Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn cĩ tắnh chất rất khác nhau: từ các loại chất rắn khơng tan, đến các loại chất khĩ tan và những hợp chất tan trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đĩ, làm sạch lại nước và cĩ thể đưa nước
Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
đổ vào nguồn hoặc đưa tái sử dụng. Để đạt được những mục đắch đĩ chúng ta thường dựa vào những đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thắch hợp.
Thơng thường cĩ các phương pháp xử lý nước thải như sau:
- Xử lý bằng phương pháp cơ học.
- Xử lý bằng phương pháp hố lý và hố học. - Xử lý bằng phương pháp sinh học.
2.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Quá trình xử lý cơ học thường được áp dụng ở giai đoan đầu của quá trình xử lý nước thải hay cịn gọi là quá trình xử lý sơ bộ hay là quá trình tiền xử lý. Qúa trình này dùng để loại bỏ các tạp chất khơng tan cĩ trong nước thải, bao gồm các tạp chất vơ cơ và hữu cơ cĩ trong nước. Nĩ là một bước đệm nhằm đảm bảo tắnh an tồn cho các cơng trình và thiết bị của các quá trình xử lý tiếp theo của hệ thống xử lý nước thải. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học cĩ nhiều phương pháp khác nhau, tuy nhiên tuỳ theo thành phần và tắnh chất nước thải xử lý mà các cơng trình sau đây cĩ thể áp dụng:
2.3.1.1 Thiết bị chắn rác
Thiết bị chắn rác cĩ thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác, cĩ chức năng chắn giữ những rác bẩn thơ (giấy, rau, cỏ, rácẦ), nhằm đảm bảo đảm cho máy bơm, các cơng trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Song và lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép cĩ đục lỗẦ tùy theo kắch cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà ta phân biệt loại chắn rác thơ, trung bình hay rác tinh.
Thiết bị chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoạc cĩ thể đặt trước miệng xả của nhà máy sản xuất.
Lưới chắn rác thường đặt nghiêng một gĩc 45 - 60Ứ so với phương thẳng đứng, khe rộng mắt lưới thường 10 - 20mm.
Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta cĩ thể chia làm 2 loại: loại làm sạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới.
2.3.1.2 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 khắ và các thiết bị làm thống trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khắ và dắnh bám vào các tuabinẦ. Do vậy phải cân nhắc trước khi dùng.
2.3.1.3 Bể điều hịa
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 phắ và kắch thước của các thiết bị sau này.
Cĩ 2 loại bể điều hịa:
− Bể điều hịa lưu lượng.
− Bể điều hịa lưu lượng và chất lượng.
Các phương án bố trắ bể điều hịa cĩ thể là bể điều 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 phắa sau, cịn phương án điều hịa ngồi dịng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đĩ. Vị trắ tốt nhất để bố trắ bể điều hịa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tắnh của hệ thống thu gom cũng như đặc tắnh của nước thải.
2.3.1.4 Bể lắng cát
Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thơ, nặmg như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụnẦ nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khắ dễ bị mài mịn, giảm cặn nặng ở các cơng đoạn xử lý sau.
Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng Bể lắng cát gồm những loại sau: − Bể lắng cát ngang. − Bể lắng cát đứng. − Bể lắng cát tiếp tuyến. − Bể lắng cát làm thống. 2.3.1.5 Quá trình lắng
Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn khơng hịa tan ra khỏi nước thải. Dựa vào chức năng và vị trắ cĩ thể chia bể lắng thành các loại:
− Bể lắng đợt 1: Được đặt trước cơng trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn,
chất bẩn lơ lửng khơng hịa tan.
− Bể lắng đợt 2: Được đặt sau cơng trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh,
bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận
Căn cứ vào chiều dịng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành các loại giống như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian).
2.3.1.6 Quá trình lọc
Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán cĩ kắch thước nhỏ khỏi nước thải, mà các bể lắng khơng thể loại được chúng. Người ta tiến hành quá trình lọc nhờ các vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ các tạp chất lại.
Vật liệu lọc được sử dụng thường là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi, thậm chắ cả than nâu, than bùn hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương.
Cĩ nhiều dạng lọc: lọc chân khơng, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh, lọc chảy ngược, lọc chảy xuơiẦ
2.3.1.7 Quá trình 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
Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
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 khắ nhỏ (thường là khơng khắ) vào trong pha lỏng. Các khắ đĩ kết dắnh với các hạt và khi lực nổi tập hợp các bĩng khắ 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.
Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là cĩ thể khử hồn tồn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trongthời gian ngắn.
2.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hố lý và hố học
Bản chất chung của q trình xử lý hố lý và hố học là áp dụng các quá trình vật lý và hố học để loại bớt các chất ơ nhiễm mà khơng thể dung phương pháp cơ học loại bỏ được.
Cơ sở của phương pháp này là các phản ứng hố học diễn ra giữa các chất ơ nhiễm và các hố chất thêm vào. Các phương pháp thường được sử dụng là oxy hố và trung hồ. Đi đơi với các phương pháp này cịn kèm theo các q trình kết tủa và nhiều hiện tượng khác.
Các cơng trình tiêu biểu của phương pháp này bao gồm: 2.3.2.1 Q trình keo tụ, tạo bơng
Quá trình keo tụ tạo bơng được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo cĩ kắch thước rất nhỏ. Các chất này tồn tại ở dạng khuếch tán và khơng thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian. Để tăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì ta nên thêm vào nước thải một số hố chất như phèn nhơm, phèn sắt, polymerẦ các chất này cĩ tác dụng kết dắnh các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt cĩ kắch cỡ và tỉ trọng lớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn.
Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
Trong khi tiến hành quá trình keo tụ, tạo bơng cần chú ý:
- pH của nước thải - Bản chất của hệ keo
- Sự cĩ mặt của các ion trong nước
- Thành phần của các chất hữu cơ trong nước - Nhiệt độ
Các phương pháp keo tụ cĩ thể là keo tụ bằng chất điện li, keo tụ bằng hệ keo ngược dấu. trong quá trình xử lý nước thải bằng chất keo tụ, sau khi kết thúc giai đoạn thuỷ phân các chất keo tụ (phèn nhơm, phèn sắt, phèn kép), giai đoạn tiếp theo là giai đoạn hình thành bơng cặn. Để cho quá trình tạo bơng cặn diễn ra thuận lợi người ta xây dựng các bể phản ứng đáp ứng các chế độ khuấy trộn. Bể phản ứng theo chế độ khuấy trộn được chia làm 2 loại: thuỷ lực và cơ khắ. Thơng thường, sau khi diễn ra quá trình keo tụ tạo bơng, nước thải sẽ được đưa qua bể lắng để tiến hành loại bỏ các bơng cặn cĩ kắch thước lớn mới được hình thành.
Phương pháp keo tụ cĩ thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi tạo bơng cặn, các bơng cặn lớn lắng xuống thì những bơng cặn này cĩ thể kéo theo các chất phân tán khơng tan gây ra màu.
2.3.2.2 Phương pháp trung hồ
Nước thải sản xuất của nhiều ngành cơng nghiệp cĩ thể chứa axit hoặc kiềm. Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho q trình sinh hĩa ở các cơng trình làm sạch và nguồn nước khơng bị phá hoại, ta cần phải trung hịa nước thải. Trung hịa cịn nhằm mục đắch tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước thải. Mặt khác muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hịa và điều chỉnh pH về 6.6 - 7.6
Trung hịa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hịa dịch nước thải.
Ngồi ra, cĩ thể tận dụng nước thải cĩ tắnh acid trung hịa nước thải cĩ tắnh kiềm hoặc ngược lại.
Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
2.3.2.3 Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khắ hồ tan ra khỏi nước thải bằng cách tập trung các chất đĩ trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hồ tan với các chất rắn (hấp phụ hố học).
Hấp phụ cĩ thể diễn ra ở bề mặt biên giới giữa hai pha lỏng và khắ, giữa pha lỏng và pha rắn. Khả năng hấp phụ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ. Nhiệt độ thấp quá trình hấp phụ xảy ra mạnh nhưng nếu q cao thì cĩ thể diễn ra quá trình khứ hấp phụ. Chắnh vì vậy người ta dùng nhiệt độ để phục hồi khả năng hấp phụ của các hạt rắn khi cần thiết.
Những chất hấp phụ cĩ thể là : than hoạt tắnh, silicagel, nhựa tổng hợp cĩ khả năng trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, đơlơmit, cao lanh, tro và các dung dịch hấp phụ lỏng. Bơng cặn của những chất keo tụ (hydroxit của kim loại) và bùn hoạt tắnh từ bể aeroten cũng cĩ khả năng hấp phụ.
2.3.2.4 Phương pháp trắch ly
Trắch ly là phương pháp tách các chất bẩn hồ tan ra khỏi nước thải bằng dung mơi nào đĩ nhưng với điều kiện dung mơi đĩ khơng tan trong nước và độ hồ tan chất bẩn trong dung mơi cao hơn trong nước.
Kỹ thuật trắch ly cĩ thể tiến hành như sau : cho dung mơi vào trong nước thải và trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng. Tiếp đĩ cho qua bể lắng. Do sự chênh lệch về trọng lượng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và để tách biệt chúng ra bằng phương pháp cơ học.
2.3.2.5 Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là một q trình trong đĩ các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion cĩ cùng điện tắch trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là ionit (chất trao đổi ion). Chúng hồn tồn khơng tan trong nước.
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn,Ầ cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và
Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
chất phĩng xạ. Phương pháp này được dùng phổ biến làm mềm nước, loại ion Ca+2 và Mg+2 ra khỏi nước cứng.
Các chất trao đổi ion cĩ thể là các chất vơ cơ hoặc hữu cơ cĩ nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp.
Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại cĩ giá trị và đạt được mức độ xử lý cao. Vì vậy nĩ là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước cấp và nước thải.
2.3.2.6 Phương pháp xử lý bằng màng
Màng được định nghĩa là một pha đĩng vai trị ngăn cách giữa các pha khác nhau. Nĩ cĩ thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dung mơi hoặc thậm chắ cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đĩ qua màng.
Các kỹ thuật như điện thẩm tắch, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình týõng tự khác ngày càng đĩng vai trị quan trọng trong xử lý nước thải.
2.3.2.7 Khử khuẩn
Dùng các hố chất cĩ tắnh độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun sánẦđể làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng. Khử khuẩn cĩ thể dùng hố chất hoặc các tác nhân vật lý như ozon, tia tử ngoại.
Hố chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo cĩ tắnh độc đối với vi sinh vật trong một thời gian nhất định, sau đĩ phải được phân huỷ hoặc bay hơi, khơng cịn dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đắch sử dụng khác.
Các chất khử khuẩn hay dùng nhất là khắ hoặc nước clo, nước javen, vơi clorua, các hipoclorit, cloramin BẦĐây là các hợp chất của clo, đảm bảo là những chất khử khuẩn đáp ứng được các yêu cầu trên, đồng thời cũng là các chất oxi hố.
Trong quá trình xử lý nước thải, cơng đoạn khử khuẩn thường được đặt ở cuối quá trình trước khi làm sạch nước triệt để và chuẩn bị đổ vào nguồn.
Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hồng Hưng
2.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh cĩ trong nước thải, cĩ khả năng phân hố những hợp chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khống hố và trở thành những chất vơ cơ, các chất khắ đơn giản và nước.
Cĩ 2 loại cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
- Điều kiện tự nhiên: bao gồm các cơng trình: cánh đồng tưới cơng cộng và bãi lọc, cánh đồng tưới nơng nghiệp, hồ sinh học.
- Điều kiện nhân tạo: cĩ thể chia thành 2 loại:
+ Phương pháp xử lý sử dụng vi sinh vật hiếu khắ: các vi sinh vật hoạt động trong điều kiện mơi trường được cung cấp oxi liên tục, gồm các cơng trình như: bể lọc sinh học, bể aerotankẦ
+ Phương pháp xử lý sử dụng vi sinh vật kị khắ: các vi sinh vật hoạt động trong điều kiện mơi trường khơng cĩ oxi, gồm các cơng trình như bể UASB, bể UAFẦ
2.3.3.1 Cánh đồng tưới cơng cộng và bãi lọc
Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy, nước thải là một nguồn phân bĩn tốt cĩ lượng N thắch hợp với sự phát triển của thực