Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 95
Chương 4: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG
SINH HỌC
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động
của VSV có khả năng phân hoá những hợp chất hữu cơ.
Các chất hữu cơ sau khi phân hoá trở thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn
giản.
Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
- Điều kiện tự nhiên.
- Điều kiện nhân tạo.
4.1. CÔNG TRÍNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
4.1.1. Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc
Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy, nước
thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực vật.
Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 = N:P:K.
Nước thải CN cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc hại.
Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điều
kiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc.
Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa
trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ
có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động
phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình
oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra
quá trình khử nitrat. Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp
đất mặt sâu tới 1.5m. Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở
những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất.
Nguyên tắc xây dựng: Cánh đồng tưới và bãi lọc là những mảnh đất được san phẳng
hoặc tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô bằng các bờ đất. Nước
thải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm : mương chính, máng
phân phối và hệ thống tưới trong các ô. Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc
chứa nước thải khi cần thiết gọi là bãi lọc.
Cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cách
xa khu dân cư về cuối hướng gió. Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát, cũng có thể ở
nơi đất á sét, nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có thể thấm kịp.
Diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3 ha, đối với những cánh đồng công cộng diện tích
trung bình các ô lấy từ 5 đến 8 ha, chiều dài của ô nên lấy khoảng 300-1500 m, chiều
rộng lấy căn cứ vào địa hình. Mực nước ngầm và các biện pháp tưới không vượt quá
10 -200 m.
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 96
Cánh đồng tưới công cộng và cánh động lọc thường xây dựng với i~0,02
Khoảng cách vệ sinh phụ thuộc vào công suất:
+ Đối với bãi lọc:
- l=300m; Q=200-5000 m3/ng.đ
- l=500m; Q=5000-50000 m3/ng.đ
- l=1000m; Q>50000 m3/ng.đ
+ Đối với cánh đồng tưới
- l=200m; Q=200-5000 m3/ng.đ
- l=400m; Q=5000-50000 m3/ng.đ
- l=1000m; Q>50000 m3/ng.đ
Mạng lươí tưới bao gồm:
+ Mương chính
+ Mương phân phối
+ Hệ thống mạng lưới tưới trong các ô
+ Hệ thống tiêu nước (nếu nước không thấm đất) . ( Chiều sâu ống tiêu: 1,2-2m)
Kích thước các ô phụ thuộc vào địa hình
+ Cánh đồng tưới: STB = 5-8 ha
11
48
R
D
⎛⎞
=
−
⎜⎟
⎝⎠
+ Đối với bãi lọc thì nhỏ hơn
+ Tuy nhiên chiều dài ô: D = 300-1500 ; R = 100-200
Để xác định diện tích của cánh đồng tưới người ta phân biệt các loại tiêu chuẩn:
1- T/C tướiTB ngày đêm (m3/ng.đ.ha.năm)
2- T/C tưới theo vụ (lượng nước tưới trong suốt t/g một vụ).
3- T/C tưới 1 lần (lượng nước tưới 1 lần).
Sơ đồ cánh đồng tưới
1. Mương chính và màng phân phối; 2. Máng, rãnh phân phối trong
các ô; 3. Mương tiêu nước; 4. Ống tiêu nước; 5. Đường đi
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 97
4- T/C tưới bón (lượng nước cho 1 loại cây trồng xuất phát từ khả năng bón của nước
thải).
Diện tích thực dụng của cánh đồng tưới, bãi lọc:
Ftd = Q
qo (ha)
Với:
+ qo: T/C tưới nước lấy theo các bảng sau
Tiêu chuẩn tưới đối với cánh đồng công cộng
Tiêu chuẩn tưới ((m3/ha.ng.đ)
to TB năm của
KK Loại cây trồng Á sét Á cát Cát
Vườn 45 60 80
6-9,5oC Đồng 25 30 40
Vườn 60 70 85
9,5-11oC Đồng 30 35 45
Vườn 70 80 90
11-15 oC Đồng 35 40 45
Loại cây trồng T/C tưới (m3/ha)
Bắp cải sớm và xúp lơ 2500-6300
Bắp cải muộn 5000-7000
Cà chua 4000-4500
Củ cải 3000-6500
Khoai tây 1800-2500
Hành tỏi, rau thơm 5000-10000
T/C phụ thuộc mực nước ngầm
1.5m 2.0m 3.0m
6-11oC 70 75 85
A sét 11-15 oC 80 85 100
6-11oC 160 130 235
Cát 11-15 oC 180 210 350
Mỗi cánh đồng có một vùng đất dự trữ
Fdt = αQ
qdt = α Ftdqo
qdt
Với:
+ (qo
qdt = 0.3-0.5)
+ α: hệ số kể đến việc lượng nước thải ở khu vực dự trữ luôn nhỏ hơn dự định và nó
phụ thuộc vào to
t < 10oC α = 0.75
t > 10oC α = 0.5
Tổng diện tích của cánh đồng
F = Fdt + Ftd + K(Fdt + Ftd)
Với:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 98
+ K(Fdt + Ftd): phần công trình phụ, bờ chắn, kênh mương)
+ K = (0.15-0.25), thường K = 0.25
Vận tốc tưới:
+ h = 1.0 m v = 0.15-0.85m/s
+ h ≠ 1.0 m v = voh0.2
h: chiều sâu TB của dòng chảy (m).
vo: vận tốc khi chiều sâu dòng chảy h = 1m.
Độ dốc: I = 0.001-0.0005
Lưu lượng tính toán cho mạng lưới ô:
q = Ftd.m
t = mFtd.1000
t.3600 (l/s)
Với:
+ m: T/C tưới cho loại cây chủ yếu
+ t: t/g tưới
Lưu lượng nước tính toán tiêu nước:
qt = αqoT
t (m3/ha.ng.đ)
Với:
+ qo: T/C tưới (m3/ha.ng.đ)
+ T: t/g giữa các lần tưới trong ngày (h).
+ t: t/g tiêu nước (0.4-0.5)T
Vì nước không đồng đều nên nhân thêm hệ số n (=1.5):
qmt = qt.n. 1000
86400 (l/s.ha)
(modun dòng chảy tiêu nước)
Lưu lượng tính cho 1 ống:
q1 = F1. qm.t (F1: diện tích phục vụ)
F1 = bl
10000 (ha)
Với:
+ b: khoảng cách giữa các ống tiêu nước.
+ l: chiều dài ống tiêu.
l = 629(H-h) 2k
p
Với:
+ H: chiều sâu chân cống
+ h: chiều sâu của lớp đất cần tiêu nước
+ k: hệ số thấm
Loại đất Kích thước hạt đất
(mm) Hệ số thấm (cm/s)
Cát 1.22-0.12 1-0.01
A cát 0.12-0.076 0.01-0.004
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trang 99
A sét 0.076-0.038 0.004-0.001
Sét thấm nước 0.038 0.001
+ P: chiều cao lớp nước tiêu đi trong ngày
4.1.2. Cánh đồng tưới nông nghiệp:
Từ lâu người ta cũng đã nghĩ đến việc sử dụng nước thải như nguồn phân bón để tưới lên các
cánh đồng nông nghiệp ở những vùng ngoại ô.
Theo chế độ nước tưới người ta chia thành 2 loại:
- Thu nhận nước thải quanh năm
- Thu nước thải theo mùa
Khi thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mưa người ta lại giữ trữ nước thải trong các đầm hồ (hồ
nuôi cá, hồ sinh học, hồ điều hòa,…) hoặc xả ra cánh đồng cỏ, cánh đồng trồng cây ưa nước
hay hay vào vùng dự trữ.
Chọn loại cánh đồng nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại cây trồng
hiện có
Trước khi đưa vào cánh đồng , nước thải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng cát
hoặc bể lắng. Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng công cộng và có ý kiến chuyên gia
nông nghiệp.
b
4.1.3. Hồ sinh học:
Cấu tạo: Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hóa,
hồ ổn định nước thải,… Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ
nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác.
Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp
cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2,
photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ
hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp
h
H
ho
b
P = αqoT
t.1000