Xử lý cơ học nhằm mục đích:

Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

-



Chức năng: Phương pháp này nhằm loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi

nước. Để tiến hành quá trình người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau: bể

lắng cát, bể lắng cấp 1, bể lắng cấp 2. Ở bể lắng cát, dưới tác dụng của trọng lực thì

cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đơng tụ. Bể lắng cấp 1 có

nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ và các chất rắn khác. Bể lắng cấp 2 có nhiệm vụ

tách bùn sinh học ra khỏi nước thải.

 Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén:



- Chức năng: Tách những hạt lơ lửng bằng quá trình lắng dưới tác dụng của lực ly tâm

trong các xyclon thuỷ lực hoặc máy ly tâm.

Ngồi ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn, nhựa nhẹ…)

cũng được xử lý bằng phương pháp lắng.

Một số hình ảnh của bể lắng:



a) Bể lắng ngang



b) Bể lắng đứng

Hình 2.2: Sơ đồ bể lắng cát



2.1.3. Bể điều hoà



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



12



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

Chức năng: Đảm bảo điều hồ ổn định dòng thải vào hệ thống xử lý cả về

mặt lưu lượng và nồng độ giúp cho các cơng trình đơn vị phía sau hoạt động

ổn định.

- Phân loại và vị trí các bể điều hoà:

+Theo chức năng:

. Bể điều hoà lưu lượng

. Bể điều hoà nồng độ

. Bể điều hoà kết hợp cả lưu lượng và nồng độ

+ Theo chế độ hoạt động:

. Bể điều hoà hoạt động theo chu kỳ

. Bể điều hoà hoạt động liên tục

+Theo nguyên tắc chuyển động của nước:

. Bể điều hoà làm việc theo nguyên tắc đẩy (chế độ chảy tầng)

. Bể điều hoà làm việc theo nguyên tắc xáo trộn (chế độ chảy rối).

-



Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống cấp khí nén trong bể điều hồ xáo trộn dùng khí nén

2.1.4. Bể tách dầu mỡ

-



Chức năng :Tách các chất dầu mỡ ra khỏi nước thải vì:

+ Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể

lọc sinh học...



+ Các chất này cũng sẽ phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể aeroten,



gây khó khăn trong q trình lên men cặn.



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



13



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải



1-Thân thiết bị; 2- Bộ phận hút cặn bằng thuỷ lực; 3- Lớp dầu mỡ; 4- Ống gom dầu mỡ;

5- Vách ngăn dầu mỡ; 6- Răng cào trên băng tải; 7- Hồ chứa cặn

Hình 2.4: Thiết bị tách dầu mỡ loại nằm ngang

2.2. Các phương pháp hóa lý

2.2.1. Phương pháp trung hồ

- Chức năng: Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm. Để

nước thải được xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học cần phải tiến hành trung hòa và điều

chỉnh pH về vùng 6,6÷ 7,6. Trung hòa còn có mục đích làm cho một số kim loại nặng

lắng xuống và tách khỏi nước thải.

Dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung

hoà nước thải.

-



2.2.2. Phương pháp keo tụ

Chức năng: Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo và các tạp

chất khác.

Người ta dùng phương pháp đơng tụ để làm tăng kích cở các hạt nhờ tác dụng tương hỗ

giữa các hạt phân tán liên kết vào tập hợp hạt để có thể lắng được. Khi lắng chúng sẽ kéo

theo một số chất không tan lắng theo nên làm cho nước trong hơn. Việc chọn loại hóa

chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước… phải được thực hiện bằng thực

nghiệm. Các chất đông tụ vô cơ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua… và

các chất đông tụ hữu cơ như Polymer Cation, Polymer anion.



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



14



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

Hiện nay các chất đông tụ và trợ đông tụ hữu cơ đã được ứng dụng rộng rãi trong thực tế

vì liều lường lượng sử dụng thấp ( với nồng độ 0,1 – 0,5%) và phù hợp với các loại nước

thải có thể tận dụng CTR làm thức ăn chăn nuôi.

Ưu điểm của chất đông tụ hữu cơ:

- Hoạt động trong môi trường acid cũng như bazo

- Không làm thay đổi giá trị pH

- Dễ hòa tan trong nước

- Loại bỏ hoặc giảm bớt việc sử dụng muối vô cơ

- Hiệu quả trong việc loại bỏ chất rắn

2.2.3. Phương pháp oxy hoá - khử

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: clo ở dạng khí

và lỏng trong mơi trường kiềm, vơi clorua (CaOCl 2), hipoclorit, ozon…và các chất khử

như: natri sunfua (Na2S), natri sunfit (Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4)…

Trong phương pháp này, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất

ít độc hơn và tách ra khỏi nước bằng lắng hoặc lọc.Tuy nhiên quá trình này tiêu tốn một

lượng lớn các tác nhân hóa học nên phương pháp này chỉ được dùng trong những trường

hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải có tính chất độc hại và khơng thể tách

bằng những phương pháp khác.

2.2.4. Phương pháp hấp phụ

Dùng để loại bỏ các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng

các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ. Thơng thường đây là

các hợp chất hồ tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó chịu.

Các chất hấp phụ thường dùng: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo

nhơm…Trong đó than hoạt tính được dùng phổ biến nhất.

2.2.5. Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có khả năng

tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước sau đó

người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước. Thực chất đây là quá trình tách

bọt hay làm đặc bọt.

Khi tuyển nổi người ta thường thổi khơng khí thành bọt khí nhỏ li ti, phân tán và bão

hòa trong nước.

2.2.6. Phương pháp trao đổi ion



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



15



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

Thực chất đây là q trình trong đó các ion trên bề mặt các chất rắn trao đổi với các

ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là ionit,

chúng hồn tồn khơng tan trong nước.

Phương pháp này loại ra khỏi nước nhiều ion kim loại như: Zn, Cu, Hg, Cr, Ni…

cũng như các hợp chất chứa asen, xianua, photpho và cả chất phóng xạ. Ngồi ra còn

dùng phương pháp này để làm mềm nước, loại ion Ca+2 và Mg+2 ra khỏi nước cứng.

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vơ cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc

tổng hợp như: zeolit, silicagen, đất sét, nhựa anionit và cationit…

2.3. Phương pháp sinh học

Cơ sở của phương pháp là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi

khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Q trình hoạt động của chúng cho kết quả

là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khống hóa và trở thành những chất vô cơ, những

chất đơn giản hơn, các chất khí và nước. Mức độ và thời gian phân hủy phụ thuộc vào cấu

tạo của chất hữu cơ đó, độ hoà tan trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng khác. Vi

sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn

dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh sản, phát

triển tăng số lượng tế bào, đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo

phân tán nhỏ.

2.3.1. Phương pháp yếm khí

- Xử lý yếm khí thu biogas được ứng dụng rộng rãi để xử lý nước thải và chất thải

của nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

-



Xử lý yếm khí cho hiệu quả cao khi nước thải có BOD 5 và tương tác BOD5/COD

cao (BOD5 >1800mg/l, SS ≥ 300-400mg/l) mà khơng tiêu tốn năng lượng, mặt

khác còn thu được biogas.



Cơ chế xử lý yếm khí:

+ Giai đoạn thuỷ phân:

Dưới tác dụng của enzym Hydrolaza, các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn như

gluxit, protein, lipit bị thuỷ phân thành các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn

như đường, axit béo, axit amin...

+ Giai đoạn lên men axit hữu cơ:



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



16



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

Các sản phẩm của quá trình thuỷ phân sẽ được vi sinh vật hấp thụ và chuyển hố trong

điều kiện yếm khí tạo thành các axit khác nhau như axit propionic, axit butylic, axit

axetic, axit foocmic.... hoặc các chất trung tính như: rượu, andehyde, axetone.

• Một số axit hữu cơ được chuyển hố đến axit axetic nhờ vi khuẩn Acetogen

theo các phản ứng sau:

CH3CH2COOH + 2H2O CH3COOH + CO2 + 3H2

CH3(CH2)2COOH + 2H2O 2CH3COOH + 2H2

3CH3- CHOH-COOH 2CH3-CH2-COOH + CH3COOH+CO2 + H2O

+ Giai đoạn metan hố: q trình metan hố được thực hiện theo 2 cơ chế

• Dưới tác dụng của các vi khuẩn metan các axit hữu cơ đơn giản (từ 4 các

•

•

•



bon trở xuống sẽ bị decacboxyl hố).

• Cơ chế decacboxyl hoá các axit hữu cơ dưới tác dụng của các enzym

decacboxylaza (tạo thành khoảng 70% CH4)

Decacboxyl hoá các axit hữu cơ và các chất trung tính:

CH3COOH CH4 + CO2

4CH3CH2COOH 7CH4 +5CO2

2CH3-(CH2)2COOH 5CH4 + 3CO2

Decacboxyl hoá axetol và etanol: Axeton: CH3-CO-CH3 2CH4 +CO2

Etanol: 2CH3-CH2OH 3CH4 + CO2

• Phần còn lại (~30 %) CH4 được hình thành theo quá trình khử.

Một số vi khuẩn metan hố có thể khử CO2 bằng H2 hoặc khử bằng phản ứng ơxi hố khử

Khử bằng hiđro phân tử:

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

Nhờ phản ứng khử CO2 mà áp suất riêng phần của H 2 được duy trì ở mức độ cần thiết cho

sự chuyển hoá các axit bay hơi và rượu thành axit axetic.

Thiết bị xử lý yếm khí:Bể UASB

Quy trình hoạt động của bể UASB: Nước thải sau khi điều chỉnh pH theo ống dẫn

vào hệ thống phân phối đều trên diện tích đáy bể. Nước thải từ dưới lên trên với vận tốc

khoảng 0.6 – 0.9 m/h. Hỗn hợp bùn kị khí trong bể hấp thụ chất hữu cơ hòa tan trong

nước thải, phân hủy và chuyển hòa chúng thành khí và nước. Các hạt bùn cặn bám vào

các bọt khí được sinh ra nổi lên bề mặt làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hồn cục bộ

trong lớp cặn lơ lửng. Khi hạt cặn nổi lên va phải tấm chắn bị vỡ ra, khí thốt lên trên,

cặn rơi xuống dưới. Hỗn hợp bùn nước đã tách hết khí qua cửa vào ngăn lắng. Hạt cặn

trong ngăn lắng tách bùn lắng xuống đáy qua cửa và tuần hoàn lại vùng phản ứng kỵ khí.

Nước trong thu vào máng, theo ống dẫn dang bể xử lý hiếu khí. Khí biogas được dẫn về

ống thu về thùng chứa, rồi theo ống dẫn khí đốt đi ra ngoài.

GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



17



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải



1-Bể điều hoà lưu lượng và trạm bơm nước thải; 2- Bộ phận đo và điều chỉnh độ pH; 3Đinh lượng chất dinh dưỡng N, P nếu cần; 4- Ống dẫn và dàn ống phân phối đều nước

trong bể; 5- Vùng phản ứng kị khí; 6-Cửa tuần hồn trở lại cặn; 7-Tấm hướng dòng; 8Cửa dẫn hốn hợp bùn nước sau khi đã tách khí đi vào ngăn lắng; 9-Vùng lắng cặn; 10Máng thu nước; 11-Ống dẫn hỗn hợp khí metan; 12-Ống dẫn nước sang bể xử lý hiểu

khí; 13-Thùng chứa khí; 14-Ống dẫn khí đốt; 15-Õng xả bùn dư; 16- Tấm chắn bùn

Hình 2.5: Cấu tạo bể UASB

2.3.2. Q trình hiếu khí

Các q trình của phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên

hoặc trong các điều kiện xử lý nhân tạo. Trong các cơng trình xử lý nhân tạo

người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho q trình oxy hóa sinh hóa nên q

trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều.

- VSV sử dụng oxi để:

+ Tạo năng lượng để tồn tại, sinh trưởng và tạo SK(bùn dư)

+ Hô hấp nội bào (oxy hố nội bào).

+ Các phương trình phản ứng xảy ra:

6C6H12O6 + 4NH3 + 16O2→ 4C5H7NO2 + 16CO2 + 28H2O +E

4C5H7NO2 + 20O2 → 20CO2 + 4NH3 + 8H2O

a) Xử lý nước thải trong các cơng trình nhân tạo

Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí thường bao gồm : bể aeroten, mương, lọc

sinh học hoặc đĩa sinh học.

A1. Xử lý trong các bể aeroten

Sơ đồ hệ thống thiết bị được trình bày trên hình 2.6.

-



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



18



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải



Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống thơng khí sinh học

Phân loại bể aeroten

Có nhiều cách phân loại các aeroten :

-



Phân loại theo nguyên tắc làm việc

+ Aeroten thông thường

+ Aeroten cao tải

+ Aeroten Oxi hóa hồn tồn



Phân loại theo sơ đồ công nghệ

+ Aeroten 1 bậc

+ Aeroten 1 bậc tái sinh bùn

+ Aeroten 2 bậc



Phân loại theo phương thức làm thoáng

+ Aeroten làm thoáng cơ học

+ Aeroten làm thoáng máy nén khí

+ Aeroten làm thống quạt gió

Phân loại theo cách thức làm việc

+ Aeroten làm việc liên tục

+ Aeroten làm việc gián đoạn (SBR)



A2. Lọc sinh học

-



Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật

sinh trưởng cố định trên lớp màng bám trên lớp vật liệu lọc (môi trường lọc).

Thường nước thải được tưới từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc bằng đá hoặc



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



19