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

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



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

các vật liệu khác nhau, vì vậy người ta còn gọi hệ thống này là bể lọc nhỏ

giọt (trickling filter).

Cơ chế qua trình lọc sinh học được minh họa trên hình 2.7

- Màng sinh học gồm các vi khuẩn, nấm và động vật bậc thấp được nạp vào hệ

thống cùng với nước thải. Mặc dù lớp màng này rất mỏng song cũng có hai

lớp: lớp yếm khí ở sát bề mặt đệm và lớp hiếu khí ở ngồi. Do đó q trình

lọc sinh học thường được xem như là q trình hiếu khí nhưng thực chất là

hệ thống vi sinh vật hiếu – yếm khí.



Hình 2.7: Các q trình trong bể lọc sinh học

-



-



Khi dòng nước thải chày trùm lên lớp màng nhớt này, các chất hữu cơ được

vi sinh vật chiết ra còn sản phẩm của quá trình trao đổi chất (CO 2) sẽ được

thải qua màng chất lỏng. Oxy hòa tan được bổ sung hấp thụ từ khơng khí.

Theo chiều sâu từ mặt xuống dưới đáy bể lọc, nồng độ chất hữu cơ trong

nước thải giảm dần và tại một vùng nào đó các vi sinh vật ở trạng thái đói

thức ăn. Phần sinh khối vi sinh vật thừa sẽ bị tróc ra, theo nước ra ngoài bể

lọc.



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



20



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải



Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống tháp lọc sinh học

-



-



-



Nước thải được phun đều lên lớp đệm tạo ra lớp màng nhớt gọi là màng sinh

học, phủ trên các đệm. Quá trình oxy hóa xảy ra như cơ chế nói trên. Sinh

khối vi sinh vật tách ra khỏi nước trong thiết bị lắng thứ cấp.

Lọc sinh học được ứng dụng để làm sạch một phần hay toàn bộ chất hữu cơ

phân hủy sinh học trong nước thải và có thể đạt chất lượng dòng ra với nồng

độ BOD tới 15mg/l.

Bể lọc sinh học có thể được vận hành theo một bậc hay nhiều bậc theo sơ đồ

sau :



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



21



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

Hình 2.9: Hệ thống lọc bậc tốc độ cao



Hình 2.10: Hệ thống lọc bậc hai

Hiệu suất làm sạch nước thải trong các bể lọc sinh học phụ thuộc vào các chỉ

tiêu sinh hóa, trao đổi khối, chế độ thủy lực và kết cấu thiết bị. Trong đó cần

chú ý các chỉ tiêu sau: BOD của nước cần làm sạch, bản chất các hợp chất

hữu cơ, tốc độ oxy hóa, cường độ hơ hấp của các vi sinh vật, khối lượng các

chất được màng sinh học hấp thụ, chiều dày màng sinh học, thành phần các

vi sinh vật sống trong màng, cường độ sục khí, diện tích và chiều cao bể lọc,

các đặc tính của bể lọc ( kích thước đệm, độ xốp và bề mặt riêng ), các tính

chất vật lí của nước thải, nhiệt độ quá trình và tải lượng thủy lực, cường độ

tuần hoàn, mức độ phân bố đều nước thải theo diện tích tiết diện, độ thấm

ướt của màng sinh học.

- Phân loại theo đặc điểm kết cấu các bể lọc sinh học được chia thành : Thiết

bị lọc với đệm hình khối ; thiết bị lọc với đệm hình tấm .

- Người ta còn phân bể lọc thành các loại : lọc loại giọt ( thơng khí tự nhiên ) ,

lọc tải lượng cao ( thơng khí nhân tạo ) và tháp lọc .

- Ngoài hai thiết bị trên người ta còn sử dụng thiết bị “mương oxy hóa”

A3.Mương oxy hóa.

- Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, làm

việc trong chế độ làm thống kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng

trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương. Hàm lượng

bùn trong mương oxy hóa tuần hồn duy trì từ 2000 – 5000 mg/l. Hàm lượng

oxy hòa tan trong vùng hiếu khí trên 2,2 mg/l diễn ra q trình oxy hóa các

chất hữu cơ và nitrat hóa. Trong vùng thiếu khí hàm lượng oxy thấp hơn từ

0,5 – 0,8 mg/l diễn ra quá trình khử nitrat.

-



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



22



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

-



-



-



-



Hỗn hợp bùn và nước thải khi đã trải qua thời gian xử lý trong mương oxy

hóa được dẫn qua bể lắng nhằm tách bùn ra khỏi nước thải bằng phương

pháp lắng trọng lực. Bùn được tuần hoàn một phần trở lại mương oxy hóa

nhằm duy trì nồng độ bùn nhất định trong bể.

Mương oxy hóa có hiệu quả xử lý BOD 5, Nitrogen, Photphorus cao, quản lý

đơn giản, ít bị ảnh hưởng khi có sự thay đổi về thành phần và lưu lượng nước

thải đầu vào. Thường được áp dụng để xử lý nước thải có biên độ dao động

lớn về chất lượng và lưu lượng giữa các giờ trong ngày.

Trong những năm gần đây người ta sử dụng rộng rãi mương oxy hóa để xử lý

nước thải. Mương oxy hóa thường có dạng hình chữ nhật hoặc hình chữ nhật

kết hợp với hình tròn, xây bằng bê tông cốt thép hoặc bằng đất, mặt trong ốp

đá, láng xi măng, nhựa đường… Mặt cắt ngang của mương có thể là hình

chữ nhật (mương bê tơng cốt thép), hình thang (mương xây bằng đất, mặt

trong ốp đá…), độ dốc mái tùy thuộc vào loại đất. Chiều sâu H của mương

lấy tùy thuộc vào công suất bơm của thiết bị làm thống để đảm bảo trộn đều

bọt khí để đảm bảo vận tốc tuần hồn chảy trong mương (V≥0,25 ÷ 0,3 m/s),

có thể lấy H 1÷4 m. Chiều rộng trung bình của mương từ 2 ÷ 6m. Tại khu

vực hai đầu mương khi dòng chảy đổi chiều, tốc độ nước chảy nhanh ở phía

ngồi và chậm ở phía trong làm cho bùn lắng lại, giảm hiệu suất xử lý. Do đó

phải xây dựng các tường hướng dòng tại hai đầu mương để tăng tốc độ nước

chảy ở phía trong lên.

Ưu điểm:



+ Xử lý hiệu quả BOD, nito và photpho cao. Hiệu suất xử lý BOD đạt 90 – 95%,

nitrogen đạt 80- 85%[11].

+ Thơng thường, có thể tiếp cận thiết bị từ bề mặt mà khơng cần ngưng hoạt



động quy trình trong các hoạt động sửa chữa, thay thế và bảo hành thơng

thường.

+ Có thể khơng cần xử lý bậc 1 và không cần làm ổn đinh bùn.

+ Phù hợp với nhiều loại dòng chảy và tải lượng vì có thời gian lưu thủy vực



dài.

+ Ít bị ảnh hưởng bởi sự giao động lớn về chất lượng và lưu lượng của nước



thải.

-



Nhược điểm:



GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



23



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

+ Yêu cầu diện tích xây dựng lớn.



Hình 2.11: Sơ đồ cấu tạo của mương oxy hóa

b) Làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên (Hồ Sinh học)

Hồ sinh học hay còn được gọi là hồ oxi hố hoặc hồ ổn định. Đó là một chuỗi gồm từ 3

đến 5 hồ. Nước thải chảy qua hệ thống hồ trên với một vận tốc không lớn. Trong hồ nước

thải được làm sạch bằng các quá trình tự nhiên bao gồm cả tảo và các vi khuẩn nên tốc độ

oxi hố chậm, đòi hỏi thời gian lưu thuỷ học lớn (30-50 ngày). Các VSV sử dụng oxi sinh

ra trong quá trình quang hợp của tảo và oxi được hấp thụ từ khơng khí để phân huỷ các

chất thải hữu cơ. Còn tảo sử dụng CO2, NH4+, photphat được giải phóng ra trong q

trình phân huỷ các chất hữu cơ để thực hiện quá trình quang hợp. Để hồ sinh học làm

việc bình thường cần duy trì pH và nhiệt độ ở giá trị tối ưu.

Trong hồ sinh học sảy ra các q trình sau:

- Oxi hố các chất hữu cơ bởi các VSV hiếu khí ở lớp nước phía trên của hồ.

- Quang hợp của tảo ở lớp nước phía trên.

- Phân huỷ chất hữu cơ của các vi khuẩn yếm khí ở đáy hồ.

Trong điều kiện tự nhiên, gió và nhiệt độ là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới mức

độ khuấy trộn nước trong hồ. Ở đây khuấy trộn có hai chức năng: giảm tới mức tối thiểu,

rút ngắn thời gian lưu và các vùng chết trong hồ; phân bố đều các chất dinh dưỡng cho

tảo, oxi và VSV. Vì quá trình quang hợp chỉ xảy ra ở độ sâu từ 150 – 300 mm dưới bề

mặt thống của nước, do đó nếu khơng có khuấy trộn phần lớn nước trong hồ nằm trong

vùng tối. Chiều sâu tối thiểu của nước trong hồ cần bằng 0,6 m để phòng ngừa sự phát

triển của các lồi thực vật có rễ. Còn chiều sâu tối đa của nước trong hồ cần khống chế ở

GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



24



Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải

mức 1,5 m để phòng ngừa vấn đề mùi do q trình yếm khí gây ra, vì khi chiều sâu lớn

hơn 1,5 m q trình yếm khí sẽ chiếm ưu thế.

2.4. Khử trùng nước thải

2.4.1. Mục đích

- Để phù hợp với tiêu chuẩn của Việt Nam về chỉ tiêu an toàn nước cấp và

nước thải:

+ Đối với nước cấp: Ecoli không được tồn tại, Coliform < 20 MPN/100ml.

+ Đối với nước thải: Coliform < 3000 MPN/100 ml (loại A) và Coliform <

-



5000 MPN/100 ml (loại B).

Do trong quá trình xử lý nước cấp và nước thải phải qua nhiều công đoạn

khác nhau do đó khả năng lây nhiễm vi sinh là rất cao.



2.4.2. Các phương pháp khử trùng nước thải

a) Khử trùng bằng các chất oxi hoá mạnh

- Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của clo



Clo là chất oxi hoá mạnh ở bất kỳ dạng nào, khi cho Clo tác dụng với nước sẽ tạo thành

HOCl có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuyếch tán

qua lớp vỏ tế bào sinh vật, gây phản ứng với enzim tế bào làm phá hoại các quá trình trao

đổi chất của tế bào vi sinh vật. Khả năng diệt trùng của clo phụ thuộc vào hàm lượng

HOCl có trong nước, Nồng độ HOCl phụ thuộc vào lượng ion H+ trong nước hay phụ

thuộc vào pH của nước. Cụ thể:

• pH = 6 thì HOCl chiếm 99,5 % còn OCl- chiếm 0,5 %.

• pH = 7 thì HOCl chiếm 79% còn OCl- chiếm 21%.

• pH = 8 thì HOCl chiếm 25% còn OCl- chiếm 75%.

Tức là pH càng cao hiệu quả khử trùng càng giảm. Tác dụng khử trùng của HOCl cao

hơn nhiều so với OCl-.

Khi cho Clo vào trong nước ngoài việc diệt VSV nó còn khử các chất hồ tan và NH3.

• HOCl + NH3 = NH2Cl + H2O

• HOCl + NH2Cl = NHCl2 + H2O

• HOCl + NHCl2 = NCl3 + H2O

Do đó khả năng diệt trùng kém đi. Bởi vì khả năng diệt trùng của NH2Cl thấp hơn

NHCl2 khoảng 3-5 lần, còn khả năng diệt trùng của NHCl2 thấp hơn HOCl khoảng 2025 lần. Sau khi qua xử lý thì lượng Clo dư: 0,3 – 0,5 mg/l; sao cho đến cuối ống còn 0,05

mg/l.

- Khử trùng bằng clo lỏng

GVHD: TS. Phạm Hương Quỳnh



25