CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nước thải nói chung có chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau, đòi hỏi phải xử lý phương pháp thích hợp khác Một cách tổng quát, phương pháp xử lý nước thải chia thành loại sau: - Phương pháp xử lý lý học; - Phương pháp xử lý hóa học hóa lý; - Phương pháp xử lý sinh học PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ LÝ HỌC Trong phương pháp này, lực vật lý, trọng trường, ly tâm, áp dụng để tách chất không hòa tan khỏi nước thải Phương pháp xử lý lý học thường đơn giản, rẻ tiền có hiệu xử lý chất lơ lửng cao Các công trình xử lý học áp dụng rộng rãi xử lý nước thải (1) song/lưới chắn rác, (2) thiết bị nghiền rác, (3) bể điều hòa, (4) khuấy trộn, (5) lắng, (6) lắng cao tốc, (7) tuyển nổi, (8) lọc, (9) hòa tan khí, (10) bay tách khí Việc ứng dụng công trình xử lý lý học tóm tắt Bảng 3.1 Bảng 1.1 Áp dụng công trình học xử lý nước thải (Metcalf & Eddy, 1991) Công trình Lưới chắn rác Áp dụng Tách chất rắn thô lắng Nghiền rác Nghiền chất rắn thô đến kích thước nhỏ đồng Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng tải trọng BOD SS Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất chất khí với nước thải, giữ cặn trạng thái lơ lửng Tạo Giúp cho việc tập hợp hạt cặn nhỏ thành hạt cặn lớn để tách lắng trọng lực Lắng Tách cặn lắng nén bùn Tuyển Tách hạt cặn lơ lửng nhỏ hạt cặn có tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng nước, sử dụng để nén bùn sinh học Lọc Tách hạt cặn lơ lửng lại sau xử lý sinh học hóa học Màng lọc Tương tự trình lọc Tách tảo từ nước thải sau hồ ổn định Vận chuyển khí Bổ sung tách khí Bay bay khí Bay hợp chất hữu bay từ nước thải TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-1 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HÓA HỌC Phương pháp hóa học sử dụng phản ứng hóa học để xử lý nước thải Các công trình xử lý hóa học thường kết hợp với công trình xử lý lý học Mặc dù có hiệu cao, phương pháp xử lý hóa học thường đắt tiền đặc biệt thường tạo thành sản phẩm phụ độc hại Việc ứng dụng trình xử lý hóa học tóm tắt Bảng 3.2 Bảng 3.2 Áp dụng trình hóa học xử lý nước thải (Metcalf & Eddy, 1991) Quá trình Áp dụng Kết tủa Tách phospho nâng cao hiệu việc tách cặn lơ lửng bể lắng bậc Hấp phụ Tách chất hữu không xử lý phương pháp hóa học thông thường phương pháp sinh học Nó sử dụng để tách kim loại nặng, khử chlorine nước thải trước xả vào nguồn Khử trùng Phá hủy chọn lọc vi sinh vật gây bệnh Khử trùng chlorine Phá hủy chọn lọc vi sinh vật gây bệnh Chlorine loại hóa chất sử dụng rộng rãi Khử chlorine Tách lượng clo dư lại sau trình clo hóa Khử trùng ClO2 Phá hủy chọn lọc vi sinh vật gây bệnh Khử trùng BrCl2 Phá hủy chọn lọc vi sinh vật gây bệnh Khử trùng Ozone Phá hủy chọn lọc vi sinh vật gây bệnh Khử trùng tia UV Phá hủy chọn lọc vi sinh vật gây bệnh PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Với việc phân tích kiểm soát môi trường thích hợp, hầu hết loại nước thải xử lý phương pháp sinh học Mục đích xử lý nước thải phương pháp sinh học keo tụ tách loại keo không lắng ổn định (phân hủy) chất hữu nhờ hoạt động vi sinh vật hiếu khí kỵ khí Sản phẩm cuối trình phân hủy sinh học thường chất khí (CO2, N2, CH4, H2S), chất vô (NH4+, PO43-) tế bào Các trình sinh học sử dụng xử lý nước thải gồm năm nhóm chính: trình hiếu khí, trình thiếu khí, trình kị khí, thiếu khí kị khí kết hợp, trình hồ sinh vật Mỗi trình riêng biệt phân chia thành chi tiết hơn, phụ thuộc vào việc xử lý thực hệ thống tăng trưởng lơ lửng (suspended-growth system), hệ thống tăng trưởng dính bám TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-2 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com (attached-growth system), hệ thống kết hợp Phương pháp sinh học có ưu điểm rẻ tiền có khả tận dụng sản phẩm phụ làm phân bón (bùn hoạt tính) tái sinh lượng (khí methane) 1.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ LÝ HỌC Trong nước thải thường chứa chất không tan dạng lơ lửng Để tách chất khỏi nước thải thường sử dụng phương pháp học lọc qua song chắn rác lưới chắn rác, lắng tác dụng trọng lực lực ly tâm, lọc Tùy theo kích thước, tính chất lý hóa, nồng độ chất lơ lửng, lưu lượng nước thải mức độ cần làm mà lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp 1.2.1 SONG CHẮN RÁC Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tại đây, thành phần có kích thước lớn (rác) giẻ, rác, vỏ đồ hộp, cây, bao nilon,… giữ lại Nhờ tránh làm tắc bơm, đường ống kênh dẫn Đây bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn điều kiện làm việc thuận lợi cho hệ thống xử lý nước thải Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác phân thành loại thô, trung bình mịn Song chắn rác thô có khoảng cách từ 60 – 100 mm song chắn rác mịn có khoảng cách từ 10 đến 25 mm Theo hình dạng phân thành song chắn rác lưới chắn rác Song chắn rác đặt cố định di động Các loại song chắn rác trình bày tóm tắt sau: CÁC LOẠI SONG CHẮN RÁC Song Chắn Rác Thô - Loại cố định - Nhóm song chắn rác Song Chắn Rác Mịn Lưới Chắn Rác - Loại cố định - Loại di động - Nhóm song chắn rác - Dạng đóa - Dạng trống Song chắn rác làm kim loại, đặt cửa vào kênh dẫn, nghiêng góc 45-600 làm thủ công nghiêng góc 75-850 làm máy Tiết diện song chắn tròn, vuông hỗn hợp Song chắn tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhanh bị tắc vật giữ lại Do thông dụng có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc phía sau TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-3 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com cạnh tròn phía trước hướng đối diện với dòng chảy Vận tốc nước chảy qua song chắn giới hạn khoảng từ 0,6 – m/s Vận tốc cực đại dao động khoảng 0,75 m/s – m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe song Vận tốc cực tiểu 0,4 m/s nhằm tránh phân hủy chất thải rắn Hình 1.1 Song chắn rác làm thủ công 1.2.2 LẮNG CÁT Bể lắng cát thiết kế để tách tạp chất vô không tan có kích thước từ 0,2 mm đến mm khỏi nước thải nhằm bảo đảm an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn tránh ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau Bể lắng cát phân thành loại: (1) bể lắng ngang (2) bể lắng đứng Ngoài ra, để tăng hiệu lắng cát, bể lắng cát thổi khí sử dụng rộng rãi Vận tốc dòng chảy bể lắng ngang không vượt 0,3 m/s Vận tốc cho phép hạt cát, hạt sỏi hạt vô khác lắng xuống đáy, hầu hết hạt hữu khác không lắng xử lý công trình 1.2.3 LẮNG Bể lắng có nhiệm vụ lắng hạt cặn lơ lửng có sẵn nước thải (bể lắng đợt 1) cặn tạo từ trình keo tụ tạo hay trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2) Theo chiều dòng chảy, bể lắng phân thành: bể lắng ngang bể lắng đứng Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn 0,01 m/s thời gian lưu nước từ 1,5-2,5 Các bể lắng ngang thường sử dụng lưu lượng nước thải lớn 15000 m3/ngày Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ lên đến vách tràn với vận tốc 0,5-0,6 m/s thời gian lưu nước bể dao động khoảng 45 phút – 120 phút Hiệu suất lắng bể lắng đứng thường thấp bể lắng ngang từ 10 đến 20% TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-4 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Mương thu Sàn công tác Máng cưa Bộ truyền độngVành chặn bọt Cánh gạt bọt Ống thu nước sau lắng Ống trung tâm phân phối nước Cánh gạt bùn Ống dẫn nước vào Ngăn thu bọt Ống thu bùn Hình 1.2 Đáy tường bể beton Cấu tạo bể lắng đứng 1.2.4 TUYỂN NỔI Phương pháp tuyển thường sử dụng để tách tạp chất (ở dạng hạt rắn lỏng) phân tán không tan, tự lắng khỏi pha lỏng Trong số trường hợp, trình dùng để tách chất hòa tan chất hoạt động bề mặt Trong xử lý nước thải, trình tuyển thường sử dụng để khử chất lơ lửng, làm đặc bùn sinh học Ưu điểm phương pháp khử hoàn toàn hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm thời gian ngắn Quá trình tuyển thực cách sục bọt khí nhỏ vào pha lỏng Các bọt khí kết dính với hạt cặn Khi khối lượng riêng tập hợp bọt khí cặn nhỏ khối lượng riêng nước, cặn theo bọt khí lên bề mặt Hiệu suất trình tuyển phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí, hàm lượng chất rắn Kích thước tối ưu bọt khí nằm khoảng 15 đến 30 m (bình thường từ 50-120 m) Khi hàm lượng hạt rắn cao, xác suất va chạm kết dính hạt tăng lên, lượng khí tiêu tốn giảm Trong trình tuyển nổi, việc ổn định kích thước bọt khí có ý nghóa quan Để đạt mục đích người ta bổ sung thêm vào nước chất tạo bọt có tác dụng làm giảm lượng bề mặt phân pha cresol, natri alkylsilicat, phenol, … Điều kiện tốt để tách hạt trình tuyển tỷ số lượng pháp pha rắn đạt 0,01 – 0,1 Tỷ số xác định sau: A S = Kg/ngày không khí cung cấp Kg/ngày lượng chất rắn nước thải TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-5 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com Tỷ lệ thay đổi tùy theo loại chất lơ lửng có nước thải thường xác định thực nghiệm A 1,3 sa(fP – 1) = S Sa Trong sa Độ hòa tan không khí (mL/L) f Phần khí hòa tan áp suất P, thường f = 0,5 P Áp suất (atm) Sa Nồng độ chất rắn (mg/L) 1,3 Khối lượng riêng không khí (1,3 mg/mL) Trong trường hợp có tuần hoàn dòng bão hòa khí: A S Trong R Q = 1,3 sa(fP – 1)R SaQ Lưu lượng dòng tuần hoàn (m3/ngày) Lưu lượng nước thải (m3/ngày) Tùy theo phương thức cấp không khí vào nước, trình tuyển thực theo phương thức sau: - Tuyển khí phân tán (Dispersed Air Floation) Trong trường hợp này, thổi trực tiếp khí nén vào bể tuyển để tạo thành bọt khí có kích thước từ 0,1 – mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí – nước chứa cặn Cặn tiếp xúc với bọt khí, dính kết lên bề mặt - Tuyển chân không (Vacuum Flotation) Trong trường hợp này, bão hòa không khí áp suất khí quyển, sau đó, thoát khí khỏi nước áp suất chân không Hệ thống thường sử dụng thực tế khó vận hành chi phí cao - Tuyển khí hòa tan (Dissolved Air Flotation) Sục không khí vào nước áp suất cao (2-4 atm), sau giảm áp giải phóng khí Không khí thoát tạo thành bọt khí có kích thước 20-100 m (Hình 3.4) TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-6 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Máng thu bọt Nước thải Thiết bị vớt bọt Motor truyền động Nước sau xử lý Bồn khuếch tán Khí nén Bơm tuần hoàn Van điều áp Máng thu cặn Hình 1.3 Thiết bị gạt cặn Sơ đồ hệ thống tuyển dạng ADF 1.2.5 LỌC Lọc ứng dụng để tách tạp chất có kích thước nhỏ loại phương pháp lắng Quá trình lọc dùng xử lý nước thải, thường sử dụng trường hợp nước sau xử lý đòi hỏi có chất lượng cao Để lọc nước thải, người ta sử dụng nhiều loại bể lọc khác Thiết bị lọc phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính lọc gián đoạn lọc liên tục; theo dạng trình làm đặc lọc trong; theo áp suất trình lọc lọc chân không (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc áp suất thủy tónh cột chất lỏng; Trong hệ thống xử lý nước thải công suất lớn không cần sử dụng thiết bị lọc áp suất cao mà dùng bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt Vật liệu lọc sử dụng cát thạch anh, than cốc, sỏi nghiền, chí than nâu than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải điều kiện địa phương Quá trình lọc xảy theo chế sau: - Sàng lọc để tách hạt rắn hoàn toàn nguyên lý học; - Lắng trọng lực; - Giữ hạt rắn theo quán tính; - Hấp phụ hóa học; - Hấp phụ vật lý; - Quá trình dính bám; - Quá trình lắng tạo TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-7 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com Thiết bị lọc với lớp hạt phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc nhanh, thiết bị lọc hở thiết bị lọc kín Chiều cao lớp vật liệu lọc thiết bị lọc hở dao động khoảng 1-2 m thiết bị lọc kín từ 0,5 – m Hình 1.4 Thiết bị siêu lọc sử dụng màng membrane 1.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ 1.3.1 TRUNG HÒA Nước thải chứa acid vô kiềm cần trung hòa đưa pH khoảng 6,5 đến 8,5 trước thải vào nguồn nhận sử dụng cho công nghệ xử lý Trung hòa nước thải thực nhiều cách nhau: - Trộn lẫn nước thải acid với nước thải kiềm; - Bổ sung tác nhân hóa học; - Lọc nước acid qua vật liệu có tác dụng trung hòa; - Hấp thụ khí acid nước kiềm hấp thụ ammoniac nước acid TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-8 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com Để trung hòa nước thải chứa acid sử dụng tác nhân hóa học NaOH, KOH, Na2CO3, nước ammoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômít (CaCO3.MgCO3) xi măng Song tác nhân rẻ vôi sữa 5-10% Ca(OH)2, tiếp sôđa NaOH dạng phế thải Trong trường hợp trung hòa nước thải acid cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa, vật liệu lọc sử dụng manhêtit (MgCO3), đôlômít, đá vôi, đá phấn, đá hoa chất thải rắn xỉ xỉ tro Khi lọc nước thải chứa HCl HNO3 qua lớp đá vôi, thường chọn tốc độ lọc từ 0,5 – m/h Trong trường hợp lọc nước thải chứa tới 0,5% H2SO4 qua lớp đôlômít, tốc độ lọc lấy từ 0,6-0,9 m/h Khi nồng độ H2SO4 lên đến 2% tốc độ lọc lấy 0,35 m/h Để trung hòa nước thải kiềm có thể dụng khí acid (chứa CO2, SO2, NO2, N2O3,…) Việc sử dụng khí acid cho phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu làm khí thải khỏi cấu tử độc hại Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy thuộc vào thể tích nồng độ nước thải, chế độ thải nước chi phí hóa chất sử dụng 1.3.2 OXY HÓA KHỬ Để làm nước thải, sử dụng tác nhân oxy hóa clo dạng khí hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi vaø natri, permanganat kali, bicromat kali, peroxy hydro (H2O2), oxy không khí, ozone, pyroluzit (MnO2) Quá trình oxy hóa chuyển chất độc hại nước thải thành chất độc hại tách khỏi nước Quá trình tiêu tốn nhiều hóa chất nên thường sử dụng xử lý phương pháp khác 1.3.3 KEO TỤ - TẠO BÔNG Trong nguồn nước, phần hạt thường tồn dạng hạt keo mịn phân tán, kích thước hạt thường dao động khoảng 0,1 đến 10 m Các hạt không không lắng, tương đối khó tách loại Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt thể tích chúng lớn nên tượng hóa học bề mặt trở nên quan trọng Theo nguyên tắc, hạt nhỏ nước có khuynh hướng keo tụ lực hút VanderWaals hạt Lực dẫn đến dính kết hạt khoảng cách chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy chuyển động Brown tác động xáo trộn Tuy nhiên, trường hợp phân tán keo, hạt trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tónh điện bề mặt hạt mang tích điện, điện tích âm điện tích dương nhờ hấp thụ có chọn lọc ion dung dịch ion hóa nhóm hoạt hóa Trạng thái lơ lửng hạt keo bền hóa nhờ lực đẩy tónh điện Do đó, để phá tính bền hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt chúng, trình gọi trình keo tụ Các hạt keo bị trung hòa điện tích liên kết với hạt keo khác tạo thành cặn có kích thước lớn hơn, nặng lắng xuống, trình gọi trình tạo Quá trình thủy phân chất keo tụ tạo thành cặn xảy theo giai đoạn sau: TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-9 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com Me3+ + HOH Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH Me(OH)+ + H+ Me(OH)+ + HOH Me(OH)3 + H+ -Me3+ + HOH Me(OH)3 + 3H+ Hình 1.5 Hệ thống keo tụ tạo kết hợp với bể lắng Lamella Những chất keo tụ thường dùng muối sắt muối nhôm nhö: Al2(SO4)3, Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O Muối Nhôm Trong loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 dùng rộng rãi có tính hòa tan tốt nước, chi phi thấp hoạt động có hiệu khoảng pH = 5,0 – 7,5 Quá trình điện ly thủy phân Al2(SO4)3 xảy sau: Al3+ + H2O = AlOH2+ + H+ AlOH+ + H2O = Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3(s) + H+ TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-10 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng polyacrylamit (CH2CHCONH2)n Tùy thuộc vào nhóm ion phân ly mà chất trợ đông tụ có điện tích âm dương polyacrylic acid (CH2CHCOO)n polydiallyldimetyl-amon Liều lượng chất keo tụ tối ưu sử dụng thực tế xác định thí nghiệm Jartest (Hình 3.5) Hình 1.6 Mô hình Jartest 1.3.4 HẤP PHỤ Phương pháp hấp phụ dùng rông rãi để làm triệt để nước thải khỏi chất hữu hòa tan không xử lý phương pháp khác Tùy theo chất, trình hấp phụ phân loại thành: hấp phụ lý học hấp phụ hóa học - Hấp phụ lý học trình hấp phụ xảy nhờ lực liên kết vật lý chất bị hấp phụ bề mặt chất hấp phụ lực liên kết VanderWaals Các hạt bị hấp phụ vật lý chuyển động tự bề mặt chất hấp phụ trình hấp phụ đa lớp (hình thành nhiều lớp phân tử bề mặt chất hấp phụ) Hình 1.7 Lực phân tán London (đóng vai trò trình hấp phụ) TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-12 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT - GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com Hấp phụ hóa học trình hấp phụ có xảy phản ứng hóa học chất bị hấp phụ chất hấp phụ Trong xử lý nước thải, trình hấp phụ thường kết hợp hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Khả hấp phụ chất hấp phụ phụ thuộc vào: - Diện tích bề mặt chất hấp phụ (m2/g); - Nồng độ chất bị hấp phụ; - Vận tốc tương đối hai pha; - Cơ chế hình thành liên kết: hóa học lý học 1.3.5 TRAO ĐỔI ION Phương pháp trao đổi ion dùng để tách kim loại Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn,… hợp chất Arsen, Phospho, cyanua, chất phóng xạ, … khỏi nước nước thải Phương pháp cho phép thu hồi chất có giá trị đạt mức độ làm cao Đây phương pháp ứng dụng rộng rãi để tách muối xử lý nước nước thải Trao đổi ion trình ion bề mặt chất rắn trao đổi với ion điện tích dung dịch tiếp xúc với Trao đổi ion trình hấp thụ, đó, ion có dung dịch thay ion chất trao đổi không hòa tan (còn gọi mạng trao đổi ion) Chất trao đổi ion dùng công nghiệp hầu hết polyme không tan, gọi nhựa trao đổi ion Mạng polyme chứa nhóm có khả kết hợp với ion dương (chất trao đổi cation - cationit) kết hợp với ion âm (chất trao đổi anion - anionit) Chất trao đổi ion có khả trao đổi với cation anion gọi chất trao đổi lưỡng tính Các chất trao đổi ion chất vô hữu cơ, có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo Thuộc nhóm chất trao đổi ion vô tự nhiên gồm zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat,… Các chất có tính chất trao đổi cation chất chứa nhôm silicat loại: Na2O.Al2O3.nSiO2.mH2O Các chất flour apatit [Ca5(PO4)3]F hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH có tính trao đổi ion Chất trao đổi ion vô tổng hợp gồm silicagen, oxyt khó tan hydroxyt số kim loại nhôm, crom, … Các chất trao đổi ion hữu có nguồn gốc tự nhiên gồm acid humic đất than đá, chúng mang tính acid yếu Để tăng tính acid dung lượng trao đổi người ta nghiền nhỏ than lưu hóa điều kiện dư ôleum Than sunfo chất điện ly cao phân tử, rẻ chứa nhóm acid mạnh acid yếu Các chất trao đổi ion có nhược điểm độ bền hóa học độ bền học thấp, dung lượng thể tích không lớn, đặc biệt môi trường trung tính Các chất trao đổi ion hữu tổng hợp nhựa có bề mặt riêng lớn, hợp chất cao phân tử Các gốc hydrocarbon chúng tạo nên lưới không gian với nhóm có chức trao đổi cố định TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-13 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com Khả trao đổi ion chất trao đổi ion đặc trưng dung lượng trao đổi tính số đương lượng ion trao đổi đơn vị khối lượng hay thể tích chất trao đổi ion Hay nói cách khác, dung lượng trao đổi xác định sở số lượng nhóm hoạt động đơn vị khối lượng chất trao đổi Dung lượng trao đổi phụ thuộc vào đặc tính nhóm hoạt động Đối với chất trao đổi ion axít yếu bazơ yếu, dung lượng trao đổi phụ thuộc nhiều vào thay đổi pH dung dịch Như vậy, bên cạnh dung lượng trao đổi tổng cộng, phải tính đến dung lượng trao đổi hữu ích, phần dung lượng trao đổi tổng cộng sử dụng điều kiện thí nghiệm áp dụng thực tế Dung lượng trao đổi tổng cộng xác định phòng thí nghiệm phương pháp chuẩn độ với axít (đối với cột trao đổi anion dạng OH-) với bazơ (đối với cột trao đổi cation dạng H+) Dung lượng trao đổi xác định cách đường cong ngưỡng hấp thụ 1.4 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Phương pháp sinh học ứng dụng để xử lý chất hữu hòa tan có nước thải số chất vô H2S, sunfit, ammonia, nitơ,… dựa sở hoạt động vi sinh vật để phân hủy chất hữu gây ô nhiễm Vi sinh vật sử dụng chất hữu số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng phát triển Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học phân chia thành loại: - Phương pháp kỵ khí sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động điều kiện oxy; - Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động điều kiện cung cấp oxy liên tục Quá trình phân hủy chất hữu nhờ vi sinh vật gọi trình oxy hóa sinh hóa Để thực trình này, chất hữu hòa tan, chất keo chất phân tán nhỏ nước thải cần di chuyển vào bên tế bào vi sinh vật theo ba giai đoạn sau: - Chuyển chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật; - Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm chênh lệch nồng độ bên bên tế bào; - Chuyển hóa chất tế bào vi sinh vật, sản sinh lượng tổng hợp tế bào Tốc độ trình oy hóa sinh hóa phục thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng tạp chất mức độ ổn định lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý Ở điều kiện xử lý định, yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa chế độ thủy động, hàm lượng oxy nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng nguyên tố vi lượng TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-14 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com 1.4.1 PHƯƠNG PHÁP KỴ KHÍ Quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu trình sinh hóa phức tạp tạo hàng trăm sản phẩm trung gian phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa điều kiện kỵ khí biểu diễn đơn giản sau: Vi sinh vật Chất hữu -> CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S + Tế bào Một cách tổng quát, trình phân hủy kỵ khí xảy theo giai đoạn (Hình 1.8): - Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch hợp chất cao phân tử; Giai đoạn 2: Acid hóa; Giai đoạn 3: Acetate hóa; Giai đoạn 4: Methane hóa Các chất thải hữu chứa nhiều chất hữu cao phân tử proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… giai đoạn thủy phân, cắt mạch tạo thành phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy Các phản ứng thủy phân chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn, chất béo thành acid béo Trong giai đoạn acid hóa, chất hữu đơn giản lại tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 CO2 Các acid béo dễ bay chủ yếu acetic acid, propionic acid lactic acid Bên cạnh đó, CO2 H2, methanol, rượu đơn giản khác hình thành trình cắt mạch carbohydrat Vi sinh vật chuyển hóa methane phân hủy số loại chất định CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines CO Các phương trình phản ứng xảy sau: 4H2 + CO2 å CH4 + 2H2O 4HCOOH å CH4 + 3CO2 + 2H2O CH3COOH å CH4 + CO2 4CH3OH å 3CH4 + CO2 + 2H2O 4(CH3)3N + H2O å 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3 Tùy theo trạng thái bùn, chia trình xử lý kỵ khí thành: - Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), trình xử lý lớp bùn kỵ khí với dòng nước từ lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB); - Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process) TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-15 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT 4% H2 28% 24% Phức chất hữu 76% CH4 Acid hữu 52% 20% Acetic acid Quá trình thủy phân Hình 1.8 72% Quá trình acetate hóa khử hydro Quá trình methane hóa Quá trình phân hủy kỵ khí Quá Trình Tiếp Xúc Kỵ Khí (Anaerobic Contact Process) Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cao xử lý hiệu trình tiếp xúc kỵ khí (Hình 1.9) Quá trình phân hủy xảy bể kín với bùn tuần hoàn Hỗn hợp bùn nước thải bể khuấy trộn hoàn toàn Sau phân hủy, hỗn hợp đưa sang bể lắng bể tuyển để tách riêng bùn nước Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí Lượng bùn dư thải bỏ thường tốc độ sinh trưởng vi sinh vật chậm Tuyển nổi/Lắng Nước thải Nước sau xử lý Tuần hoàn bùn Hình 1.9 Sơ đồ thiết bị xử lý sinh học tiếp xúc kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Đây trình kỵ khí ứng dụng rộng rãi giới hai đặc điểm sau: TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-16 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com - Cả ba trình, phân hủy - lắng bùn - tách khí, lấp đặt công trình; - Tạo thành loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật cao tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng Bên cạnh đó, trình xử lý sinh học kỵ khí sử dụng UASB có ưu điểm so với trình bùn hoạt tính hiếu khí như: - Ít tiêu tốn lượng vận hành; - Ít bùn dư, nên giảm chí phí xử lý bùn; - Bùn sinh dễ tách nước; - Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sing dinh dưỡng; - Có khả thu hồi lượng từ khí methane; - Có khả hoạt động theo mùa bùn kỵ khí hồi phục hoạt động sau thời gian ngưng không nạp liệu Sơ đồ bể UASB trình bày Hình 1.10 Nước thải nạp liệu từ phía đáy bể, qua lớp bùn hạt, trình xử lý xảy chất hữu nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh điều kiện kỵ khí (chủ yếu methane CO2) tạo nên dòng tuần hoàn cục giúp cho trình hình thành trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh từ lớp bùn dính bám vào hạt bùn với khí tự lên phía mặt bể Tại đây, trình tách pha khílỏng-rắn xảy nhờ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5-10% Bùn sau tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn cưa dẫn đến công trình xử lý Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB trì khoảng 0,6-0,9 m/h pH thích hợp cho trình phân hủy kỵ khí dao động khoảng 6,6-7,6 Do cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để bảo đảm pH nước thải luôn > 6,2 pH < 6,2, vi sinh vật chuyển hóa methane không hoạt động Cần lưu ý chu trình sinh trưởng vi sinh vật acid hóa ngắn nhiều so với vi sinh vật acetate hóa (2-3 350C so với 2-3 ngày, điều kiện tối ưu) Do đó, trình vận hành ban đầu, tải trọng chất hữu không cao vi sinh vật acid hóa tạo acid béo dễ bay với tốc độ nhanh nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa acid thành acetate tác dụng vi sinh vật acetate hóa Do Việt Nam chưa có loại bùn hạt nên trình vận hành thực với tải trọng ban đầu khoảng kg COD/m3.ngđ Mỗi đạt đến trạng thái ổn định, tải trọng tăng lên gấp đạt tải trọng 15 - 20 kg COD/m3.ngđ Thời gian kéo dài khoảng -4 tháng Sau đó, bể hoạt động ổn định có khả chịu tải, nồng độ chất thải cao Khí mêtan thu sử dụng cho việc đun nấu cung cấp nhiệt Lượng bùn sinh nhỏ nên không cần thiết phải đặt vấn đề xử lý bùn Quá trình xử lý tiêu tốn lượng nhỏ lượng dùng để bơm nước TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-17 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Lan can bảo vệ Ống thu nước sau xử lý Sàn công tác Máng thu nước dạng cưa Ống dẫn khí Thiết bị tách pha khí – lỏng - rắn Vách hướng dòng Cầu thang Vỏ thiết bị Ống th ùt Bình h th Hỗn hợp ướ Lớp bùn kỵ khí Bọt khí Ống bơm nước vào thiết bị UASB Dung dịch NaOH 5% Bộ phận phân phối lưu lượng nước thải Hình 1.10 Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB) Quá Trình Lọc Kỵ Khí (Anaerobic Filter Process) Bể lọc kỵ khí cột chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu chứa carbon nước thải Nước thải dẫn vào cột từ lên, tiếp xúc với lớp vật liệu có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng phát triển Vì vi sinh vật giữ bề mặt vật liệu tiếp xúc không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu tế bào vi sinh vật (thời gian lưu bùn) cao (khoảng 100 ngày) TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-18 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com 1.4.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau: - Oxy hóa chất hữu cơ: CxHyOz + O2 - Enzyme Tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + NH3 + O2 - CO2 + H2O + H Enzyme Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2 - H Phân hủy nội bào: C5H7NO2 + 5O2 Enzyme 5CO + 2H O + NH 2 H Các trình xử lý sinh học phương pháp hiếu khí xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Trong công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho trình oxy hóa sinh hóa nên trình xử lý có tốc độ hiệu suất cao nhiều Tùy theo trạng thái tồn vi sinh vật, trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo chia thành: - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu sử dụng để khử chất hữu chứa carbon trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, trình lên men phân hủy hiếu khí Trong số trình này, trình bùn hoạt tính trình phổ biến - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đóa sinh học, bể phản ứng nitrate hóa với màng cố định Bể Bùn Hoạt Tính Với Vi Sinh Vật Sinh Trưởng Lơ Lửng Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, trình phân hủy xảy nước thải tiếp xúc với bùn điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằm đảm bảo yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy cách liên tục trì bùn hoạt tính trạng thái lơ lửng Nồng độ oxy hòa tan nước khỏi bể lắng đợt không nhỏ mg/L Tốc độ sử dụng oxy hòa tan bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào: - Tỷ số lượng thức ăn (chất hữu có nước thải) lượng vi sinh vật: tỷ lệ F/M; Nhiệt độ; Tốc độ sinh trưởng hoạt độ sinh lý vi sinh vật; Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trình trao đổi chất; Lượng chất cấu tạo tế bào; TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-19 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT - Hàm lượng oxy hòa tan Hình 1.11 Hình minh họa chế xử lý ao sục khí Để thiết kế vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí cách hiệu cần phải hiểu rõ vai trò quan trọng quần thể vi sinh vật Các vi sinh vật phân hủy chất hữu có nước thải thu lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, phần chất hữu bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,… Một cách tổng quát, vi sinh vật tồn hệ thống bùn hoạt tính bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, Geotrichum tồn Yêu cầu chung vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí nước thải đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt 150 mg/L, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không 25 mg/L, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ 60C < t0C < 370C Một số sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng trình bày hình Bể thổi khí Nước thải Bể lắng Bể lắng Nước sau xử lý Bùn thải Bùn Tuần hoàn bùn a Quá trình bùn hoạt tính hiếu khí cổ điển với dòng chảy nút (Conventional plug-flow activated process) TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-20 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com Máy thổi khí Bể lắng Nước thải Nước sau xử lý Bể lắng Bùn thải bỏ Tuần hoàn b Quá trình bùn hoạt tính hiếu khí khuấy trộn hoàn toàn (Complete-mix activated sludge process) Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí Bể Hoạt Động Gián Đoạn (Sequencing Batch Reactor – SBR) Bể hoạt động gián đoạn hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy xả cạn Quá trình xảy bể SBR tương tự bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục có điều tất xảy bể thực theo bước: (1) -Làm đầy; (2)Phản ứng; (3)-Lắng; (4)-Xả cạn; (5)-Ngưng Sơ đồ hệ thống SBR trình bày Hình 1.13 Làm đầy Phản ứng Lắng Xả nước Ngưng Hình 1.13 Sơ đồ hoạt động hệ thống SBR Bể Bùn Hoạt Tính Với Vi Sinh Vật Sinh Trưởng Dạng Dính Bám (Attached Growth Activated Sludge Reactor) Nguyên lý hoạt động bể tương tự trường hợp vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, khác vi sinh vật phát triển dính bám vật liệu tiếp xúc đặt bể Sơ đồ cấu tạo bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám trình bày Hình 1.14 TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-21 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Vật liệu dính bám Giá đỡ lớp vật liệu dính bám Ngăn thu nước Nước thải Nước sau xử lý Thiết bị AASR Máy thổi khí dạng turbine Ống thông khí Hình 1.14 Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám (Attacted Growth Activated Sludge Reactor – AASR) Bể Lọc Sinh Học Nhỏ Giọt (Trickling Filter) Bể lọc sinh học thiết bị phản ứng sinh học vi sinh vật sinh trưởng cố định lớp vật liệu lọc Bể lọc đại bao gồm lớp vật liệu dễ thấm nước với vi sinh vật dính kết Nước thải qua lớp vật liệu thấm nhỏ giọt Vật liệu lọc thường đá dăm khối vật liệu dẻo có hình thù khác Nếu vật liệu lọc đá sỏi kích thước hạt dao động khoảng 25-100 mm, chiều sâu lớp vật liệu dao động khoảng 0,92,5 m, trung bình 1,8 m Bể lọc với vật liệu đá dăm thường có dạng tròn Nước thải phân phối tên lớp vật liệu lọc nhờ phận phân phối Bể lọc với vật liệu lọc chất dẻo có dạng tròn, vuông, nhiều dạng khác với chiều cao biến đổi từ 4-12 m Ba loại vật liệu chất dẻo thường dùng (1) vật liệu với dòng chảy thẳng đứng, (2) vật liệu với dòng chảy ngang, (3) vật liệu đa dạng Chất hữu bị phân hủy quần thể vi sinh vật dính kết lớp vật liệu lọc Các chất hữu có nước thải bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày 0,1 – 0,2 mm bị phân hủy vi sinh vật hiếu khí Khi vi sinh vật sinh trưởng phát triển, bề dày lớp màng tăng lên, đó, oxy bị tiêu thụ trước khuếch tán hết chiều dày lớp màng sinh vật Như vậy, môi trường kỵ khí hình thành sát bề mặt vật liệu lọc Khi chiều dày lớp màng tăng lên, trình đồng hóa chất hữu xảy trước chúng tiếp xúc với với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc Kết vi sinh vật bị phân hủy nội bào, không khả đính bám lên bề mặt vật liệu lọc, bị rửa trôi TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-22 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT ỐNG TAY VỊN LAN CAN TĂNG ĐƠ 10 DÂY CĂNG 30 BÊ TÔNG CỐT THÉP VẬT LIỆU LỌC ỐNG ĐỨNG 100 ỐNG THU NƯỚC RA 300 ỐNG DẪN NƯỚC VÀO 100 Hình 1.15 Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt Đóa sinh học (Rotating Biological Contactor) Đóa sinh học gồm hàng loạt đóa tròn, phẳng, polystyren polyvinylclorua (PVC) lắp trục Các đóa đặt ngập nước phần quay chậm Trong trình vận hành, vi sinh vật sinh trưởng, phát triển bề mặt đóa hình thành lớp màng mỏng bám bề mặt đóa Khi đóa quay, lớp màng sinh học tiếp xúc với chất hữu nước thải với khí để hấp thụ oxy Đóa quay ảnh hưởng đến vận chuyển oxy đảm bảo cho vi sinh vật tồn điều kiện hiếu khí Hình 1.16 Đóa sinh học (RBC) TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-23 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com 1.4.3 HỒ SINH VẬT Tùy theo nồng độ oxy hòa tan có hồ, hệ thống hồ sinh vật phân loại thành: (1) hồ hiếu khí, (2) hồ hiếu khí tùy tiện, (3) hồ kỵ khí Hồ hiếu khí Hồ sinh vật hiếu khí đơn giản hồ đất dùng để xử lý nước thải trình tự nhiên tác dụng vi sinh vật tảo Hồ hiếu khí chứa vi sinh vật tảo dạng lơ lửng, điều kiện hiếu khí chiếm ưu suốt độ sâu hồ Có hai loại hồ hiếu khí bản: (1) hồ nuôi tảo nhằm tạo điều kiện để tảo phát triển mạnh nhất, có độ sâu từ 150 – 450 mm; (2) hồ hiếu khí nhằm đạt lượng oxy hòa tan hồ lớn nhất, có độ sâu 1,5 m Trong bể quang hợp hiếu khí, oxy cung cấp trình khuếch tán khí bề mặt tự nhiên trình quang hợp tảo Ngoại trừ tảo, quần thể vi sinh vật tồn hồ tương tự quần thể vi sinh vật hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí Vi sinh vật sử dụng oxy sinh từ trình quang hợp tảo để phân hủy hiếu khí chất hữu Các chất dinh dưỡng CO2 thải từ trình phân hủy lại nguồn thức ăn cho tảo Mối quan hệ cộng sinh tảo vi sinh vật hồ hiếu khí trình bày Hình 1.17 Tảo Tảo CO2, NH3 PO43-, H2O O2 Chất hữu Năng lượng mặt trời Vi sinh vật Tế bào Hình 1.17 Mối quan hệ cộng sinh tảo vi sinh vật hồ hiếu khí Hồ hiếu khí tùy tiện Hồ ổn định chất lượng nước thải tồn ba loại vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí hiếu khí tùy tiện gọi hồ hiếu khí tùy tiện Trong hồ hiếu khí tùy tiện tồn vùng: (1) vùng bề mặt nơi tảo vi sinh vật tồn mối quan hệ cộng sinh trình bày trên; (2) vùng đáy kỵ khí, chất rắn tích lũy phân hủy TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-24 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT tác dụng vi sinh vật kỵ khí; (3) vùng trung gian, phần hiếu khí phần kỵ khí, chất hữu phân hủy đưới tác dụng vi sinh vật hiếu khí tùy tiện Sơ đồ hồ hiếu khí tùy tiện trình bày Hình 1.18 nh sáng mặt trời Khuếch tán Tảo NH3 PO43- Tảo Nước thải CO2, O2 Cặn lắng NH3, PO43- Vi sinh vật H2S + 2O2 > H2SO4 Tế bào Tế bào chết Bùn đáy Chất hữu Acid hữu cơ, rượu CO2 + NH3 + H2S + CH4 Vùng hiếu khí H 2S Vùng hiếu khí tùy tiện CO2 O2 O2 Vùng kỵ khí Gió Hình 1.18 Sơ đồ hồ hiếu khí tùy tiện Độ sâu hồ hiếu khí tùy tiện giới hạn khoaûng 1,2 – 2,4 m (4 - ft) thời gian lưu nước kéo dài khoảng 5-30 ngày TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 1-25 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com Hồ kỵ khí Hồ kỵ khí sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu hàm lượng cặn cao Độ sâu hồ kỵ khí phải lớn 2,4 m (8 ft) đạt đến 9,1 m với thời gian lưu nước dao động khoảng 20-50 ngày Quá trình ổn định nước thải hồ xảy tác dụng kết hợp trình kết tủa trình chuyển hóa chất hữu thành CO2, CH4, khí khác, acid hữu tế bào Hiệu suất chuyển hóa BOD5 đạt đến 70% - 85% TS: Nguyễn Trung Việt TS: Trần Thị Mỹ Diệu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 1-26 ... (08) 515 018 1 Fax: (08) 811 4594 www.gree-vn.com PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HÓA HỌC Phương pháp hóa học sử dụng phản ứng hóa học để xử lý nước thải Các công trình xử lý hóa học thường kết hợp với công trình xử. .. tin t trang 1- 18 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08) 515 018 1 Fax: (08) 811 4594 www.gree-vn.com 1. 4.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ Quá trình xử lý sinh học... 1. 8 72% Quá trình acetate hóa khử hydro Quá trình methane hóa Quá trình phân hủy kỵ khí Quá Trình Tiếp Xúc Kỵ Khí (Anaerobic Contact Process) Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cao xử