Transcript Bai giang xu ly nuoc thai

Ô NHIỄM NƯỚC - ĐỊNH NGHĨA
"Ô nhiễm nước mặt diễn ra khi đưa quá nhiều
các tạp chất, các chất không mong đợi, các tác
nhân gây nguy hại vào các nguồn nước, vượt
khỏi khả năng tự làm sạch của các nguồn
nước này"
Ô NHIỄM NƯỚC - ĐẶC ĐIỂM VẬT LÝ
& NGUỒN GỐC
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Màu
Mùi
Nước thải sinh hoạt hay công nghiệp,
thường do sự phân hủy của các chất thải
hữu cơ.
Nước thải công nghiệp, sự phân hủy của
nước thải
Chất rắn
Nước cấp, nước thải sinh hoạt và công
nghiệp, xói mòn đất.
Nhiệt
Nước thải sinh hoạt, công nghiệp
Ô NHIỄM NƯỚC - ĐẶC ĐIỂM HÓA HỌC
& NGUỒN GỐC
Carbohydrate
Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
Dầu, mỡ
Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
Thuốc trừ sâu
Nước thải nông nghiệp
Phenols
Nước thải công nghiệp
Protein
Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
Chất hữu cơ bay
hơi
Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
Các chất nguy hiểm Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
Các chất khác
Do sự phân hủy của các chất hữu cơ trong nước
thải trong tự nhiên
Tính kiềm
Chất thải sinh hoạt, nước cấp, nước ngầm
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Ô NHIỄM NƯỚC - ĐẶC ĐIỂM HÓA HỌC
& NGUỒN GỐC
Chlorides
Nước cấp, nước ngầm
Kim loại nặng
Nước thải công nghiệp
Nitrogen
Nước thải sinh hoạt, công nghiệp
pH
Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
Phosphorus
Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; rửa trôi
Sulfur
Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; nước
cấp
Hydrogen sulfide
Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt
Methane
Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt
Oxygen
Nước cấp, sự trao đổi qua bề mặt tiếp xúc không khí nước
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Ô NHIỄM NƯỚC - ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC
& NGUỒN GỐC
Động vật
Các dạng chảy hở và hệ thống xử lý
Thực vật
Các dạng chảy hở và hệ thống xử lý
Eubacteria
Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
Archaebacteria
Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
Viruses
Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
TẢI LƯỢNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT TÍNH TRÊN
ĐẦU NGƯỜI
Tác nhân gây ô nhiễm
Chất rắn lơ lửng (SS) (g/ngđ)
BOD5 (g/ngđ)
COD (g/ngđ)
Tổng Nitơ (g/ngđ)
Tổng Photpho (g/ngđ)
Dầu mỡ (g/ngđ)
Tổng Coliform (cá thể)
Fecal Coliform (cá thể)
Trứng giun sán
Tải lượng
200
45 ÷ 54
1,8
6 ÷ 12
0,8 ÷ 4,0
10 ÷ 30
106 ÷ 109
105 ÷ 106
103
Giá trị tới hạn các thông số và nồng độ các chất
gây ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
(TCVN 5945-1995)
T
T
1
2
3
4
5
6
7
Thông số
Đơn vị
Nhieät ñoä
pH
BOD5 (20oC)
COD
Chaát raén lô löûng (SS)
Arsen
Cadmi
oC
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
Giá trị tới hạn
A
B
C
40
40
45
69
20
50
50
0,05
0,01
5,5  9
50
100
100
0,1
0,02
5 9
100
400
200
0,5
0,5
CHẤT RẮN TRONG NƯỚC THẢI
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
Chất rắn lơ lửng
Tổng các chất
rắn (Total solid,
TS)
(Total suspended solid, TSS)
Chất rắn hòa tan
(Total dissolved solid, TDS)
CÔNG THỨC TÍNH HÀM LƯỢNG CHẤT RẮN TRONG
NƯỚC THẢI
TSS

A  B   1000

V
Trong đó:
•TSS: tổng các chất rắn lơ lửng (mg/L)
•A: trọng lượng của giấy lọc và các chất rắn lơ lửng
sau khi sấy khô tuyệt đối (mg)
•B: trọng lượng ban đầu của giấy lọc (mg)
•V: thể tích mẫu nước thải qua lọc (mL)
QUAN HỆ GIỮA CHẤT RẮN VÀ CÁC THÀNH PHẦN
TRONG NƯỚC THẢI
VI KHUẨN VÀ SINH VẬT KHÁC TRONG NƯỚC THẢI
Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao
gồm:
Vi khuẩn
Virus
Nấm
Tảo
VI KHUẨN VÀ SINH VẬT KHÁC TRONG NƯỚC THẢI
CÔNG THỨC TÍNH HÀM LƯỢNGCHẤT RẮN TRONG
NƯỚC THẢI
CÁC YẾU TỐ CẦN THIẾT ĐỂ LỰA CHỌN HỆ
THỐNG XỬ LÝ




Qui trình sản xuất của xí nghiệp
Lưu lượng nước thải
Thành phần nước thải
Các qui định của Sở KHCN & MT
về tiêu chuẩn nước thải.
CÁC ĐIỂM CẦN CHÚ Ý KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI
•
•
•
•
•
•
•
•
Nhu cầu của chủ đầu tư hệ thống xử lý
Kinh nghiệm
Yêu cầu của các cơ quan quản lý môi trường
Tương thích với những thiết bị hay hệ thống sẵn
có
Tài chính
Các vật tư, thiết bị
Nhân sự
Tính mềm dẻo
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
•
•
•
•
•
Các phương pháp lý học (cơ học)
Các phương pháp sinh học
Xử lý sơ cấp
Xử lý thứ cấp
Xử lý cấp ba
XỬ LÝ NƯỚC THẢI - SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
Sử dụng bể tự hoại và bãi lọc ngầm để xử lý sơ bộ
nước thải sinh hoạt
XỬ LÝ NƯỚC THẢI - SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
Các qui trình để xử lý nước cống rãnh hoặc nước thải
các nhà máy công nghiệp
XỬ LÝ NƯỚC THẢI - SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
Các qui trình để xử lý nước cống rãnh hoặc nước thải
các nhà máy công nghiệp
XỬ LÝ NƯỚC THẢI - SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
Các qui trình để xử lý nước cống rãnh hoặc nước thải
các nhà máy công nghiệp
Các điểm cần chú ý khi thiết kế các qui trình
xử lý
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Tính khả thi của qui trình xử lý.
Nằm trong khoảng lưu lượng có thể áp dụng được.
Có khả năng chịu được sự biến động của lưu lượng
Đặc tính của nước thải cần xử lý
Các chất có trong nước thải gây ức chế cho quá trình xử lý
và không bị phân hủy bởi quá trình xử lý.
Các giới hạn do điều kiện khí hậu.
Hiệu quả của hệ thống xử lý.
Các chất tạo ra sau quá trình xử lý như bùn, chất rắn, nước
và khí.
Xử lý bùn.
Các điểm cần chú ý khi thiết kế các qui trình
xử lý
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Các giới hạn về môi trường.
Các hóa chất cần sử dụng.
Năng lượng sử dụng.
Nhân lực.
Vận hành và bảo trì.
Độ tin cậy của hệ thống xử lý.
Độ phức tạp của hệ thống xử lý.
Tính tương thích với các hệ thống và thiết bị có sẵn.
Diện tích đất cần sử dụng, kể cả khu vực đệm cho hệ thống
xử lý.
XỬ LÝ SƠ BỘ
•
•
•
•
•
•
•
•
Song chắn rác (Bar racks)
Bể điều lưu (Flow equation tank)
Bể lắng cát (Grit-Chamber)
Khuấy trộn (Mixing devices)
Bể lắng sơ cấp (primary sedimentation tank)
Bể keo tụ và tạo bông cặn (Coagulation and Floculation)
Bể tuyển nổi (Floatation - chamber)
Bể lọc nước thải bằng các hạt lọc (Filtration)
SONG CHẮN RÁC
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.
SONG CHẮN RÁC
SONG CHẮN RÁC
SONG CHẮN RÁC
SONG CHẮN RÁC
SONG CHẮN RÁC
SONG CHẮN RÁC
SONG CHẮN RÁC
SONG CHẮN RÁC
SONG CHẮN RÁC
BỂ ĐIỀU HÒA
•
Bể điều lưu làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh
học.
•
Chất lượng của nước thải sau xử lý và việc cô
đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải thiện do lưu
lượng nạp các chất rắn ổn định.
•
Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước thải
giảm xuống và hiệu suất lọc được cải thiện, chu kỳ
làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn.
BỂ ĐIỀU HÒA
BỂ ĐIỀU HÒA
BỂ ĐIỀU HÒA
Bước 1: đo lưu lượng nước thải từng giờ từ 0 giờ ngày hôm trước
đến 0 giờ ngày hôm sau
Bước 2: tính toán tổng lượng nước thải ra môi trường theo từng
giờ. Vẽ đồ thị biểu diễn tổng lượng nước thải ra môi trường theo
từng giờ và tổng lượng nước thải theo lưu lượng trung bình thải ra
môi trường theo từng giờ.
Bước 3: xác định điểm bụng của đồ thị, vẽ đường tiếp tuyến với
đồ thị tại điểm bụng, hiệu số khoảng cách thẳng đứng chiếu từ
điểm bụng của đường biểu diển tổng lượng nước thải ra môi
trường theo từng giờ đến đường biểu diễn tổng lượng nước thải
theo lưu lượng trung bình thải ra môi trường theo từng giờ là thể
tích cần thiết của bể điều lưu.
BỂ ĐIỀU HÒA
BỂ ĐIỀU HÒA
BỂ LẮNG CÁT
Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các
loại xỉ khỏi nước thải. 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
BỂ LẮNG CÁT
BỂ LẮNG CÁT
BỂ LẮNG CÁT
BỂ LẮNG CÁT
THIẾT BỊ SÀNG VÀ LOẠI BỎ CÁT
KHUẤY TRỘN
Khuấy trộn là một hoạt động quan trọng trong nhiều giai
đoạn khác nhau của quá trình xử lý nước thải nhằm:
• trộn lẫn hoàn toàn chất này với chất khác;
• khuấy trộn duy trì các chất rắn lơ lửng ở trạng thái lơ
lửng;
• khuấy trộn các giọt chất lỏng ở trạng thái lơ lửng;
• trộn lẫn các chất lỏng;
• tạo bông cặn;
• trao đổi nhiệt.
KHUẤY TRỘN
KHUẤY TRỘN
KHUẤY TRỘN
BỂ LẮNG SƠ CẤP
• Để giữ lại các chất hữu cơ không tan trong
nước thải trước khi cho nước thải vào các bể
xử lý sinh học người ta dùng bể lắng sơ cấp.
Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ các chất rắn có
khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của
nước) và các chất nổi (tỉ trọng nhẹ hơn tỉ trọng
của nước). Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ
cấp có thể loại được 50 - 70% chất rắn lơ
lửng, 25 - 40% BOD của nước thải
BỂ LẮNG SƠ CẤP
• Trước khi vào bể lọc sinh học hoặc bể
aeroten, hàm lượng chất lơ lửng trong nước
không được quá 150mg/l. Thời gian lắng khi
đó chọn không dưới 1,5 giờ.
• Nếu hàm lượng chất lơ lửng cho phép lại trong
nước đã lắng trên 150 mg/l (chẳng hạn khi xử
lý nước thải ở cánh đồng lọc, cánh đồng tưới)
thời gian lắng có thể giảm xuống 0,5 - 1 giờ
BỂ LẮNG SƠ CẤP
BỂ LẮNG SƠ CẤP
BỂ LẮNG SƠ CẤP
BỂ LẮNG SƠ CẤP
BỂ KEO TỤ VÀ TẠO BÔNG CẶN
• Thực tế phương pháp này là phương pháp kết hợp
giửa phương pháp hoá học và lý học.
• Mục đích của phương pháp này nhằm loại bỏ các hạt
chất rắn khó lắng hay cải thiện hiệu suất lắng của bể
lắng.
• Cấu tạo của bể này là loại bể lắng cơ học thông
thướng, nhưng trong quá trình vận hành, chúng ta
thêm vào một số chất keo tụ như phèn nhôm,
polymere để tạo điều kiện cho quá trình keo tụ và tạo
bông cặn để cải thiện hiệu suất lắng.
BỂ KEO TỤ VÀ TẠO BÔNG CẶN
• Thực tế phương pháp này là phương pháp kết
hợp giữa phương pháp hoá học và lý học.
• Mục đích của phương pháp này nhằm loại bỏ
các hạt chất rắn khó lắng hay cải thiện hiệu
suất lắng của bể lắng.
BỂ KEO TỤ VÀ TẠO BÔNG CẶN
• Cấu tạo của bể này là loại bể lắng cơ học thông
thường, nhưng trong quá trình vận hành, chúng ta
thêm vào một số chất keo tụ như phèn nhôm,
polymere để tạo điều kiện cho quá trình keo tụ và tạo
bông cặn để cải thiện hiệu suất lắng.
• Các chất thường dùng cho quá trình keo tụ là muối
sắt và muối nhôm.
• Các chất thường dùng để tạo bông cặn là
polyacrilamids. Nếu kết hợp với các loại muối kim
loại sẽ cho hiệu suất tốt hơn.
BỂ KEO TỤ VÀ TẠO BÔNG CẶN
BỂ KEO TỤ VÀ TẠO BÔNG CẶN
BỂ TUYỂN NỔI
• Bể tuyển nổi được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn hoặc lỏng ra
khỏi hỗn hợp nước thải và cô đặc bùn sinh học.
• Không khí được thổi vào bể tạo nên các bọt khí, các bọt khí
này kết với các hạt và nổi lên trên mặt nước thải và bị loại bỏ
bằng các thiết bị gạt bọt.
• Một số loại hóa chất như phèn nhôm, muối ferric, silicat hoạt
tính có thể được thêm vào nước thải để kết dính các hạt lại
làm cho nó dể kết với các bọt khí để nổi lên bề mặt hơn.
• Một chỉ số quan trọng để tính toán cho bể tuyển nổi là tỉ lệ A/S
(air/solid ratio), theo thực nghiệm tỉ lệ tối ưu nằm trong khoảng
0,005 - 0,060 [mL (air)/mg (solid)].
BỂ TUYỂN NỔI
BỂ TUYỂN NỔI
BỂ TUYỂN NỔI
BỂ LỌC NƯỚC THẢI BẰNG CÁC
HẠT LỌC
• Bể lọc được dùng để loại bỏ các chất rắn lơ
lửng (và cả BOD) của nước thải sau khi qua
xử lý sinh học hoặc hóa học. Các hạt lọc
thường dùng là cát, sỏi, than...
BỂ LỌC NƯỚC THẢI BẰNG CÁC
HẠT LỌC
BỂ LỌC NƯỚC THẢI BẰNG CÁC
HẠT LỌC
BỂ LỌC NƯỚC THẢI BẰNG CÁC
HẠT LỌC
QUÁ TRÌNH VI SINH
QUÁ TRÌNH VI SINH
QUÁ TRÌNH VI SINH
Loại
Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của công trình
Bùn hoạt tính
Loại bể phản ứng
Thời gian lưu của nước thải trong bể phản ứng
Chế độ nạp nước thải và các chất hữu cơ
Hiệu suất sục khí
Thời gian lưu trữ VSV trong bể phản ứng
Tỉ lệ thức ăn/vi sinh vật (F/M)
Tỉ lệ bùn bơm hoàn lưu về bể phản ứng
Các chất dinh dưỡng
Các yếu tố môi trường (nhiệt độ, pH)
Bể lọc sinh học
nhỏ giọt
Loại nguyên liệu làm giá bám và chiều cao của cột nguyên liệu này
Chế độ nạp nước thải và các chất hữu cơ
Hiệu suất thông khí
Tỉ lệ hoàn lưu
Cách sắp xếp các cột lọc
Cách phân phối lưu lượng nước
Đĩa quay
học
Số bể, đĩa
Chế độ nạp nước thải và các chất hữu cơ
Bộ phận truyền động
Mật độ của nguyên liệu cấu tạo đĩa
Vận tốc quay
Các trục quay
Độ ngập nước của đĩa
Tỉ lệ hoàn lưu
sinh
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Quá trình phân hủy yếm khí được chia thành 3 giai đoạn chính như sau:
1. Phân hủy các chất hữu cơ cao phân tử.
2. Tạo nên các axít.
3. Tạo methane.
Chất
cơ
hữu lên men
----------->
yếm khí
CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Giai đoạn I
Thủy phân và lên men
Giai đoạn II
Tạo axid acetic, H2
Giai đoạn III
Sinh CH4
QUÁ TRÌNH VI SINHQuá trình yếm khí
Ba nhóm vi khuẩn chính tham gia vào quá trình là nhóm vi sinh vật
thủy phân chất hữu cơ, nhóm vi sinh vật tạo acid bao gồm các loài
Clostridium spp.,
Peptococcus anaerobus,
Bifidobacterium spp.,
Desulphovibrio spp.,
Corynebacterium spp.,
Lactobacillus,
Actonomyces,
Staphylococcus
và Escherichia coli,
và nhóm vi sinh vật sinh methane gồm các loài dạng hình que
(Methanobacterium,
Methanobacillus),
dạng
hình
cầu
(Methanococcus, Methanosarcina).
QUÁ TRÌNH VI SINHQuá trình yếm khí
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Methane (CH4)
55 ¸ 65%
Carbon dioxide (CO2)
35 ¸ 45%
Nitrogen (N2)
0 ¸ 3%
Hydrogen (H2)
0 ¸ 1%
Hydrogen Sulphide (H2S)
0 ¸ 1%
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình lên men yếm khí
Quá trình lên men yếm khí có thể được khởi động một cách nhanh
chóng nếu như chất thải của một hầm ủ đang hoạt động được dùng để
làm chất mồi (đưa vi khuẩn đang hoạt động vào mẻ ủ).
Hàm lượng chất rắn trong nguyên liệu nạp cho hầm ủ nên được điều
chỉnh ở mức 5 - 10%, 90 - 95% còn lại là nước.
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ và sự biến đổi của nhiệt độ trong ngày và các mùa ảnh
hưởng đến tốc độ phân hủy chất hữu cơ. Thông thường biên độ
nhiệt sau đây được chú ý đến trong quá trình xử lý yếm khí:
25 - 40oC: đây là khoảng nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh
vật ưa ấm.
50 - 65oC: nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưa nhiệt.
Nói chung khi nhiệt độ tăng tốc độ sinh khí tăng nhưng ở nhiệt
độ trong khoảng 40 - 45oC thì tốc độ sinh khí giảm vì khoảng
nhiệt độ này không thích hợp cho cả hai loại vi khuẩn, nhiệt độ
trên 60oC tốc độ sinh khí giảm đột ngột và quá trình sinh khí bị
kềm hãm hoàn toàn ở 65oC trở lên.
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Ảnh hưởng của pH và độ kiềm (alkalinity)
pH trong hầm ủ nên được điều chỉnh ở mức 6,6  7,6 tối ưu trong khoảng
7  7,2 vì tuy rằng vi khuẩn tạo acid có thể chịu được pH thấp khoảng 5,5
nhưng vi khuẩn tạo methane bị ức chế ở pH đó.
Độ kiềm của hầm ủ nên được giữ ở khoảng 1.000  5.000 mg/L để tạo khả
năng đệm tốt cho nguyên liệu nạp.
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Ảnh hưởng của độ mặn
Thường trên 90% trọng lượng nguyên liệu là nước. Khả năng sinh
Biogas của hầm ủ tùy thuộc nồng độ muối trong nước.
Kết quả cho thấy vi khuẩn tham gia trong quá trình sinh khí
methane có khả năng dần dần thích nghi với nồng độ của muối ăn
NaCl trong nước.
Với nồng độ < 0,3% khả năng sinh khí không bị giảm đáng kể.
Như vậy việc vận hành các hệ thống xử lý yếm khí tại các vùng
nước lợ trong mùa khô không gặp trở ngại nhiều
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Các chất dinh dưỡng
Để bảo đảm năng suất sinh khí của hầm ủ, nguyên liệu nạp nên
phối trộn để đạt được tỉ số C/N từ 25/1  30/1 bởi vì các vi khuẩn
sử dụng carbon nhanh hơn sử dụng đạm từ 25  30 lần.
Các nguyên tố khác như P, Na, K và Ca cũng quan trọng đối với
quá trình sinh khí tuy nhiên C/N được coi là nhân tố quyết định.
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp
Ảnh hưởng của lượng nguyên liệu nạp có thể biểu thị bằng 2
nhân tố sau:
Hàm lượng chất hữu cơ biểu thị bằng kg COD/m3/ngày hay
VS/m3/ngày
Thời gian lưu trữ hỗn hợp nạp trong hầm ủ HRT
Lượng chất hữu cơ nạp cao sẽ làm tích tụ các acid béo do các vi
khuẩn ở giai đoạn 3 không sử dụng kịp làm giảm pH của hầm ủ
gây bất lợi cho các vi khuẩn methane.
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Ảnh hưởng của các chất khóang trong nguyên liệu nạp
Các chất khóang trong nguyên liệu nạp có tác động tích cực
hoặc tiêu cực đến quá trình sinh khí methane. Ví dụ ở nồng độ
thấp Nikel làm tăng quá trình sinh khí.
Các chất khóang này còn gây hiện tượng cộng hưởng hoặc đối
kháng. Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng tăng độc tính của
một nguyên tố do sự có mặt một nguyên tố khác.
Hiện tượng đối kháng là hiện tượng giảm độc tính của một
nguyên tố do sự có mặt của một nguyên tố khác.
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Cations gây độc
Cations cộng hưởng
Cations đối kháng
Ammonium - N
Ca, Mg, K
Na
Ca
Ammniu - N, Mg
K, Na
Mg
Ammonium - N, Ca
K, Na
K
Na
K, Na
Ammonium - N, Ca, Mg
K
QUÁ TRÌNH VI SINH
Quá trình yếm khí
Khuấy trộn
Khuấy trộn tạo điều kiện cho vi khuẩn tiếp xúc với
chất thải làm tăng nhanh quá trình sinh khí.
Nó còn làm giảm thiểu sự lắng đọng của các chất
rắn xuống đáy hầm và sự tạo bọt và váng trên mặt
hầm ủ.
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
Là loại bể xử lý nước thải có chứa chất thải hữu cơ
nhờ vào sự hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí.
Để thiết kế bể bùn hoạt tính người ta phải chú ý đến
loại bể, lưu lượng nạp, lượng bùn sinh ra, nhu cầu
và khả năng chuyển hóa oxy, nhu cầu về dinh
dưỡng cho vi khuẩn, đặc tính của nước thải đầu vào
và đầu ra, điều kiện môi trường, giá thành, chi phí
vận hành, bảo trì.
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
Quá trình hiếu khí
* Quá trình oxy hóa (hay dị hóa)
(COHNS) + O2 + VK hiếu khí → CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng
Chất hữu cơ
* Quá trình tổng hợp (đồng hóa)
(COHNS) + O2 + VK hiếu khí + năng lượng → C5H7O2N (tb vi khuẩn mới)
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
Quá trình yếm khí
Trong điều kiện yếm khí (không có oxy), vi khuẩn yếm khí sẽ phân hủy
chất hữu cơ như sau:
(COHNS) + VK yếm khí → CO2 + H2S + NH3 + CH4 + các chất khác + năng lượng
(COHNS) + VK yếm khí + năng lượng →
mới)
C5H7O2N (tb vi khuẩn
Ghi chú: C5H7O2N là công thức hóa học thông dụng để đại diện cho tế bào
vi khuẩn.
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
Hiệu suất khử BOD:
Le: nước thải sau xử lý
L0: nước thải trước xử lý
KT: khả năng khử BOD ở nhiệt độ T (oC) = K20
TL: lưu lượng nạp chất hữu cơ kg/m3.d;
= 1,016 đối với nước thải gia dụng
T-20; K20 = 12,16
Nguồn: Metcalf and Eddy, 1979, trích bởi Chongrak 1989
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
1.Đặc tính của nước thải sinh hoạt
(mg/L)
Chỉ tiêu
BOD5
COD
Đạm hữu cơ
Đạm amôn
Đạm tổng số
Lân tổng số
Tổng số chất rắn
Chất rắn lơ lửng
Cao
400
1.000
35
50
85
15
1.200
350
Nồng độ
Trung bình
220
500
15
25
40
8
720
220
Thấp
110
250
8
12
20
4
350
100
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
1. Chọn thời gian cư trú trung bình của vi khuẩn trong bể.
Các yếu tố cần biết:
• BOD5 của nước thải đầu ra
• SS của nước thải đầu ra
• Khả năng chịu đựng của bể đối với sự biến động lớn của
nước thải đầu vào (lưu lượng, hàm lượng chất gây ô nhiễm)
•
Nhu cầu về năng lượng cho các thiết bị cung cấp khí
•
Nhu cầu về dưỡng chất
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
2. Chọn thời gian lưu tồn của nước thải trong bể. Các yếu tố
cần biết:
•
Thích hợp cho việc loại bỏ các chất ô nhiễm
•
Quá trình ổn định, không bị ảnh hưởng của các chất độc
•
Lượng MLSS được giữ ổn định
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
3. Xác định thể tích bể lắng thứ cấp cần thiết. Các yếu tố cần biết:
•
Diện tích bề mặt của bể lắng
•
Diện tích cần thiết cho việc cô đặc bùn
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
4. Xác định công suất thiết bị sục khí. Các yếu tố cần biết:
•
Xác định nhu cầu về oxy
•
Xác định nhu cầu điện năng để duy trì các chất rắn ở dạng lơ lửng.
5. Chọn tỉ lệ hoàn lưu bùn
6. Ước tính lượng bùn thải bỏ
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
Phân loại
Mô tả
Ứng dụng
Khuếch tán khí đặt
ngầm
Đục lổ (bọt khí Các bọt khí thoát ra từ các đĩa hình phẳng, vòm hay ống Tất cả các loại bể
nhỏ)
có đục lổ làm bằng sứ, thủy tinh hoặc nhựa.
bùn hoạt tính.
Đục lổ (bọt khí Các bọt khí thóat ra từ các màng có lổ hoặc các ống Tất cả các loại bể
trung bình)
nhựa
bùn hoạt tính.
Không đục lổ Bọt khí được thóat ra trực tiếp từ đầu ra của các thiết bị Tất cả các loại bể
(bọt khí lớn)
cung cấp khí.
bùn hoạt tính.
Ống khuấy tĩnh
Các ống ngắn, đặt thẳng đứng, bên trong có các vách Ao thông khí, và bể
ngăn để làm chậm sự thóat các bóng khí lên mặt bể. bùn hoạt tính.
Không khí được đưa vào bể từ phía dưới các ống này,
khi thóat lên trên bề mặt bể nó tiếp xúc với nước thải
trong ống.
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
Phân loại
Mô tả
Ứng dụng
Turbine phân phối Bao gồm một turbine có vận tốc chậm và một bơm Tất cả các loại bể
khí
nén khí.
bùn hoạt tính.
Thiết bị phun tia
Khí nén được đưa vào nước thải khi nó được bơm Tất cả các loại bể
với áp suất cao vào các thiết bị phun tia.
bùn hoạt tính.
Thiết bị khuấy bề
mặt
Turbine
chậm
vận
tốc Turbine có đường kính lớn, khi quay nó bắn các Các bể bùn hoạt
giọt nước lên khí quyển để tiếp xúc với không khí.
tính cổ điển và các
ao thông khí
Turbine
nhanh
vận
tốc Turbine có đường kính nhỏ, khi quay nó bắn các Ao thông khí
giọt nước lên khí quyển để tiếp xúc với không khí.
BỂ BÙN HOẠT TÍNH
Aeroten, Activated sludge
BỂ LỌC SINH HỌC NHỎ GiỌT
Trickling Filter
Nước thải được phân phối đều trên bề mặt nguyên liệu lọc (hoạt động
như giá bám cho vi khuẩn) theo kiểu nhỏ giọt hoặc phun tia. Lượng
không khí cần thiết cho quá trình được cấp vào nhờ quá trình thông gió
tự nhiên qua bề mặt hở phía trên và hệ thống thu nước phía dưới của bể
lọc.
Ngày nay người ta thường sử dụng chu trình lọc 2 pha bao gồm 2 bể lọc
nối tiếp nhau.
BỂ LỌC SINH HỌC NHỎ GiỌT
Trickling Filter
BỂ LỌC SINH HỌC NHỎ GiỌT
Trickling Filter
BỂ LỌC SINH HỌC NHỎ GiỌT
Trickling Filter
ĐĨA TiẾP XÚC SINH HỌC
Rotating Biological Contactor
ĐĨA TiẾP XÚC SINH HỌC
Rotating Biological Contactor
Truyền động bằng động cơ
Truyền động bằng khí
ĐĨA TiẾP XÚC SINH HỌC
Rotating Biological Contactor
SỬ DỤNG AO HỒ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
Phân loại
Hiếu khí
Tên thông dụng
Các đặc điểm
Các ứng dụng
a) Hồ xử lý chậm
Được thiết kế sao cho điều Xử lý chất hữu cơ hòa tan
kiện hiếu khí đạt được suốt và nước thải đã qua xử lý
chiều sâu của ao, hồ.
sơ cấp
b) Hồ cao tốc
Được thiết kế để đạt sản Loại các chất dinh dưỡng,
lượng cao.
chất hữu cơ hòa tan
c) Hồ xử lý cấp ba
Giống như hồ xử lý chậm Xử lý cấp ba nước thải từ
nhưng lưu lượng nạp chất hệ thống xử lý thứ cấp để
hữu cơ rất thấp
đạt chất lượng cao hơn
Kết
hợp Hồ Facultative có Sâu hơn hồ xử lý cao tốc; Xử lý nước thải qua lọc
hiếu khí-kị thông khí
thiết bị thông khí và quá hoặc chưa qua lọc, nước
khí
(có
trình quang hợp cung cấp thải công nghiệp
thông khí)
oxy cho hệ thống ở lớp
nước mặt; ở lớp giữa là
quá trình kị khí không bắt
buộc; lớp đáy hồ là quá
trình kị khí
SỬ DỤNG AO HỒ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
Phân loại
Tên thông dụng
Các đặc điểm
Các ứng dụng
Kết
hợp Hồ facultative
hiếu khí
- kị khí
(nguồn
oxy từ
tảo)
Kị khí
Hồ xử lý kị khí
Kị khí kết Hệ thống hồ xử lý
hợp với
kị khí hiếu khí
Giống như ở trên nhưng Xử lý nước thải qua lọc
không có thiết bị thông
hoặc chưa qua lọc,
khí
nước thải công nghiệp
Điều kiện kị khí trong toàn Xử lý nước thải đô thị,
nước thải công nghiệp
hồ, thường có thêm hồ
hiếu
khí
hoặc
facultative để xử lý tiếp
nước thải sau giai đoạn
kị khí này.
Kết hợp giữa các loại hồ Xử lý triệt để nước thải đô
đã nêu trên. Thường có
thị với hiệu suất khử vi
thêm giai đoạn hoàn
sinh vật gây bệnh cao.
lưu nước từ hồ hiếu khí
sang hồ kị khí.
SỬ DỤNG AO HỒ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
SỬ DỤNG AO HỒ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
SỬ DỤNG AO HỒ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
SỬ DỤNG AO HỒ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
SỬ DỤNG AO HỒ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
BỂ XỬ LÝ YẾM KHÍ
Loại hầm ủ
COD đầu
Thời
vào
gian lưu
(mg/L)
tồn
nước
(h)
Lưu lượng
nạp chất hữu
cơ (lb
COD/ft3.d)
Hiệu
suất khử
COD (%)
Hầm ủ có
khuấy đảo
1.500 
5000
2  10
0,03  0,15
75  90
Hầm
UASB
5.000 
15.000
4  12
0,25  0,75
75  80
ủ
BỂ XỬ LÝ YẾM KHÍ
Thời gian tồn lưu (HRT) của hỗn hợp nạp tối ưu biến thiên từ 10  60 ngày.
Thời gian tồn lưu phụ thuộc vào loại nguyên liệu nạp và điều kiện môi trường của hầm
HRT
Thể tích hầm ủ
= -----------------------------Thể tích nguyên liệu nạp
BỂ XỬ LÝ YẾM KHÍ
Đối với hầm ủ không có giá bám giá trị HRT = 1  10 ngày
cho cột lọc yếm khí và 0,5  6 ngày cho loại hầm ủ UASB
(Brown and Tata, 1985).
Sở dĩ loại hầm ủ có giá bám có thể chịu được lượng chất hữu
cơ nạp cao và thời gian lưu tồn ngắn là do mật độ vi khuẩn
trong hầm cao do vi khuẩn bám vào các giá bám trong hầm ủ.
BỂ XỬ LÝ YẾM KHÍ
Loại hầm ủ nầy được thiết kế bởi Lettinga và các cộng sự
viên vào 1983 ở Netherlands.
Loại hầm ủ nầy thích hợp cho việc xử lý các chất thải có hàm
lượng chất hữu cơ cao và thành phần vật chất rắn thấp.
Hầm ủ gồm 3 phần chính: (a) phần bùn đặc ở dưới đáy hầm
ủ,
(b) một lớp thảm bùn ở giửa hầm,
(c) dung dịch lỏng ở phía trên.
BỂ XỬ LÝ YẾM KHÍ
Nước thải được nạp vào hầm ủ từ đáy hầm, nó đi xuyên qua
lớp thảm bùn rồi đi lên trên và ra ngoài.
Các chất rắn trong nước thải được tách ra bởi thiết bị tách
chất khí và chất rắn trong hầm.
Các chất rắn sẽ lắng xuống lớp thảm bùn do đó nó có thời
gian lưu trữ trong hầm cao và hàm lượng chất rắn trong hầm
tăng.
Lúc hầm ủ mới bắt đầu hoạt động khả năng lắng của các chất
rắn rất thấp nhưng khi nó đã được tích trữ nhiều và tạo thành
các hạt bùn thì khả năng lắng tăng lên và sẽ góp phần giữ lại
các VSV hoạt động.
Khoảng 80  90% quá trình phân hủy diễn ra ở thảm bùn này.
Thảm bùn này chiếm 30% thể tích của hầm ủ UASB.
BỂ XỬ LÝ YẾM KHÍ
1. OÁng naïp chaát thaûi
2. Beå phaân huûy
3. Voøm chöùa khí
4.Beå thaûi
5. Beå chöùa chaát thaûi
6. aùp keá
BỂ XỬ LÝ YẾM KHÍ
Sô ñoà haàm uû UASB
1. Ñaàu vaøo
2. Ñaàu ra
3. Biogas
4. Thieát bò giöû buøn (VSV)
5. Khu vöïc coù ít buøn hôn
BỂ XỬ LÝ YẾM KHÍ