Nước thải của một số ngành cơng nghiệp, nhất là cơng nghiệp hĩa chất, do các quá trình cơng nghệ cĩ thể cĩ chứa các acid hoặc bazơ, cĩ khả năng gây ăn mịn vật liệu, phá vỡ các quá trình sinh hĩa của các cơng trình xử lý sinh học, đồng thời gây các tác hại khác, do đĩ cần thực hiện quá trình rung hịa nước thải.
Các phương pháp trung hịa bao gồm:
Trung hịa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm.
Trung hịa dịch thải cĩ tính acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH, KOH, NaCO3, NH4OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hịa như CaCO3, dolomit,…
- Đối với dịch thải cĩ tính kiềm thì trung hịa bởi acid hoặc khí acid.
- Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hịa, cần dựa vào các yếu tố: - Loại acid hay bazơ cĩ trong nước thải và nồng độ của chúng.
- Độ hịa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hĩa học.
III.3.2.3 Oxy hố khử
Đa số các chất vơ cơ khơng thể xử lý bằng phương pháp sinh hĩa được, trừ các trường hợp các kim loại nặng như: Cu, Zn, Pb, Co, Fe, Mn, Cr,…bị hấp phụ vào bùn hoạt tính. Nhiều kim loại như : Hg, As,…là những chất độc, cĩ khả năng gây hại đến sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hĩa khử. Cĩ thể dùng các tác nhân oxy hĩa như Cl2, H2O2, O2 khơng khí, O3 hoặc pirozulite ( MnO2). Dưới tác dụng oxy hĩa, các chất ơ nhiểm độc hại sẽ chuyển hĩa thành những chất ít độc hại hơn và được loại ra khỏi nước thải.
III.3.2.4 Điện hĩa
Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: oxy hĩa ở anod và khử ở catod. Xử lý bằng phương pháp điện hĩa rất thuận lợi đối với những loại nước thải cĩ lưu lượng nhỏ và ơ nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vơ cơ đậm đặc. Ưu điểm : - Khơng cần pha lỗng sơ bộ nước thải.
- Khơng cần tăng thành phần muối của chúng.
- Cĩ thể tận dụng lại các sản phẩm quý chứa trong nước thải. - Diện tích xử lý nhỏ.
Nhược điểm:
- Tốn kém năng lượng.
- Phải tẩy sạch bề mặt điện cực khỏi các tạp chất.
III.3.3. Phương pháp xử lý hĩa lý
Trong dây chuyên cơng nghệ xử lý, cơng đoạn xử lý hĩa lý thường được áp dụng sau cơng đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hĩa lý bao gồm các phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cơ đặc, lọc ngược,…. Phương pháp hĩa lý được sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ và vơ cơ hịa tan, cĩ một số ưu điểm như:
Loại được các hợp chất hữu cơ khơng bị oxi hĩa sinh học. - Khơng cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật. - Cĩ thể thu hồi các chất khác nhau.
- Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn.
III.3.3.1.Tuyển nổi
Là q trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của hai pha khí-nước và xảy ra khi cĩ năng lượng tự do trên bề mặt phân chia, đồng thời cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở những nơi tiếp xúc khí-nước-
- Tuyển nổi dạng bọt: được sử dụng để tách ra khỏi nước thải các chất khơng tan và làm giảm một phần nồng độ của một số chất hịa tan.
- Phân ly dạng bọt: được ứng dụng để xử lý các chất hịa tan cĩ trong nước thải, ví dụ như chất hoạt động bề mặt.
Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là cĩ thể thu cặn với độ ẩm nhỏ, cĩ thể thu tạp chất. Phương pháp tuyển nổi được sử dụng nhiều trong các ngành cơng nghiệp như: tơ sợi nhân tạo, giấy cellulose, thực phẩm,…
Hình 3.10: Bể tuyển nổi kết hợp với cơ đặc bùn
III.3.3.2 Hấp phụ
Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất hấp phụ rắn và cĩ thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hoặc động
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất bị hấp phụ cĩ thể bị giải hấp và chuyển ngược lại vào chất thải. Các chất hấp phụ thường được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than bùn, silicagen, keo nhơm, đất sét hoạt tính,… và các chất hấp phụ này cịn cĩ khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng.
III.3.3.3 Trích ly
Phương pháp tách chất bẩn hữu cơ hịa tan chứa trong nước bằng cách trộn lẫn với dung mơi nào đĩ, trong đĩ, chất hữu cơ hịa tan vào dung mơi tốt hơn vào nước. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
III.3.3.4 Trao đổi ion
Các chất cấu thành pha rắn, mà trên đĩ xảy ra sự trao đổi ion, gọi là ionit. Các ionit cĩ thể cĩ nguồn gốc nhân tạo hay tự nhiên, là hữu cơ hay vơ cơ và cĩ thể được tái sinh để sử dụng liên tục. Được sử dụng để loại các ion kim loại trong nước thải.
III.3.4 Phương pháp xử lý sinh học
Thực chất của phương pháp sinh học để xử lý nước thải là sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Chúng chuyển hĩa các chất hữu cơ hịa tan và những chất dễ phân hủy sinh học
thành những sản phẩm cuối cùng như : CO2, H2O,NH4,.. Chúng sử dụng một số hợp chất hữu cơ và một số chất khống làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng nhằm duy trì quá trình, đồng thời xây dựng tế bào mới.
Cơng trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ qua các quá trình xử lý cơ học, hĩa học, hĩa lý.
III.3.4.1.Cơng trình xử lý trong điều kiện tự nhiênIII.3.4.1.1 Ao hồ sinh học ( ao hồ ổn định nước thải) III.3.4.1.1 Ao hồ sinh học ( ao hồ ổn định nước thải)
Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa. Phương pháp này cũng khơng yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chí phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao.Quy trình được tĩm tắt như sau:
Nước thải→ loại bỏ rác, cát sỏi,..→ Các ao hồ ổn định→ Nước đã xử lý - Hồ hiếu khí
- Hồ kị khí - Hồ tùy nghi
- Hồ ổn định bậc III
III.3.4.1.2.Phương pháp xử lý qua đất
Thực chất của quá trình xử lý là: khi lọc nước thải qua đất các chất rắn lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất này tạo ra một màng gồm rất nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụ các chất hữu cơ hịa tan trong nước thải. Những vi sinh vật sẽ sử dụng ơxy của khơng khí qua các khe đất và chuyển hĩa các chất hữu cơ thành các hợp chất khống.
- Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc
III.
3 .4.2.Cơng trình xử lý sinh học hiếu khí .
Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí cĩ thể kể đến hai q trình cơ bản :
–Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lửng.
–Q trình xử lý sinh trưởng bám dính.
Các cơng trình tương thích của q trình xử lý sinh học hiếu như: bể Aerotank bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dính bám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay…
III.3.4.2.1 Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank
Q trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đĩng vai trị là các hạt nhân đế cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bơng cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bơng cặn cĩ mầu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp
thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vơ số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác. Các vi sinh vật đồng hố các chất hữu cơ cĩ trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phĩng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Như vậy các chất hữu cơ cĩ trong nước thải được chuyển hố thành các chất vơ cơ như H2O, CO2 khơng độc hại cho mơi trường.
Quá trình sinh học cĩ thể diễn tả tĩm tắt như sau :
Chất hữu cơ + vi sinh vật + ơxy ⇒ NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mới hay cĩ thể viết :
Chất thải + bùn hoạt tính + khơng khí ⇒ Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư
Một số loại bể aerotank thường dùng trong xử lý nước thải:
Bể Aerotank truyền thống :
Xả bùn tươi Nước thải
Tuần hoàn bùn hoạt tính (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bể lắng đợt 2 Bể Aerotank nguồn tiếp nhận Xả ra Xả bùn hoạt tính thừa Bể lắng đợt 1
Hình 3.11: Sơ đồ cơng nghệ đối với bể Aerotank truyền thống Bể Aerotank tải trọng cao:
Hoạt động của bể aerotank tải trọng cao tương tự như bể cĩ dịng chảy nút, chịu được tải trọng chất bẩn cao và cho hiệu suất làm sạch cũng cao, sử dụng ít năng lượng, lượng bùn sinh ra thấp.
Nước thải đi vào cĩ độ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500mg/l. tải trọng bùn hoạt tính là 400 – 1000mg BOD/g bùn (khơng tro) trong một ngày đêm. Bể Aerotank cĩ hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dịng chảy (bể cĩ dịng chảy nút )
Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đĩ nhu cầu cung cấp ơxy cũng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ. Ưu điểm :
Giảm được lượng khơng khí cấp vào tức giảm cơng suất của máy thổi khí. Khơng cĩ hiện tượng làm thống quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất chứa Nitơ.
Bể Aerotank cĩ ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Contact Stabilitation)
Bể cĩ 2 ngăn : ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh
Tuần hoàn bùn Bể Aerotank
Ngăn tái sinh bùn hoạt tính Ngăn tiếp xúc Bể lắng đợt 1 Nước thải Xả bùn tươi nguồn tiếp nhận Bể lắng đợt 2 Xả bùn hoạt tính thừa Xả ra
Hình 3.12 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank cĩ ngăn tiếp xúc.
Ưu điểm của dạng bể này là bể Aerotank cĩ dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải, cĩ thể ứng dụng cho nước thải cĩ hàm lượng keo cao.
Bể thơng khí kéo dài
Khi nước thải cĩ tỉ số F/M ( tỉ lệ giữa BOD5 và bùn hoạt tính-mgBOD5/mg bùn hoạt tính) thấp, tải trọng thấp, thời gian thơng khí thường là 20-30h
Tuần hồn bùn hoạt tính Bể Aerotank làm
thống kéo dài 20 -30 giờ lưu nươc trong bể Nước thải Lưới chắn rác Bể lắng đợt 2 Xả ra nguồn tiếp nhận Định kỳ xả bùn hoạt tính thừa Hình 3.13: Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thống kéo dài. Bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh : Xả bùn tươi Bể lắng đợt 1 Nước thải Xả bùn hoạt tính thừa Tuần hồn bùn Bể lắng đợt 2 nguồn tiếp nhận Xả ra Máy khuấy bề mặt
Hình 3.14 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh. Ưu điểm: pha lỗng ngay tức khắc nồng độ của các chất ơ nhiễm trong tồn thể tích bể, khơng xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho loại nước thải cĩ chỉ số thể tích bùn cao, cặn khĩ lắng. Oxytank
Dựa trên nguyên lý làm việc của aerotank khuấy đảo hồn chỉnh người ta thay khơng khí nén bằng cách sục khí oxy tinh khiết
Hình 3.15: Oxytank Ưu điểm:
- Hiệu suất cao nên tăng được tải trọng BOD - Giảm thời gian sục khí
- Lắng bùn dễ dàng
- Giảm bùn đáng kể trong quá trình xử lý
III. 3.4.2.2.Mương oxy hĩa
Mương ơxy hĩa là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh cĩ dạng vịng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thống kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hồn liên tục trong mương.
III.3.4.2.3.Lọc sinh học – Biofilter
Là cơng trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ cĩ trong nước thải nhờ quá trình ơxy hĩa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Cĩ 2 dạng:
Bể lọc sinh học nhỏ giọt: là bể lọc sinh học cĩ vật liệu lọc khơng ngập trong nước. Giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thải khơng quá 1000 m3/ngđ.
Bể lọc sinh học cao tải: lớp vật liệu lọc được đặt ngập trong nước. Tải trọng nước tới10 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt.
Tháp lọc sinh học cũng cĩ thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng cĩ chiều cao khá lớn.
Hình 3.16 : Bể lọc sinh học nhỏ giọt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
III.3.4.2.4.Đĩa quay sinh học RBC ( Rotating biological contactors)
RBC gồm một loại đĩa trịn xếp liền nhau bằng polystyren hay PVC. Những đĩa này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ. Trong khi vận hành, sinh vật tăng trưởng sẽ dính bám vào bề mặt đĩa và hình thành một lớp màng nhày trên tồn bộ bề mặt ướt của đĩa.
Đĩa quay làm cho sinh khối luơn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với khơng khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối trong điều kiện hiếu khí.
III.3.4.2.5.Bể sinh học theo mẻ SBR ( Sequence Batch Reactor)
SBR là một dạng của bể Aerotank. Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí.
Bể SBR hoạt động theo 5 pha:
Pha làm đầy ( fill ): thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1-3 giờ.
Dịng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tùy theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy cĩ thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy – hịa trộn, làm đầy – sục khí.
Pha phản ứng, thổi khí ( React ): Tạo phản ứng sinh hĩa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thống bề mặt để cấp ơxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thống phụ thuộc vào chất lượng nước thải, thường
khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hĩa cĩ thể thực hiện, chuyển Nitơ từ dạng N-NH3 sang N-NO22- và nhanh chĩng chuyển sang dạng N-NO3-
Pha lắng (settle): Lắng trong nước. Quá trình diễn ra trong mơi trường tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cơ đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ.
Pha rút nước ( draw): khoảng 0.5 giờ.
Pha chờ : Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể. Xả bùn dư là một giai đoạn quan trọng khơng thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên, nhưng nĩ cũng ảnh hưởng lớn đến năng suất của hệ. Lượng và tần suất xả bùn được xác định bởi năng sất yêu cầu, cũng giống như hệ hoạt động liên tục thơng thường. Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả bùn thường được thực hiện ở giai đoạn lắng hoặc giai đoạn tháo nước trong. Đặc điểm duy nhất là ở bể SBR khơng cần tuần hồn bùnhoạt hố. Hai quá trình làm thống và lắng đều diễn ra ở ngay trong một bể, cho nên khơng cĩ sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng và khơng phải tuần hồn bùn hoạt tính từ bể lắng để giữ nồng độ