BÀI GIẢNG MÔNXỬ LÝNƯỚC THẢI
Giảng viên: Nguyễn ThịHường
1
1. Chương 1: NGUỒN GỐC, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI
1.1. Khái quát vềNT
1.1.1. Nước thải
1.1.2. Xửlýnước thải
1.1.3. Cấp nước tuần hoàn, tái sửdụng nước
1.1.4. Quá trình tự làm sạch
1.2. Nguồn gốc phátsinh
1.2.1. Nước thải sinh hoạt
NTSH lànướcđã được dùng cho cácmụcđích ăn uống, sinh hoạt, tắm rửa, vệsinh nhà
cửa,... của các khu dân cư, công trình công cộng, cơsởdịch vụ,...Nhưvậy, NTSH được hình
thành trong quátrình sinh hoạt của con người. Một sốcác hoạtđộng dịch vụhoặc công cộng
nhưbệnh viện, trường học, bếpăn,.. cũng tạora các loại NT cóthành phần vàtính chất tương
tự nhưNTSH.
Lượng NTSH tại các cơsởdịch vụ, công trình công cộng phụthuộc vào loại công trình,
chức năng, sốlượng người.
Lượng NT từcác cơsởthương mại vàdịch vụcũng cóthể được chọn từ15- 25% tổng
lượng NT của toàn thành phố.
Đặc trưng NTSH là: hàm lượng chất hữu cơcao (55-65% tổng lượng chất bẩn), chứa
nhiều vi sinh vật cócảvi sinh vật gây bệnh, vi khuẩn phân hủy chất hữu cơcần thiết cho các
quátrình chuyểnhóa chất bẩn trong NT.
NTĐH giàu chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, lànguồn gốcđể các loại vi khuẩn (cảvi
khuẩn gây bệnh) phát triểnlà một trongnhững nguồn gâyônhiễm chính đối với môi trường
nước.
NTĐH cóthành phần giống nhau ởcácđô thịnhưng khác vềhàm lượng, phương pháp
xửlýgiống nhau vàxửlý sinh họcđượcưutiên lựa chọn.
Lưu lượng NT khôngđiều hòa, phụthuộc vào thờiđiểm trong ngày (Vd: lượng người
trong khu đô thị,...). Sốlượng người càng đông chế độ thảicàng điềuhòa. Nước thải công
nghiệp
Trong các xínghiệp công nghiệp thường tạo thành 3 loại NT:
+Nướcđược sửdụng nhưnguyênliệu sản xuất, giảinhiệt, làm sạch bụi vàkhói thải,...
+Nướcđược sử dụng vệsinh công nghiệp, nhu cầu tắm rửa,ăn ca của công nhân,...
+Nước mưa chảy tràn2
Nhu cầu vềcấpnước vàlượng nước thải sản xuất phụthuộc vào: loại hình, công nghệ
sản xuất, loại vàthành phần nguyên vậtliệu, công suất nhàmáy,...Công nghệsản xuấtảnh lớn
đến lượng nước tiêu thụ, lượng nước thải tạo thành, chế độ xảthải vàthành phần tính chất
nước thải. Áp dụng công nghệtiêntiến vàtrang thiết bịcàng hiệnđại, lượng nước sửdụng sẽ
giảm rấtnhiều.
Bảng : Nhu cầucấpnước vàlượng nước thải một sốngành công nghiệp
Nước thải trong các nhàmáy, xínghiệpđược chia làm 2 nhóm: nhóm NT sản xuất
không bẩn (quy nước sạch) vànước bẩn.
NT sản xuất không bẩn: chủyếu tạora khi làm nguội thiết bị, giảinhiệt trong cáctrạm
làm lạnh, ngưng tụhơi nước,...
NT sản xuất bẩn: cóthểchứa nhiều loại tạp chất với nồng độ khác nhau (vôcơ, hữu cơ,
hoặchỗn hợp). Thành phần, tính chất NT rấtđa dạng vàphức tạp. Một sốNT chứa các chất
độc hại nhưkim loại nặng (Vd: NT xi mạ), chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh,.....
NTCN phụthuộc vàoquá trình sản xuất, quy trình công nghệ. XLNT công nghiệp khó
khăn hơn, mứcđộônhiễm phức tạp hơn so với NTSH.
Tính toán lượng NT tốiđa: dựa trên công suất của nhàmáy vàhệthống XLNT sẽkhông
bịquátải.
NT sản xuất chứa nhiều chất bẩn khácnhau vềcảsốlượng lẫn thành phần do đó không
thểcótiêu chuẩn vềcác chỉtiêu, thành phần hóa lýcho một loại NT nàođược.
1.3. Các chỉtiêuônhiễm đặctrưng trong NTĐT
1.3.1. Các chất rắn trong NT
NT làhệ đa phân tán bao gồm nước vàcác chất bẩn. Các nguyêntố chủyếu cótrong
thành phần của NTSH làC, H, O, N với công thứctrung bình C12H26O6N. Các chất bẩn trong
NT gồm cảvôcơvàhữu cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng đượclà các
chất hòa tan vàdạng keo.
3
Ngành công nghiệpĐơn vịtính Nhu cầucấp nước Lượng NT
Sản xuất bia L.nước/ l.bia 10-20 6-12
Công nghiệpđường m3nước/tấnđường 30-60 10-50
Công nghiệp giấym3nước/tấn giấy300-550 250-450
Dệt nhuộmm3nước/tấn vải400-600 380-580
Bảng : Khối lượng chất bẩn cótrong NTSH, g/người. ngày
Tổng chất rắnlà thành phần vật lý đặc trưng của NT. Các chất rắn không hoàtan cóhai
dạng: chất rắn keo vàchất rắn lơlửng. Chất rắnlơ lửng (SS) được giữ lại trên giấy lọc kích
thướclỗ 1,2 micromet (bao gồm chất rắnlơ lửng lắng được vàchất rắnlơ lửng không lắng
được).
1.3.2. Các hợp chất hữu cơtrong nước thải
Trong nước thiênnhiên vàNT tồn tạinhiều tạp chất hữu cơnguồn gốctự nhiên hay
nhân tạo: protein, hợp chất hữu cơchứa nitơ, các loại phụgia thực phẩm,....chất thải của người
và động vật,....
Các hợp chất hữu cơcóthểtồn tại dưới các dạng hòa tan, keo, không tan, bay hơi,
không bay hơi, dễphân hủy, khókhông hủy,...Phần lớn các chất hữucơ trong nướcđóng vai
trò là cơchấtđối với vi sinh vật. Nótham gia vào quátrình dinh dưỡng vàtạo năng lượng cho
vi sinh vật.
Xácđịnh riêng rẽtừng loại chất hữu cơlà rấtkhóvàtón kém, vìvậy người ta thường
xácđịnh tổng các chất hữu cơ. Các thông sốthường được chọn là: TOC, DOC, COD; BOD
Trong NTĐT vàmột sốloại NTCN, các chất hữu cơchủyếulà cacbon hydrat (CHO)
Việc xácđịnh riêng biệt các thành phần hữu cơriêng biệtlà khókhăn, ngườita thường xác
định tổng các chất hữu cơthông qua chỉtiêu COD, BOD.
Thường giá trị COD nhỏhơn nhiều giá trị BOD do không phải bất kỳchất nào oxy hóa
cũng chuyển thành CO2.
Nhu cầu oxy hóa sinh hóa BOD là lượng oxy yêu cầuđể vi khuẩnoxy hóa các chất hữu
cơcótrong NT. Trong thời gian 5 ngàyđầu với 20oC các vi khuẩn hiếu khísửdụng oxyđể
oxy hóa các chất hữu cơCBOD, sau đó trong điều kiện dưoxy các loại vi khuẩn nitrit, nitrat
bắtđầu hoạtđộng để oxy hóa các hợp phần nitơthành nitrit vànitrat NBOD
Giữađại lượng COD, BOD cómối quan hệvới nhau và liên hệtheo mộttỉ lệ phụthuộc
vào loại NT, nước nguồn vàcảtrong quátrình xửlý. Thường COD
:BOD5= 0,95:0,71:0,65:0,48.
Cr2O72-:BOD20:CODMnO4-
4
Thành phần Cặn lắng Chất rắnkhông lắng Chấthòa tan TC
Hữu cơ30 10 50 90
Vôcơ10 5 75 90
Tổng cộng 40 15 125 180
1.3.3. Độ bẩn sinh học của NT
NT cóchứanhiều vi sinh vậttrong đó cónhiều vi sinh vật gây hại, các loại trứng giun.
Người ta xácđịnh sựtồn tại của 1 loại vi khuẩnđặc biệt : trực khuẩn coli để đánh giá độ bẩn
sinh học của NT.
-Chuẩn sốcoli: thểtích NT ít nhất (ml) có1 coli. Đối với NTSH chuẩn sốnày: 1.10-7.
-Tổng sốColiform: sốlượng vi khuẩn dạng coli trong 100 ml nước(tính bằng cáchđếm
trựctiếp sốlượng coli hoặc xácđịnh bằng phương pháp MPN).
1.4. Q.trình nitơrát hóa vàkhửnitơrát. Q.trình hòa tan vàtiêuthụoxytrong NT
1.4.1. Quá trình nitơrát hóa vàkhửnitơrát
Trong nước thiên nhiên vàNT, các hợp chất của nitơtồn tạidưới 3 dạng: các hợp chất
hữu cơ,amoni, các hợpc hất dạng oxy hóa (nitrit, nitơrat).
Các hợp chất nitơ là các chất dinh dưỡng, luôn vậnđộng trongtự nhiênchủyếu nhờcác
quátrình sinh hóa.
Trong NT SH, nitơtồn tạidưới dạng vôcơ(65%) vàhữu cơ(35%). Nguồn nitơchủyếu
là nướctiểu, khoảng 1,2 lít/người/ngày, tương đương 12 g nitơ trong đó nitơ amoni N-
CO(NH2)2là 0,7 gam còn lạilà các loại nitơ khác. Ure thường được amonihóa theo phương
trình sau:
+Trong mạng lưới thoát nước ure bịthủy phân: CO(NH2)2+ 2H2O= (NH4)2CO3
+Sau đó bịthối rửa ra: (NH4)2CO3= 2NH3+ CO2+ H2O
Nitrit là sản phẩm trung gian củaquátrình oxy hóa amoniac hoặc nitơamoni trongđiều
kiện hiếu khínhờcác loại vi khuẩn Nitrosomonas. Sau đó nitrit hình thành tiếp tụcđược vi
khuẩn Nitrobacter oxy hóa thành nitơrat.
NH4+
NO2-
NO2-+ H2O + 2H+
NO3
+1,5O2
+ 0,5O2
Nitrosomonas
Nitrobacter -
Nitrit là hợp chấtkhông bền, nócóthểlà sảnphẩm của quá trình khửnitrat trongđiều
kiện yếm khí.
Nitorat là dạng hợp chất vôcơcủa nitơ cóhóa trịcao nhất.
Nitorat hóalà giai đoạn cuối cùng của quátrình khoáng hóa các chất hữu cơchứa nitơ.
Nitorat trong NT chứng tỏsựhoàn thiện của công trình XLNT bằng phương pháp sinh học.
Mặt khác, quátrình nitorat hóa còn tạo nên sựtích lũyoxytrong hợp chất nitơ để cho các quá
trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơtiếp theo, khi lượng oxy hòa tan trong nước rấtít hoặc
bịhết.
5