VI. Ý NGHĨA THỰC HIỆN ĐỒ ÁN
2. Công trình xử lý nước thải sinh hoạt của khu chung cư
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:
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. - Đòi hỏi phải khuấy trộn và bảo dưỡng.
- Chi phí đầu tư tăng.
Phạm vi áp dụng
Có ở tất cả các công trình lớn trên 100 m3/ngày.
Các yếu tố ảnh hưởng
- Đặt trước lắng 1 khi nồng độ chất lơ lửng SS không cao < 250 - 400mg/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 > 400mg/L. Ít gây ra sự tích lũy ván nổi và cặn lắng.
1.3.1.4 Bể lắng
Nhiệm vụ
Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải. Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên trên bề
mặt. Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình xử lí cặn, ngoài ra bể lắng còn có khả năng khử BOD.
Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90-95% lượng cặn có trong nước thải. Vì vậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lí nước thải, thường bố trí xử lí ban đầu hay sau khi xử lí sinh học. Để có thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học.
Phân loại
Theo phương chuyển động của dòng nước qua bể, người ta chia ra thành các loại bể lắng sau:
- Bể lắng ngang: nước chuyển động theo chiều ngang từ đầu đến cuối bể. - Bể lắng đứng: nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên. - Bể lắng li tâm: nước chuyển động từ trung tâm bể ra phía ngoài.
- Bể lắng lớp mỏng: gồm 3 kiểu tùy theo hướng chuyển động của lớp nước và cặn: dòng chảy ngang, dòng chảy nghiêng cùng chiều và dòng chảy nghiêng ngược chiều. - Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: lắng qua môi trường hạt, nước chuyển động từ dưới lên.
a1. Bể lắng đứng
Nguyên lý hoạt động
Nước thải theo máng chảy vào ống trung tâm. Sau khi ra khỏi ống trung tâm, nước thải va vào tấm chắn và thay đổi hướng đứng sang hướng ngang rồi dâng lên theo thân bể. Nước đã lắng trong tràn qua máng thu đặt xung quanh thành bể và đi ra ngoài. Phần lưu cặn lắng tính với dung tích lưu cặn không quá 2 ngày. Cặn xả ra khỏi bể lắng bằng áp suất thủy tĩnh 1,5-2m. Độ dốc của hố thu cặn ≥ 450.
- Thuận tiện trong công tác xả cặn, ít diện tích xây dựng. - Dễ vận hành.
Nhược điểm
Chiều cao xây dựng lớn làm tăng giá thành xây dựng, số lượng bể nhiều, hiệu suất thấp.
Phạm vi ứng dụng
Thường sử dụng cho trạm xử lí có công suất < 5000 m3/ ngày đêm.
Các yếu tố ảnh hưởng
- Dòng xoáy: hình thành do dòng chảy vào phân bố không đều do cách sắp đặt vào ra không hợp lý.
- Kéo nổi cặn lắng do thu nước không đều → điều chỉnh máng răng cưa, tăng cường chiều dài máng thu nước.
a2. Bể lắng ly tâm
Nguyên lý hoạt động
Nước thải chảy theo ống trung tâm từ dưới lên trên rồi qua máng phân phối vào bể. Chất nổi nhờ tấm chắn treo lơ lửng ở dưới dàn quay dồn góp lại và chảy luồng qua ống xiphông xả ra giếng cặn.
Dàn quay quay với tốc độ 2-3 vòng/giờ. Khi dàn quay quay, cặn lắng được dồn vào hệ thống thu nhờ hệ thống cào gom cặn gắn ở dưới vòng quay hợp với trục 1 góc 450, đáy bể thường làm dốc i=0,02. Cặn xả ra bể lắng bằng áp lực thủy tĩnh không nhỏ hơn 1,5m hoặc bằng máy bơm.
Hình 2.5 Cấu tạo bể lắng ly tâm.[15]
Ưu điểm
- Tiết kiệm diện tích - Hiệu suất cao
- Ứng dụng xử lí nước thải có hàm lượng cặn khác nhau. - Tỷ trọng cặn nhỏ cũng có thể lắng được.
Nhược điểm
- Khi vận hành đòi hỏi kinh nghiệm cao - Chi phí vận hành cao.
Phạm vi ứng dụng
Cho công suất lớn, lưu lượng nước thải > 20.000 m3/ngày, hàm lượng chất lơ lửng cao.
Các yếu tố ảnh hưởng
Tương tự bể lắng đứng.
1.3.1.5 Bể tách dầu
Nhiệm vụ
Công trình này thường ứng dụng khi xử lí nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lí). Vì vậy, ta phải thu hồi các chất này trước khi đi vào các công trình phía sau. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu
lọc trong các bể sinh học, … và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn.
Để tách lượng dầu mỡ có trong nước thải, người ta thường sử dụng bể tách dầu mỡ thường đặt trước cửa xả vào cống chung hoặc trước bể điều hòa của nhà máy.
Nguyên lý hoạt động
Việc lọc dầu mỡ ra khỏi nước thải có thể thực hiện theo 2 quá trình:
- Tách dầu bằng trọng lực: các hạt dầu, mỡ có tỷ trọng nhẹ hơn nước sẽ nổi lên trên mặt nước và gạt ra ngoài, còn các hạt cặn dính dầu nặng hơn nước sẽ lắng xuống đáy và được tháo ra ngoài. Nguyên tắc tách dầu bằng trọng lực dựa trên sự khác nhau giữa tỷ trọng dầu và nước.
- Tách dầu bằng lực nhân tạo như lực ly tâm, cyclon thủy lực, keo tụ bằng hóa chất, lọc qua lớp vật liệu có khả năng bám dính dầu mỡ.
Phân loại
- Bể tách dầu ngang: có thiết kế giống bể lắng ngang, nước thải đi vào đầu bể và
thu nước ở cuối bể. Trước máng thu nước của bể có đặt tấm chắn đầu để thu cặn nổi. Bề mặt bể có thiết bị cào dầu. Dầu được thu hồi và xử lí.
- Bể tách dầu mỡ hình trụ tròn: hình dạng giống bể lắng đứng có thêm vách ngăn
dầu đặt phía trong, song song với thành bể. Nước thải đi vào từ dưới lên trong ống đặt giữa bể, dầu nổi lên trên bề mặt bể, nước sạch dầu được thu qua một máng chắn đặt hở ở đáy bể đi lên qua máng thu qua công trình tiếp theo. Dầu được thu và xử lí.
Ưu điểm so với bể tách dầu ngang:
- Đáy rất dốc, có ngăn cô đặc dầu, có thanh gạt bùn → quét được tất cả vị trí trên bể lắng.
- Ống phân phối trung tâm có thể được lắp đạt thêm thiết bị hút dầu ra ngoài. - Thời gian lưu nước từ 2-5 phút, cô đặc được dầu. Tránh ảnh hưởng của gió và ít gây mùi.
1.3.2 Xử lý bằng phương pháp sinh học
Phương pháp xử lý nước thải nhờ tác dụng của các loại vi sinh vật. Các vi sinh vật sử