Hình 1.10: Bể Oxytank

Hình 1.9: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh

Hình 1.10: Bể Oxytank

g đợt 1 Ngăn tiếp xúc Bể lắn g đợt 2 Xảra nguồn tiếp nhận

Hình 1.7: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten cĩ ngăn tiếp xúc.

Ƣu điểm của dạng bể này là Bể Aeroten cĩ ngăn tiếp xúc cĩ dung tích nhỏ, chịu đƣợc sự dao động của lƣu lƣợng và chất lƣợng nƣớc thải, cĩ thể ứng dụng cho nƣớc thải cĩ hàm lƣợng keo cao.

t Lưới chắn rác Nước thải t i Bể lắn g đợt 2 Xảra nguồn tiếp nhận Tuần hoàn bùn hoạt tính Định kỳxảbùn hoạt tính thừa

Hình 1.8: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten làm thống kéo dài.

f. Bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân BểAerotank làm thoáng kéo dài 20 -30 giờlưu nươc trong e. Bể Aeroten làm hống kéo dài.

Khi nƣớc thải cĩ tỉ số F/M (Tỉ lệ giữa BOD5 và bùn hoạt tính mg

M áy khuấy bềmặt Nước thải Bể lắn g Bể lắn g Xảra đợt 1 đợt 2 nguồn tiếp nhận Tuần hoàn bùn Xảbùn

tươi Xảbùn hoạt tính thừa

Hình 1.9: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh.

Ƣu điểm: Pha lỗng ngay tức khác nồng độ các chất ơ nhiễm trong tồn thể tích bể, khơng xảy ra hiện tƣợng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho loại nƣớc thải cĩ chỉ số bùn cao, cặn khĩ lắng.

g. Oxytank.

Dựa trên nguyên lý làm việc của Aeroten khuấy đảo hồn chỉnh ngƣời ta thay khơng khí nén bằng sục khí oxy tinh khiết.

Ƣu điểm:

Hình 1.10: Bể Oxytank.

• Hiệu suất cao nên tăng đƣợc tải trọng BOD. • Giảm thời gian sục khí.

• Lắng bùn dễ dàng.

• Giảm bùn đáng kể trong quá trình xử lý.

h. Mƣơng oxy hĩa.

Mƣơng oxy hĩa là dạng cải tiến của bể Aeroten khuấy trộn hồn chỉnh cĩ dạng vịng hình chữ O làm viếc trong chế độ làm thống kéo dài với dung dịch

bùn hoạt tính lơ lửng trong nƣớc thải chuyển động tuần hồn liên tục trong mƣơng.

i. Bể lọc sinh học – Biofilter.

Là cơng trình đƣợc thiết kế nhằm mục đích phân hủy các chất hữu cơ cĩ trong nƣớc thải nhờ quá trình oxy hĩa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Cĩ 2 dạng:

+ Bể lọc sinh học nhỏ giọt: Là bể lọc sinh học cĩ lớp vật liệu lọc khơng ngập nƣớc. Giá trị BOD của nƣớc thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l. Với lƣu lƣợng nƣớc thải khơng quá 1000 m3/ngày.

+ Bể lọc sinh học cao tải: Lớp vật liệu lọc đặt ngập trong nƣớc. Tải trọng nƣớc thải tới10 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc sinh học nhỏ giọt.

Tháp lọc sinh học cũng cĩ thể đƣợc xem nhƣ là một bể lọc sinh học nhƣng cĩ chiều cao khá lớn.

j. Đĩa quay sinh học RBC ( Rotating biological contactors)

RBC gồm một loại đĩa trịn xếp liền nhau bằng polystyren hay PVC. Những đĩa này đƣợc nhúng chìm trong nƣớc thải và quay từ từ. Trong khi vận hành, sinh vật tăng trƣởng sẽ bám dính vào bề mặt đĩa và hình thành một lớp màng nhày trên tồn bộ bề mặt ƣớt của đĩa.

Đĩa quay làm cho sinh khối luơn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nƣớc thải và khơng khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối trong điều kiện hiếu khí.

k. Bể sinh học theo mẻ SBR ( Sequence Batch Reactor).

SBR là một bể dạng của bể Aeroten. Khi xây dựng bể SBR nƣớc thải chỉ cần đi qua song chắn rác, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Ƣu điểm là khử đƣợc các hợp chất Nitơ, photpho khi vận hành đúng quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí.

Bể SBR hoạt động theo 5 pha:

+ Pha làm đầy (fill): Thời gian bơm nƣớc vào bể kéo dài từ 1 – 3 giờ. Dịng nƣớc thải đƣợc đƣa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tùy thuộc vào mục tiêu xử lý, hàm

lƣợng BOD đầu vào, quá trình làm đầy cĩ thể thay đổi linh hoạt: Làm đầy – tĩnh, làm đầy – hịa trộn, làm đầy sục khí.

+ Pha phản ứng, thổi khí (React): Tạo phản ứng sinh hĩa giữa nƣớc thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thống bề mặt để cung cấp oxy vào nƣớc và khuấy trộng đều hỗn hợp. Thời gian làm thống phụ thuộc vào chất lƣợng nƣớc thải, thƣờng khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hĩa cĩ thể thực hiện, chuyển nitơ từ dạng N-NH3 sang N-NO2

2-

và nhanh chĩng chuyển sang dạng N-NO3-.

+ Pha lắng(settle): Lắng trong nƣớc. Quá trình diễn ra trong mơi trƣờng tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cơ đặc bùn thƣờng kết thúc sớm hơn 2 giờ.

+ Pha rút nƣớc ( draw): Khoảng 0.5 giờ.

+ Pha chờ: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và số lƣợng bể, thứ tự nạp nƣớc nguồn vào bể.

Xả bùn dƣ là một giai đoạn quan trọng khơng thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên, nhƣng nĩ cũng ảnh hƣởng lớn đến năng suất của hệ. Lƣợng và tần xuất xả bùn đƣợc xác định bởi năng suất yêu cầu, cũng giống nhƣ hệ hoạt động liên tục thơng thƣờng. Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả thƣờng đƣợc thực hiện ở giai đoạn lắng hoặc giai đoạn tháo nƣớc trong. Đặc điểm duy nhất là ở bể SBR khơng cần tuần hồn bùn hoạt hĩa. Hai quá trình làm thống và lắng đều diễn ra ở ngay trong một bể, cho nên khơng cĩ sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng và khơng phải tuần hồn bùn hoạt tính để giữ nồng độ.

1.4.3.2. Các cơng trình xử lý sinh học kị khí

Phân hủy kị khí (Anaerobic Descomposotion) là quá trình phân hủy chất hữu cơ thành các chất khí (CH4 và CO2) trong điều kiện khơng cĩ oxy. Việc chuyển hĩa các acid hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lƣợng. Năng lƣợng hữu cơ chuyển hĩa thành khí vào khoảng 80 ÷ 90%.

Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nƣớc thải, pH, nồng độ MLSS. Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 32 ÷ 35 o

C.

Ƣu điểm nổi bật của quá trình xử lý kị khí là lƣợng bùn sinh ra rất thấp, vì thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hợn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí. SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trong quá trình lên men kị khí, thƣờng cĩ 4 nhĩm vi sinh vật phân hủy vật chất hữu cơ nối tiếp nhau:

- Thủy phân: Các vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic) phân hủy các chất hữu cơ dạng polyme nhƣ các polysaccharide và protein thành các các phức chất đợn giản hoặc chất hịa tan nhƣ amino acid, acid béo.... Kết quả của sự bẻ gãy mạch cacbon chƣa làm giảm COD.

- Acid hĩa: Ở giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hĩa các chất hịa tan thành chất đơn giản nhƣ acid beo dễ bay hơi, alcohols các axít lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. sự hình thành các acid cĩ thể làm ph giảm xuống 4.0.

- Acetic hĩa (acetogenesis): Vi khuẩn acetic chuyển hĩa các sản phẩm của giai đoạn acid hĩa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.

- Mêtan hĩa (methanogenesis): Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy kị khí. Axít acetic, H2, CO2, axít formic và methanol chuyển hĩa thành mêtan, CO2 và sinh khối.

a. Phƣơng pháp kị khí với sinh trƣởng lơ lửng.

 Phƣơng pháp tiếp xúc kị khí.

Bể lên men cĩ thiết bị trộn và bể lắng riêng.

Quá trình này cung cấp phân ly và hồn lƣu các vi sinh vật giống, do đĩ cho phép vận hành quá trình ở thời gian lƣu từ 6 – 12 giờ.

Thiết bị khử khí giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bƣớc phân ly. Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lƣu chất rắn đƣợc xác định là 10 ngày ở nhiệt độ 32oC, nếu nhiệt độ giảm đi 11oC, thời gian lƣu địi hỏi phải tăng gấp đơi.

 Bể UASB ( Upflow anaerobic Sludge Blanket).

Nƣớc thải đƣợc đƣa trực tiếp vào phía dƣới đáy bể và đƣợc phân phối đồng đều, sau đĩ chảy ngƣợc lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bơng bùn) và chất hữu cơ bị phân hủy.

Các bọt khí mêtan và NH3, H2S nổi lên trên và đƣợc thu bằng các chụp thu khí để dẫn ra khỏi bể. nƣớc thải thiếp theo đĩ chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2 pha lỏng và rắn. sau đĩ ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hồn lƣu lại

vùng lớp bơng bùn. Sự tạo thành bùn hạt và duy trì đƣợc nĩ rất quan trọng khi vận hành UASB.

Thƣờng cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5 ÷ 10 mg/l Fe2+

để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhở. Để duy trì lớp bơng bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dịng chảy thƣờng lấy khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h.

1. Đầu vào, 2. Đầu ra, 3. Biogas 4. Thiết bị giữ bùn (VSV), 5.

Khu vực cĩ ít bùn hơn

Hình 1.11: Bể USAB

b. Phƣơng pháp kị khí với sinh khối gắn kết.

 Lọc kị khí với sinh trƣởng gắn kết trên giá màng hữu cơ (ANAFIZ).

Lọc kị khí với sự tăng trƣởng các vi sinh vật kỵ khí trên các giá thể. Bể lọc cĩ thể đƣợc vận hành ở chế độ dịng chảy ngƣợc hoặc xuơi. Giá thể trong quá trình lƣu giữ bùn hoạt tính trên nĩ cũng đƣợc phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong quá trình tiêu hĩa.

 Bể kị khí với lớp vật liệu giả lỏng trƣơng nở (ANAFLUX).

Vi sinh vật đƣợc cố định trên lớp vật liệu hạt đƣợc giãn nở bở dịng nƣớc dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ trong một đơn vị thể tích là lớn nhất.

Ưu điểm:

Khở động nhanh chĩng.

Khơng tẩy trơi các quần thể sinh học bám dính trên vật liệu.

Cĩ khả năng thay đổi lƣu lƣợng trong giới hạn tốc độ chất lỏng.

1.5. Phƣơng pháp khử trùng

Khử trùng nƣớc thải là giai đoạn cuối cùng của cơng nghệ xử lý nƣớc thải nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh chứa trong nƣớc thải trƣớc khi xả ra nguồn nƣớc.

Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt hồn tồn các vi sinh vật cịn quá trình khử trùng thì khơng tiêu diệt hết các vi sinh vật.

Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thƣơng hàn, phĩ thƣơng hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan...

Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hĩa chất, sử dụng các quá trình cơ lý, sử dụng các bức xạ. Trong phần này chúng ta chỉ bàn đến việc khử trùng bằng các hĩa chất. Các hĩa chất thƣờng sử dụng cho quá trình khử trùng là chlorine và các hợp chất của nĩ, bromine, ozone, phenol và các phenolic, cồn, kim loại nặng và các hợp chất của nĩ, xà bơng và bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít.

1.5.1 Khử trùng bằng Clo và hợp chất của Clo

Cl2 là chất oxi hố mạnh ở bất kỳ dạng nào. Khi cho Clo tác dụng với nĩ sẽ tạo thành HOCl cĩ tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào trong H2O, chất diệt trùng sẽ khuyếch tán qua lớp vỏ tế bào sinh vật ⇒ gây phản ứng với

men tế bào làm phá hoại các quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật.⇒

Khi cho Clo vào trong nƣớc, phản ứng diễn ra nhƣ sau: Cl2 + H2O = HCl + HClO

Hoặc cĩ thể ở dạng phƣơng trình phân li

Cl2 + H2O = H+ + OCl- + Cl- Khi sử dụng Clorua vơi, phản ứng diễn ra nhƣ sau:

Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl 2HOCl = 2H+ + 2OCl-

Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lƣợng HOCl cĩ trong H2O. Nồng độ HOCl phụ thuộc vào lƣợng ion H+ trong nƣớc hay phụ thuộc vào pH của nƣớc. Khi:

- pH = 6 thì HOCl chiếm 99,5% cịn OCl- chiếm 0.5% - pH = 7 thì HOCl chiếm 79% cịn OCl- chiếm 21% - pH = 8 thì HOCl chiếm 25% cịn OCl- chiếm 75% Tức là pH càng cao hiệu quả khử trùng càng giảm. Tác dụng khử trùng của HOCl cao hơn nhiều OCl-

Khi cho Clo vào trong nƣớc ngồi việc diệt vi sinh vật, nĩ cịn khử các chất hồ tan và NH3.

HOCl + NH3 = NH2Cl + H2O HOCl + NH2Cl = NHCl2 + H2O HOCl + NHCl = NCl3 + H2O

Do đĩ khả năng diệt trùng kém đi. Bởi vì khả năng diệt trùng của monocloramin hấp hơn dicloramin khoảng 3 – 5 lần, cịn khả năng diệt trùng của dicloramin thấp hơn HOCl khoảng 20 – 25 lần.

Khi pH tăng → NCl3 tạo ít. Khả năng diệt trùng của NH2Cl = ( 1/3 -1/5) NHCl2 và NH2Cl2 =(1/20 – 1/25)Cl2.

Sau khi qua xử ly (hệ thống xử lý) thì lƣợng Clo lƣợng dƣ: 0.3-0.5mg/l. Sao cho đến cuối ống cịn 0.05mg/l.

Lƣợng Clo dƣ đƣa vào trong nƣớc phải xác định bằng thực nghiệm. Khi thiết kế sơ bộ cĩ thể lấy nhƣ sau : đối với nƣớc thải sau xử lý cơ học là 10mg/l; nƣớc thải sau xử lý Aeroten khơng hồn tồn hay Biophin cao tải là 5mg/l; nƣớc thải xử lý sinh học hồn tồn là 3mg/l.

Khi trong nƣớc cĩ phenol, khử trùng bằng Clo → Clo phenol cĩ mùi rất khĩ chịu. Nên khử bằng NH3 trƣớc khi khử trùng.

 Khử trùng bằng Clo lỏng: Khi dùng Clo lỏng để khử trùng, tại nhà máy phải lắp đạt thiết bị chuyên dùng để đƣa Clo vào nƣớc gọi là Cloratơ. Đây là thiết bị cĩ chức năng pha chế và định lƣợng Clo hơi và nƣớc.

 Khử trùng bằng Clorua vơi và canxihyphocloit: Clorua vơi đƣợc sản xuất bằng cách cho Clo + vơi tơi → Cloruavơi. Trong Cloruavơi thì lƣợng Clo

hoạt tính chiếm 20 – 25%. Canxi hypơclorit Ca(OCl)2 là sản phẩm của quá trình làm bão hịa dung dịch vơi sữa bằng Clo. Ham lƣợng Clo hoạt tính chiếm 30 – 45%.

 Khử trùng bằng Natri hypoclorit (nƣớc zaven). NaClo là sản phảm của quá trình điện phân dung dịch muối ăn. Nƣớc zaven cĩ nồng độ Clo hoạt tính từ 6 – 8g/l

1.5.2. Khử trùng bằng Ơzơn (03):

 Ơzơn là một chất khí cĩ màu tím ít hịa tan trong nƣớc và rất độc hại đối với con ngƣời. Ở trong nƣớc, ơzơn phân hủy rất nhanh thành ơxi phân tử và nguyên tử. Ơzơn cĩ tính hoạt hĩa mạnh hơn Clo, nên diệt trùng mạnh hơn.

 Ơzơn đƣợc sản xuất bằng cách cho Oxy hoặc khơng khí đi qua thiết bị phĩng lửa điện. Để cung cấp đủ lƣợng Ơzơn cho trạm xử lý nƣớc ta dùng máy phát tia lửa điện và cho khơng khí chảy qua. Ơzơn sản xuât ra dễ bị phân hủy thành Oxy do đĩ phải lắp thiết bị làm lạnh ở máy sản xuất Ơzơn. Cĩ 2 loại máy làm lạnh điện cực:

- Làm lạnh bằng khơng khí.

- Làm lạnh bằng nƣớc.  Ƣu điểm của Ơzơn:

- Khơng cĩ mùi

- Làm giảm nhu cầu oxi của nƣớc, giảm chất hữu cơ, ...

- Khử màu, phênol, xianua

- Tăng DO

- Khơng cĩ sản phẩm phụ gây độc hại

- Tăng vận tốc lắng của hạt lơ lửng  Nhƣợc điểm:

- Vốn đầu tƣ cao

- Tiêu tốn năng lƣợng

 Khả năng tiệt trùng của Ơzơn: Độ hịa tan của Ơzơn gấp 13 lần của oxy. Khi vừa cho vào trong nƣớc khả năng tiệt trùng là rất ít, khi Ơzơn đã hịa tan đủ liều lƣợng, ứng với hàm lƣợng đủ oxy hố hữu cơ và vi khuẩn trong nƣớc, lúc

đĩ tác dụng khử trùng mạnh nhanh gấp 3100 lần so với Clo, thời gian tiệt trùng xảy ra trong khoảng 3 – 8 giây.

Liều lƣợng cần thiết cho nƣớc ngầm là 0.75 – 1mg/l; 1.0 – 3.0 mg/l nƣớc mặt; sau bể lắng 2 trong xử lý nƣớc thải từ 5 – 15mg/l.