Bể tách dầu mỡ
Phước, công suất 210 m3/ngày.đêm
Nhiệm vụ: tách và thu các loại mỡ động vật, các loại dầu... có trong nƣớc thải. Đối với nƣớc thải sinh hoạt khi hàm lƣợng dầu mỡ khơng cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các vật liệu lọc có trong bể sinh học... và chúng sẽ phá vỡ cấu trúc của bùn hoạt tính có trong bể Aerotank và thƣờng đặt trƣớc cửa xả vào cống chung hoặc trƣớc bể điều hòa.
Bể điều hòa
Bể điều hòa làm tăng hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học do nó hạn chế hiện tƣợng quá tải của hệ thống hoặc dƣới tải về lƣu lƣợng cũng nhƣ hàm lƣợng các chất hữu cơ. Hơn hết các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ đƣợc pha lỗng hoặc trung hịa ở một mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật.
Nhiệm vụ:
- Giảm bớt sự dao động của hàm lƣợng các chất bẩn trong nƣớc thải - Tiết kiệm hóa chất để khử trùng nƣớc thải
- Giảm và ngăn cản các chất độc hại đi vào cơng trình xử lý sinh học tiếp theo.
Bể lọc
Nhiệm vụ: dùng để tách các phần tử lơ lửng có trong nƣớc thải với kích thƣớc tƣơng đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nƣớc thải đi qua các vật liệu lọc nhƣ cát, thạch anh, than cốc, sỏi nghiền nhỏ... Bể lọc thƣờng làm việc với hai chế độ: lọc và rửa lọc.
b. Ƣu – Nhƣợc điểm
Ƣu điểm
Phƣơng pháp cơ học là phƣơng pháp đơn giản nhất, ít tốn kém nhất, nhƣng lại mang hiệu quả cao nhất và quyết định đến hiệu quả của các công trình phía sau. Lấy triệt để các loại rác mềm.
Hoạt động liên tục, hiệu quả xử lý cao. Dễ ứng dụng, phạm vi hoạt động rộng. Thu hồi đƣợc tạp chất.
Nhƣợc điểm
Kích thƣớc bể lớn.
Phước, cơng suất 210 m3/ngày.đêm
Yếu tố ảnh hƣởng
Thành phần và khả năng xử lý nƣớc thải Loại vật liệu lọc và bề dày lớp lọc Tính dẫn tải thủy lực và hữu cơ Sự vận hành của hệ thống nƣớc thải.
2.1.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý
Phƣơng pháp hóa lý đƣợc sử dụng khi nƣớc thải có chỉ số tổng cặn lơ lửng cao, hoặc có hàm lƣợng kim loại cao. Cần phải ƣu tiên xử lý để không gây ức chế vi sinh vật.
a. Nguyên lý làm việc – Cấu tạo
Hấp phụ
Hấp thụ các chất bẩn hòa tan là kết quả của sự di chuyển phân tử của những chất đó từ nƣớc vào bề mặt chất hấp phụ dƣới dạng của trƣờng lực bề mặt. Tùy thuộc vào chất ô nhiễm mà lựa chọn vật liệu hấp thụ phù hợp. Nƣớc thải sẽ đƣợc dẫn lên trên và phun từ trên xuống thấm qua lớp vật liệu hấp phụ, nƣớc sạch sẽ đi từ phía dƣới.
Trích ly
Trong hỗn hợp hai chất lỏng khơng hịa tan lẫn nhau, bất kì chất thứ ba nào khác sẽ hịa tan hai chất lỏng trên (theo độ hòa tan của bản thân) theo quy luật phân bố. Nhƣ vậy trong nƣớc thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đƣa vào một dung mơi và khuấy đều thì các chất bẩn đó sẽ hịa tan vào dung mơi và làm đúng theo quy luật phân bố, đồng thời nồng độ chất bẩn trong nƣớc sẽ giảm đi. Tiếp tục tách dung mơi ra khỏi nƣớc thì nƣớc thải coi nhƣ đƣợc làm sạch.
Trao đổi ion
Là phƣơng pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion. Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong tự nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng khơng hồ tan trong nƣớc và trong dung mơi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion.
b. Ƣu – Nhƣợc điểm
Ƣu điểm
Loại bỏ các chất độc hữu cơ khơng có khả năng phân hủy. Hiệu quả xử lý cao.
Phước, công suất 210 m3/ngày.đêm
Kiểm sốt đƣợc q trình nên dễ vận hành. Kích thƣớc hệ thống xử lý nhỏ.
Nhƣợc điểm
Không xử lý triệt để các chất ô nhiễm, mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. Tiêu tốn hóa chất, năng lƣợng.
Một vài cơng trình địi hỏi chi phí cao. Yếu tố ảnh hƣởng
Nhiệt độ thấp, quá tình xảy ra mạnh, nhƣng nếu nhiệt độ nƣớc thải cao sẽ gây ức chế q trình.
Ngồi ra q trình xử lý cịn phụ thuộc vào pH, nồng độ, bản chất và cấu trúc chất tan, loại tính chất chất hấp phụ...
2.1.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học
Thơng thƣờng, ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp hóa học để khử các chất hịa tan và trong các hệ thống khép kín. Đơi khi phƣơng pháp này cịn dùng để xử lý sơ bộ trƣớc khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này nhƣ là một phƣơng pháp xử lý nƣớc thải cuối cùng để thải ra nguồn.
a. Nguyên lý hoạt động – Cấu tạo
Keo tụ tạo bơng
Những hạt rắn có kích thƣớc q nhỏ nhƣ các chất bẩn ở dạng keo và hòa tan thì khó tách khỏi nƣớc thải bằng q trình lắng thơng thƣờng. Để tách những hạt rắn này cần làm tăng kích thƣớc và trọng lƣợng riêng trên cơ sở đó làm tăng vận tốc lắng của chúng bằng cách thực hiện các quá trình keo tụ. Keo tụ là q trình tạo bơng từ những hạt nhỏ.
Các hạt có kích thƣớc nhỏ hơn 10-4 mm thƣờng khơng thể tự lắng mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt lơ lửng này phải dùng biện pháp cơ học kết hợp với hóa học, tức là cho vào nƣớc cần xử lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng dính lại với nhau và dính kết các hạt lơ lửng trong nƣớc, tạo thành các bông cặn lớn có trọng lƣợng đáng kể. Để thực hiện q trình keo tụ, ngƣời ta thƣờng cho vào trong nƣớc các chất keo tụ nhƣ: phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeSO4 Fe2(SO4)3 hoặc loại FeCl3.
Phước, công suất 210 m3/ngày.đêm
Trong nƣớc thải có chứa acid vơ cơ hoặc kiềm nên cần đƣợc trung hòa để đƣa pH về mức 6,5 – 8,5 (đảm bảo cho hoạt động sống của vi sinh vật) trƣớc khi nƣớc thải đƣợc đƣa vào nguồn nhận hoặc công nghệ xử lý tiếp theo.
Oxy hóa khử
Phƣơng pháp này dùng để khử trùng nƣớc thải, chuyển một số nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc sang thể khí. Biến đổi một chất lỏng khơng phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản có khả năng đồng hóa bằng vi khuẩn. Chuyển hóa các hợp chất hữu cơ không thể xử lý bằng sinh học trực tiếp hoặc có tính độc hại và ngăn cản quá trình phát triển của vi sinh và các chất gây màu, mùi trƣớc khi cho nƣớc thải vào xử lý vi sinh.
b. Ƣu – Nhƣợc điểm
Ƣu điểm
Hiệu quả làm sạch nƣớc cao Nhƣợc điểm
Chi phí cao
Tạo ra chất ơ nhiễm thứ cấp
Chỉ đƣợc ứng dụng khi chất ô nhiễm không bị loại bỏ bằng phƣơng pháp khác. Yếu tố ảnh hƣởng
Nhiệt độ quá cao sẽ ức chế quá trình phản ứng.
Đối với mỗi loại hóa chất có một khoảng pH tƣơng ứng, cần phải trung hòa nƣớc thải phù hợp với hóa chất sử dụng.
2.1.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Mục đích: Nhằm loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (đặc trƣng của nƣớc thải chăn nuôi)
Phƣơng pháp này dựa trên sự hoạt động của các lồi 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 dƣỡng và tạo năng lƣợng. Trong quá trình dinh dƣỡng chúng nhận các chất dinh dƣỡng để xây dựng tế bào, sinh trƣởng và sinh sản nên sinh khối của chúng tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy sinh hóa.
Phước, cơng suất 210 m3/ngày.đêm
Tùy theo nhóm vi sinh vật sử dung là hiếu khí hay kị khí mà ngƣời ta thiết kế các cơng trình khác nhau. và tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà ngƣời ta sử dụng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý. Có thể phân loaị phƣơng pháp trên theo 2 loại chính sau:
- Phƣơng pháp hiếu khí là phƣơng pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 - 40ºC.
- Phƣơng pháp kỵ khí sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện khơng có oxy.
Các cơng trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên:
- Hồ sinh vật
- Hệ thống xử lý bằng thực vật nƣớc (lục bình, lao, sậy...)
- Cánh đồng tƣới, cánh đồng lọc
- Đất ngập nƣớc
Các cơng tình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo:
- Bể sinh học các loại
- Q tình bùn hoạt tính (Aerotank)
- Hồ sinh học thổi khí
- Mƣơng oxy hóa...
a. Nguyên lý hoạt động – Cấu tạo
PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC NHÂN TẠO
Q trình kỵ khí
Q trình kỵ khí với vi sinh vật sinh trƣởng dạng lơ lửng Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc
Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hồn. Hỗn hợp bùn và nƣớc thải đƣợc khuấy trộn hồn tồn trong bể kín, sau đó đƣợc đƣa sang bể lắng để tách riêng bùn và nƣớc. Bùn tuần hồn trở lại bể kỵ khí, lƣợng bùn dƣ thải bỏ thƣờng rất ít do tốc độ sinh trƣởng của vi sinh vật khá chậm. Bể phản ứng tiếp xúc thực sự là
Phước, công suất 210 m3/ngày.đêm
một bể biogas cải tiến với cánh khuấy tạo điều kiện cho vi sinh vật tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong nƣớc thải.
Bể xử lý bằng lớp bùn lỵ khí với dịng nƣớc đi từ dƣới lên (UASB)
Bể UASB là một bể xử lý với lớp bùn dƣới đáy, có hệ thống tách và thu khí, nƣớc ra ở phía trên.
Cơ sở lý thuyết: Q trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là q trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phƣơng trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản nhƣ sau:
Chất hữu cơ -----VSV------> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới Một cách tổng qt, q trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử; - Giai đoạn 2: Acid hóa;
- Giai đoạn 3: Acetate hóa; - Giai đoạn 4: Methane hóa.
Các chất thải hữu cơ chứa các nhiều chất hữu cơ cao phân tử nhƣ proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thủy phân, sẽ đƣợc cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đƣờng đơn, và chất béo thành các acid béo. Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại đƣợc tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2. Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid. Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rƣợu đơn giản khác cũng đƣợc hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrat. Vi sinh vật chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định nhƣ CO2 H2, formate, acetate, methanol, methylamines và CO. Các phƣơng trình phản ứng xảy ra nhƣ sau: 4H2 + CO2 ---> CH4 + 2H2O 4HCOOH ---> CH4 + 3CO2 + 2H2O CH3COOH ---> CH4 + CO2 4CH3OH ---> 3CH4 + CO2 + 2H2O 4(CH3)3N + H2O ---> 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3 Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia q trình xử lý kỵ khí thành:
Phước, cơng suất 210 m3/ngày.đêm
Q trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trƣởng dạng lơ lửng nhƣ quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dịng nƣớc đi từ dƣới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB);
Q trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trƣởng dạng dính bám nhƣ q trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process).
Nguyên lý hoạt động : Khi nƣớc thải sau khi điều chỉnh pH đƣợc dẫn từ phía dƣới lên đảm bảo phân phối đều trên diện tích đáy bể. Nƣớc thải đi từ dƣới lên với vận tốc V = 0,6 – 0,9 m/h. Hỗn hợp bùn yếm khí trong bể hấp phụ chất hữu cơ hịa tan trong nƣớc thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí (70 – 80% là metan, 20 – 30% là cacbonic). Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn cặn nổi lên trên làm xáo trộn và gây ra dịng tuần hồn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng, khi hạt cặn nổi lên va phải tấm chắn hạt cặn bị vỡ ra, khí thốt lên trên, cặn rơi xuống dƣới. Hỗn hợp bùn nƣớc dã tách hết khí qua cửa và ngăn lắng. Nƣớc thải trong ngăn lắng tách bùn lắng xuống dƣới đáy qua cửa tuần hồn lại vùng phản ứng hiếm khí. Nƣớc thải trong ngăn lắng tách bùn lắng xuống dƣới đáy qua cửa tuần hồn lại vùng phản ứng yếm khí/ nƣớc trong dâng lên trên đƣợc thu vào máng theo ống dẫn qua bể làm sạch hiếu khí. Khí biogas đƣợc dàn ống thu về bình chứa rịi theo ống dẫn khí đốt ra ngồi.
Bùn đƣợc xả khổi bể UASB từ 3- 5 năm/lần nếu nƣớc thải đƣa vào đã qua bể lắng I, 3 – 6 tháng/ lần nếu nƣớc thải đƣa vào xử lý trực tiếp. Bể đƣợc sử dụng để xử lý nƣớc thải có hàm lƣợng chất hữu cơ cao.
Q trình kỵ khí với vi sinh vật sinh trƣởng dạng bám dính Bể lọc kỵ khí Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa
nhiều cacbon trong nƣớc thải. Nƣớc thải đƣợc dẫn vào bể từ dƣới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu có các vi sinh vật kỵ khí sinh trƣởng và phát triển. Vì vi sinh vật đƣợc giữa trên bề mặt vật tiếp xúc mà không bị rửa trôi theo nƣớc sau xử lý nên thời gian lƣu tế bào sinh vât rất cao (100 ngày).