NGUYÊN LÝ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC

PGS. TS. Nguyễn Thị HàKhoa Môi trường

1

Faculty of Environmental SciencesHanoi university of Science – Vietnam national university

Các hệ thống kỹ thuật nước

2

Xử lý nước

3

I- Xử lý nước cấp

4

Nguồn nước cấpNước ngầm

• Thành phần ổn định• Hàm lượng khoáng cao• Độ đục thấp• Màu nhạt• Ít hoặc không có oxy hòa

tan (DO)• Độ cứng cao• Nồng độ Fe, Mn cao

Nước mặt• Thành phần biến đổi• Hàm lượng khoáng thấp• Độ đục cao• Có màu• Có DO• Độ cứng thấp• Có mùi và vị

5

Kích thước của các thành phần hạt trong nước

6

Xử lý nước mặt• Mục tiêu:

1. Loại bỏ các vật chất lơ lửng (độ đục) và màu sắc

2. Loại bỏ các sinh vật gây bệnh

• Các công nghệ xử lý phụ thuộc lớn vào sự đông tụ và tủa bông

7

Xử lý nước mặt

8

Nước mặttừ nguồn

Khuấynhanh

Bể tủa bông

Bể lắng

BùnLọc cát nhanh

Khử trùng

Bể chứaHệ thống phân phối

Lưới lọc

Xử lý nước ngầm• Mục tiêu:

1.Loại bỏ độ cứng và các khoáng chất khác

2.Loại bỏ các sinh vật gây bệnh

• Công nghệ xử lý phụ thuộc nhiều vào quá trình lắng

9

Xử lý nước ngầm

10

Nước ngầm từ giếng

Bể lắng

BùnThải khí carbon

Hệ thốngphân phối

Khuấy nhanh

Bể tủa bông

Khử trùng

Bể chứa

CO2

II- Xử lý nước thải

11

Yêu cầu xử lý nước thải

Nước thải từ các hoạt động sản xuất (CN, NN, dịch vụ,...); sinh hoạt có thành phần: 99.94% nước

0.06% SS, DS (SS = 100 -350 mg/l; BOD5 = 100-300 mg/l; thành phần VSV gây bệnh; các chất dinh dưỡng (N, P: NH3=12 -50 mg/l; P= 6- 20 mg/l); các khoáng, kim loại,...

12

Mục tiêu của xử lý nước thải

• Loại bỏ chất rắn• Loại bỏ chất hữu cơ (BOD)• Loại bỏ dinh dưỡng (N và P)• Loại bỏ hoặc khử hoạt tính của các mầm bệnh• Loại bỏ các thành phần độc hại khác: HM,

POPs,…

13

Các cấp bậc của xử lý nước thải

Cấp bậc Mục tiêu

Tiền xử lý Loại bỏ cát, sạn, và các vật thể cỡ lớnBậc 1 loại bỏ các hạt lơ lửng bằng cách lắng

(BOD, N, P, và vài mầm bệnh)Bậc 2 Loại bỏ BOD, N, và P hòa tan bằng phân

hủy sinh học (vi khuẩn)Bậc 3 Các xử lý bổ sung, cụ thể cho các trường

hợp (dinh dưỡng, chất hữu cơ, chất keo)Khử trùng Khử hoạt tính các mầm bệnh

14

Nguyên lý xử lý nước thải

• Xử lý sơ bộ (Tiền xử lý)

• Xử lý bậc 1• Xử lý bậc 2• Xử lý bậc 3• Xử lý bậc cao

15

Các công đoạn xử lý

- Điều hòa và trung hòa- Keo tụ, tạo bông cặn và kết tủa- Tuyển nổi- Xử lý sinh học hiếu khí- Lắng- Xử lý cấp 3 (Lọc, hấp phụ, trao đổi ion)

Quá trình xử lý nước thải thông thườngTiền xử lý liên quan đến:Sàng Loại bỏ chất rắn sa lắngTách dầuĐiều hòa dòng chảy

Khử trùng có thể dùng:Hợp chất CloHợp chất Brom CloOzonTia UV

Xử lý hóa học được xử dụng cùng với các quá trình vật lý:Kết tủa hóa học Hấp phụ

Xử lý và thải bỏ bùn liên quan đến:Nghiền, loại sạn, trộn, làm đặc, ổn định, điều hòa, khử trùng, loại nước, sấy, giảm nhiệt, loại bỏ cuối cùng

17

Nguyên lý xử lý nước thảiXử lý sơ bộ (Tiền xử lý)

• Song chắn rác, nghiền nhỏ để tách loại các vật chất kích thước lớn trong WW (rác, sỏi, cát, ... ) để bảo vệ bơm và tăng hiệu quả của giai đoạn tiếp theo.

• Rác và CTR tách ở giai đoạn này được chôn lấp.

18

Nguyên lý xử lý nước thải Xử lý bậc 1

• Tách SS, dầu/mỡ trong WW bằng bể điều hoà (tR vài giờ) để chất rắn sa lắng và dầu nổi trên bề mặt.

• Thường sử dụng các thiết bị tách (bể lắng tự nhiên) và bể tự hoại (nước thải sinh hoạt)

19

Nguyên lý xử lý nước thảiXử lý bậc 2

Xử lý bằng sinh học để tách các chất hữu cơ hoà tan trong WW bằng cách bổ sung VSV có thể phân huỷ OCs.

3 hệ thống xử lý sinh học:• Màng VSV cố định • Màng VSV huyền phù (lơ lửng) và • Hồ điều hòa

20

Nguyên lý xử lý nước thải Hệ màng cố định (Fixed Film Systems)

• Tạo màng VSV trên các vật liệu mang: sỏi, đá, cát, plastic• OCs là các chất dinh dưỡng (cơ chất) cho VSV sinh trưởng và bám, tạo màng• Lọc nhỏ giọt; Lọc tiếp xúc quay; Lọc cát;…

21

Nguyên lý xử lý nước thải Hệ màng huyền phù (Suspended Film Systems)

• Khuấy tạo lớp VSV huyền phù trong WW. Các VSV sẽ hấp thu OCs (chất dinh dưỡng/thức ăn) để sinh trưởng, khi chết tạo bùn cặn lắng xuống. Bùn được tách khỏi WW, một phần quay vòng tạo “mầm” VSV gốc.

• Quá trình bùn hoạt tính, thổi/sục khí; Mương oxi hoá; các hệ phản ứng mẻ kế tiếp - SBR),...

22

Nguyên lý xử lý nước thảiXử lý bậc 3 (Final Treatment)

• Tách loại các VSV gây bệnh (khử trùng) trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

• Tách các chất dinh dưỡng (N, P), thường sử dụng các phương pháp hoá học

23

Nguyên lý xử lý nước thải Xử lý bùn (Sludges)

• Đóng rắn/ ổn định để giảm mùi phá sinh và ép tách nước để giảm thể tích, phân huỷ các thành phần hữu cơ ; phơi để loại thành phần VSV gấy bệnh

• Bùn chứa ~ 97% nước; bùn lắng chứa ~ 96-92%: Loại nước bằng phơi khô trên lớp cát (sand drying beds); lọc chân không; lọc; ly tâm để giảm % nước trong bùn xuống còn 80-50% (bánh bùn).

24

Nguyên lý xử lý nước thải Xử lý bùn (Sludges)

• Phân huỷ bùn bằng hiếu khí hoặc kỵ khí để phân huỷ OC; giảm mùi có thể bổ sung các chất hoá sinh

• Xử lý bùn bằng nhiệt

25

26

27

Hồ ổn định nước thải ở Xalostoc, Mexico

28

Hồ ổn định nước thải(Xử lý sơ bộ, thứ cấp, tam cấp, và khử trùng)

Phân hủy yếm khí và nén bùn

Vùng hiếu khí

Vùng tùy nghi

Vùng hiếu khí

Tế bào mới

Tế bào chết

Tảo

Vi khuẩn

Tế bào mớiChất rắn lơ lửng,

trứng giun sán, mầm bệnh bám

vào hạt, v.v

Lọc cát chậm

29

Cận cảnh lọc cát thoát nước chậmVận hành lọc cát chậm ở hậu cảnh

Khử trùng bằng clo

• Là loại khử trùng phổ biến nhất• Nguy cơ và lợi nhuận

– Khử trùng sản phẩm phụ liên quan đến ung thư– Nguy cơ ung thư thấp hơn RẤT NHIỀU so với nguy

cơ mầm bệnh

• Hypochlorit có thể được sản xuất tại địa phương

30

Khử trùng bằng tia cực tím (UV) – Hệ thống cộng đồng

31Thông tin chi tiết: www.waterhealth.com

Khử trùng bằng tia cực tím (UV) – Hệ thống trong gia đình

32

Ống UV lắp đặt ở Patzcuaro, Mexico

Thông tin chi tiết liên hệ qua email nelson@ce.berkeley.edu

Phân hủy bùn

33

Công nghệ xử lý nước thải• Hồ ổn định nước thải (WSP) – Lựa chọn tốt nhất

nếu diện tích sẵn có• Các nhà máy xử lý điển hình của US (rất đắt!)

– Lắng Bùn hoạt tính lọc gạn thứ cấp Khử trùng– Phân hủy bùn yếm khí

• Các giải pháp thay thế khác– Xử lý sơ bộ nâng cao (lắng và keo tụ)– Lọc nhỏ giọt thay thế cho xử lý bùn hoạt tính– Mương oxi hóa thay thế cho xử lý bùn hoạt tính

• Các công nghệ hứa hẹn– Dòng ngược qua lớp bùn yếm khí (UASB)– Màng lọc phản ứng sinh học (MBR)

34

35

Nhà máy xử lý nước thải West Point, Seattle, WA