bài giảng công nghệ xử lý nước thải

XỬ LÝ NƯỚC

Lý Thị Thu Hà

Bộ môn Công nghệ môi trường

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. TS. Trịnh Xuân Lai, Cấp nước - Tập 2 - Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

2. PGS.TS. Hoàng Văn Huệ, PGS.TS Trần Đức Hạ, Thoát nước - tập 2- Xử lý nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

3. Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải, Cơ sở hoá học quá trình xử lý nước cấp và nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

4. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật

5. Hoàng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển, Kỹ thuật môi trường, NXB KHKT

6. Ronald L.Droste, Theory and practice of water and wastewater treatment.

1. Quá trình lựa chọn công nghệ tốt nhất hiện có

1.A. Các đặc trưng chung của dòng thải

1.B. Kiểm tra kỹ các thông số ô nhiễm :

1.C. Lựa chọn sơ bộ1.D. Lựa chọn cuối cùng:


1.A. Các đặc trưng chung của dòng thải công nghiệp

• Mức tiêu thụ và thải nước thải của quá trình sản xuất

• Đặc tính hữu cơ dễ phân huỷ, khó phân huỷ

• Các chất vô cơ, tập trung chú ý KLN

• pH

Sự có mặt của KL nặng trong dòng thải của các ngành công nghiệp


1.B. Kiểm tra kỹ các thông số

• Phân tích các thông số

• Nếu nhà máy chưa hoạt động thì có thể tham quan 2,3 cơ sở

sản xuất tương tự nhằm thu thập thông tin phục vụ cho bước lựa

chọn công nghệ sơ bộ

• Sắp xếp các chất ô nhiễm chính vào các nhóm thông số

• Thí nghiệm pilot nhằm xác định khả năng xử lý hoặc tham quan

các cơ sở xử lý tương tự


1.C. Lựa chọn sơ bộ

• Liệt kê những công nghệ hiện có

• Công nghệ đề xuất

• Dự đoán hiệu suất quá trình

• Dự trù kinh phí

1. Quá trình lựa chọn công nghệ tốt nhất có thể1.C. Lựa chọn sơ bộ

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝViệc lựa chọn công nghệ hiệu quả nhất cần dựa trên các yếu tố sau:Các đặc tính của nước thảiDòng thải Liên tục hay theo mẻ, tần suất, thể tích, tốc độThành phần hoá học Nồng độ, chất rắn lơ lửng và chất rắn …..Các giới hạn xử lý

Các tiêu chuẩn ngành Các tiêu chuẩn xử lý theo ngành (giấy và bột giấy, lọc dầu…)

Các quy định tại địa phương Các quy định cho các cơ sở trong cùng một KCNCác yếu tố có thể gây cản trở

Không gian Quỹ đất cho cơ sở xử lýTác động môi trường Tình trạng ở gần các khu dân cưNhân lực Có đủ trình độ kỹ thuật để vận hành hệ thống XL khôngViệc mở rộng trong tương lai Dự đoán trước nhu cầu mở rộng cơ sở XL trong tương laiVốn và chi phí vận hành

Các quá trình ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp

Nguồn: Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 34, bảng 3.1

Chất ô nhiễm Các quá trình

Chất hữu cơ phân huỷ sinh học (BOD) Xử lý sinh học hiếu khí:

-Bùn hoạt tính, mương oxy hoá

-Hồ hiếu khí

-Lọc nhỏ giọt

-Đĩa sinh học quay (RBC)

-Hồ ổn định

-Thiết bị phản ứng kiểu đệm

Xử lý sinh học yếm khí

-Hồ yếm khí

-Lọc yếm khí

-Tiếp xúc yếm khí

-Thiết bị phản ứng tầng sôi




Các chất hữu cơ bền -Oxy hoá hoá học

-Hấp phụ bằng cacbon

Các hợp chất hữu cơ bay hơi -Sục khí, oxy hoá hoá học

-Hấp phụ, xử lý sinh học

Tổng chất rắn lơ lửng Có hoặc không có keo tụ/đông tụ:

-Lắng

-Tuyển nổi

-Lọc




Nitơ -Tách amonia

-Nitrat hoá và khử nitrat

-Khử bằng clo

Phốt pho -Kết tủa

-Hấp thụ sinh học

-Trao đổi ion

Kim loại nặng -Kết tủa hoá học

-Trao đổi ion

-Lọc màng

Chất rắn vô cơ hoà tan -Trao đổi ion

-Thẩm thấu ngược

-Thấm tách bằng điện

Dầu mỡ -Keo tụ / đông tụ / tuyển nổi

-Siêu lọc


1.C. Lựa chọn cuối cùng

• Nghiên cứu kỹ các công nghệ đã được lựa chọn sơ bộ

• Xem xét kỹ các yếu tố lựa chọn

CÁC YẾU TỐ Nhận xét

1. Khả năng áp dụng Khả năng áp dụng của một quy trình có thể được đánh giá dựa trên kinh nghiệm quá khứ, tài liệu xuất bản, tài liệu của nhà máy và nghiên cứu pilot. Trong những trường hợp mới hay không bình thường chưa gặp bao giờ thì cần có nghiên cứu thí điểm.

2. Lưu lượng phù hợp

3. Mức dao động của lưu lượng nước thải dự kiến.

-Công nghệ xử lý được chọn phải đáp ứng được lưu lượng dự kiến. Ví dụ, hồ ổn định sẽ không phù hợp với lưu lượng nước thải cực lớn.

-Thiết bị và quy trình xử lý được chọn phải đáp ứng được mức dao động lớn trong lưu lượng. Hầu hết các công nghệ chỉ làm việc tốt nhất ở một mức lưu lượng ổn định nào đó. Nếu mức dao động là quá lớn thì cần có bước điều hòa lưu lượng.

4. Các đặc tính nước thải đầu vào.

5. Các thành phần cản trở và các thành phần không chịu tác động

-Đặc tính nước thải đầu vào sẽ có ảnh hưởng đến công nghệ được chọn (vd xử lý hoá học hay sinh học) và các yêu cầu vận hành.

-Có những thành phần nào có thể cản trở quá trình xử lý? Thành phần nào không chịu tác động trong quá trình xử lý?

Các yếu tố quan trọng cần xem xét khi đánh giá và lựa chọn thiết bị và quy trình xử lýNguồn: Kỹ thuật xử lý nước thải–Xử lý, Thải và Tái sử dụng, tái bản lần 3, Metcalf & Eddy, Inc.


6. Các vấn đề về nhiệt độ (khíhậu)

7. Động học phản ứng và lựa chọn thiết bị phản ứng.

-Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng trong hầu hết các quá trình hoá, sinh. Nhiệt độ cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt động cơ học của thiết bị. Nhiệt độ ấm áp có thể đẩy nhanh việc phát sinh mùi và hạn chế việc phát tán trong không khí.

-Kích cỡ thiết bị phản ứng phải dựa vào động học phản ứng. Dữ liệu động học có thể lấy từ kinh nghiệm, tài liệu xuất bản, kết quả nghiên cứu điểnhình.

8. Vận hành.

11. Các yêu cầu về môi trường

-Việc vận hành thường được đánh giá thông qua chất lượng dòng ra, phù hợp với các quy định thải.

- Các yếu tố môi trường như loại gió chủ đạo, hướng gió, khoảng cách đến khu dân cư có thể hạn chế hoặc ảnh hưởng đến việc sử dụng một số quá trình, đặc biệt khi có thể phát sinh mùi. Tiếng ồn và giao thông có thể ảnh hưởng đến việc chọn địa điểm. Môi trường nước tiếp nhận có thể có những giới hạn đặc biệt, đòi hỏi phải loại bỏ một số thành phần đặc biệt như dinh dưỡng khỏi nước thải.


9 . Xử lý các chất tồn đọng. - Loại hình và số lượng các chất tồn đọng dạng rắn, lỏng và khí cần được xác định hay ước lượng. Thông thường nghiên cứu thí điểm để xác dịnh và định lượng các chất tồn đọng.

10. Xử lý bùn. - Có hay không yếu tố nào đó làm việc xử lý và tiêu huỷ bùn trở nên không khả thi hoặc quá tốn kém? Việc tuần hoàn chất thải từ quá trình xử lý bùn ảnh hưởng gì đến bộ phận xử lý nước? Việc chọn lựa hệ thống xử lý bùn cần đi đôi với việc chọn lựa hệ thống xử lý nước.


12. Các yêu cầu về hoá chất

13. Các yêu cầu về năng lượng

-Nguồn và lượng hoá chất nào cần phải sẵn có trong một khoảng thời gian dài nhằm đảm bảo vận hành hệ thống có hiệu quả? Việc bổ sung hoá chất có gì ảnh hưởng đến các đặc tính của chất tồn đọng sau xử lý và chi phí xử lý?

-Nếu mục đích là thiết kế một hệ thống xử lý có hiệu quả về kinh tế thì cần phải biết được các yêu cầu về năng lượng và chi phí cho năng lượng trong tương lai.

15. Các yêu cầu về nhân sự

19. Tính phức tạp

16. Các yêu cầu vận hành và bảo dưỡng

-Cần bao nhiêu người và ở mức độ kỹ năng nào để vận hành hệ thống? Có sẵn nguồn nhân lực này không? Cần đào tạo thêm những gì? -Mức độ phức tạp của việc vận hành hệ thống trong trường hợp thông thường và trường hợp khẩn cấp? Người vận hành cần được đào tạo những gì?

-Các yêu cầu đặc biệt về vận hành và bảo dưỡng? Cần những phụ tùng thay thế nào, nguồn ở đâu và chi phí ra sao?

18. Tính tin cậy -Mức độ tin cậy của hệ thống nếu xét trong một thời gian dài? Hệ thống có dễ bị trục trặc không, có chịu được sốc định kỳ về lưu lượng không? Nếu có thì chất lượng của nước thải sau xử lý bị ảnh hưởng như thế nào?


20. Tính tương thích.

21. Quỹ đất

-Với cơ sở vật chất hiện có thì hệ thống mới có vận hành bình thường được không? Việc mở rộng nhà máy có thể thực hiện dễ dàng không?-Quỹ đất có cho phép xây dựng không chỉ hệ thống xử lý đang xem xét mà còn cả mở rộng trong tương lai không? Cần một vùng đệm rộng bao nhiêu để đảm bảo mỹ quan và loại bỏ các tác động xấu?

1. Quá trình lựa chọn công nghệ tốt nhất 1.D. Lựa chọn cuối cùng

Dây chuyền xử lý tương thích cho các ngành công nghiệp

Nguồn:Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 193, b

Tiền xử lý Điều hòa Sơ cấp Thứ cấp Bậc 3

Hoá chất hữu cơ

Điều hòa, trung hoà, oxy hoá, trích ly

Đông keo tụ/ kết tủa, lắng trọng lực, tuyển nổi

Xử lý sinh học Oxy hoá hoá học

Lọc dầu Điều hòa, trung hoà, oxy hoá

Đông keo tụ, lắng trọng lực, tuyển nổi

Xử lý sinh học Hấp phụ

Giấy và bột giấy

Sàng Lắng trọng lực

Xử lý sinh học Oxy hoá hoá học

Chất dẻo và nhựa

Oxy hoá, trích ly

Đông keo tụ, lắng trọng lực tuyển nổi

Xử lý sinh học Hấp phụ

Dây chuyền xử lý tương thích cho các ngành công nghiệp

Nguồn:Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 193, b

Tiền xử lý Điều hòa Sơ cấp Thứ cấp Bậc 3

Chất nổ kết tủa hoá học

Xử lý sinh học

Cao su oxy hoá hoá học

Xử lý sinh học

Dệt nhuộm Sàng Điều hoà, trung hoà

Đông keo tụ, hấp phụ

Xử lý sinh học Siêu lọc

Thuộc, hoàn thiện da

Sàng Trung hoà Đông keo tụ, tách trọng lực tuyển nổi

Hiếu khí, yếm khí

Hấp phụ

Các tiêu chuẩn lựa chọn một quy trình xử lý hiếu khí hoặc yếm khí


THÔNG SỐ XỬ LÝ HIẾU KHÍ XỬ LÝ YẾM KHÍ

Đặc tính dòng vào

< 5% TSS<2000 mg/L BODKhông có yêu cầu về tính kiềm1 kg PO4-P/ 100 kg BODTương thích với hợp chất lưu huỳnh5 đến 30 độ C

< 5% TSS>2000 mg/L BOD>1500 mg/L CaCO32 kg NH3-N/ 100 kg BOD0,4 kg PO4-P/ 100 kg BODKhông tương thích với hợp chất lưu huỳnh29-38độ C hoặc 49-57độ C

Yêu cầu về Oxy

Phụ thuộc vào chất thải Không

Điều kiện phản ứng

pH 6,5 đến 8,5

> 2,0 mg/L DO

pH 6,5 đến 7,5

Không có yêu cầu về ôxy

1. Quá trình lựa chọn công nghệ tốt nhất 1.D. Lựa chọn cuối cùng

Các tiêu chuẩn lựa chọn một quy trình xử lý hiếu khí hoặc yếm khí


THÔNG SỐ XỬ LÝ HIẾU KHÍ XỬ LÝ YẾM KHÍ

Tạo bùn 0,6-1,1 kg TSS/kg BOD được xử lý

0,2-0,4 kg TSS/kg BOD được xử lý

Metan Không Khoảng 0,25 m3/kg BOD được xử lý

Hiệu suất xử lý BOD đặc trưng

85-99,9% 80-85%

Ưu điểm Chịu được dao động lớn hơn, hồi phục nhanh, ít diện tích, không yêu cầu về kiềm

Cần ít năng lượng và dinh dưỡng, tạo ít bùn, năng lượng sinh ra có thể được sử dụng

Nhược điểm

Nhiều bọt, không thu hồi được khí tạo ra, tạo nhiều bùn, tốn năng lượng, khó tách nước khỏi bùn hơn

Nguy cơ ăn mòn cao, nhiều mùi, tốn thời gian để thích nghi với khí hậu

2. Phân loại các quá trình và phương pháp xử lý 2.1. Phương pháp cơ học

2.1.1. Song chắn hoặc lưới chắn

Mục đích: khử tất cả các tạp vật có thể gây ra các sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn.


• Số khe hở giữu các thanh:

Trong đó:qmax : Lưu lượng lớn nhất (= qtbh * kh) kh: hệ số vượt tải (1,5-3,5)

b: Khoảng cách giữa các thanh (16-25mm),m v: Vận tốc trung bình qua các khe (0,6-1m/s) h1: Độ sâu nước ở chân song chắn,m kz

: hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy (1,05) •Chiều rộng buồng đặt song chắn rác:

Trong đó: s:chiều dày thanh chắn (8-10mm) ,m

Chiều dài đoạn mở rộng

Tổn thất cột nước


tg

BBl ks

21

Lượng rác giữ lại

W = a.N/365.1000 (m3/ngđ)

N = BBOD5 / BOD5

BBOD5 = BOD5* Q (g/l)

Trong đó: a. Lượng rác tính theo đầu người trong năm (l/người,năm)

N: số người tính toán sử dụng hệ thống

BOD5: Tải lượng ô nhiễm do sinh hoạt của người dân = 60g/l, người, ngày


2.1.2. Bể điều hoà

Điều hoà trên dòng thải

Điều hoà ngoài dòng thải

Cách 1: PP đồ thị trên cơ sở thực nghiệm

2.1.2. Bể điều hoàXác định thể tích bể điều hoà


Cách 2. Tính toán bể điều hoà bằng bảng

Thời gian

V_vào (m3)

V_tích luỹ (m3)

Q_bơm ra (m3)

Q_ tb

Q_thay đổi (m3)

23.3 7.5 7.5 10 10 2.5

0.3 8 15.5 20 10 4.5

1.3 8 23.5 30 10 6.5

2.3 8.5 32 40 10 8

3.3 8 40 50 10 10

4.3 8 48 60 10 12

5.3 8.5 56.5 70 10 13.5

6.3 8.5 65 80 10 15

7.3 9.5 74.5 90 10 15.5

8.3 11 85.5 100 10 14.5

9.3 13.5 99 110 10 11

10.3 12 111 120 10 9

11.3 14 125 130 10 5

13.3 13 138 140 10 2

14.3 12 150 150 10 0

15.3 11 161 160 10 -1


Cách 3: Tính toán theo công thức

Thể tích của bể điều hoà (m3) khi xả tập trung nước thải

Thể tích của bể điều hoà (m3) khi nồng độ dao động theo chu kỳ

Khi cần đièu hoà cả lưu lượng và nồng độ nước thải thì thể tích bể điều hoà lưu lượng và nồng độ chất bẩn được tính toán theo từng bước:

ΔW = (qvao - qra) Δt ΔC = [ (Cvao - Cra) Δt]/Wdh

Trong đó:

qvao, qra, Cvao , Cra: là lưu lượng, nồng độ chất bẩn trong nước thải ở thời điểm sau 1 bước tính toán

Wdh : là thể tích nước trong bể điểu hoà tương ứng với thời điểm tính toán

2.1.2. Điều hoà

• Chọn bể điều hoà khuấy trộn bằng không khí nén để điều hoà nồng độ chất thải khi nước thải có nồng độ chất lơ lửng dưới 500 mg/l với độ thuỷ lực 10mm/s. Hệ thống sục khí như sau:

•Thiết bị sục khí là các ống có lỗ khoan đường kính lỗ d=5mm cách nhau 3-6cm nằm ở mặt dưới ống, ống phải đặt tuyệt đối theo phương ngang, dọc theo tường của bể trên các giá đỡ để ở độ cao 6-10cm so với đáy

• Nếu đặt thiết bị sục khí chỉ ở 1 phía và sát thành bể thì khoảng cách từ thiết bị tới thành đối diện lấy bằng 1 đến 1,5H

•Đuờng kính của thiết bị sục khí lấy bằng 50mm nếu cường độ sục khí nhỏ hơn 8m3/h cho 1m dài và bằng 75mm nếu cường độ sục khí lớn hơn

• Chọn bể điều hoà khấy trộn cơ khí khi nước thải có nồng độ chất lơ lửng >500 mg/l với chế độ nước vào bể bất kỳ. Thể tích được tính toán tương tự

• Phải có hố tập trung cặn và thiết bị xả cặn

2.1.3.Bể lắng

Trong xử lý chất thải, quá trình lắng được sử dụng để loại tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước.

Theo chức năng, các bể lắng được phân thành:

- Bể lắng cát: lắng cát, sạn, thuỷ tinh,mảnh kim loại, hạt sét...

- Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác ở dạng lơ lửng

- Bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải.

2.1.3.Bể lắng

a, Bể lắng cát

Bảng tải trọng bề mặt của bể lắng cát (hay độ lớn thủy lực) theo đường kính hạt ở 150C (Trịnh Xuân Lai, 2000)

Đường kính hạt (mm) 0,1 0,12 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5

U0 (mm/s) 5,12 7,37 11,5 18,7 24,2 28,3 34,5 40,7 51,6

b/B Cotg = 0 Cotg = 0,5 Cotg = 1 Cotg = 2 Cotg = 3

0,10,20,40,60,80,91,0

0,3200,3240,3300,3400,3550,3670,385

0,3430,3460,3500,3560,3650,3730,385

0,3500,3520,3560,3610,3690,3750,385

0,3530,3550,3580,3630,3700,3760,385

0,3500,3520,3560,3610,3690,3750,385

Bảng giá trị m đối với cửa tràn theo giá trị góc

2.1.3.Bể lắng

a, Bể lắng sơ cấp (bể lắng đợt 1)

Vị trí Tác dụng Phân loại

- Theo công dụng

- Theo chế độ làm việc

- Theo chiều nước chảy trong bể

Số liệu ban đầu để tính toán bể lắng Lưu lượng và hàm lượng cặn C1 Hàm lượng cặn của nước thải sau lắng C2 Điều kiện về chế độ lắng của hạt Hệ số kết tụ n

a, Bể lắng sơ cấpBỂ LẮNG NGANG

. Thường được sử dụng khi lưu lượng nước thải trên 15000 m3/ngđ. Hiệu suất lắng đạt 60%. Vận tốc dòng chảy không lớn hơn 0,01m/s. Thời gian lưu từ 1-3h.

h1

h2

h3

h4

Khi toán thể tích bể cần tuân thủ các quy định

a, Bể lắng sơ cấpBỂ LẮNG ĐỨNG


l a, Bể lắng sơ cấpBỂ LẮNG RADIAN (ly tâm)

- (1) Dòng vào - (2) Dòng ra - (3) Bùn hồi lưu - (4) Bộ phận cào gom bùn cặn

-(5) Ống tháo bùn- (6) Bộ phận gạt bọt –(7) Máng tháo váng –(8) Cầu và động cơ

Ống trung tâm

Phễu

Thanh gạt bùn

a, Bể lắng sơ cấpBỂ LẮNG RADIAN (hướng tâm)


b, Bể lắng thứ cấp

Bể lắng đợt 2 sau bể lọc sinh học được tính toán theo tải trọng bề mặt q0 (m3/m2.h)

• q0 = 3,6KsU0

Trong đó: u0: độ lớn thuỷ lực của màng sinh học, khi xử lý sinh học hoàn

toàn thì u0=1,4mm/s

Ks: hệ số sử dụng dung tích, lấy 0,4 đối với bể lắng li tâm, 0,35 đối với bể lắng đứng, 0,45 đối với bể lắng ngang


Diện tích mặt thoáng của bể:

F = Qmax/ q0

Diện tích mặt cắt ướt của bể:

W = Qmax/ v.3600 (v: vận tốc nước chảy trong bể)

Chiều rộng của bể:

B = W/H (H: chiều cao công tác của bể)

Chiều dài của bể:

L = F/B hoặc L=v.t ( thời gian lưu nước t=1,5-2h)

Thể tích vùng chứa nén cặn:

Trong đó: Tiêu chuẩn màng vi sinh vật sau bể lọc (=28/ngđ) Độ ẩm của màng sinh vật dư (96%) n: số bể lắng t: thời gian tích lũy cặn (=2ngđ) Ntt: Dân số tính toán theo BOD

np

tNa tt

.10.100

.100..W

6b


Chiều cao lớp bùn trong bể lắng 2:

hb = Wb/L.b

Chiều cao xây dựng của bể:

HXD = H + hth + hb + hbv

Trong đó:

H: Chiều cao công tác của bể (2,5m)

hth: Chiều cao lớp nước trung hoà(0,4m)

hb : Chiều cao lớp bùn (0,2m)

hbv : Chiều cao bảo vệ (0,3m)

Kích thước bể lắng ngang đợt 2:

H *B* L


Bể lắng đợt 2 sau aeroten được tính toán dựa trên cơ sở cân bằng vật chất của hệ thống tải trọng thuỷ lực q0 phụ thuộc nồng độ bùn hoạt tính a (g/l), chỉ số bùn l (cm/g) và nồng độ bùn cho phép sau lắng a1 (mg/l). Tải trọng thuỷ lực tính theo công thức:

Trong đó:

a: nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten chọn không quá 15g/l

a1: nồng độ bùn hoạt tính của nước sau lắng không dưới 10mg/l


101,05,0

8,0

01,0

5,4a

s

la

HKq

2. Phân loại các quá trình và phương pháp xử lý 2.2. Phương pháp hoá lý

2.2.1. Đông tụ và keo tụ

Nói chung, xử lý sơ cấp bằng phương pháp hoá học được áp dụng khi nước thải công nghiệp có hàm lượng các chất rắn cao ở dạng keo (khó lắng).

Mục đích của xử lý sơ cấp là giảm lượng chất rắn để quá trình xử lý thứ cấp đạt hiệu quả (xử lý các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải, ví dụ như chất hữu cơ hoà tan).

Quá trình xử lý sơ cấp chủ yếu gồm :lắng trọng lực, và tuyển nổi bằng không khí hoà tan.

Hoá chất được sử dụng như chất đông tụ và tạo bông với mục đích chủ yếu là chuyển các hạt keo lơ lửng thành chất rắn ở dạng:

- Có thể lắng nhờ trọng lực trong bể lắng,hoặc

- được tách bằng tuyển nổi

1. PHẦN TRÊN: Các chất rắn nổi (ví dụ dầu mỡ)

2. PHẦN GIỮA: Các hạt keo lơ lửng (TSS) và các chất rắn hoà tan (TDS)

3. Ở ĐÁY: Các chất rắn có thể lắng (ví dụ như cát)


Các chất rắn có trong nước thải

Tóm tắt các phản ứng của quá trình đông tụ và tạo bông:

1. Khuấy trộn nhanh: Chất keo tụ mang điện tích dương đến gần hạt keo mang điện tích âm

2. Quá trình đông tụ làm cho hạt keo được trung hoà điện tích

3. Các hạt keo đã được trung hoà điện tích tạo thành bông xốp

4. Khuấy chậm: Chất tạo bông (polyme) làm cho khối bông kết lại và có thể lắng

- CHẤT ĐÔNG TỤ thường sử dụng: Nhôm sunfat Al2SO4.18H2O -Polyaluminium Chloride (PAC), Al2(OH)5Cl or Aluminium chlorohydrate (ACH), Al2(OH)4Cl2– Polyme tổng hợp, ví dụ như polyacrylamin[–CH2-CH(CONH2)-]2

Thiết kế bể khuấy trộn:

QUÁ TRÌNH ĐÔNG TỤ:Khuấy nhanh G :Gradien

vận tốc =(P/V. μ)1/2 ≈ 200s-1

Thời gian lưu = 1 phút

QUÁ TRÌNH TẠO BÔNG:Khuấy chậm: G≈50s-1

Thời gian lưu: ít nhất là 10 phút

Chú thích :P = năng lượng khuấy trộnV = thể tích bể khuấy trộnμ=độ nhớt động lực của

nước

Bể trộn

Bể phản ứng


Quá trình khuấy trộn bởi cánh khuấy trong bể phản ứng làm hình thành 2 tác động: tuần hoàn và phân xáo trộn nước thải.Năng lượng đầu vào có thể xác định thông qua hiệu suất khuấy trộn. Năng lượng cấp vào càng nhiều thì quá trình xáo trộn càng tốt.Camp và Stein đã đề xuất công thức tính vận tốc khuấy trộn trong quá trình đông tụ:

Trong đó:G: là gradient vận tốc khuấy trộn,1/sP: Năng lượng cấp cho quá trình khuấy trộn, Wμ: Độ nhớt động học, N.s/m2V: thể tích bể phản ứng, m3.

Bằng cách nhân 2 vế của phương trình trên với thời gian lưu (τ =V/Q) ta có:

V

PG

PV

QV

P

Q

VG

1

2.2. Phương pháp hoá lý2.2.1. Đông tụ và keo tụ

Những vấn đề kỹ thuật thường gặp: Lượng hoá chất cho vào thiếu chính xác Quá trình đông tụ chưa hoàn toàn Quá trình tạo bông chưa hoàn toàn

Giải pháp:

•Giải pháp:

- Lượng hoá chất chính xác cần được xác định hàng ngày đối với mẫu nước thải nhờ thiết bị jar- test

-Hệ thống bơm định lượng nhất thiết cần một hệ thống hiệu chỉnh để kiểm tra lượng hoá chất hàng ngày (được đưa vào qua bơm định lượng)

-Máy khuấy (khuấy trộn nhanh) cần kiểm tra và xác định ở tốc độ quay lớn -thời gian tiếp xúc: 1 phút

-Máy khuấy (khuấy trộn chậm) cần được kiểm tra và xác định ở tốc độ quay chậm thời gian thời tiếp xúc: khoảng 10 phút

2.2. Phương pháp hoá lý2.2.1. Đông tụ và keo tụ

2.2. Phương pháp hoá lý2.2.2. Tuyển nổiTuyển nổi bằng không khí hoà tan (DAF: Dissolved air floatation)

Nguyên tắc hoạt động (DAF):(a) Hỗn hợp khí điều áp và nước thải ở áp suất cao được dẫn vào ống khuếch tán trung tâm..(b) Khí khuếch tán liên kết với các hạt rắn làm thành các bọt khí lớn hơn do đó sẽ kéo các hạt TSS nổi lên trên bề mặt, trong khi đó, các hạt rắn còn lại lắng xuống đáy thiết bị. c, Bùn nổi được thu gom nhờ bộ phận gạt và bùn lắng được cào ở phần máng trung tâm. d, Nước trong chảy theo mágn trung tâm ra ngoài.

2.2.2. Tuyển nổiTuyển nổi nhờ khí hoà tan (Tuyển nổi giãn áp-ADF: Air diffused floatatio)

Hoạt động:Hệ thống tuyển nổi nhờ khí hoà tan kết hợp với đông tụ và tạo bông được kiểm soát thông qua lượng chất keo tụ và tạo bông và chế độ khuấy trộn

2.2. Phương pháp hoá lý2.2.2. Tuyển nổi

Các thông số cần cân nhắc khi thiết kế hệ thống DAF: Do hoạt động của hệ thống DAF phụ thuộc vào các vật chất bề mặt

nên nhất thiết cần tiến hành các nghiên cứu và thử nghiệm trên hệ thống Pilot.

Các thông số cần xem xét trong quá trình thiết kế bao gồm: nồng độ chất ô nhiễm, lưu lượng khí sử dụng, tốc độ nổi của các hạt tỷ lệ nổi của các hạt.


Hiệu quả của hệ thống DAF phụ thuộc trước hết vào tỷ lệ của lưu lượng khí/tải lượng chất ô nhiễm (A/S). Tỷ lệ này thay đổi đối với các dạng chất lơ lửng khác nhau và được xác định bằng thực nghiệm. Tỷ lệ A/S thường sử dụng trong hệ thống xử lý nước thải thay đổi từ 0,005 đến 0,060.Mối quan hệ giữa tỷ số A/S với độ hoà tan của khí, áp suất vận hành và nồng độ chất ô nhiễm được mô tả theo phương trình:

Trong đó:A/S: tỷ lệ khí-rắn, ml/mgsa: độ hoà tan của khí, ml/lf: phần khí hoà tan ở áp suất P, thường là 0,5P: áp suất, at. với p là áp suất tuyệt đối.Sa: Nồng độ chất rắn lơ lửng trong dòng vào, g/m3 (mg/l)

a

a

S

fPs

S

A )1(3,1


Nhiệt độ, oC 0 10 20 30

sa, ml/l 29,2 22,8 18,7 15,7

Với hệ DAF có dòng hồi lưu thì:

Trong đó:R: lượng tuần hoàn có áp suất, m3/ngàyQ: lưu lượng vào, m3/ngày.

QS

RfPs

S

A

a

a )1(3,1


Khi thiết kế các thiết bị tuyển nổi nên lấy:

a, Thiết bị tuyển nổi cơ khí:

-Thời gian tuyển nổi 20-30 min

-Vận tốc quay của cánh khuấy 12-15m/s

-Đường kính cánh khuấy D lấy 200-750mm

-Lượng không khí trên 1 đơn vị diện tích trong ngăn tuyển nổi là 40-50 m3/m2.h

-Chiều sâu nước trong ngăn tuyển nổi từ 1,5 đến 3m

-Nếu bể hình vuông thì mỗi cạnh kích thước bằng 6D, diện tích phục vụ của môix cánh khuấy không quá 35D2

Thể tích mỗi ngăn tuyển nổi tính theo công thức: W = 0,85.Q.t

Q: Lưu lượng nước thải (m3/h)

t: Thời gian tuyển nổi (Phút)


b, Thiết bị tuyển nổi áp lực:

Khối lượng không khí lấy bằng 3-5% thể tích nước cần xử lý.

Áp lực dư trong thùng áp lực 30-50N/cm3

Thời gian bão hoà không khí 1-3min

Bể lắng kết hợp tuyển nổi hình chữ nhật chiều sâu 1-1,5m, thời gian tuyển nổi 20 min, dùng cho công trình xử lý nước thải công suất dưới 100m3/h

Bể lắng kết hợp tuyển nổi kiểu ly tâm có chiều sâu không được nhỏ hơn 3m (vùng tuyển nổi và lắng chiều sâu mỗi vùng không được nhỏ hơn 1,5m) khi công suất công trình lớn hơn 100m3/h

2.2. Phương pháp hoá lý2.2.3. Phương pháp hấp phụ

Cơ sở của quá trình: Hấp phụ các chất bẩn hòa tan là kết quả của sự di chuyển phân tử của những chất đó từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng của trường lực bề mặt.

Có 2 kiểu hấp phụ:

+ Hấp phụ trong điều kiện tĩnh: là không cho sự chuyển động tương đối của phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ mà cho nó hấp phụ với nhau.

+ Hấp phụ trong điều kiện động: là có sự chuyển động tương đối của phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ.

Quá trình hấp phụ là quá trình thuận nghịch nên thường thực hiện hấp phụ nhiều bậc

2.2.3. Phương pháp hấp phụChọn chất hấp phụ

Những chất có thể hấp phụ là: than hoạt tính, silicagen,hydroxit nhôm hoặc sắt, nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, cao lanh, tro và các dung dịch hấp phụ lỏng.

Nước thải chứa chất bẩn hữu cơ: dùng các vật liệu xốp (than hoạt tính,các chất hữu cơ tổng hợp)

Nước thải chứa hỗn hợp các chất bẩn hoà tan ở dạng phân tử và dạng các chất tạo mixen lớn : dùng bông cặn tươi của những hyđroxit của nhôm hoặc sắt.

2.2. Phương pháp hoá lý2.2.4. Phương pháp trao đổi ion

Được ứng dụng để xử lý nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn…. Do đó được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước cấp và nước thải.

Các chất trao đổi ion

+ Chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên: zeolit, KL khoáng chất, đất sét, chất chứa nhôm silicat (Na2O.Al2O3.nSiO2.mH2O), các chất florua apatit [Ca5(PO4)3]F và hydroxit apatit [Ca5(PO4)3]OH.

+ Chất trao đổi ion vô cơ tổng hợp: silicagen, permutit

+ Chất trao đổi ion hữu cơ tự nhiên: axit humic của đất và than đá

+ Chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp: nhựa có bề mặt riêng lớn.

2.2. Phương pháp hoá lý2.2.3. Phương pháp trao đổi ion

Ví dụ tách muối ra khỏi nước:

+ Khi tiếp xúc với cationit:

R-SO3H + NaOH R-SO3 + Na + HCl

+ Khi tiếp xúc với anionit:

R-OH + NaCl RCl + NaOH

2. Phân loại các quá trình và phương pháp xử lý 2.3. Phương pháp hoá học

2.3.1. Phương pháp trung hoàa. Trung hoà bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải

kiềmb. Trung hoà bằng cách cho thêm hoá chất vào nước thảic. Trung hoà nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp

vật liệu lọc trung hoàd. Trung hoà nước thải chứa kiềm bằng cách dùng khí

thải.

2.3. Phương pháp hoá học 2.3.1. Phương pháp oxi hoá khử

Để xử lý nước thải chứa các chất vô cơ độc hại như các KLN Hg, As, Cu, Pb, Ni và CN- ….

Các chất oxi hoá: O2, Cl2, H2O2, KMnO4…

2. Phân loại các quá trình và phương pháp xử lý 2.4. Phương pháp sinh học

2.4.1. Phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo với quá trình bùn hoạt tính- Xử lý hiếu khí trong bể aerotank- Xử lý kị khí qua lớp cặn lơ lửng trong bể UASB

2.4.2. Phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo với quá trình màng sinh học- Sự sinh trưởng dính bám bằng màng sinh học- Xử lý hiếu khí trên bể Biophin- Xử lý kị khí qua lớp vật liệu lọc nổi

2.4.3. Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

2. Phân loại các quá trình và phương pháp xử lý 2.4. Phương pháp sinh học

MLSS: Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng (Mixed Liquoz Suspended Solids)

MLVSS: Hàm lượng rắn bay hơi

SVI : Chỉ số thể tích bùn (Sludge Volume Index)

Y: Hệ số sử dụng chất nền cực đại (Heterotrophic synthesis yield , mg VSS/mg COD)

Kd: Hệ số phân huỷ nội bào , (mg VSS/mg VSS.ngày - Endogenous decay coefficient, 1/ngày)

HRT: Thời gian lưu thuỷ lực (Hydrolic Retention Time)

SRT : Tuổi của bùn (Solids Retention Time)

F/M:

2.4.1. Phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo với quá trình bùn hoạt tínhXử lý hiếu khí trong bể aeroten

Bùn hoạt tính là gì? Việc phân loại vi sinh vật liên quan tới xử lý nước thải:- Có nhân đơn bào (Protista): vi tảo, nấm men, nguyên sinh vật- Không nhân đơn bào (Monera): Khuẩn lam và vi khuẩn- Không chia thành tế bào: virut

-NGUYÊN SINH VẬT: Một số loài gây bệnh (ví dụ như Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Cryptosporidium genus) và không trực tiếp tham gia vào quá trình xử lý nước thải.- VI KHUẨN: Chỉ có một số loài gây bệnh (ví dụ như Salmonella typhi, Vibrio cholerae, Legionella pneumophila). Đa số các loài vi khuẩn trực tiếp tham gia hữu ích vào quá trình phân huỷ sinh học các chất hữu cơ (ví dụ như Escherichia coli), chúng cần thiết cho quá trình xử lý - VIRUT: Tất cả các loài virut đều gây bệnh

BÙN HOẠT TÍNH Nguyên lý và thiết kế

Ba yếu tố chính cần được kiểm soát:- SỤC KHÍ- TUẦN HOÀN BÙN HOẠT TÍNH (RAS)- THẢI BÙN HOẠT TÍNH DƯ (WAS)

BÙN HOẠT TÍNH Nguyên lý và thiết kế PHÂN LOẠI

Phân loại theo nguyên lý làm việc

- Bể Ae thông thường: xử lý sinh hoá không hoàn toàn, hoàn toàn

- Bể Ae sức chứa cao


Phân loại theo chế độ thuỷ động học trong công trình: ae đẩy, ae AE trộn, Ae kiểu hỗn hợp

Không khí

Nước raNước vào

Bùn hoạt tính

Không khí

Nước ra

Nước từ bể lắng thứ nhất

Bùn hoạt tính

Không khí

Nước raNước từ bể lắng thứ nhất

Bùn hoạt tính

Phân loại Ae theo chế độ thổi khí:

AE bình thường,

ae thổi khí kéo dài,

ea hoạt động theo mẻ


Thiết bị hoạt động gián đoạn (SBR) kết hợp bể Aeroten và bể lắng thành một bể

ĐƯA NƯỚC THẢI VÀO: Dẫn nước thải chưa xử lý vào bể phản ứng (chứa một lượng bùn hoạt hoá nhất định) với tốc độ không đổi, thời gian thường là 30 phút

SỤC KHÍ: Sau đó cho sục khí hốn hợp chất lỏng và bùn hoạt tính trong khoảng thời gian cố định(2 –6 giờ)

LẮNG: Ngừng sục khí trong bước này (1 giờ). Các chất rắn lắng xuống và thể tích lớp bùn tăng lên. Nước thải sau xử lý ở phía trên lớp bùn và đã được lắng trong

THẢI BÙN: Hút nước thải đã được lắng trong và bùn qua các ống riêng biệt khác nhau. Thời gian: 30 phút.

BÙN HOẠT TÍNH Nguyên lý và thiết kế SBR

ƯU NHƯỢC, ĐIỂM CÔNG NGHỆ SBRƯU ĐIỂM• Hệ thống SBR linh động có thể xử lý nhiều loại nước thải khác nhau với nhiều thành phần và tải trọng.• Dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng thiết bị ( các thiết bị ít) mà không cần phải tháo nước cạn bể. Chỉ tháo nước khi bảo trì các thiết bị như: cánh khuấy, motor, máy thổi khí, hệ thống thổi khí.• Hệ thống có thể điều khiển hoàn toàn tự động• TSS đầu ra thấp, hiệu quả khử photpho, nitrat hóa và khử nitrat hóa cao• Quá trình kết bông tốt do không có hệ thống gạt bùn cơ khí• Ít tốn diện tích do không có bể lắng 2 và quá trình tuần hoàn bùn.• Chi phí đầu tư và vận hành thấp ( do hệ thống motor, cánh khuấy… hoạt động gián đoạn)• Quá trình lắng ở trạng thái tĩnh nên hiệu quả lắng cao.• Có khả năng nâng cấp hệ thốngNHƯỢC ĐIỂM • Do hệ thống hoạt động theo mẻ, nên cần phải có nhiều thiết bị hoạt động đồng thời với nhau.• Công suất xử lý thấp ( do hoạt động theo mẻ)• Người vận hành phải có kỹ thuật cao

BÙN HOẠT TÍNH Nguyên lý và thiết kế SBR

Bể Aeroten: hình tròn với máy cấp khí tiếp tuyến nhằm tạo dòng chảy tròn (> 0,3 m/s), thời gian lưu HDT: 15 giờ

Bể lắng thứ cấp hình tròn với thiết bị thu gom và gạt bọt bề mặt

Injector cấp khí theo phương tiếp tuyến

Phân loại Ae theo sơ đồ XLNT: Ae không có hoặc có ngăn tái sinh bùn hoạt tính tuần hoàn, ae bậc 1, bậc 2, bậc 3

AEROTANK LẮNG II

Ngăn phục hồi bùn

Bùn hoạt tính tuần hoàn

Bùn dư


Nhà máy sữa cô gái Hà lan - Bể Aeroten - Bể lắng thứ cấp sử dụng cầu quay


Nhà máy nhuộm Vĩnh Phát Đạt, Bình Dương:

•Bể Aeroten •Bể lắng thứ cấp


Xây dựng ở nhà máy chế biến mủ cao su Lộc Ninh•Bể Aeroten •Bể lắng thứ cấp

Lập công thức tính toán bể AerotankCông thức tính bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

Qv, So

Bể Aerotank

V, X, Xt ,S

Qv + Qt, S, X

Bể lắng

Qr, S, Xr

Qt , S, Xt

Qxả, Xt

Công suất hoà tan oxi vào nước của thiết bị bọt khí mịn

Điều kiện thí nghiệm

Điều kiện tối ưu Điều kiện trung bình

Ou = grO2/m

3.mOE = kg

O2/KWOu =

grO2/m3.m

OE = kg O2/KW

Nước sạch ở đk

T = 200C12 2,2 10 1,7

Nước thải T = 200Cα = 0,7

8,5 1,5 7 1,2



Ou = grO2/m

3.mOE = kg

O2/KWOu =

grO2/m3.m

OE = kg O2/KW


T = 200C7 1,4 6 1,1


5,5 1,1 4,5 0,8

Công suất hoà tan oxi vào nước của thiết bị bọt trung bình

Công suất hoà tan oxi vào nước của thiết bị bọt trung bình



Ou = grO2/m

3.mOE = kg

O2/KWOu =

grO2/m3.m

OE = kg O2/KW


T = 200C6 1,2 5 0,9


4,5 0,9 4 0,7

Lập công thức tính toán bể AerotankCông thức tính bể Aerotank có dòng chảy đều

Tải trọng Tuổi bùn

(ngày)

F/M

Cao 3 – 5 0,4 – 1,5

Trung bình 5 – 15 0,4 – 0,2

Thấp 15 – 30 0,05 – 0,2

Các ví dụ về SRT và F/M đối với khoảng tỉ trọng khác nhau

F / M = ( BOD5. Q ) /(VSSML.V)

Đánh giá SRT bằng kính hiển vi

Các thông số thiết kế bể Aeroten (tính toán theo TCVN7957-2008)

Thể tích bể:W (m3)

Trong đó: t: Thời gian thổi khí (h), t>2h Qtt: Lưu lượng tính toán

• Khi hệ số không điều hoà Kch≤1,25, Qtt = Qtb

• Khi hệ số Kch>1,25, Qtt lấy bằng Qtbmax trong t giờ có lưu lượng nước thải lớn nhất

R: Tỉ lệ tuần hoàn bùn

R: Tỉ lệ tuần hoàn bùn được tính theo công thức:

Trong đó: l: chỉ số bùn, thông thường từ 100 đến 200ml/g a: liều lượng bùn hoạt tính theo chất khô (g/l), được chọn như sau:

• 2-3g/l cho aeroten có tải trọng bùn cao • 2,5-3,5g/l cho aeroten có tải trọng bùn trung bình• 3-4g/l cho aeroten có tải trọng bùn thấp• 3-5 g/l cho aeroten thổi khí kéo dài• 5 g/l cho aeroten khoáng hoá hoàn toàn

Các thông số thiết kế bể Aeroten


* Thời gian thổi khí t (h) đối với aeroten trộn được xác định theo công thức

T: nhiệt độ trung bình của nước thải về mùa đôngLa và Lt là BOD5 của nước thải trước và sau khi xử lý (mg/l)Tr là độ tro của bùn hoạt tính (theo bảng)ρ là tốc độ oxi hoá riêng các chất hữu cơ (mg BOD5/g chất khô không tro của bùn trong 1h )

TTra

LLt ta 15

1

Tốc độ oxi hoá riêng các chất hữu cơ được tính theo công thức:

ρmax: Tốc độ oxi hoá riêng lớn nhất (mg BOD5/g chất khô không tro của bùn trong 1h )

C0 là nồng độ oxi hoà tan cần thiết phải duy trì trong aeroten (mg/l) Kt: là hằng số đặc trưng cho tính chất của chất bẩn hữu cơ trong nước thải

(mg BOD/l) φ: là hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản phẩm phân

huỷ bùn hoạt tính (l/h)


aLKCKCL

CL

ttt

t

1

1

000

0max



*Thời gian cấp khí nước thải (h) đối với aroten đẩy không có ngăn tái sinh

Trong đó:Kp: hệ số tính đến ảnh hưởng của quá trình trộn dọc theo bể, lấy bằng 1,5 khi xử lý sinh học hoàn toàn (Lt<20mg/l) và bằng 1,25 khi xử lý sinh học không hoàn toàn (Lt>20mg/l)Lhh là BOD của hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính tuần hoàn vào aeroten (mg/l)

pt

hhtthh K

L

LCKLLKC

TraC

at

ln1

1000

0max

R

RLLL ta

hh

1

Aroten đẩy có ngăn tái sinh bùn hoạt tính Thời gian oxi hoá chất hữu cơ:

ar: liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh, g/l, được xác định như sau:


TrRa

LLt ta

10

)12

1(

Raar

Thời gian cấp khí trong ngăn aeroten ta(h)

Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính tts (h):

tts = t0 - ta


hL

L

at

ta ,lg

5,2 05,0

Thể tích ngăn aeroten: Wa = ta (1+R)Qtt

Thể tích ngăn tái sinh: Wts = ttsRQtt

Thể tích Aeroten: W = Wa + Wts



Aroten đẩy thường chia thành các hành lang, bùn hoạt tính thường đưa vào phía đầu bể, nước thải phân bố phía đầu bể và dọc theo chiều dài bể, hỗn hợp bùn và nước thải thu phía cuối bể

Kích thước của hành lang: Chiều cao công tác: H=3-6m Chiều rộng mỗi hành lang B2H Chiều dài hành lang L≥10H

Đối với aroten đẩy có ngăn tái sinh dựa vào tỉ lệ Wts/W có thể chọn được số hành lang của aroten: Khi tỉ lệ này là 25% chọn aroten 4 hành lang Khi tỉ lệ này là 30% chọn aroten 3 hành lang Khi tỉ lệ này là 50% chọn aroten 2 hành lang


Các ngăn aroten và ngăn tái sinh bùn thường thiết kế theo dạng hình chữ nhật

Đối với aroten có tái sinh bùn quy định số đơn nguyên không nhỏ hơn 2 Trạm có công suất <50.000m3/ngày, số đơn nguyên lấy 4-6 Trạm có công suất >50.000m3/ngày, số đơn nguyên lấy 8-10 Tất cả các đơn nguyên đều làm việc Chiều sâu làm việc phải lấy từ 3-6m Tỉ số giữa chiều sâu làm việc của mỗi hành lang từ 1:1 đến 1:2

Cấp khí trong aeroten

Lưu lượng không khí đơn vị (m3 không khí/m3 nước thải) khi xử lý nước thải trong các aroten cấp khí nén từ máy thổi khí, xác định theo công thức:

Trong đó: z là lưu lượng oxi đơn vị tính bằng mg để xử lý 1mg BOD5 xác định như sau:

Khi xử lý sinh học hoàn toàn – 1,1 mg oxi/mgBOD5

Khi xử lý sinh học không hoàn toàn – 0,9 mg oxi/mgBOD5

CCnnKK

LLzD

p

ta

2121


K1 là hệ số kể đến thiết bị nạp khí

Thiết bị nạp khí tạo bọt khí cỡ nhỏ lấy theo tỉ số giữa diện tích vùng nạp khí và diện tích aeroten (f/F), theo bảng:

Thiết bị phân phối khí tạo bọt cỡ trung bình lấy bằng 0,75

f/F 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,75 1

K1 1,34 1,47 1,68 1,89 1,94 2 2,13 2,3

Jmax(m3/m2h) 5 10 20 30 40 50 75 100


K2 là hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bị phân phối khí h (m), lấy theo bảng:

n1 là hệ số xét tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước thải xác định theo công thức:

n1 = 1+ 0,02(Ttb - 20)

Trong đó Ttb là nhiệt độ trung bình của nước thải trong tháng mùa hè

h(m) 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 3 4 5 6

K2 0,4 0,46 0,6 0,8 0,9 2 2,13 2,3 2,92 3,3

Jmax(m3/m2h) 43 42 38 82 28 24 4 3,5 3 2,5


n2 là hệ số xét tới quan hệ giữa tốc độ hoà tan của oxi vào hỗn hợp nước và bùn với tốc độ hoà tan của oxi trong nước sạch, lấy như sau: Đối với nước thải sinh hoạt, n2 lấy bằng 0,85 Khi nước thải sinh hoạt có chất hoạt động bề mặt, tuỳ theo giá

trị f/F, n2 lấy theo bảng:

Đối với nước thải sản xuất lấy theo số liệu nghiên cứu thực nghiệm, nếu không có cho phép lấy n2 = 0,7

f/F 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,75 1

n2 0,05 0,59 0,04 0,66 0,72 0,77 0,88 0,99


K2 là hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bị phân phối khí h (m), lấy theo bảng:

n1 là hệ số xét tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước thải xác định theo công thức:

n1 = 1+ 0,02(Ttb - 20)

Trong đó Ttb là nhiệt độ trung bình của nước thải trong tháng mùa hè

h(m) 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 3 4 5 6

K2 0,4 0,46 0,6 0,8 0,9 2 2,13 2,3 2,92 3,3

Jmax(m3/m2h) 43 42 38 82 28 24 4 3,5 3 2,5


Cp là độ hoà tan của oxi không khí trong nước (mg/l), xác định theo công thức:

Trong đó: CT là độ hoà tan của oxi không khí vào nước phụ thuộc vào

nhiệt độ và áp suất, lấy theo bảng tính độ hoà tan của oxi không khí trong nước

C là nồng độ trung bình của oxi trong aroten (mg/l), lấy bằng 2mg/l

3,102

3,10

hC

CT

p


Theo giá trị D tìm được, xác định cường độ sục khí J (m3/m2h):

Trong đó: H: chiều sâu làm việc của aroten Nếu cường độ sục khí được tính lớn hơn trị số Jmax xác định

theo giá trị K2 đã lấy thì phải tăng thêm lưu lượng không khí để đạt được trị số Jmin

t

DHJ

2.4.1. Phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo với quá trình bùn hoạt tínhXử lý kỵ khí qua lớp cặn lơ lửng trong bể UASB

Xử lý yếm khí là quá trình sinh học phân huỷ các chất hữu cơ phức tạp nhờ vi khuẩn hô hấp yếm khí nghiêm ngặt và hô hấp tuỳ tiện trong điều kiện không có oxy.

• Ứng dụng xử lý yếm khí đúng cách sẽ đem lại kết quả là:

+ Các chất hữu cơ thối rữa được phân huỷ gần như hoàn toàn,

+ Giảm đáng kể mầm bệnh,

+ Chuyển các chất rắn và bùn ưa nước thành nước, chất vô cơ, khí có ích, mùn (phần chất rắn còn lại) và bùn dễ tách nước.

Rượu cồnNhà máy biaChế biến phomat và sữaChế biến cá và hải sảnLò mổ và đóng gói thịtĐồ uống có độ cồn thấp

Sản xuất hoá chấtNước rácDược phẩmGiấy và bột giấySản xuất đường

•Loại thiết bị phản ứng này chứa lượng bùn có thể lắng lớn. Dòng nước thải được dẫn từ đáy thiết bị qua lớp bùn tới phía trên thiết bị.

•Các hạt bùn chính là sinh khối yếm khí hoạt động và có xu hướng nổi do khí sinh học tạo thành.•Hệ thống vách ngăn được đặt ở phần trên thiết bị để giữ và ngăn hạt nổi do khí tạo thành.•Sau đó, các hạt lắng thành lớp bùn và do đó sinh khối của phản ứng được kiểm tra.

•Duy trì hoạt động khi xử lý nước có hàm lượng COD cao (đôi khi cao tới40kg/m3/ngày).

(b) gắn thêm bể lắng và tuần hoàn dòng ra(c) gắn thêm lớp chắn với lớp sinh trưởng bám dính

Dung tích xử lý yếm khí cần thiết : V = m/a (m3)

Lượng COD khử 1 ngày m = Q (Sv – Sr).10-3 (kg/ngày)

Tải trọng COD cả bể: phụ thuộc các nguồn thải a= 4 -18 kg COD/m3.ng

Ví dụ hệ thống xử lý nước thải quá trình đóng hộp nước trái cây

Hệ thống yếm khí có dòng chảy ngược (UASB) tại công ty Tân Việt Phát – Bình Dương

Hệ thống yếm khí có dòng chảy ngược (UASB) tại công ty Tân Việt Phát – Bình Dương

Các ống thu khí sinh học

Phần gom khí sinh học

Khu vực thu nước ra. Khu vực này được đậy và mùi được thu gom và dẫn tới bộ phận khử mùi

Vách tràn

Chi tiết hệ thống lamel và các tấm hình chữ V úp ngược để thu khí phía trên dòng ra

Hệ thống đốt khí sinh học còn lại

Hệ thống xử lý mùi bằng clo theo phương pháp ướt

Năng lượng

Giá trị, kJ/ngày

Yếm khí Hiếu khí

Thông khí - - 1,9.106

Sản sinh CH4 125.106 -

Gia tăng nhiệt độnước thải lên 300C

-21.106 -

Tổng năng lượng 104.106 - 1,9.106

Quan hệ giữa tải trọng xử lý COD với tải lượng COD dòng vào để đạt tới hiệu suất 85-90% tại nhiệt độ 300C

Nồng độ COD Tỷ lệ COD rắn

Tải trọng khối, kg COD/m3.ngày

Bùn bông

Bùn hạt với khả năng loại

bỏ TSS lớn

Bùn hạt với khả năng loại bỏ TSS

thấp

1.000-2.000 0,1-0,30,3-0,60,6-1,0

2-42-4

Không áp dụng

2-42-4

Không áp dụng

8-128-14

Không áp dụng

2.000-6.000 0,1-0,30,3-0,60,6-1,0

3-54-84-8

3-52-62-6

12-1812-24

Không áp dụng

6.000-9.000 0,1-0,30,3-0,60,6-1,0

4-65-76-8

4-63-73-8

15-2015-24

Không áp dụng

9.000-18.000 0,1-0,30,3-0,60,6-1,0

5-8Không áp dụngKhông áp dụng

4-63-73-7

15-24Không áp dụngKhông áp dụng

(Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991)

Bảng đề xuất tải trọng khối trong bể UASB trong mối quan hệ với nhiệt độ đối với nước thải có chứa phần lớn là COD hoà tan, nồng độ bùn trung bình 25g/l để đạt hiệu suất xử lý từ 85-95%:

Nhiệt độ (oC)

Tải trọng khối, kg COD/m3.ngày

Nước thải chứa chất béo/protein

Nước thải không chứa chất béo/protein

Giao động Đặc trưng Giao động Đặc trưng

15 2-4 3 2-3 2

20 4-6 5 2-4 3

25 6-12 6 4-8 4

30 10-18 12 8-12 10

35 15-24 18 12-18 14

40 20-32 25 15-24 18


Vận tốc dòng (Q/A) và chiều cao thiết bị (H):

Loại nước thải Vận tốc dòng, Q/A (m/h) Chiều cao thiết bị, H (m)

Khoảng giá trị Giá trị đặc trưng Khoảng giá trị Giá trị đặc trưng

COD hoà tan gần 100%

1 -3 1,5 6 - 10 8

COD hoà tan một phần

1 – 1,25 1 3 - 7 6

Nước thải sinh hoạt

0,8 - 1 0,7 3 – 5 5


Nguồn: Trịnh Xuân Lai

Nguồn nước thải

Hàm lượng COD đầu vào (mg/l)

Thời gian lưu nước trong

bể (h)

Tải trọng COD (kg

COD/m3.ngày)

Hiệu quả khử COD (%)

Nước thải sinh hoạt

500 - 800 4-10 4-10 70-75

Rượu, men rượu 20.000 5-10 14-15 60

Chế biến bột khoai tây

4500 – 7000 5-10 8-9 75-80

Chế biến bột sữa 3000-3400 5-10 12 80

hoá chất hữu cơ tổng hợp

18.000 5-10 7-9 90

Chế biến rau và hoa quả

8300 5-10 18 55

Giấy các loại 7700 5-10 12 80

Chế biến hải sản 2300-3000 5-10 8-10 75-80

Số liệu kỹ thuật từ kết quả vận hành bể UASB và bể lọc yếm khí

Tóm tắt những điểm cần lưu ý khi thiết kế hệ thống UASB

Đặc tính nước thải:+ Phần COD tan và không tan cũng như khả năng ứng dụng quá trình rất

quan trọng trong việc thiết kế thiết bị UASB. Với hàm lượng TSS=6000 mg/l, phân huỷ yếm khí và quá trình tiếp xúc là phù hợp do khả năng tạo thành lớp bùn trong thiết bị.

+ Các chất béo tạo váng. Tải trọng thể tích chất hữu cơ:

+ Hiệu quả tách COD đạt tới 90 –95% khi tải trọng từ 12 đến 20 kg COD/m3.ngày đối với nhiều loại nước thải khi sử dụng thiết bị UASB ở 300C.

Thời gian lưu thuỷ lực của nước thải trong bể (ví dụ đối với nước thải đô thị qua UASB cao 4m) :

+ 16 –190C: Trung bình HRT = 10 –14 h ; Tối ưu = 7 –9 h+ 22 –260C: Trung bình HRT= 7 –9 h ; Tối ưu =5 -7 h;

+ > 260C: Trung bình HRT = 6 –8 h ; Tối ưu =4 –5 h

2.4.2. Phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo với quá trình màng sinh học

Sự sinh trưởng dính bám bằng màng sinh học

Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước thải tới bế mặt của bể và thấm qua lớp vật liệu lọc. ở bề mặt của hạt vật liệu lọc và ở các khe hở giữa chúng các cặn bẩn được giữ lại và tạo thành màng - gọi là màng vi sinh.

Sản phẩm cuối

Không khí

Nước thảiVùng

hiếu khíChất hữu cơ

O2

Màng sinh học

Màng chất lỏng

CO2

Vật liệu đệm

Vùng Yếm khí

Màng sinh học chứa 3,75% chất khô có độ dày 50 - 700 (độ dày tối ưu: 150), màng được chia thành 2 vùng: - Vùng 1: Vùng yếm khí (tiếp xúc với vật liệu lọc). - Vùng 2: Vùng hiếu khí.


a. Xử lý hiếu khí trên bể biophin

Người ta phân biệt bể Biôphin như sau :

1. Theo mức độ xử lý : Biôphin xử lý hoàn toàn và không hoàn toàn- Biôphin cao tải có thể xử lý hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, - Biôphin nhỏ giọt dùng để xử lý hoàn toàn.

2. Theo biện pháp làm thoáng, - Biôphin làm thoáng tự nhiên - Biôphin làm thoáng nhân tạo (aerophin)

3. Theo chế độ làm việc :- Biôphin làm việc liên tục - Biôphin làm việc gián đoạn

(có tuần hoàn và không tuần hoàn)



4. Theo sơ đồ công nghệ: Bể Biôphin một hay hai bậc

2 7 4 8 91

10

1

5

2 3 46

10

a)

b)

1

1. Nước thải lên bể2. Bể lắng đợt I3. Bể Biôphin4. Bể lắng đợt II5. Bùn từ bể lắng đợt II6. Xả nước đã được xử

lý7 và 8. Bể Biôphin tương

đương đợt I và đợt II9. Bể lắng đợt III10. Nước tuần hoàn



5. Theo khả năng truyền tải: Biôphin cao tải Biôphin nhỏ giọt (Biôphin thông thường)

6. Theo đặc điểm cấu tạo của vật liệu lọc: Biôphin chất liệu khối Biôphin chất liệu bản. Biôphin chất liệu khối có thể phân biệt: Biôphin nhỏ giọt có kích thước vật liệu lọc 40 - 60mm, và chiều cao

công tác 1 - 2m. Biôphin cao tải có kích thước vật liệu 60 – 80mm và chiều cao công

tác 2 – 4m Biôphin có chiều cao lớn (tháp lọc) có kích thước vật liệu lọc 60 –

80mm, chiều cao công tác 8 – 16m.



Biôphin chất liệu bản có thể phân biệt:

Biôphin với chất liệu lọc dạng rắn : Vòng ống hay những cấu tạo khác.,vật liệu có thể là sành, chất dẻo hay kim loại. Tuỳ thuộc vào vật liệu mà khối l ượng lấy trong khoảng 100 – 600 kg/m3 , độ rộng 70 – 90%, chiều cao làm việc 1 – 6m.

Biôphin với vật liệu rắn ở dạng đan lưới hay khối đặc được ghép từ các tấm hay các bản phẳng. Các khối có thể làm bằng chất dẻo và cũng có thể là fibroximăng. Khối lượng chất dẻo 40 – 100 kg/m3 , độ rộng 90 – 97% , chiều cao 2 – 16m. Khối l ượng fibroximăng 200 – 250 kh/m3 , độ rộng 80 – 90% , chiều cao làm việc 2 – 6m

Biôphin vật liệu mềm và rulô (cuộn) làm từ lưới thép, màng chất dẻo hay vải tổng hợp được cố định trên khung hay dưới dạng cuộn. Khối l ượng 5 – 60 kh/m3, độ rộng 94 – 99%, chiều cao cấp phối 3 – 8m.



Đối với Biôphin chất liệu bản cũng cần kể đến loại đĩa quay sinh học, Khoảng cách giữa các đĩa 10-20mm, tốc độ quay của trục đĩa 1-40 v/ph.



Biôphin nhỏ giọt

Biôphin nhỏ giọt thường dùng để xử lý sinh hoá nước thải hoàn toàn với hàm lượng BOD của nước sau xử lý đạt 15 mg/l

Bể Biôphin xây dựng dưới dạng hình tròn hay hình chữ nhật có tường đặc và đáy kép. Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối không thấm nước. Chiều cao giữa khoảng hai lớp đáy lấy khoảng 0,4 – 0,6 m, độ dốc hướng về máng thu I >= 0,01. Độ dốc theo chiều dọc của máng thu lấy theo kết cấu, nhưng không nhỏ hơn 0,005. Tường bể làm cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5m.

Đặc điểm riêng của bể Biôphin nhỏ giọt là kích thước của hạt vật liệu lọc không lớn hơn 20-30mm

Bể Biôphin nhỏ giọt thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nhỏ từ 20 – 1000 m3/ ngày đêm. Hàm lượng BOD5 đưa vào < 200 mg/l, nếu lớn hơn phải tuần hoàn. Hiệu suất xử lý cao, có thể đạt tới 90% (theo BOD) hay cao hơn nữa.

Lọc nhỏ giọt ở nhà máy giấy New Toyo, Bình Dương



Khi phân phối nước bằng các loại vòi phun phải thiết kế: Áp lực tự do ban đầu tại vòi phun cuối cùng không dưới 0,5m Đường kính lỗ vòi 18-40mm Chiều cao vòi phun nhô lên bề mặt lớp vật liệu lọc khoảng 0,15 – 0,2m Đối với các loại bể lọc nhỏ giọt, khi lưu lượng nước đến lớn nhất, thời

gian tưới là 5-6 phút

Khi chọn thiết bị tưới bằng phản lực chọn: Số và đường kính ống tưới phân phối xác định theo tính toán với điều

kiện vận tốc của nước thải tại đầu ống là 0,5-1m/s Số và đường kính lỗ trên ống tưới xác định theo tính toán với điều kiện

vận tốc qua lỗ không dưới 0,5m/s, đường kính lỗ không dưới 10mm Áp lực tại lỗ phụ phải xác định theo tính toán nhưng không dưới 0,5m Vị trí đặt ống tưới cao hơn bề mặt lớp vật liệu lọc 0,2m




Thiết kế bể lọc sinh học nhỏ giọt nên lấy: Chiều cao làm việc H = 1,5-2m Tải trọng thuỷ lực q = 1-3 m3/m3 vật liệu lọc,ngày Cần xác định hệ số hoạt động K:

Trong đó: La là hàm lượng BOD5 ban đầu của nước thải

Lt là hàm lượng BOD5 của nước sau xử lý (thường lấy bằng 15mg/l)

t

a

L

LK




Các thông số H, q va K được lấy theo bảng:

Tải trọng thuỷ lực q

(m3/m3 VLL,d)

Giá trị K ứng với chcao lớp VLL và nhiệt độ trung bình về mùa đông T từ 14-200C

H = 1,5 H = 2

1

1,5

2

2,5

3

11,4

10

8

6,7

5,9

15,1

12,8

11,5

10,7

10,2Khi nhiệt độ tính toán T > 200C thì tính toán K theo thực nghiêm, khi không có số liệu thực nghiệm thì có thể lấy T = 200C

Trường hợp K vượt quá trị số trong bảng thì phải tuần hoàn




Diện tích bể Biophin: F = Qngdtb/q

Thể tích của bể: W = F × H

Chiều cao xây dựng bể Biophin: Hxd = Hct + h1 + h2 + h3 + h4 + h5

Trong đó: Hct : Chiều sâu của lớp vật liệu lọc, Hct = 1,5-2 m; h1 : Chiều sâu từ mặt nước trong bể đến lớp vật liệu lọc, h1 = 0,4 m; h2 : Chiều sâu không gian giữ sàn để vật liệu lọc và nền, h2 = 1 m; h3 : Độ sâu của máng thu nước chính, h3 = 0,25 m; h4 : Độ sâu của phần móng, h4 = 0,5 m; h5 : Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến thành bể), h5 = 0,5 m.



Biophin cao tải

Bể biophin cao tải khác với bể biophin nhỏ giọt ở chỗ bể biophin cao tải có chiều cao công tác và tải trọng tưới cao hơn (q=10-30 m3/m2,ngày)

Vật liêu lọc có kích thước 40-60mm, vì vậy giữa các hạt có khe hở lớn. Nếu ở bể Biôphin nhỏ giọt thoáng gió là bằng tự nhiên thì bể Biôphin cao tải lại là nhân tạo. Như vậy việc trao đổi không khí xảy ra ở trong thân bể cũng với cường độ cao hơn.

Nhờ có tốc độ lọc lớn và sự trao đổi không khí nhanh mà quá trình oxy hoá các chất hữu cơ xẩy ra với tốc độ cao. Bể Biôphin cao tải có thể dùng để xử lý nước thải bằng sinh học hoàn toàn và không hoàn toàn.

Nồng độ BOD5 của nước thải đưa vào bể lọc cao tải < 250 mg/l, trong trường hợp BOD5 lớn hơn phải tuần hoàn. Bể Biôphin cao tải có thể áp dụng để xử lý sinh học nước thải với công suất q </= 50.000 m3/ngày đêm.



Biophin cao tải Thiết kế bể lọc sinh học cao tải nên lấy:

Chiều cao lớp vật liệu lọc H = 2-4m Tải trọng thuỷ lực q =10-30 m3/m2,ngày Lưu lượng không khí đơn vị B = 8-12 m3/m3 nước Cần xác định hệ số hoạt động K:

Trong đó: La là hàm lượng BOD5 ban đầu của nước thải

Lt là hàm lượng BOD5 của nước sau xử lý

t

a

L

LK

B H

Gia tri he so K phu thuoc q, B, H va nhiet do trung binh cua nuoc thai ve mua dong T

T = 140C T = 200C T = 250C

q=10 q=20 q=30 q=10 q=20 q=30 q=10 q=20 q=30

8 2

3

4

4,3

8,95

12,1

3,02

5,25

9,05

2,56

4,09

6,95

6,85

12,2

16,26

4,31

8,93

12,16

3,50

6,53

10,67

10,36

14,45

21,0

6,18

11,48

15,2

4,709

10,10

12,86

10 2

3

4

5,09

9,9

16,4

3,67

6,04

10

3,16

4,84

7,42

7,76

16,22

21,03

5,08

9,86

16,37

4,168

7,31

12,85

12,03

19,95

28,84

7,08

15,49

20,41

5,52

11,22

17,31

12 2

3

4

5,97

11,7

23,1

4,31

7,2

12

3,7

5,72

8,83

9,33

23,01

27,10

6,02

11,7

23,12

4,89

8,73

15,56

14,53

26,01

31,88

8,472

19,72

30,32

6,546

13,40

23,83

Vật liệu lọc:

Vật liệu lọc giúp cho màng sinh học bám tốt trên bề mặt, tạo diện tích oxy hóa lớn. Để quá trình lọc đạt hiệu quả cao và kinh tế thì lọc phải đáp ứng được những yêu cầu sau:

Có tính bền cơ lý hóa học cao Chịu được tải trọng không nhỏ hơn 10N/cm2 với trọng lượng chất đống

đến 10.000N/cm2 trong trạng thái tự nhiên Chịu được dung dịch NatriSunfat bão hoà, tẩm ít nhất 5 lần Chịu được khi đun sôi trong vòng 1h trong dung dịch clohydric 5%, có

trọng lượng gấp 3 lần trọng lượng của vật liệu đem thử Sau tat cả các thử nghiệm, vật liệu lọc không được có hư hại rõ rệt và

trọng lượng không được giảm 10% so với lúc đầu. Có bề mặt riêng lớn, độ thoáng cao Chất liệu cho màng sinh học dễ bám dính và không ảnh hưởng tới

chất lượng màng sinh học. Rẻ tiền, dễ kiếm.

Các thông số của một số vật liệu lọc được sử dụng rộng rãi

Vật liệu lọc Kích thước Tỷ trọng Bề mặt riêng Độ rỗng

Xỉ 75 125 mm 1350 kg/m3 40 50 m2/m3 50%

Đá cuội 30 50 mm 1350 kg/m3 90 105 m2/m3 50%

ống nhựa sóng 45 mm

d: 40 50 mm60 kg/m3 120 m2/m3

Tấm nhựa sóng 46 kg/m3 100 m2/m3 95%

Hoa nhựa 45 mmd 40 mm

60 kg/m3 220 m2/m3 95 %

2.4.2. Phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo với quá trình màng sinh họcc. Xử lý kị khí qua lớp vật liệu lọc nổi

17

23

5

6

41. Nước thải vào2. Lưới chắn3. Vật liệu lọc nổi4. Máng thu nước5. Ống dẫn nước ra6. Ống dẫn khí ra7. Xả cặn dư

2.4.3. Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiêna. Hồ hiếu khí

Hồ làm thoáng tự nhiên:

- Ôxy cung cấp cho quá trình oxy hoá chủ yếu do sự khuyếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thuỷ thực vật như: Rong, Tảo.

- Để đảm bảo cho quá trình oxy hoá, thì chiều sâu của hồ từ 0,6 -1 m,

- Tải trọng BOD khoảng 250 300 kg/ha.ngày,

- Thời gian lưu của nước trong hồ khoảng 3 12 ngày.

- Nhóm hồ này chỉ thích hợp khi kết hợp xử lý nước thải với nuôi trồng thuỷ sản.


Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo

- Nguồn ôxy cung cấp cho quá trình sinh hoá chủ yếu bằng các thiết bị bơm khí hoặc khuấy cơ học. Vì được cấp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 2,5m.

- Tải trọng BOD5 khoảng 400 kg/ha.ngày.

- Thời gian nước lưu trong hồ từ 1 3 ngày.

Diện tích hồ cần thiết để đảm bảo thời gian và hiệu quả ôxy hoá hữu hiệu được tính theo công thức sau:

Trong đó Q : Lưu lượng nước thải cần xử lý, m3/ngđ

t : Thời gian lưu của nước. ngày

H : Độ sâu của lớp nước trong hồ, m

H

tQF

,

m2



Cùng với các hệ thống sinh trưởng lơ lửng, chuyển động hỗn loạn tạo ra bởi các thiết bị sục khí gần như trong suốt thời gian lưu giữ nước để duy trì sự lơ lửng của các chất trong bể với 2 mục đích:

Hấp phụ-tiếp xúc các chất ô nhiễm mới tạo thành vào bông sinh học đã có, và

Cung cấp ôxy cho bông sinh học.

• Định hình cho một hệ thống hồ sục khí:

-Thường 2 hoặc 3 hồ, thay vì 1 hồ duy nhất

- Sục khí tối đa ở hồ thứ nhất, trung bình ở hồ thứ 2, và sục khí ít ở ½ của hồ thứ 3. Một nửa cuối dành để làm vùng lắng.



Trong đó La, Lt: Nồng độ BOD5 ban đầu và sau xử lý, mg/l t: Thời gian lưu nước trong hồ, ngày KT: Hệ số chuyển hoá BOD trong ngày (ngày-1), phụ thuộc kiểu hồ, nhiệt độ,

tính chất của nước thải.

Ở điều kiện 200C, KT lấy bằng 2,5 ngày-1, : Hệ số nhiệt độ, lấy bằng 1,056 khi 200C < T300C, bằng 1,135 khi T200C

tKL

L

Ta

t

.1

1

)20(20 . T

T KK

tQVdmQ

mVt .

)/(

)(3

3


Nhiệt độ nước thải trong hồ chịu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí vì mặt hồ rộng, thời gian lưu nước dài

Theo mancini và Barnhart, nhiệt độ nước thải trong hồ:

Trong đó: Tnt: Nhiệt độ nước thải trước khi chảy vào hồ

Tk: Nhiệt độ không khí trên mặt hồ A: Diện tích mặt hồ f: Hệ số phụ thuộc cường độ khuấy trộn gió, độ ẩm của không khí,

thường lấy bằng 0,5

QAf

QTnt AfTk

T


Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo Thiết kế bộ phận sục khí:

- Yêu cầu về ôxy: nguyên tắc ngắn là từ 1 đến 1,4 kg O2 cho mỗi kg BOD5

- Thiết bị sục khí bề mặt hoặc thiết bị khuếch tán khí hiệu quả ở đáy dễ bảo dưỡng

2.4.3. Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiêna. Hồ hiếu khíHồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo

Trạm xử lý Nhà máy cao su Hoà Bình: Hệ thống sục khí đáy bể

2.4.3. Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiêna. Hồ hiếu khíHồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo

Lượng oxi cần thiết cấp cho hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo

G02 = a (La - Lt)Q

G02: Lượng oxi cần thiết (g O2/ngày)

a: Hệ số tiêu thụ oxi trong nước thải lấy từ 0,9 – 1,5


Khử COD bằng hệ thống hồ sục khí và hồ ôxy hóa tùy tiện tại nhà máy chế biến mủ cao su Bến Súc

•Hồ sục khí dễ vận hành nhưng hiệu quả khử chất gây ô nhiễm hữu cơ bị hạn chế ở một mức nhất định bởi bản chất và đặc tính của nước thải.


Theo kết quả thực nghiệm, khử COD bằng hệ thống hồ sục khí và hồ ôxy hóa tuỳ tiện được mô tả như sau:

Se = So / (1 + 0,061 . t)

trong đó k = hằng số tốc độ khử COD bậc một = 0,061

Kết luận:

Không thể đạt được mục tiêu khử COD của dòng thải vào từ vài nghìn tới 100mg/L theoTCVN 5945:1995 bằng hệ thống hồ sục khí và hồ ôxy hóa tùy tiện như hiện nay.

Đối với nước thải cơ sở chế biến mủ cao su,giá trị k cho thấy rất khó đạt hiệu quả xử lý khi áp dụng quy trình này.

2.4.3. Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiênb. Hồ kị khí

Dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng bằng phương pháp sinh hoá tự nhiên dựa trên hoạt động sống của các vi sinh vật hô hấp yếm khí. Loại hồ này thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, và ít khi dùng để xử lý nước thải sinh hoạt.

Khi quy hoạch và thiết kế một hồ kị khí cần phải chú ý những yêu cầu sau:

Để đảm bảo yêu cầu yếm khí cao và giữ nhiệt vào mùa đông, thì hồ yếm khí cần có độ sâu lớn, thường từ 2,5 4,5m.

Dung tích phụ thuộc vào hàm lượng các chất ô nhiễm, thời gian lưu của nước và nhiệt độ xử lý.

Hồ nên có hai ngăn làm việc để dự phòng khi xả bùn trong hồ hoặc thiết kế hành các đơn nguyên để thuận tiện cho vận hành liên tục.

Hồ phải được quy hoạch xa khu dân cư (1500 2000m) và nhất thiết phải không được ảnh hưởng tới chất lượng nươc mặt và nước ngầm trong khu vực.

Cửa tiếp nhận nước vào hồ nên đặt chìm ở vị trí thích hợp nhằm đảm bảo nước thảI vào phân bố đều.

Cửa tháo nước ra khỏi hồ nên thiết kế theo kiểu thu nước bề mặt và có tấm ngăn để bùn không thoát ra cùng với nước.

Thời gian lưu của nước thải trong hồ kị khí biến động từ 5 50 ngày. Tải trọng BOD có thể đạt tới 280 1500 kg/ha.ngđ. Tuy nhiên hiệu suất thông thường chỉ đạt 50 80 %.

2.4.3. Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiênb. Hồ kị khí

W = F.H Trong đó:

F: Diện tích bề mặt trung bình của hồ W: Thể tích công tác của hồ La: BOD5 của dòng nước thải vào hồ

: Tải trọng bề mặt hữu cơ của hồ (gBOD5/m3.d)

H

QLF a

.

2.4.3. Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiênc. Hồ tuỳ tiện

ánh sáng mặt trời

Tảo

Lớp bùn đáy

O2 của không khí

1,5

..

2 m

CO2 , NO3-, H2 , H2S ,

CH4

Vùng yếm khí

TảoVi khuẩn hiếu

khíO2

Vi khuẩn yếm khí

Vùng hiếu khí

Sơ đồ chuyển hóa trong hồ tùy tiện

2.4.3. Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiênc. Hồ tuỳ tiện

Một số yêu cầu khi lựa chọn hồ hiếu tùy tiện: Tỷ lệ chiều dài, chiều rộng hồ thường lấy bằng 1:1 hoặc 2:1 ở những vùng có ít gió nên làm hồ có nhiều ngăn,vùng có nhiều gió

nên làm hồ có diện tích rộng.

La, Lt: BOD5 của dòng nước thải vào và ra hồ (g/m3) Q: Lưu lượng nước thải (m3/d) H: chiều sâu hồ (m), từ 1,5 – 2,5 m (chọn theo bảng) K: hệ số phân huỷ chất hữu cơ có trong hồ tuỳ tiện (ngày-1). Ở nhiệt độ

200C, K chọn bằng 0,25d-1. Ở nhiệt độ T, K xác định theo công thức:

K = 0,25 1,06T-20

Documents

bài giảng công nghệ xử lý nước thải