2.2.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt 2.2.1.1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt
— Nước thai sinh hoạt là nước thai phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của các
cộng đồng dân cư như: Khu vực đô thi, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí,
co quan, công sở....
— Đối với các khu đô thị, nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào dân sé, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Lưu lượng nước thải sinh hoạt của các khu
đô thi ở nước ta hiện nay giao động trong khoảng 120-180 I/nguoi/ ngày đêm. Tại các
khu đô thị hiện đại, mức tiêu thụ này lên đến 200-270 1/người/ngày đêm. Thông thường nước thải sinh hoạt lay từ 90 — 100 % tiêu chuẩn nước cấp.
2.2.1.2. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt
— Thành phần nước thải sinh hoạt chia làm 2 loại chính:
+ Nước den là nước từ nhà vệ sinh chứa phan lớn các chat ô nhiễm, chủ yếu là: chất
hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng.
+ Nước xám là nước phát sinh từ quá trình rửa, tắm giặt, với thành phần các chất 6 nhiễm không đáng kẻ.
— Đặc tính chung của nước thai sinh hoạt là bị ô nhiễm nặng bởi cặn bã hữu cơ (SS), chất hữu cơ hòa tan (BODs/COD), các chất dinh dưỡng (Nito, Phosphor), các vi
trùng gây bệnh (E.coli, Colifom).
— Thanh phan chủ yếu của nước thải sinh hoạt là các chất hữu cơ, bao gồm các hợp chất như protein (40 - 50%), hydrat cacbon (40 - 50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước
thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 - 450 mg/l theo trọng lượng khô, có khoảng
20 — 40% chất hữu cơ khó bị phân huy sinh học. Bên cạnh đó nguồn Nito, Phosphor trong nước thải sinh hoạt cũng góp phần không nhỏ gây ra tình trạng phú dưỡng dẫn đến tình trạng tảo phát triển bùng phát tại những ao hồ ảnh hưởng đến thủy sinh trong nước.
Do đó ở những khu vực dân cư tập trung đông, nước thải không được xử lý sẽ chính là
nguồn gây 6 nhiễm nghiêm trọng
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Phước Thắng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước — Công suất 1300 mỶ/ngày. đêm
— Nước thải sinh hoạt giàu chất hữu cơ và chất dinh dưỡng, vì vậy nó là nguồn để các loài vi khuẩn, trong đó có các loài vi khuẩn gây bệnh phát triển. Trong nước thải đô thị tổng số coliform từ 10° đến 10° MPN/100ml, fecal coliform từ 101 đến 107
MPN/100m]
— Cac loại vi khuẩn gây bệnh, trứng giun sáng...có nguồn gốc từ chat thải trực tiếp của con người và ton tại lâu trong nước thải. Trong nước thải sinh hoạt vi khuẩn coli có nguồn gốc từ các hoạt động và chất thải của con người là fecal coliform (FC). Số FC trong nước thải sinh hoạt có thé từ 10° — 108/100ml.
Bảng 2.7: Tính chất của nước thải khu dân cư
. Nong độ (mg/l) QCVN Hé sé .
Thong 14:2008/BT ơơ Tải lượng
số Chưa qua | Qua bể l . EPHDTEU Hi nh kg/ngay bétwhoai | tự hoại —
SS 730-— 1510 | 83 —167 50 70 — 145 15,5 — 31,2
N-NH¿" 25 —50 5-16 5 3,6 - 7,2 0,93 — 2,99
BODs 469 —563 | 104-208 30 45 —54 19,4 — 38,8 COD 750 —1063 | 188 —375 - 72 —102 35,1 —70 Nito
, 63 — 125 21-42 - 6-12 3,9 7,8 tong
Tổng
8-42 - - 0,6 - 4,5 1,5 —7,8 phospho
Dau mỡ 104 — 313 - 10 10 —30 19,4 — 58,4
(Nguồn: Giáo trình xử ly nước thải — Hoàng Huệ, WHO, 1995).
Như vậy, nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thông thường các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD5: N: P = 100: 5: 1. Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tat cả các chất hữu cơ đều có thé bị phân hủy bởi
các vi sinh vật và khoảng 20 - 40% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.
Bình Phước — Công suất 1300 mỶ/ngày. đêm
2.2.2. Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trường và con người
¢ O nhiễm nguồn nước, đất, không khí
— Nước thải ngẫm xuống đất đi vào các tầng nước ngầm gây ô nhiễm cho mạch nước ngầm. Do đó ảnh hưởng đến chất lượng nước thải sinh hoạt của người dân sống
xung quanh.
— _ Cặn lắng chứa phan lớn các chất hữu cơ nên dé bi oxy hóa làm oxy hòa tan trong nước giảm. Trong lớp cặn lắng phía dưới diễn ra quá trình lên men sinh ra các loại khí như: CHa, HaS, ... Thoát ra, xâm nhập vào nước, không khí gây mùi, làm nổi váng bọt trên bề mặt.
— N6ng độ oxi hòa tan trong sông hồ phía hạ lưu dòng chảy bị thay đổi do tiêu thu oxy vào quá trình oxy hóa sinh hóa. Nó ảnh hưởng xấu đến sự ồn định của hệ sinh thái trong hồ. Các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải như: Nitơ (N), phosphor (P), và các chất khoáng khác khi đi vào nước sẽ được phù du, thực vật nhất là tảo lam tiêu thụ tạo nên sinh khối trong quá trình quang hợp. Sự phát triển của tảo lam trong nguồn nước
làm nước giau dinh dưỡng gây cho nước có mùi va độ mau tăng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng nở hoa trên mặt nước.
s* Tác hại đến con người
— Nước thải sinh hoạt là nguồn nước chứa nhiều loại vi khuẩn, vi sinh vật có hại, khi chúng không được xử lý thải vào môi trường sẽ là nguồn gây bệnh cho con người
và động vật.
— Làm thay đổi tính chất, đặc trưng nguồn tiếp nhận ảnh hưởng đến nuôi trồng đánh bắt thủy sản. Hiện tượng phú đưỡng làm nông cạn ao hồ, hủy hoại sinh thái.
— Ảnh hưởng đến nguồn nước mặt, nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt
khu vực xung quanh.
— Tạo nên váng dầu nổi trên bề mặt làm thay đổi mau nước nguồn tiếp nhận, 6 nhiễm không khí, gây mat cảnh quan khu vực.
— Ngoài ra một số nguyên tố kim loại độc hại, chất độc hóa học sẽ ảnh hưởng trực
tiép hoặc gián tiêp đên con người và sinh vật.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Phước Thắng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước — Công suat 1300 mỶ/ngày. đêm
— Dé giữ gìn tốt van đề môi trường và đảm bảo cuộc sống cộng đồng dân cư, cần đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt đạt tiêu chuẩn và không còn khả năng gây bệnh là nhu cầu bức thiết.
2.2.3. Tong quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
2.2.3.1. Phương pháp xử lý cơ học
— Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học nhằm mục đích:
+ Tach những chat rắn không hòa tan, những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡ, ...) ra khỏi nước thải.
+ Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, kim loại nặng, thủy tinh...
+ Điều hòa lưu lượng và các chat ô nhiễm trong nước thải.
— Phương pháp cơ học có thể loại bỏ đến 60% các tạp chất không tan trong nước thải. Phương pháp cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
xử lý hóa lý và sinh học phía sau.
a. Song chắn rác
— Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như:
Nhánh cây, gỗ, lá, giấy, milông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các công trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn.
— Khi song chắn rác kết hợp thiết bị nghiền rác giúp giảm được các bước bên ngoài
Hình 2.2: Song chắn rác cơ giới
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Phước Thắng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước — Công suat 1300 mỶ/ngày. đêm
A-A
n '
7 a h
H_GGg: | TẾ
Bị B, |+ 1
1 9
+h + b } l› }
Hình 2.3: Song chan rác thủ công
— Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành 2 loại:
+ Song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 - 100 mm.
+ Song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 - 25 mm.
— Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải thường
xuyên làm sạch song chan rác bang cách cào rac thủ công hoặc cơ giới.
b. Lưới chắn rác:
Lưới chắn rác dung dé loại bỏ các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước mắt lưới từ 0,5 - 1,0 mm.
Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Phước Thắng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước — Công suất 1300 mỶ/ngày. đêm
c. Bé lang cát:
Bề lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dim, các loại xi khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thê tích hữu dụng của các bề xử lý. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bề lắng cát.
Bé lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bề lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quan lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phan cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng.
Chú ý thời gian lưu tồn nước nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất hữu cơ lắng. Các bé lắng thường được trang bị thêm thanh gat chat lang ở dưới đáy, gàu mic các chat lắng chạy trên đường ray dé cơ giới hóa việc xả cặn. Có ba loại bề lắng cát chính: Bề lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (dạng chữ nhật hoặc vuông), bề lắng cát có sục khí hoặc bề lắng cát có dòng chảy xoáy (bê lắng cát ly tâm)
s* Sân phơi cát
Cặn xả ra từ bé lắng cát còn chứa nhiều nước nên phải phơi khô ở sân phơi cát hoặc hồ chứa cát đặt ở gần bé lắng cát. Xung quanh sân phơi cát phải có bờ đắp cao
1 — 2m. Kích thước sân phơi cát được xác định với điều kiện tổng chiều cao lớp cát chọn bằng 3 - 5 m/năm. Khi đất thấm tốt (cát, đá cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên. Nếu là đất thắm nước kém hoặc không thấm nước (sét) thì phải xây dựng nền nhân tạo. Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm có lỗ dé thu nước thắm xuống. Nước này có thể dẫn về trước bề lắng cát.
d. Các loại bé lắng:
— Bề lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải (bể lắng 1) hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh học (bề lắng 2). Lắng các chat không tan ở dang lơ lửng có trong nước thải theo nguyên tắc trọng lực.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Phước Thắng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước — Công suat 1300 mỶ/ngày. đêm
Bề lắng thường được bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Dé tăng cường qua trình lắng ta thêm vào các chất keo tụ.
— Bề lắng chia làm 3 loại:
+ Bề lắng ngang:
e C6 mặt bằng là hình chữ nhật. Dòng nước thải chảy theo phương nằm ngang qua bề. Bề lang ngang thường có chiều sâu từ 1,5 - 4 m, chiều rộng từ 3 - 6 m.
e Dé phân phối đều nước người ta thường chia bề thành nhiều ngăn bằng các vách ngăn. Vận tốc dòng chảy nhỏ hơn 0,01 m/s, thời gian lưu từ 1 - 3 giờ, Q > 15000 m/ngày.
+ Bề lắng đứng:
e (C6 mặt bằng là dạng hình tròn hoặc hình vuông, đáy có dạng hình chóp cụt hay
hình nón.
e _ Nước thải được đưa vào ống phân phối ở tâm bề với vận tốc không quá 30 mm/s.
Nước thải chuyền động theo phương thang đứng từ dưới lên trên tới vách tràn với vận tốc 0,5 — 0,6 m/s. Thời gian lưu từ 45 - 120 phút, được xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh và Q < 20000 m/ngày. Chiều cao vùng lắng từ 4 - 5 m.
+ Lắng ly tâm:
© 6 tiết diện hình tròn. Nước thải được dẫn vào bề theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài. Cặn lắng xuống đáy được tập trung lại dé đưa ra ngoài nhờ hệ thống gat cặn quay tròn. Thời gian lưu lại trong bề khoảng
85 - 90 phút và Q > 20000 m3/ngay.
thanh gat ban mang TRƯỚC
đầu ra
Hình 2.5: Lắng ly tâm
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Phước Thăng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước — Công suất 1300 mỶ/ngày. đêm
e. Bễ tách dầu mỡ
Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp,
nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hồng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bề sinh hoc...va chúng cũng phá hủy cau trúc bùn hoạt tinh trong bê Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn.
Vận tốc nước trong bề có thé dao động trong khoảng 0,005 - 0,01 m/s. Bề tách dau loại ngang thường có từ hai ngăn trở lên. Chiều rộng của ngăn từ 2 - 3 m và thời gian lăng từ 2 giờ trở lên.
f. Bễ điều hòa
Bề điều hòa được dùng dé điều hòa dòng thai và nồng độ vào công trình xử lý ồn định, khắc phục những sự cố vận hành đo sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Trong bé điều hòa có thé lắp đặt hệ thống sục khí, ngoài tác dụng khuấy trộn điều hòa lưu lượng va nồng độ còn có tác dụng giảm bớt mùi cho nước thải.
Đề đảm bảo chức năng điều hòa lưu lượng và chất lượng của dòng chảy ta cần bồ trị hệ thống, thiết bị khuấy trộn để phân bố đều nồng độ chất ban trong nước thải trên toàn thé tích của bé va dé ngăn ngừa cặn lắng, pha loãng nồng độ các chat độc hại nếu có. Nhằm loại trừ hiện tượng bị sốc về chất lượng trước khi đưa vào công trình
sinh học.
Bình Phước — Công suất 1300 mỶ/ngày. đêm
2.2.3.2. Phương pháp xử lý hóa lý
— _ Trong dây chuyền công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được áp dụng sau công đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các phương pháp hấp phụ, trao đôi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược... Phương pháp hóa lý được sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có nhiều ưu điểm như:
— Loại được các hop chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học.
— Không cần theo đõi các hoạt động của vi sinh vật.
— Có thé thu hồi các chất khác nhau.
— Hiệu quả xử lý cao và ôn định hơn.
a. Tuyến nỗi
— Là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất ban đối với bề mặt phân chia của hai pha khí — nước và xảy ra khi có năng lượng tự do trên bề mặt phân chia, đồng thời cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở những nơi tiếp
xúc khí — nước.
+ Tuyển nổi dạng bọt: Được sử dụng dé tách ra khỏi nước thải các chất không tan và làm giảm một phần nồng độ của một số chất hòa tan.
+ Phân ly dang bọt: Được ứng dụng dé xử lý các chất hòa tan có trong nước thai, ví dụ như chất hoạt động bề mặt.
— Ưu điểm: Phương pháp tuyên nỗi là có thé thu cặn với độ âm nhỏ, có thé thu tạp chất. Phương pháp tuyên nồi được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như: tơ sợi nhân tao, thực phẩm.
——— ——>_
<. Thiết bie vest Tước vhù
T r d4u ra
| AlaT
Wane id AY
Wu vau fee Bé 1a-Ém TIẾT i
2 co
Tee) biibu bon
ry Bim được
lấy ra
—L- at Hoan Dru wifec indi
Bé tuyéo adi kết bg pm với có doc bin
Hình 2.7: Bề tuyên nồi kết hợp với cô đặc bùn
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Phước Thắng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước — Công suất 1300 mỶ/ngày. đêm
b. Trích ly
— Tach các chất ban hoà tan ra khỏi nước thải bằng cách bổ sung một chất dung môi không hoà tan vào nước, nhưng độ hoà tan của chất ban trong dung môi cao hơn
trong nước.
CG Hap phu
— Hấp phụ là thu hút chất ban lên bề mặt của chất hap thy, phần lớn là chất hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hay động.
— Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất hấp thụ có thé bị giải hấp phụ và chuyên ngược lại vào chất thải. Các chất hấp thụ thường được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than bùn silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính,... và các chất hấp phụ này còn có khả năng tái sinh dé tiếp tục sử dụng.
d. Chưng bay hơi:
Là chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước.
Khi ngưng tụ, hơi nước và chat ban dé bay hơi dé hình thành các lớp riêng biệt và do đó dé dàng tách các chất ban ra.
e. Trao déi ion
Là phương pháp thu hồi các Kation và Anion bằng các chất trao đôi ion. Các chất trao đối ion là các chất ran trong thiên nhiên hoặc vật liệu lọc nhân tạo. Chúng không hoà tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đối ion.
f. Tach bằng mang
Là phương pháp tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách dùng các mang bán thấm, đó là các màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua.
2.2.3.3. Phương pháp xử lý sinh học
— Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu co gây nhiễm ban trong nước thải thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh