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
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
Hình 3.17: Quá trình vận hành của bể SBR
III.3.4.3.Cơng trình xử lý sinh học kỵ khí
Phân hủy kỵ khí (Anaerobic Descomposotion) là q trình phân hủy các chất hữu cơ thành chất khí (CH4 va CO2) trong điều kiện khơng cĩ ơxy. Việc chuyển hố các axit hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng. Lượng chất hữu cơ chuyển hố thành khí vào khoảng 80 ÷ 90%.
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS. Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 32 ÷ 35 oC.
Ưu điểm nổi bật của q trình xử lý kỵ khí là lượng bùn sản sinh ra rất thấp, vì thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hơn nhiều so với các q trình xử lý hiếu khí.
Trong q trình lên men kỵ khí, thường cĩ 4 nhĩm vi sinh vật phân hủy vật chất hữu cơ nối tiếp nhau:
Các vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic) phân hủy các chất hữu cơ dạng polyme như các polysaccharide và protein thành các monomer. Kết quả của sự “bẻ gãy” mạch cacbon này chưa làm giảm COD.
Các monomer được chuyển hĩa thành các axit béo (VFA) với một lượng nhỏ H2 . Các axit chủ yếu là Acetic, propionic và butyric với những lượng nhỏ của axit Valeric. Ơ giai đoạn axit hĩa này, COD cĩ giảm đi đơi chút (khơng quá 10%).
Tất cả các axit cĩ mạch carbon dài hơn axit acetic được chuyển hĩa tiếp thành acetac và H2 bởi các vi sinh vật Acetogeni
III.3.4.3.1.Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng
Phương pháp tiếp xúc kị khí
Bể lên men cĩ thiết bị trộn và bể lắng riêng
Quá trình này cung cấp phân ly và hồn lưu các vi sinh vật giống, do đĩ cho phép vận hành quá trình ở thời gian lưu từ 6 ÷ 12 giờ.
Cần thiết bị khử khí (Degasifier) giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bước phân ly.
Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lưu chất rắn được xác định là 10 ngày ở nhiệt độ 32oC, nếu nhiệt độ giảm đi 11oC, thời gian lưu địi hỏi phải tăng gấp đơi.
Bể UASB ( upflow anaerobic Sludge Blanket)
Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau đĩ chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bơng bùn) và các chất hưũ cơ bị phân hủy.
Các bọt khí mêtan và NH3, H2S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí để dẫn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đĩ chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2 pha lỏng và rắn. Sau đĩ ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hồn lưu lại vùng lớp bơng bùn. Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nĩ rất quan trọng khi vận hành UASB.
Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5 ÷ 10 mg/l Fe2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ. Để duy trì lớp bơng bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dịng chảy thường lấy khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h.
III.3.4.3.2Phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết
Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ (ANAFIZ)
Lọc kỵ khí gắn với sự tăng trưởng các vi sinh vật kỵ khí trên các giá thể. Bể lọc cĩ thể được vận hành ở chế độ dịng chảy ngược hoặc xuơi.
Giá thể lọc trong quá trình lưu giữ bùn hoạt tính trên nĩ cũng cĩ khả năng phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong q trình tiêu hĩa.
Lọc kị khí với lớp vật liệu giả lỏng trương nở (ANAFLUX)
Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bởi dịng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ ttrong một đơn vị thể tích là lớn nhất. Ưu điểm:
- Ít bị tắc nghẽn trong q trình làm việc với vật liệu lọc. - Khởi động nhanh chĩng
- Khơng tẩy trơi các quần thể sin học bám dính trên vật liệu Cĩ khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng
III.4 Lựa chọn dây chuyền :
Dựa trên những tính chất nước thải đã tính tốn, khảo sát, ta thấy BOD trong nước thải khơng cao và nồng độ một số chất nguy hại ít do các nhà máy trong Khu CCN Bình Đơng đã xử lý cục bộ trước khi thải về trạm xử lý nước thải tập trung nên ta cĩ thể sử dụng cơng nghệ xử lý sinh học bùn hoạt tính cho CCN Bình Đơng. Nước thải đầu vào của khu xử lý nước thải tập trung đã được các nhà máy xử lý cục bộ đạt nồng độ ơ nhiễm như bảng 3.5 trước khi thải vào hệ thống kênh chung để đi vào nhà máy xử lý nước thải. Tuy nhiên, để đề phịng sự cố cĩ thể xảy ra, ta thiết kế một hệ thống xử lý sơ bộ khi nguồn nước thải cĩ kim loại nặng hoặc các độc tố gây ảnh hưởng đến bùn hoạt tính.
III.4.1 Lựa chọn sơ đồ dây chuyền
Cơng nghệ xử lý nước thải gồm các bước chính
Bước 1: Xử lý sơ bộ bằng phương pháp cơ học: loại bỏ rác, cặn thơ cặn tinh bằng
song tách rác, điều hịa lưu lượng và nồng độ nước thải tại bể điều hịa
Bước 2: Xử lý bằng phương pháp hĩa lý đơng keo tụ: Xử lý độ màu, COD, Chất lơ
lửng bằng phương pháp keo tụ bằng phèn sắt và chất trợ keo Polymer, điều chỉnh pH = 7 ÷ 7,5 bằng NaOH hoặc H2SO4. Do COD, độ màu và hàm lượng các chất lơ lửng giảm, kéo theo nồng độ BOD5 cũng giảm ở bước xử lý này.
Bước 3: Xử lý COD, BOD bằng phương pháp oxi hĩa sinh học hiếu khí bằng bùn
Oxy cho quá trình phát triển của vi sinh vật và đảo trộn đều bùn hoạt tính với nước thải.
Bước 4: Bổ sung chất khử trùng NaClO để loại bỏ các vi sinh vật cĩ hại đến mơi
trường. Nước thải qua bể khử trùng đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009, cột A trước khi được thải ra mơi trường.
III.4.2. Nguyên lý hoạt động của dây chuyền xử lý nước thải
Nước thải từ các nhà máy trong CCN được xử lý bằng phương pháp đơng keo tụ kết hợp với phương pháp xử lý sinh học hiếu khí gồm các hạng mục chính như sau:
Nước thải từ các nhà máy trong cụm cơng nghiệp được thu gom bằng hệ thống thu gom nước thải theo nguyên lý tự chảy đưa về bể gom nước thải của HTXLNT tập trung. Trước khi vào bể gom nước thải được tách rác sơ bộ bởi song chắn rác thơ (Song chắn rác cĩ tác dụng tách các loại rác thơ như: giẻ, gỗ đá…cĩ kích thước > 5 mm ra khỏi dịng thải trước khi vào vào các bước xử lý tiếp theo) Mục đích của song chắn rác là giữ lại các vật thể rắn trong nước thải để đề phịng sự cố làm tắc bơm, đường ống đảm bảo an tồn.
Nước thải sau khi qua hố gom thì được chảy qua bể tách dầu nhằm loại bỏ phần dầu mỡ khống, nếu khơng xử lý lượng dầu mỡ khống sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình lắng và đặc biệt là sự phát triển của vi sinh vât làm giảm hiệu suất xử lý. Nước thải sau đĩ được đưa vào bể điều hồ. Bể này cĩ tác dụng chính là điều hồ lưu lượng và ổn định nồng độ dịng thải tạo điều kiện thuận lợi, tăng hiệu quả cho các bước xử lý tiếp theo. Trong bể điều hồ cĩ lắp hệ thống phân phối khí dưới đáy cấp khơng khí từ máy thổi khí để trộn đều nước thải, ngồi ra cịn cĩ tác dụng cung cấp oxy để oxy hĩa một phần chất ơ nhiễm ngăn cản q trình phân hủy yếm khí nước thải phát sinh mùi. Nước thải từ bể điều hịa được bơm lên bể đơng keo tụ (gồm 2 ngăn).
Tại ngăn thứ nhất (ngăn phản ứng) của bể đơng keo tụ, nước thải được bổ sung Axit, kiềm để điểu chỉnh pH và phèn sắt để keo tụ. Lượng Axit, kiềm bổ sung được dựa vào các thơng số do thiết bị đo pH phản hồi về hệ thống điều khiển trung tâm. Hố chất được bơm từ các thùng chứa hố chất lên bằng các bơm định lượng. Ngăn này cĩ lắp thiết bị khấy trộn, tốc độ khuấy 100 ÷ 150 vịng/phút nhằm trộn đều hố chất với nước thải.
Sau đĩ, nước thải tự chảy sang ngăn thứ hai (ngăn tạo bơng), nước thải được bổ sung chất trợ keo tụ Polymer (PAA). Ngăn này lắp thiết bị khuấy trộn tốc độ 30 ÷ 60 vịng/phút, cĩ tác dụng trộn lẫn Polymer với nước thải, tạo các bơng keo nhỏ
kết hợp lại thành các bơng keo lớn, dễ lắng mà khơng phá vỡ liên kết của các bơng keo.
Nước thải tiếp tục được chảy sang bể lắng sơ cấp (bể lắng I). Bể lắng I được thiết kế cĩ tác dụng tạo mơi trường tĩnh cho bơng keo lắng xuống và thu cặn nổi, dầu mỡ trên mặt. Với đáy bể cĩ độ dốc cao giúp bùn trượt về đáy bể và bùn được bơm về bể chứa bùn theo định kỳ. Nước thải sau lắng được thu theo phương pháp chảy tràn và đi về bể Aeroten.
Bể Aeroten là cơng trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo, vi sinh vật và nước thải nhiễm bẩn hữu cơ sẽ được xáo trộn liên tục và hồn tồn nhờ vào hệ thống phân phối khí đặt dưới đáy bể nhằm mục đích:
Đảm bảo độ oxy hồ tan cao giúp cho vi sinh vật thực hiện quá trình oxy hố các chất hữu cơ.
Duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong nước cần xử lý tạo hỗn hợp lỏng huyền phù giúp cho sinh vật tiếp xúc tốt với chất hữu cơ tăng hiệu quá làm sạch nước thải.
Trong quá trình oxy hố, các chất hữu cơ bị phân huỷ tạo thành khí CO2, H2O và sản sinh ra tế bào mới (hay lượng bùn hoạt tính tăng lên tạo lượng bùn dư).
Nước thải từ bể aeroten được đưa sang bể lắng thứ cấp nước thải được tách bùn hoạt tính, chất lơ lửng, bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể được làm đặc bùn đến nồng độ mong muốn tuần hồn một phần về bể Aeroten để duy trì nồng độ của bùn hoạt tính trong bể Aeroten đáp ứng với yêu cầu vận hành đặt ra. Phần bùn dư thải ra được đưa vào bể nén bùn để giảm thể tích bùn cần xử lý. Bùn sau khi được tách nước được chứa vào xe chứa bùn và đưa đi thải bỏ. Thuê cơng ty mơi trường đơ thị xử lý đem đi chơn lấp theo đúng quy định về mơi trường.
Phần nước trong lấy ra ở trên bể lắng thứ cấp qua hệ thống máng tràn, sau đĩ tự chảy sang Bể khử trùng để xử lý tiếp, tại đây nước thải được bổ sung chất khử trùng NaClO (Javen) để loại bỏ các vi sinh vật cĩ hại, gây bệnh trước khi thải ra mơi trường. Nước thải sau khi khử trùng được đưa qua cơng đoạn cuối là cho chảy vào hồ xử lý bổ sung nhằm đạt được tiêu chuẩn thải trước khi thải vào sơng Vàm Cỏ.
Bể tách dầu Hố thu gom
Bể điều hịa
Bể keo tụ/tạo bơng Nước chưa xử lý SCR Thùng chứa dầu Khơng khí NaOH, PAA FeCl3
Hình 3.19: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải CCN Bình Đơng
CHƯƠNG 4 :TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CỤM CƠNG NGHIÊP.
IV.1 Các thơng số yêu cầu thiết kế:
Các thơng thiết kế:
COD đầu vào là ≤500 mg/l. BOD đầu vào là ≤300 mg/l. TSS đầu vào là ≤300 mg/l.
Lưu lượng thiết kế hệ thống cho giai đoạn 1: Q= 2500 m3/ ngày. Lưu lượng trung bình giờ là: QhTB= 104,2 m3/h.
Lưu lượng ngày lớn nhất là : Qngmax= 2 x 104,2=208,4 m3/h. Hệ thống xử lý làm việc 24 h/ ngày. IV.2. Tính tốn các thiết bị IV.2.1. SONG CHẮN RÁC. Bể trung hịa Bể lắng I Aerotank Bể lắng II Hồ xử lý bổ sung Bể chứa bùn Bể nén bùn Nguồn tiếp nhận Bùn tuần hồn Bể tiếp xúc Clorine Bãi chơn lấp Máy ép bùn H2SO4
Cấu tạo của song chắn rác bao gồm các thanh chắn rác bằng thép khơng rỉ,