Bể lắng cát hình chữ nhật

Bể lắng cát hình chữ nhật cĩ thể kiểm sốt tốt tốc độ chảy, thường được sử trong khu du lịch cĩ cơng suất nhỏ.

18 Hình 10. Bể lắng cát sục khí.

Nguồn: Crites and Tchobanoaious,1998 Bể lắng cát sục khí cĩ ưu điểm tổn thất thủy lực rất nhỏ, loại bỏ dầu mỡ bằng thiết bị gạt, khử vật liệu hữu cơ cĩ khả năng thối rửa bằng phương pháp sục khí, khử được mùi và khử BOD5. Tuy nhiên trong quá trình hoạt động, bể giải phĩng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và gây mùi

2.2.3. Phương pháp tuyển nổi:

Dầu mỡ trong nước thải tồn tại ở các dạng nhũ tương và bền về liên kết cơ học, hĩa học và vật lý. Cần tách dầu trước khi đưa nước thải vào xử lí để đảm bảo hiệu quả xử lí của q trình .

Hình 12. Bể tách dầu mỡ

Phương pháp tuyển nổi ứng dụng việc các chất lơ lửng trong nước thải được làm nổi lên và tách ra khỏi dung dịch. Việc tách các chất lơ lửng ra khỏi nước thải cĩ thể qua việc lắng đọng, làm nổi, lọc hoặc bám dính. Những chất lơ lửng được xử lí bằng phương pháp tuyển nổi phải cĩ khối lượng riêng nhẹ hơn nước và cĩ thể tiếp tục giảm khối lượng riêng bằng cách đưa vào các bọt khí. Tách chất bằng phương pháp tuyển nổi cĩ thể thực hiện dựa vào khối lượng riêng, sử dụng lực nổi tự nhiên hoặc dùng áp suất làm nổi bằng gắn các bọt khí vào các chất cần làm nổi.

Phương pháp tuyển nổi xử lí dựa vào khối lượng riêng phần lớn được sử dụng cho việc tách dầu nguyên chất. Trong một số trường hợp, nước thải chứa cả dầu nguyên chất và dầu đã chuyển hĩa thành nhũ tương, phương pháp này chỉ tách được dầu ra khỏi nước. Hệ thống xử lí theo phương pháp này là máy tách dầu – nước API, máy tách dầu – nước PPI, …

Phương pháp tuyển nổi bằng áp suất xử lí dựa vào các bọt khí được gắn vào các chất rắn lơ lửng hoặc các khối chất để làm chúng nổi lên và do đĩ viêc gắn càng nhiều bọt khí xử lí hiệu quả càng cao. Để q trình xử lí dễ dàng hơn, các bọt khí được được sử dụng phải khĩ tan trong nước. Các bọt khí khĩ cĩ thể cĩ thể gắn được vào các chất hút nước.

19 Cơ chế của quá trình keo tụ

Xử lý bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hố chất gọi là chất keo tụ cĩ thể đủ làm cho những hạt rất nhỏ biến thành những hạt lớn lắng xuống. Thơng thường quá trình keo tụ tạo bơng sảy ra qua hai giai đoạn:

- Bản thân chất keo tụ phát sinh thuỷ phân, quá trình hình thành dung dịch keo, và ngưng tụ.

- Trung hồ hấp phụ lọc các tạp chất trong nước.

Kết quả của q trình trên là hình thành các hạt cĩ kích thước lớn lắng xuống.

Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước (keo sét, protein …) sẽ hút các ion dương tạo ra hai lớp điện tích dương bên trong và bên ngồi. Lớp ion dương bên ngồi liên kết lỏng lẻo nên cĩ thể dể dàng bị trợt ra. Như vậy điện tích âm của hạt bị giảm xuống. Thế điện động hay thế zeta bị giảm xuống.

Hình 15. Cấu tạo của hạt keo

Cơ chế của quá trình keo tụ là làm mất đi sự ổn định của dung dịch keo cĩ trong nước bằng các biện pháp:

- Nén lớp điện tích kép dược hình thành giữapha rắn và lỏng: giảm điện thế bể mặt bằng hấp phụ và trung hồ điện tích.

- Hình thành các cầu nối giữa các hạt keo. - Bắt giữ các hạt keo vào bơng cặn.

Cơ chế trung hồ điện tích:

- Hấp thụ các ion hay phân tử mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt keo. Liều lượng chất keo tụ tối ưu cho vào sao cho điện thế zeta bằng 0 mV.

20 - Giảm thế năng bề mặt tức là giảm điện thế zeta khi đĩ sự đẩy tĩnh điện của các hạt keo giảm xuống và cĩ khả năng kết nối lại nhờ lực tương tác tĩnh điện, khi đĩ hệ keo mất đi tính ổn định.

- Tăng hàm lượng chất keo tụ, nếu lượng chất keo tụ cho vào quá nhiều sẽ gây hiện tượng keo tụ quét bơng. Quá trình này làm tăng hiệu quả keo tụ lên, hệ keo cũng bị mất ổn định.

Cơ chế tạo cầu nối: Để tăng cường quá trình keo tụ tạo bơng người ta cho thêm vào các hợp chất polymer trợ keo tụ. Các polymer này tạo sự dính kết giữa các hạt keo lại với nhau nếu polymer này và các hạt keo trái dấu nhau.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ

Quá trình keo tụ phụ thuộc vào hai cơ chế chính là trung hồ điện tích và hấp phụ tạo cầu nối. Vì thế các yếu tố nào ảnh hưởng đến hai quá trình trên điền gây ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bơng.

- Ảnh hưởng của pH - Nhiệt độ nước

- Liều lượng chất keo tụ và chất trợ keo tụ - Tạp chất trong nước

- Tốc độ khuấy trộn

- Mơi chất tiếp xúc: nếu trong nước duy trì một lớp cặn bùn nhất định, khiến cho quá trình kết tủa càng hồn tồn, tốc độ kết tủa tăng.

Ảnh hưởng của pH (quyết định quá trình thuỷ phân của chất keo tụ trong dung dịch) đến quá trình keo tụ là ảnh hưởng quan trọng nhất quyết định hiệu suất của việc xử lý.

Chất keo tụ

Trước đây người ta thường dùng quá trình keo tụ để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đĩ là BOD của nước thải khi cĩ sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đĩ trước khi cho vào quá trình xử lý sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp. Các hĩa chất thường sử dụng cho quá trình này được liệt kê trong bảng. Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hĩa chất sử dụng và yêu cầu quản lý. Thơng thường nếu tính tốn tốt q trình này cĩ thể loại được 80 ¸ 90% TSS, 40 ¸ 70% BOD5, 30 ¸ 60% COD và 80 ¸ 90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học thơng thường chỉ loại được 50 ¸ 70% TSS, 30 ¸ 40% chất hữu cơ.

21 Bảng 5. Các hĩa chất thường sử dụng trong quá trình keo tụ

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991

Ghi chú: 1 lb/ft3 = 16,0185 kg/m3

Ngồi ra cịn cĩ một số chất keo tụ thường được sử dụng như :

Phèn nhơm: NaAlO2 , Al2(OH)5Cl , KAl(SO4)2H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O Phèn sắt: Fe2(SO4)3.2H2O

Các muối sắt cĩ ưu điểm so với muối nhơm trong việc làm keo tụ các chất lơ lửng của nước:

– Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp – Khoảng pH tác dụng rơng hơn

– Tạo kích thước và độ bền bơng keo lớn hơn – Cĩ thể khử được mùi vị khi cĩ H2S

Nhưng sắt cũng cĩ nhược điểm: tạo phức hồ tan làm cho nước cĩ màu do phản ứng của Cation sắt với một số chất hữu cơ.

Trong quá trình tạo thành bơng keo của hydroxit nhơm hoăc sắt, người ta thường dùng thêm chất trợ keo tụ. Các chất trợ keo tụ này là tinh bột, dentrin (C6H10O5)n, các ete, xenlulozơ, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O), sét Bentonite … với liều lượng khoảng 1 – 5 mg/l. ngồi ra người ta cịn dùng các chất trợ keo tụ tổng hợp như chất polyacrylamit (CH2CHCONH2)n (PAC), polyacrylic (CH2CHOOH)n hoặc polydiallydimetyl-amơn.

22 (nguồn: Cơng nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học – Lương Đức Phẩm) Bảng 6. Liều lượng chất keo tụ ứng với hàm lượng khác nhau của các tạp chất trong nước thải:

(Nguồn: Thốt nước – Tập 2 : xử lý nước thải – Hồng Văn Huệ) Trong thực tế người ta xác định hàm lượng phèn tối ưu và pH tối ưu cho q trình keo tụ tao bơng bằng thí nghiệm Jartest.

2.2.5. Phương pháp trung hịa

Phương pháp trung hịa làm thay đổi nồng độ pH về trung trung tính vì đây là điều kiện tốt nhất để VSV phân hủy các chất ơ nhiễm. Thơng thường, nước thải cĩ nồng độ Acid hoặc kiềm nhiều nên cần đưa nước thải về ngưỡng trung tính từ 6,5 – 8,5.

Nguyên lý cơ bản của phương pháp trung hịa đĩ chính là phản ứng hĩa học xảy ra giữa axit + kiềm, giữa muối + axit (hoặc kiềm) được gọi là các tác nhân trung hịa.

Các tác nhân trung hịa, bao gồm các chất sau:

- Đối với nước thải chứa axit thì sử dụng NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH, CaCO3, MgCO3, vơi,…

- Đối với nước thải chứa kiềm nên sử dụng H2SO4, HNO3, HCl, muối axit,… - Đối với nước thải nhiễm kim loại nặng thì sử dụng CaO, CaOH, Na2CO3, NaOH. Các tác nhân ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trung hịa:

23 - Dựa vào lưu lượng nước thải.

- Dựa vào nồng độ axit hoặc kiềm trong nước thải. - Nồng độ pH, nhiệt độ, nồng độ chất ơ nhiễm. Các phương pháp trung hịa:

- Trộn lẫn nước thải chứa axit hoặc nước thải chứa kiềm với nhau.

- Tiến hành bổ sung các chất hĩa học cĩ tính axit hoặc tính kiềm để trung hịa nước thải. - Dùng các vật liệu lọc cĩ tính kiềm hoặc axit để trung hịa nước thải.

- Dùng khí thải để trung hịa nước vừa giảm lượng khí gây ơ nhiễm (đặc biệt khí CO2) vừa tiết kiệm chi phí đầu tư.

2.2.6. Phương pháp xử lí sinh học:

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (hay cịn gọi là xử lý nước thải bằng vi sinh) là phương pháp xử lý dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là sinh vật hoại sinh cĩ trong nước thải.

Vi sinh vật cĩ trong nước thải sẽ liên tục chuyển hĩa các chất hữu cơ bằng cách duy nhất là tổng hợp thành tế bào mới. Vi sinh vật cĩ thể hấp thụ lượng lớn các chất hữu cơ qua bề mặt tế bào. Khi hấp thụ xong, nếu các chất hữu cơ khơng được đồng hĩa thành tế bào chất thì khả năng hấp thụ sẽ về 0. Một phần chất hữu cơ thấp thụ được dành cho việc kiến tạo tế bào. Một phần chất hữu cơ được oxy hĩa để tạo năng lượng cung cấp cho việc tổng hợp.

Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý nước bằng vi sinh)

Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý nước bằng vi sinh) là vi sinh vật cĩ trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khống làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí CO2, H2O, N2, ion sulfite.

Mục đích của xử lý nước thải bằng vi sinh là khử các chất hữu cơ COD, BOD,…với nồng độ cao ở trong nước về nồng độ cho phép, ở mức khơng gây hại tới mơi trường.

Ưu điểm của xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý nước bằng vi sinh)

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý nước bằng vi sinh) với chi phí đầu tư ít.

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý nước bằng vi sinh) dễ vận hành. - Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý nước bằng vi sinh) là phương pháp xử lý thân thiện với mơi trường.

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý nước bằng vi sinh) hiệu suất xử lý cao.

24 2.2.6.1. Phương pháp xử lí sinh học kị khí:

Q trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí là do sự hoạt động của các vi sinh vật trong mơi trường mà khơng cần sự cĩ mặt của oxi khơng khí và sản phẩm cuối cùng tạo ra gồm CH4, CO2, N2, H2,… và trong đĩ khí CH4(metan) chiếm tới 65%. Quá trình này cịn cĩ thể gọi là quá trình lên men metan. Q trình phân hủy kỵ khí cĩ thể mơ tả bằng sơ đồ tổng quát:

(CHO)nNS → CO2 +H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + tế bào vi sinh

Q trình xử lý kỵ khí trong điều kiện nhân tạo cĩ thể được áp dụng để xử lý các loại cặn bã chất thải cơng nghiệp cĩ hàm lượng chất bẩn hữu cơ cao BOD 10-30(g/l).

Q trình phân hủy kỵ khí chất bẩn là quá trình diễn ra hàng loạt các phản ứng sinh hĩa phức tạp và cĩ thể họp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy các chất thải hữu cơ như sau:

Hình 16. Quá trình phân hủy kỵ khí

Trong 3 giai đoạn đầu thì lượng COD hầu như khơng giảm, COD chủ yếu chỉ giảm trong giai đoạn metan hĩa.

Trong xử lý kỵ khí cần lưu ý đến 2 yếu tố quan trọng: - Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt

- Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi sinh vật.

25 a) Các dạng bể xử lý kị khí

- Bể tự hoại: một ngăn hay nhiều ngăn với 2 chức năng: lắng và lên men cặn lắng, thường dùng cho các hộ gia đình.

Hình 17. Bể tự hoại 3 ngăn

- Bể lắng 2 vỏ: Bể lắng 2 vỏ cĩ chức năng tương tư như bể tự hoại: lắng và lên men cặn nhưng cĩ cơng suất lớn hơn. Phía trên bể là các máng lắng đĩng vai trị như bể lắng ngang. Nước chuyển động chậm qua máng lắng. Bùn lắng theo khe trượt xuống ngăn lên men, phân hủy và ổn định cặn. Bùn cặn lưu trong bể từ 1 – 6 tháng. Hiệu suất lắng 55 – 60%

- Bể metan: Bể được sử dụng để phân hủy cặn từ bể lắng I và bể lắng II cũng như bùn hoạt tính dư của trạm xử lý nước thải. Ngồi ra, bể cịn được dùng để phân hủy rác nghiền, phế thải rắn hữu cơ.

b) Bể sinh học kỵ khí hai giai đoạn

- Ở giai đoạn đầu, các hoạt động sinh hĩa chính sự lỏng hĩa các chát rắn hữu cơ, phân hủy các hợp chất hữu cơ đã hịa tan và quá trình axit hĩa các hợp chất hữu cơ. Ở giai đoạn thứ hai xảy ra chủ yếu là sự khí hĩa (tạo metan), tuy nhiên vẫn cĩ sự phân chia ở bề mặt và phân hủy bùn.

- Giai đoạn đầu thường là quá trình phân hủy tải trọng cao với sự khuấy trộn liên tục hỗn hợp. Giai đoạn hai thường cĩ tải trọng thấp với sự phân riêng bùn và nước.

c) Bể bùn kỵ khí dịng chảy ngược – UASB

- Bể chia làm 2 ngăn: năng lắng và ngăn lên men. Trong bể diễn ra 2 quá trình: lọc trong nước thải qua tầng cặn lở lửng và lên men lượng cặn giữ lại. Khí metan tạo ra ở giữa lớp bùn. Hỗn hợp khí – lỏng và bùn làm cho bùn tao thành dạng hạt lơ lửng. Với quy trình này, bùn tiếp xúc tốt với chất hữu cơ cĩ trong nước thải và quá trình phân hủy diễn ra tích cực.

- Bùn được xả ra khỏi bể UASB từ 3 – 5 năm /lần nếu nước thải đưa vào đã qua bể lắng I, hoặc 3 – 6 tháng/lần nếu nước thải đưa vào xử lý trực tiếp.

26 Hình 18. Bể UASB

d) Lọc kỵ khí bám dính cố định – AFR

- Hệ thống lọc kỵ khí bám dính cố định sử dụng các vi sinh vật bám dính trên các vật liệu lọc đặt trong bể cĩ dịng nước thải chảy từ dưới lên hoặc từ trên xuống và màng vi sinh vật bám dính này khơng bị rửa trơi trong quá trình xử lý.

- Dịng nước thải vào và dịng tuần hồn ra được phân bố từ bên này sang bên kia của bể hản ứng sinh học, chảy cắt ngang hoặc chảy ngược qua màng sinh học.

- Quá trình xử lý xảy ra là kết quả của bùn lở lửng và hịa trộn sinh khối được giữ lại bởi màng lọc. Dịng chảy ra được tuần hồn một phần lại để duy trì điều kiện phản ứng trong bể.

e) Bể phản ứng kỵ khí đệm giãm nở - FBR, EBR

- Các vi sinh vật bám dính trên các chất mang (thường là các hạt lơ lửng với đường kính từ 0,2 – 0,5 mm) sẽ được phân bố đều khắp các thiết bị nhờ tốc độ dịng nước thải chảy ngược thích hợp, làm giãn nở lớp cát (đệm giãn nở).

- Trong hệ thống bể phản ứng kỵ khí cĩ đệm giãn, tốc độ dịng chảy ngược đủ lớn để ngăn sự gắn kết snh khối của các hạt mang này, kết quả làm gia tăng thể tích đệm so với thể