ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 40
Là phƣơng pháp dùng để loại bỏ Các vật chất cĩ kích thƣớc lớn nhƣ cành cây, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ rách, cát, sỏi và cả những giọt dầu, mỡ. Ngồi ra, vật chất cịn nằm ở dạng lơ lửng hoặc ở dạng huyền phù.
Tuỳ theo kích thƣớc và tính chất đặc trƣng của từng loại vật chất mà ngƣời ta đƣa ra những phƣơng pháp thích hợp để loại chúng ra khỏi mơi trƣờng nƣớc. Những phƣơng pháp loại các chất rắn cĩ kích thƣớc lớn và tỷ trọng lớn trong nƣớc đƣợc gọi chung là phƣơng pháp cơ học.
Phƣơng pháp xử lý cơ học cĩ thể loại bỏ đƣợc đến 60% các tạp chất khơng hồ tan cĩ trong nƣớc thải và giảm 20% BOD. Các cơng trình trong xử lý cơ học bao gồm.
4.2.1.1. Song chắn rác
Song chắn rác giữ lại các thành phần cĩ kích thƣớc lớn, tránh làm tắc máy bơm, đƣờng ống hoặc kênh dẫn.
Song chắn rác gồm các thanh đan xếp cạnh nhau ở trên mƣơng dẫn nƣớc. Khoảng cách giữa các thanh đan gọi là khe hở. Song chắn rác đƣợc chia làm 2 loại di động hoặc cố định, cĩ thể thu gom rác bằng thủ cơng hoặc cơ khí. Song chắn rác đƣợc đặt nghiêng một gĩc 60 – 90 0
theo hƣớng dịng chảy.
Thiết bị tách rác thơ: (Song chắn rác, lƣới chắn rác, lƣới lọc, sàng,…), Nhằm giữ lại các vật rắn thơ nhƣ: mảnh thủy tinh vỡ, chai lọ, nhãn giấy, nút bấc,…
Thiết bị lọc rác tinh: Thiết bị lọc rác tinh thƣờng đƣợc đặt sau thiết bị tách rác thơ, cĩ chức năng loại bỏ các tạp chất rắn cĩ kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn nhƣ : bã hèm, con men…
4.2.1.2. Bể lắng cát
Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vơ cơ cĩ trọng lƣợng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lƣợng riêng của nƣớc nhƣ xỉ than, cát …… ra khỏi nƣớc thải. Thơng thƣờng cặn lắng cĩ đƣờng kính hạt khoảng 0,25 mm (tƣơng đƣơng độ lớn thuỷ lực là 24,5) chiếm 60% tổng số các hạt cặn cĩ trong nƣớc thải.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 41
Bể lắng cát thƣờng đƣợc đặt sau xong chắn rác, lƣới chắn và đặt trƣớc bể điều hịa lƣu lƣợng.
Tùy theo đặc tính của dịng chảy ta cĩ thể phân loại bể lắng cát nhƣ sau:
Bể lắng cát ngang nƣớc chảy thẳng, chảy vịng
Bể lắng cát đứng trƣớc chảy từ dƣới lên.
Bể lắng cát nƣớc chảy xoắn ốc.
Trong bể lắng ngang, dịng nƣớc chảy theo phƣơng ngang hoặc vịng qua bể với vận tốc lớn nhất Vmax = 0,3 m/s, vận tốc nhỏ nhất Vmin = 0,15 m/s và thời gian lƣu nƣớc từ 30 – 60 giây. Đối với bể lắng đứng, nƣớc thải chuyển động theo phƣơng thẳng đứng từ dƣới lên với vận tốc nƣớc dâng từ 3 – 3,7 m/s, vận tốc nƣớc chảy trong máng thu (xung quanh bể) khoảng 0,4 m/s và thời gian lƣu nƣớc trong bể dao động trong khoảng 2 -3,5 phút.
Cát trong bể lắng đƣợc tập trung về hố thu hoặc mƣơng thu cát dƣới đáy, lấy cát ra khỏi bể cĩ thể bằng thủ cơng (nếu lƣợng cát < 0,5 m3/ngày đêm) hoặc bằng cơ giới (nếu lƣợng cát > 0,5 m3
/ngày đêm). Cát từ bể lắng cát đƣợc đƣa đi phơi khơ ở sân phơi và cát khơ thƣờng đƣợc sử dụng lại cho những mục đích xây dựng.
4.2.1.3. Bể lắng đợi I.
Bể lắng I cĩ nhiệm vụ tách các hạt lơ lửng trên nguyên tắc trọng lực. Cặn lắng của bể lắng I là loại cặn cĩ trọng lƣợng thay đổi, cĩ khả năng kết dính và keo tụ với nhau. Quá trình lắng tốt cĩ thể loại bỏ 90 – 95% lƣợng cặn trong nƣớc thải. Vì cậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nƣớc thải và thƣờng đƣợc bố trí xử lý ban đầu hay sau xử lý sinh học.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 42
Bể lắng ngang: Nƣớc chuyển động theo phƣơng ngang vào bể cĩ vận tốc khơng lớn hơn 0.01m/s và thời gian lƣu nƣớc từ 1,2h – 2,5h. Bể lắng ngang cĩ mặt bằng hình chữ nhật.
Bể lắng đứng: nƣớc chảy vào bể theo phƣơng thẳng đứng từ dƣới đáy bể lên. Bể lắng đứng thƣờng cĩ mặt bằng hình trịn.
Bể lắng radien: nƣớc chảy vào bể theo hƣớng trung tâm ra qua thành bể hay cĩ ngƣợc lại.
4.2.1.4. Bể tách dầu mỡ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bể tách dầu mỡ thƣờng đƣợc ứng dụng trong xử lý nƣớc thải cơng nghiệp cĩ chứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nƣớc và các dạng chất nổi khác. Đối với nƣớc thải sinh hoạt, do hàm lƣợng dầu mỡ và các chất nổi khơng lớn cho nên cĩ thể thực hiện việc tách chúng ngay ở bể lắng đợt một nhờ các thanh gạt thu hồi dầu mỡ, chất nổi trên bề mặt bể lắng.
4.2.1.5. Bể lọc.
Dùng để tách các phân tử lơ lững phan tán trong nƣớc thải với kích thƣớc tƣơng đối nhỏ sau bể lắng, bằng cách cho nƣớc thải đi qua các vật liệu lọc nhƣ nƣớc, cát, thạch anh, than cốc, than bùn,..
Qúa trình lọc chỉ áp dụng cho các cơng nghệ xử lý nƣớc tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm cĩ trong nƣớc thải. Các loại bể lọc đƣợc phân biệt nhƣ sau:
Lọc qua vách lọc.
Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt.
Thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc nhanh.
4.2.2. Phương pháp hĩa lý.
Là phƣơng pháp dùng các phẩm hố học, cơ chế vật lý để loại bỏ cặn hồ tan, cặn lơ lửng , kim loại nặng và gĩp phần làm giảm COD, BOD5 trong nƣớc thải.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 43
Các phƣơng pháp hĩa học là chất oxi hĩa bậc cao nhƣ H2O2, Ozone, Cl2; phƣơng pháp trung hịa, đơng keo tụ.
Thơng thƣờng các quá trình keo tụ thƣờng đi kèm theo quá trình trung hịa hoặc các hiện tƣợng vật lý khác. Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hịa, phản ứng oxy hĩa khử, phản ứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chất độc hại.
4.2.2.1. Bể điều hịa
Lƣu lƣợng và chất lƣợng nƣớc thải từ hệ thống thu gom chảy về khu xử lý thƣờng dao động theo các giờ trong ngày. Nƣớc thải thƣờng cĩ giá trị pH khác nhau. Muốn nƣớc thải đƣợc xử lý tốt bằng phƣơng pháp sinh học, phải tiến hành trung hịa và điều chỉnh pH về giá trị thích hợp (pH = 6 – 9 )
Nƣớc thải nhà máy bia cĩ khoảng pH dao động rất lớn (từ 5 – 12 ), vì thế muốn trung hịa ta phải sử dụng các dung dịch axit, kiềm. Các chất hĩa học thƣờng dùng đƣợc trình bày theo bảng.
Bảng 4.3. Các hĩa chất thường dùng để điều chỉnh pH
Tên hĩa chất Cơng thức hĩa học Lƣợng *
Canxi cacbonat CaCO3 1
Canxi oxit CaO 0.56
Canxi hidroxit Ca(OH)2 0.74
Magie oxit MgO 0.403
Magie hidroxit Mg(OH)2 0.583
Vơi sống dolomit {CaO0.6MgO0.4} 0.497 Vơi tơi dolơmit {(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4} 0.677
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 44
Natri hidroxit NaOH 0.799
Natri cacbonat NaCO3 1.059
Axit sulfuric H2SO4 0.980
Axit clohydric HCl 0.720 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Axit nitric HNO3 0.630
(* lƣợng chất 1mg/l để trung hịa 1mg/l axit hoặc kiềm tính theo mgCaCO3/l)
Loại bể này cĩ thể cĩ hoặc khơng cĩ thiết bị khuấy trộn tùy thuộc tính chất của từng loại nƣớc thải khác nhau. Thiết bị khuấy trộn làm nhiệm vụ hịa trộn để cân bằng nồng độ các chất bẩn cho tịan bộ thể tích nƣớc thải cĩ trong bể và ngăn ngừa cặn lắng trong bể, pha lỗng nồng độ các chất độc hại nếu cĩ.
4.2.2.2. Kết tủa tạo bơng.
Trong ngồn nƣớc, một phần các hạt thƣờng tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thƣớc của hạt thƣờng dao động trong khoảng 0,1-10 μm. Các hạt này khơng nổi và cũng khơng lắng, do đĩ tƣơng đối khĩ tách loại bỏ chúng ra khỏi nƣớc thải. Theo nguyên tắc các hạt cĩ khuynh hƣớng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này cĩ thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt.
Khi các hạt keo đã bị trung hồ điện tích cĩ thể liên kết với các hạt keo khác tạo thành bơng cặn cĩ kích thƣớc lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này gọi là quá trình tạo bơng. Tuy nhiên, khi xử lý để giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bộng cặn ngƣời ta sử dụng các hố chất nhƣ : phèn nhơm, phèn sắt, polymer để kết dính các hạt keo, cặn lơ lửng thành những bơng cặn cĩ kích thƣớc lớn hơn và lắng loại bớt các chất ơ nhiễm ra khỏi nƣớc thải.
4.2.2.3. Bể khử trùng
Khử trùng nƣớc thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây nguy hiểm hoặc chƣa đƣợc hoặc khơng thể khử bỏ trong quá trình xử lý nƣớc thải.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 45
Khử trùng cĩ nhiều phương pháp:
Clo hĩa (rộng rãi nhất) : Clo cho vào nƣớc dƣới dạng hơi hoặc clorua vơi. Lƣợng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nƣớc thải là : 10g/m3
đối với nƣớc thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3
đối với nƣớc thải sau xử lý sinh học khơng hồn tồn, 3 g/m3 sau xử lý sinh học hồn tồn. Thời gian tiếp xúc giữa chúng là 30 phút trƣớc khi xả nƣớc thải ra nguồn tiếp nhận.
Dùng tia tử ngoại Điện phân muối ăn
Ơzơn hĩa : phƣơng pháp này bắt đầu đƣợc áp dụng rộng rãi để xử lý nƣớc thải. Ơzơn tác động mạnh mẽ vào chất hữu cơ. Sau quá trình Ơzơn hĩa, số lƣợng vi khuẩn bị tiêu diệt đạt tới 99.8%. Ngồi việc khử trùng ơzon cịn ơxy hĩa các hợp chất Nitơ, Photpho là các nguyên tố dinh dƣỡng trong nƣớc thải, gĩp phần chống hiện tƣợng phú dƣỡng hĩatrong nguồn nƣớc.
4.2.3. Phương pháp hấp thụ.
Phƣơng pháp hấp phụ đƣợc Dùng trong bƣớc xử lý bậc cao sau xử lý sinh học để khử các chất hữu cơ khơng bị oxy hĩa sinh học. Hấp phụ là hiện tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha lỏng/khí hay lỏng/rắn
Cơ chế của quá trình hấp phụ nhƣ sau: các phân tử hịa tan khi tiếp xúc giữa hai pha rắn/lỏng sẽ hấp phụ lên bề mặt chất rắn bằng các lực liên kết của các phân tử bề mặt cĩ thừa hĩa trị. Các chất hấp phụ thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ: than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải của vài ngành sản xuất đƣợc dùng làm chất hấp phụ (tro, xỉ, mạt cƣa …). Chất hấp phụ vơ cơ nhƣ đất sét, silicagen, keo nhơm và các chất hydroxit kim loại ít đƣợc sử dụng vì năng lƣợng tƣơng tác của chúng với các phân tử nƣớc lớn.
4.2.4. Phương Pháp Sinh Học
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dƣỡng hoại sinh cĩ trong nƣớc thải. Quá trình hoạt
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 46
động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn đƣợc khống hĩa và trở thành những chất vơ cơ, các chất khí đơn giản và nƣớc.
Các quá trình xử lý sinh học bằng phƣơng pháp kỵ khí và hiếu khí cĩ thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các cơng trình xử lý nhân tạo, ngƣời ta tạo điều kiện tối ƣu cho quá trình ơxy sinh hĩa nên quá trình xử lý cĩ tốc độ và hiệu suất cao hơn xử lý sinh học tự nhiên.
4.2.4.1. Phương pháp hiếu khí.
Quá trình phân hủy hiếu khí dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. Vi sinh vật sau khi tiếp xúc với nƣớc thải cĩ chứa các chất hữu cơ thì chúng sẽ phát triển dần dần (tăng sinh khối). Tốc độ phát triển của chúng tỷ lệ nghịch với nồng độ ơxy hịa tan trong nƣớc. Nếu chất hữu cơ cĩ quá nhiều, nguồn ơxy khơng đủ sẽ tạo ra mơi trƣờng kị khí. Nhƣ vậy trong quá trình phân hủy hiếu khí thì tốc độ trao đổi của vi sinh vật phải luơn thấp hơn tốc độ hịa tan của ơxy trong nƣớc. Thực vật phù du và các sinh vật tự dƣỡng khác sử dụng CO2 và khống chất để tổng hợp chất hữu cơ làm tăng sinh khối và làm giàu ơxy trong nƣớc thải.
Trong hoạt động sống của vi sinh vật, thực vật phù du và động vật nguyên sinh… làm tiêu hao chất dinh dƣỡng, chất khĩang và cả kim loại độc hại. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong hồ sinh học dựa trên quan hệ cộng sinh của vi sinh vật.
Trong hồ sinh học đƣợc chia làm 3 phần: phần hiếu khí là phần tiếp giáp với mặt thống xuống sâu vài chục centimet, phần tiếp theo là phần kị khí tùy nghi và phần cuối cùng là khu vực kị khí.
Ở phần hiếu khí, ơxy luơn cĩ khuynh hƣớng khuếch tán vào nƣớc, dƣới tác dụng của giĩ gĩp phần làm tăng khả năng hịa trộn ơxy vào nƣớc. Ở vùng này vào ban ngày, dƣới tác dụng của ánh sáng mặt trời, tảo và các vi sinh vật tự dƣỡng sử dụng CO2 và các chất vơ cơ khác tổng hợp vật chất cho tế bào phục vụ cho quá trình sinh trƣởng, đồng thời thải ơxy vào nƣớc. Các vi sinh vật hiếu khí đặc biệt là vi khuẩn hiếu khí, chúng sẽ sử dụng ơxy này để phân giải chất hữu cơ cĩ trong nƣớc thải. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 47
Các vi sinh vật Pseudomonas Denitrificans, Baccillus licheniforms,…sẽ khử nitrat thành N2 và thải vào khng khí. Điều kiện chung cho vi khuẩn nitrat hĩa pH= 5.5 ÷ 9 nhƣng tốt nhất là 7.5. Khi pH < 7 thì vi khuẩn phát triển chậm, ơxy hịa tan cần là 0.5mg/l, nhiệt độ từ 5 – 400
C.
Các hoạt động của vi sinh vật hiếu khí thải ra mơi trƣờng CO2 , nguồn CO2
cung cấp cho hoạt động của tảo và thực vật phù du khác phát triển.
Quá trình phân hủy hiếu khí diễn ra mạnh mẽ nếu dùng các biện pháp tác động vào nhƣ : sục khí, làm tăng lƣợng hoạt động của vi sinh vật bằng cách tăng bùn hoạt tính, điều chỉnh hàm lƣợng chất dinh dƣỡng và ức chế các chất độc làm ảnh hƣởng đến quá trình hoạt động của vi sinh vật. Hầu hết các vi sinh vật làm sạch nƣớc thải đều là vi sinh vật hoại sinh, hiếu khí và ƣa ấm. Vì vậy mà nhiệt độ nƣớc thải ảnh hƣởng rất lớn đến đời sống của vi sinh vật, nhiệt độ thích hợp cho quá trình xử lý là 20 – 40 0C, tối ƣu là 25 – 30 0
C.
Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nƣớc thải gồm 3 giai đoạn sau:
- Giai đoạn 1 : ơxy hĩa chất hữu cơ.
CxHyOz + O2 CO2 + H2O + ∆H - Giai đoạn 2 : Tổng hợp xây dựng tế bào.
CxHyOz + O2 tế bào VSV + CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H - Giai đoạn 3 : ơxy hĩa chất liệu tế bào.
C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH2 ± ∆H’
4.2.4.2. Các cơng nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí.
Bể Aeroten
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 48
Hồ sinh học
Cánh đồng tƣới, cánh đồng lọc
Bể Aeroten.
Bể Aeroten thơng thường.
Địi hỏi phải ở chế độ dạng chảy nút (plug – flow) khi đĩ chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể này nƣớc thải cĩ thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hồn đƣa vào đầu bể. Ở chế độ dạng chảy nút, bơng bùn cĩ đặc tính tốt hơn, dễ lắng. Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể. Quá trình phân hủy nội bào xảy ra ở cuối bể.
Bùn Bể lắng 1 Nước chưa xử lý Bùn tuần hoàn Bùn thải Bể lắng 2 Bể aerotank Nước thải sau xử lý
Hình 4.9 : Bể Aeroten thơng thường
Bể Aeroten mở rộng. :Hạn chế lƣợng bùn dƣ sinh ra, khi đĩtốc độ sinh trƣởng thấp, sản lƣợng bùn thấp và chất lƣợng nƣớc ra cao hơn. Thời gian lƣu bùn cao hơn so với các bể khác (20 – 30 ngày). Hàm lƣợng bùn thích hợp trong khoảng 3000 – 6000 mg/l.
Bể Aeroten xáo trộn hồn tồn.
Bể này thƣờng cĩ dạng trịn hoặc vuơng, hàm lƣợng bùn hoạt tính và nhu cầu