2)
2.5.1.1. Song chắn rác
Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải qua song chắn rác. Tại đây các thành phần cĩ kích thước lớn như vải vụn, vỏ đồ hộp, là cây, bao nilơng, … được giữ lại. Nhờ đĩ tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. ðây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an tồn và điều kiện làm việc thuận lợi cho các cơng trình sau. Song chắn rác thường làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn và tuỳ theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thơ, trung bình và mịn. Song chắn rác thơ cĩ khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100mm và song chắn rác mịn cĩ khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25mm. Rác cĩ thể lấy bằng phương pháp thủ cơng hoặc thiết bị cào rác cơ khí.
Hình 2.2 song chắn rác làm từ gạch thủ cơng
2.5.1.2 Thiết bị nghiền rác
Là thiết bị cĩ nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải để khơng làm tắc ống, khơng gây hại cho bơm. Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khĩ khăn cho các cơng đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên như làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thống trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin…. Do vậy phải cân nhắc trước khi dùng.
2.5.1.3 Bể điều hồ
Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dịng vào, đảm bảo hiệu quả của các cơng trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này.
Cĩ 2 loại bểđiều hịa: Bểđiều hịa lưu lượng
Bể điều hịa lưu lượng và chất lượng
Các phương án bố trí bể điều hịa cĩ thể là bểđiều hịa trên dịng thải hay ngồi dịng thải xử lý. Phương án điều hịa trên dịng thải cĩ thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các cơng đoạn phía sau, cịn phương án điều hịa ngồi dịng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đĩ. Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hịa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng nhưđặc tính của nước thải.
2.5.1.4 Bể lắng cát
Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thơ, nặng như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mịn, giảm cặn nặng ở các cơng đoạn xử lý sau.
Bể lắng cát gồm những loại sau:
Bể lắng cát ngang: Cĩ dịng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể. Bể cĩ thiết diện hình chữ nhật, thường cĩ hố thu đặt ởđầu bể.
Bể lắng cát đứng: Dịng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể. Nước được dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể. Chế độ dịng chảy khá phức tạp, nước vừa chuyển động vịng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên, trong khi đĩ các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy.
Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể cĩ thiết diện hình trịn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu và máng tập trung rồi dẫn ra ngồi.
Bể lắng cát làm thống: ðể tránh lượng chất hữu cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thơng thường một dàn thiết bị phun khí. Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo thành một dịng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tượng lắng các chất hữu cơ, chỉ cĩ cát và các phân tử nặng cĩ thể lắng.
Hình 2.3: Bế lắng cát ngang
Cấu tạo bể lắng cát ngang: 1. đường dẫn nước thải vào; 2. buồng lắng; 3. đường dẫn nước thải ra; 4. hố tập trung.
Bùn lắng Nước thải
Nước sau lắng
1 2 3
2.5.1.5 Bể lắng
Bể lắng cĩ nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng cĩ sẵn trong nước thải, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo bơng (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Theo chiều dịng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng.
Trong bể lắng ngang, dịng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc khơng lớn hơn 0,01m/s và thời gian lưu nước từ 1,5 – 2,5h
ðối với bể lăng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trong khoảng 0,75 – 2h.
2.5.1.6 Quá trình lọc
Lọc được áp dụng để tách các tạp chất cĩ kích thước nhỏ khi khơng thể loại được bằng phương pháp lắng. Qúa trình lọc ít sử dụng trong xử lý nước thải, thường chỉ sử dụng trong trừơng hợp nước sau xử lý địi hỏi cĩ chất lượng cao.
Trong các hệ thống xử lý nước thải cơng suất lớn khơng sử dụng các thiết bị loc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. Vật liệu lọc thơng thường nhất là cát. Kích thước hiệu quả của hạt cát thường dao động trong khoảng 0,15mm đến vài mm, kích thước lỗ rỗng thường cĩ giá trị nằm trong khoảng 10 - 100µm. Kích thước này lớn hơn nhiều so với kích thước của nhiều hạt cặn nhỏ cần tách loại, ví dụ như vi khuẩn (0,5 - 5µ m) hoặc vi rút (0,05µm). Do đĩ, những hạt này cĩ thể chuyển động xuyên qua lớp vật liệu lọc.
Trong quá trình lọc , các cặn bẩn được tách khỏi nước nhờ tương tác giữa các hạt cặn và vật liệu lọc theo cơ chế sau:
Sàng lọc:
Xảy ra ở bề mặt lớp vật liệu lọc khi nước cần xử lý chứa các hạt cặn cĩ kích thước quá lớn, khơng thể xuyên qua lớp vật liệu lọc.
Lắng:
Những hạt cặn lơ lửng cĩ kích thước khoảng 5µ m v2 khối lượng riêng đủ lớn hơn khối lượng riêng của nước được tách khỏi theo cơ chế lắng trong các khe rỗng cảu lớp vật liệu lọc. Tuy nhiên, quá trình lắng khơng cĩ khả năng khử ccá hạt keo mịn cĩ kích thước khoảng 0,001 – 1µm.
Hấp phụ:
Các hạt keo được tách loại theo cơ chế hấp phụ. Qúa trình này xảy ra theo 2 giai đoạn: vận chuyển các hạt trong nước đến bề mặt vật liệu lọc và sau đĩ kết dính các hạt vào bề mặt vật liệu lọc. Qúa trình này chịu ảnh hưởng của lực hút giữa các vật liệu lọc và các hạt cần tách loại, lực hút quan trọng nhất là lực Vander Waals và lực hút tỉnh địên.
Chuyển hố sinh học:
Hoạt tính sinh học của các thiết bị lọc cĩ khả năng dẫn đến sự ơxy hố các chất hữu cơ. Qúa trình chuyển hố sinh học hồn tồn xảy ra khi nhiệt độ và thời gian lưu nước trong thiết bị lọc được duy trì thích hợp. Do đĩ, trong thiết bị lọc chậm, hoạt tính sinh học đĩng vai trị quan trọng hơn trong thiết bị lọc nhanh.
Chuyển hĩ hố học:
Các vật liệu lọc cịn cĩ khả năng chuyển hĩa hố học một số chất cĩ trong nước thải như NH4+, sắt, mangan, …
2.5.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hố học
ðây thực chất chỉ là phương pháp đưa vào nước thải chất phản ứng như oxy hố khử, tạo chất kết tủa, hoặc phân huỷ chất độc hại để gây tác động với các tạp chất bẩn , biến đổi hĩa học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hồ tan nhưng khơng độc hại, khơng gây ơ nhiễm mơi trường.
2.5.2.1 Phương pháp đơng tụ – kết bơng
ðơng tụ và kết bơng là một cơng đoạn của quá trình xử lý nước thải, mặc dù chúng là hai quá trình riêng biệt nhưng chúng khơng thể tách rời nhau.
Vai trị của quá trình đơng tụ và kết bơng nhằm loại bỏ huyền phù, chất keo cĩ trong nước thải.
ðơng tụ: Là phá vỡ tính bền vững của các hạt keo, bằng cách đưa thêm chất phản ứng gọi là chất đơng tụ.
Kết bơng: Là tích tụ các hạt “ đã phá vỡđộ bền” thành các cụm nhỏ sau đĩ kết thành các cụm lớn hơn và cĩ thể lắng được gọi là quá trình kết bơng. Quá trình kết bơng cĩ thể cải thiện bằng cách đưa thêm vào các chất phản ứng gọi là chất trợ kết bơng. Tuy nhiên quá trình kết bơng chịu sự chi phối của hai hiện tượng: kết bơng động học và kết bơng Orthocinetique.
+ Kết bơng động học liên quan đến khuyếch tán Brao (chuyển động hỗn độn), kết bơng dạng này thay đổi theo thời gian và chỉ cĩ tác dụng đối với các hạt nhỏ hơn 1 mcrofloc dễ dàng tạo thành khối đơng tụ nhỏ.
+ Kết bơng Orthocinetique liên quan đến quá trình tiêu hao năng lượng và chếđộ của dịng chảy là chảy tầng hay chảy rối.
Giai đoạn Hiện tượng Thuật ngữ Cho thêm chất
ðơng tụ
Phản ứng với nước, ion hố, thuỷ phân, polymer hố.
Thuỷ phân
ðặc tính hút ion làm đơng lạnh bề măt các phân tử
ðặc tính liên quan đến ion hoặc trường hợp bề mặt của phân tử. Bao gồm cả chất keo kết tủa. Phá huỷ tính bền
Liên quan đến bên trong các phân tử, trương hợp đơng hợp chất
ðơng tụ
Chuyển động Brao Kết bơng ngoại vi Vận chuyển
Năng lượng tiêu tán (gradian tốc độ)
Kết bơng trục giao
Các chất làm đơng tụ, kết bơng:
ðể tăng quá trình lắng các chất lơ lửng hay một số tạp chất khác người ta thường dùng các chất làm đơng tụ, kết bơng như nhơm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua hay một số polyme nhơm, PCBA, polyacrylamit (CH2CHCONH2)n, natrisilicat hoạt tính và nhiều chất khác.
Hiệu suất của quá trình đơng tụ cao nhất khi pH = 4 – 8,5. ðể bơng tạo thành dễ lắng hơn thì người ta thường dùng chất trợ đơng. ðĩ là những chất cao phân tử tan được trong nước và dễ phân ly thành ion. Tuỳ thuộc vào từng nhĩm ion khi phân ly mà các chất trợ đơng tụ cĩ điện tích âm hay dương (các chất đơng tụ là anion hay cation). ða số chất bẩn hữu cơ, vơ cơ dạng keo cĩ trong nước thải chúng tồn tại ởđiện tích âm. Vì vậy các chất trợ đơng cation khơng cần keo tu sơ bộ trước đĩ. Việc lựa chọn hố
chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước cần phải tính bằng thực nghiệm. Thơng thường liều lượng chất trợđơng tụ là từ 1 – 5 mg/l.
ðể phản ứng diễn ra hồn tồn và tiết kiệm hố chất thì phải khuấy trộn đều với nước thải, liều lượng hố chất cho vào phải cần tính bằng Grotamet. Thời gian lưu nước trong bể trộn là 1 – 15 phút. Thời gian để nước thải tiếp xúc với hố chất tới khi bắt đầu lắng là từ 20 – 60 phút, trong khoảng thời gian này các chất hố học tác dụng với các chất trong nước thải và quá trình động tụ diễn ra.
2.5.2.2 Phương pháp trung hồ
Phương pháp trung hồ chủ yếu được dùng trong nước thải cơng nghiệp cĩ chứa kiềm hay axit. ðể tránh hiện tượng nước thải gây ơ nhiễm mơi trường xung quanh thì người ta phải trung hồ nước thải, với mục đích là làm lắng các muối của kim loại nặng xuống và tách chúng ra khỏi nước thải.
Quá trình trung hồ trước hết là phải tính đến khả năng trung hồ lẫn nhau giữa các loại nước thải chứa axit hay kiềm hay khả năng dự trữ kiềm của nước thải sinh hoạt và nước sơng. Trong thực tế hỗn hợp nước thải cĩ pH = 6.5 – 8.5 thì nước đĩ được coi là đã trung hồ.
2.5.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hố lý
2.5.3.1 Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ dùng để loại hết các chất bẩn hồ tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác khơng thể loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ. Thơng thường đây là các hợp chất hồ tan cĩ độc tính cao hoặc các chất cĩ mùi, vị và màu rất khĩ chịu.
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhơm, một số chất tổng hợp khác và một số chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xi mạ săt.. trong số này, than hoạt tính thường được dùng phổ biến nhất. Các chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp phụ. Lượng chất hấp phụ tuỳ thuộc vào khả năng của từng loại chất hấp phụ và hàm lượng chất bẩn cĩ trong nước. Phương
pháp này cĩ thể hấp phụ 58 – 95% các chất hưu cơ màu. Các chất hưũ cơ cĩ thể bị hấp phụ là phenol, Alkylbenzen, sunfonic axit, thuốc nhộm và các chất thơm.
Sử dụng phương pháp hấp thụ cĩ thể hấp thụ đến 58 – 95% các chất hữu cơ và màu.
2.5.3.2 Phương pháp trích ly
Dung để tách các chất bẩn hồ tan ra khỏi nước thải bằng cách bổ sung một chất dung mơi khơng hồ tan vào nước, nhưng độ hồ tan của chất bẩn trong dung mơi cao hơn trong nước.
2.5.3.3 Phương pháp chưng bay hơi
Chưng nước thải để các chất hồ tan trong đĩ cung bay hơi lên theo hơi nước, khi ngưng tụ hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do đĩ dễ dàng tách các chất bẩn ra.
2.5.3.4 Phương pháp tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn hoặc lỏng) phân tán khơng tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong một số trường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các chất hịa tan như các chất hoạt động bề mặt. Quá trình như vậy được gọi là quá trình tách hay lám đặc bọt.
Trong xử lý nước thải về nguyên tắc tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là khơng khí) vào trong pha lỏng. Các khí đĩ kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợp các bĩng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đĩ chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
Hình 2.4: Bể tuyển nổi
2.5.3.5 Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để loại bỏ khỏi nước các kim loại (kẽm, đồng, chì, thuỷ ngân, cadimi, mangan, … ). Phương pháp này cho phép thu hồi các chất cĩ giá trị với độ làm sạch nước rất cao. Phương pháp này được ứng dụng phổ biến trong việc khử các muối vơ cơ trong nước cấp.
2.5.3.6 Phương pháp oxy hố – khử
Oxi hố bằng khơng khí dựa vào khả năng hồ tan của oxi vào nước. Phương pháp thường dùng để oxi hố Fe2+ thành Fe3+. Ngồi ra phương pháp cịn dùng để loại bỏ một số hợp chất như: H2S, CO2 tuy nhiên cần phải chú ý hàm lượng khí sục vào vì nếu sục khí qua mạnh sẽ làm tăng pH của nước.
Oxi hố bằng phương pháp hố học
Clo là một trong những chất dùng để khử trùng nước, clo khơng dùng dưới dạng khí mà chúng cần phải hồ tan trong nước để trở thành HClO chất này cĩ tác dụng diệt khuẩn. Tuy nhiên clo cĩ khả năng giữ lại trong nước lâu. Ngồi ra ta cịn sử dụng hợp chất của clo như cloramin, chúng cũng cĩ khả năng khử trùng nước nhưng