SVTH: Dương Hồng Thanh Tân - 22 - 3.1.Phương pháp cơ học:
Phương pháp này thường là các giai đoạn xử lý sơ bộ, bao gồm các quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đĩ sẽ khơng thay đổi tính chất hố học và sinh học của nĩ. Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
Do nước thải thủy sản thường cĩ hàm lượng hữu cơ cao và chứa nhiều các mảnh vụn thịt và ruột của các loại thủy hải sản nên sau khi xử lý bằng phương pháp cơ học thì một số tạp chất cĩ trong nước thải sẽ được loại ra, tránh gây tắc nghẽn đường ống, làm hư máy bơm và làm giảm hiệu quả xử lý của các cơng đoạn sau.
Những cơng trình xử lý cơ học bao gồm: song chắn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu…
3.1.1.Song chắn rác:
Song chắn rác được dùng để giữ rác và các tạp chất rắn cĩ kích thước lớn trong nước thải nĩi chung và nước thải thủy sản nĩi riêng. Phần rác này sẽ được vận chuyển đến máy nghiền rác để nghiền nhỏ, sau đĩ được vận chuyển tới bể phân huỷ cặn (bể Metan). Đối với các tạp chất <5mm thường dùng lưới chắn rác.
Cấu tạo của song chắn rác gồm cĩ các thanh kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình trịn hoặc hình bầu dục, song chắn rác được chia thành 2 loại di động và cố định và được đặt nghiêng một gốc 60 – 90o theo hướng dịng chảy. Tuỳ theo lượng rác được giữ lại trên song chắn rác mà ta cĩ thể thu gom bằng phương pháp thủ cơng hay cơ khí.
Song chắn rác nhằm giữ lại các vật thơ như rác, giẻ, giấy, vỏ hộp, mẫu đất đá, các nguyên liệu sản xuất rơi vãi…ở trước các cơng trình sử lý. Song chắn rác được làm bằng sắt trịn hoặc vuơng… đan sắp xếp với nhau, song chắn rác theo khe hở được phân biệt thành 2 loại: thanh chắn rác thơ nằm trong khoảng (30 – 200mm) và loại trung bình là ( 5 –25mm). Theo đặc điểm cấu tạo chia song chắn rác thành 2 loại: loại cố định và loại di động. Theo phương pháp lấy rác chia làm hai loại là: loại thủ cơng và loại cơ giới. Song chắn rác thường đặt nằm nghiêng so với mặt nằm ngang một gĩc 450– 900 để lợi khi cọ rửa, nhưng cũng cĩ thể đặt vuơng gĩc với
SVTH: Dương Hồng Thanh Tân - 23 -
hướng nước chảy. Thanh đan song chắn rác cĩ thể dùng loại tiết diện trịn d = 8 ÷10 mm, loại hình chữ nhật cĩ: S x b = 10 . 40 và 8 . 60 mm, hay là hình bầu dục…, trong thực tế song chắn rác thường được dùng là song chắn rác hình chữ nhật, tuy nhiên loại này cĩ tổn thất thuỷ lực lớn.
3.1.2.Lưới lọc:
Nước thải qua song chắn rác để cĩ thể loại bỏ được những chất rắn cĩ kích thước lớn cịn qua lưới lọc để loại bỏ những tạp chất cĩ kích thức nhỏ hơn và mịn hơn. Các vật thải được giữ lại trên bề mặt lọc, phải cào lấy ra để tránh tình trạng chắn làm tắc dịng chảy.
Người ta cĩ thể thiết kế lưới lọc hình tang trống cho nước chảy từ ngồi vào hoặc từ trong ra.
3.1.3.Bể lắng cát:
Bể lắng cát dùng để tách cát và các chất vơ cơ khơng tan khác ra khỏi nước thải. Việc tách cát và các tạp chất là cần thiết để cho các quá trình ổn định bùn cặn phía sau (bể mêtan, bể lắng 2 vỏ,…) diễn ra bình thường.
Theo nguyên tắc hoạt động của nước trong bể, thường chia ra bể lắng cát ngang, bể lắng cát ngang chuyển động vịng với dịng chảy theo phương ngang, bể lắng cát đứng với dịng chảy từ dưới lên trên, bể lắng cát với dịng chảy theo phương tiếp tuyến…Trong đĩ bể lắng cát ngang được sử dụng rộng rải nhất.
Cát từ bể lắng được đưa tới sân phơi cát và sẽ được làm khơ sơ bộ trước khi vận chuyển ra ngồi trạm xử lý. Nước từ sân phơi cát sẽ được dẫn về phía trước của bể lắng.
3.1.4.Bể lắng đứng:
Bể lắng dứng để tách các chất lơ lửng cĩ trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Các chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đái, các chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ tiếp tục theo dịng nước đến các cơng trình xử lý tiếp theo. Cĩ thể dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất lắng và nổi tới cơng trình xử lý cặn.
SVTH: Dương Hồng Thanh Tân - 24 -
Dựa vào chức năng, vị trí cĩ thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1 đặt trước cơng trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau cơng trình xử lý sinh học.
Dựa vào nguyên tắc hoạt động, cĩ thể chia ra các loại bể lắng như: bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục.
Dựa vào cấu tạo cĩ thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đứng, bể lắng ngang…
3.1.5.Bể vớt dầu:
Bể vớt dầu mỡ được sử dụng khi xử lý nước thải cĩ chứa dầu mỡ như nước thải thủy sản. Nếu hàm lượng dầu mỡ khơng cao thì việc vớt dầu mỡ được thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi.
Bể tách dầu mỡ thường dùng cho các loại nước thải của các ngành cơng nghiệp, ăn uống, chế biến bơ sữa, các lị mổ, xí nghiệp ép dầu thường cĩ lẫn dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi lên mặt nước. Nước thải sau khi được tách dầu mỡ cĩ thể cho qua các giai đoạn xử lí tiếp theo, nếu đã sạch cĩ thể cho chảy vào các dịng thủy vực. Hơn nữa nước thải chứa dầu mỡ khi cho vào xử lí sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở các vật liệu lọc và làm hỏng các cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank…
Dầu mỡ được lấy ra khỏi bể bằng nhiều biện pháp khác nhau. Biện pháp đơn giản là dùng các tấm sợi quét trên mặt nước hoặc là chế tạo ra các loại máy hút dầu mỡ đặt trước dây truyền xử lý.
3.2.Phương pháp hố lý:
Là phương pháp dùng các phản ứng hố học để chuyển các chất ơ nhiễm thành các chất ít ơ nhiễm hơn, chất ít ơ nhiễm thành các chất khơng ơ nhiễm. Ví dụ như dùng các chất ơxy hố như ozone, H2O2, O2,Cl2…để oxy hố các chất hữu cơ, vơ cơ cĩ trong nước thải. Phương pháp này giá thành xử lý cao nên cĩ hạn chế sử dụng. Thường chỉ sử dụng khi trong nước thải tồn tại các chất hữu cơ, vơ cơ khĩ phân huỷ sinh học. Thường áp dụng cho các loại nước thải như: nước thải rị rỉ rác, nước thải dệt nhuộm, nước thải giấy.
SVTH: Dương Hồng Thanh Tân - 25 -
Đơi khi một số nhà máy chế biến thủy sản cũng áp dụng phương pháp hố học để đưa vào quy trình xử lý, vì phương pháp sẽ tăng cường xử lý cơ học hoặc sinh học.
Những phản ứng diễn ra cĩ thể là phản ứng oxy hố khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân huỷ chất độc hại.
3.2.1.Trung hịa:
Nước thải thường cĩ những PH khác nhau. Muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hịa và điều chỉnh PH về khoang 6.6 ÷7.6.
Trung hịa bằng cách dùng các dung dịch axít hoặc muối axít, các dung dịch kiềm hoặc oxít kiềm để trung hịa dung dịch nước thải.
Một số hĩa chất thường dùng để trung hịa là: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2, CaO0.6MgO0.4, NaOH, HCl, H2SO4, . . .
3.2.2.Keo tụ:
Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù cĩ kích thước lớn >10 – 20mm, cịn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo khơng thể lắng được. Ta cĩ thể làm tăng kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để cĩ thể lắng được. Muốn vậy trước hết cần trung hịa điện tích của chúng, kế tiếp là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hịa điện tích các hạt được gọi là quá trình đơng tụ, cịn quá trình tạo thành các bơng lớn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ.
Các hạt lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương. Các hạt cĩ nguồn gốc silic và các hợp chất hữu cơ mang điện tích âm, các hạt hiđroxit sắt và hidroxit nhơm mang điện tích dương. Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện tích này sẽ liên kết lại với nhau thành các tổ hợp các phần tử, nguyên tử hay các ion tự do. Các tổ hợp này chính là các hạt bơng keo. Cĩ hai loại bơng keo là: loại ưa nước và loại kỵ nước. Loại ưa nước thường ngậm thêm các vi khuẩn, vi rút … loại kỵ nước đĩng vai trị chủ yếu trong cơng nghệ xử lý nước nĩi chung và xử lý nước thải nĩi riêng.
SVTH: Dương Hồng Thanh Tân - 26 -
Các chất đơng tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt hoặc muối nhơm hoặc hỗn hợp của chúng. Các muối nhơm gồm cĩ: AI2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)5Cl, Kal(SO4).12H2O, NH4Al(SO)4.12H2O. Trong đĩ phổ biến nhất là: Al2(SO4).18H2O vì chất này hịa tan tốt trong nước, giá rẻ và hiệu quả đơng tụ cao ở pH = 5.0 – 7.5.
Trong quá trình tạo thành bơng keo của hiđroxit nhơm hoặc sắt người ta thường dùng thêm chất trợ đơng tụ. Các chất trợ đơng tụ này là tinh bột, dextrin, các ete, xenlulozơ, hiđroxit silic hoạt tính … với liều lượng từ 1 – 5mg/l. Ngồi ra người ta cịn dùng các chất trợ đơng tụ tổng hợp. Chất thường dùng nhất là pholyacrylamit. Việc dùng các chất trợ này làm giảm liều lượng các chất đơng tụ, giảm thời gian quá trình đơng tụ và nâng cao được tốc độ lắng của các bơng keo.
3.2.3.Hấp phụ:
Phương pháp hấp phụ dùng để loại hết các chất bẩn hịa tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác khơng thể loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ. Thơng thường đây là các hợp chất hịa tan cĩ độ tính cao hoặc các chất cĩ mùi, vị và màu rất khĩ chịu.
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhơm, một số chất tổng hợp khác và một số chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ mạ sắt… trong số này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất. Các chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp phụ. Lượng chất hấp phụ tùy thuộc vào khả năng của từng loại chất hấp phụ và hàm lượng chất bẩn cĩ trong nước. Phương pháp này cĩ thể hấp phụ 58 – 95% các chất hữu cơ và màu. Các chất hữu cơ cĩ thể bị hấp phụ được là phenol, alkylbenzen, sunforic axit, thuốc nhuộm và các hợp chất thơm.
3.2.4.Tuyển nổi:
Phương pháp tuyển nổi này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước cĩ khả năng tụ lắng kém, nhưng cĩ khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước. Sau đĩ người ta tách các bọt khí đĩ ra khỏi nước. Thực chất quá trình này là tách bọt hoặc làm đặc bọt. Trong một số trường hợp quá trình này cũng
SVTH: Dương Hồng Thanh Tân - 27 -
được dùng để tách các hĩa chất hịa tan như các chất hoạt động bề mặt. Quá trình này được thực hiện nhờ thổi khơng khí thành bọt nhỏ vào trong nước thải. Các bọt khí dính các hạt lơ lửng và nổi lên trên mặt nước. Khi nổi lên các bọt khí tập hợp thành một tập hợp thành các lớp bọt chứa nhiều chất bẩn. Tuyển nổi cĩ thể đặt ở giai đoạn xử lý sơ bộ (bậc 1) trước khi sử lý cơ bản (bậc 2). Bể tuyển nổi cĩ thể thay thế cho bể lắng, trong dây chuyền nĩ cĩ thể đứng trước hoặc sau bể lắng, đồng thời cĩ thể ở giai đoạn xử lý bổ sung hay triệt để cấp 3 sau xử lý cơ bản.
3.2.5.Trao đổi ion:
Thực chất của trao đổi ion là quá trình trong đĩ các ion trên bề mặt chất thải rắn trao đổi ion cĩ cùng điện tích 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 này được dùng làm sạch nước nĩi chung trong đĩ cĩ nước thải loại ra khỏi nước các ion như kim loại: Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Pb, Cd, Mn, cũng như các hợp chất cĩ chứa asen, phosphor, xianua và cả chất phĩng xạ. Phương pháp này được dùng phổ biến để làm mềm nước, loại ion Ca2+ và Mg3+ 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. Các chất thường được sử dụng như: zeolit, đất sét, nhơm silic, silicagen, pecmutit, các chất điện lý cao phân tử, các loại nhựa tổng hợp.
3.3. Phương pháp sinh học:
Trong tự nhiên, những chất hữu cơ được phân hủy thành cacbon-dioxit, nước và một số chất hữu cơ vững chắc. Quá trình phân hủy này diễn ra được dưới tác dụng của vi sinh vật cĩ trong nước. Các vi sinh vật tồn tại trong nước khơng ở trạng thái riêng rẽ từng lồi mà cĩ nhiều lồi cùng sống chung với nhau. Tuy nhiên, các vi sinh vật trộn lẫn với nhau và các dạng thực thể của chúng lại phụ thuộc vào điều kiện tính chất và mơi trường sống của từng lồi vi sinh vật trong quá trình cạnh tranh để hấp thụ thức ăn. Từ đĩ khả năng hấp thụ thức ăn của vi sinh vật cũng thay đổi, đồng thời quá trình trao đổi chất của chúng với mơi trường cũng thay đổi. Các vi sinh vật cĩ khả năng tiêu thụ chất dinh dưỡng rất nhanh và trao đổi chất cao nhất
SVTH: Dương Hồng Thanh Tân - 28 -
qua cơ thể, đây là một trong những tiêu chuẩn hàng đầu để xử lý nước thải. Những vi sinh vật này cĩ điều kiện tăng trưởng tối ưu.
Việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là làm sạch nước thải bằng việc sử dụng tối đa khả năng hấp thụ của vi sinh vật để hấp thụ những chất hữu cơ.
Vi sinh vật được dùng trong xử lý nước chia làm 2 lồi dựa vào khả năng trao đổi chất:
Vi khuẩn tự dưỡng. Vi khuẩn dị dưỡng.
Dựa vào khả năng hơ hấp thì chia làm 2 loại sau: Vi khuẩn quang hợp.
Vi khuẩn thực hiện tổng hợp hĩa học.
Vi khuẩn cĩ khả năng quang hợp chủ yếu là tảo, chúng hấp thụ những chất sống từ cacbon-dioxit trong nước và thải ra oxi. Ngồi ra một số lồi tảo cịn cĩ khả năng phân hủy chất hữu cơ ở những chỗ tối nhờ cĩ chất diệp lục như rong tiểu cầu, lồi này được sử dụng trong quá trình oxi hĩa ở hồ nước để xử lý nước thải.
Các lồi vi sinh vật tổng hợp dùng trong xử lý sinh học được chia làm 3 loại: Vi sinh vật ưa khí (1): lồi này khơng thể sống trong mơi trường thiếu oxi. Vi sinh vật tùy nghi (2): lồi này cĩ thể sống trong mơi trường cĩ hay khơng cĩ oxi, nhưng tốc độ sinh trưởng của chúng sẽ cao hơn nếu trong điều kiện cĩ oxi.
Vi sinh vật kị khí (3): lồi này khơng thể sống trong điều kiện cĩ oxi.
Lồi (1) & (2) được dùng trong xử lý sinh học bởi quá trình hoạt hĩa nước thải và những quá trình tạo màng sinh học.
Lồi (3) được sử dụng cho quá trình tiêu hủy.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí dùng cho việc xử lý nước thải ở nồng độ thấp. Trong khi đĩ quá trình xử lý kị khí dùng trong xử lý nước thải cĩ nồng độ ơ nhiễm cao.
Vi khuẩn chia làm 2 loại theo phương thức dinh dưỡng: Vi khuẩn tự dưỡng và vi khuẩn dị dưỡng.
SVTH: Dương Hồng Thanh Tân - 29 -
Nhĩm vi khuẩn này thường sử dụng chất hữu cơ và cacbon làm chất dinh dưỡng cho quá trình phát triển của chúng. Cĩ 2 loại vi khuẩn dị dưỡng: