1 .GIỚI THIỆU VỀ DỰ ÁN
2.3 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân hóa những hợp chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng 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 nên sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật được gọi là q trình oxy hóa sinh hóa.
2.3.1 Bể bùn hoạt tính hiếu khí
Bể Aerotank có thể phân thành các nhóm sau:
- Theo nguyên tắc làm việc, bể Aerotank truyền thống, bể Aerotank oxy hóa hồn tồn và bể Aerotank tải trọng cao.
- Theo sơ đồ công nghệ, bể Aerotank một bậc và bể Aerotank nhiều bậc.
- Theo cấu trúc dòng chảy, bể Aerotank đẩy, bể Aerotank trộn và bể Aerotank kết hợp.
- Theo phương pháp làm thoáng, bể Aerotank làm thống bằng khí nén, bể Aerotank làm thống bằng máy khuấy cơ học, bể Aerotank kết hợp và bể Aerotank làm thống áp lực thấp (dùng quạt gió).
Ngun lý cấu tạo:bể Aerotank là bể chứa hình chữ nhật, thường được xây dựng bằng bê tơng - cốt thép, bên trong có hệ thống phân phối khí (đĩa thổi khí, ống phân phối khí) và cấp khí (máy thổi khí,..). Chiều cao bể thường ≥2,5m để lượng khí sục vào kịp hịa tan trong nước.
Hình 2.12 Bể Aerotank.[20]
Nguyên lý hoạt động: VSV hiếu khí trong bể phân hủy các chất ơ nhiễm trong nước thải như chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Theo thời gian, sinh khối VSV ngày càng gia tăng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải giảm xuống. Khi nằm trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trị là hạt nhân để cho VSV cư trú, sinh sản và phát triển dần dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính.
Ưu điểm:
- Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%. - Loại bỏ được Nitơ trong nước thải. - Vận hành đơn giản, an tồn.
- Thích hợp với nhiều loại nước thải.
- Thuận lợi khi nâng cấp công suất đến 20% mà khơng phải gia tăng thể tích bể.
Nhược điểm:
- Thể tích cơng trình lớn và chiếm nhiều mặt bằng hơn. - Chi phí xây dựng cơng trình và đầu tư thiết bị lớn hơn.
- Chi phí vận hành đặc biệt, chi phí cho năng lượng sục khí tương đối cao, khơng có khả năng thu hồi năng lượng.
2.3.2 Bể sinh học thiếu khí Anoxic
Nguyên lý cấu tạo:bể được xây dựng bằng bê tông - cốt thép. Bể anoxic được cấu tạo từ 3 thành phần chính: Máy bơm khuấy trộn nước, hệ thống hồi lưu bùn và hệ thống cung cấp chất dinh dưỡng.
- Máy bơm khuấy trộn nước: còn được gọi là máy khuấy chìm, được dùng để khuấy trộn nước thải nhằm làm môi trường nước trong bể không bị lắng đọng. Đồng thời, khiến các chất trong nước thải đồng nhất. Nhờ vậy, vi sinh vật kỵ khí, thiếu khi hay hiếu khi tồn tại ở bể có điều kiện sinh sơi, phát triển tốt hơn.
Với bể anoxic, máy bơm khuấy trộn sẽ thúc đẩy tiến trình khử nitrat nhờ việc cho nước thải và bùn thiếu khí tiếp xúc với nhau. Nhờ vậy, công đoạn khử nitơ sẽ diễn ra nhanh hơn.
- Hệ thống hồi lưu bùn: là hệ thống mang chức năng đẩy và trích trữ lượng bùn vi sinh sau q trình xử lý chất thải trở lại bể anoxic.
- Hệ thống cung cấp dinh dưỡng: là hệ thống cung cấp các dưỡng chất có lợi cho vi sinh vật thiếu khí có cơ hội phát triển nhanh, mạnh hơn.
Nguyên lý hoạt động:sau khi trải qua quá trình xử lý sinh học, nước thải sẽ được dẫn vào bể thiếu khí Anoxic. Nhằm tham gia phản ứng Nitrat hóa và Phophorit.
Hình 2.13 Bể Anoxic.[20]
Hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào q trình này là Nitrosonas và Nitrobacter.
Trong điều kiện hiếu khí nghiêm ngặt, hồn thành q trình nitrat hóa được thực hiện trong hai q trình oxy hóa liên tiếp giai đoạn: amoniac lần đầu tiên được chuyển đổi thành nitrite bởi vi khuẩn oxy hóa amoniac:
NH4 ++ 1.5O2→NO2-+ H2O + 2H+(1)[2]
Sau đó, nitrite được chuyển đổi thành nitrate bởi vi khuẩn oxy hóa nitrite:
NO2-+ 0.5O2→NO3-(2)[2]
Nitrat hóa hồn thành, như đã thấy trong q trình xử lý nước thải có thể được thể hiện như sau:
NH4+ + 2O2→NO3-+ H2O + 2H+(3)[2]
Trong môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn này sẽ khử nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-) theo chuỗi chuyển hóa:
NH3→ NO3→ NO2 → NO → N2O → N2(gas)
Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thốt khỏi nước và ra ngoài. Như vậy là nitơ đã
được xử lý.
Q trình photphorit hóa diễn ra như sau:
Chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter. Các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới khơng chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho những dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí.
Ưu điểm:
- Khử được nitơ trong nước thải dòng ra.
- Hiệu suất khử BOD tăng do các chất hữu cơ tiếp xúc bị oxy hóa trong q trình khử.
- Giảm được lượng lượng bùn dư tại bể lắng đợt II. - Làm tăng pH của nước thải sau xử lý.
- Làm tăng khả năng lắng và hạn chế độ trương của bùn hệ thống.
Các vị trí của bể Anoxic trong quy trình cơng nghệ:
Hình 2.14 Sơ đồ khối xử lý cụm sinh học.[15]
Ưu điểm: - Không cần bổ sung nguồn chất hữu cơ. - Dễ kiễm soát DO < 1 mg/l.
Nhược điểm: - Hàm lượng nitơ đầu vào thấp.
- Cần phải hồi lưu nước thải từ bể Aerotank về bể Anoxic. + Vị trí sau bể Aerotank.
Ưu điểm: không cần hồi lưu nước từ bể Aerotank về bể Anoxic, nước tự chảy. Nhược điểm:
- Phải bổ sung chất hữu cơ vào bể Anoxic.
- Phải có cơng đoạn sục khí sau bể Anoxic để loại bỏ khí nitơ (nếu khơng có cơng đoạn này bùn sẽ nổi ở bể lắng).
2.3.3 Bể sinh học bằng giá thể (MBBR)
Bể MBBR có thể phân thành 2 loại:
- Bể MBBR hiếu khí. - Bể MBBR thiếu khí.
Nguyên lý cấu tạo: bể MBBR tương tự bể Aerotank truyền thống và có thêm các giá thể sinh học. Mật độ giá thể tối ưu trong khoảng 25÷50% và khơng vượt q 67% thể tích bể. Các giá thể sinh học trong bể MBBR có các đặc điểm sau:
- Tính kị nước và khả năng bám dính cao. - Thời gian sử dụng lâu dài.
- Cấu trúc bề mặt lớn đảm bảo mật độ VSV bám dính cao để giảm ma sát và chạm trong q trình khuấy trộn, giảm bong tróc lớp màng sinh học.
- Vật liệu làm giá thể phải có tỉ trọng nhẹ hơn nước, ln chuyển động lơ lửng trong bể nhờ hệ thống thổi khí hoặc khuấy.
Hình 2.15 Bể MBBR.[20]
Nguyên lý hoạt động:quần xã các VSV dị dưỡng (với VSV tùy tiện chiếm ưu thế) phát triển trên các bề mặt các giá thể tạo thành lớp màng sinh học. Các chất ơ nhiễm và oxy hịa tan khuếch tán từ nước thải đến bề mặt màng sinh học và sản phẩm phân hủy sinh học sẽ khuếch tán ngược lại. Khi các chất ô nhiễm và oxy khuếch tán vào lớp phía trong màng sẽ được các VSV tiêu thụ càng nhiều. Sinh khối càng tăng lên và nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải sẽ giảm đi. Lượng oxy hịa tan giảm dần trong q trình tạo màng sinh học phía trong và tạo ra các sản phẩm phân hủy hiếu khí, thiếu khí, kị khí.
Ưu điểm:
- Hiệu suất xử lý cao.
- Dễ vận hành, tính tự động cao, khơng địi kỹ thuật chun mơn nhiều. - Mật độ VSV trong lớp màng càng cao thì tải trọng trong bể cao. - Khơng cần dịng tuần hồn bùn vì sinh khối trong bể ngày càng tăng.
Nhược điểm:
- Giá thành thiết bị cao.
- Cần cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng tránh hiện tượng màng bị bong tróc.
- Cần duy trì tốc độ xáo trộn hợp lý để đảm bảo giá thể chuyển động hoàn toàn trong bể làm khả năng khuếch tán cơ chất và oxy vào lớp màng trong.
Khử trùng là một khâu quan trọng cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt. Sau quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn là các vi sinh vật giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước.
Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc khơng thể khử bỏ trong q trình xử lý nước thải.
Nước thải sau khi xử bằng phương pháp sinh học còn chứa 105 - 106 vi khuẩn/ml.
Hầu hết các loại vi khuẩn có trong nước thải khơng phải là vi trùng gây bệnh nhưng không loại trừ khả năng có vi khuẩn gây bệnh. Khi xả ra nguồn nước cấp, hồ bơi,… thì sẽ lan truyền rất lớn. Vì vậy cần phải tiệt trùng nước thải sau khi thải ra ngồi.
Thời gian tiếp xúc tính cả thời gian nước thải theo mương dẫn từ bể tiếp xúc ra nguồn tiếp nhận là 30 phút.
Các phương pháp khử trùng nước thải:
- Khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh: Cl2, các hợp chất Clo, O3, KMnO4,
Chlorine dạng lỏng (NaOCL- nước Javen), bột (Ca(ClO)2), khí Clo hóa lỏng (Cl2).
Nồng độ Clo trong thùng pha hóa chất khoảng 0,5 - 1%. - Khử trùng bằng các tia vật lý.
- Khử trùng bằng siêu âm.
- Khử trùng bằng phương pháp nhiệt. - Khử trùng bằng ion kim loại nặng.
Lựa chọn phương pháp khử trùng phải phụ thuộc và các yếu tố ảnh hưởng và hiệu quả.
2.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN CẶN
Trong các trạm xử lý thường có khối lượng cặn lắng tương đối lớn từ song chắn rác, bể lắng đợt I, II… Trong cặn chứa rất nhiều nước (độ ẩm từ 97 - 99%), và chứa chất hữu cơ có khả năng, do đó cặn cần phải xử lý để giảm bớt nước, các vi sinh độc hại trước khi thải cặn ra nguồn tiếp nhận.
Các phương pháp xử lý bùn cặn gồm:
Cô đặc bùn cặn bằng trọng lực
Là phương pháp để bùn lắng tự nhiên, các cơng trình của phương pháp này là các bể lắng giống như bể lắng nước thải: bể nén bùn đứng, bể nén bùn ly tâm, bể nén bùn trọng lực,…
Hình 2.16 Bể nén bùn.[20]
Ổn định bùn cặn
Là phương pháp nhằm phân hủy các chất hữu cơ có thể phân hủy thành CO2, CH4, và H2O, giảm vấn đề mùi và loại trừ thối rửa của cặn, đồng thời giảm số lượng vi sinh vật gây bệnh và giảm thể tích cặn. Có thể ổn định cặn hóa chất, hay bằng phương pháp sinh học hiếu khí hay kị khí. Các cơng trình được sử dụng trong ổn định cặn như: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể mêtan,…
Hình 2.17 Bể tự hoại 3 ngăn.[9]
Làm khơ bùn cặn
Có thể sử dụng sân phơi, thiết bị cơ học (máy lọc ép, máy ép băng tải, máy lọc chân không, máy lọc ly tâm,…), hoặc bằng phương pháp nhiệt. Lựa chọn cách nào để làm khô cặn phụ thuộc nhiều yếu tố: mặt bằng, điều kiện đất đai, yếu tố thủy văn, kinh tế xã hội,…
Hình 2.18 Máy ép bùn băng tải.[20]
2.6 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯ C THẢI SINH HOẠT THỰC TẾ 2.6.1 Sơ đồ công nghệ xử lý NTSH của cơng ty cổ phần PERSO
Hình 2.19 Sơ đồ cơng nghệ xử lý NTSH của công ty cổ phần PERSO.
Clorine Nước sau tách bùn Bề chứa bùn Máy thổi khí Máy thổi khí Máy ép bùn Nguồn tiếp nhận đạt QCVN 14:2008/BTNMT, cột B
Nước thải sinh hoạt
Hố thu gom Bể điều hòa
Bể SBR
Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản và bền hơn, giảm được nhân cơng, chi phí vận hành.
- Khơng cần xây dựng bể lắng II cũng như tuần hồn bùn hoạt tính nên ít tốn diện tích xây dựng.
- Hiệu suất xử lý cao, có khả năng khử N, P cũng như hàm lượng chất dinh dưỡng cao.
- Có khả năng điều khiển tự động hồn tồn, ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.
Nhược điểm:
- Công suất xử lý nhỏ do SBR xử lý theo dạng mẻ.
- Kiểm sốt q trình khó, địi hỏi hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh tế, hiện đại. - Bảo dưỡng các thiết bị khó khăn do SBR sử dụng phương tiện hiện đại.
- Cần có trình độ kỹ thuật cao cho cơng tác quản lý, vận hành bể.
- Bùn trong bể SBR không rút hết nên hệ thống thổi khí có khả năng tắc nghẽn.
2.6.2 Sơ đồ công nghệ xử lý NTSH Công ty CP Chế Biến Hàng Xuất Khẩu LongAn An
Ưu điểm:
- Công nghệ đơn giản, dễ vận hành. - Khả năng xử lý nước thải có BOD cao.
Nhược điểm:
- Tốn nhiều năng lượng cho vận hành bể.
- Đối với vận hành và quản lý địi hỏi một trình độ cao. - Chi phí đầu tư và vận hành cao.
Hình 2.20 Sơ đồ cơng nghệ xử lý NTSH Công ty CP Chế Biến Hàng Xuất Khẩu Long An. Tuần hoàn bùn Nước sau xử lý Bể trung gian Bể lắng bùn vi sinh Bể Aerotank Bể điều hịa kỵ khí Nước thải sinh hoạt
Bể chứa bùn sinh học Hóa chất khử trùng Máy cấp khí nén Nước rửa lọc Bể lọc áp lực Bể khử trùng Thu khí sinh học
CHƯƠNG 3
ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯ C THẢI 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
3.1.1 Công nghệ xử lý phải thỏa mãn các yếu tố
Công nghệ xử lý phải thỏa mãn các yếu tố:
- Công suất trạm xử lý là 1600 m3/ngày.đêm.
- Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt khu đơ thị - thương mại - dịch vụ. - Những quy định xả vào cổng chung và vào nguồn nước.
- Hiệu quả quá trình xử lý cần thiết và hiệu quả xử lý các cơng trình đơn vị. - u cầu về hóa chất và các thiết bị sẵn có trên thị trường.
- Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt phải thiết kế đáp ứng các yêu cầu nước thải
sau xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN
14:2008/BTNMT, cột B.
3.1.2 Xác định lưu lượng tính tốn của nước thải
- Lượng nước cấp sinh hoạt là: 1600 m3/ngày.đêm.
Lưu lượng trung bình ngày: ngày 1600
tb
Q (m3/ngày)
Lưu lượng trung bình giờ:
h tb
Q = 66,67
24
1600 (m3/h)
Lưu lượng trung bình giây:
s tb Q = 0,0185 60 60 67 , 66 (m3/s) = 18,5 (l/s)
Bảng 3.1 Hệ số khơng điều hịa đối với nước thải sinh hoạt [11] Hệ số khơng điều hịa
chung K0 Lưu lượng nước thải trung bình Q tb(l/s)
5 10 20 50 100 300 500 1000 ≥5000
K0max 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44
Với s tb
Q = 18,5 (l/s) ta dùng phương pháp nội suy tính được K0max = 1,93, K0min =
0,4925.
Lưu lượng giờ lớn nhất:
h
Qmax= Qh Kmax
tb = 66,67 ×1,93 = 128,67 (m3/h)
Lưu lương giờ nhỏ nhất:
h
Qmin= Qh Kmin
tb = 66,67 × 0,4925 = 32,83 (m3/h)
Lưu lượng giây lớn nhất:
s
Qmax= Qs Kmax
tb = 0,0185 × 1,93 = 0,036 (m3/s)
Lưu lượng giây nhỏ nhất:
s
Qmin= Qs Kmin
tb = 0,0185 × 0,4925 = 0,0091(m3/s)
3.2 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯ C THẢI ĐẦU VÀO
Nguồn thải chia làm 2: dòng nước thải đen và dòng nước thải xám được tách riêng biệt với với 2 đường ống.
- Nước thải đen dẫn vào bể tự hoại.
- Nước thải xám đưa qua song chắn rác và bể tách dầu mỡ.