiết để oxy hĩa các chất bẩn hữu cơ thâm nhập vào bể cùng nước thải khi ta tưới, hoặc qua khe hở thành bể, hoặc qua hệ thống tiêu nước từ dưới đi lên. Vi sinh hấp thu chất hữu cơ và nhờ cĩ oxy mà quá trình oxy hĩa được thực hiện.
Những màng vi sinh chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt II.
Một số bể lọc sinh học thường được sử dụng trong thực tế như sau:
Dùng để xử lý sinh hĩa nước thải với hàm lượng BOD sau xử lý đạt 15 mg/l, thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nhỏ từ 20 – 1000 m3/ngày đêm với hiệu xuất xử lý cĩ thể đạt đến 90% theo BOD hay cao hơn nữa.
Quy cách xây dựng: Bể lọc sinh học cĩ dạng hình trịn hay hình chữ nhật cĩ tường đặc và đáy kép. Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối khơng thâm nước. Chiều cao giữa hai lớp đáy 0,4 – 0,6 m, độ dốc hướng về máng thu i > 0,001. Tường bể cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5 m.
Hình 2.6 Bể lọc sinh học nhỏ giọt.
Bể lọc sinh học cao tải
Bể lọc sinh học cao tải cĩ chiều cao cơng tác và tải trọng tưới nước cao hơn bể lọc nhỏ giọt, thêm vào đĩ bể lọc sinh học cao tải làm thống giĩ nhân tạo nên việc thống giĩ trong thân bể cũng với cường độ cao hơn. Do đĩ, quá trình oxy hĩa các chất hữu cơ xảy ra với tốc độ cao.
Vật liệu lọc cĩ kích thước 40 – 60 mm, vì vậy giữa các hạt cĩ khe hở lớn để các màng vi sinh tích đọng lại khơng làm tắc kín các khe hở giữa các hạt vật liệu lọc thì phải thường xuyên rửa bể.
Điều kiện làm việc của bể lọc sinh học cao tải:
Nước phải được xử lý sơ bộ trước khi đưa lên bể lọc sinh học:
Nồng độ nhiễm bẩn của nước khơng vượt quá 150 – 200 mg/l BOD.
Lưu lượng ≤ 50.000 m3/ng.đ.
Chiều cao cấp phối vật liệu ở trong bể lọc sinh học cao tải lấy bằng 2 – 4 m.
Bể Aeroten là cơng trình làm bằng bê tơng cốt thép với mặt bằng thơng dụng là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nước thải cho chảy qua suốt chiều dài của bể.
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật cĩ khả năng oxy hĩa và