Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải- 123docz.net

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.4. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

1.4.1. Xử lý cơ học

Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trong nước thải và được thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các loại.

- Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích thước lớn có nguồn gốc hữu cơ.

- Bể lắng cát được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát chứa trong nước thải [28].

- Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi chứa trong nước thải. Khi cần xử lý ở mức độ cao (xử lý bổ sung) có thể sử dụng các bể lọc, lọc cát,… [28].

Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo.

1.4.2. Xử lý sinh học

Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả năng oxy hoá các liên kết hữu cơ dạng hoà tan và không hoà tan của vi sinh vật - chúng sử dụng các liên kết đó như là nguồn thức ăn của chúng.

Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên gồm có:  Hồ sinh vật

 Hệ thống xử lý bằng thực vật nước (lục bình, lau, sậy, rong- tảo,..)  Cánh đồng tưới

 Cánh đồng lọc  Đất ngập nước

Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm có:  Bể lọc sinh học các loại

 Quá trình bùn hoạt tính

 Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay(RBC)  Hồ sinh học thổi khí

 Mương oxy hoá,….[28].

1.4.3. Khử trùng nước thải

Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải mhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước.

Để khử trùng nước thải có thể sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành khử trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc, .. nhưng cần phải cân nhắc kỹ về mặt kinh tế.

1.4.4. Xử lý cặn nước thải

Nhiệm vụ của xử lý cặn ( cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải) là:  Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn

 Ổn định cặn

 Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau

Rác (gồm các tạp chất không hoà tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau...) được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác (nếu lượng rác không lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý.

Cát từ các bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác. Cặn tươi từ bể lắng cát đợt một được dẫn đến bể mêtan để xử lý. Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lại aeroten để tiếp tục tham gia quá trình xử lý (gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn) , phần còn lại ( gọi là bùn hoạt tính dư) được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó được dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý.

Đối với các trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì bùn lắng được gọi là màng vi sinh và được dẫn đến bể mêtan.

Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97%. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thết bị lọc chân không, thết bị lọc ép, thiết bị li tâm cặn,… Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%.

Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau: thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,… Sau khi sấy độ ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển.

Đối với các trạm xử lý công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát [28].

1.4.5. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải a) Xử lý cơ học

- Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích thước lớn có nguồn gốc hữu cơ.

- Bể lắng cát được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát chứa trong nước thải [28].

Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo.

b) Xử lý sinh học

 Hồ sinh vật

 Hệ thống xử lý bằng thực vật nước (lục bình, lau, sậy, rong- tảo,..)  Cánh đồng tưới

 Cánh đồng lọc  Đất ngập nước

Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm có: 1. Bể lọc sinh học các loại

2. Quá trình bùn hoạt tính

3. Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay(RBC) 4. Hồ sinh học thổi khí

5. Mương oxy hoá,…[28].

c) Khử trùng nước thải

Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải mhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước.

d) Xử lý cặn nước thải

Nhiệm vụ của xử lý cặn ( cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải) là:  Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn

 Ổn định cặn

 Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau

Rác (gồm các tạp chất không hoà tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau,..) được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác( nếu lượng rác không lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý.

Đối với các trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì bùn lắng được gọi là màng vi sinh và được dẫn đến bể mêtan.

Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau: thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,…Sau khi sấy độ ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển.

Đối với các trạm xử lý công suất nh, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát [28].

1.4.6. Các điều kiện và phương án công nghệ xử lý nước thải

Hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm tổng hợp các phương pháp lý học, hóa học và sinh học. Việc áp dụng các phương pháp trên ngoài sự phụ thuộc vào tính chất nước thải (bảng 3.15), lưu lượng nước thải còn phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố khác như: kinh phí, diện tích dành cho hệ thống xử lý, đặc điểm địa hình, hệ thống thoát nước, mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận,…

Bảng 1.10: Các phương pháp xử lý nước thải

Chất bẩn Các phương pháp xử lý

Chất hữu cơ dễ phân hủy sinh hóa (BOD)

- Phương pháp sinh học hiếu khí (bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, lọc sinh học, hồ ổn định

Chất lơ lửng - Phương pháp sinh học trong điều kiện yếm khí (hồ yếm khí, bể metan) bơm xuống lòng đất UASB

Chất hữu cơ bền vững - Lắng, tuyển nổi và lưới lọc, song chắn

Nitơ - Hấp phục bằng than, bơm xuống lòng đất

Photpho - Hồ, sục khí, nitrat hóa, khử nitrat, trao đổi ion Kim loại nặng - Kết tủa bằng vôi, muối sắt, nhôm

Chất hữu cơ hòa tan

- Kết tủa kết hợp sinh học, trao đổi ion - Trao đổi ion, kết tủa hóa học

- Trao đổi ion, bán thấm, điện thấm

(Nguồn [28])

• Xử lý bậc 1 còn gọi là xử lý sơ bộ thông thường là các công trình xử lý lý học (cơ học) như: song chắn rác, bể lắng. Các công trình nhằm mục đích tách các chất không tan trong nước thải. Xử lý bậc 1 nhiều khi mang mục đích xử lý các chất ô nhiễm, tạo điều kiện phù hợp để đưa tiếp vào hệ thống xử lý tiếp theo.

Bảng 1.11: Xử lý nước thải bậc 1 Chất bẩn Phương pháp xử lý Chất lơ lửng Dầu hoặc mỡ Kim loại nặng Kiềm và axit Sunphua Sự biến động về nồng độ chất bẩn (BOD) và lưu lượng

Hồ lắng, tuyển nối Thu dầu mỡ, thu vớt bọt Kết tủa hoặc trao đổi ion Trung hòa

Kết tủa hoặc sục khí

Điều hòa nồng độ, lưu lượng

(Nguồn [28])

• Xử lý bậc 2: thông thường xử lý bậc 2 là các công trình xử lý sinh học dùng để oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ còn lại dạng tan, keo và không tan nhưng không lắng được.

• Xử lý bậc 3 thường được thực hiện theo yêu cầu xử lý có chất lượng cao hơn. Đó là các trường hợp cần thiết phải áp dụng các biện pháp như triệt khuẩn, khử tiếp các chất bẩn còn lại trong nước thải như nitrat, photphat, sunphat…

1.4.7. Cấu tạo và hoạt động của một số phương tiện (thiết bị) xử lý nước thải

a, Song chắn rác

• Đối tượng xử lý là các vật thô như rác, túi nilon, vỏ cây,…nhưng trong xử lý nước thải sinh hoạt, song chắn rác được dùng để lọc nước và dùng máy nghiền nhỏ các vật bị giữ lại [12].

• Vị trí chắn rác: đặt tại mương dẫn vị trí nước thải

• Cấu tạo song chắn rác: các thanh kim loại đặt kế tiếp nhau, tiết diện thanh chắn hình chữ nhật, tròn hay elip, thanh chắn đặt nghiêng so với dòng nước chảy.

Hình 1.2: Cấu tạo thiết bị song chắn rác

b, Bê lắng cát thổi khí

• Đối tượng xử lý là các hạt vô cơ có kích thước và tỷ khối lớn (d> 0,2mm • Nguyên tắc: lắng hạt riêng lẻ hay lắng loại 1

• Vận tốc dòng chảy phải đủ lớn để các hạt hữu cơ nhẹ không lắng được và đủ nhỏ để cát và các hạt vô cơ được giữ lại trong bể.

• Theo chức năng, bể lắng cát được chia ra làm 3 loại: bể lắng cát, bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp.[12]

c, Bê điều hòa

• Điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Duy trì dòng thải vào các thiết bị xử lý phía sau ổn định lưu lượng, thành phần.

• Vị trí bể điều hòa: sau bể lắng cát, trước bể lắng thành phần.[20]

Hình 1.4: Đường cong tích lũy lưu lượng dùng xác định thể tích bể điều hòa

d, Bê lắng đợt 1

• Đối tượng xử lý: các hạt rắn lơ lửng trong nước thải trước khi đi vào hệ xử lý sinh học (có thể loại 40 - 60% SS và 25 - 35% BOD)

• Nguyên tắc lắng: lắng loại 2 hay lắng tạo bọt

• Có 3 loại bể lắng đợt 1: bể lắng ngang, bể lắng dọc, bể lắng theo phươngbán kính.[12]

e, Xử lý bậc 2

• Xử lý bậc 2 bằng các quá trình xử lý sinh học - các vi sinh vật sử dụng chất cần loại bỏ trong nước thải (chất hữu cơ, N, P) làm cơ chất cho quá trình sinh trưởng (tạo năng lượng và tạo tế bào mới)

• Sự chuyển hóa sinh học chất thải liên quan đến nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau gồm vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh, luân trùng, tảo. Trong đó vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong quá trình chuyển hóa chất thải.[20]

f, Lọc sinh học

- Cơ chế XLNT theo nguyên tắc lọc - dính bám:

+ Sau một thời gian, màng sinh vật được hình thành và chia thành 2 lớp: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí được oxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp thiếu oxy (anoxic). Bề dày màng sinh vật từ 600-1000 micromet trong đó phần lớn là vùng hiếu khí. Do đó quá trình lọc sinh học thường được xem như là quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu-yếm khí.

+ Thành phần: vi khuẩn (chủ yếu), dộng vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… Sau một thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên, các chất khí tích tụ phía trong tăng lên và màng bị bóc khỏi VLL. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước tăng lên. Sự hình thành các lớp màng sinh vật mới lại tiếp diễn.

+ Các công trình XLNT theo nguyên tắc này chia làm 2 loại: loại có VLL tiếp xúc không ngập trong nước với chế dộ tưới theo chu kỳ và loại có VLL tiếp xúc ngập trong nước giàu oxy.

- Bể lọc sinh học nhỏ giọt - Bể lọc sinh học cao tải - Đĩa lọc sinh học

- Bể lọc sinh học có VLL ngập trong nước (bể bioten) [20].

g, Xử lý bằng bùn hoạt tính

Các vi sinh vật thường tồn tại ở trạng thái huyền phù. Bể được sục khí để đảm bảo yêu cầu oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Huyền phù lỏng của các vi sinh vật trong bể thông khí được gọi chung là chất lỏng hỗn hợp và sinh

khối (MLSS). Khi NT đi vào bể thổi khí (bể aeroten), các bông bùn hoạt tính được hình thành mà hạt nhân của nó là các phần tử cặn lơ lửng.

Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần cùng với các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạo nên các bông bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ. Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất hữu cơ và chất ding dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bào mới. Dẫn đến trong bể aeroten lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách ra tại bể lắng đợt 2, một phần được quay trở lại đầu bể aeroten để tham gia xử lý NT theo chu trình mới. Quá trình cứ tiếp diễn đến khi chất thải cuối cùng không thể là thức ăn của các vi sinh vật được nữa. Nếu trong NT đậm đặc chất hữu cơ khó phân hủy, cần có thời gian để chuyển hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải được tách riêng và sục khí oxy cho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ. Quá trình này gọi là tái sinh bùn hoạt tính.

Như vậy quá trình XLNT bằng bùn HT bao gồm các giai đoạn sau: + Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc NT với bùn HT

+ Cung cấp oxy để vi khuẩn và vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ + Tách bùn HT ra khỏi NT

+ Tái sinh bùn HT tuần hoàn và đưa chúng về bể aeroten

Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

Các giải pháp về quản lý môi trường