TỔNG QUAN VỀ CẤP NƯỚC

Hotline: 1800 1522

Ứng dụng tiện ích

App yeumoitruong.vn

App Store Google Play

App Gom Rác GRAC

App Store Google Play

Chia sẻ trang

de^

Cây đầu làng
Bài viết
580
Nơi ở
Ho Chi Minh city
An toàn hóa chất | an toàn lao động | Sự cố tràn dầu | Bộ ứng cứu tràn đổ 25L
2.1 VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI VÀ NỀN KINH TẾ QUỐC DÂN

Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu được trong cuộc sống của con người. Trong quá trình hình thành sự sống trên trái đất thì nước và môi trường nước đóng vai trò rất quan trọng. Nước tham gia vào quá trình tái sinh thế giới hữu cơ. Nguồn nước của sự hình thành và tích lũy chất hữu cơ sơ sinh là hiện tượng quang hợp được thực hiện dưới tác dụng của năng lượng mặt trời với sự góp phần của nước và không khí. Trong quá trình trao đổi chất, nước có vai trò trung tâm. Những phản ứng lý, hóa học diễn ra với sự tham gia bắt buộc của nước. Nước là dung môi của rất nhiều chất và đóng vai trò dẫn đường cho các muối đi vào cơ thể.

Trong các khu dân cư, nước phục vụ cho các mục đích sinh hoạt, nâng cao đời sống tinh thần của người dân. Một ngôi nhà hiện đại, quy mô lớn nhưng không có nước khác nào cơ thể không có máu. Nước còn đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất, phục vụ cho hàng loạt ngành công nghiệp khác nhau.

Đối với cây trồng, nước là nhu cầu thiết yếu đồng thời còn đóng vai trò điều tiết các chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí trong đất, đó là nhân tố quan trọng cho sự phát triển của thực vật.

2.2 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH KỸ THUẬT CẤP NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

2.2.1 Trên thế giới

Vào năm 800 trước Công Nguyên (tr.CN), hệ thống cấp nước đô thị xuất hiện sớm nhất tại La Mã. Điển hình là công trình dẫn nước vào thành phố bằng kênh tự chảy, trong thành phố nước được đưa đến các bể tập trung, từ đó theo đường ống đến các lâu đài của nhà quyền quý và đến bể chứa công cộng cho người dân sử dụng.

Năm 1600, việc sử dụng phèn nhôm để keo tụ đã được các chuyên gia Tây Ban Nha áp dụng tại Trung Quốc.

Vào năm 1800, các thành phố ở châu Au, châu Mỹ đã có những hệ thống cấp nước khá đầy đủ các thành phần như công trình thu, trạm xử lý, mạng lưới,…
Ngày nay, kỹ thuật cấp nước đã đạt tới trình độ cao và còn tiếp tục phát triển. Từng hạng mục công trình trong các dây chuyền công nghệ xử lý cũng rất đa dạng và phong phú. Ngoài việc cải tiến các bể lắng ngang cổ điển thành các bể lắng ngang thu nước bề mặt, bể lắng ngang có các tấm lamen, còn có một số bể lắng khác như bể lắng đứng, bể lắng ly tâm, lắng pulsator, lắng accelator, lắng trong có tầng cặn lơ lửng,..Ngoài các bể lọc chậm, lọc nhanh kiểu trọng lực, lọc áp lực, lọc một lớp và hai lớp vật liệu, còn có các loại lọc qua màng, siêu lọc, lọc vật liệu nổi,…Trước đây, khử trùng nước bằng nhiệt, hợp chất của Clo; ngày nay, việc khử trùng nước đa dạng hơn với việc sử dụng ozone, tia cực tím, màng lọc, nano…Các thiết bị dùng nước trong nhà cũng luôn được cải tiến để phù hợp và thuận tiện cho người sử dụng. Kỹ thuật điện tử và tự động hóa cũng được áp dụng rộng rãi trong ngành cấp thoát nước từ những thiết bị nhỏ nhất như một vòi nước đến các hệ thống tự động điều khiển cả một nhà máy nước. Có thể nói kỹ thuật cấp nước đã đạt đến trình độ rất cao về công nghệ xử lý, máy móc trang thiết bị và hệ thống cơ giới hóa, tự động hóa trong vận hành quản lý.

2.2.2 Ơ Việt Nam

Năm 1894, hệ thống cấp nước đô thị đã được bắt đầu từ việc khoan giếng mạch nông tại Hà Nội và tại thành phố Hồ Chí Minh (Sài Gòn cũ).

Năm 1896, hệ thống xử lý nước đầu tiên của Hà Nội được chính thức đưa vào vận hành. Hiện nay, hệ thống cấp nước của thành phố Hà Nội đã được cải tạo và xây dựng mới với trang thiết bị hiện đại, nâng công suất lên 390 000 m3/ngày. Đối với các thành phố khác ở miền Bắc, nhiều hệ thống cấp nước cũng đã được cải tạo và phát triển.

Ơ miền Nam, các hệ thống cấp nước cho các đô thị lớn cũng được cải tạo và nâng cấp. Nhiều nhà máy nước xây dựng từ thời thuộc Pháp đã được cải tạo, thay đổi công nghệ xử lý. Hiện nay, ở thành phố Hồ Chí Minh, nhà máy nước Thủ Đức I có công suất 700 000 m3/ngày đang hoạt động, nhà máy nước Tân Hiệp, nhà máy nước ngầm Hóc Môn và nhà máy nước Thủ Đức II có công suất 300 000 m3/ngày đang khởi công xây dựng đảm bảo cung cấp nước sạch sinh hoạt và sản xuất của toàn thành phố.

Trong thời điểm hiện nay, nhiều trạm cấp nước đã được xây dựng mới, áp dụng những công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như Pháp, Phần Lan, Australia, Singapore,…Các loại công trình xử lý như bể lắng ngang có các tấm lamen, bể lắng kiểu accelator, kiểu pulsator, bể lọc sử dụng vật liệu nổi, bể lọc kiểu Aquazuz V đã được áp dụng ở nhiều nơi. Trong công nghệ xử lý nước ngầm, áp dụng ejector thu khí, tháp oxy hóa, nước chảy chuyển bậc để oxy hóa sắt thay cho giàn mưa cổ điển. Những trạm cấp nước cho các thành phố lớn đã áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóa cao. Trong tương lai, các hệ thống cấp nước sẽ được nâng cấp để theo kịp các nước trong khu vực.
2.3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CẤP NƯỚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA TỪNG CÔNG TRÌNH

Hệ thống cấp nước là tập hợp của các công trình thu nước, vận chuyển nước, xử lý nước, điều hòa và phân phối nước.

2.3.1 Công trình thu nước

Công trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ nguồn nước. Công trình thu nước mặt có các dạng kết hợp hoặc phân ly, thu nước sát bờ bằng cửa thu hoặc thu nước giữa dòng bằng ống tự chảy, xiphông. Công trình thu nước ngầm thường là giếng khoan, thu nước từ nguồn nước ngầm mạch sâu có áp. Chọn vị trí công trình thu nước dựa trên cơ sở đảm bảo lưu lượng, chất lượng, độ ổn định, tuổi thọ công trình và thuận tiện cho việc bảo vệ vệ sinh nguồn nước.

2.3.2 Công trình vận chuyển nước

Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ công trình thu lên trạm xử lý nước. Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên ngoài trạm xử lý nước, có trường hợp lấy nước từ xa, khoảng cách đến trạm xử lý có thể tới vài kilomet thậm chí hàng chục kilomet. Trường hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thể kết hợp với công trình thu hoặc xây dựng riêng biệt. Công trình thu nước sông hoặc hồ có thể dùng cửa thu và ống tự chảy, ống xiphông hoặc cá biệt có trường hợp chỉ dùng cửa thu và ống tự chảy đến trạm xử lý khi mức nước ở nguồn nước cao hơn cao độ ở trạm xử lý. Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thường là các máy bơm chìm có áp lực cao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lý.

2.3.3 Trạm xử lý

Trạm xử lý có nhiệm vụ làm sạch nước nguồn (nước mặt hoặc nước ngầm) đạt chất lượng nước sinh hoạt hoặc chất lượng nước sản xuất theo yêu cầu riêng bằng các dây chuyền công nghệ thích hợp, sau đó đưa vào bể chứa nước sạch để bơm đến nơi tiêu dùng.

2.3.4 Công trình điều hòa và phân phối nước

Công trình điều hòa nước gồm bể chứa nước sạch và đài nước.

- Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II;
- Đài nước có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp II và mạng lưới tiêu dùng.
Trạm bơm cấp II có nhiệm vụ đưa nước đã xử lý từ bể chứa nước sạch vào mạng lưới tiêu dùng. Bể chứa nước sạch và trạm bơm cấp II thường đặt trong trạm xử lý.

Mạng lưới đường ống phân phối nước làm nhiệm vụ phân phối và dẫn nước đến các hộ tiêu thụ. Mạng lưới đường ống phân phối nước gồm mạng cấp I là mạng truyền dẫn, mạng cấp II là mạng phân phối và mạng cấp III là mạng đấu nối với các ống cấp vào nhà. Mạng lưới phân phối có các dạng: mạng lưới cụt, mạng lưới vòng, mạng lưới kết hợp cả hai loại.

2.4 CÁC LOẠI NHU CẦU DÙNG NƯỚC

Nước được dùng cho các mục đích khác nhau trong sinh hoạt, trong sản xuất và các mục đích khác. Có thể chia thành ba loại nhu cầu dung nước: sinh hoạt, sản xuất và chữa cháy.

2.4.1 Nước dùng cho sinh hoạt

Là loại nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người như nước dùng để ăn uống, tấm rửa, giặt, chuẩn bị nấu ăn, cho các khu vệ sinh, tưới đường, tưới cây,…Loại nước này chiếm đa số trong các khu dân cư. Nước dùng cho sinh hoạt phải đảm bảo các tiêu chuẩn về hóa học, lý học và vi sinh theo các yêu cầu của quy phạm đề ra, không chứa các thành phần lý, hóa học và vi sinh ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.

2.4.2 Nước dùng cho sản xuất

Có rất nhiều ngành công nghiệp dùng nước với yêu cầu về lưu lượng và chất lượng nước rất khác nhau. Có ngành yêu cầu chất lượng nước không cao nhưng số lượng lớn, ngược lại có những ngành yêu cầu số lượng nước không nhiều nhưng chất lượng nước rất cao, ví dụ nước cho các ngành công nghiệp dệt, phim ảnh, nước cấp cho các nồi hơi, nước cho vào sản phẩm là các đồ ăn uống,…Nước cấp cho các ngành công nghiệp luyện kim, hóa chất yêu cầu lượng nước lớn nhưng yêu cầu chất lượng thường không cao. Lượng nước cấp cho sản xuất của một nhà máy có thể tương đương với nhu cầu dùng nước của một đô thị hàng ngàn dân.

2.4.3 Nước dùng cho chữa cháy

Dù là khu vực dân cư hay khu công nghiệp đều có khả năng xảy ra cháy. Vì vậy, hệ thống cấp nước cho sinh hoạt hay sản xuất đều phải tính đến trường hợp có cháy. Nước dùng cho việc chữa cháy luôn được dự trữ trong bể chứa nước sạch của thành phố.


2.5 TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC

Tiêu chuẩn dùng nước có nhiều loại: tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt của người dân, tiêu chuẩn nước sinh hoạt của công nhân trong khi làm việc, tiêu chuẩn tắm của công nhân trong các phân xưởng nóng và bình thường sau khi tan ca, tiêu chuẩn nước sản xuất, chữa cháy, tưới nước,…

Theo quy phạm, tiêu chuẩn dùng nước được xác định theo TCXDVN 33 : 2006.
 
Sửa lần cuối bởi điều hành viên:

de^

Cây đầu làng
Bài viết
580
Nơi ở
Ho Chi Minh city
An toàn hóa chất | an toàn lao động | Sự cố tràn dầu | Bộ ứng cứu tràn đổ 25L
TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP
XỬ LÝ NƯỚC CẤP


Nhìn chung, quá trình xử lý nước cấp chủ yếu xử dụng các biện pháp sau:

- Biện pháp cơ học: hồ chứa và lắng sơ bộ, song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc.
- Biện pháp hóa học: dùng phèn làm chất cao tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, cho clo vào nước để khử trùng.
- Biện pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm. Điện phân nước biển để khử muối. Khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng.

3.1 XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

3.1.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước.

3.1.2 Song chắn và lưới chắn rác

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước.

Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiết diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khung thép. Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm. Vận tốc nước chảy qua song chắn khoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s. Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngăn quản lý. Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn.

Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trên khung thép. Tấm lưới đan bằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2 x 2 ÷ 5 x 5 mm. Trong một số trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mặt lưới 25 x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để tăng cường khả năng chịu lực của lưới. Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷ 0,8 m/s.

Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều. Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ tròn do một động cơ kéo. Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với nhau bằng bản lề. Lưới được đan bằng dây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4. Mắt lưới kích thước từ 0,3 x 0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm. Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m. Vận tốc nước chảy qua băng lưới từ 3,5 ÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW. Các loại song chắn và lưới chắn được trình bày trong Hình 3.1.










Hình 3.1 Các loại song và lưới chắn rác.

3.1.3 Bể lắng cát

Ơ các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, các hạt cặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắng nhanh được giữ lại ở bể lắng cát.

Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,5; để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng.

3.1.4 Lắng

Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng.

Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 16,3 mm/s. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3.000 m3/ngày. Đối với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,3-0,5 mm/s. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%.

Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 so với mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau. Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắng ngang. Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm 5,26 lần so với bể lắng ngang thuần túy.

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng. Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn. Tuy nhiên, bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao. Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng lắng nhỏ hơn hoặc bằng 0,85 mm/s và thời gian lưu nước khoảng 1,5 – 2 giờ.




















Hình 3.2 Cấu tạo bể lắng đứng.

3.1.5 Lọc

Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọc giảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h). Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h).

Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau. Thiết bị lọc có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chân không (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng; …

Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sử dụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương. Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:

- Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ 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 bông.

Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc nhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọc hở dao động trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m.



3.2 XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

3.2.1 Làm thoáng

Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc.

Làm thoáng để khử CO2, H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao công suất của các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan. Quá trình làm thoáng làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nâng cao thế oxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và mùi của nước. Có hai phương pháp làm thoáng:

- Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở các dàn làm thoáng cưỡng bức.
- Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng.
- Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước.

3.2.2 Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc.

3.2.3 Keo Tụ - Tạo Bông

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 m. Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện.

Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông. Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai đoạn sau:

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+

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:

· Al2(SO4)3, Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O
· FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2O

Muối Nhôm

Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tan tốt trong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5. Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:

Al3+ + H2O = AlOH2+ + H+
AlOH+ + H2O = Al(OH)2+ + H+
Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3(s) + H+
Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+

Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình phản ứng sau:

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3 theo tỷ lệ (10:1) – (20:1). Phản ứng xảy ra như sau:
6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O 8Al(OH)3 + 2Na2SO4

Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường cũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông.

Muối Sắt

Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do:

- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp;
- Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn;
- Độ bền lớn;
- Có thể khử mùi H2S.

Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan có màu do phản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ. Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra do các phản ứng sau:

FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + HCl
Fe2(SO4)3 + 6H2O Fe(OH)3 + 3H2SO4

Trong điều kiện kiềm hóa:

2FeCl3 + 3Ca(OH)2 Fe(OH)3 + 3CaCl2
FeSO4 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4

Chất Trợ Keo Tụ

Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ keo tụ (flucculant). Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo. Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O).

Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n. Tùy thuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon.

Liều lượng chất keo tụ tối ưu sử dụng trong thực tế được xác định bằng thí nghiệm Jartest (Hình 2.4).













3.2.4 Khử trùng nước

Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng. Sau các quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…

a. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo

Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
Cl2 + H2O HOCl + HCl

Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:
Cl2 + H2O H+ + OCl- + Cl-

Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl
2HOCl 2H+ + 2OCl-

b. Dùng ozone để khử trùng

Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người. Ơ trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử. Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol.

c. Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình.

d. Khử trùng bằng tia cực tím (UV)

Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng diệt trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sát trùng bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước.

e. Khử trùng bằng siêu âm

Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.

f. Khử trùng bằng ion bạc

Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2 – 10 ion g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trong nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không phát huy được khả năng diệt trùng.

3.3 XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC BIỆT

Ngoài các phương pháp xử lý trên, khi chất lượng nước cấp được yêu cầu cao hơn nên trong xử lý nước cấp còn sử dụng một số phương pháp sau:

- Khử mùi và vị bằng làm thoáng, chất oxy hóa mạnh, than hoạt tính;
- Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp trao đổi ion;
- Khử mặn và khử muối trong nước bằng phương pháp trao đổi ion, điện phân, lọc qua màng, nhiệt hay chưng cất.
 

de^

Cây đầu làng
Bài viết
580
Nơi ở
Ho Chi Minh city
An toàn hóa chất | an toàn lao động | Sự cố tràn dầu | Bộ ứng cứu tràn đổ 25L
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Do đặc tính nước thải ngành chế biến thủy sản chứa lượng chất hữu cơ lớn, tỉ số BOD/COD dao động khoảng từ 0,5 đến 0,7 nên biện pháp xử lý thường được áp dụng là sử dụng các công trình xử lý sinh học.
Trong nước thải còn chứa lượng cặn khá lớn, các mảnh vụn nguyên liệu có đặc tính cơ học tương đối bền vì thế trước khi đưa vào hệ thống xử lý sinh học, nước thải cần được xử lý bằng các công trình xử lý cơ học để loại bỏ cặn này.
Do lưu lượng và chất lượng nước thải chế biến thủy sản thay đổi rất lớn theo thời gian, do đó trong công nghệ thường phải sử dụng bể điều hòa có dung tích đủ lớn để ổ định dòng nước thải vào công trình xử lý sinh học tiếp theo.
Nước thải sau khi xử lý sinh học vẫn còn một số vi sinh vật gây bệnh, do đó phải qua giai đoạn khử trùng trước khi xả ra ngoài môi trường.
1. PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất không tan (rác, cát nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải; điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
Các công trình xử lý cơ học nước thải thủy sản thông dụng:
1.1 Song chắn rác
Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác.
Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành hai loại:
- Song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 ÷100mm.
- Song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 ÷25mm.
1.2 Lưới lọc
Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước mắt lưới từ 0,5÷1,0mm.
Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa.
1.3 Bể lắng cát
Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô nặng như cát, sởi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… đế bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại:
- Bể lắng cát ngang
- Bể lắng cát thổi khí
- Bể lắng cát ly tâm.
1.4 Bể điều hòa
Do đặc điểm công nghệ sản xuất của một số ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày, đêm. Sự dao động lớn về lưu lượng và nồng độ dẫn đến những hậu quả xấu về chế độ công tác của mạng lưới và các công trình xử lý. Do đó bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổ định, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Bể điều hòa có thể được phân loại như sau:
- Bể điều hòa lưu lượng
- Bể điều hòa nồng độ
- Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ.
1.5 Bể lắng
Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc dựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước thải. Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước thải. Vì vậy đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để có thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học.
Thông thường trong bể lắng, người ta thường phân ra làm 4 vùng:
- Vùng phân phối nước vào
- Vùng lắng các hạt cặn
- Vùng chứa và cô đặc cặn
- Vùng thu nước ra.









Bể lắng được chia làm 3 loại:
- Bể lắng ngang (có hoặc không có vách nghiêng): mặt bằng có dạng hình chữ nhật.
- Bể lắng đứng: mặt bằng là hình tròn hoặc hình vuông (nhưng trên thực tế thường sử dụng bể lắng đứng hình tròn), trong bể lắng hình tròn nước chuyển động theo phương bán kính (radian).
- Bể lắng li tâm: mặt bằng là hình tròn. Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.
1.6 Bể vớt dầu mỡ
Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý). Vì vậy ta phải thu hồi các chất này trước khi đi vào các công trình phía sau. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học…và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn.
1.7 Bể lọc
Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. Đối với nước thải ngành chế biến thủy sản thì bể lọc ít được sử dụng vì nó làm tăng giá thành xử lý. Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm có trong nước thải. Các loại bể lọc được phân loại như sau:
- Lọc qua vách lọc
- Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt
- Thiết bị lọc chậm
- Thiết bị lọc nhanh.
1.8 Tách các hạt rắn lơ lửng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén
Người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành lắng chúng dưới tác dụng của các lực li tâm trong các xyclon thủy lực hoặc máy li tâm.
2. PHƯƠNG PHÁP HÓA - LÝ
Cơ sở của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tạp chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng căn lắng hoặc dưới dạng hòa tan không độc hại.
Các phương pháp hóa lý thường được sử dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản là quá trình keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi…
2.1 Keo tụ
Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không hể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ. Quá trình thủy phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau:
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+
Các chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O); phèn sắt (Fe2(SO4)3.2H2O; Fe2(SO4)3.3H2O; FeSO4.7H2O và FeCl3) hoặc chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Các chất keo tụ cao phân tử cho phép nâng cao đáng kể hiệu quả của quá trình keo tụ và lắng bông cặn sau đó.
2.2 Tuyển nổi
Tuyển nổi được ứng dụng để xử lý các chất lơ lửng trong nước (bùn hoạt tính, màng vi sinh vật). Nước thải được nén đến áp suất 40-60psi với khối lượng không khí bão hòa. Khi áp suất của hỗn hợp khí-nước này được giảm đến áp suất khí quyển trong bể tuyển nổi thì những bọt khí nhỏ bé được giải phóng. Bọt khí có khả năng hấp phụ các bông bùn và các chất lơ lửng hoặc nhũ tương (dầu, sợi …) làm chúng kết dính lại với nhau và nổi lên trên bề mặt bể. Hỗn hợp khí - chất rắn nổi lên tạo thành váng trên bề mặt. Nước đã được loại bỏ các chất rắn lơ lửng được xả ra từ đáy của bể tuyển nổi.
a. Tuyển nổi với với việc tách các bọt khí ra khỏi dung dịch
Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa các chất bẩn nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. Thực chất của biện pháp này là tạo ra một dung dịch quá bão hòa không khí. Sau đó không khí được tách ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt cực nhỏ và lôi kéo các chất bẩn nổi lên trên mặt nước.
- Tuyển nổi chân không
- Tuyển nổi không áp lực
- Tuyển nổi áp lực.
b. Tuyển nổi với việc cung cấp không khí nén qua tấm xốp, ống châm lỗ
- Tuyển nổi với thổi không khí nén qua các vòi
- Tuyển nổi với phân tán không khí qua tấm xốp.
3. PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên.
Phương pháp này được sử dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải. Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ qua các quá trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý.
Các phương pháp sinh học có thể được phân chia dựa trên các cơ sở khác nhau, song nhìn chung có thể chia thành hai loại chính như sau:
- Nguyên lý sinh học hiếu khí là biện pháp xử lý sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp ôxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng từ 20 ÷ 40oC.
- Xử lý sinh học yếm khí là biện pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí để loại bỏ các chất hữu cơ có trong nước thải.
3.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên
3.1.1 Phương pháp xử lý qua đất.
Thực chất của quá trình xử lý là: khi lọc nước thải qua đất các chất rắn lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất này tạo ra một màng gồm rất nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải. Những vi sinh vật sẽ xử dụng ôxy của không khí qua các khe đất và chuyển hóa các chất hữu cơ thành các hợp chất khoáng. Các công trình xử dụng phưong pháp xử lý qua đất là:
- Cánh đồng tưới
- Cánh đồng lọc
3.1.2 Cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc.
Cánh đồng tưới công cộng hoặc cánh đồng lọc là những mảnh ruộng được san bằng hoặc dốc không đáng kể và được ngăn bằng những bờ đất. Nước thải được phân phối vào những mảnh ruộng đó nhờ mạng lưới tưới và sau khi lọc qua đất lại được qua một mạng lưới khác để tiêu đi.
3.1.3 Cánh đồng tưới nông nghiệp.
Nước thải của thành phố, thị trấn xí nghiệp công nghiệp nếu không chứa các chất độc hại hoặc chứa với nồng độ nhỏ hơn giới hạn cho phép, là một nguồn lợi có thể sử dụng để tưới cho cây trồng và cặn sử dụng bón. Vì vậy, cánh đồng tưới nông nghiệp vừa để phục vụ cho nông nghiệp vừa để xử lý nước thải.
Theo chế độ người ta phân biệt hai loại: cánh đồng quanh năm thu nhận nước thải và cánh đồng tưới chỉ thu nhận nước thải theo mùa.
3.1.4 Hồ sinh vật.
Là hồ xử lý sinh học, có nhiều tên gọi khác như: hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải v.v…
Các quá trình diễn ra trong hồ sinh vật cũng tương tự như quá trình tự làm sạch diễn ra ở các sông hồ chứa nước tự nhiên: đầu tiên các chất hữu cơ bị phân hủy bởi vi sinh vật. Các sản phẩm tạo thành sau khi phân hủy lại được rong, tảo sử dụng. Do kết quả hoạt động sống của vi sinh vật oxy tự do lại được tạo thành và hòa tan trong nước rồi lại được vi sinh vật sử dụng để trao đổi chất. Sự hoạt động của rong tảo không phải là quá trình chính mà chỉ tạo điều kiện thuận lợi cung cấp cho quá trình mà thôi. Vai trò xử lý chủ yếu ở đây vẫn là vi sinh vật .
Hồ sinh vật có thể chia ra làm hai loại chính như sau:
- Loại 1: Nước thải sau khi lắng sơ bộ qua các bể lắng được pha loãng với nước sông theo tỉ lệ 1:3 đến 1:5 và cho chảy vào hồ. Ôxy hoà tan được cung cấp qua mặt thoáng. Trong hồ cũng diễn ra quá trình đông tụ sinh học, ôxy hóa các chất hữu cơ và do đó BOD của nước thải giảm xuống.
- Loại 2: hồ không pha loãng với thời gian nước lưu lại trong hồ từ 1÷6 tuần. Theo cơ chế của quá trình xử lý nước thải người ta phân biệt ba loại hồ
sinh vật:
P Hồ yếm khí
P Hồ tùy tiện
P Hồ hiếu khí: có hai loại:
§ Hồ làm thoáng tự nhiên
§ Hồ làm thoáng nhân tạo
3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo
3.2.1 Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí
Năm 1914 hai nhà bác học người Anh là Ardern và Lockett đã thành công trong việc tạo bùn hoạt tính và sử dụng bùn hoạt tính để xử lý nước thải. Công nghệ xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính được áp dụng từ đó đến nay. Hiện nay đã có rất nhiều trạm xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính hoạt động trên khắp thế giới nhằm để xử lý các dòng nước thải từ các trung tâm đô thị và các công ty chế biến thực phẩm. Hiệu quả khử COD, BOD cao, trong đa số các trường hợp đạt từ 78 ÷ 82% hoặc có thể lớn hơn.
Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu khí có thể kể đến như: bể Aerotank bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dính bám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay…
a. Quá trình bùn hoạt tính
Quy trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính được thực hiện ở nước Anh từ năm 1914, và đã được duy trì và phát triển đến ngày nay với phạm vi áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp.
Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân đế cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn có mầu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác. Các vi sinh vật đồng hoá các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Như vậy các chất hữu cơ có trong nước thải được chuyển hoá thành các chất vô cơ như H2O, CO2 không độc hại cho môi trường.
Quá trình sinh học có thể diễn tả tóm tắt như sau :
Chất hữu cơ + vi sinh vật + ôxy NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mới
hay có thể viết :
Chất thải + bùn hoạt tính + không khí Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư
PHÂN LOẠI BỂ AEROTANK THEO SƠ ĐỒ VẬN HÀNH
Bể Aerotank truyền thống
Sơ đồ vận hành của bể Aerotank truyền thống như sau:

Hình 1.6 : Sơ đồ làm việc của bể Aeroatnk truyền thống.
Bể Aerotank với sơ đồ nạp nước thải vào theo bậc


Hình 1.7 : Sơ đồ làm việc của Aerotank nạp theo bậc.
Bể Aerotank có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy
Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đó nhu cầu cung cấp ôxy cũng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ. Ở đầu vào của bể cần lượng ôxy lớn hơn do đó phải cấp không khí nhiều hơn ở đầu vào và giảm dần ở các ô tiếp sau để đáp ứng cường độ tiêu thụ không đều ôxy trong toàn bể. Ưu đ iểm của bể dạng này là:
- Giảm được lượng không khí cấp vào tức giảm công suất của máy nén.
- Không có hiện tượng làm thoáng quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất chứa Nitơ.
Bể Aerotank tải trọng cao.
Những bể Aerotank cao tải được coi là những bể có sức tải chất bẩn cao và cho hiệu suất làm sạch cũng cao. Có thể áp dụng khi yêu cầu xử lý để nước đầu ra có chất lượng loại C hoặc dưới loại B. Nước qua bể lắng đợt I hoặc chỉ qua lưới chắn rác, sau đó trộn đều với 10 ÷ 20% bùn tuần hoàn, đi vào bể Aerotank để làm thoáng trong khoảng thời gian từ 1÷3 giờ. Nồng độ bùn hoạt tính trong bể 1000 mg/l. Bằng cách điều chỉnh lượng khí cấp vào và lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, có thể thu được hiệu quả xử lý đạt loại C và gần loại B.
Bể Aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Contact Stabilitation)
Nước từ bể lắng đợt 1 được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái sinh (bùn đã được xử lý đến ổn định trong ngăn tái sinh) đi vào năng tiếp xúc của bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần lớn các chất keo lơ lửng và chất bẩn hòa tan có trong nước thải với thời gian rất ngắn khoảng 0,5 1 giờ rồi chảy sang bể lắng đợt 2. Bùn lắng ở đáy bể lắng 2 được bơm tuần hoàn lại bể tái sinh. Ở bể tái sinh, bùn được làm thoáng trong thời gian từ 3 6 giờ để ôxy hóa hết các chất hữu cơ đã hấp thụ. Bùn sau khi tái sinh rất ổn định. Bùn dư được xả ra ngoài trước ngăn tái sinh. Ưu điểm của dạng bể này là bể Aerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải.

Hình 1.8 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc.
Bể làm thoáng kéo dài

Hình 1.9: Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thoáng kéo dài.
Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

Hình 1.10 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh.
Ưu điểm chính của sơ đồ làm việc theo nguyên tắc khuấy trộn hoàn chỉnh là: pha loãng ngay tức khắc nồng độ của các chất ô nhiễm trong toàn thể tích bể, không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho loại nước thải có chỉ số thể tích bùn cao, cặn khó lắng.
Mương ôxy hóa
Mương ôxy hóa là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh có dạng vòng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương.
b. Quá trình vi sinh dính bám
Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn, khi có đủ độ ẩm và thức ăn là các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và ôxy. Chúng dính bám vào bề mặt vật rắn bằng chất Gelatin do chính vi khuẩn tiết ra và chúng có thể dễ dàng di chuyển trong lớp Gelatin dính bám này. Đầu tiên vi khuẩn cư trú hình thành tập trung ở một khu vực, sau đó màng vi sinh không ngừng phát triển, phủ kín toàn bộ bề mặt vật rắn bằng một lớp tế bào. Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối khoáng) và ôxy có trong nước thải cần xử lý khuếch tán qua màng biofilm vào tận lớp xenlulô.
Sau một thời gian, sự phân lớp hoàn thành: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí, được ôxy khuếch tán xâm nhập, lớp giữa là lớp tùy nghi, lớp trong là lớp yếm khí không có ôxy. Bề dày của các lớp này phụ thuộc vào loại vật liệu đỡ (vật liệu lọc). Bề dày lớp hoạt tính hiếu khí thường khoảng 300 ÷ 400 m.
Bể lọc sinh học
Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình ôxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể thường chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám.
Bể lọc sinh học thường được phân chia thành hai dạng: bể lọc sinh học nhỏ giọt và bể lọc sinh học cao tải. Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng có chiều cao khá lớn.
- Bể lọc sinh học nhỏ giọt thường dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thải không quá 1000 m3/ngđ.
- Bể lọc sinh học cao tải có những đặc điểm: tải trọng nước tới
10 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt.
- Tháp lọc sinh học: những tháp lọc sinh học có thể xử dụng ở các trạm xử lý với lưu lượng dưới 50000m3/ngđ, với điều kiện địa hình thuận lợi và nồng độ nước thải sau khi làm sạch BOD là 20÷25mg/l.
Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)
Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC – Rotating Biological Contactors) được áp dụng đầu tiên ở CHLB Đức năm 1960 và hiện nay đã được sử dụng rộng rãi để xử lý BOD và Nitrat hóa. RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đĩa nhúng chìm khoảng 40% trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Khi đĩa quay, màng sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ có trong nước thải và sau đó tiếp xúc với ôxy. Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa ôxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời đĩa quay còn tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa qua bể lắng đợt II.
Khác với quần thể vi sinh vật ở bùn hoạt tính, thành phần loài và và số lượng các loài là tương đối ổn định. Vi sinh vật trong màng bám trên đĩa quay gồm các vi khuẩn kị khí tùy tiện như: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, … các vi sinh vật hiếu khí như: Bacillus (thường thì có ở lớp trên của màng). Khi lượng không khí cung cấp không đủ thì vi sinh vật tạo thành màng mỏng gồm các chủng vi sinh vật yếm khí như: Desulfovibrio và một số vi khuẩu sunfua, trong điều kiện yếm khí vi sinh vật thường tạo mùi khó chịu. Nấm và vi sinh vật hiếu khí phát triển ở màng trên, và cùng tham gia vào việc phân hủy các chất hữu cơ. Sự đóng góp nấm chỉ quan trọng trong trường hợp pH nước thải thấp, hoặc các loại nước thải công nghiệp đặc biệt, vì nấm không thể cạnh tranh với các loại vi khuẩn về thức ăn trong điều kiện bình thường.
c. Bể sinh học theo mẻ SBR
Thực chất của bể sinh học hoạt động theo mẻ (SBR - Sequence Batch Reactor) là một dạng của bể Aerotank. Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Bể Aerotank làm việc theo mẻ liên tục có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí.
Bể sinh học làm việc theo từng mẻ kế tiếp được thực hiện theo 5 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Đưa nước thải vào bể. Nước thải đã qua song chắn rác và bể lắng cát, tách dầu mỡ, tự chảy hoặc bơm vào bể đến mức định trước.
- Giai đoạn 2: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp ôxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, yêu cầu về mức độ xử lý.
- Giai đoạn 3: Lắng trong nước. Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ.
- Giai đoạn 4: Tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp nhận.
- Giai đoạn 5: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể. Ở những công ty có dòng chảy đều có thể bố trí lịch hoạt động để rút thời gian xuống còn bằng 0.
3.2.2 Xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí
Phân hủy kỵ khí (Anaerobic Descomposotion) là quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành chất khí (CH4 và CO2) trong điều kiện không có ôxy. Các động lực của quá trình kỵ khí và cân bằng vật chất nói chung là tương tự như các hệ thống hiếu khí, tuy nhiên có một vài khác biệt cần được cân nhắc. Việc chuyển hoá các axit hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng. Lượng chất hữu cơ chuyển hoá thành khí vào khoảng 80 90%.
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS. Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 32 35 oC. Trong trường hợp nhiệt độ nhỏ hơn 30oC có thể cung cấp thêm nhiệt độ để đạt được nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật lên men kị khí. Tuy nhiên khí mêtan sinh ra từ bình phản ứng có thể được sử dụng để cung cấp nhiệt.
Ưu điểm nổi bật của quá trình xử lý kỵ khí là lượng bùn sản sinh ra rất thấp, vì thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hơn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí.
Trong quá trình lên men kỵ khí, thường có 4 nhóm vi sinh vật phân hủy vật chất hữu cơ nối tiếp nhau:
- Các vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic) phân hủy các chất hữu cơ dạng polyme như các polysaccharide và protein thành các monomer. Kết quả của sự “bẻ gãy” mạch cacbon này chưa làm giảm COD.
- Các monomer được chuyển hóa thành các axit béo (VFA) với một lượng nhỏ H2 . Các axit chủ yếu là Acetic, propionic và butyric với những lượng nhỏ của axit Valeric. Ơ giai đoạn axit hóa này, COD có giảm đi đôi chút (không quá 10%).
- Tất cả các axit có mạch carbon dài hơn axit acetic được chuyển hóa tiếp thành acetac và H2 bởi các vi sinh vật Acetogenic, chẳng hạn như sự chuyển hóa của axit propionic diễn ra theo phương trình:
C3H5COOH + 2H2O C2H4O2 + CO2 + 3H2
Trong phản ứng này, việc giảm COD được biểu hiện thông qua sự xuất hiện H2. Phản ứng này chỉ sẽ diễn ra nếu như nồng độ H2 rất thấp.
- Axit acetic và H2 bị chuyển hóa thành CH4 bởi các vi sinh vật methanogenic:
Axit acetic:
C2H4O2 CO2 + CH4
CH3COO- + H2O CH4 + HCO32-
Hydrogen:
HCO32- + 4H2 CH4 + OH- + 2H2O
Các công trình xử lý nước thải sử dụng phương pháp sinh học yếm khí:
a. Quá trình kỵ khí tiếp xúc (Anaerobic contact process)
Quá trình này cung cấp phân ly và hoàn lưu các vi sinh vật giống, do đó cho phép vận hành quá trình ở thời gian lưu từ 6 12 giờ.
Cần có một thiết bị khử khí (Degasifier) để giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bước phân ly.
Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lưu chất rắn được xác định là 10 ngày ở nhiệt độ 32oC, nếu nhiệt độ giảm đi 11oC, thời gian lưu đòi hỏi phải tăng gấp đôi.
b. Quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic filter process)
Lọc kỵ khí gắn với sự tăng trưởng các vi sinh vật kỵ khí trên các giá thể. Bể lọc có thể được vận hành ở chế độ dòng chảy ngược hoặc xuôi.
Giá thể lọc trong quá trình lưu giữ bùn hoạt tính trên nó cũng có khả năng phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong quá trình tiêu hóa.
c. Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) và các chất hữ cơ bị phân hủy.
Các bọt khí mêtan và NH3, H2S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí để dẫn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể và tại đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng và rắn. Nước thải tiếp tục đi ra khỏi bể, còn bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn. Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó là vô cùng quan trọng khi vận hành UASB.
Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5 10 mg/l Fe2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ. Để duy trì lớp bông bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0,6 0,9 m/h. Sự ổn định chất thải diễn ra đồng thời với việc chuyển dịch chất thải xuyên ra lớp bùn.
d. Bể FBR (Fluidized Bed Reactor)
Nước thải được bơm vào bể từ dưới lên xuyên qua lớp cát mà ở đó các vi sinh vật phát triển. Nồng độ sinh khối có thể vượt quá 30000 mg/l.
Nước thải ra khỏi bể được hoàn lưu một phần để hòa trộn với nước thải đầu vào. Lưu lượng nước thải hòa trộn tùy thuộc vào nòng độ chất ô nhiễm của nước thải và vận tốc lọc.
Hiệu quả khử chất hữu cơ có thể đạt 80% ở tải trọng 4 kg COD/m3ngàyđêm đối với nước thải tương đối loãng.
3.2.3 Xử lý sinh học trong điều kiện thiếu khí
Nguyên tắc của phương pháp này là trong điều kiện thiếu ôxy (hàm lượng ôxy hòa tan được giữ trong nước là 1mg/l) thì các chất dinh dưỡng như Nitơ, Photpho có trong nước thải sẽ bị các vi sinh vật tùy nghi phân hủy. Phương pháp chủ yếu là khử Nitrat:
NO3- VSV Nitrosomonas NO2-
NO2- + chất hữu cơ VSV Nitrosomonas N2 + CO2 + H2O
4. XỬ LÝ HOÀN THIỆN
Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105÷106 vi khuẩn trong 1ml. Hầu hết các loại vi khuẩn có trong nước thải không phải là vi trùng gây bệnh, nhưng không loại trừ khả năng tồn tại một vài loài vi khuẩn gây bệnh nào đó. Nếu xả nước thải ra nguồn cấp nước, hồ bơi, hồ nuôi cá thì khả năng lan truyền bệnh sẽ rất lớn, do đó phải có biện pháp tiệt trùng nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.
Sau khi xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên thì hiệu suất khử trùng có thể đạt hiệu suất 99%, còn trong điều kiện nhân tạo có thể đạt được 91 – 98%. Đặc biệt trong quá trình xử lý kỵ khí đã tiêu diệt được nhiều vi sinh vật gây bệnh.
Các biện pháp tiệt trùng xử lý nước thải phổ biến hiện nay là:
- Dùng Clo hơi qua thiết bị định lượng Clo.
- Dùng Hypoclorit – Canxi dạng bột – Ca(ClO)2.
- Dùng Hypoclorit – Natri, nước Javel NaClO.
- Dùng Ozon.
- Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản ra.
 
scroll-topTop