+ Xử lý cơ học nhằm mục đích:
- Tách các chất khơng hịa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ... ra khỏi nước thải.
- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát...
- Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. - Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
+ 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 cơng trình và thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ…. Đây là các thiết bị cơng trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc các cơng trình xử lý phía sau hoạt động ổn định.
+ Phương pháp xử lý cơ học tách nước thải sinh hoạt khoảng 60% tạp chất không tan, tuy nhiên BOD trong nước thải giảm khơng đáng kể. Để tăng cường q trình xử lý cơ học, người ta làm thoáng nước thải sơ bộ trước khi lắng nên hiệu xuất xử lý của các cơng trình cơ học có thể tăng lên 75% và BOD giảm đi 10% - 15%.
2.1.1. Song chắn rác [2]
+ Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác. Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy… Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác.
+ Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định. Song chắn rác thường được đặt trước để bảo vệ các bơm không bị nghẹt hay ảnh hưởng đến các quá trình xử lý sau.
+ Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 900 theo hướng dịng chảy, song chắn rác gồm các thanh kim loại (thép không rỉ) tiết diện 5 x 20mm đặt cách nhau 20 – 50mm trong một khung thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên trượt xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn, vận tốc nước qua song vmax = 1 m/s (ứng với Qmax)
+ Lưới chắn rác thường đặt nghiêng 45 – 600 so với phương thẳng đứng, vạn tốc qua lưới vmax ≤ 0,6 m/s. Khe rộng của mắt lưới thường từ 10 – 20mm. Làm sạch song chắn và lưới chắn bằng thủ cơng, hay bằng các thiết bị cơ khí tự động hoăc bán tự động. Ở trên hoặc bên cạnh mương đặt song, lưới chắn rác phải bố trí sàn thao tác đủ chỗ để thùng rác và đường vận chuyển.
Hình 2.1 Song chắn rác.
Hình 2.2 Hình dáng thanh chắn rác. [9]
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
2.1.2. Bể lắng cát [2]
+ Bể lắng cát thường đặt ở phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát phía trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt phía sau song chắn rác có lợi cho việc quản lý bể lắng cát.
+ Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, có kích thước hạt >200 mm khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các cơng trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mịn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này.
+ Bể lắng cát được thiết kế để tách những hợp chất vơ cơ khơng tan có kích thước từ 0.2 – 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an tồn cho bơm khơng bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các cơng trình sinh học phía sau. Bể lắng cát được chia ra lam 2 loại: bể lắng đứng và bể lắng ngang. Ngoài ra để tăng hiệu quả lắng cát, bể lắng cát thổi khí cũng được sử dụng rộng rãi.
+ Cát được lưu giữ trong bể từ 2-5 ngày. Các loại bể lắng cát thường được dùng cho các trạm xử lý nước thải cơng suất trên 100m3/ngày. Vận tốc dịng chảy trong bể lắng cát ngang không được vượt quá 0.3m/s. Vận tốc này cho phép các hạt cát, hạt sỏi và các hạt vơ cơ khác lắng xuống đáy, cịn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng và được xử lý ở các cơng trình tiếp theo.
2.1.3. Bể tách dầu mỡ [2]
+ Bể tách dầu thường được ứng dụng trong xử lý nước thải cơng nghiệp có chứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nước và các chất có dạng nổi khác. Đối với nước thải sinh hoạt, do hàm lượng dầu mỡ và các chất nổi khơng lớn cho nên có thể thực hiện tách chúng ngay tại bể lắng đợt một nhờ các thanh thu hồi dầu mỡ, chất nổi trên bề mặt bể lắng. + Có hai q trình tách dầu:
- Dùng trọng lực tự nhiên: các hạt dầu tự nổi do tỉ trọng riêng của chúng.
- Dùng trọng lực nhân tạo: dùng lực ly tâm hay cyclon –> tăng cường trọng lực. + Bể tách dầu thường được đặt sau song chắn rác để tách dầu mỡ. Làm hạn chế hợp chất nổi và một phần chất trong hợp chất nhũ tương, và khơng gây ảnh hưởng đến các cơng trình sử lý phía sau.
Hình 2.5 Bể thu dầu, mỡ và lắng cát. [2] 2.1.4 Bể điều hòa [2]
+ Để duy trì dịng chảy và nồng độ nước thải vào cơng trình được ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự giao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải, nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Phân loại:
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, công suất 103 phòng
- Bể điều hòa lưu lượng - Bể điều hòa nồng độ
- Bể điều hịa cả lưu lượng và nồng độ
Hình 2.6 Sơ đồ bố trí bể điều hịa trong hệ thống xử lý. [2]
Hình 2.7 Bể điều hịa. [11]
+ Nguyên lý hoạt động: Nước thải sau khi được tách các loại rác từ máy tách rác sẽ tự động chảy 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 thơng tin, từ đó sẽ điều khiển hoạt động các bơm chìm đặt trong bể điều hòa.
2.1.5 Bể lắng
+ Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước hoặc tiếp tục theo dịng nước đến cơng trình xử lý tiếp theo. Q trình lắng có thể loại bỏ từ 90-95% lượng cặn bẩn chứa trong nước.
- Dựa vào chức năng: bể lắng được chia thành: bể lắng đợt 1 trước cơng trình xử lý
sinh học và bể lắng đợt 2 sau cơng trình xử lý sinh học.
- Dựa vào nguyên tắc hoạt động: người ta có thể chia ra các loại bể lắng như: bể lắng
hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục.
- Dựa vào cấu tạo:có thể chia bể lắng thành các loại như sau: bể lắng đứng, bể lắng
ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác.
a. Bể lắng ngang [4] a.1. Nguyên lý hoạt động:
+ Nước theo máy phân phối đều vào bể qua vách tràn thành mỏng hoặc tường đục lỗ xây dựng ở đầu bể tới khu vực lắng của bể. Sau đó qua khu vực lắng nước rồi tiếp tục di chuyển tới khu vực đầu ra. Tại đây cặn sẽ được thu gom lại nhờ màng thu cặn nổi, còn lượng nước sau khi lắng cặn sẽ tới màng thu và theo ống nước dẫn ra ngoài chuẩn bị cho quá trình xử lý sau.
a.2. Cấu tạo:
+ Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch hoặc bê tông cốt thép.
Bể lắng ngang thường chia làm nhiều ngăn. Chiều rộng mỗi ngăn từ 3-6m. Chiều dài không quy định nhưng khi bể có chiều dài quá lớn có thể nước chảy xoay chiều. Để giảm bớt diện tích xây dựng người ta xây dựng bể lắng nhiều tầng.
+ Gồm 4 bộ phận chính:
- Bộ phận phân phối nước vào bể - Vùng lắng cặn
- Hệ thống thu nước đã lắng - Hệ thống thu xả cặn
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
+ Hệ thống xả cặn: cặn trong bể lắng ngang thông thường tập trung ở nửa đầu của bể. Vì lượng cặn lớn nên việc xả cặn rất quan trọng. Nếu xả cặn không kịp thời sẽ làm giảm chiều cao lắng nước của bể, mặt khác cặn có chứa nhiều chất hữu cơ, chất hữu cơ sẽ lên men tạo nên bọt khí làm phá vỡ bơng cặn và vẫn đục nước đã lắng.
+ Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng ngang làm 2 loại: - Bể lắng ngang thu nước ở cuối + bể phản ứng có vách ngăn hay lớp cặn lơ lửng - Bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt + bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng
Hình 2.8 Bể lắng ngang. [12]
a.3. Ưu điểm- nhược điểm:
+ Ưu điểm:
- Gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể hoặc dọc theo chiều dài của bể - Hiệu quả xử lý cao với lưu lượng lớn
+ Nhược điểm:
- Vận hành khó - Thời gian lắng lâu
- Có nhiều hố thu tạo nên những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn, chiếm nhiều diện tích xây dựng.
a.4. Phạm vi ứng dụng: Ứng dụng cho các trạm xử lý có cơng suất lớn hơn
15000m3/ngày đêm. Hiệu quả lắng 60%. Vận tốc chuyển động của nước trong bể lắng không lớn hơn 0,01m/s. Thời gian lắng 1-3 giờ.
b. Bể lắng đứng [8]
b.1. Nguyên lý hoạt động:
Đầu tiên nước chảy vào ống trung trung tâm ở giữa bể, rồi đi xuống dưới qua bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi vào bể lắng. Nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống. Nước đã lắng trong được thu vào máng vịng bố trí xung quanh thành bể và được đưa sang cơng trình phía sau.
b.2. Cấu tạo:
Bể lắng đứng thường có mặt bằng hình vng hoặc hình trịn, có thể xây dựng bằng gạch hoặc bằng bê tơng cốt thép. Ống trung tâm có thể là thép cuốn hàn điện hay bê tơng cốt thép
Hình 2.9 Bể lắng đứng. [12] b.3. Ưu điểm- nhược điểm: b.3. Ưu điểm- nhược điểm:
+ Ưu điểm:
- Thiết kế nhỏ gọn, diện tích đất xây dựng không nhiều
- Thuận tiện trong việc xả bùn hay tuần hoàn bùn, hiệu quả cao đối với cặn bùn sinh học
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
- Lắng ở điều kiện tự nhiên - Dễ vận hành
+ Nhược điểm:
- Hiệu quả lắng kém khi lưu lượng cao - Chi phí xây dựng tốn kém
- Chiều cao vùng lắng phải lớn
Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng. [4] b.4 Phạm vi áp dụng b.4 Phạm vi áp dụng
Ứng dụng cho trạm có cơng suất nhỏ < 20000m3/ngày.đêm. Hiệu quả xử lý bể lắng đứng thấp hơn bể lắng ngang từ 10-20%.
c. Bể lắng ly tâm [8]
+ Bể lắng ly tâm là bể chứa tròn. Nước chuyển động theo chiều từ tâm ra vành đai. Vận tốc nước nhỏ nhất là ở vành đai. Loại bể lắng này được ứng dụng cho lưu lượng nước thải lớn hơn 20.000m3/ngày.
+ Chiều sâu phần lắng của bể là 1,5 - 5m, tỷ lệ đường kính và chiều sâu là 6 -30. Người ta thường sử dụng bể có đường kính 16 - 60m. Hiệu quả lắng thường là 45 - 55% (có thể đạt 60%).
Hình 2.11 Sơ đồ cấu tạo bể lắng ly tâm [4] 2.2 Phương pháp xử lý hóa và lý học (Mục 1.7.2/ [4]) 2.2 Phương pháp xử lý hóa và lý học (Mục 1.7.2/ [4])
+ Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hố lý là áp dụng các q trình vật lý và hố học để loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải.
+ Việc ứng dụng các phương pháp hóa lý để xử lý nước thải so với phương pháp sinh học có các lợi ích sau:
- Có khả năng loại các chất độc hữu cơ khơng bị oxi hố sinh học. - Hiệu quả xử lý cao và ổn định.
- Kích thước hệ thống xử lý nhỏ. - Có thể tự động hố hồn toàn
- Không cần theo dõi hoạt động của vi sinh vật. - Có thể thu hội các chất khác nhau.
2.2.1 Tuyển nổi (Mục 6.2/ [2])
+ Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hồn tồn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
Hình 2.12 Bể tuyển nổi. [13]
+ Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là khơng khí) vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
+ Các phương pháp tuyển nổi thường áp dụng là: tuyển nổi khí tan và tuyển nổi khuyếch tán (trong đó tuyển nổi khí tan thường được áp dụng nhiều hơn).
2.2.2 Keo tụ tạo bông: [8]
+ Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước. Được sử dụng để xử lý các chất rắn lơ lửng và các hạt keo có trong nước. Các chất keo này không thể lắng và xử lý bằng phương pháp cơ học cổ điển.
+ Chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm, phèn sắt và keo tụ không phân ly (dạng cao phân tử)
+ Các yếu tố ảnh hưởng tới q trình keo tụ: pH, sự có mặt của các ion khác trong nước, thành phần của các chất hữu cơ có trong nước, nhiệt độ.
+ Có thể làm trong và khử màu nước thải bằng cách dung các chất keo tụ và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất bẩn ở dạng lơ lửng và keo thành những bơng có kích thước lớn hơn. Những bơng đó khi lắng xuống kéo theo các chất phân tán khơng tan.
Hình 2.13 Sơ đồ q trình tạo bơng trong bể keo tụ. [14] 2.2.3 Phương pháp khử trùng (Mục 1.7.5/ [4]) 2.2.3 Phương pháp khử trùng (Mục 1.7.5/ [4])
+ Dùng các chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán... để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đổ vào nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng. Khử trùng có thể dùng các hóa chất hoặc tác nhân vật lý như ozon, tia tử ngoại.
Các chất khử trùng thường dùng nhất là khí hoặc nước clo, nước Javen, vơi clorua, các hypoclorit, cloramin B...
+ Trong quá trình xử lý nước thải, cơng đoạn khử trùng thường được đặt ở cuối quá trình.
2.2.4 Phương pháp trung hòa [8]
+ Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau. Muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về vùng 6,5 - 7,5.
+ Trung hồ có thể thực hiện bằng trộn dịng thải có tính axit với dịng thải có tính
kiềm hoặc sử dụng các hoá chất như: H2SO4, NaOH, NaHCO3, Na2CO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, CaCO3… Điều chỉnh pH thường kết hợp ở bể điều hoà hay bể keo tụ.
2.3 Phương pháp xử lý sinh học (Mục 1.7.3/ [4])
+ Phương pháp xử lý nước thải nhờ tác dụng của các loại vi sinh vật. Các vi sinh vật