GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 12 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương
Nhược điểm:
- Thi thoảng sẽ bị kẹt do các loại rác cứng gây ra, khó sửa chữa. - Giá thành cao hơn.
2.2 Phương pháp xử lý hóa học
Là việc đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tap chất bẩn, biến đổi hóa học và tạo cặn lắng.
Bể keo tụ tạo bông
Nước thải chăn ni cịn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vơ cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó để tách ra bằng phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian nhưng hiệu quả khơng cao. Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Các chất kẹo tụ thường sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn,…kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Nguyên tắc hoạt động của phương pháp này là: cho vào nước thải các hạt
keo tụ mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng của nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và các chất hữu cơ có trong nước thải mang điện tích âm, các hạt nhơm hidroxid sắt hidroxi được đưa vào mang điện tích dương). Khi đó điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện tích trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bơng cặn có kích thước lớn và dễ lắng hơn.
Theo nghiên cứu của trương thanh cảnh (2001) tại trại chăn nuôi 2/9: phương pháp keo tụ có thể tách được 80-90% hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chăn nuôi heo.
GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 13 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương
Ưu điểm - Đơn giản dễ sử dụng.
- Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ tìm. - Hiệu quả xử lí chất rắn lơ lửng cao.
- Áp dụng được cho các nhà máy có chất rắn lơ lửng, độ màu, kim loại nặng cao. Nhược điểm
- Tạo ra bùn thải là kim loại.
- Tốn kinh phí trong việc vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý. - Không hiệu quả với nồng độ kim loại cao.
2.3 Phương pháp xử lý sinh học
Dịch lọc có thể được điều chỉnh đến độ pH có lợi về mặt sinh học và chảy đến phần đầu tiên của hồ sinh học để xử lý sinh học trong điều kiện anoxic. Một số phương án có thể khơng cần điều chỉnh pH. Tất cả nitrat còn lại trong nước thải được xử lý, nước thải được khử nitrat trong môi trường nuôi cấy anoxic. Vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy anoxic khử nitrat dịch lọc. Dịch lọc sau đó chảy lực đến phần kỵ khí của đầm sinh học nơi vi sinh vật kỵ khí chuyển đổi các hợp chất hữu cơ hòa tan cuối cùng thành carbon dioxide. Phần kỵ khí bị cản đến kênh cấm và đảm bảo tiếp xúc sinh học đầy đủ.
GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 14 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương
Từ phần kỵ khí, dịch lọc chảy đến Phần hiếu khí của hồ sinh học. Ở đây, các chu trình lọc từ hiếu khí đến điều kiện thiếu khí để tiếp tục loại bỏ nitơ và các hợp chất hữu cơ. Trong phần hiếu khí, khơng khí được đẩy thêm vào bằng máy thổi để tăng cường sự phát triển của các vi khuẩn hiếu khí, nitrat hóa. Việc kiểm sốt khơng khí được điều khiển trên các máy tính và trên một chu kỳ gần 2 giờ để tạo ra các điều kiện thiếu khí và phát triển các vi khuẩn khử nitrat. Vùng hiếu khí cũng bị cản trở kênh cấm. Cuối cùng, dịch lọc sau đó chảy từ mơi trường hiếu khí đến bể lắng, có hộp tràn đập để tăng cường dịng chảy đồng nhất, khơng bị xáo trộn. Dịch lọc đã được tinh lọc sau đó được bơm để trả lại một nửa lượng dịch lọc đã được tinh lọc vào chuồng lợn để xả sàn, và máy bơm tưới trở lại một nửa lượng dịch lọc đã được tinh lọc để tưới.
Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các cơng trình khác nhau. Và tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý. [10]
Hồ sinh học: (Waste Stabilization Ponds) là các ao hồ có nguồn gốc tự
nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ ổn định nước thải. Đây là một trong những hình thức lâu đời nhất để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy từ rêu tảo trong hóa trình
quang hợp cũng như oxy từ khơng khí để oxy hóa các chất hữu cơ và rong tảo trong hồ lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ của vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ pH và nhiệt độ tối ưu, nhiệt độ không được thấp hơn 6oC.
GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 15 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương
Hình 2.4: Nguyên tắc hoạt động hồ sinh học
Tùy theo q trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh học ra làm nhiều loại hồ: hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tùy tiện.
Ngồi chức năng xử lý nước thải, hồ sinh học cịn có thể sử dụng cho mục đích: - Ni trồng thủy sản.
- Là nơi tích trữ nguồn nước tưới tiêu cho cây trồng.
- Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thốt nước đơ thị hoặc các khu công nghiệp, khu dân cư.
- Giúp tạo cảnh quan.
Ở nước ta hiện này hồ sinh học chiếm vị trí đặc biệt quan trọng trong các biện pháp xử lý nước thải vì có nhiều thuận lợi:
- Khơng địi hỏi nhiều vốn đầu tư.
- Bảo trì, vận hành đơn giản, khơng địi hỏi có người quản lý thường xuyên. - Hầu hết các đơ thị, các khu dân cư có nhiều ao, hồ hay khu ruộng trũng có thể sử dụng mà không cần cải tạo, xây dựng nhiều.
GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 16 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương
- Có các điều kiện kết hợp mục đích xử lý nước thải với việc ni trồng thủy sản và điều hòa nước mưa.
Hồ sinh học hiếu khí:
Hoạt động dựa trên q trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí.Hiện nay người ta phân hồ sinh học hiếu khí thành hai loại:
- Hồ làm thống tự nhiên: Ơ xy cung cấp cho q trình ơ xy hóa chủ yếu do sự khuyếch tán khơng khí qua mặt nước và q trình quang hợp của thực vật nước (rong, tảo,…). Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xun qua, thì chiều sâu của hồ phải nhỏ, tốt nhất là từ 0,3 - 0,5 m. Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo chỉ tiêu BOD vào khoảng 250 - 300 kg/ha/ngày. Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 - 12 ngày.
Tuy nhiên do độ sâu cần nhỏ, thời gian lưu nước lâu nên diện tích của hồ địi hỏi phải đủ lớn. Vì thế nó chỉ hợp lý về kinh tế khi kết hợp với việc nuôi trồng thủy sản với chăn nuôi và hồ chứa nước cho công nghiệp.
- Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo: Loại này nguồn ơ xy cung cấp cho q trình sinh hóa là bằng các thiết vị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học. Do được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 - 4,5 m, sức chứa tiêu chuẩn theo chỉ tiêu BOD khoảng 400 kg/ha/ngày. Thời gian lưu nước trong hồ chỉ cần từ 1 - 3 ngày.
Cấu tạo của hồ:
Các loại hồ sinh học hiếu khí có thể làm một hoặc nhiều bậc, chiều sâu của các bậc sau sâu hơn các bậc phía trước. Thiết bị đưa nước vào hồ phải có cấu tạo thích hợp để phân phối, điều hịa nước trên tồn bộ diện tích hồ. Thơng thường, hồ một bậc thường được thiết kế với diện tích 0,5 - 0,7 ha; hồ nhiều bậc thì mỗi bậc 2,25 ha; tùy theo cơng suất mà có thể xây dựng làm nhiều hồ.
Hầm Biogas
Xử lý chất thải bằng Biogas dựa trên ngun tắc hoạt động kỵ khí của các nhóm vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật kị khí. Các nhóm vi sinh vật phân hủy các chất hữu
GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 17 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương
cơ tạo ra các axit hữu cơ, các axit hữu cơ tiếp tục được loại bỏ nhờ các nhóm vi sinh loại axit tạo metan và khí cacbonic. Các hoạt động diễn ra trong bể Biogas như sau:
Lượng khí từ q trình biogas được tân thu cùng làm nguyên liệu đốt phục vụ cho hoạt động sinh hoạt, lò đốt xác heo tại trại. Nếu sau khi sử dụng cho hoạt động trong trại mà vẫn cịn dư thì Cơng ty sẽ tiến hành đốt bỏ khí gas dư, đốt an tồn, đốt từ từ và đốt có kiểm sốt.
Cấu tạo: Bể Biogas sẽ được đào đắp đất thành hồ chứa. Thành và đắt bể đều được lót bạt chống thấm đảm bảo khơng để rị rỉ nước thải ra ngoài.
Ưu điểm:
- Chất thải từ q trình chăn ni sẽ được đưa vào hầm biogas một cách trực tiếp nên không gây nên những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường. Mùi hôi của chất thải sẽ bị hạn chế, không gây ảnh hưởng đến môi trường đất, nước như khi xả thải trực tiếp ra môi trường như trước đây.
- Những chất có ảnh hưởng tới mơi trường trong chất thải sẽ được giải quyết một cách triện để, làm giảm đi hiệu ứng nhà kính tưởng chừng như chỉ xuất hiện ở thành phố lớn.
- Tạo ra lượng khí sinh học đặc biệt, có thể thay thế cho chất đốt truyền thống hoặc biến đổi thành điện năng sử dụng hàng ngày. Với những hộ chăn nuôi quy mơ lớn thì có thể tiết kiệm tối đa chi phí điện năng, chất đốt cần thanh tốn nhờ lượng khí sinh ra nhiều.
- Đàn vật ni có diều kiện phát triển khỏe mạnh, tránh được những dịch bệnh nguy hiểm có thể xảy ra, nâng cao năng suất và thu được lợi ích kinh tế cho bà con.
- Chất thải được xử lý tốt, lượng phân còn thừa sau biogas khi được xử lý thích hợp sẽ là nguồn nguồn phân bón có lợi cho cấy trồng.
Chất hữu cơ Axit hữu cơ CH4,CO2,một lượng nhỏ khí H2S Vi sinh tạo axit Vi sinh tạo khí metan
GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 18 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương
Nhược điểm:
- Sử dụng hầm biogas phải kết hợp nhiều yếu tố, và tốn rất nhiều nước. - Cần có khoảng đất rộng để xây dựng hầm ủ.
- Khơng thực sự an tồn khi sử dụng cũng như yếu tố vệ sinh khơng đạt chuẩn. - Q trình sử dụng dễ bị tắc nghẽn, thường xuyên dọn hầm tốn kém về chi phí.
Bể Aerotank – Bể hiếu khí bùn hoạt tính
Hình 2.5 Bể Aerotank.
Bể Aerotank là cơng trình là bằng bê tông, bê tông cốt thép, với mặt bằng thông dụng là hình chữ nhật, là cơng trình sử dụng bùn hoạt tính để xử lý các chất ơ nhiễm trong nước.
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh có khả năng oxy hóa và khống hóa các chất hữu cơ có trong nước thải.
Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, và để đảm bảo oxy dùng cho q trình oxy hóa các chất hữu cơ thì phải ln ln đảm bảo việc làm thống gió. Số lượng bùn tuần hồn và số lượng khơng khí cần cấp phụ thuộc vào độ ẩm và mức độ yêu cầu xử lý nước thải. Thời gian nước lưu trong bể Aerotank không lâu quá 12 giờ (thường là mình chọn 8 giờ).
Bể được phân loại theo nhiều cách: theo nguyên lý làm việc có bể thơng thường và bể có ngăn phục hồi; theo phương pháp làm thoáng là bể làm thống bằng khí nén, máy khuấy cơ học, hay kết hợp…
Cấu tạo của bể phải thoả mãn 3 điều kiện: Giữ được liều lượng bùn cao trong bể.
GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 19 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương
Cho phép vi sinh phát triển liên lục ở giai đoạn “bùn trẻ”. Đảm bảo oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của bể.
Nguyên lý hoạt động: Nước thải sau khi qua bể lắng đợt 1 có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các cất lơ lửng đi vào bể Aerotank. Khi nước thải vào bể thổi khí (Bể Aerotank), các bơng bùn hoạt tính được hình thành mà các hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lửng. Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần, cùng với các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạo nên các bơng bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ chất hữu cơ hòa tan, keo và khơng hịa tan phân tán nhỏ. Vi khuẩn và sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ khơng hồ tan và thành tế bào mới. Q trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp nhau.
Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bể lắng đợt 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể Aerotank để duy trì nồng độ đủ vi khuẩn trong bể. Bùn dư ở đáy bể lắng được xả ra khu xử lí bùn.
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 không 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
- Nhược điểm chính của xử lý hiếu khí là tổn thất năng lượng cung cấp cho khí với tốc độ đủ để duy trì nồng độ oxy hịa tan cần thiết để duy trì điều kiện hiếu khí trong nước thải được xử lý cho sự tăng trưởng hiếu khí.
Phạm vi áp dụng: Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ơ nhiễm hữu cơ như bệnh viện, khu dân cư, thủy sản,…
GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 20 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương
Hình 2.6 Bể Anoxic.
Cấu tạo: Vật liệu xây dựng bê tông hoặc bê tông cốt thép.
Bể Anoxic là bể quan trọng trong quá trình xử lý nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học. Công nghệ khử nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học phổ biến nhất hiện nay là: Nitrat hóa và khử Nitrat.
Trong nước thải, có chứa hợp chất nitơ và photpho, những hợp chất này cần phải được loại bỏ ra khỏi nước thải. Tại bể Anoxic, trong điều kiện thiếu khí hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển xử lý N và P thơng qua q trình Nitrat hóa và Photphoril.
Q trình Nitrat hóa xảy ra như sau:
Hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosonas và Nitrobacter. Trong môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn này sẽ khử Nitrat (NO3–) và Nitrit (NO2–) theo chuỗi chuyển hóa:
NO3- → NO2- → N2O → N2↑
Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi nước và ra ngoài. Như vậy là nitơ đã được xử lý.
Q trình Photphorit hóa:
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 nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí.
Để q trình Nitrat hóa và Photphoril hóa diễn ra thuận lợi, tại bể Anoxic bố trí máy