Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt.

Ngày 10-04-2016 - Đăng bởi: daonhung

Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt.
Các phương pháp sử dụng để xử lý nước thải phụ thuộc vào các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của nước thải, do đó về bản chất kỹ thuật xử lý nước thải được chia làm 3 nhóm chính: cơ học, hóa lý, sinh học.
1. Phương pháp xử lý cơ học
Phương pháp này được sử dụng để tách các tạp chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Các công trình xử lý cơ học bao gồm:
1.1 Thiết bị tách rác
Thiết bị tách rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác hay máy tách rác, có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác…), nhằm đảm bảo đảm cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Song và lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ… tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà ta phân biệt loại tách rác thô, hoặc tách rác tinh.
Theo cách thức làm sạch thiết bị tách rác ta có thể chia làm 2 loại: loại làm sạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới.
1.2 Bể lắng cát
Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng 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.
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: 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.
1.3 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 nồng độ
Các phương ánbố 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.
1.4 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).
1.5 Lọc
– Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải, mà các bể lắng không thể loại được chúng. Người ta tiến hành quá trình lọc nhờ các vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ các tạp chất lại.
– Vật liệu lọc được sử dụng thường là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi, thậm chí cả than nâu, than bùn hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương.
– Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh, lọc chảy ngược, lọc chảy xuôi…
Các công trình Ứng dụng
Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng
Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất
Bể điều hoà Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS
Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn
Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hóa học
Màng lọc Tương tự như quá trình lọc, tách tảo từ nước thải sau hồ ổn định
Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí
Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nước thải
2. Phương pháp xử lý hóa lý
– Thực chất của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đấy để gây tác động với các chất bẩn biến đổi hóa học tạo thành chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường.
– Các phương pháp hóa lý thường được ứng dụng để xử lý nước thải là: trung hòa, keo tụ, tạo bông, hấp thụ trích ly, bay hơi, tuyển nổi, và khử trùng nước thải.
Quá trình Ứng dụng
Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải và giữ cặn ở trạng thái lơ lững.
Tạo bông Giúp cho việc tập hợp các hạt cặn nhỏ thành các hạt lớn hơn để có thể tách ra bằng lắng trọng lực.
Tuyển nổi Tách hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt có tỷ trọng sắp xỉ tỷ trọng của nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học.
Hấp thụ Tách các chất hữu cơ không được xử lý bằng phương pháp hóa học thông thường hoặc bằng phương pháp sinh học. Nó cũng được dùng để tách kim loại nặng, khử chlorine của nước thải trước khi xử vào nguồn.
Khử trùng:
– Bằng Clo
– Bằng ClO2
– Bằng BrCl2
– Bằng Ozone
– Bằng tia
– UV Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
Khử chlorine Tách clo còn lại sau quá trình clo hóa.
3. Phương pháp xử lý sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có tác dụng phân hóa những chất hữu cơ trở thành nước, những chất vô cơ và những chất khí đơn giản.
Nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD hoặc COD. Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải sản xuất cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng, hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD  0,5.
Các công trình sinh học có thể được chia làm các công trình sinh học hiếu khí và kỵ khí, hoặc có thể được phân loại thành các công trình sinh học trong điều kiện tự nhiên và nhân tạo.
3.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch đất và nước, việc xử lý nước thải được thực hiện trên các công trình: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học…
Cánh đồng tưới và bãi lọc:
Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên 0,02, cách xa khu dân cư về cuối hướng gió, và thường được xây dựng ở những nơi đất cát, á cát…
Cánh đồng tưới và bãi lọc là những ô đất được san phẳng hoặc dốc không đáng kể, và được ngăn cách bằng những bờ đất. Nước thải được phân phối vào các ô nhờ hệ thống mạng lưới tưới, bao gồm: mương chính, mương phân phối và hệ thống mạng lưới tưới trong các ô.
Hồ sinh học:
Hồ sinh học là hồ chứa dùng để xử lý nước thải bằng sinh học, chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ.
Căn cứ theo đặc tính tồn tại và tuần hoàn của các vi sinh và sau đó là cơ chế xử lý, người ta phân loại làm 3 loại hồ: Hồ kỵ khí, hồ hiếu kỵ khí (Facultativ) và hồ hiếu khí.
Hồ kỵ khí: Dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh vật kỵ khí. Loại hồ này thường được dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, còn ít dùng để xử lý nước thải sinh hoạt, vì nó gây ra mùi hôi thối khó chịu. Hồ kỵ khí phải cách xa nhà ở và xí nghiệp thực phẩm 1,5 – 2 km.
Hồ hiếu kỵ khí: Loại hồ này thường được gặp trong điều kiện tự nhiên, trong hồ thường xảy ra hai quá trình song song: quá trình ôxy hóa hiếu khí chất nhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân hủy mêtan cặn lắng. Đặc điểm của loại hồ này xét theo chiều sâu có thể chia làm 3 phần: lớp trên mặt là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian, còn lớp dưới là vùng kỵ khí.
Hồ hiếu khí: Quá trình ôxy hóa các chất hữu cơ bằng vi sinh vật hiếu khí. Được phân làm hai nhóm: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo.
Hồ làm thoáng tự nhiên: ôxy cung cấp cho quá trình ôxy hóa chủ yếu do sự khuyếch tán không khí qua mặt nước và qua quá trình quanh hợp của các thực vật nước.
Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo: nguồn cung cấp ôxy cho quá trình sinh hóa là bằng các thiết bị như bơm khí nén hoặc máy khuấy cơ học.
3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo
Bể lọc sinh học (bể Biophin):
Là công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo nhờ các vi sinh vật hiếu khí.
Quá trình xử lý diễn khi nước thải được tưới lên bề mặt của bể và nước thấm qua lớp vật liệu lọc được đặt trong bể. Ở bề mặt và ở các khe hở của các hạt vật liệu lọc, các chất cặn được giữ lại và tạo thành màng gọi là màng vi sinh. Lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa các chất bẩn hữu cơ thâm nhập vào bể cùng với nước thải khi ta tưới, hoặc qua khe hở thành bể, qua hệ thống tiêu nước từ đáy đi lên.
Bể biophin được phân loại dựa theo nhiều đặc điểm khác nhau, nhưng trên thực tế bể được phân làm hai loại:
Biophin nhỏ giọt: dùng để xử lý sinh hóa nước thải hoàn toàn. Đặc điểm riêng của bể là kích thước của các hạt vật liệu lọc không lớn hơn 25 – 30mm, và tải trọng nước nhỏ 0,5 – 1,0 m3/m2, nên chỉ thích hợp cho trường hợp lưu lượng nhỏ từ 20 – 1000 m3/ngày đêm.
Biophin cao tải: khác với biôphin nhỏ giọt là chiều cao của bể công tác và tải trọng tưới nước cao hơn, vật liệu lọc có kích thước 40 – 60 mm. Nếu ở bể biophin nhỏ giọt thoáng gió là nhờ tự nhiên thì ở bể biophin cao tải lại là nhân tạo. Bể có thể được dùng để xử lý nước thải bằng sinh học hoàn toàn hoặc không hoàn toàn.
Bể Aerotank:
Bể Aerotank là công trình làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, với mặt bằng thông dụng là hình chữ nhật, là công trình sử dụng bùn hoạt tính để xử lý các chất ô nhiễm trong nước.
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh có khả năng ôxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải.
Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, và để đảm bảo ôxy dùng cho quá trình ôxy hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn đảm bảo việc làm thoáng gió. Số lượng bùn tuần hoàn và số lượng không khí cần cấp phụ thuộc vào độ ẩm và mức độ yêu cầu xử lý nước thải.
Bể được phân loại theo nhiều cách: theo nguyên lý làm việc có bể thông thường và bể có ngăn phục hồi; theo phương pháp làm thoáng là bể làm thoáng bằng khí nén, máy khuấy cơ học, hay kết hợp; …
Ngoài 2 công trình xử lý sinh học nhân tạo trên còn có các công trình khác: Mương ôxy hóa, bể UASB, bể lắng hai vỏ…