Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ

CHÖÔNG 2 TOÅNG QUAN VEÀ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI SINH HOAÏT QUY MOÂ VÖØA VAØ NHOÛ NGUOÀN GOÁC NÖÔÙC THAÛI SINH HOAÏT CAÙC PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI SINH HOAÏT QUY MOÂ VÖØA VAØ NHOÛ NGUOÀN GOÁC NÖÔÙC THAÛI SINH HOAÏT NTSH phaùt sinh töø caùc hoaït ñoäng soáng haèng ngaøy cuûa con ngöôøi nhö taém, röûa, baøi tieát, cheá bieán thöùc aên…ÔÛ Vieät Nam, löôïng nöôùc thaûi naøy trung bình 100 l/ngöôøi/ngaøy. NTSH ñöôïc thu gom töø caùc khu daân cö, cô sôû kinh doanh, cô quan, khu du lòch. BOD vaø chaát raén lô löûng laø 2 thoâng soá quan troïng nhaát ñöôïc söû duïng ñeå xaùc ñònh ñaëc tính cuûa NTSH. Quaù trình xöû lyù baèng laéng ñoïng ban ñaàu coù theå giaûm ñöôïc khoaûng 50% chaát raén lô löûng vaø 35% BOD. Baûng 2.1: Thaønh phaàn töông ñoái cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït bình thöôøng Thaønh phaàn nöôùc thaûi Tröôùc khi laéng ñoïng Sau khi laéng ñoïng Sau xöû lyù sinh hoïc Toång löôïng chaát raén Chaát raén khoâng oån ñònh Chaát raén lô löûng Chaát raén lô löûng khoâng oån ñònh BOD Amoniac Toång Nitô Toång Phoát pho Phoát pho hoaø tan 800 440 240 180 200 15 35 10 7 680 340 120 100 130 15 30 9 7 530 220 30 20 30 24 26 8 7 (Nguoàn: Metalf vaø Eddy, 1991) Ñeå tieän cho vieäc löïa choïn phöông phaùp, daây chuyeàn coâng ngheä vaø tính toaùn thieát keá caùc coâng trình XLNT, nöôùc thaûi sinh hoaït ñöôïc phaân loaïi theo caùc tieâu chuïaån sau: Nöôùc thaûi khoâng chöùa phaân, nöôùc tieåu vaø caùc loaïi thöïc phaåm töø caùc thieát bò veä sinh nhö boàn taém, chaäu giaët, chaäu röûa maët. Loaïi nöôùc thaûi naøy chuû yeáu chöùa chaát lô löûng, caùc chaát taåy giaët vaø thöôøng goïi laø “nöôùc xaùm”. Noàng ñoä chaát höõu cô trong nöôùc thaûi naøy thaáp vaø thöôøng khoù phaân huyû sinh hoïc, trong nöôùc thaûi coù nhieàu hôïp chaát voâ cô. Nöôùc thaûi chöùa phaân, nöôùc tieåu töø caùc khu veä sinh coøn goïi laø “nöôùc ñen”. Trong nöôùc thaûi toàn taïi caùc vi khuaån gaây beänh vaø deã gaây muøi hoâi thoái. Haøm löôïng caùc chaát höõu cô vaø caùc chaát dinh döôõng nhö N, P cao, caùc loaïi nöôùc thaûi naøy thöôøng gaây nguy haïi ñeán söùc khoeû vaø deã laøm nhieãm baån nguoàn nöôùc maët. Nöôùc thaûi nhaø beáp chöùa daàu môõ vaø pheá thaûi thöïc phaåm nhaø beáp. Loaïi nöôùc thaûi naøy coù haøm löôïng lôùn caùc chaát höõu cô(COD, BOD) vaø caùc chaát dinh döôõng khaùc(N, P). Caùc chaát baån trong nöôùc thaûi naøy deã taïo ra khí sinh hoïc vaø deã söû duïng laøm phaân boùn. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI SINH HOAÏT QUY MOÂ VÖØA VAØ NHOÛ Möùc ñoä xöû lyù nöôùc thaûi Ñieàu kieän caàn khi xaùc ñònh möùc ñoä XLNT caàn thieát laø ñeå nöôùc thaûi khi xaû coù tính ñeán khaû naêng töï laøm saïch cuûa nguoàn, khoâng ñöôïc laøm cho noàng ñoä chaát baån taïi ñieåm kieåm tra söû duïng nöôùc vöôït noàng ñoä giôùi haïn cho pheùp. Ñieàu kieän ñuû, khoáng cheá ñoái vôùi nöôùc thaûi khi xaû vaøo nguoàn nöôùc maët ñöôïc quy ñònh theo tieâu chuaån thieát keá nöôùc thaûi ñoâ thò TC 51 – 84 hoaëc tieâu chuaån moâi tröôøng TCVN 5945 – 1995, TCVN 6772 – 2000. Nöôùc thaûi sinh hoaït thöôøng ñöôïc xöû lyù theo 3 böôùc (möùc ñoä) nhö sau: Böôùc thöù nhaát (xöû lyù baäc 1 hay xöû lyù sô boä): Ñaây laø möùc ñoä baét buoäc ñoái vôùi taát caû caùc daây chuyeàn coâng ngheä XLNT. Haøm löôïng caën lô löûng trong nöôùc thaûi sau khi xöû lyù ôû giai ñoaïn naøy phaûi nhoû hôn 150mg/l neáu nöôùc thaûi ñöôïc xöû lyù sinh hoïc tieáp tuïc hoaëc nhoû hôn caùc quy ñònh neâu trong baûng treân neáu xaû nöôùc thaûi tröïc tieáp vaøo nguoàn nöôùc maët. Böôùc thöù 2 (xöû lyù baäc hai hay xöû lyù sinh hoïc): Giai ñoaïn xöû lyù naøy ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo muïc ñích söû duïng vaø quaù trình töï laøm saïch cuûa nguoàn nöôùc. Böôùc thöù 3 ( xöû lyù baäc ba hay xöû lyù trieät ñeå): loaïi boû caùc hôïp chaát nitô vaø photpho khoûi nöôùc thaûi. Giai ñoaïn naøy raát coù yù nghóa ñoái vôùi caùc nöôùc khí haäu nhieät ñôùi, nôi coù quaù trình phuù döôõng aûnh höôûng saâu saéc ñeán chaát löôïng nöôùc maët. Giai ñoaïn khöû truøng sau quaù trình laøm saïch nöôùc thaûi laø yeâu caàu baét buoäc ñoái vôùi moät soá loaïi nöôùc thaûi hoaëc moät soá daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp cô hoïc Muïc ñích cuûa coâng ñoaïn naøy laø loaïi boû raùc kích thöôùc lôùn, daàu môõ ra khoûi nöôùc thaûi ñi vaøo coâng trình xöû lyù, nhaèm naâng cao chaát löôïng vaø hieäu quaû cuûa caùc böôùc xöû lyù tieáp theo. Thieát bò chaén raùc Coù 2 loaïi thieát bò chaén raùc: Thieát bò chaén raùc vaø vôùt raùc thuû coâng, duøng cho caùc traïm xöû lyù coù coâng suaát nhoû, löôïng raùc döôùi 0.1 m3/ngaøy. Thieát bò chaén raùc, vôùt raùc cô giôùi baèng caùc baêng caøo duøng cho caùc traïm XLNT coù löôïng raùc lôùn hôn 0.1 m3/ngaøy. Thieát bò chaén raùc ñöôïc boá trí taïi maùng daãn nöôùc thaûi tröôùc traïm bôm nöôùc thaûi vaø tröôùc caùc coâng trình xöû lyù. Beå thu vaø taùch daàu môõ Beå thu daàu Ñöôïc xaây döïng trong khu vöïc baõi ñoã vaø caàu röûa oâ toâ, xe maùy, baõi chöùa daàu vaø nhieân lieäu, nhaø giaët taåy cuûa khaùch saïn, beänh vieän hoaëc caùc coâng trình coâng coäng khaùc, nhieäm vuï ñoùn nhaän caùc loaïi nöôùc röûa xe, nöôùc möa trong khu vöïc baõi ñoã xe… Beå taùch môõ Duøng ñeå taùch vaø thu caùc loaïi môõ ñoäng thöïc vaät, caùc loaïi daàu… coù trong nöôùc thaûi. Beå taùch môõ thöôøng ñöôïc boá trí trong caùc beáp aên cuûa khaùch san, tröôøng hoïc, beänh vieän… xaây baèng gaïch, BTCT, theùp, nhöïa composite… vaø boá trí beân trong nhaø, gaàn caùc thieát bò thoaùt nöôùc hoaëc ngoaøi saân gaàn khu vöïc beáp aên ñeå taùch daàu môõ tröôùc khi xaû vaøo heä thoáng thoaùt nöôùc beân ngoaøi cuøng vôùi caùc loaïi nöôùc thaûi khaùc. Beå taùch môõ goàm caùc boä phaän sau: gieáng thu caën vaø gieáng thu môõ. Hình 2.1: Thieát bò taùch daàu, môõ loaïi naèm ngang 1. Thaân thieát bò; 2. Boä phaän huùt caën baèng thuûy löïc; 3. Lôùp daàu môõ; 4. OÁng gom daàu môõ; 5. Vaùch ngaên daàu môõ; 6. Raêng caøo treân baêng taûi; 7. Hoá chöùa caën Hình 2.2: Thieát bò taùch daàu, môõ lôùp moûng 1. Cöûa daãn nöôùc ra; 2. OÁng gom daàu, môõ; 3. Vaùch ngaên; 4. Taám chaát deûo xoáp noåi; 5. Lôùp daàu; 6. OÁng daãn nöôùc thaûi vaøo; 7. Boä phaän laéng laøm töø caùc taám gôïn soùng, 8. Buøn caën Beå ñieàu hoaø Coù 2 loaïi beå ñieàu hoøa: Beå ñieàu hoøa löu löôïng vaø chaát löôïng naèm tröïc tieáp treân ñöôøng chuyeån ñoäng cuûa doøng chaûy. Beå ñieàu hoøa löu löôïng laø chuû yeáu, coù theå naèm tröïc tieáp treân ñöôøng vaän chuyeån cuûa doøng chaûy hoaëc naèm ngoaøi ñöôøng ñi cuûa doøng chaûy. Ñeå ñaûm baûo chöùc naêng ñieàu hoøa löu löôïng vaø chaát löôïng nöôùc thaûi, ta caàn boá trí trong beå heä thoáng, thieát bò khuaáy troän ñeå san baèng noàng ñoä caùc chaát baån cho toaøn boä theå tích nöôùc thaûi coù trong beå vaø ñeå ngaên ngöøa caën laéng, pha loaõng noàng ñoä caùc chaát ñoäc haïi neáu coù nhaèm loaïi tröø hieän töôïng bò soác veà chaát löôïng khi ñöa nöôùc vaøo coâng trình xöû lyù sinh hoïc. Beå laéng nöôùc thaûi Coù hai loaïi: Beå laéng ñôït moät tröôùc coâng trình xöû lyù sinh hoïc vaø beå laéng ñôït hai sau coâng trình xöû lyù sinh hoïc nöôùc thaûi. Coù 3 loaïi beå laéng: beå laéng ñöùng, beå laéng ngang vaø beå laéng ly taâm. Ngoaøi ra, coøn coù beå laéng trong coù taàng caën lô löûng vaø beå laéng coù lôùp moûng. Hieän nay, caùc traïm xöû lyù coâng suaát vöøa vaø nhoû (<10.000m3/ngaøy) thöôøng söû duïng beå laéng ñöùng. Hieäu suaát laéng cuûa beå thaáp, khoaûng 45 – 48%. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc kò khí Söû duïng nhoùm vi sinh vaät kî khí, hoaït ñoäng trong ñieàu kieän khoâng coù oâxy. Quaù trình phaân huûy kî khí caùc chaát höõu cô laø quaù trình sinh hoùa phöùc taïp taïo ra haøng traêm saûn phaåm trung gian vaø phaûn öùng trung gian. Phöông trình phaûn öùng sinh hoùa trong ñieàu kieän kî khí coù theå bieåu dieãn ñôn giaûn nhö sau : Chaát höõu cô vi sinh vaät CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Teá baøo môùi Moät caùch toång quaùt, quaù trình phaân huûy kî khí xaûy ra theo 04 giai ñoaïn : Giai ñoaïn 1 : Thuûy phaân, caét maïch caùc hôïp chaát cao phaân töû. Giai ñoaïn 2 : Acid hoùa. Giai ñoaïn 3 : Acetate hoùa. Giai ñoaïn 4 : Methane hoùa. Sinh hoïc kî khí Sinh tröôûng dính baùm Sinh tröôûng lô löûng Tieáp xuùc kî khí UASB Taàng lô löûng Loïc kî khí Xaùo troän hoaøn toaøn Vaùch ngaên Hình 2.3: Caùc phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc kî khí nöôùc thaûi Beå töï hoaïi Beå töï hoaïi laø coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi sô boä ñoàng thôøi thöïc hieän hai chöùa naêng: laéng nöôùc thaûi vaø leân men caën laéng. Beå töï hoaïi coù caáu taïo ñôn giaûn, deã vaän haønh, thöôøng ñeå XLNT cho cuïm daân cö, khu taäp theå döôùi 500 ngöôøi, hoaëc löu löôïng nöôùc thaûi döôùi 30m3/ngaøy. Beå thöôøng xaây döïng ñoäc laäp hoaëc keát hôïp vôùi caùc coâng trình khaùc. Beå laéng hai voû (beå laéng Imhoff) Beå coù hình troøn hoaëc hình chöõ nhaät treân maët baèng. Phaàn treân cuûa beå laø maùng laéng, phaàn döôùi laø ngaên leân men buøn caën. Tuy nhieân, quaù trình leân men buøn caën chæ döøng laïi ôû möùc leân men acid, caùc chaát höõu cô phaân huyû ñöôïc khoaûng 40%. Beå laéng trong keát hôïp ngaên leân men Beå goàm 2 phaàn taùch bieät nhau: phaàn laéng trong keát hôïp laøm thoaùng töï nhieân vaø phaàn leân men buøn caën. Öu ñieåm cuûa beå laéng trong keát hôïp ngaên leân men so vôùi beå laéng 2 voû: Ngaên leân men vaø ngaên laéng ñoäc laäp nhau veà caáu taïo, do ñoù saûn phaåm thoái röûa trong quaù trình leân men khoâng laøm baån laïi nöôùc thaûi ñaõ laéng. Caën ñöôïc xaùo troän ñeàu ôû ngaên töï hoaïi vaø taïo ñieàu kieän toát cho quaù trình leân men caën, khoâng bò neùn nhö beå laéng 2 voû. Hieäu suaát laéng trong ngaên laéng cao hôn raát nhieàu so vôùi maùng laéng cuûa beå laéng 2 voû. Beå loïc kò khí Beå loïc kî khí laø moät beå chöùa vaät lieäu tieáp xuùc ñeå xöû lyù chaát höõu cô chöùa carbon trong nöôùc thaûi. Nöôùc thaûi ñöôïc daãn vaøo beå töø döôùi leân hoaëc töø treân xuoáng, tieáp xuùc vôùi lôùp vaät lieäu treân ñoù coù vi sinh vaät kî khí sinh tröôûng vaø phaùt trieån. Beå loïc ngöôïc qua taàng buøn kî khí (UASB) Hieän nay heä thoáng xöû lyù kî khí baèng beå UASB (Upflow anaerobic Sludge Blanket) phoå bieán nhaát treân theá giôùi trong vaán ñeà xöû lyù nöôùc thaûi coù noàng ñoä nhieãm baån höõu cô cao. Xöû lyù nöôùc thaûi vôùi beå kî khí UASB chieám moät tyû leä lôùn trong toång soá caùc coâng trình kî khí treân theá giôùi. Nhöõng öu ñieåm quaù trình xöû lyù sinh hoïc kî khí UASB vöôït troäi so vôùi quaù trình buøn hoaït tính hieáu khí: Ít tieâu toán naêng löôïng vaän haønh. Coù khaû naêng xöû lyù vôùi taûi troïng cao hôn Ít buøn dö neân giaûm chi phí xöû lyù buøn. Nhu caàu dinh döôõng thaáp neân giaûm chi phí boå sung dinh döôõng. Coù theå taän duïng nguoàn naêng löôïng töø khí metan sinh ra. Tuy nhieân beå UASB cuõng coù nhöõng maët haïn cheá nhö: Thôøi gian thích nghi daøi (1-3 thaùng). Pha nghæ cuõng keùo daøi. Vaän haønh phöùc taïp, caùc ñieàu kieän nöôùc thaûi ñaàu vaøo khaéc khe hôn so vôùi beå xöû lyù baèng buøn hoaït tính. Chi phí ñaàu tö xaây döïng ban ñaàu thöôøng cao hôn nhieàu so vôùi beå xöû lyù baèng buøn hoaït tính. Vaän toác nöôùc thaûi ñöa vaøo beå UASB ñöôïc duy trì trong khoaûng 0,6 – 0,9 m/h, pH thích hôïp cho quaù trình phaân huûy kî khí dao ñoäng trong khoaûng 6-8. Xöû lyù sinh hoïc nöôùc thaûi trong ñieàu kieän töï nhieân Cô sôû cuûa phöông phaùp naøy laø döïa vaøo khaû naêng töï laøm saïch cuûa ñaát vaø nguoàn nöôùc. Vieäc xöû lyù nöôùc thaûi ñöôïc thöïc hieän treân caùc coâng trình : Caùnh ñoàng loïc, caùnh ñoàng töôùi Daãn nöôùc thaûi theo heä thoáng möông ñaát treân caùnh ñoàng töôùi, duøng bôm vaø oáng phaân phoái phun nöôùc thaûi leân maët ñaát. Moät phaàn nöôùc boác hôi, phaàn coøn laïi thaám vaøo ñaát ñeå taïo ñoä aåm vaø cung caáp moät phaàn chaát dinh döôõng cho caây coû sinh tröôûng. Phöông phaùp naøy chæ ñöôïc duøng haïn cheá ôû nhöõng nôi coù khoái löôïng nöôùc thaûi nhoû, vuøng ñaát khoâ caèn xa khu daân cö, ñoä boác hôi cao vaø ñaát luoân thieáu ñoä aåm. Xaû nöôùc thaûi vaøo ao, hoà, soâng suoái Nöôùc thaûi ñöôïc xaû vaøo nhöõng nôi vaän chuyeån vaø chöùa nöôùc coù saün trong töï nhieân ñeå pha loaõng chuùng vaø taän duïng khaû naêng töï laøm saïch cuûa caùc nguoàn. Khi xaû nöôùc thaûi vaøo nguoàn tieáp nhaän, nöôùc cuûa nguoàn tieáp nhaän seõ bò nhieãm baån. Möùc ñoä nhieãm baån phuï thoäc vaøo: löu löôïng vaø chaát löôïng nöôùc thaûi, khoái löôïng vaø chaát löôïng nöôùc coù saün trong nguoàn, möùc ñoä khuaáy troän ñeå pha loaõng. Hoà sinh vaät Xöû lyù nöôùc thaûi trong caùc ao hoà sinh hoïc laø phöông phaùp xöû lyù coå ñieån ñôn giaûn nhaát. Phöông phaùp naøy khoâng yeâu caàu kyõ thuaät cao, voán ñaàu tö ít, chi phí hoaït ñoäng reû, quaûn lyù ñôn giaûn vaø hieäu quaû cuõng khaù cao. Tuy nhieân, cuõng coù caùc nhöôïc ñieåm: thôøi gian xöû lyù khaù daøi, ñoøi hoûi dieän tích maët baèng roäng. Quaù trình xöû lyù phuï thuoäc vaøo thôøi tieát vaø nhieät ñoä. Heä hoà coù theå phaân loaïi nhö sau : (1) hoà hieáu khí, (2) hoà tuøy tieän, (3) hoà kî khí vaø (4) hoà xöû lyù boå sung. Hoà hieáu khí Dieän tích roäng, chieàu saâu caïn. Chaát höõu cô trong nöôùc thaûi ñöôïc xöû lyù chuû yeáu nhôø söï coäng sinh giöõa taûo vaø vi khuaån soáng ôû daïng lô löûng. OÂxy cung caáp cho vi khuaån nhôø söï khueách taùn töø khoâng khí qua beà maët vaø quaù trình quang hôïp cuûa taûo. Chaát dinh döôõng vaø CO2 sinh ra trong quaù trình phaân huyû chaát höõu cô ñöôïc taûo söû duïng. Hình 2.4 : Moái quan heä coäng sinh giöõa taûo vaø vi sinh vaät trong hoà hieáu khí Hoà tuøy tieän Trong hoà tuøy tieän toàn taïi 03 khu vöïc : (1) khu vöïc beà maët, nôi ñoù chuû yeáu vi khuaån vaø taûo soáng coäng sinh; (2) khu vöïc ñaùy, tích luõy caën laéng vaø caën naøy bò phaân huûy nhôø vi khuaån kò khí; (3) khu vöïc trung gian, chaát höõu cô trong nöôùc thaûi chòu söï phaân huûy cuûa vi khuaån tuøy tieän. Hoà kî khí Thöôøng ñöôïc aùp duïng cho xöû lyù nöôùc thaûi coù noàng ñoä chaát höõu cô cao vaø caën lô löûng lôùn, ñoàng thôøi coù theå keát hôïp phaân huûy buøn laéng. Khaû naêng xöû lyù höõu cô cuûa hoà thöôøng phuï thuoäc vaøo thôøi tieát, muøa heø: 65-80%, muøa ñoâng: 45-65%. Caáu taïo cuûa hoà thöôøng coù hai ngaên, ngaên laøm vieäc vaø ngaên döï tröõ khi veùt buøn caën. Hoà xöû lyù boå sung Coù theå aùp duïng sau quaù trình xöû lyù sinh hoïc (aeroten, beå loïc sinh hoïc hoaëc sau hoà sinh hoïc hieáu khí, tuøy tieän, …) ñeå ñaït chaát löôïng nöôùc ra cao hôn, ñoàng thôøi thöïc hieän quaù trình nitrate hoùa. Do thieáu chaát dinh döôõng, vi sinh coøn laïi trong hoà naøy soáng ôû giai ñoaïn hoâ haáp noäi baøo vaø ammonia chuyeån hoùa sinh hoïc thaønh nitrate. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc hieáu khí Söû duïng nhoùm vi sinh vaät hieáu khí, hoaït ñoäng trong ñieàu kieän cung caáp oâxy lieân tuïc. Caùc quaù trình xöû lyù sinh hoïc baèng phöông phaùp kî khí vaø hieáu khí coù theå xaûy ra ôû ñieàu kieän töï nhieân hoaëc nhaân taïo. Trong caùc coâng trình xöû lyù nhaân taïo, ngöôøi ta taïo ñieàu kieän toái öu cho quaù trình oâxy sinh hoùa neân quaù trình xöû lyù coù toác ñoä vaø hieäu suaát cao hôn xöû lyù sinh hoïc töï nhieân. Coâng ngheä hieáu khí Hoà sinh hoïc hieáu khí Loïc hieáu khí Loïc SH nhoû gioït Sinh tröôûng dính baùm Sinh tröôûng lô löûng Hieáu khí tieáp xuùc Xöû lyù sinh hoïc theo meû Aerotank Ñóa quay sinh hoïc Hình 2.5: Caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc hieáu khí Xöû lyù baèng phöông phaùp sinh hoïc dính baùm Khi doøng nöôùc thaûi ñi qua nhöõng lôùp vaät lieäu raén laøm giaù ñôõ caùc vi sinh vaät seõ baùm dính leân beà maët. Trong soá caùc vi sinh vaät naøy coù loaøi sinh ra caùc polysacarit coù tính chaát nhö laø moät polymer sinh hoïc coù khaû naêng keát dính taïo thaønh maøng. Maøng naøy cöù daøy theâm vôùi sinh khoái cuûa vi sinh vaät dính baùm hay coá ñònh treân maøng. Maøng ñöôïc taïo thaønh töø haøng trieäu ñeán haøng tyû teá baøo vi khuaån, vôùi maät ñoä vi sinh vaät raát cao maøng coù khaû naêng oxy hoaù caùc hôïp chaát höõu cô, haáp thuï caùc chaát baån lô löûng coù trong nöôùc khi chaûy qua hoaëc tieáp xuùc vôùi maøng. Quaù trình loïc sinh hoïc thích hôïp cho vieäc xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp hôn laø xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoïat. Beå loïc sinh hoïc Beå loïc sinh hoïc Beå laéng Caáp khí Nöôùc ra Nöôùc tuaàn hoaøn Nöôùc vaøo Beå loïc sinh hoïc chöùa ñaày vaät lieäu tieáp xuùc, laø giaù theå cho vi sinh vaät soáng baùm. Nöôùc thaûi ñöôïc phaân boá ñeàu treân maët lôùp vaät lieäu baèng heä thoáng quay hoaëc voøi phun. Quaàn theå vi sinh vaät soáng baùm treân giaù theå taïo neân maøng nhaày sinh hoïc coù khaû naêng haáp phuï vaø phaân huûy chaát höõu cô chöùa trong nöôùc thaûi. Hình 2.6: Heä thoáng xöûû lyù nöôùc thaûi theo quaù trình beå loïc sinh hoïc Thaùp loïc sinh hoïc: Khaùc vôùi beå loïc sinh hoïc ngaäp nöôùc, thaùp loïc sinh hoïc ñöôïc xaây döïng vôùi heä thoáng quaït gioù cöôõng böùc töø döôùi leân, nöôùc thaûi ñöôïc phaân phoái töø phía treân, chaûy qua lôùp maøng vi sinh baùm treân caùc giaù theå vaø xuoáng beå thu ôû phía döôùi. Ñoái vôùp thaùp loïc sinh hoïc, löôïng khoâng khí ñöôïc cung caáp nhieàu neân sinh khoái phaùt trieån raát nhanh, thôøi gian nöôùc thaûi chaûy xuoáng thöôøng ngaén neân vi sinh vaät khoù oxy hoaù heát löôïng höõu cô coù trong nöôùc thaûi ñeán möùc toái ña, do ñoù thöôøng phaûi tuaàn hoaøn laïi nöôùc ñaàu ra hoaëc keát hôïp vôùi beå aeroten. Thaùp loïc sinh hoïc nhoû gioït: Thaùp loïc sinh hoïc nhoû gioït coù keát caáu gioáng nhö thaùp loïc sinh hoïc. Tuy nhieân, vaän toác cuûa nöôùc thaûi ñi qua giaù theå nhoû hôn nhieàu, caáu truùc cuûa giaù theå cuõng ñöôïc thay ñoåi sao cho coù theå löu nöôùc ñöôïc treân giaù theå laâu hôn. Thaùp loïc naøy cho pheùp giaûm haøm löôïng chaát höõu cô nhieãm baån trong nöôùc thaûi xuoáng möùc thaáp nhaát. Tuy nhieân, ít ñöôïc söû duïng do chi phí ñaàu tö ban ñaàu lôùn, chieám dieän tích roäng. Ñóa quay sinh hoïc(RBC) RBC bao goàm caùc ñóa troøn polystyren hoaëc polyvinyl chloride ñaët gaàn saùt nhau. Ñóa nhuùng chìm moät phaàn trong nöôùc thaûi vaø quay ôû toác ñoä chaäm. Töông töï nhö beå loïc sinh hoïc, maøng vi sinh hình thaønh vaø baùm treân beà maët ñóa. Khi ñóa quay, mang sinh khoái treân ñóa tieáp xuùc vôùi chaát höõu cô trong nöôùc thaûi vaø sau ñoù tieáp xuùc vôùi oâxy. Ñóa quay taïo ñieàu kieän chuyeån hoùa oâxy vaø luoân giöõ sinh khoái trong ñieàu kieän hieáu khí. Ñoàng thôøi, khi ñóa quay taïo neân löïc caét loaïi boû caùc maøng vi sinh khoâng coøn khaû naêng baùm dính vaø giöõ chuùng ôû daïng lô löûng ñeå ñöa sang beå laéng ñôït hai. Beå loïc sinh hoïc coù vaät lieäu loïc ngaäp trong nöôùc Beå loïc sinh hoïc chöùa ñaày vaät lieäu tieáp xuùc, laø giaù theå cho vi sinh vaät soáng baùm. Nöôùc thaûi ñöôïc phaân boá ñeàu treân maët lôùp vaät lieäu baèng heä thoáng quay hoaëc voøi phun, coù theå töø döôùi leân hoaëc töø treân xuoáng. Quaàn theå vi sinh vaät soáng baùm treân giaù theå taïo neân maøng nhaày sinh hoïc coù khaû naêng haáp phuï vaø phaân huûy chaát höõu cô chöùa trong nöôùc thaûi. Xöû lyù baèng phöông phaùp buøn hoaït tính Xöû lyù nöôùc thaûi theo quaù trình buøn hoaït tính bao goàm raát nhieàu heä thoáng khaùc nhau vôùi caùch thöùc xaây döïng khaùc nhau. Maëc duø vaäy, taát caû caùc coâng trình coù cuøng chung moät ñaëc ñieåm laø: söû duïng buøn hoaït tính daïng lô löûng ñeå xöû lyù caùc chaát höõu cô hoaø tan hoaëc caùc chaát höõu cô daïng lô löûng. BHT ñöôïc cung caáp thöôøng laø buøn töï hoaïi hoaëc BHT laáy töø caùc nhaø maùy xöû lyù nöôùc thaûi ñang hoaït ñoäng. Beå sinh hoïc Beå laéng Caáp khí Buøn tuaàn hoaøn Buøn xaû Hình 2.7: Heä thoáng xuû lyù nöôùc thaûi theo quaù trình taêng tröôûng lô löûng Moät soá coâng trình hieáu khí phoå bieán xaây döïng treân cô sôû xöû lyù sinh hoïc baèng buøn hoaït tính: Beå aeroten thoâng thöôøng Ñoøi hoûi cheá ñoä doøng chaûy nuùt (plug – flow), khi ñoù chieàu daøi beå raát lôùn so vôùi chieàu roäng. Trong beå naøy nöôùc thaûi vaøo coù theå phaân boá ôû nhieàu ñieåm theo chieàu daøi, buøn hoaït tính tuaàn hoaøn ñöa vaøo ñaàu beå. ÔÛ cheá ñoä doøng chaûy nuùt, boâng buøn coù ñaëc tính toát hôn, deã laéng. Toác ñoä suïc khí giaûm daàn theo chieàu daøi beå. Taûi troïng thích hôïp vaøo khoaûng 0,3 – 0,6 kg BOD5/m3 ngaøy vôùi haøm löôïng MLSS 1.500 – 3.000 mg/L, thôøi gian löu nöôùc töø 4 – 8 giôø, tyû soá F/M = 0,2 – 0,4, thôøi gian löu buøn töø 5 – 15 ngaøy. Beå aeroten xaùo troän hoaøn toaøn Ñoøi hoûi choïn hình daïng beå, trang thieát bò suïc khí thích hôïp. Thieát bò suïc khí cô khí (motour vaø caùnh khuaáy) hoaëc thieát bò khueách taùn khí thöôøng ñöôïc söû duïng. Beå naøy thöôøng coù daïng troøn hoaëc vuoâng, haøm löôïng buøn hoaït tính vaø nhu caàu oâxy ñoàng nhaát trong toaøn boä theå tích beå. Beå naøy coù öu ñieåm chòu ñöôïc quaù taûi raát toát. BOD5/m3 ngaøy vôùi haøm löôïng buøn 2.500 – 4.000 mg/L, tyû soá F/M = 0,2 –0,6. Hình 2.8: Beå aeroten thoâng thöôøng Hình 2.9: Beå aeroten khuaáy troän hoaøn toaøn Beå aeroten môû roäng Haïn cheá löôïng buøn dö sinh ra, khi ñoù toác ñoä sinh tröôûng thaáp, saûn löôïng buøn thaáp vaø chaát löôïng nöôùc ra cao hôn. Thôøi gian löu buøn cao hôn so vôùi caùc beå khaùc (20 – 30 ngaøy). Haøm löôïng buøn thích hôïp trong khoaûng 3.000 – 6.000 mg/L. Aeroten hoaït ñoäng giaùn ñoaïn theo meû (heä SBR) Beå hoaït ñoäng giaùn ñoaïn laø heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi vôùi buøn hoaït tính theo kieåu laøm ñaày vaø xaû caêïn. Quaù trình xaûy ra trong beå SBR töông töï nhö trong beå buøn hoaït tính hoaït ñoäng lieân tuïc, chæ coù ñieàu taát caû quaù trình xaûy ra trong cuøng moät beå vaø ñöôïc thöïc hieän laàn löôït theo caùc böôùc : (1) laøm ñaày, (2) phaûn öùng, (3) laéng, (4) xaû caïn, (5) ngöng. Khöû­ caùc chaát dinh döôõng (N,P) vaø oån ñònh buøn baèng phöông phaùp hieáu khí keát hôïp. Nöôùc thaûi sau xöû lyù sinh hoïc Hoãn hôïp buøn nöôùc tuaàn hoaøn Beå sinh hoïc hieáu khí (Acrobic) Beå sinh hoïc thieáu khí (Anoxic) Buøn hoaït tính dö Nöôùc thaûi sau xöû lyù cô hoïc baäc 1 Buøn hoaït tính tuaàn hoaøn Beå laéng ñôït 2 Cô cheá cuûa quaù trình Trong quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc hieáu khí, nitô amoniseõ ñöôïc chuyeån thaønh nitrat nhôø caùc loaïi vi khuaån Nitrosomonas vaø Nitrobacter. Ñeå thöïc hieän giai ñoaïn khöû nitrat trong coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng buøn hoaït tính, caàn taïo ra vuøng thieáu khí(anoxic). Quaù trình khöû nitrat baèng buøn hoaït tính ñöôïc bieåu dieãn nhö sau: Hình 2.10: Sô ñoà nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa coâng trình khöû N baèng pp BHT Quy trình xöû lyù nöôùc thaûi theo phöông phaùp buøn hoaït tính ñeå khöû BOD, N, P trong heä thoáng Bardenpho. Beå kî khí Anaerobic Beå thieáu khí (Anoxic) Beå hieáu khí (Aerobic) Beå thieáu khí (Anoxic) Beå laéng ñôït 2 Buøn dö Buøn hoaït tính tuaàn hoaøn Beå hieáu khí (Aerobic) Nöôùc thaûi vaøo Tuaàn hoaøn hoãn hôïp buøn nöôùc Hình 2.11: Sô ñoà heä thoáng Badenpho Quaù trình thoåi khí keùo daøi trong Aeroten Caùc coâng trình thoåi khí keùo daøi ñöôïc ñaëc tröng bôûi taûi troïng chaát baån thaáp töø 0.05 – 0.15 g BOD/g buøn.ngaøy; thôøi gian löu nöôùc vaø löu buøn daøi. Thôøi gian löu buøn daøi taïo ñieàu kieän toát cho quaù trình nitrat hoaù. Moät phaàn caùc chaát höõu cô ñoäc haïi cuõng coù theå ñöôïc khöû nhôø quaù trình thoåi khí keùo daøi. Sô ñoà nguyeân taéc quaù trình thoåi khí keùo daøi: Aeroten troän Beå laéng ñôït 2 Saân phôi buøn Beå laéng ñôït 2 Nöôùc thaûi Nöôùc thaûi sau xöû lyù Buøn tuaàn hoaøn Buøn ñöa ñi boùn caây Hình 2.12: Sô ñoà xöû lyù nöôùc thaûi theo nguyeân taéc thoåi khí keùo daøi Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp thoåi khí keùo daøi coù hieäu quaû laøm saïch cao, löôïng buøn dö ít nhöng dieän tích chieám ñaát lôùn. Vì vaäy phöông phaùp naøy thöôøng ñöôïc öùng duïng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi quy moâ vöøa vaø nhoû. Keânh oâ xy hoaù tuaàn hoaøn Keânh oxy hoaù tuaàn hoaøn hoaït ñoäng theo nguyeân lyù thoåi khí buøn hoaït tính keùo daøi. Öu ñieåm: löôïng buøn dö thaáp, ñöôïc oån ñònh töông ñoái, hieäu quaû xöû lyù BOD cao, caùc chaát nitô, photpho ñöôïc khöû ñaùng keå, quaûn lyù vaän haønh khoâng phöùc taïp, coâng trình coù tính ñeäm cao. Tuy nhieân coâng trình xaây döïng hôû vaø dieän tích chieám ñaát lôùn neân haïn cheá söû duïng cho quy moâ lôùn. Keânh oxy hoaù tuaàn hoaøn thöôøng ñöôïc söû duïng cho caùc vuøng daân cö soá daân töø 200 – 15000 ngöôøi. Phöông phaùp xöû lyù buøn caën Ñoái vôùi buøn sinh ra trong quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi, ta coù theå aùp duïng caùc quaù trình xöû lyù sau: Taùch nöôùc : ñeå loaïi moät phaàn nöôùc coù trong buøn, ta coù theå aùp duïng caùc coâng trình sau : beå neùn buøn troïng löïc (gravity thickening), neùn buøn baèng phöông phaùp tuyeån noåi (flotation thickening), maùy li taâm buøn (centrifugation), maùy loïc eùp daây ñai… OÅn ñònh buøn : Coù nhieàu phöông phaùp oån ñònh buøn, phöông phaùp hoùa hoïc, sinh hoïc, nhieät, trong ñoù phöông phaùp sinh hoïc thöôøng ñöôïc söû duïng roäng raõi. Ñeå oån ñònh buøn baèng phöông phaùp sinh hoïc, ta coù theå aùp duïng moät trong hai quaù trình: oån ñònh buøn hieáu khí vaø oån ñònh buøn kî khí. Thaûi boû buøn: buøn sau quaù trình xöû lyù coù theå ñöôïc mang ñi laøm phaân boùn, ñöôïc choân laáp taïi moät vò trí thích hôïp, ñöa ra saân phôi buøn hoaëc ñoát ra tro. Phöông phaùp khöû truøng nöôùc thaûi Nöôùc thaûi sau khi xöû lyù baèng phöông phaùp sinh hoïc coøn coù theå chöùa khoaûng 105 ñeán 106 vi khuaån trong 1ml. Haàu heát caùc loaïi vi khuaån coù trong nöôùc thaûi khoâng phaûi laø vi truøng gaây beänh, nhöng khoâng loaïi tröø khaû naêng toàn taïi moät vaøi loaïi vi khuaån gaây beänh naøo ñoù. Neáu xaû nöôùc thaûi ra nguoàn caáp nöôùc, hoà nuoâi caù thì khaû naêng lan truyeàn beänh seõ raát lôùn. Do vaäy, caàn phaûi coù bieän phaùp tieät truøng nöôùc thaûi tröôùc khi xaû ra nguoàn tieáp nhaän. Caùc phöông phaùp khöû truøng nöôùc thaûi phoå bieán hieän nay laø: Duøng clo hôi qua thieát bò ñònh löôïng Clo. Duøng Hypoclorit – canxi daïng boät – Ca(ClO)2 – hoaø tan trong thuøng dung dòch 3 ¸ 5% roài ñònh löôïng vaøo beå khöû truøng. Duøng HypocloritNatri, nöôùc javel (NaClO). Duøng Ozone ñöôïc saûn xuaát töø khoâng khí do maùy taïo Ozone ñaët trong nhaø maùy xöû lyù nöôùc thaûi. Ozone saûn xuaát ra ñöôïc daãn ngay vaøo beå khöû truøng. Duøng tia cöïc tím (UV) do ñeøn thuûy ngaân aùp löïc thaáp saûn sinh ra. Ñeøn phaùt tia cöïc tím ñaët ngaäp trong beå khöû truøng coù nöôùc thaûi chaûy qua. Töø tröôùc ñeán nay, phöông phaùp khöû truøng nöôùc thaûi baèng Clo hôi hay caùc hôïp chaát cuûa Clo thöôøng ñöôïc söû duïng phoå bieán vì Clo laø hoùa chaát ñöôïc caùc ngaønh coâng nghieäp duøng nhieàu, coù saün treân thò tröôøng vôùi giaù thaønh chaáp nhaän ñöôïc, hieäu quaû tieät truøng cao. Tuy nhieân, nhöõng naêm gaàn ñaây, caùc nhaø khoa hoïc ñaõ ñöa ra khuyeán caùo neân haïn cheá duøng Clo ñeå tieät truøng nöôùc thaûi vì caùc lyù do sau: Löôïng Clo dö (khoaûng 0,5 mg/l) trong nöôùc thaûi ñeå ñaûm baûo söï an toaøn vaø oån ñònh cho quaù trình tieät truøng seõ gaây haïi ñeán caù vaø caùc sinh vaät nöôùc coù ích khaùc. Clo keát hôïp vôùi hydrocacbon thaønh caùc hôïp chaát coù haïi cho moâi tröôøng soáng.