Giáo trình Xử lý nước thải (Ngành: Công nghệ kỹ thuật tài nguyên nước - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Xử lý nước thải (Ngành: Công nghệ kỹ thuật tài nguyên nước - Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải; các công trình xử lý nước thải sinh hoạt; công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Xử lý nước thải (Ngành: Công nghệ kỹ thuật tài nguyên nước - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1 Giáo trình Xử lý nước thải NGÀNH: Công nghệ Kỹ thuật tài nguyên nước TRÌNH ĐỘ: Cao đẳng Ban hành kèm theo Quyết định số 368ĐT/QĐ CĐXD1 ngày 10 tháng 08 năm 2021 của Hiệu trưởng trường CĐXD số 1 Hà Nội – 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình “Xử lý nước thải” bao gồm những kiến thức về đặc điểm các nguồn nước, quy định về bảo vệ vệ sinh nguồn nước; điều kiện ứng dụng, cấu tạo, lựa chọn kích thước cho công trình thu nước; nguyên lý làm việc, cấu tạo của máy bơm ly tâm, xác định lưu lượng, cột áp của máy bơm (để chọn máy bơm); kết cấu và trang bị của tram bơm; quản lý, vận hành trạm bơm cấp nước, trạm bơm thoát nước cho công trình dân dụng cấp III và đô thị loại IV. Giáo trình đã được các giảng viên trong Bộ môn Cấp nước và Thoát nước, thuộc khoa Quản lý Xây dựng và đô thị, trường Cao đẳng Xây dựng số 1 góp ý kiến. Tôi rất mong được sự góp ý của các đồng nghiệp và bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, năm 20 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Lê Thị Minh Nga 3
MỤC LỤC Chương 1: Cơ sở lựa chọn công nghệ Xử lý nước thải 5 1.1. Thành phần, tính chất, mức độ xử lý nước thải: 5 1.1.1. Thành phần của nước thải 5 1.1.2. Quá trình hoà tan và tiêu thụ ôxy 7 1.1.3. Nhu cầu ôxy sinh hoá (NOS) - Nhu cầu ôxy hoá học (NOH) 8 1.1.4. Xác định nồng độ chất bẩn, dân số tương đương. 10 1.2. Sự ô nhiễm nguồn nước, BVNT khỏi bị nhiễm bẩn bởi NT 10 1.2.1. Sự ô nhiễm nguồn nước 11 1.2.3. Qui định chất lượng cho phép nước thải trước khi xả thải 1.2.4. Xác định mức độ cần thiết làm sạch nước thải 11 1.3. Các phương pháp xử lý nước thải: 12 1.3.1. Khái niệm về công nghệ xử lý nước thải 12 1.3.2. Các phương pháp xử lý nước thải 13 1.3.3. Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải 13 1.3.4. Ví dụ 1 - Lựa chọn DCCN XLNT dựa trên số liệu đã cho 13 Chương 2: Các công trình xử lý nước thải sinh hoạt 14 2.1. Công trình XLNT bằng phương pháp cơ học: 14 2.1.1. Song chắn rác 14 2.1.2. Bể lắng cát 24 2.1.3. Các loại bể lắng nước thải 25 2.2. Công trình XLNT bằng phương pháp sinh học 26 2.2.1. Trong điều kiện tự nhiên 26 2.2.2. Trong điều kiện nhân tạo 30 2.3. Công trình xử lý bùn cặn trong nước thải 40 2.3.1. Đặc tính cặn lắng và phương pháp xử lý bùn cặn 44 2.3.2. Các công trình xử lý bùn cặn 53 2.4. Công trình khử trùng nước thải 56 2.4.1. Lý do khử trùng nước thải 58 2.4.2. Các công trình khử trùng nước thải 59 Chương 3: Các phương pháp Xử lý nước thải công nghiệp 60 3.1. Xử lý nước thải công nghiệp bằng phương pháp cơ học 60 3.1.1. Chưng bay hơi 60 3.1.2. Tuyển nổi 60 3.2. Xử lý nước thải công nghiệp bằng phương pháp hoá học,hoá lý 61 3.2.1. Phương pháp đông tụ 61 3.2.2. Phương pháp trung hoà 61 3.2.3. Phương pháp oxy hoá khử 61 3.2.4. Phương pháp trích ly 61 3.2.4. Phương pháp hấp thụ 62 3.3. Xử lý nước thải công nghiệp bằng phương pháp sinh học 62 3.3.1 Trong điều kiện hiếu khí 62 4
3.3.2. Trong điều kiện kỵ khí 62 3.4. Xử lý cặn trong nước thải công nghiệp 62 Chương 4: Quản lý, vận hành, bố trí trạm xử lý nước thải 63 4.1. Nhiệm vụ và tổ chức quản lý 63 4.1.1. Nhiệm vụ 63 4.1.2. Tổ chức quản lý trạm XLNT 64 4.2. Kiểm tra kỹ thuật 65 4.2.1. Trong công trình cơ học 65 4.2.2. Trong công trình sinh học 66 4.2.3. Trong công trình hóa học 67 4.3. Các sự cố thường gặp, biện pháp sửa chữa,VSAT 67 4.3.1. Các sự cố thường gặp 68 4.3.2. Biện pháp sửa chữa công trình 68 4.3.3. Công tác vệ sinh công trình 69 4.3.4. Kỹ thuật an toàn 69 4.4. Bố trí các công trình trong trạm XLNT 70 4.4.1. Yêu cầu vệ sinh khi bố trí các công trình XLNT 71 4.4.2. Cách bố trí các công trình XLNT 71 4.4.3. SV bố trí các công trình tổng thể trên mặt bằng với và vẽ chi 72 tiết 1 công trình đơn vị do GV giao Tài liệu tham khảo 73 5
Chương 1: Cơ sở lựa chọn công nghệ Xử lý nước thải 1.1. Thành phần, tính chất, mức độ xử lý nước thải Để hiểu và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cần phải phân biệt các loại nước thải khác nhau. Có nhiều cách hiểu về các loại nước thải, nhưng trong khuôn khổ bài giảng đưa ra 3 loại nước thải như sau:  Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của con người: tắm, giặt giũ, tẩy rữa, vệ sinh cá nhân,…chúng thường được thải ra từ các các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác. Nước thải sản xuất Nước thải sản xuất là loại nước thải ra sau quá trình sản xuất. Lưu lượng thải, đặc tính ô nhiễm và nồng độ nhiễm bẩn của nước thải sản xuất rất khác nhau phụ thuộc vào loại hình sản xuất và dây chuyền công nghệ lựa chọn. Nước thải là nước mưa Là loại nước thải sau khi mưa chảy tràn trên mặt đất và cuốn theo các chất cặn bã, dầu mỡ, bụi bẩn, vi khuẩn… khi đi vào hệ thống thoát nước. Hầu hết ở các thị trấn, thị xã, thành phố của nước ta, nơi có mạng cống chung (thoát nước thải và thoát nước mưa). Lượng nước chảy về trạm xử lý gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và một phần nước mưa theo hệ số pha loãng đã được lựa chọn khi thiết kế mạng lưới. 1.1.1. Thành phần của nước thải. Theo trạng thái lý học của các chất bẩn : Các chất bẩn trong nước thải được chia thành 3 nhóm sau đây: Nhóm 1: không tan d > 104 mm. Nhóm 2: keo 104 < d < 106 mm. Nhóm 3: hoà tan d < 106 mm Theo bản chất hoá học, các chất bẩn trong nước thải bao gồm: 1.1.1.1. Vô cơ 1.1.1.2. Hữu cơ : + Chất hữu cơ động vật. + Chất hữu cơ thực vật. 1.1.1.3. Vi sinh vật Các chất bẩn vô cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng40% 42% : gồm có cát, các hạt đất sét, xỉ quặng, các muối khoáng, các axit vô cơ, kiềm vô cơ, các dầu khoáng... Các chất bẩn hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 58% 60%: gồm các chất hữu cơ nguồn gốc thực vật và chất hữu cơ nguồn gốc động vật. 1.1.2. Quá trình hoà tan và tiêu thụ ôxy. Trong quá trình xử lý nước thải cần có O2 để ôxy hoá hiếu khí các chất bẩn hữu cơ. Nguồn cung cấp O2 : không khí, hoặc quá trình quang hợp của thủy sinh vật trong nước. Quá trình khoáng hoá (ôxy hoá sinh hoá) các chất hữu cơ diễn ra được là nhờ tác dụng của vi sinh vật khoáng hoá và còn gọi là quá trình ôxy hoá sinh hoá. Quá trình diễn ra theo 2 giai đoạn : 6
Giai đoạn 1 : ôxy hoá các chất hữu cơ chứa C. Giai đoạn 2 : ôxy hoá các chất hữu cơ chứa N. 1.1.2.1. Quá trình tiêu thụ ôxy (ôxy hoá). Quá trình tiêu thụ ôxy (hay tốc độ ôxy hoá, tốc độ tiêu thụ ôxy) với nhiệt độ không đổi, ở mỗi thời điểm nhất định, tỷ lệ thuận với lượng các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải. 1.1.2.2. Quá trình hoà tan ôxy. Quy luật : Tốc độ hoà tan ôxy trong nước ở mỗi thời điểm nhất định tỷ lệ nghịch với độ bão hoà ôxy và tỷ lệ thuận với độ thiếu hụt ôxy. Các yếu tố ảnh hưởng đến k2 : To tăng thì k2 tăng. Song thực tế tốc độ hoà tan ôxy ít thay đổi nên khi tính toán quá trình hoà tan ôxy, không cần phải điều chỉnh k2 theo nhiệt độ. Sự hoà tan chất khí trong nước , T o, áp suất, ảnh hưởng của điều kiện khuấy trộn bề mặt tiếp xúc.... 1.1.3. Nhu cầu ôxy sinh hoá (NOS) Nhu cầu ôxy hoá học(NOH) .1.3.1. Nhu cầu ôxy sinh hoá BOD (NOS): (mg/l) Là lượng oxy cần thiết cho vi khuẩn phát triển để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Đây là thông số quan trọng dùng chỉ mức độ nhiễm bẫn nước thải do các chất hữu cơ. Thông số này được dùng tính toán, thiết kế các công trình xử lý bằng phương pháp sinh học. NOS1 2 3 ... 20 ngày NOS1=21% NOS20; NOS5= 65% NOS20; NOS20  NOStoàn phần. Đối với nước đã lắng khi thiết kế trạm xử lý nước thải mới có thể lấy NOStf = 1,5 NOS5. Đôi khi NOStf không tính đến lượng chất hữu cơ tiêu thụ cho sự tăng sinh khối của vi sinh vật và lượng chất hữu cơ bền vững không bị ôxy hoá sinh hoá. Các số liệu tiêu chuẩn : Đối với nước thải sinh hoạt theo 20TCN 5184 : BOD5 = 35 g/ng.ngđ. Nitơ của muối amôn : 8 g/ng.ngđ. BOD20 = 40 g/ng.ngđ. Phốt phát P2O5 : 1,7 g/ng.ngđ. .1.3.2. Nhu cầu ôxy hoá học COD (NOH): Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ và một phần các chất vô cơ. Xác định COD bằng phương pháp oxy hóa mạnh trong điều kiện acid (PP Bicromat) COD luôn > BOD Tỷ lệ COD/BOD càng nhỏ thì xử lý sinh học càng dễ. Nước thải sinh hoạt có BOD ~ 0.86COD (nước thải công nghiệp thì thay đổi tùy thuộc vào loại hình công nghiệp, quy mô sản xuất của nhà máy) Ngoài hai chỉ số BOD và COD người ta còn dùng chỉ số nhu cầu oxy theo lý thuyết (ThOD ) hoặc nhu cầu oxy toàn phần (NOT).) để đo hàm lượng các chất hữu cơ trong nước thải. ThOD (NOT) chính là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ thành CO2 và nước Hàm lượng này sẽ tính được khi biết cấu tạo công thức hóa học của các chất hữu cơ. . 7
COD BOD nhu cÇu oxy theo lý thuyÕt, thod Hình 1.2. Mối quan hệ giữa BOD và COD  Oxy hòa tan (DO) Đây là chỉ số quan trọng trong xử lý sinh học hiếu khí. Việc xác định hàm lượng oxy hòa tan có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì điều kiện hiếu khí của nước tự nhiên và phân hủy hiếu khí trong quá trình xử lý nước thải, chỉ tiêu nồng độ oxy hòa tan đảm bảo cho quá trình xử lý hiếu khí là 1,52mg/l. Mặt khác hàm lượng oxy hòa tan còn là cơ sở xác định nhu cầu oxy sinh hóa. DO phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, nồng độ muối có trong nước. Trong quá trình xử lý, các vi sinh vật tiêu thụ oxy hòa tan để oxy hóa sinh hóa, đồng hóa các chất dinh dưỡng và chất nền (BOD, N, P) cần thiết cho sự sống, sinh sản và tăng trưởng của chúng. Vì vậy giữ được oxy hòa tan trong nước thải trong quá trình xử lý là một yêu cầu quan trọng  pH Trị số pH cho biết nước thải có tính trung hòa (pH = 7) hay tính axit (pH7). Quá trình xử lý sinh học nước thải rất nhạy cảm với sự dao động của trị số pH. Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi trị số pH trong khoảng 6,5 đến 8,5, khoảng giá trị tốt nhất là từ 6,8 đến 7,4. Quá trình xử lý kị khí đòi hỏi trị số pH trong khoảng 6,4  7,4 .  Nhiệt độ nước thải Đây là đại lượng ảnh hưởng trực tiếp đến công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến thời gian chuyển hóa của SV mà còn tác động đến quá trình hấp thu khí oxy vào nước thải và quá trình lắng bông cặn ở bể lắng 2. 1.1.4. Xác định nồng độ chất bẩn, dân số tương đương. 1.1.4.1. Nồng độ chất bẩn a.1000 CSH = (mg/l) q0 a1 .1000 LSH = (mg/l) q0 LSH .QSH  L1 .QCN  L2 .QCN CN 1 CN 2 LHH = 1 2 mg / l QSH  QCN  QCN 1.1.4.2. Dân số tương đương. Dân số tương theo chất lơ lửng được tính theo công thức sau : 1 1 2 2 ss CCN .QCN  CCN .QCN 60  800  70  700 N TD    1492 người a 65 ( a = 65 g/người.ng.đ ) 8
Dân số tương đương tính theo BOD20 . BOD L1 .QCN  L2 .QCN 114,3  800  114,3  700 CN 1 CN 2 N TD    4286 người a1 40 ( a1 = 40 g/người.ng.đ ) Dân số tính toán. Dân số tính toán theo chất lơ lửng: ss ss N TT  N  N TD  35000  1492  36492 người Dân số tính toán theo BOD20 . BOD N TT  35000  4286  39286 người 1.2. Sự ô nhiễm nguồn nước, bảo vệ nguồn nước khỏi bị nhiễm bẩn bởi nước thải và mức độ xử lý 1.2.1. Sự ô nhiễm nguồn nước. Sự ô nhiễm nguồn nước có thể do 2 nguồn: Tự nhiên và nhân tạo. ô nhiễm do tự nhiên : Do sự xói lở. Do sự phân huỷ thối rữa : vi sinh vật và sinh vật. ô nhiễm do nhân tạo : Do việc xả nước thải sinh hoạt và sản xuất một cách vô tổ chức, bừa bãi. ô nhiễm nguồn nước gây ra rất nhiều vấn đề như: Thay đổi tính chất lý học của nước nguồn (độ trong, màu sắc, mùi vị...) Xuất hiện các chất nổi trên bề mặt nước và các cặn lắng chìm xuống đáy nguồn. Thay đổi thành phần hoá học của nước nguồn (thay đổi pH và hàm lượng của các chất hữu cơ và vô cơ, xuất hiện các chất độc hại...) Lượng ôxy hoà tan trong nước nguồn giảm do đã tiêu hao để ô xy hoá các chất bẩn hữu cơ lẫn trong nước nguồn. Các vi khuẩn thay đổi về dạng và về số lượng. Có xuất hiện cả các vi trùng gây bệnh do nước thải đưa vào. Nguồn nhiễm bẩn như vậy có ảnh hưởng rất lớn đến việc sử dụng nguồn vào mục đích cấp nước, nuôi cá ... 1. 2.2. Qúa trình tự làm sạch nguồn nước. Để bảo vệ nguồn nước khỏi sự nhiễm bẩn của nước thải ta cần nghiên cứu 2 vấn đề: Quá trình tự làm sạch của nguồn nước và nồng độ cho phép chất thải khi đưa vào nguồn nước. (Xác định các qui định chất lượng cho phép nước thải trước khi xả ra nguồn từ đó xác định mức độ cần thiết làm sạch nước thải). Quá trình tự làm sạch nguồn nước diễn ra qua 2 giai đoạn : 1.2.2.1. Quá trình xáo trộn (pha loãng) thuần tuý giữa nước thải với nguồn nước: Trong quá trình này nồng độ chất hữu cơ giảm do pha loãng giữa nước thải (bẩn) với nước nguồn (sạch). 1.2.2.2. Quá trình khoáng hoá (ôxy hoá sinh hoá) các chất hữu cơ trong nước nguồn : + Hiếu khí : ở trong nước. + Yếm khí : ở đáy sông (cặn lắng). Nguồn nước chia làm 2 nhóm : + Nhóm 1 : nguồn nước chảy nhanh : sông, + Nhóm 2 : nguồn nước chảy chậm hoặc đứng yên : hồ, ao. 9
Khi xả nước thải ra nguồn sẽ xuất hiện các vùng : + Vùng 1 : vùng cống xả nước thải + Vùng 2 : vùng xáo trộn hoàn toàn giữa nước thải và nước sông. + Vùng 3 : vùng nhiễm bẩn nặng nhất, nơi ôxy hoà tan trong nguồn đạt giá trị nhỏ nhất(vi sinh vật sử dụng oxy để ôxy hoá chất bẩn hữu cơ). + Vùng 4 : vùng phục hồi trạng thái bình thường. Quá trình tự làm sạch coi như đã mi?ng x? Vùng 1 Vùng 2 Vùng 4 Vùng 3 S kết thúc ở đây. 1.2.3. Qui định chất lượng cho phép nước thải trước khi xả ra nguồn Để bảo vệ nguồn nước khỏi sự nhiễm bẩn của nước thải ta cần nghiên cứu 2 vấn đề: Quá trình tự làm sạch của nguồn nước và nồng độ cho phép chất thải khi đưa vào nguồn nước. (Xác định các qui định chất lượng cho phép nước thải trước khi xả ra nguồn từ đó xác định mức độ cần thiết làm sạch nước thải). Theo tiêu chuẩn VN 7159. 1.2.4. Xác định mức độ cần thiết làm sạch nước thải 1.2.4.1 Mức độ cần thiết làm sạch nước thải theo chất lơ lửng. Hàm lượng chất lơ lửng cho phép của nước thải khi xả vào nguồn được tính theo công a.Q thức: m = P(  1 ) + bs q Trong đó : + P : Lượng chất lơ lửng tăng cho phép trong nước nguồn thì đối với nguồn loại I cho phép tăng P = 0,75  1,00 mg/l ; chọn P = 0,75 ( mg/l) + bs : Hàm lượng chất lơ lửng của nước sông trước khi xả nước thải vào Mức độ cần thiết làm sạch theo chất lơ lửng được xác định theo công thức: C HH  m D= .100% C HH a1.2.4.2 Mức độ làm sạch theo BOD20 của hh nước thải và nước nguồn. BOD20 của nước thải cần đạt được sau khi xử lý được xác định theo công thức: Q 3  3 LT  a.   k1t  Ls    k1t q  10  10 Trong đó: + K1, Là hằng số tốc độ tiêu thụ oxy của hỗn hợp nước thải và nước nguồn + t : Thời gian dòng chảy từ vị trí xả đến điểm tính toán ngày đêm + Ls: BOD20 của nước nguồn trước khi xả nước thải vào Mức độ cần thiết làm sạch theo BOD20 của nước thải được xác định theo công thức: LHH  LT D= .100% LHH 1.2.4.3. Mức độ cần thiết làm sạch theo lượng ôxy hoà tan trong nước nguồn. Dựa vào sự hấp thụ oxy hoà tan trong nước nguồn bởi nước thải ở vị trí cống xả. Nếu lượng oxy chứa trong nước sông không nhỏ hơn 4 mg/l trong vòng 2 ngày đêm đầu thì những ngày tiếp theo, lượng đó sẽ không giảm nữa. 10
Với điều kiện trên, Hàm lượng cho phép của nước thải theo BOD20 (LT) được xác định theo công thức: a.Q LT  OS  0,4 LS  4  4 0,4.q 0,4 Trong đó: + OS: Hàm lượng ôxy hoà tan trong nước nguồn OS = 6,1 mg/l. + 0,4: Hệ số qui đổi . + 4: Lượng ôxy hoà tan nhỏ nhất cho phép trong nước nguồn. + LS: BOD20 của nước nguồn LS mg/l. 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải 1.3.1. Khái niệm về công nghệ xử lý nước thải. Công nghệ xử lý nước thải là tổ hợp các biện pháp, qui trình xử lý nước thải để nhằm đảm bảo chất lượng nước xả ra nguồn tiếp nhận. 1.3.2. Các phương pháp xử lý nước thải. a. Theo bản chất xử lý: có 4 phương pháp xử lý nước thải, tùy thuộc vào lưu lượng, thành phần tính chất của nước thải mà lựa chọn các phương pháp xử lý phù hợp: Xử lý cơ học. Xử lý hóa học. Xử lý hóa lý. Xử lý sinh học. Xử lý cơ học: Phương pháp này dùng để tách các chất không hòa tan và 1 phần dạng keo ra khỏi nước thải (các công trình xử lý cơ học bao gồm: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc, …). Phương pháp này có thể loại bỏ ra khỏi nước thải được 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD. Thông thường xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho qua xử lý sinh học hoặc xử lý hóa lý. Nhưng nếu điều kiện vệ sinh cho phép thì sau xử lý cơ học nước thải sẽ được khử trùng và xả vào nguồn. Xử lý hóa học: là đưa vào nước thải một chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học và tạo cặn lắng hoặc hòa tan nhưng ko gây độc hại cho môi trường. (thường đặt sau các công trình xử lý cơ học, trước công trình xử lý sinh học). Các công trình: Đông keo tụ tạo bông, Trung hòa nước thải, Ô xy hóa khử. Xử lý hóalý: Dựa trên cơ sở ứng dụng các quá trình hấp phụ, tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng, trích ly, chưng bay hơi, trích ly, cô đặc…. Xử lý sinh học: Dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hòa tan trong nước. Những công trình xử lý sinh học được chia thành 2 nhóm là xử lý tự nhiên và nhân tạo: Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên (cánh đồng tưới, hồ sinh học…) Công trình xử lý trong điều kiện nhân tạo (bể lọc sinh học, Aeroten.…). Do điều kiện nhân tạo nên quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn. b. Theo công đoạn xử lý: Có 6 qui trình xử lý nước thải như sau: Tiền xử lý, hay xử lý sơ bộ. Xử lý sơ cấp hay xử lý bậc I. Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc II Khử trùng Xử lý bùn cặn Xử lý bậc III 11
Tiền xử lý, hay xử lý sơ bộ. Công đoạn tiền xử lý gồm các công trình và thiết bị làm nhiệm vụ bảo vệ máy bơm và loại bỏ phần cặn có kích thước lớn, trọng lượng lớn (rác, cát…) và các vật nổi (dầu mỡ… ) gây cản trở cho các công trình xử lý tiếp theo. Các công trình và thiết bị thường dùng: Song chắn rác; Máy nghiền, cắt vụn rác; Bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ; Bể làm thoáng sơ bộ; Bể điều hòa chất lượng và lưu lượng. Xử lý sơ cấp hay xử lý bậc I. Chủ yếu là các quá trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng. Các công trình để loại bỏ các chất nổi như dầu, mỡ…. Các công trình thường dùng là các bể lắng, bể tự hoại, bể thu chất nổi. Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc II. Là công đoạn phân hủy sinh học hiếu khí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy thành các chất vô cơ và chất hữu cơ ổn định kết thành bông cặn để loại bỏ ra khỏi nước thải. Các công trình sử dụng trong công đoạn có thể chia thành 2 nhóm là xử lý trong điều kiện tự nhiên và trong điều kiện nhân tạo. Khử trùng: Để loại bỏ lượng vi trùng còn lại trong nước thải đảm bảo chất lượng nước trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Nước thải sau khi đi qua khối xử lý cơ học, hoặc khối xử lý sinh học sẽ hòa trộn với hóa chất trong máng trộn và bể tiếp xúc. Xử lý bùn cặn: Cặn lắng ở sau các công đoạn xử lý sơ bộ và xử lý thứ cấp có chứa nhiều nước và nhiều chất hữu cơ có khả năng bị thối rữa vì thế cần phải xử lý để làm cho bùn cặn ổn định, loại bớt nước trước khi tái sử dụng. Có nhiều phương pháp xử lý bùn cặn: Cô đặc bùn cặn hay nén bùn cặn. Ổn định bùn cặn Sân phơi bùn Làm khô bằng cơ học (máy nén ly tâm, máy lọc ép, lọc chân không….) Thiêu đốt cặn trong lò thiêu Xử lý bậc III: Thường được tiến hành tiếp sau công đoạn xử lý thứ cấp nhằm nâng cao chất lượng nước thải đã được xử lý để tái sử dụng hoặc xả vào nguồn tiếp nhận có yêu cầu vệ sinh cao như công trình lọc với vật liệu hấp phụ, xử lý hóa học….. 1.3.3. Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải Một dây chuyền công nghệ xử lý nước thải là tổ hợp các công trình. Lựa chọn dây chuyền công nghệ là một bài toán kinh tế, kỹ thuật phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Thành phần tính chất nước thải Mức độ xử lý cần thiết. Điều kiện địa phương Khả năng tài chính Lưu lượng nước thải Công suất nguồn tiếp nhận Sơ đồ I (hình vẽ 1.3). Khi chỉ yêu cầu xử lý sơ bộ thì có thể ứng dụng theo sơ đồ ở hình vẽ 1.3a, trường hợp yêu cầu cả xử lý sinh học có thể ứng dụng theo sơ đồ ở hình vẽ 1.3b I Khử trùng I’ a) 1 Khử trùng I I’ b) 1 2 12
Hình 1.3 Sơ đồ trạm xử lý có công suất dưới 25 m3/ng.đ I Nước thải ; I' Nước thải đã xử lý ; 1 Bể tự hoại ; 2 Bãi lọc ngầm (hoặc hồ sinh vật, biôphin) Với lưu lượng nước thải dưới 5000 m3/ng.đ có thể sử dụng sơ đồ II. Trong hình vẽ 1.4a trình bày sơ đồ trạm xử lý cơ học và hình vẽ 1.4b trình bày sơ đồ trạm xử lý với yêu cầu xử lý sinh học. Rác nghiền Khử trùng I I’ 1 2 3 4 2’ 3’ Nước tuần hoàn Rác nghiền b) I Khử trùng I’ 1 2 3 5 6 4 2’ 3’ Hình 1.4 Sơ đồ trạm xử lý nước thải công suất dưới 5000 m3/ng.đ 1 Song chắn rác; 2 Bể lắng cát; 2’ Sân phơi cát. 3 Bể lắng 2 vỏ; 3’ Sân phơi bùn; 4 Bể tiếp xúc. 5 Biôphin cao tải; 6 Bể lắng đợt II. Khi điều kiện đất đai cho phép thì sơ đồ ở hình vẽ 1.4 có thể thay biôphin cao tải, bể lắng đợt II, bể tiếp xúc bằng cánh đồng tưới hoặc cánh đồng lọc (hình vẽ 1.5) I I’ 1 2 3 R 2’ 3’ Hình 1.5. Sơ đồ trạm xử lý dùng cánh đồng tưới. R Cánh đồng tưới. Khi lưu lượng nước thải lớn hơn 10000 m3/ng.đ và mức độ xử lý chỉ yêu cầu đến giai đoạn xử lý cơ học thì có thể ứng dụng sơ đồ III (hình 1.6). 1’ 2’ Khử trùng I I’ 1 2 7 4 13
Bón ruộng 11 10 8 9 Hình 1.6. Sơ đồ trạm xử lý cơ học với công suất > 10.000 m3/ngđ. 1 Song chắn rác; 1’ Máy nghiền rác; 2 Bể lắng cát; 2’ Sân phơi cát; 4 Bể tiếp xúc; 7 Bể lắng đợt I; 8 Bể mêtan; 9 Sân phơi bùn; 10 Nồi hơi; 11 Bể chứa khí đốt. Khi lưu lượng nước thải lớn hơn 10000 m3/ng.đ và mức độ xử lý yêu cầu đến giai đoạn xử lý sinh học có thể ứng dụng sơ đồ IV. 14
Chương 2 Các công trình xử lý nước thải. 2.1. Công trình XLNT bằng phương pháp cơ học Phương pháp cơ học được sử dụng để tách các tạp chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Các công trình xử lý cơ học bao gồm: 2.1.1. Song chắn rác. * Nhiệm vụ: Song chắn rác là các song chắn rác hoặc lưới chắn rác, có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác…), nhằm đảm bảo đảm cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Song chắn rác được làm từ các thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 16 50mm. Các thanh có thể bằng thộp, nhựa hoặc gỗ. Tiết diện các thanh này thường là hình chữ nhật hoặc hình tròn hay elip. * .Phân loại Hình 2.1. SCR vớt rác bằng cơ giới Hình 2.2. SCR vớt rác thủ công Theo cách thức làm sạch song chắn rác ta có thể chia làm 2 loại: loại làm sạch bằng thủ công dùng cho các trạm XLNT công suất nhỏ, lượng rác dưới 0.1 m3/ngày, và làm sạch bằng cơ giới dùng cho các trạm XLNT có lượng rác lớn hơn 0.1 m3/ngày. Lượng rác tính trên đầu người trong một năm, phụ thuộc vào khe hở của song chắn rác và phương pháp vớt rác (bảng 2.1) Bảng 2.1. Lượng rác giữ lại trên thiết bị chắn rác (l/người.năm) Khe hở SCR
khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin…), nên cân nhắc trước khi dùng. Hình 2.3. Máy nghiền rác. * Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của song chắn rác. 1 2 1 - Song ch¾n r¸c 2 - Sµn c«ng t¸c hp h hp h 60 0 MÆt c¾t I -I I 1 I Bk Bs ° 18 L1 Ls L2 MÆt b»ng S¬ ®å ®Æt song ch¾n r¸c Hình 2.4. Tiết diện các thanh của song chắn rác và sơ đồ đặt song chắn rác đơn giản. a. Tiết diện các thanh dọc. b. Mặt cắt. c. Mặt bằng. 1.Song chắn rác. 2. Sàn công tác Lượng nước công tác dẫn đến máy nghiền rác là 6 đến 12 m3/T.rác . Có thể dùng bùn hoạt hoá dư làm nước công tác. Tiết diện của các thanh kim loại : S x b = 10 x 40; 8 x 50 mm hoặc d = 810 mm (hình 2.4). * Vị trí : Theo chiều đứng,  = 45  90o (thông thường 60 o ) Theo mặt bằng : vuông góc hoặc tạo thành một góc ỏ so với hướng nước chảy 16
Hình 2.8. Nhà đặt song chắn với cào rác cơ giới. * Phạm vi áp dụng : Lượng rác dưới 0,1 m3/ngđ : Song chắn rác thủ công. Lượng rác lớn hơn 0,1 m3/ngđ : song chắn rác cơ giới + máy nghiền rác. Lượng rác trên 1T/ngđ cần phải đặt thêm máy nghiền rác dự phòng. 2.1.2. Bể lắng cát. *Nhiệm vụ : Tách các hợp chất vô cơ không tan (chủ yếu là cát) khỏi nước thải. Bản thân cát ảnh hưởng xấu đến chế độ công tác của các công trình làm sạch khác. Cát tích luỹ trong các bể lắng, ngăn tự hoại của bể lắng hai vỏ, bể mêtan v.v... làm giảm thể tích công tác, khó khăn cho việc xả cặn, phá hoại quá trình công nghệ trong các công trình đó. Lưu lượng nước thải  100 m3/ngđ : phải có bể lắng cát. *Phân loại : Theo hướng và đặc tính chuyển động của nước : + Bể lắng cát ngang chuyển động thẳng, vòng; + Bể lắng cát đứng và bể lắng cát chuyển động xoáy (chuyển động thẳng vòng). Theo phương pháp tạo ra chuyển động xoáy: + Bể lắng cát nước dẫn vào theo tiếp tuyến (bể tròn) + Bể lắng cát thổi khí. Vị trí : Đặt trước bể lắng đợt một, hoặc sau song chắn rác, trước trạm bơm (tránh cho máy bơm bị cát bào mòn). Các hạt cát lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân. Phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ bị giữ lại, chất lơ lửng hữu cơ nhẹ trôi đi. 17
Bể lắng cát có thể giữ lại các hạt cát có độ lớn thuỷ lực U  24,2 mm/s (kích thước  0,25 mm). Lượng đó chiếm khoảng 65 % lượng cát bị loại khỏi nước thải. a. Bể lắng cát ngang: + Cấu tạo Bể lắng cát ngang là những bể hoặc kênh dài chữ nhật trên mặt bằng (hình 2.9) 1 2 Hbv Hb i = 12% Hc 3 Bm 1 2 Bm 5 4 Lm Lh Lb Lm Hình 2.9 Sơ đồ tính toán bể lắng cát ngang. 1 Máng dẫn nước vào. 2 Máng dẫn nước ra. 3 Hố thu cát 4 Mương phân phối nước vào. 5 Mương phân phối nước ra. * Giới thiệu một số loại bể lắng ngang. Hình 2.11. Bể lắng cát ngang nước chuyển động thẳng, đáy có hệ thống tiêu nước. Đáy bể đặt ống thu nước có lỗ. Bể gồm hai ngăn, một kênh xả sự cố ở giữa. Đáy bể đặt ống bê tông hoặc ống sành d = 100 mm.. Trên ống đổ lớp sỏi dày 20  30 cm. Khi cặn ở một ngăn đạt tới chiều dày tính toán, đóng các cửa chắn ở đầu, cuối ngăn. Mở van ống thu, xả nước khỏi bể. Sau 1 2 ngày, xả cặn khô khỏi bể: + Lượng cặn < 0,5 m3/ngđ : xả thủ công; + Lượng cặn > 0,5 m3/ng.đ : xả cơ giới (dùng cần cẩu thiếu nhi). Chứa cặn vào sân phơi cát hoặc lấp hố trong phạm vi trạm. Đặt hệ thống thu nước có lỗ hoặc dùng bơm phun tia (thiết bị nâng thuỷ lực) (hình 2.12). Dùng bơm 2,5 H  hoặc 4H áp lực 23 at bơm nước công tác. Tỷ lệ nước/cặn = 20 : 1. Hệ số hiệu dụng của bơm = 0,1  0,2 . Thời gian mỗi lần xả  30 phút. 18
4 2 5 D=100150 D=40 D=150200 1 6 3 D=150 Hình 2.12. Sơ đồ bơm phun tia (thiết bị nâng thuỷ lực). 1. Nước công tác.2. Ống đẩy.3.Ống hút cát.4. Vòi phun.5. Cổ khuếch tán 6. Buồng trộn Hình 2.13. Bể lắng cát ngang nước chuyển động thẳng. Xả cặn bằng bơm cát ly tâm với xiclôn thuỷ lực đặt ở toa di động trên đường ray dọc bể. Toa di động tốc độ 1,5 m/phút. Cát lắng cùng nước, được bơm hút lên áp lực 1 at, đưa vào xiclôn thuỷ lực đường kính 250 mm. Cát tách khỏi nước, chứa ít chất hữu cơ. Xả cát về sân phơi hoặc về boong ke, tiếp tục làm khô nước. Độ tro của cặn  90  93 %. Bảng 2.5. Ví dụ kích thước bể lắng đáy bằng nước chuyển động thẳng, xả cặn cơ giới. Lưu lượng tính toán của Kích thước, m nước thải cho 1 ngăn bể, l/s L b h1 460 750 15 2,8 0,55 0,9 1110 1800 18 5,8 0,83 1,07 Hệ thống bơm phun tia tẩy rửa được các chất hữu cơ khỏi cát. Máy bơm làm việc tự động. Thời gian và chu kỳ làm việc định ra trong quá trình quản lý bể. Bể lắng cát nước chuyển động vòng thiết kế định hình, L = 9  13,8 m (theo đường trung bình máng lắng). Diện tích mặt thoáng hữu ích mỗi bể = 14 m2 19
Hình 2.14. Bể lắng cát ngang với nước chuyển động vòng 1. Thiết bị nâng thủy lực. 2. Ống tháo cặn nổi. 3. Máng nước. 4. Phai chắn thủ công. 5. Máng dẫn nước thải vào. 6,7. Ống dẫn cặn. 8. Giếng quản lý. 9. Thiết bị thu gom chất nổi. 10. Máng tháo ra. 11. Tấm chắn nửa ngập. 3 2 Tải trọng nước trên mặt = 28  78 m /m h. Loại bể này kinh tế, làm việc tốt, chiếm ít diện tích. Lượng cặn trung bình = 45 l /1000 m3 nước thải; Độ tro của cặn = 81  93 %. Lượng cát trong cặn 76  86 %. Xả cặn bằng hệ thống bơm phun tia với bơm 2,5 H, lượng nước công tác = 50  240 m3/ng.đ tuỳ thuộc lượng cát xả ra. Bảng 2.6. Kích thước của những bể lắng ngang với nước chuyển động vòng. Lượng nước tính Đường kính Chiều rộng Chiều cao tổng Chiều dài tổng toán 1 bể, l/s máng lắng cộng của máng cộng của máng lắng lắng m 25  200 4 0,6  0,9 0,44  0,78 9 300 6 1,6 1,75 13,8 Trong bể lắng cát ngang chuyển động thẳng, dùng thanh gạt cơ giới thu cát về hố tập trung rất phức tạp  Tránh sử dụng thanh gạt cơ giới, xây dựng hai, ba hố tập trung hình chóp trên toàn bộ chiều dài bể. Đáy bể đặt các thanh gỗ tạo các khe hở (hình 2.15) để cát lọt xuống. 20