VI. Ý NGHĨA THỰC HIỆN ĐỒ ÁN
2. Công trình xử lý nước thải sinh hoạt của khu chung cư
1.2.2 Các chỉ tiêu hóa học và sinh hóa:
1.2.2.1 pH:
pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 – 7,6. Như chúng ta đã biết môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là môi trường có pH từ 7 -8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 – 8,8, còn vi khuẩn nitrat với pH từ 6.5 – 9.3. Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 – 4. Ngoài ra, pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn phèn nhôm. Nước thải sinh hoạt pH dao động trong khoảng 6,9 – 7,8.
1.2.2.2 Nhu cầu oxy hóa học:
Chỉ tiêu BOD không phản ánh đầy đủ về lượng tổng các chất hữu cơ trong nước thải, vì chưa tính đến các chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng phương pháp sinh hóa và cũng chưa tính đến một phần chất hữu cơ tiêu hao để tạo nên tế bào vi khuẩn mới. Do đó, để đánh giá một cách đầy đủ lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong nước thải người ta sử dụng chỉ tiêu nhu cầu oxy hóa học. Để xác định chỉ tiêu này, người ta thường dùng potassium dichromate (K 2Cr 2O 7) để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ, sau đó dùng phương pháp phân tích định lượng và công thức để xác định hàm lượng COD.
1.2.2.3 Nhu cầu oxy sinh học:
Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định và được ký hiệu bằng BOD được tính bằng mg/L. Chỏ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải. BOD càng lớn thì nước thải (hoặc nguồn nước) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại.
Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ co thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải. Để chuẩn hóa các số liệu người ta thường báo cáo kết quả dưới dạng BOD5 (BOD trong 5 ngày ở 20 0C). Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sua đó giảm dần.
1.2.2.4 Nitơ:
Nitơ có trong nước thải ở dạng các liên kết ở dạng vô cơ và hữu cơ. Trong đó nước thải sinh hoạt, phần lớn là liên kết hữu cơ là các chất có nguồn gốc protit, thực phẩm dư thừa, còn các Nitơ trong các liên kết vô cơ gồm các dạng khử NH4+, NH3 và các dạng oxy hóa: NO 2- và NO3-. Tuy nhiên trong nước thải chưa xử lý, về nguyên tắc thường không có NO2- và NO3-.
1.2.2.5 Chất hoạt động bề mặt:
Chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: Kị nước và ưa nước, tạo nên sự hòa tan của các chất đó trong dầu và trong nước. Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt. Sự có mặt của chất hoạt động bề mặt trong nước thải ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn xử lý, các chất này làm cản trở quá trình lắng và các hạt lơ lửng, tạo nên hiện tượng sủi bọt trong các công trình xử lý, kìm hãm các quá trình xử lý sinh học.
1.2.2.6 Oxy hòa tan:
Oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Lượng oxy hòa tan trong nước thải ban đầu dẫn vào trạm xử lý thường bằng không hoặc rất nhỏ. Trong khi đó, trong các công trình xử lý sinh học hiếu khí thì lượng oxy hòa tan cần thiết không nhỏ hơn 2 mg/L.
1.2.2.7 Kim loại nặng và các chất độc hại:
Kim loại nặng trong nước thải có ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình xử lý, nhất là xử lý sinh học. Các kim loại nặng độc hại gồm: Niken, đồng, chì, crôm, thủy ngân, cadimi,…
1.2.2.8 Vi khuẩn và các sinh vật khác trong nước thải:
Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao.
Bảng 2.1: Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt [1]
Fecal Coliform 104 – 105
Feacl streptococci 105 – 104
Enterrococi 102 – 103
Shigella Hiện diện
Salmonella 100 – 102
Pseudomonas aeroginosa 101 – 102
Clostrium perfringens 101 – 103
Mycobacterium tuberculosis Hiện diện
Cyst nguyên sinh động vật 101 – 103
Cyst của Giardia 10-1 – 102
Cyst của Cryptosporium 10-1 – 101
Trứng ký sinh trùng 10-2 – 101
Vi rút đường ruột 101 – 102
Mức độ nhiễm bẩn vi sinh vật của nguồn nước phụ thuộc nhiều vào tình trạng vệ sinh trong khu dân cư…và nhất là các chung cư. Đối với nước thải sinh hoạt, bắt buộc phải xử lý cục bộ trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung hoặc trước khi xả vào sông hồ. Nguồn nước bị nhiễm bẩn sinh học không sử dụng để uống được, thậm chí nếu số lượng vi khuẩn gây bệnh đủ cao thì nguồn nước này cũng không thể dùng cho mục đích giải trí như bơi lội, câu cá được. Các loài thủy sản trong khu vực ô nhiễm không thể sử dụng làm thức ăn tươi sống được vì nó là ký chủ trung gian của các ký sinh trùng gây bệnh.
Bảng 2.2: Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/L) [4]
Chỉ tiêu Nồng độ
Cao Trung bình Thấp
COD 1.000 500 250 Đạm hữu cơ 35 15 8 Đạm amôn 50 25 12 Đạm tổng số 85 40 20 Lân tổng số 15 8 4 Tổng số chất rắn 1.200 720 350 Chất rắn lơ lửng 350 220 100
1.2.3 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường:
Trong nước thải sinh hoạt có chứa rất nhiều hóa chất độc hại, từ các vật dụng chúng ta sử dụng hằng ngày như xà bông, nước rửa chén, thuốc tẩy đồ, hay các rác thải rắn khó phân hủy như túi nilong, lọ chai thủy tinh, chai nhựa. Những chất thải này khi xuống nguồn nước mà không thông qua xử lý thì sẽ gây ô nhiễm nguồn nước, còn kèm theo đó là những mầm bệnh mà vô tình chúng ta mắc phải như tiêu chảy, đau bụng, uốn ván, hay thậm chí nguy hiểm hơn là các bệnh về đường ruột, hay ung thư… Không những gây ảnh hưởng đến sức khỏe mà việc ô nhiễm nước thải sinh hoạt còn đang hủy hoại dần môi trường, làm ảnh hưởng tới các mạch nước ngầm, ảnh hưởng tới đất làm cho đất không thể trồng trọt, không khí cũng bị đe dọa khi bốc những mùi rất khó chịu.
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.3.1 Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp cơ học: 1.3.1 Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp cơ học:
Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước và tỷ trọng lớn trong nước thải được gọi chung là phương pháp cơ học.
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 thống 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%.
Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học bao gồm:
1.3.1.1 Song chắn rác
Nhiệm vụ
- Giữ cặn rác thô như: nhánh cây, gỗ, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ vụn, bao ni lông, … - Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy.
Nguyên lý hoạt động
Hình 2.1 Song chắn rác. [14]
Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng 1 góc 45 - 600 nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75 – 850 nếu làm sạch bằng máy. Tiết diện của song chắn rác có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp. Song chắn rác tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng bị tắc bởi các vật giữ lại. Do đó thông dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc phía sau và cạnh tròn phía trước hướng đối diện với dòng chảy. Vận tốc nước chảy qua song chắn rác giới hạn trong khoảng từ 0,6 – 1m/s. Vận tốc cực đại dao động trong khoảng 0,75m/s – 1m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song. Vận tốc cực tiểu là 0,4m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải rắn.
Song chắn rác tinh thông thường phía trước được bảo vệ bằng song chắn rác sơ bộ. Vớt rác nổi được thực hiện bằng song chắn rửa thủ công (chiều rộng xác định để giảm bớt việc thu góp thường xuyên chất cặn bã) hoặc bằng song chắn làm sạch tự động (phải cơ khí hóa với lưu lượng lớn hoặc nước có hàm lượng cao của chất rắn).
Phân loại
- Theo khe hở của song chắn có 3 kích cỡ: loại thô lớn (30 - 200 mm), loại trung bình (16 - 30 mm), loại nhỏ (dưới 16 mm).
- Theo cấu tạo của song chắn: loại cố định và loại di động. - Theo phương cách lấy rác: loại thủ công và loại cơ giới.
Ưu điểm
Lấy rác tương đối triệt để nhất là các loại rác "mềm" như giấy, vải, nylon, ...các thanh chắn được bảo vệ khỏi bị hư hại do các mãnh vỡ gây ra.
Nhược điểm
Bị kẹt do các loại rác "cứng" gây ra, đồng thời gặp khó khăn khi chỉnh sửa, bảo trì.
Phạm vi áp dụng
Hầu hết các công trình xử lý nước thải bằng biện pháp xử lý cơ học đều có song chắn rác.
Các yếu tố ảnh hưởng
- Vận tốc dòng chảy qua song chắn tối ưu: 0,6 m/s. - Kích thước song chắn.
- Độ dốc so với phương thẳng đứng.
1.3.1.2 Bể lắng cát
Nhiệm vụ
- Loại bỏ các hạt cặn lớn vô cơ như cát sỏi, kích thước hạt >0,2mm. - Bảo vệ các trang thiết bị cơ khí động (bơm) tránh bị mài mòn. - Giảm cặn lắng trong ống, mương dẫn và bể phân hủy.
- Giảm tần suất làm sạch của bể phân hủy.
Nguyên lý hoạt động
Dưới tác dụng của lực trọng trường, các phần tử rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ được lắng xuống đáy. Bể lắng cát phải được tính toán với tốc độ dòng chảy đủ lớn (0,3m/s) để các phân tử hữu cơ nhỏ không lắng lại và đủ nhỏ (0,15m/s) để cát và tạp chất rắn vô cơ không bị cuốn theo dòng chảy ra khỏi bể.
Phân loại
Theo nguyên tắc chuyển động của dòng nước trong bể lắng cát người ta phân ra thành bể lắng cát ngang, bể lắng cát ngang nước chuyển động vòng, bể lắng cát đứng dòng chảy từ dưới lên, bể lắng cát nước chảy theo phương tiếp tuyến, bể lắng cát sục khí,
Bể lắng cát ngang: Là 1 kênh hở có tiết diện hình chữ nhật, được thiết kế 2 ngắn luân phiên nhau, dòng chảy đi qua bể theo chiều ngang và vận tốc của dòng nược chảy được kiểm soát bởi kích thước của bể, ống phân phối nước dẫn vào và ống thu nước đầu ra. Bể lắng cát ngang chỉ ứng dụng cho trạm xử lí có công suất nhỏ nhưng hiệu quả xử lí không cao.
Hình 2.2 Bể lắng cát ngang.[12]
Bể lắng cát thổi khí: Là bể hình chữ nhật, cách đáy 20-80cm có bố trí đường ống khoan lỗ để thổi khí, ở đáy bể có rãnh thu cát. Quá trình sục khí sẽ kết hợp chuyển động vòng và chuyển động thẳng đứng, làm tăng hiệu quả xử lí. Bể lắng cát thổi khí ứng dụng cho trạm xử lí có công suất lớn, hiệu quả cao, không phụ thuộc vào lưu lượng.
Bể lắng cát dòng xoáy: bao gồm 1 bể hình trụ dòng hảy đi vào tiếp xúc với thành bể tạo nên mô hình dòng chảy xoáy, lực li tâm và trọng lực làm cho cát được tách ra.
Ưu điểm
Bể lắng cát ngang: hệ thống đơn giản
Nhược điểm
Bể lắng ngang: hiệu quả thấp
Phạm vi áp dụng
Các loại bể lắng cát thường dùng cho các trạm xử lý nước thải công suất trên 100 m3/ngày.
Các yếu tố ảnh hưởng
- Lưu lượng dòng nước thải - Vận tốc dòng thải
1.3.1.3 Bể điều hòa
Nhiệm vụ
Bể điều hòa là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào. Bể điều hòa có các công dụng sau:
- Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải. Ổn định lưu lượng và nồng độ của nước thải.
- Giảm và ngăn chặn các chất độc hại đi vào công trình xử lí sinh học tiếp theo. - Tiết kiệm hóa chất để trung hòa, khử trùng nước thải, ...
- Giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này.
Các phương án bố trí bể điều hòa lưu lượng có thể là điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lí. 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 làm giảm được 1 phần nhỏ sự dao động đó.
Để đảm bảo hòa trộn đều nồng độ các chất bẩn trong nước thải và ngăn ngừa sự lắng, trong bể điều hòa cần đặt các thiết bị khuấy trộn. Năng lượng cần cho khuấy trộn khi dùng thiết bị cơ khí từ 0,003-0,045 kW cho 1m3 nước, khi khuấy trộn bằng khí nén, lượng không khí cần 3,74 m3 cho 1m3 nước và phân phối theo dàn ống với cường độ 2l/m. s dài.
Nguyên lý hoạt động
Nước thải sau khi được tách các loại rác từ máy tách rác sẽ tự động chảy hoặc bơm về bể điều hòa. Mực nước trong bể sẽ được hiển thị trên màn hình điều khiển hệ thống. Bộ điều khiển sẽ xử lý thông tin, từ đó điều khiển hoạt động của các bơm chìm đặt trong bể điều hòa.
Phân loại: có 2 loại bể điều hòa
Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp trên đường chuyển động của nước thải
Bể điều hòa lưu lượng là chủ yếu có thể nằm trực tiếp trên đường vận chuyển của dòng chảy hoặc nằm ngoài đường đi của dòng chảy.
- Điều hòa lưu lượng: lưu lượng nước thải đi vào bể theo từng giờ trong 1 chu kỳ sản xuất.
- Điều hòa chất lượng: nồng độ các chất bẩn có trong nước thải đi vào bể thay đổi theo giờ trong 1 chu kỳ sản xuất, còn chất lượng ước ra tương đối ổn định
Ưu điểm
- Xử lí 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.
- Diện tích bề mặt lọc giảm, hiệu quả lọc được năng cao, và hơn nữa chu kỳ rửa lọc đồng đều hơn do tải lượng thủy lực thấp hơn.
- Trong xử lí hóa học, ổn định tải lượng sẽ dễ dàng điều khiển giai đoạn chuẩn bị và châm hóa 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 hòa ở những nơi gần khu dân cư cần được che kín để hạn chế mùi.