Đề tài Thiết kế xây dựng cho thành phố Tân An một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nước nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại. Vấn đề ô nhiễm môi trường và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là những vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão. Để phát triển bền vững chúng ta cần có những giải pháp, trong đó có giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế, loại bỏ các chất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất thải ra môi trường. Một trong những biện pháp tích cực trong công tác bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm nguồn nước là tổ chức thoát nước và xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa tại thành phố Tân An diễn ra nhanh chóng, với bước phát triển từ thị xã trở thành thành phố trực thuộc tỉnh đạt chuẩn đô thị loại 3. Kéo theo đó là sự gia tăng dân số nhanh chóng, nhất là sự gia tăng dân số do di cư đến thành phố Tân An. Nước thải, rác thải sinh ra từ quá trình sản xuất, sinh hoạt của người dân chưa được thu gom xử lý, hoặc có nhưng ở quy mô rất nhỏ, điều này làm cho môi trường tại đây ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng. Vấn đề đặt ra là phải thiết kế xây dựng cho thành phố Tân An một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải thiện tình trạng ô nhiễm của nước thải khi xả ra nguồn tiếp nhận là sông Vàm Cỏ Tây. 2. Mục tiêu của đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt mới cho thành phố Tân An, đáp ứng được yêu cầu xử lý đặt ra hiện nay. 3. Giới hạn của đề tài Quá trình thực hiện đề tài có một số giới hạn sau: Thời gian thực hiện đề tài ngắn: từ 01.04.2011 đến 12.07.2011 Đề tài được thực hiện trên kết quả khảo sát đặc tính nước thải sinh hoạt của khu dân cư thành phố Tân An trên địa bàn phường 1, 2, 3, từ đó tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải dựa vào dân số của 3 phường này. Nước thải sinh hoạt phường 1, 2, 3 được phân tích qua các chỉ tiêu chính gồm pH, BOD, COD, MLSS, tổng Nitơ, tổng Photpho, từ đó làm số liệu tính toán thiết kế hệ thống xử lý. 4. Nội dung của đề tài Tổng hợp các tài liệu có liên quan về các phương pháp xử lý nước thải. Thu thập các dữ liệu về điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội và hiện trạng môi trường của thành phố Tân An. Tìm hiểu đặc tính nước thải sinh hoạt nói chung và phân tích thành phần tích chất nước thải sinh hoạt của thành phố Tân An. Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạt cho thành phố Tân An. Tính toán thiết kế các công trình đơn vị và khai toán kinh tế cho các phương án, từ đó lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp để thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho thành phố Tân An. Thể hiện sơ đồ công nghệ xử lý của phương án lựa chọn trên các bản vẽ kỹ thuật. 5. Phương pháp thực hiện Phương pháp tổng hợp tài liệu. Phương pháp điều tra khảo sát. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nước thải. Phương pháp so sánh các qui trình công nghệ xử lý nước thải khu dân cư, so sánh lựa chọn các phương án. Phương pháp sử dụng các công thức toán trong tính toán kỹ thuật và kinh tế. Phương pháp đồ họa trình bày bản vẽ trên autocad CHƯƠNG I: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Phương pháp xử lý 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 nước thải bằng phương pháp cơ học thông dụng gồm có: 1.1.1. Song chắn rác và lưới chắn rác a. 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 lơn như: nhánh cây, gỗ, lá cây, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các công trình và thiết bị phía sau như tránh hỏng bơm, tránh tắc nghẽn đường ống, mương dẫn. Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác được chia thành 2 loại: * Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ: 30 ÷ 200 mm. * Song chắn rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ: 5 ÷ 25 mm. Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới. Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng (0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s). Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe hở của các song thay đổi. Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có lượng rác < 0,1m3/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lỗ thoát nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục. Song chắn rác với cào rác cơ giới hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại, cào được gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ phận truyền động. Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m3/ng.đêm và khi dùng song chắn rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền đưọc cho vào hầm ủ Biogas hoặc cho về kênh trước song chắn. Khi lượng rác trên 1 Tấn/ngày.đêm cần phải thêm máy nghiền rác dự phòng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền phải được cơ giới hóa. Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác trước bể lắng cát nên chú ý là cát sẽ làm mòn các lưỡi dao và sỏi có thể gây kẹt máy. b. Lưới chắn rác. Lưới chắn rác 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 ÷ 1,0 mmHình 1.1: Song chắn rác Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa. Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn. 1.1.2. Bể lắng cát Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặmg như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau. Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát. Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi. Chú ý thời gian lưu tồn nước nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất hữu cơ lắng. Các bể lắng thường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường ray để cơ giới hóa việc xả cặn. Bể lắng cát gồm những loại sau: − Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể. Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể. − Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể. Nước được dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể. Chế độ dòng chảy khá phức tạp, nước vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên, trong khi đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy. − Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu và máng tập trung rồi dẫn ra ngoài. − Bể lắng cát làm thoáng (Bể lắng cát thổi khí): Để tránh lượng chất hữu cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thường một dàn thiết bị phun khí. Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo thành một dòng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tượng lắng các chất hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng. Sân phơi cát Cặn xả ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên phải phơi khô ở sân phơi cát hoặc hố chứa cát đặt ở gần bể lắng cát. Chung quanh sân phơi cát phải có bờ đắp cao 1 – 2 m. Kích thước sân phơi cát được xác định với điều kiện tổng chiều cao lớp cát h chọn bằng 3 – 5 m/năm. Cát khô thường xuyên được chuyển đi nơi khác. Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên. Nếu là đất thấm nước kém hoặc không thấm nước (á sét, sét) thì phải xây dựng nền nhân tạo. Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm có lỗ để thu nước thấm xuống. Nước này có thể dẫn về trước bể lắng cát. 1.1.3. Bể tách dầu mỡ Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí nghiệp ép dầu... thường có lẫn dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt nước. Nước thải sau xử lí không có lẫn dầu mỡ mới được phép cho chảy vào các thủy vực. Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lí sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank... Ngoài cách làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu, mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lí nước thải. 1.1.4. Bể điều hòa Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này. Có 2 loại bể điều hòa: − Bể điều hòa lưu lượng − Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý. Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó. Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải. 1.1.5. Bể lắng Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi nước thải. Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: − Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn, chất bẩn lơ lững không hòa tan. − Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh, bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Căn cứ vào chiều dòng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành các loại giống như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian). 1.1.6. Bể lọc Nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp. Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp chất không hoà tan và 20% BOD, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35 % theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ cơ học. Nếu điều kiện vệ sinh cho phép thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử và xả lại vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi qua giai đoạn xử lý sinh học. Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. 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 thường được phân loại như sau: + Lọc qua vách lọc. + Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. + Bể lọc chậm. + Bể lọc nhanh. + Cột lọc áp lực. 1.2. Phương pháp xử lý hóa học Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải. 1.2.1. Phương pháp trung hoà Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm. Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trung hòa nước thải. Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước thải. Mặt khác muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 6.6 -7.6 Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải. Một số hóa chất dung để trung hòa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2, CaO0.6MgO0.4, (Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4, NaOH, Na2CO3, H2SO4, HCl, HNO3, … Các phương pháp trung hòa bao gồm: Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm Trung hòa dịch thải có tinh acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH, KOH, NaCO3, NH4OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa như: CaCO3, Dolomit, … Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid. Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố: Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của chúng. Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hóa học 1.2.2. Phương pháp đông tụ và keo tụ Trong nước tồn tại nhiều chất lơ lửng khác nhau. Các chất này có thể dùng phương pháp xử lý khác nhau tùy vào kích thước của chúng: d > 10-4 mm : dùng phương pháp lắng lọc. Hình 1.2 : Quá trình tạo bông cặn d gọi là phương pháp keo tụ trong xử lý nước. Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn. Phương pháp đông tụ - keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương, độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy ra. Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hạt keo phân tán có kích thước 1-100µm. Để tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như: Phèn nhôm: Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O. Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở 200C là 362 g/l. pH tối ưu từ 4.5-8. Phèn nhôm: cho vào nước chúng phân ly thành Al3+ Al3+ + 3H2O == Al(OH)3 + 3H+ Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân: pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân. pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất. pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt. Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20 - 400C, tốt nhất 35-400C. Ngoài ra các yếu tố ảnh hưởng khác như: thành phần Ion, chất hữu cơ, liều lượng… Phèn sắt: Phèn sắt FeSO4.7H2O. Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở 200C là 265 g/l. Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9. Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III): - Phèn Fe (II) : khi cho phèn sắt (II) vào nước thì Fe(II) sẽ bị thuỷ phân thành Fe(OH)2. Fe2+ + 2H2O == Fe(OH)2 + 2H+ - Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3 - pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn. - Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4. - Phèn Fe (III): Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ - Phản ứng xảy ra khi pH > 3.5 - Hình thành lắng nhanh khi pH =5.5 - 6.5 Các muối FeCl3.6H2O, Fe2(SO4)3.9H2O, MgCl2.6H2O, MgSO4.7H2O… Vôi. So sánh phèn sắt và phèn nhôm: Độ hoà tan Fe(OH)3 < Al(OH)3 Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5 Al(OH)3 Trọng lượng đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6 Keo sắt vẫn lắng khi nước có ít huyền phù. Lượng phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhôm Phèn sắt ăn mòn đường ống. 1.2.3. Phương pháp điện hoá học Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách oxy hoá điện hoá trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý. Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: Oxy hóa ở anod và khử ở catod. Xử lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có lưu lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc. 1.2.4. Oxy hóa khử Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp chứa các chất bẩn dạng hữu cơ và vô cơ. Dạng hữu cơ bao gồm đam, mỡ đường, các chất chứa phenol, nitơ,... Đó là những chất có thể bị phân huỷ bởi vi sinh có thể xử lý bằng phương pháp sinh hoá. Nhưng có một số chất có những nguyên tố không thể xử lí được bằng phương pháp sinh hoá (đó là những kim loại nặng như đồng, chì, niken, coban, sắt, mangan, crom, ... ). Vì vậy để xử lý những chất độc hại, người ta thường dùng phương pháp hoá học và hoá lý, đặt biệt thông dụng nhất là phương pháp oxy hoá khử. Oxy hoá bằng Clo. Clo và các chất có chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hoá có thể lợi dụng để tách H2S, hyđrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải. Oxy hoá bằng hyđro peoxit Hyđro peoxit H2O2 là một chất lỏng không màu có thể trộn lẫn với nước ở bất kỳ tỉ lệ nào. H2O2 được dùng để oxy hoá các nitrit, các aldehit, phenol, xyanua, các chất thải chứa lưu huỳnh và các chất nhuộm mạnh. Oxy hoá bằng oxy trong không khí Ngoài chức năng là oxy trong không khí được sử dụng để tách sắt ra khỏi nước cấp, oxy còn sử dụng để oxy hoá sunfua trong nước thải của nhà máy giấy, chế biến dầu mỏ. Quá trình oxy hoá hyđrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn ra qua các giai đoạn thay đổi hoá trị của lưu huỳnh từ -2 đến -6. S2---> S --> S10O62- --> S2O32- --> SO32- --> SO42- Oxy hoá bằng pyroluzit Pyroluzit thường được sử dung để oxy hoá As3+ đến As5+ theo phản ứng sau : H2AsO2 + MnO2 + H2SO4 = H2AsO4 + MnSO4 + H2O. Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng mức độ oxy hoá. Chế độ oxy hoá tối ưu như sau: Lượng MnO2 tiêu tốn: MnO2 bằng 4 lần so với lượng tính toán theo lý thuyết : độ axit của nước là 30 – 40 g/l ; nhiệt độ của nước là 700C – 800C. Quá trình oxy hoá này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu MnO2 buộc khuấy trộn nước thải với vật liệu MnO2. Ozon hóa Phương pháp này dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị lạ có trong nước. Quá trình oxy hoá có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản xuất dầu mỏ, H2S, các hợp chất Asen, các chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm, ... Trong xử lý bằng ozon, các hợp chất hữ cơ bị phân huỷ và xảy ra sự khử trùng đối với nước. Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý bằng clo vôi nghìn lần. 1.2.5. Phương pháp quang xúc tác Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa bằng chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhận năng lượng ánh sáng sẽ chuyển sang dạng hoạt hóa * Cat, sau đó * Cat sẽ chuyển năng lượng sang cho chất thải và chất thải sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn. Quá trình có thể tóm tắt như sau: Cat + năng lượng ánh sáng → * Cat * Cat + chất thải → * chất thải + Cat * Chất thải → sản phẩm Một số chất bán dẫn được sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó zinc oxide ZnO, titanium dioxide TiO2, zinc titanate Zn2TiO2, cát biển, CdS là các chất cho hiệu quả cao. TiO2 rất hiệu quả trong việc phân hủy chloroform và urea (Kogo et al 1980), thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ như dimethyl phosphate (Harada et al, 1976). Cyanide (CN-) (10.6 ppm KCH, 0,01 M NaOH) có thể bị phân hủy nhanh chóng trong môi trường có chứa 5% TiO2 và chiếu sáng với nguồn sáng có bước sóng 350 nm (Carey and Oliver, 1980). Đầu tiên CN- bị oxy hóa thành CNO-. Sau đó hàm lượng CNO- giảm dần chứng tỏ nó tiếp tục bị oxy hóa. Hình 1.3: Phương pháp quang xúc tác Quá trình quang xúc tác xảy ra với bức xạ có bước sóng nhỏ hơn 4200oA tạo nên oxy hoạt tính phân hủy hoàn toàn các chất thải hữu cơ thành CO2 và nước (Nemerow và Dasgupta, 1991). 1.3 Phương pháp xử lý hóa lý Trong dây chuyền công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được áp dụng sau công đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược... Phương pháp hóa lý được sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có nhiều ưu điểm như: + Loại được các hợp chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học. + Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật. + Có thể thu hồi các chất khác nhau. + Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn. 1.3.1. Tuyển nổi Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền. Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên. Trong xử lý chất thải tuyển nổi thường được sử dụng đẻ khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn. Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trongthời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt. Phân loại : 1.3.2. Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học. Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin hướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử lý nước thải. Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ. 1.3.3. Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun, qua các tấm xốp). Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun: Thường được sử dụng để xử lý nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị cơ giới (bơm, tuabin) với các chi tiết chuyển động. Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp. Tuyển nổi không khí qua tấm xốp, chụp hút có ưu điểm so với các biện pháp tuyển nổi khác, cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống như cấu tạo của aeroten, ít tốn điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử lý nước thải có tính xâm thực cao. Khuyết điểm của biện pháp tuyển nổi này là: các lỗ của các tấm xốp, chụp xốp chống bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp ứng yêu cầu về kích thướt các bọt khí. 1.3.4. Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không ; tuyển nổi không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước). Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kích thướt nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. Thực chất của biện pháp này là tạo ra một dung dịch (nước thải) bão hoà không khí. Sau đó không khí tự tách ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt khí cực nhỏ. Khi các bọt khí này nổi lên bề mặt sẽ kéo theo các chất bẩn. Tuyển nổi với tách không khí từ nước phân biệt thành : tuyển nổi chân không, tuyển nổi không áp, tuyển nồi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nước. 1.3.5. Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học. Tuyển nổi điện. Khi dòng điện một chiều đi qua nước thải, ở một trong các điện cực (catot) sẽ tạo ra khí hydro. Kết quả nước thải được bão hoà bởi các bọt khí và khi nổi lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành váng bọt bề mặt. Ngoài ra nếu trong nước thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện đi qua sẽ làm thay đổi thành phần hoá học và tính chất của nước, trạng thái các chất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hoá khử xãy ra. Cường độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố: Thành phần hoá học nước thải Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan) Các thông số của dòng điện : điện thế, cường độ, điện trở suất. Tuyển nổi sinh học và hoá học Dùng để cô đặc từ bể lắng dợt 1 . Cặn từ bể lắng đợt 1 được tập trung vào một bể đặc biệt vào được đun nóng tới nhiệt độ 35 – 550C trong vài ngày. Do sinh vật phát triển làm lên men chất bẩn tạo bọt khí nổi lên, kéo theo cặn cùng nổi lên bề mặt, sau đó gạt vớt lớp bọt. Kết quả cặn giảm được độ ẩm tới 80 %. 1.3.6. Trích ly Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hoà tan lẫn nhau, bất kỳ một chất thứ ba nào khác sẽ hoà tan trong hai chất lỏng trên theo quy luật phân bố. Như vậy trong nước thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đưa vào một dung môi và khuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào dung môi theo đúng quy luật phân bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong nước sẽ giảm đi. Tiếp tục tách dung môi ra khỏi nước thì nước thải coi như được làm sạch. Phương pháp tách chất bẩn hoà tan như vậy gọi là phương pháp trích ly. Hiệu suất xử lý nước thải tuỳ thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩn trong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi. Kỹ thuật trích ly có thể tiến hành như sau: cho dung môi vào trong nước thải và trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng. Tiếp đó cho qua bể lắng. Do sự chênh lệch về trọng lượng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và dễ tách biệt chúng ra bằng phương pháp cơ học. Nếu trích ly một lần mà không đạt yêu cầu tách chất bẩn ra khỏi nước thải thì phải trích ly nhiều lần. Nếu dung môi có tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước thải thì dẫn nước thải từ trên xuống và dung môi từ dưới lên. Ngược lại nếu dung môi có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng nước thải thì cho nước chuyển động từ dưới lên, dung môi từ trên xuống. Phân loại: Tháp trích ly với vòng tiếp xúc (vòng đệm): Tháp trích ly với vòng đệm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và cho hiệu suất cao. Biện pháp này dùng để khử phenol bằng benzen hoặc dầu than đá hay bằng butylaxetat hoặc bằng ete điisopropyl. Dung môi dẫn vào tháp qua các vòi phun. Chiều cao tháp thương lấy bằng 6m. Tháp trích ly kiểu vòi phun tia. Đối với vòi phun, mức độ phân tán dung môi nhờ các vòi phun là yếu tố quyết định. Nếu chọn đúng loại vòi phun, kích thướt và điều kiện công tác của nó có thể đạt được mức độ phân tán cao. Tháp trích ly với đĩa roto quay Tháp trích ly với đĩa rôto là một tháp trụ, theo chiều cao chia thành nhiều ngăn bằng các vách có thể trích ly được các chất bẩn dạng nhũ tương trong nước thải. Hiệu suất và khả năng vận chuyển cũa thiết bị trích ly này tuỳ thuộc vào kích thướt bên trong: đường kính tháp, đường kính đĩa, đường kính các vòng stato và chiều cao mỗi ngăn. Tháp trích ly kiểu rung Tháp trích ly kiểu rung tạo ra trong tháp các pha nước – dung môi được phân tán và khuấy trộn nhờ chuyển động thẳng, vòng dọc theo trục tháp. Tháp trích ly kiều lắng – trộn. Tháp trích ly kiểu lắng trộn được dùng với lưu lượng lớn và số bậc khá cao. Theo cấu tạo, có thể là loại đứnghoặc loại ngang. 1.3.7. Hấp thụ Phương pháp này được dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi vị và màu khó chịu. Các chất hấp thụ thướng dùng là: than hoạt tính, đất sét hoặc silicagel, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ mạ sắt,… Trong số này, than hoạt tính được dùng phổ biến nhất. Các chất hữu cơ kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp thụ. Lượng chất hấp thụ này tuỳ thuộc vào khả năng hấp thụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn trong nước thải. Các chất hữu cơ có thể bị hấp thụ: phenol, allcyllbenzen, sunfonicacid, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm. Sử dụng phương pháp hấp thụ có thể hấp thụ đến 58 – 95% các chất hữu cơ và màu. Ngoài ra, để loại kim loại năng, các chất hữu cơ, vô cơ độc hại người ta còn dùng than bùn để hấp thụ và nuôi bèo tẩy trên mặt hồ. 1.3.8. Hấp phụ Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hay động. Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất hấp phụ có thể bị giải hấp phụ và chuyển ngược lại vào chất thải. Các chất hấp phụ thường được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than bùn silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính,... và các chất hấp phụ này còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng. 1.3.9. Chưng bay hơi Khi chất hữu cơ dễ bay hơi cùng với nước tạo thành hỗn hợp đẳng sôi thì người ta dùng phương pháp chưng bay hơi để tách các chất đó cùng bay theo hơi nước. Nhiều hỗn hợp đẳng sôi khi ngưng tụ sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra khỏi dung dịch bão hoà. Tuy nhiên nhiều khi chúng không hình thành các lớp riêng biệt do độ hoà tan của lớp ngưng với chất bẩn rất lớn. Những hỗn hợp đó vẫn có thể sử dụng trực tiếp hoặc có thể sử dụng sau khi xử lý bằng phương pháp trích ly. 1.3.10. Trao đổi ion Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nứơc thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn, … cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức độ xử lý cao. Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước cấp và nứơc thải. Một số khái niệm về quá trình trao đổi ion Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đồi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước. Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là các cationit. Những chất này mang tính axit. Những chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. Nếu như các ion nào đó trao đổi cả cation và anion thì người ta gọi chúng là các ionit lưỡng tính. Các chất trao đổi ion Các chất trao đổi tion có thể là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhan tạo. Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau, … Các chất chứa nhôm silicat loại: Na2O.Al2O3.nSiO2.mH2O. Các chất florua apatit [Ca5(PO4)3]F và hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH Các chất có nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp gồm silicagel, permutit (chất làm mềm nước) , ... Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axut humic của đất (chất mùn) và than đá, chúng mang tính axit yếu. Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn, chúng là những hợp chất cao phân tử. Ví dụ, các chất trao đổi cation sunfua RSO3H, trong đó H – ion trái dấu và SO3 – ion nhận điện tử ; hoặc cation cacboxylic : R-COOH ; cation phenolic : R-OH ; cation photpho : R – PO3 - H. Cơ sở quá trình trao đổi ion Cơ chế trao đổi ion có thể gồm những giai đoạn sau: Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất thải lỏng tới bề mặt của lớp biên giới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion. Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới. Chuyển ion đã qua biên giới phân pha và hạt nhựa trao đổi. Khuếch tán ion A bên trong hạt nhựa trao đổi tới các nhóm chức năng trao đổi ion Phản ứng hoá học trao đổi ion A và B Khuếch tán ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên giới phân pha. Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt trong của màng chất lỏng. Khuếch tán các ion B qua màng Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng. 1.3.11. Tách bằng màng Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau. Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dung môi hoặc thậm chí cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng. Phân loại: Thẩm thấu ngược Khái niệm: Thẩm thấu là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một dung dịch loãng vào một dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm. Ơ tại một áp suất nhất định, sự cân bằng được thiết lập thì áp suất đó được gọi là áp suất thẩm thấu. Cơ chế: Người ta cho rằng nếu như chiều dày của lớp phân tử nước bị hấp phụ bằng hay lớn hơn nửa đường kính mao quản của màng thì dưới tác dụng của áp suất thì chỉ có nước sạch đi qua; mặt dầu kích thứơt của nhiều ion nhỏ hơn kích thướt của phân tử nứơc. Các màng hydrat cùa các ion này đã cản trở không cho chúng đi qua mao quản của màng. Kích thướt lớp màng hydrat của các ion khác nhau sẽ khác nhau. Thiết bị: Để có thể thiết kế một thiết bị thẩm thấu ngược ta cần biết thành phần và số lượng nước thải, nhiệt độ và áp suất thẩm thấu. Siêu lọc Giống như thẩm thấu ngược, quá trình siêu lọc cũng phụ thuộc vào áp suất động lực và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại một số cấu tử khác. Điều khác biệt là ở chỗ siêu lọc thưởng sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử bột và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ các vi khuẩn, tinh bột, đất sét, …). Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các chất có khối lượng phân tử thấp và áp suất thẩm thấu cao. Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm đặc và phân tách các chất hoà tan hữu cơ và vô cơ trong nước thải. Sau quá trình siêu lọc nhận được phần đậm đặc chứa các chất hữu cơ, còn trong quá trình thẩm thấu ngược sẽ nhận được phần đậm đặc của chất vô cơ. Thẩm tách và điện thẩm tách Phép thẩm tách là quá trình phân tách các chất rắn bằng sử dụng khuếch tán không bằng nhau qua màng. Tốc độ khuếch tán có liên quan đến gradien nồng độ qua màng. 1.4. Phương pháp xử lý sinh học 1.4.1 Sơ lược về các vi sinh vật trong việc xử lý nước thải Trong các bể xử lý sinh học các vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải. Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu khí, kị khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ tạo thành tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrát hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter. Ngoài ra còn có các loại hình sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum. Ngoài các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn hoạt tính. Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh. Khi bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn có sẵn trong nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong một mẻ cấy vi khuẩn. Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống xử lý vào hoạt động ổn định có thể dùng bùn của các bể xử lý đang hoạt động gần đó cho thêm vào bể mới như là một hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử lý. Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn: Giai đoạn thích nghi (lag-phase): Xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể. Đây là giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào. Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): Giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường. Giai đoạn cân bằng (stationary phase): Lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định. Nguyên nhân của giai đoạn này là các chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết, số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi. Giai đoạn chết (log-death phase): Trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vi khuẩn trong bể giảm nhanh. Giai đoạn này có thể do các loài có kích thườc khả kiến hoặc là đặc điểm của môi trường. Hình 1.4: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý sinh học Đồ thị trên chỉ mô tả sự tăng trưởng của một quần thể vi khuẩn đơn độc. Thực tế trong bể xử lý có nhiều quần thể khác nhau và có đồ thị tăng trưởng giống nhau về dạng nhưng khác nhau về thời gian tăng trưởng cũng như đỉnh của đồ thị. Trong một giai đoạn bất kỳ nào đó sẽ có một loài có số lượng chủ đạo do ở thời điểm đó các điều kiện như pH, oxy, dinh dưỡng, nhiệt độ... phù hợp cho loài đó. Sự biến động về các vi sinh vật chủ đạo trong bể xử lý được biểu diễn như sau: Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính toán chính xác thời gian tồn lưu của vi khuẩn trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn có thể sinh sản được. Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn...) phải được điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn.Hình 1.5: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong bể xử lý sinh học 1.4.2 Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên 1.4.2.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy, nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực vật. Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 = N:P:K. Nước thải công nghiệp cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc hại. Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điều kiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc. Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat. Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m. Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất. 1.4.2.2 Ao hồ sinh học Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa. Phương pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao. Quy trình được tóm tắt như sau: Nước thải → loại bỏ rác, cát, sỏi... → Các ao hồ ổn định → Nước đã xử lý. Hồ hiếu khí. Ao nông 0,3 – 0,5 m có quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh vật. gồm 2 loại: Hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo. Hồ kị khí. Ao kị khí là loại ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật kị khí hoạt động sống không cần oxy của không khí. Chúng sử dụng oxy từ các hợp chất như nitrat, sulfat... Để oxy hóa các chất hữu cơ và các loại rươu và khí CH4, H2S,CO2,…và khí và nước. Chiều sâu của hồ khá lớn khoảng 2 – 6 m. Hồ tùy nghi. Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan có đều ở trong nước và phân hủy kị khí (chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng lắng. Ao hồ tùy nghi được chia làm ba vùng: Lớp trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng kị khi tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí. Chiều sâu của hồ khoảng 1 – 1,5 m. Hồ ổn định bậc ba. Nước thải sau khi xử lý cơ bản (bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch để xả vào nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III). Một trong các công trình xử lý bậc III là ao hồ ổn định sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá. 1.4.3 Các công trình xử lý nhân tạo Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo có thể kể đến hai quá trình cơ bản: + Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lủng. + Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính. Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu khí như: Aeroten bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật bám dính), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay... 1.4.3.1. Các công trình xử lý sinh học hiếu khí Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa sào sự hoạt động sống của si sinh vật hiếu khí. Trong bể Aeroten, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để 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 màu nâu sẩm 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 khác. Các vi sinh vật đồng hóa 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 hóa thành các chất vô cơ như H2O, CO2 không độc hại cho môi trường. Quá trình sinh học hiếu khí có thể diễn ra tóm tắt như sau: Vi sinh vật hiếu khí Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + Tế bào mới + Năng lượng Một số loại công trình thường dùng trong xử lý nước thải: a. Bể Aeroten truyền thống. Hình 1.6: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten truyền thống b. Bể Aeroten tải trọng cao. Hoạt động của bể Aeroten tải trọng cao tương tự như bể có dòng chảy nút, chịu được tải trọng chất bẩn cao và có hiệu suất làm sạch cũng cao, sử dụng ít năng lượng, lượng bùn sinh ra thấp. Nước thải đi vào có đọ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500 mg/l. Tải trọng bùn hoạt tính là 400 – 1000 mg BOD/g bùn (không cho) trong một ngày đêm. c. Bể Aeroten có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy. Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aeroten được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đó nhu cầu cung cấp oxy cũng tỷ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ. Ưu điểm: Giảm được lương không khí cấp vào bể tức là giảm công suất của máy thổi khí Không có hiện tượng làm thoáng quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất Nitơ. Có thể áp dụng tải trọng cao (F/M cao), chất lượng nước ra tốt. d. Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định(Contact Stabilitation). Bể có 2 ngăn: Ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh. Hình 1.7: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc. Ưu điểm của dạng bể này là Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải, có thể ứng dụng cho nước thải có hàm lượng keo cao. e. Bể Aeroten làm thoáng kéo dài. Khi nước thải có tỉ số F/M (Tỉ lệ giữa BOD5 và bùn hoạt tính mg BOD5/mg bùn hoạt tính) thấp, tải trọng thấp, thời gian thông khí thường 20-30h Hình 1.8: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten làm thoáng kéo dài. f. Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh. Hình 1.9: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh. Ưu điểm: Pha loãng ngay tức khác nồng độ 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 bùn cao, cặn khó lắng. g. Oxytank. Dựa trên nguyên lý làm việc của Aeroten khuấy đảo hoàn chỉnh người ta thay không khí nén bằng sục khí oxy tinh khiết. Hình 1.10: Bể Oxytank. Ưu điểm: Hiệu suất cao nên tăng được tải trọng BOD. Giảm thời gian sục khí. Lắng bùn dễ dàng. Giảm bùn đáng kể trong quá trình xử lý. h. Mương oxy hóa. Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh có dạng vòng hình chữ O làm viếc 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. i. Bể lọc sinh học – Biofilter. Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình oxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Có 2 dạng: + Bể lọc sinh học nhỏ giọt: Là bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc không ngập nước. Giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l. Với lưu lượng nước thải không quá 1000 m3/ngày. + Bể lọc sinh học cao tải: Lớp vật liệu lọc đặt ngập trong nước. Tải trọng nước thải tới10 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc sinh học nhỏ giọt. Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng có chiều cao khá lớn. j. Đĩa quay sinh học RBC ( Rotating biological contactors) RBC gồm một loại đĩa tròn xếp liền nhau bằng polystyren hay PVC. Những đĩa này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ. Trong khi vận hành, sinh vật tăng trưởng sẽ bám dính vào bề mặt đĩa và hình thành một lớp màng nhày trên toàn bộ bề mặt ướt của đĩa. Đĩa quay làm cho sinh khối luôn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và không khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối trong điều kiện hiếu khí. k. Bể sinh học theo mẻ SBR ( Sequence Batch Reactor). SBR là một bể dạng của bể Aeroten. Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn rác, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Ưu điểm là khử được các hợp chất Nitơ, photpho khi vận hành đúng quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí. Bể SBR hoạt động theo 5 pha: + Pha làm đầy (fill): Thời gian bơm nước vào bể kéo dài từ 1 – 3 giờ. Dòng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tùy thuộc vào mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: Làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy sục khí. + Pha phản ứng, thổi khí (React): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cung cấp oxy vào nước và khuấy trộng đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, thường khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hóa có thể thực hiện, chuyển nitơ từ dạng N-NH3 sang N-NO22- và nhanh chóng chuyển sang dạng N-NO3-. + Pha lắng(settle): 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. + Pha rút nước ( draw): Khoảng 0.5 giờ. + Pha chờ: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể. Xả bùn dư là một giai đoạn quan trọng không thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên, nhưng nó cũng ảnh hưởng lớn đến năng suất của hệ. Lượng và tần xuất xả bùn được xác định bởi năng suất yêu cầu, cũng giống như hệ hoạt động liên tục thông thường. Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả thường được thực hiện ở giai đoạn lắng hoặc giai đoạn tháo nước trong. Đặc điểm duy nhất là ở bể SBR không cần tuần hoàn bùn hoạt hóa. Hai quá trình làm thoáng và lắng đều diễn ra ở ngay trong một bể, cho nên không có sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng và không phải tuần hoàn bùn hoạt tính để giữ nồng độ. 1.4.3.2. Các công trình xử lý sinh học kị khí Phân hủy kị khí (Anaerobic Descomposotion) là quá trình phân hủy chất hữu cơ thành các chất khí (CH4 và CO2) trong điều kiện không có oxy. Việc chuyển hóa các acid hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng. Năng lượng hữu cơ chuyển hóa 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. Ưu điểm nổi bật của quá trình xử lý kị khí là lượng bùn sinh ra rất thấp, vì thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hợn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí. Trong quá trình lên men kị khí, thường có 4 nhóm vi sinh vật phân hủy vật chất hữu cơ nối tiếp nhau: Thủy phân: Các vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic) phân hủy các chất hữu cơ dạng polyme như các polysaccharide và protein thành các các phức chất đợn giản hoặc chất hòa tan như amino acid, acid béo.... Kết quả của sự bẻ gãy mạch cacbon chưa làm giảm COD. Acid hóa: Ở giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid beo dễ bay hơi, alcohols các axít lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. sự hình thành các acid có thể làm ph giảm xuống 4.0. Acetic hóa (acetogenesis): Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới. Mêtan hóa (methanogenesis): Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy kị khí. Axít acetic, H2, CO2, axít formic và methanol chuyển hóa thành mêtan, CO2 và sinh khối. a. Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng. Phương pháp tiếp xúc kị khí. Bể lên men có thiết bị trộn và bể lắng riêng. 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. Thiết bị khử khí 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. 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 chất hữu 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 thiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2 pha lỏng và rắn. sau đó ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn. Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó rất 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 nhở. Để duy trì lớp bông bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0,6 ¸ 0,9 m/h. Hình 1.11: Bể USAB 1. Đầu vào, 2. Đầu ra, 3. Biogas 4. Thiết bị giữ bùn (VSV), 5. Khu vực có ít bùn hơn b. Phương pháp kị khí với sinh khối gắn kết. Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá màng hữu cơ (ANAFIZ). Lọc kị khí 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 trong quá trình lưu giữ bùn hoạt tính trên nó cũng được phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong quá trình tiêu hóa. Bể kị khí với lớp vật liệu giả lỏng trương nở (ANAFLUX). Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bở dòng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ trong một đơn vị thể tích là lớn nhất. Ưu điểm: Ít bị tắc nghẽn trong quá trình làm việc với vật liệu lọc. Khở động nhanh chóng. Không tẩy trôi các quần thể sinh học bám dính trên vật liệu. Có khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng. 1.5. Phương pháp khử trùng Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh chứa trong nước thải trước khi xả ra nguồn nước. Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật còn quá trình khử trùng thì không tiêu diệt hết các vi sinh vật. Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan... Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hóa chất, sử dụng các quá trình cơ lý, sử dụng các bức xạ. Trong phần này chúng ta chỉ bàn đến việc khử trùng bằng các hóa chất. Các hóa chất thường sử dụng cho quá trình khử trùng là chlorine và các hợp chất của nó, bromine, ozone, phenol và các phenolic, cồn, kim loại nặng và các hợp chất của nó, xà bông và bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít. 1.5.1 Khử trùng bằng Clo và hợp chất của Clo Cl2 là chất oxi hoá mạnh ở bất kỳ dạng nào. Khi cho Clo tác dụng với nó sẽ tạo thành HOCl có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào trong H2O, chất diệt trùng sẽ khuyếch tán qua lớp vỏ tế bào sinh vật ⇒ gây phản ứng với men tế bào ⇒ làm phá hoại các quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật. Khi cho Clo vào trong nước, phản ứng diễn ra như sau: Cl2 + H2O = HCl + HClO Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li 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- Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl có trong H2O. Nồng độ HOCl phụ thuộc vào lượng ion H+ trong nước hay phụ thuộc vào pH của nước. Khi: - pH = 6 thì HOCl chiếm 99,5% còn OCl- chiếm 0.5% - pH = 7 thì HOCl chiếm 79% còn OCl- chiếm 21% - pH = 8 thì HOCl chiếm 25% còn OCl- chiếm 75% Tức là pH càng cao hiệu quả khử trùng càng giảm. Tác dụng khử trùng của HOCl cao hơn nhiều OCl- Khi cho Clo vào trong nước ngoài việc diệt vi sinh vật, nó còn khử các chất hoà tan và NH3. HOCl + NH3 = NH2Cl + H2O HOCl + NH2Cl = NHCl2 + H2O HOCl + NHCl = NCl3 + H2O Do đó khả năng diệt trùng kém đi. Bởi vì khả năng diệt trùng của monocloramin hấp hơn dicloramin khoảng 3 – 5 lần, còn khả năng diệt trùng của dicloramin thấp hơn HOCl khoảng 20 – 25 lần. Khi pH tăng → NCl3 tạo ít. Khả năng diệt trùng của NH2Cl = ( 1/3 -1/5) NHCl2 và NH2Cl2 =(1/20 – 1/25)Cl2. Sau khi qua xử ly (hệ thống xử lý) thì lượng Clo lượng dư: 0.3-0.5mg/l. Sao cho đến cuối ống còn 0.05mg/l. Lượng Clo dư đưa vào trong nước phải xác định bằng thực nghiệm. Khi thiết kế sơ bộ có thể lấy như sau : đối với nước thải sau xử lý cơ học là 10mg/l; nước thải sau xử lý Aeroten không hoàn toàn hay Biophin cao tải là 5mg/l; nước thải xử lý sinh học hoàn toàn là 3mg/l. Khi trong nước có phenol, khử trùng bằng Clo → Clo phenol có mùi rất khó chịu. Nên khử bằng NH3 trước khi khử trùng. Khử trùng bằng Clo lỏng: Khi dùng Clo lỏng để khử trùng, tại nhà máy phải lắp đạt thiết bị chuyên dùng để đưa Clo vào nước gọi là Cloratơ. Đây là thiết bị có chức năng pha chế và định lượng Clo hơi và nước. Khử trùng bằng Clorua vôi và canxihyphocloit: Clorua vôi được sản xuất bằng cách cho Clo + vôi tôi → Cloruavôi. Trong Cloruavôi thì lượng Clo hoạt tính chiếm 20 – 25%. Canxi hypôclorit Ca(OCl)2 là sản phẩm của quá trình làm bão hòa dung dịch vôi sữa bằng Clo. Ham lượng Clo hoạt tính chiếm 30 – 45%. Khử trùng bằng Natri hypoclorit (nước zaven). NaClo là sản phảm của quá trình điện phân dung dịch muối ăn. Nước zaven có nồng độ Clo hoạt tính từ 6 – 8g/l 1.5.2. Khử trùng bằng Ôzôn (03): Ôzôn là một chất khí có màu tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người. Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ôxi phân tử và nguyên tử. Ôzôn có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên diệt trùng mạnh hơn. Ôzôn được sản xuất bằng cách cho Oxy hoặc không khí đi qua thiết bị phóng lửa điện. Để cung cấp đủ lượng Ôzôn cho trạm xử lý nước ta dùng máy phát tia lửa điện và cho không khí chảy qua. Ôzôn sản xuât ra dễ bị phân hủy thành Oxy do đó phải lắp thiết bị làm lạnh ở máy sản xuất Ôzôn. Có 2 loại máy làm lạnh điện cực: Làm lạnh bằng không khí. Làm lạnh bằng nước. Ưu điểm của Ôzôn: Không có mùi Làm giảm nhu cầu oxi của nước, giảm chất hữu cơ, ... Khử màu, phênol, xianua Tăng DO Không có sản phẩm phụ gây độc hại Tăng vận tốc lắng của hạt lơ lửng Nhược điểm: Vốn đầu tư cao Tiêu tốn năng lượng Khả năng tiệt trùng của Ôzôn: Độ hòa tan của Ôzôn gấp 13 lần của oxy. Khi vừa cho vào trong nước khả năng tiệt trùng là rất ít, khi Ôzôn đã hòa tan đủ liều lượng, ứng với hàm lượng đủ oxy hoá hữu cơ và vi khuẩn trong nước, lúc đó tác dụng khử trùng mạnh nhanh gấp 3100 lần so với Clo, thời gian tiệt trùng xảy ra trong khoảng 3 – 8 giây. Liều lượng cần thiết cho nước ngầm là 0.75 – 1mg/l; 1.0 – 3.0 mg/l nước mặt; sau bể lắng 2 trong xử lý nước thải từ 5 – 15mg/l. 1.5.3. Khử trùng bằng tia cực tím Tia cực tím UV là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400nm. Độ dài bước sóng của tia cực tím nằm ngoài vùng phát hiện, nhận biết của mắt thường. Dùng tia cực tím để tiệt trùng không làm thay đổi tính chất hóa học và lý học của nước. Tia cực tím tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khẩun, tia cực tím có độ dài bước sóng 254nm, khả năng diệt khuẩn cao nhất. Trong các nhà máy xử lý nước thải, dùng đèn thuỷ ngân áp lực thấp để phát tia cực tím, loại đèn này phát ra tia cự tím có bước sóng 253,7nm, bóng đèn đặt trong hộp thủy tinh không hấp phụ tia cực tím, ngăn cách đèn và nước. Đèn được lắp thành bộ trong hộp đựng có vách ngăn phân phối để khi nước cảy qua hộp, được trộn đều để cho số lượng vi khuẩn đi qua đèn trong thời gian tiếp xúc ở hộp là cao nhất. Lớp nước đi qua đèn có độ dày khoảng 6mm, năng lượng tiêu thụ từ 6000 – 13000mocrowat/s, độ bền 3000 giờ đến 8000 giờ. Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp này thì chi phí rất cao. Các thực nghiệm gần đây cho thấy nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng SS < 50mg/l sau khi đi qua hộp đèn cực tím với tiêu chuẩn năng lượng nêu trên thì nước còn 200 Colifrom/100ml. 1.5.4. Khử trùng bằng một số phương pháp khác Khử trùng bằng siêu âm: Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước. Khử trùng bằng PP nhiệt: PP cổ truyền. Đun sôi nước ở 1000C. Khử trùng bằng Ion Bạc: Có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng. Với 2 – 10g/l ion là có thể tác dụng. 1.6. Phương pháp xử lý cặn: Trong các trạm xử lý thường có khối lượng cặn lắng tương đối lớn từ song chắn rác, bể lắng đợt một, đợt hai… Trong cặn chứa rất nhiều nước (độ ẩm từ 97% – 99 %), và chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng, do đó cặn cần phải được xử lý để giảm bớt nước, các vi sinh vật độc hại trước khi thải cặn ra nguồn tiếp nhận. Các phương pháp xử lý cặn gồm: Cô đặc cặn bằng trọng lực: Là phương pháp để bùn lắng tự nhiên, các công trình của phương pháp này là các bể lắng giống như bể lắng nước thải: bể lắng đứng, bể ly tâm… Cô đặc cặn bằng tuyển nổi: Lợi dụng khả năng hòa tan không khí vào nước khi nén hỗn hợp khí nước ở áp lực cao, sau đó giảm áp lực của hỗn hợp xuống áp lực của khí quyển, khí hòa tan lại tách ra khỏi nước dưới dạng các bọt nhỏ dính bám vào hạt bông cặn, làm cho tỷ trọng hạt bông cặn nhẹ hơn nước và nổi lên trên bề mặt. Các công trình sử dụng phương pháp này gọi là bể tuyển nổi có hình chữ nhật hoặc hình tròn. Ổn định cặn: Là phương pháp nhằm phân hủy các chất hữu cơ có thể phân hủy bằng sinh học thành CO2, CH4 và H2O, giảm vấn đề mùi và loại trừ thối rữa của cặn, đồng thời giảm số lượng vi sinh vật gây bệnh và giảm thể tích cặn. Có thể ổn định cặn hóa chất, hay bằng phương pháp sinh học hiếu khí hay kỵ khí. Các công trình được sử dụng trong ổn định cặn như: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể mêtan… Làm khô cặn: Có thể sử dụng sân phơi, thiết bị cơ học (máy lọc ép, máy ép băng tải, máy lọc chân không, máy lọc ly tâm…), hoặc bằng phương pháp nhiệt. Lựa chọn cách nào để làm khô cặn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mặt bằng, điều kiện đất đai, yếu tố thủy văn, kinh tế xã hội… 1.7. Một số công nghệ xử lý nước thải của các đô thị ở Việt Nam 1.7.1. Hệ thống xử lý nước thải Thăng Long – Vân Trì (H Nội): Công suất Q = 42.000 m3/ngđ Nước thải đầu vào Influent Lắng cát Grit Chamber Lắng sơ bộ Prmary sedimentation Xử lý sinh học Kị khí + Hiếu khí Biological Treatment Anaerobic + Aerobic Lắng cuối Final Sedimentation Khử trùng Disinfection Nước đầu ra Effluent Nén bùn Sludge thickening Khử nước bùn Sludge dewatering 1.7.2. Hệ thống xử lý nước thải Cần Thơ (Công suất Q = 24.000 m3/ng.đ) Nước thải đầu vào Influent Lắng cát Grit Chamber Lắng sơ bộ Prmary sedimentation Xử lý sinh học Lọc nhỏ giọt Biological Treatment Trickling Filter Lắng cuối Final Sedimentation Nước đầu ra Effluent Hồ phân hủy bùn Sludge digestion Ponds Sân phơi bùn Sludge drying bede 1.7.3. Hệ thống xử lý nước thải Kênh Đen (thành phố Hồ Chí Minh): Công suất Q = 46.000 m3/ng.đ Nước thải đầu vào Influent Lắng cát Grit Chamber Hồ sục khí Aerated Lagoon Hồ lắng Sedimentation pond Nước đầu ra Effluent Hồ hoàn thiện Maturation Ponds Sân phơi bùn Sludge drying bede 1.7.4. Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Đà Lạt_Lâm Đồng: Công suất 7.100 m3/ngày.đêm Nước thải đầu vào Influent Hệ thống chắn rác Sewage system Lắng cát Grit Chamber Lắng hai vỏ Xử lý sinh học Lọc nhỏ giọt Biological Treatment Trickling Filter Lắng thứ cấp Secondary Sedimentation Hồ sinh học Biological Pond Khử trùng Disinfection Sân phơi bùn Sludge drying bede Nước đầu ra Effluent CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHỐ TÂN AN, TỈNH LONG AN 2.1. Sơ lược về tỉnh Long An 2.1.1. Điều kiện tự nhiên, xã hội tỉnh Long An Vị trí địa lý Long An nằm ở tọa độ 10°21'-12°19' Bắc và 105°30'-106°59' Đông. Phía Bắc giáp tỉnh Tây Ninh và tỉnh Svay Rieng của Vương quốc Campuchia trên chiều dài biên giới 137,5 km. Phía Nam giáp tỉnh Tiền Giang. Phía Tây giáp tỉnh Đồng Tháp. Phía Đông giáp thành phố Hồ Chí Minh. Hình 2.1: Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Long An Diện tích: Long An có diện tích tự nhiên khoảng 4.491,87 km². Trong đó: Đất ở: 99000.7 ha Đất nông nghiệp: 331.286 ha Đất lâm nghiệp: 1000 ha Đất chuyên dùng: 28.574 ha Đất chưa sử dụng: 32.985 ha Dân số: Theo kết quả điều tra dân số 01/04/2009 dân số Long An là 1.436.914 người, với mật độ dân số 320 người/km². Tỷ lệ nam/nữ khoảng 49,5/50,5. Địa hình Dù xếp vào vùng Đồng bằng sông Cửu Long nhưng Long An là phần đất chuyển tiếp giữa Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ, nên địa hình có xu hướng thấp dần từ đông bắc xuống tây nam. Phía Bắc và đông bắc tỉnh có một số gò đồi thấp; giữa tỉnh là vùng đồng bằng và phía tây nam tỉnh là vùng trũng Đồng Tháp Mười, trong đó có khu rừng tràm ngập phèn rộng 46.300 ha. Tỉnh có 6 nhóm đất chính, nhưng phần lớn là dạng phù sa bồi lắng lẫn nhiều tạp chất hữu cơ, cấu tạo bở rời, tính chất cơ lý kém, nhiều vùng bị chua phèn và tích tụ độc tố. Địa hình Long An bị chia cắt nhiều bởi hệ thống sông và kênh rạch chằng chịt với tổng chiều dài lên tới 8.912 km, sông Vàm Cỏ Đông vàVàm Cỏ Tây hợp thành sông Vàm Cỏ, kênh Dương Văn Dương,... trong đó lớn nhất là sông Vàm Cỏ Đông chảy qua Long An. Dọc theo tuyến biên giới ở Long An, hiện nay có 5 cửa khẩu, bao gồm: Cửa khẩu Tho Mo - Đức Huệ Cửa khẩu Bình Hiệp (Prây-Vo) – Mộc Hoá Cửa khẩu Vàm Đồn – Vĩnh Hưng Cửa khẩu Kênh 28 – Vĩnh Hưng Mỹ Quý Tây (Xòm-Rông). Ngoài ra, còn có 5 điểm trao đổi hàng hoá khác như Voi Đình, Dóc Đinh thuộc huyện Đức Huệ, Tà Lọt thuộc huyện Mộc Hoá, Rạch Chanh, Tàu Nu, Cây Trâm Dồ thuộc huyện Vĩnh Hưng. Đặc điểm khí hậu – khí tượng: Long An nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, ẩm. Do tiếp giáp giữa 2 vùng Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ cho nên vừa mang các đặc tính đặc trưng cho vùng ĐBSCL lại vừa mang những đặc tính riêng biệt của vùng miền Đông.    Nhiệt độ: Nhiệt độ bình quân năm là 27,5 0C; chênh lệch nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất so với tháng cao nhất khoảng 40C. Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất trong năm là tháng 5 khoảng 29,20C. Tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng giêng khoảng 25,10C. Mưa Lượng mưa bình quân biến động từ 1.450-1.550 mm/năm. Mưa giảm dần từ địa giới TP.HCM sang phía Tây và Tây Nam. Lượng mưa ở Bến Lức và Hiệp Hòa cao hơn ở Tân An và Mộc Hóa. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, chiếm 92- 95% lượng mưa cả năm. Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, chiếm 5-8% lượng mưa cả năm. Tháng 4 và tháng 12 hằng năm là những tháng chuyển tiếp giữa 2 mùa, có lượng mưa trung bình từ 30 đến 50 mm. Lượng mưa các tháng trong mùa mưa biến động từ 150 mm đến 250 mm/tháng. Số ngày mưa trong các tháng mùa mưa biến động từ 12-18 ngày/tháng. Trong mùa mưa thường xảy ra những đợt ít mưa hoặc không mưa liên tục từ 7 đến 12 ngày vào các tháng 7 và 8 hằng năm. Số ngày mưa trong năm biến động từ 104 đến 116 ngày. Thời gian mưa thật sự biến động từ 156 đến 164 ngày, các tháng 1, 2, 3 trong mùa khô rất ít mưa. Độ ẩm Độ ẩm không khí phụ thuộc vào mùa trong năm. Độ ẩm trung bình hằng năm là 80%. Độ ẩm lớn nhất ghi nhận được vào tháng 10/1979 là 99%. Độ ẩm nhỏ nhất ghi nhận được vào tháng 4/1978 là 36%. Ánh sáng Thời gian chiếu sáng bình quân ngày từ 6,8 - 7,5 giờ/ngày và bình quân năm từ 2.500 - 2.800 giờ. Tổng tích ôn năm 9.700 -10.100oC. Biên độ nhiệt giữa các tháng trong năm dao động từ 2-4oC. Độ bốc hơi Độ bốc hơi phân bố theo mùa khá rõ rệt (mùa khô và mùa mưa) và ít biến động theo không gian. Luợng bốc hơi trung bình trong tỉnh chiếm từ 65 – 70% lượng mưa hàng năm. Luợng bốc hơi trong mùa khô khá lớn và nguợc lại đối với mùa mưa. Luợng bốc hơi trung bình nhiều năm: 1100 – 1200 mm; Lượng bốc hơi lớn nhất vào tháng 2, 3 khoảng 130 mm; Luợng bốc hơi nhỏ nhất vào tháng 9, 10 khoảng 70 mm. Chế độ gió Chế độ gió tại Long An được phân chia theo 2 mùa. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, hướng gió chủ đạo là Đông Bắc với tần suất 60 – 70%, gió xuất phát từ lục địa nên khô lạnh. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, hướng gió Tây Nam với tần suất 70%. Gió thổi từ biển vào mang theo hơi nước gây mưa. Tốc độ gió vào các tháng mùa mưa cao hơn mùa khô, tuy nhiên không chênh lệch nhiều. Tốc độ gió trung bình tháng từ 1,5 – 2,5 m/s, mạnh nhất vào tháng 3 là 2,53 m/s và nhỏ nhất vào tháng 11 là 1,5 m/s. Giao thông: Đường bộ: có Quốc lộ 1A là tuyến đường huyết mạch nối Đông Nam bộ với Tây Nam bộ có một số cầu chính như Cầu Tân An, Cầu Bến Lức, Quốc lộ 62, Quốc lộ 50, Quốc lộ N1, Đường Hồ Chí Minh, Đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh - Trung Lương. Ngoài ra còn có một số tỉnh lộ như: tỉnh lộ 7, tỉnh lộ 8, tỉnh lộ 22, tỉnh lộ 821, tỉnh lộ 822, Tỉnh lộ 823, tỉnh lộ 824, tỉnh lộ 825, tỉnh lộ 826 tỉnh lộ 827, tỉnh lộ 828,tỉnh lộ 829, tỉnh lộ 831, tỉnh lộ 833, tỉnh lộ 835, tỉnh lộ 836, tỉnh lộ 837, tỉnh lộ 838 và tỉnh lộ ĐT 839. Sông Rạch Cát (Sông Cần Giuộc) nằm trong địa phận tỉnh Long An dài 32 km. Nông nghiệp: Long An là vùng nông nghiệp từ lâu đã nổi tiếng với gạo tài nguyên, Gạo nàng thơm Chợ Đào - Cần Đước, dưa hấu Long Trì, Dứa (khóm hoặc thơm) Bến Lức, đậu phộng Đức Hòa, lá nhàu, mía Thủ Thừa và rượu Đế Gò Đen ở thị tứ Gò Đen - Bến Lức. Long An đã phát hiện thấy các mỏ than bùn ở các huyện vùng Đồng Tháp Mười như Tân Lập - Mộc Hóa, Tân Lập - Thạnh Hóa (Tráp Rùng Rình), Tân Thạnh (Xã Tân Hòa), Đức Huệ (xã Mỹ Quý Tây, Trấp Mốp Xanh). Trữ lượng than thay đổi theo từng vùng và chiều dày lớp than từ 1,5 đến 6 mét. Cho đến nay chưa có tài liệu nghiên cứu nào xác định tương đối chính xác trữ lượng than bùn nhưng ước lượng có khoảng 2,5 triệu tấn. Than bùn là nguồn nguyên liệu khá tốt để chế biến ra nhiều loại sản phẩm có giá trị kinh tế cao. Theo kết quả phân tích đánh giá về chất lượng cho thấy than bùn ở Long An có độ tro thấp, mùn cao, lượng khoáng cao, có thể sử dụng làm chất đốt và phân bón. Việc khai thác than sẽ thúc đẩy quá trình oxy hóa và thủy phân tạo ra acid sulfuric, đây là chất độc ảnh hưởng đến cây trồng và môi trường sống. Ngoài than bùn, tỉnh còn có những mỏ đất sét (trữ lượng không lớn ở khu vực phía Bắc) có thể đáp ứng yêu cầu khai thác làm vật liệu xây dựng. Công nghiệp: Long An là một tỉnh công nghiệp nổi bật trong vài năm gần đây. Luôn đứng trong top 10 về chỉ số cạnh tranh và vốn đầi tư nước ngoài FDI. Công ngiệp đã tồn tại từ khá lâu được biết đến với những sản phẩm: Dệt may, thực phẩm chế biến, xây dựng... Công nghiệp chiếm hơn 40% giá trị trong nền kinh tế tỉnh. Tập trung chủ yếu ở: Đức Hoà, Bến Lức, Tân An, Cần Đước, Cần Giuộc. Riêng 5 huyện, thành phố này đã chiếm hơn 70% sản lương công nghiệp của tỉnh. Các năm qua Long An tập trung phát triển Công nghiệp cho Song Đức là chủ yếu. Đức Hoà, Đức Huệ tập trung nhiều khu công nghiệp lớn bậc nhất cả nước. Mạng lưới cơ sở hạ tầng phát triển hanh và đồng bộ cũng là một thế mạnh của nền Công nghiệp Long An. Một vài khu công nghiệp lớn: Đức Hoà 1, Xuyên Á, Tân Đức (huyện Đức Hoà), các KCN Thuận Đạo, Vĩnh Lộc 2, Thạnh Đức, Nhựt Chánh (huyện Bến Lức), các KCN Tân Kim, Long Hậu (huyện Cần Giuộc), các KCN Cầu Tràm (huyện Cần Đước). Trong các KCN đã đi vào hoạt động và một số KCN đang triển khai công tác giải phóng mặt bằng (GPMB) của giai đoạn 2 là Đức Hoà 1, Xuyên á, Tân Đức, Thuận Đạo và Long Hậu. Y tế, Giáo dục – đào tạo. Giáo dục – đào tạo phát triển tương đối toàn diện ở các cấp học, chất lượng dạy và học được tăng lên, góp phần nâng cao mặt bằng dân trí và phát triển nguồn nhân lực. Phổ cập tiểu học đúng tuổi 100% năm 2010, phổ cập trung học cơ sở đạt 80% năm 2010; tỷ lệ trẻ, học sinh đi học đúng tuổi ngày càng được nâng cao; 95% đội ngũ giáo viên được chuẩn hóa. Trường học, thiết bị dạy và học được quan tâm đầu tư, cơ bản đáp ứng được yêu cầu, gần 100% trường phổ thông được kiên cố hóa. Tiếp tục thực hiện chủ trương xã hội hóa giáo dục, đào tạo nghề. Chế độ thủy văn và dòng chảy mặt Long An chịu ảnh hưởng chế độ bán nhật triều không đều của biển Đông qua cửa Soài Rạp, thời gian một ngày triều là 24 giờ 50 phút, một chu kỳ triều từ 13 đến 14 ngày. Vùng chịu ảnh hưởng triều nhiều nhất thuộc khu vực các huyện phía Nam Quốc lộ 1, vùng này  chịu ảnh hưởng mặn từ 4 đến 6 tháng/ năm. Triều biển Đông tại cửa sông Soài Rạp có biên độ lớn từ 3,5 - 3,9 m, đã xâm nhập vào sâu trong nội địa với cường độ triều mạnh nhất là mùa khô khi nước bổ sung đầu nguồn cho 2 sông Vàm Cỏ rất ít. Biên độ triều cực đại trong tháng từ 217 - 235 cm tại Tân An và từ 60 - 85 cm tại Mộc Hóa. Do biên độ triều lớn, đỉnh triều mùa gió chướng đe dọa xâm nhập mặn vào vùng phía Nam. Trong mùa mưa có thể lợi dụng triều tưới tiêu tự chảy vùng ven 2 sông Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây làm giảm chi phí sản xuất. Ngày nay, do tác dụng của hồ Dầu Tiếng, nguồn nước sông Vàm Cỏ Đông được bổ sung, việc xâm nhập nước mặn theo tuyến sông Vàm Cỏ Đông giảm rõ rệt, mở ra triển vọng mới phát triển nông - công nghiệp theo ven tuyến sông này. Mùa lũ: Mùa lũ hằng năm ở các huyện thuộc khu vực Đồng Tháp Mười của Long An bắt đầu vào trung tuần tháng 8 kéo dài đến tháng 11. Đây cũng là lúc mưa tập trung với lưu lượng và cường độ lớn nhất trong năm. Ngập lũ ở Long An chủ yếu do mưa lũ ở thượng nguồn sông Mê Kông. Độ sâu ngập và thời gian ngập phụ thuộc vào vị trí, địa hình. Hoạt động của thủy triều và lượng mưa khu vực cũng đóng vai trò quan trọng. Chất lượng nước: Biển Đông: có độ mặn từ 32-35 g/l là nguồn gây mặn trực tiếp vào các sông rạch chính trong vùng. Tùy theo lưu lượng thượng nguồn, địa hình, mặt cắt sông, nước mặn xâm nhập vào các sông rạch, độ mặn giảm dần khi truyền từ biển Đông vào. Sông Vàm Cỏ Tây: Tại Tân An thời gian có độ mặn trên 2 g/l bắt đầu từ giữa tháng 1 và kết thúc vào tháng 6. Thời gian mặn khoảng 5 tháng. Thời gian mặn 4g/l xuất hiện vào đầu tháng 3 và xuống vào đầu tháng 5. Mặn thường lên đến Tuyên Nhơn, cách biển 144 km. Sông Vàm Cỏ Đông: Tại Bến Lức, nếu lấy tiêu chuẩn 2g/l, hằng năm mặn lên từ ngày 5/2 và kết thúc vào ngày 30/6. Năm có độ mặn hơn thì mặn xuất hiện sớm và kết thúc muộn, trung bình là 25 ngày. Thời gian mặn liên tục khoảng 155 ngày (5 tháng). Nếu lấy tiêu chuẩn 4g/l, thời gian mặn vào trung tuần tháng 2 và kết thúc vào cuối tháng 5. Thời gian mặn khoảng 4 tháng. Hiện nay với khả năng điều tiết của hồ Dầu Tiếng, độ mặn trên sông Vàm Cỏ Đông ngày càng giảm dần và nước sông Vàm Cỏ Đông từ Hòa Khánh trở lên có thể sử dụng tưới an toàn cho cây trồng. Sự cải thiện nguồn nước trên sông Vàm Cỏ Đông tạo ra một khu vực nước ngọt quanh năm ở Bắc Bến Lức và Đức Huệ, mở ra triển vọng mới phát triển các ngành công nghiệp trong khu vực này. . Sơ lược về thành phố Tân An, tỉnh Long An: Vị trí: Thành phố Tân An là trung tâm chính trị, văn hóa, kinh tế, khoa học kỹ thuật của tỉnh Long An. Thị xã vừa nằm trên tia phát triển của Địa bàn kinh tế trọng điểm phía Nam, vừa là cửa ngỏ kinh tế của các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long, có trục giao thông chính thủy bộ chạy qua trung tâm là Quốc lộ I A, Quốc lộ 62 và sông Vàm cỏ Tây.   Tân An nằm về phía Tây Nam Thành phố Hồ Chí Minh, cách trung tâm thành phố 47 km và có ranh giới với các đơn vị hành chính như sau: Phía Bắc giáp huyện Thủ Thừa; Phía Đông giáp huyện Tân Trụ và huyện Châu Thành; Phía Tây và Tây Nam giáp tỉnh Tiền Giang.      Thành phố Tân An có 9 phường và 5 xã với tổng diện tích tự nhiên là 81,79km2, trong đó diện tích nội thị 39,16km2, diện tích ngọai thị 42,63km2, gồm: phường 1, phường 2, phường 3, phường 4, phường 5, phường 6, phường 7, phường Khánh Hậu, phường Tân Khánh, xã An Vĩnh Ngãi, xã Bình Tâm, xã Hướng Thọ Phú, xã Lợi Bình Nhơn và xã Nhơn Thạnh Trung.      Với vị trí địa lý như trên tạo cho thị xã Tân An có lợi thế so sánh tương đối về địa lý kinh tế, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Long An nói chung và Thị xã Tân An nói riêng.  Địa hình, địa chất: Địa hình Thị xã Tân An mang đặc điểm chung vùng đồng bằng Sông Cửu Long. Nơi đây địa hình được bồi đắp liên tục và đều đặn dẫn đến sự hình thành đồng bằng có bề mặt bằng phẳng và nằm ngang. Độ cao tuyệt đối biến đổi từ 0,5- 2 m (hệ Mũi Nai) và trung bình là 1-1,6 m. Đặc biệt lộ ra một vùng cát từ Tiền Giang qua Tân Hiệp lên đến Xuân Sanh (Lợi Bình Nhơn) với độ cao thường biến đổi từ 1-3 m.        Hầu hết phần diện tích đất ở hiện hữu không bị ngập úng, rải rác có những điểm trũng dọc theo hai bên bờ sông rạch bị ngập nước về mùa mưa. Nhìn chung địa hình Thị xã tương đối thấp, dễ bị tác động khi triều cường hoặc khi lũ Đồng Tháp Mười tràn về. Đất ở thị xã Tân An biến đổi mạnh theo địa hình. Khoảng 86,13% diện tích đất thuộc nhóm đất phù sa ngọt đang phát triển mạnh, còn lại là diện tích đất phèn. Có thể chia thành 5 loại đất chính như sau:     + Đất phù sa đang phát triển tầng mặt giàu hữu cơ là 284,43 ha chiếm 3,47% so với tổng diện tích tự nhiên, phân bố rải rác trên địa hình trung bình đến hơi cao ở xã Khánh Hậu và xã An Vĩnh Ngãi. Loại đất này thích nghi nhiều loại cây trồng nên có tiềm năng đa dạng hóa rất cao.     + Đất phù sa phát triển sâu, điển hình, bão hòa nước ngầm là 4.507,72 ha, chiếm 55,02% diện tích tự nhiên. Đất phát triển từ vật liệu phù sa mới, trầm tích nước ngọt có địa hình cao và phân bố thành các vùng lớn ở khắp địa bàn thị xã. Loại đất này thích nghi nhiều loại cây trồng và có tiềm năng đa dạng hóa cây trồng rất cao.     + Đất phù sa phát triển sâu, bảo hòa nước ngầm là 1.994,09 ha chiếm 24,34% tổng diện tích tự nhiên. Mẫu chất là trầm tích phù sa mới, được hình thành và phát triển trong môi trường nước ngọt, phân bố trên địa hình cao, rãi rác trong địa bàn thị xã.     + Đất phèn tiềm tàng là 267,43 ha, chiếm 3,26% tổng diện tích tự nhiên. Phân bố trên địa hình trung bình ở ấp Ngãi Lợi B xã Lợi Bình Nhơn, Hướng Thọ Phú và dọc sông Vàm Cỏ Tây.     + Đất phèn hoạt động là 152,19 ha chiếm 1,86% tổng diện tích tự nhiên, phân bố ở trung tâm xã Hướng Thọ Phú, đất có địa hình trung bình thấp so với chung quanh.     Là một địa bàn hình thành khá lâu nên phần lớn diện tích đất tự nhiên của Thị xã Tân An được sử dụng vào mục đích phát triển kinh tế xã hội. Tuy là tỉnh lỵ của tỉnh Long An nhưng phần lớn diện tích đất tự nhiên được bố trí cho mục đích nông nghiệp (khoảng 72%). Diện tích đất chuyên dùng chiếm chưa đến 11%. Tổng diện tích đất sử dụng cho đô thị chiếm khoảng 27% tổng diện tích tự nhiên. Mức độ phát triển đô thị trên địa bàn thị xã tương đối thấp, chưa đạt yêu cầu là trung tâm tỉnh lỵ. Thủy văn: Hệ thống sông ngòi, kênh rạch trên địa bàn thị xã khá chằng chịt mang sắc thái của vùng Đồng bằng Sông Cửu Long và chịu ảnh hưởng chế độ bán nhật triều của biển Đông. Biên độ triều cực đại trong tháng từ 217- 235 cm, đỉnh triều cực đại tháng 12 là 150 cm. Một chu kỳ triều khoảng 13-14 ngày. Do gần cửa biển, biên độ triều lớn, đỉnh triều vào đầu mùa gió chướng nên sông rạch thường bị xâm nhập mặn.      Về mùa lũ sông Vàm Cỏ Tây vừa chịu ảnh hưởng của thủy triều, vừa chịu ảnh hưởng của lũ ở vùng Đồng Tháp Mười tràn về. Mùa khô từ tháng 2 đến tháng 6 nước sông Vàm Cỏ Tây bị nhiễm mặn. Tháng 5 có độ mặn cao nhất 5,489g/lít, tháng 1 có độ mặn 0,079g/l. Độ pH trong nước sông Vàm Cỏ Tây từ tháng 6 đến tháng 8 khoảng 3,8 - 4,3 nên không thể sử dụng cho sản xuất và sinh hoạt. Tình hình dân số: Dân số Thị xã là 165.214 người, trong đó, dân nội thị là 118.107 người chiếm 71,5% và dân nông thôn là 47.107 người chiếm 28,5% dân số toàn thị xã. Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 9,92‰. Mật độ dân số trung bình của Thị xã là 1.505 người/km2, mức tăng dân số trung bình hàng năm 0,98%. Với tổng diện tích tự nhiên là 81,79 km² (trong đó diện tích nội thị là 12.416 km²), dân số là 165.214 người. Trong đó các phường 1, 2, 3 là trung tâm của thành phố. Từ năm 2006 Tân An hình thành một trung tâm mới nằm thuộc khu vực toàn bộ Phường 6 một phần xã An Vĩnh Ngãi. Với hệ thống cơ sở hạ tầng đồng bộ khu trung tâm mới này sẽ tạo bộ mặt xứng tầm cho Đô thị Tân An trong tương lai. Lao động trong độ tuổi 77.562 người chiếm tỷ lệ 63% dân số, Tổng số lao động tham gia trong các thành phần kinh tế: 53.127 lao động, trong đó lao động phi nông nghiệp 42.599 người, chiếm tỷ lệ 80,18%; Tổng số hộ là 35.530 hộ, trong đó số hộ phi nông nghiệp là 26.803 hộ, chiếm tỷ lệ 85%.  Cơ cấu ngành nghề: Công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp: giá trị tổng sản lượng công nghiệp ước thực hiện năm 2008 là 2.270 tỷ đồng, tăng 22% so với cùng kỳ năm trước. Các cơ sở sản xuất gặp nhiều khó khăn do tình hình lạm phát, nhưng đã dần dần phục hồi vào cuối năm. Công tác xúc tiến đầu tư được quan tâm, tiếp nhận nhiều nhà đầu tư trên địa bàn, góp phần tăng trưởng kinh tế, giải quyết việc làm cho người lao động, cụ thể: Cụm công nghiệp Lợi Bình Nhơn đã thực hiện cơ bản phần hạ tầng kỹ thuật và bàn giao đất cho nhà đầu tư. Đã có 12 nhà đầu tư đưa vào hoạt động, quy mô khoảng 18 ha, thu hút trên 1.500 lao động  Cụm công nghiệp Nhơn Thạnh Trung đang tiến hành giải phóng mặt bằng khu tái định cư và chuẩn bị đầu tư các bước tiếp theo của dự án. Cụm tiểu thủ công nghiệp Bình Tâm đã mời Cty Thành Tài đầu tư: đang chuẩn bị lập quy hoạch dự án. Ngoài ra, tỉnh đã thành lập Trung tâm Khuyến công, tập huấn kỹ thuật công nghiệp cho các cơ sở công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp; tạo điều kiện thuận lợi để tổng sản lượng công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp vượt kế hoạch đề ra trong năm 2008. Thương mại - dịch vụ: tổng số hộ được cấp mới, thay đổi, bổ sung giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh tính từ đầu năm đến nay là 594 giấy, với tổng vốn đăng ký là 87 tỷ 500 triệu đồng, tăng 42% so với cùng kỳ, trong đó nhiều nhất là các ngành: thương nghiệp và dịch vụ sửa chữa, vận tải, kho bãi, thông tin liên lạc, khách sạn, nhà hàng, hoạt động liên quan đến kinh doanh tài sản và dịch vụ tư vấn. Hoạt động thương mại tăng trưởng khá, các loại hình dịch vụ tiếp tục phát triển, đa dạng về số lượng và chất lượng, nhất là các lĩnh vực tín dụng, thông tin liên lạc đã được đưa vào hoạt động khai thác, đáp ứng tốt nhu cầu của người dân và các tổ chức kinh tế trên địa bàn. Vai trò quản lý nhà nước tiếp tục được duy trì và đạt được kết quả, đã hướng dẫn hộ kinh doanh thực hiện tốt các chủ trương, chính sách để phát triển. Tình hình trật tự kinh doanh, vệ sinh môi trường khu vực chợ tiếp tục được củng cố và có chuyển biến khá tốt, đến nay các hộ tiểu thương khu vực chợ hoạt động bình thường. Các chợ xã phường hoạt động ổn định, đáp ứng yêu cầu của nhân dân.. Nông nghiệp: diện tích sản xuất nông nghiệp giảm so với cùng kỳ năm trước; nguyên nhân do dịch bệnh và tiến trình đô thị hoá thị xã. Trồng trọt: diện tích lúa thu hoạch đạt 10.103 ha, năng suất bình quân 45,04 tạ/ha, tăng cao so cùng kỳ, sản lượng vượt kế hoạch, đạt 110,9%. Mặc dù dịch bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá diễn biến phức tạp, nhưng dưới sự chỉ đạo tập trung của các ngành, các cấp và cùng với sự nổ lực, quyết tâm của nông dân trong công tác phòng chống đã góp phần làm giảm thiệt hại và tăng được sản lượng cả năm. Hệ thống giao thông thủy lợi nội đồng thường xuyên được kiểm tra, nạo vét, bảo đảm phục vụ sản xuất nông nghiệp. Chăn nuôi: Thị xã tiếp tục triển khai điều tra đàn gia súc, gia cầm, dịch lở mồm long móng trên gia súc, bệnh tai xanh trên heo,… và chiến dịch tiêu độc khử trùng chuồng trại. Đàn gia súc đã phục hồi và có chiều hướng gia tăng, đa số là chăn nuôi heo thịt, gà công nghiệp và bò sữa. Diện tích nuôi trồng thủy sản đạt 129,8 ha, chủ yếu là nuôi cá hỗn hợp, ươm giống giảm so cùng kỳ do tiến trình đô thị hoá và do nuôi trồng đạt hiệu quả thấp. Điều kiện cơ sơ hạ tầng Với phương châm cơ sở hạ tầng phải đi trước một bước để tạo điều kiện phát triển kinh tế xã hội nhanh và ổn định, trong những năm gần đây Thị xã Tân An đã chú trọng đầu tư phát triển cơ sở hạ tầng. Tình hình cơ sở hạ tầng có liên quan mật thiết đến việc kiểm soát chất thải như thu gom vận chuyển đến nơi xử lý. Hiện trạng giao thông Đường bộ: Trên địa bàn thị xã Tân An hiện có quốc lộ 1A chạy qua nối với 2 thành phố lớn là thành phố Hồ Chí Minh và thành phố Mỹ Tho. Đây là trục giao thông huyết mạch của thị xã đã được đầu tư nâng cấp tốt. Tính đến cuối năm 2005, 100% các phường xã thuộc Thị xã Tân An có đường ô tô đến tận trung tâm phường, xã trong đó chủ yếu là đường bê tông nhựa. Về đường thủy: Khu vực Tân An có sông Vàm Cỏ Tây đi qua. Đây là tuyến đường giao thông thủy vận chuyển hàng hóa liên huyện trên địa bàn tỉnh Long An và từ các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long đến TP.HCM và ngược lại. Tuy vậy các tuyến giao thông đường thuỷ chưa được quan tâm đúng mức dù thị xã Tân An nằm ngay bên bờ sông Vàm Cỏ Tây và các hệ thống kênh nối với sông Tiền. Cấp điện Hiện nay trên địa bàn thị xã đã có 100% các hộ dân đuợc cấp điện bằng mạng lưới điện quốc gia. Trong những năm tới chính quyền địa phương sẽ có chủ trương mới chú trọng đầu tư mới gắn với nâng cấp mở rộng các trạm điện hiện có. Chủ động kêu gọi đầu tư nguồn điện cung cấp cho khu công nghiệp, ngành dịch vụ. Cấp nước: Hiện tại, hệ thống cơ sở hạ tầng cấp nước tại Thị Xã Tân An chỉ mới phát triển ở quy mô nhỏ và phạm vi hẹp tại trung tâm của Thị xã. Khu vực ngoại thị, nhiều nơi vẫn chưa có hệ thống cấp nước công cộng. Phần lớn dân cư ở các khu vực này vẫn sử dụng nước ngầm với hình thức giếng đào hoặc giếng khoan riêng lẻ cho từng hộ gia đình. Hiện trạng thoát nước thải và vệ sinh môi trường. Hiện nay khu vực thành phố Tân An chưa có hệ thống thoát nước hoàn chỉnh, ngoại trừ một số tuyến ống dọc theo các đường giao thông chính trong thị xã, quốc lộ 1A và tuyến tránh. Nước mưa và nước thải sinh hoạt đều thu gom chung vào các tuyến cống chính này và thoát ra các kênh mương hiện hữu. Hiện nay khu vực thành phố Tân An chưa có trạm xử lý nước thải tập trung nên nước thải sinh hoạt từ các hộ dân thoát trực tiếp ra sông rạch, chưa được xử lý đúng tiêu chuẩn. Nhà vệ sinh thường dùng của nhân dân là tự hoại thấm đào hố hay kiểu cầu cá ở vùng ven thành phố. Rác thải chưa được thu gom một cách hệ thống, chỉ có một số khu dân cư tập trung và khu vực trung tâm thành phố được thu gom từ các tổ thu gom rác dân lập, phần còn lại do dân tự giải quyết bằng cách đốt hoặc chôn lấp tự nhiên. CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1. Nguồn gốc, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của công cộng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,... Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy hay các trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn ở vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát nước bằng biện pháp tự thấm. Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm hai loại: + Nước thải nhiễm bẩn do bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh. + Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: Cặn bã từ nhà bếp, các chất trôi nổi kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Các chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%), hydratcacbon(40 – 50%), gồm tinh bột, đường và xenlulo và các hợp chất béo (5 – 10%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 – 450mg/L theo trọng tải khô. Có khoảng 20 – 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nước thải sinh hoạt có nguồn gốc phát sinh từ nhu cầu sử sụng nước cho các hoạt động sống của con người, có các tính chất đặc trưng sau: do thải ra từ các thiết bị vệ sinh trong hộ gia đình như bồn tắm, chậu rửa, lavabo, nhà xí, máy giặt, … nên chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ và vi trùng; là dị thể phức hợp gồm nhiều chất bẩn dưới nhiều dạng khác nhau, các chất bẩn có thể là sản phẩm thải bỏ từ cơ chế sinh hoá từ quá trình sống con người và vật nuôi, protein, hydrate carbon, lipid, khoáng chất,…hoặc là các loại chất thải rắn lẫn vào như: giấy, gỗ, nylon, các chất tẩy rửa, các chất hoạt động bề mặt và đặc biệt là các loại vi khuẩn gây bệnh, trứng giun, các loại nấm mốc, rong rêu, ký sinh trùng,…Lưu lượng thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn dùng nước tính trên đầu người. Bảng 3.1 Các chất ô nhiễm quan trọng trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt. Chất gây ô nhiễm Nguyên nhân được xem là quan trọng Các chất rắn lơ lửng Tạo nên bùn lắng và môi trường yếm khí khi nước thải chưa xử lư được thải vào môi trường. Biểu thị bằng đơn vị mg/L. Các chất hữu cơ có thể phân hủy bằng con đường sinh học Bao gồm chủ yếu là carbohydrate, protein và chất béo. Thường được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD. Nếu thải thẳng vào nguồn nước, quá tŕnh phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt oxy ḥa tan của nguồn nước. Các mầm bệnh Các bệnh truyền nhiễm có thể lây nhiễm từ các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải. Thông số quản lư là MPN (Most Probable Number). Các dưỡng chất N và P cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật. Khi được thải vào nguồn nước nó có thể làm gia tăng sự phát triển của các loài không mong đợi. Khi thải ra với số lượng lớn trên mặt đất nó có thể gây ô nhiễm nước ngầm. Các chất ô nhiễm nguy hại Các hợp chất hữu cơ hay vô cơ có khả năng gây ung thư, biến dị, thai dị dạng hoặc gây độc cấp tính. Các chất hữu cơ khó phân hủy Không thể xử lư được bằng các biện pháp thông thường. Ví dụ các nông dược, phenols... Kim loại nặng Có trong nước thải thương mại và công nghiệp và cần loại bỏ khi tái sử dụng nước thải. Một số ion kim loại ức chế các quá tŕnh xử lư sinh học Chất vô cơ hòa tan Hạn chế việc sử dụng nước cho các mục đích nông, công nghiệp Nhiệt năng Làm giảm khả năng băo ḥa oxy trong nước và thúc đẩy sự phát triển của thủy sinh vật Ion hydrogen Có khả năng gây nguy hại cho TSV Nguồn: Wastewater Engineering: Treatment, Diposal, Reuse, 1989. 3.2 Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạt 3.2.1 Các chỉ tiêu lí học Đặc tính lí học quan trọng nhất của nước thải gồm: chất rắn tổng cộng, mùi, nhiệt độ, màu và độ đục. Chất rắn Chất rắn trong nước thải bao gồm các chất rắn lơ lửng, chất rắn có khả năng lắng, các hạt keo và chất rắn hòa tan. Tổng các chất rắn (Total solid, TS) trong nước thải là phần còn lại sau khi đã cho nước thải bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ từ 103 - 105oC. Các chất bay hơi ở nhiệt độ này không được coi là chất rắn. Tổng các chất rắn được biểu thị bằng đơn vị mg/L. Trong nước thải sinh hoạt có khoảng 40 – 65% chất rắn nằm ở trạng thái lơ lửng. Tổng các chất rắn có thể chia ra làm hai thành phần: Chất rắn lơ lửng (có thể lọc được) và chất rắn hòa tan (không lọc được). Hàm lượng chất rắn lơ lửng được xác định bằng cách lọc một thể tích xác định mẫu nước thải qua giấy lọc và sấy giấy lọc ở 1050C đến khối lượng không đổi. Độ chênh lệch khối lượng giữa giấy lọc trước khi lọc mẫu và sau khi lọc mẫu trong cùng một điều kiện cân chính là lượng chất lơ lửng có trong một thể tích mẫu đã được xác định, phần cặn trên giấy lọc được đốt chấy thì các chất rắn dễ bị bay hơi bị cháy hoàn toàn. Các chất rắn bị bay hơi được xem như là phần vật chất hữu cơ. Mùi. Việc xác định mùi của nước thải ngày càng trở nên quan trọng. Đặc biệt là các phản ứng gay gắt của dân chúng đối các công trình xử lý nước thải không được vận hành tốt. Mùi của nước thải còn mới thường không gây ra các cảm giác khó chịu, nhưng một loạt các hợp chất gây mùi khó chịu sẽ tỏa ra khi nước thải bị phân hủy sinh học dưới các điều kiện yếm khí. Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là hydrosulfua (H2S – mùi trứng thối). Hợp chất khác, chẳng hạn như: Indol, skatol, cadaverin... được tạo dưới các điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn H2S. Nhiệt độ. Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so vơi nhiệt độ của nước cấp do việc xả ra các dòng nước nóng hoặc ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại...và nhiệt độ của nước thải thường thấp hơn không khí. Nhiệt độ của nước thải là một trong những thông số quan trọng bởi vì phần lớn các sơ đồ xử lý nước đều ứng dụng quá trình xử lý sinh học mà quá trình đó thường bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ. Nhiêt độ của nước thải ảnh hưởng đời sống thủy sinh vật, sự hòa tan oxy trong nước. Độ màu. Độ màu của nước thải là do các Chất thải sinh hoạt, Nó có thể làm cản trở khả năng khuếch tán của ánh sáng vào nguồn nước gây ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của hệ thủy sinh thực vật. Nó còn làm mất vẽ mỹ quan của nguồn nước nên rất dễ bị sự phản ứng của cộng đồng lân cận. Độ đục. Độ đục của nước thải là do các chất lơ lửng và các chất dạng keo chứa trong nước thải tạo nên. Đơn vị đo độ đục thông dụng NTU. 3.2.2. Các chỉ tiêu hóa học và sinh hóa. pH . PH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 - 7,6. Như chúng ta đã biết môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là môi trường có pH từ 7 - 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 - 8,8, còn vi khuẩn nitrat với pH từ 6,5 - 9,3. Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 - 4. Ngoài ra pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn bằng phèn nhôm. Nước thải sinh hoạt pH dao động trong khoảng 6,9 – 7,8. Nhu cầu oxy hóa học.( Chemical Oxygen Demand, COD) Chỉ tiêu BOD không phản ánh đầy đủ về lượng tổng các chất hữu cơ trong nước thải, vì chưa tính đến các chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng phương pháp sinh hóa và cũng chưa tính đến một phần chất hữu cơ tiêu hao để tạo nên tế bào vi khuẩn mới. Do đó để đánh giá một cách đầy đủ lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong nước thải người ta sử dụng chỉ tiêu nhu cầu oxy hóa học. Để xác định chỉ tiêu này, người ta thường dùng potassium dichromate (K2Cr2O7) để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ, sau đó dùng phương pháp phân tích định lượng và công thức để xác định hàm lượng COD. Nhu cầu oxy sinh học( biochemical oxygen demand, BOD ). Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định và được ký hiệu bằng BOD được tính bằng mg/L. Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải. BOD càng lớn thì nước thải (hoặc nước nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại. Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải. Để chuẩn hóa các số liệu người ta thường báo cáo kết quả dưới dạng BOD5 (BOD trong 5 ngày ở 20oC). Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần. Nitơ. Nitơ có trong nước thải ở dạng các liên kết ở dạng vô cơ và hữu cơ. Trong đó nước thải sinh hoạt, phần lớn là liên kết hữu cơ là các chất có nguồn gốc protit, thực phẩm dư thừa. còn các Nitơ trong các liên kết vô cơ gồm các dạng khử NH4+, NH3 và các dạng oxy hóa: NO2- và NO3-. Tuy nhiên trong nước thải chưa xử lý, về nguyên tắc thường không có NO2- và NO3-. Chất hoạt động bề mặt. Chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước, tạo nên sự hòa tan của các chất đó trong dầu và trong nước. nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt. sự có mặt của chất hoạt động bề mặt trong nước thải ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn xử lý, các chất này làm cản trở quá trình lắng và các hạt lơ lửng, tạo nên hiện tượng sủi bọt trong các công trình xử lý, kìm hãm các quá trình xử lý sinh học. Oxy hòa tan( Dissolved oxygen, DO). Oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Lượng oxy hòa tan trong nước thải ban đầu dẫn vào trạm xử lý thường bằng không hoặc rất nhỏ. Trong khi đó, trong các công trình xử lý sinh học hiếu khí thì lượng oxy hòa tan cần thiết không nhở hơn 2mg/L. Kim loại nặng và các chất độc hại. Kim loại nặng trong nước thải có ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình xử lý, nhất là xử lý sinh học. Các kim loại nặng độc hại gồm: Niken, đồng, chì, crôm, thủy ngân, cadmi... Vi khuẩn và sinh vật khác trong nước thải. Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao. Bảng 3.2. Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt. Sinh vật Số lượng cá thể/mL Tổng coliform 105 - 106 Fecal coliform 104 - 105 Fecal streptococci 105 - 104 Enterococci 102 - 103 Shigella Hiện diện Salmonella 100 - 102 Pseudomonas aeroginosa 101 - 102 Clostrium perfringens 101 - 103 Mycobacterium tuberculosis Hiện diện Cyst nguyên sinh động vật 101 - 103 Cyst của Giardia 10-1 - 102 Cyst của Cryptosporium 10-1 - 101 Trứng ký sinh trùng 10-2 - 101 Vi rút đường ruột 101 - 102 Nguồn: Feachem et al. 1983, trích bởi Chongrak 1989 Mức độ nhiễm bẩn vi sinh vật của nguồn nước phụ thuộc nhiều vào tình trạng vệ sinh trong khu dân cư và nhất là các bệnh viện. Đối với nước thải bệnh viện, bắt buộc phải xử lý cục bộ trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung hoặc trước khi xả vào sông hồ. Nguồn nước bị nhiễm bẩn sinh học không sử dụng để uống được, thậm chí nếu số lượng vi khuẩn gây bệnh đủ cao thì nguồn nước này cũng không thể dùng cho mục đích giải trí như bơi lội, câu cá được. Các loài thủy sản trong khu vực ô nhiễm không thể sử dụng làm thức ăn tươi sống được vì nó là ký chủ trung gian của các ký sinh trùng gây bệnh. 3.3. Xác định các thông số tính toán Nội dung xác định các thông số tính toán cho trạm xử lý nước thải gồm: + Lưu lượng tính toán. + Nồng độ chất bẩn theo chất lơ lửng SS, BOD, COD, tổng Nitơ, tổng Photpho và Coliform + Mức độ cần thiết xử lý nước thải. 3.3.1. Xác định lưu lượng tính toán nước thải sinh hoạt thành phố Tân An Hiện nay trên địa bàn thành phố Tân An chưa có hệ thống thoát nước hoàn chỉnh nên việc thu gom xử lý nước thải khó khăn. Riêng chỉ có một số khu vực ở trung tâm thành phố có hệ thống cống xả tập trung thuận lợi cho việc thu gom xử lý vì thế đề tài áp dụng vào hệ thống thu gom sẵn có của khu vực trung tâm để thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu vực trung tâm là phường 1, 2 và 3 Tính dân số định hướng đến năm 2025 Dân số thành phố Tân An tại phường 1, 2, 3: Phường 1: 7.371 người. Phường 2: 14.702 người Phường 3: 11.447 người. Tổng số dân 3 phường: 33.520 người Tỉ lệ gia tăng dân số tự nhiên của Tân An theo khảo sát năm 2009: 0.98% Dự đoán dân số Tân An đến năm 2025 được xác định theo công thức sau: N =N0 (1+a)n Với : N: số dân của năm cần tính. Năm 2025 N0: dân số hiện tại được lấy bằng gốc. Năm 2011 a: tỉ lệ tăng dân số n: hiệu số giữa năm cần tính và năm lấy làm gốc, n = 14 N2025 = N0 (1+a)14 = 33520*(1+0.0098)14 = 38424 (người) Tính toán lưu lượng nước cấp. Nước cấp cho khu dân cư: Dân số tính toán đến năm 2025 của Tân An là 38424 người. Tân An thuộc đô thị loại 3: vậy tiêu chuẩn dùng nước là: qtc = 120 – 150 lít/người.ngđ ( Theo TCXDVN 33:2006 Cấp nước – mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế ) chọn qtc = 150 lít/người.ngđ = 0.15 m3/người.ngđ Q1 = qtc*N2025 = 0.15*38424 = 5763 m3/ngày Nước cấp cho tưới đường, tưới cây, chữa cháy: Nước cấp cho tưới đường, tưới cây, chữa cháy lấy bằng 10% của nước cấp sinh hoạt. (Theo TCXDVN 33:2006 Cấp nước – mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế) Q2 = 10%*Q1 = 0.1*5763 = 576.3 m3/ngày = 576 m3/ngày Lưu lượng tổng cộng: Qcấp = Q1 + Q2 = 5763 + 576 = 6339 m3/ngày Tính toán lưu lượng nước thải: Lưu lượng nước thải lấy bằng 70 – 80% lưu lượng nước cấp (theo Giáo trình cấp thoát nước_Lâm Vĩnh Sơn). Chọn Qthoát = 70% * Qcấp = 0.7*6339 = 4437,3 m3/ngày 3.3.2 Xác định nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt của thành phố Tân An. Lấy mẫu: Để xác định nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt thành phố Tân An, đề tài đã tiến hành khảo sát, lấy mẫu nước thải tại các cống xả chính của thành phố và phân tích các chỉ tiêu môi trường cơ bản của các mẫu lấy được. - Địa điểm lấy mẫu: + Phường 1: lấy mẫu tại vị trí cống xả chính, cống xả tập trung của hệ thống thoát nước phường 1 xả ra Sông Bảo Định nằm trên đường Ngô Quyền_phường 1_thành phố Tân An. + Phường 2: lấy mẫu tại vị trí cống xả chính, cống xả tập trung của hệ thống thoát nước phường 2 xả ra Sông Bảo Định nằm trên đường Bạch Đằng_phường 2_thành phố Tân An. + Phường 3: lấy mẫu tại vị trí cống xả chính, cống xả tập trung của hệ thống thoát nước phường 3 xả ra một nhánh sông của Sông Bảo Định nằm tại vị trí ngã 3 đường Châu Thị Kim và Đường Huỳnh Hữu Thống_phường 3_thành phố Tân An. - Ngày đi lấy mẫu: ngày 20/04/2011 - Thời điểm lấy mẫu: trong khoảng thời gian từ 10 – 12 giờ, lúc thủy triều xuống cạn. - Thể tích lấy mẫu là mỗi mẫu lấy 4 lít nước thải. Hình 3.2: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường 3. Hình 3.1: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường 1 Phân tích mẫu: Phân tích các mẫu đã lấy tại phòng thí nghiệm của Trung Tâm Quan Trắc và Dịch Vụ Kỹ Thuật Môi Trường tỉnh Long An. Kết quả phân tích các chỉ tiêu của các mẫu trên theo bảng sau: Bảng 3.3: Kết quả phân tích các mẫu nước thải. STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả phân tích Phương pháp phân tích NT01 NT02 NT03 1 pH mg/l 6.52 6.79 7.04 TCVN 6492 - 1999 2 BOD5 mg/l 156 150 158 SMEWW 5210B - 2005 3 COD mg/l 310 290 320 Method 8000 - DR2500 4 SS mg/l 154 141 165 TCVN 6625 - 2000 5 Tổng nitơ mg/l 48 49 56 Method 10071 - DR2500 6 Tổng photpho mg/l 8.4 8.9 8.5 Method 8190 - DR2500 7 Coliform MPN/100ml 2.3x104 4.3x104 2.1x104 TCVN 6187 - 1996 Trong đó: NT01: mẫu nước thải phường 1. NT02: mẫu nước thải phường 2. NT03: mẫu nước thải phường 3. Bảng 3.4: Giá trị trung bình của các chỉ tiêu của các mẫu phân tích: STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Giá trị 1 pH mg/l 6.78 2 BOD5 mg/l 155 3 COD mg/l 307 4 SS mg/l 153 5 Tổng nitơ mg/l 51 6 Tổng photpho mg/l 8.6 7 Coliform MPN/100ml 2.9x104 Hình 3.3: Phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm Với kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trường cơ bản của các mẫu nước thải sinh hoạt của thành phố Tân An thì các số liệu này phù hợp với đặc tính của nước thải sinh hoạt nói chung (bảng 3.5), do đó đề tài sẽ dựa trên số liệu phân tích của nước thải sinh hoạt tại thành phố Tân An để tính toán thiết kế. Bảng 3.5. Đặc tính của nước thải sinh hoạt STT Chỉ tiêu Nồng độ (mg/L) Cao Trung bình Thấp 1 BOD5 400 220 110 2 COD 1.000 500 250 3 Đạm hữu cơ 35 15 8 4 Đạm amôn 50 25 12 5 Đạm tổng số 85 40 20 6 Lân tổng số 15 8 4 7 Tổng số chất rắn 1.200 720 350 8 Chất rắn lơ lửng 350 220 100 Nguồn: Metcalf and Eddy, 1979, trích bởi Chongrak 1989. 3.3.3. Xác định mức độ cần xử lý nước thải. Nhiệm vụ của đề tài là lựa chọn được công nghệ xử lý nước thải thích hợp bảo đảm hiệu quả xử lý nhằm đạt tiêu chuẩn xả vào sông Vàm Cỏ Tây đạt loại A theo QCVN 14: 2008/BTNMT_Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt. Bảng 3.6: Mức độ xử lý cần đạt được STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn Mức độ cần xử lý % 1 pH mg/l 6.78 5 – 9 - 2 BOD5 mg/l 155 30 81 3 COD mg/l 307 50 84 4 SS mg/l 153 50 67 5 Tổng nitơ mg/l 51 30 41 6 Tổng photpho mg/l 8.6 4 54 7 Coliform MPN/100ml 2.9x104 3.000 90 3.4. Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạt Phương án 1.Song chắn rác Ngăn tiếp nhận Bể điều hoà Bể Aerotank Bể lắng II Bể tiếp xúc khử trùng Nước thải thành phố Thùng thu rác Bể chứa bùn Máy ép bùn Bánh bùn Bùn tuần hoàn Nước tuần hoàn CLORIN Nguồn tiếp nhận Bùn dư Không khí Bể lắng I Bùn lắng Hình 3.