Đant 28 11 2023 final

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

----------™&˜----------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC

TÊN ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

CHO KHU DÂN CƯ 5000 DÂN

GVHD: TS.Nguyễn Mỹ Linh

CHỮ KÝ:

SVTH: MSSV

LÊ THANH MAI 21150079

TRƯƠNG TRƯỜNG HẢI 21150065

Tp. Hồ Chí Minh, 2023

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI
CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & THỰC PHẨM Độc lập – Tự do –
Hạnh Phúc

BM CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Họ tên sinh viên: Lê Thanh Mai............................... MSSV :21150079

Họ tên sinh viên:Trương Trường Hải....................... MSSV :21150065

1. TÊN ĐỀ TÀI

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 5000 dân

2.NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ

- Lựa chọn công nghệ hợp lý, yêu cầu xử lý đạt Nước thải đạt tiêu chuẩn

QCVN 40-MT:2011/BTNMT Cột A.

- Đề xuất sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải

- Tính tốn chi tiết hệ thống xử lý

- Bản vẽ thiết kế: Sơ đồ công nghệ, mặt bằng tổng thể, các mặt cắt và chi tiết lắp đặt

3. THỜI GIAN THỰC HIỆN: từ đến

4. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. Nguyễn Mỹ Linh

Đơn vị công tác :

Tp. HCM, ngày…... tháng…... năm

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCMCỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM

KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & THỰC PHẨM Độc lập – Tự
do – Hạnh Phúc

BM CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

ĐÁNH GIÁ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

(ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI)

Tên đồ án: :

Sinh viên : Lê Thanh Mai................................ MSSV: 21150079

Trương Trường Hải ...................... MSSV: 21150065

Thời gian thực hiện từ : đến

Ngày Nội dung thực hiện Nội dung cần sửa Đã chỉnh
sửa

Ngày tháng năm 20…
Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 2

I. T ổng quan về nước thải sinh hoạt: .......................................................................... 2
II. Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt ...................................................... 2

1. Thành phần của nước thải sinh hoạt: .................................................................... 2
2. Tính chất của nước thải sinh hoạt:........................................................................ 2
3. Tác hại đến môi trường......................................................................................... 4
4. Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải ........................................ 5
5. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt và xử lý cặn .............. 5
III. Tính tốn cơng suất lượng nước thải: ................................................................. 12
1. Xác định lưu lượng:............................................................................................ 12
2. Nồng độ các chất trong nước thải:...................................................................... 13
3. Hiệu suất xử lý.................................................................................................... 14
CHƯƠNG 2: ĐỀ SUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ .............................................................. 16
I. Sơ đồ công nghệ và thuyết minh 1 ......................................................................... 16
1. Sơ đồ công nghệ ................................................................................................. 16
2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ ............................................................................ 17
II. Sơ đồ công nghệ và thuyết minh 2 ......................................................................... 18
1. Sơ đồ công nghệ: ................................................................................................ 18
2. Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ ............................................................................ 19
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ 1....................................................... 20
1. SONG CHẮN RÁC ............................................................................................... 20
1.1. Nhiệm vụ......................................................................................................... 20
1.2. Tính tốn ......................................................................................................... 20
2. Hố thu gom............................................................................................................. 24

2.1. Nhiệm vụ......................................................................................................... 24
2.2. Tính tốn ......................................................................................................... 24
3. Bể tách dầu mỡ kết hợp lắng cát ............................................................................ 26
4. Bể điều hòa............................................................................................................. 28
4.1. Nhiệm vụ......................................................................................................... 28
4.2. Tính tốn ......................................................................................................... 28

5. Bể SBR ................................................................................................................... 33
5.1. Nhiệm vụ......................................................................................................... 33
5.2. Tính tốn ......................................................................................................... 33

6. Bể trung gian .......................................................................................................... 48
6.1. Nhiệm vụ: ....................................................................................................... 48
6.2. Tính tốn: ........................................................................................................ 48

7. Bể lọc áp lực:.......................................................................................................... 49
7.1. Nhiệm vụ: ....................................................................................................... 49
7.2. Tính tốn: ........................................................................................................ 49

8. Bể khử trùng........................................................................................................... 52
8.1. Nhiệm vụ......................................................................................................... 52
8.2. Tính tốn: ........................................................................................................ 52

9. Bể chứa bùn............................................................................................................ 54
TÀI LIỆU KHAM KHẢO ................................................................................................ 56

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hồn thành tốt đồ án này, chúng em xin gửi lời cảm ơn cô Nguyễn Mỹ Linh, giáo
viên hướng dẫn đồ án này đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu

về công tác thiết kế hệ thống xử lý nước cấp để hồn thành tốt đồ án mơn học này. Nhóm
em cũng xin cảm ơn thầy cô giáo chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Mơi Trường đã tạo
điều kiện cho nhóm chúng em trong việc tìm kiếm các tài liệu tham khảo. Bên cạnh đó
chúng em xin cảm ơn ngơi trường thân thương Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí
Minh đã tạo ra một mơi trường học tập văn minh và đầy đủ để giúp chúng em hoàn thành
đồ án lần này ạ.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023

1

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

I.T ổng quan về nước thải sinh hoạt:

Nước thải sinh hoạt là loại nước thải được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh

hoạt của cơng đồng: tắm, giặt gĩu, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…Chúng thường thải ra từ các

căn hộ, các cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ cà các cơng trình khác. Lượng nước thải

sinh hoạt của khu dân cưu phụ thuộc và dân số, và vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm

của hệ thống thốt nước tại khu vực đó. Tiêu chuẩn cấp nước sinh cho khu dân cư phụ

thuộc vào khả năng cung cấp nước cho nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện nay. Các

trung tâm đô thị thường sẽ có tiêu chuẩn cấp nước cáo hơn so với các vùng ngoại ơ và nơng

thơn, vì thế lượng nước thải sinh hoạt tính trên đầu người cũng sẽ có sự khác biệt giữa

thành thị và nơng thơn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thốt bằng hệ

thống thốt nước nước dẫn ra sơng rạch, cịn các vùng ngoại thành và nơng thơn do khơng

có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc

thoát bằng biện pháp tự thấm.

II.Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt

1. Thành phần của nước thải sinh hoạt:

Nước thải sinh hoạt gồm có 2 loại:

• Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

• Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ bếp, chất rửa trôi, kể cả làm vệ

sinh nhà cửa.

2. Tính chất của nước thải sinh hoạt:

Nước thải sinh hoạt thông thường sẽ có khoảng 80% lượng nước cấp cho sinh hoạt. Nước

thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và chứa cả các thành phần vô

cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Nồng độ các chất hữu cơ trong nước

thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 – 450 mg/l tính theo trọng lượng khơ. Có khoảng

20-40% chât hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Ở các khu dân cư dông đúc, điều kiện vệ

sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt khơng được xử lý thích đáng là một trong những nguồn

gây ơ nhiễm mơi trường nghiêm trọng.

Ngồi ra, trong nước thải sinh hoạt chứa nhiều thành phần dinh dưỡng cao. Trường hợp

lương chất dinh dưỡng vượt quá nhu cầu phát triển của vi sinh vật dùng trong xử lý bằng

phương pháp sinh học. Trong các cơng trình xử lý nước theo phương pháp sinh học, lượng

dinh dưỡng cần thiết trung bình được tính theo tỷ lệ BOD5:N:P = 100 :5 :1. Các chất hữu

cơ có trong nước thải khơng phải được chuyển hóa hết vì vi sinh vật có khoảng 20 – 40%

BOD khơng qua q trình chuyển hóa bởi vi sinh vật, chúng chuyển ra chung với bùn lắng.

Chỉ tiêu ô nhiễm Hệ số thải lượng

(g/người.ngy)

Chất rắn lơ lửng 70 – 145
Amonia (N-NH4) 2,4 – 4,8

2

BOD5 của nước 45 – 54

Nitơ tổng 6 – 12
0,8 – 4,0
Tổng Photpho 72 - 102
COD 10-30

Dầu mỡ

Bảng 1: tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt

Loại nước thải này có chứa các chất cặn bã, các chất rắn lơ lửng (SS), các hợp chất hữu cơ

dễ phân hủy sinh học, các hợp chất dinh dưỡng (N,P), vi khuẩn… Nồng độ các chất ô

nhiễm trong nước thải sinh hoạt như sau:

Chỉ tiêu ơ nhiễm Nồng độ ơ nhiễm (mg/m3)

Chưa qua xử lí Qua bể tự hoại nhỏ

Chất rắn lơ lửng 720-1510 83-167
Amoni(N-NH4) 25-1510 5-16
469-563
BOD5 63-125 104-208
Nito tổng 21-42
Tổng photpho 8-42 -
750-1063
COD 104-313 188-375
Dầu mỡ -

Bảng 2: nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải sinh hoạt

Số liệu trên cho thấy nước thải sinh hoạt ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng ở mức rất cao, sau

khi qua bể tự hoại giảm đáng kể, tuy nhiên vẫn còn ở mức cao.

STT Các chất có trong Mức độ ô nhiễm

nước thải (mg/l)

Nặng Trung Nhẹ

bình

Tổng chất rắn 1000 500 200

1

3

Chất rắn hòa tan 700 350 120

2

Chất rắn khơng hịa 300 150 120

3 tan

Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120

4

Chất rắn lắng 12 8 4

5

Oxy hòa tan 0 0 0

6

Nito tổng 85 50 25

7

Nito hữu cơ 35 20 10

8

N-NH3 50 30 15

9

N-NO2 0,1 0,05 0

10

N-NO3 0,4 0,2 0,1

11

Clorua 175 100 15

12

Độ kiềm(mg CaCO3) 200 100 50

13

Chất bo 40 20 0

14

Tổng photpho - 8 -

15

Bảng 3: thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt
3. Tác hại đến môi trường

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong
nước thải gây ra.

• COD, BOD: sự khống hố, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu
hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước.Nếu
ơ nhiễm q mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành.Trong q trình phân huỷ yếm
khí sinh ra các sắn phẩm như H2S, NH3,CH4..làm cho nước có mùi hơi thúi và làm giảm
pH của mơi trường.

• SS: lắng đọng ở nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
• Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống của

thuỷ sinh vật nước.

4

• Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc

thức ăn, vàng da,...

• Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong nước

quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá ( sự phát triển bùng phát của các loại tảo,

làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các

sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hơ hấp của tảo thầi

ra ).

• Màu: mất mỹ quan.

• Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.

4. Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải

Nguồn nước mặt là sông hồ, kênh rạch, suối, biển, ... nơi tiếp nhận nước thải từ khu dân

cư, đô thị , khu cơng nghiệp hay các xí nghiệp cơng nghiệp. Một số nguồn nước trong số

đó là nguồn nước ngọt q giá, sống cịn của đất nước, nếu để bị ơ nhiễm do nước thải thì

chúng ta phải trả giá rất đắt và hậu quả khơng lường hết. Vì vậy, nguồn nước phải được

bảo vệ khói sự ơ nhiễm do nước thải.Ơ nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các

dạng nước thải chưa xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất hố lý và sinh

học của nguồn nước. Sự có mặt của các chất độc hại xẩ vào nguồn nước sẽ làm phá vỡ

cân bằng sinh học tự nhiên của nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch của nguồn

nước. Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào các điều kiện xáo trộn và pha

loãng của nước thải với nguồn. Sự có mặt của các vi sinh vật, trong đó có các vi khuẩn

gây bệnh, đe doạ tính an tồn vệ sinh nguồn nước.

Biện pháp được coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nước là:

• Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước.

• Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thầi theo qui định bằng cách áp dụng công

nghệ xứ lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước. Ngoài ra, việc nghiên cứu áp dụng

công nghệ sử dụng lại nước thải trong chu trình kín có ý nghĩa đặc biệt quan trọng.

5. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt và xử lý cặn

5.1. Phương pháp cơ học:

Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất khơng hồ tan chứa trong nước thải và được

thực hiện ở các cơng trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các loại.

5.1.1. Song chắn rác, lưới lọc

Song chắn rác, lưới chắn dùng để chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi

như: giấy, rau, rác... được gọi chung là rác. Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác,

sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn.

Song chắn rác hoặc lưới chắn rác đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy

vào trạm bơm. Song chắn rác thường đặt vuông góc với dịng chẩy, song chắn gồm các

thanh kim loại (thép không rỉ) tiết diện 5x20mm đặt cách nhau 20-50mm trong một

khung thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên xuống dọc theo hai khe ở thành mương

dẫn, vận tốc nước qua song chấn Vmax # 1 m/s ứng với Quamax.

Lưới chắn rác thường đặt nghiêng 45-60° so với phương thẳng đứng, vận tốc qua lưới

Vmax < 0.6 m/s. Khe rộng của mắc lưới thường từ 10-20mm. Làm sạch song chắn và

lưới chắn bằng thủ công hay bằng các thiết bị cơ khí tự động hoặc bán tự động. Ở trên

5

hoặc bên cạnh mương đặt song, lưới chắn rác phải bố trí sàn thao tác đủ chỗ để thùng rác

và đường vận chuyển. Hiệu quả khử SS của lưới chắn rác khoảng 20%.

5.1.2. Bể lắng cát

Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vơ cơ có trọng lượng riêng lớn (như xỉ

than, cát... Chúng khơng có lợi đối với các q trình làm trong, xử lý sinh hoá nước thải

và xử lý cặn bã cũng như khơng có lợi đối với các cơng trình thiết bị cơng nghệ trên trạm

xử lý. Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng

lại cho những mục đích xây dựng.

Có 3 loại bể lắng cát: bể lắng cát ngang (cả hình vng và hình chữ nhật), bể lắng cát thổi

khí và bể lắng cát dịng xốy:

• Bể lắng cát ngang: dòng chẩy đi qua bể theo chiều ngang và vận tốc của dịng chảy được

kiểm sốt bởi kích thước của bể, ống phân phối nước đầu vào và ống thu nước đầu ra. Bể

lắng cát ngang chỉ ứng dụng cho trạm xử lí cơng suất nhỏ nhưng hiệu quả xử lí khơng

cao.

• Bể Lắng Cát Thổi Khí: bao gồm một bể thổi khí dịng chảy xoắn ốc có vận tốc xoắn được

thực hiện và kiểm sốt bởi kích thước bể và lượng khí cấp vào. Bể lắng cát thổi khí ứng

dụng được cho các trạm xử lý công suất lớn, hiệu quả cao không phụ thuộc vào lưu

lượng.

• Bể Lắng Cát Dịng Xốy: bao gồm một bể hình trụ dịng chẩy đi vào tiếp xúc với thành

bể tạo nên mơ hình dịng chẩy xốy, lực ly tâm và trọng lực làm cho cát được tách ra.

Thiết kế bể lắng cát thường dựa trên việc loại bỏ những phân tử có trọng lượng riêng là

2,65 và nhiệt độ nước thải là 15,5 lCi Tuy nhiên, phân tích những dữ liệu tách cát cho thấy

rằng trọng lượng riêng thay đổi từ 1,3 - 2,7 (WPCF, 1985).

5.1.3. Bể lắng

Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước

thải. Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt.

Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên cơng trình xử lý

cặn.

Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Q trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 ÷ 95%

lượng cặn có trong nước thải. Vì vậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải,

thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để có thể tăng cường q trình

lắng ta có thể thêm vào chất đơng tụ sinh học.

Thơng thường trong bể lắng, người ta thường phân ra làm 4 vùng:

- Vùng phân phối nước vào

- Vùng lắng các hạt cặn

- Vùng chứa và cô đặc cặn

- Vùng thu nước ra.

6

hình 1: sơ đồ mặt đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng
Bể lắng được chia làm 3 loại:

- Bể lắng ngang (có hoặc khơng có vách nghiêng):mặt bằng có dạng hình chữ nhật.

- Bể lắng đứng:mặt bằng là hình trịn hoặc hình vng (nhưng trên thực tế thường sử

dụng bể lắng đứng hình trịn), trong bể lắng hình trịn nước chuyển động theo phương bán

kính (radian).

- Bể lắng li tâm:mặt bằng là hình trịn. Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm

ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.

5.1.4. Bể vớt dầu mỡ

Các loại cơng trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm

loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới các

cơng trình thốt nước (mạng lưới và các cơng trình xử lý). Vì vậy, ta phải thu hồi các chất

này trước khi đi vào các cơng trình phía sau. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt

vật liệu lọc trong các bể sinh học... và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể

Aerotank, gây khó khan trong q trình lên men cặn.Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm

lượng dầu mỡ khơng cao thì việc vớt dầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết

bị gạt nổi.

5.1.5. Bể lọc

Cơng trình này dùng để tách các phần tứ lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích

thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát,

thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ... Bể lọc thường làm việc với hai

chế độ lọc và rửa lọc. Đối với nước thải ngành chế biến thủy sản thì bể lọc ít được sử

dụng vì nó làm tăng giá thành xử lý. 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 q hiếm có trong nước thải. Các

loại bể lọc được phân loại như sau:

- Lọc qua vách lọc

- Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt

- Thiết bị lọc chậm

- Thiết bị lọc nhanh.

ð Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các

tạp chất khơng hịa tan và 20% BOD.

7

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 thống sơ bộ hoặc đơng tụ sinh học.
Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử
trùng và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ
bộ trước khi cho qua xử lý sinh học.
Về nguyên tấc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo.

5.2. Phương pháp hóa lý

Bản chất của quá trình xử lý hố lý là áp dụng các q trình vật lý và hố học để loại bớt

chất ơ nhiễm ra khỏi nước thải. Chủ yếu để xử lý nước thải cơng nghiệp. Giai đoạn xử lý

hố lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với phương pháp cơ học, hoá

học, sinh học trong cơng nghệ xử lý nước thải hồn chỉnh. Xử lý hoá lý bao gồm:

5.2.1. Phương pháp kết tủa tạo bông cặn

Phương pháp áp dụng một số chất như phèn nhơm, phèn sắt, polymer có tác dụng kết

dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn rồi

lắng để loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải.

Việc lựa chọn chất tạo bông hay keo tụ phụ thuộc vào tính chất và thành phần của nước

thải cũng như của chất khuếch tán cần loại. Trong một số trường hợp các chất phụ trợ

nhằm chỉnh cho giá trị pH của nước thải tối ưu cho quá trình tạo bông và keo tụ.

Trong một số trường hợp phương pháp loại bớt màu của nước thải nếu kết hợp áp dụng

một số chất phụ tợ khác.Các chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O,

NaAlO2;phèn sắt FeSO4.H2O hoặc chất keo tụ khơng phân ly, dạng cao phân tử có nguồn

gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Các chất keo tụ cao phân tử cho phép nâng cao đáng kể

hiệu quả của q trình keo tụ và lắng bơng cặn sau đó.

5.2.2. Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng có khả

năng dễ nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí.

Đây là phưong pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại các chất rấn lơ lững mịn,

dầu mỡ ra khỏi nước thải. Phương pháp tuyển nổi thường được áp dụng trong xử lý nước

thải chứa dầu, nước thải công nghiệp thuộc da...

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược với quá trình lắng và được áp dụng trong trường

hợp gúa trình lắng diễn ra rất chậm hoặc rất khó thực hiện. Các chất lơ lững, dầu, mỡ sẽ

được nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng nâng của các bọt khí.

Các phương pháp tuyển nổi thường áp dụng là:

+ Tuyển nổi chân không.

+ Tuyển nổi áp lực (tuyển nổi khí tan)

+ Tuyển nổi cơ giới.

+ Tuyển nổi với cung cấp khơng khí qua vật liệu xốp.

+ Tuyển nổi điện.

+ Tuyển nổi sinh học.

+ Tuyển nổi hố học.

Trong đó tuyển nổi khí tan thường được áp dụng nhiều nhất.

5.2.3. Quá trình hấp phụ và hấp phụ

8

Quá trình hấp phụ và hấp thụ: là quá trình thu hút một chất nào đó từ mơi trường bằng vật

thể rắn hoặc lỏng. Chất có khả năng thu hút được gọi là chất hấp phụ hay hấp thụ còn

chất bị thu hút gọi là chất bị hấp phụ hoặc chất bị hấp thụ.

Hấp phụ dùng để tách các chất hữu cơ và khí hồ tan khỏi nước thải bằng cách tập trung

những chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất

bẩn hồ tan với các chất rắn (hấp phụ hố học).

Phương pháp hấp phụ được áp dụng rộng rãi để làm sạch triệt để chất hữu cơ trong nước

thải, nếu nồng độ các chất này không cao và chúng không bị phân huỷ bởi vi sinh hoặc

chúng rất độc như thuốc diệt cỏ, phenol, thuốc sát trùng, các hợp chất nitơ vòng thơm,

chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm...

Chất hấp phụ: thường là than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải của một số ngành

sản xuất (tro, xỉ, mạt cưa..), chất hấp phụ vô cơ như đất sết, silicagel, keo nhôm...

5.3. Phương pháp sinh học

Bản chất của quá trình xử lý các chất ơ nhiễm trong nước thải bằng phương pháp sinh

học là sử dụng khả năng sống - hoạt động của các vi sinh vật để phân huỷ các hợp chất

hữu cơ có trong nước thải. Chúng sử dụng một số chất hữu cơ và một số chất khoáng làm

nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng.

Phương pháp này được sử dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy

sinh học ong nước thải. Cơng trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã

được xử lý sơ bộ qua các q trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý.

Căn cứ vào tính chất hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh học thành ba

nhóm chính sau:

Các phương pháp hiếu khí (aerobic)

• Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp ơxy liên

tục.

• Q trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn sau:

- Oxy hóa các chất hữu cơ:

Enzyme

CxHyOz + O2 → CO2+H2O+∆H

- Tổng hợp tế bào mới :

Enzyme

CxHyOz + O2 + NH3 → Tế bào vi khuẩn (C5H7NO2)

- Phân hủy nội bào :

Enzyme

CxHyOz + O2 → 5CO2 +2H2O + NH3 ±∆H

+ Các phương pháp kị khí(anaerobic)

• Sử dụng nhóm vi sinh vật ky khí, hoạt động trong điều kiện khơng có oxy

• Q trình phân vhủy ky khí các chất hữu cơ là q trình sinh hóa phức tạp tạo ra

hàng trăm sản phẩm trung gian và phần ứng trung gian. Phương trình phản ứng:

Vi sinh vật

Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S + Tế bào mới

9

Các q trình sinh học có thể siễn ra trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tao. Trong điều

kiện tự nhiên việc xử lý xảy ra trên các cánh đồng tưới, cánh đồng, lọc và các ao sinh học.

Các công trình nhân tạo là các bể thơng khí (aerotank) và các thiết bị lọc sinh học. Kiểu

cơng trình xử lý được chọn phụ thuộc vào vị trí của nhà máy, điều kiện khí hậu, nguồn cấp

nước, thể tích nước thải công nghiệp và sinh hoạt, thành phần và nồng độ chất ơ nhiễm.

Trong các cơng trình nhân tạo, các q trình xử lý xẩy ra với tốc độ lớn hơn trong điều kiện

tự nhiên.

5.3.1. Xử lí nước thải trong điều kiện tự nhiên

5.3.1.1. Cánh đồng tưới

Đó là khu đất được chuẩn bị riêng biệt để sử dụng đồng thời cho hai mục đích xử lý nước

thải và gieo trồng. Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên diễn ra dưới tác dụng của hệ

thực vật dưới đất, mặt trời, khơng khí và dưới ảnh hưởng của thực vật.

Trong cánh đồng tưới có vi khuẩn, men, nấm, rêu tảo, động vật nguyên sinh và động vật

không xương sống. Nước thái chứa chủ yếu là vi khuẩn. Trong lớp đất tích cực xuất hiện

sự tương tác phức tạp của các vi sinh vật có bậc cạnh tranh. Số lượng vi sinh vật trong đất

cánh đồng tưới phụ thuộc vào thời tiết trong năm. Vào mùa đông, số lượng vi sinh vật

nhỏ hơn nhiều hơn so với màu hè. Nếu tên các cách đồng không gieo. trồng cây nông

nghiệp và chúng chỉ được dùng để xử lý sinh học nước thải thì chúng được gọi là cánh

đồng lọc nước. Các cánh đồng tưới sau xử lý sinh học nứơc thải, làm ẩm và bón phân

được sử dụng để gieo trồng cây có hạt và cây ăn tươi, cỏ, rau cũng như để trồng cây lớn

và cây nhỏ .

Các cánh đồng tưới có ưu điểm sau so với các aerotank:

+ Giảm chỉ phí đầu tư và vận hành.

+ Khơng thải nước ra ngồi phạm vi diện tích tưới.

+ Bảo đảm được mùa cây nông nghiệp lớn và bền.

+ Phục hồi đất bạc màu.

5.3.1.2. Ao sinh học

Ao sinh học là dãy ao gồm nhiều bậc, qua đó nước thải chầy với vận tốc nhỏ, được lắng

trong và xử lý sinh học. Các ao được ứng dụng xứ lý sinh học và xử lý bổ sung trong tổ

hợp các cơng trình xử lý khác. Ao được chia ra với sự thơng khí tự nhiên và nhân tạo. Ao

với sự thơng khí tự nhiên khơng sâu (0,5-1m), được đun nóng bởi mặt trời và được gieo

các vi sinh vật nước.

Vi khuẩn sử dụng oxy sinh ra từ rêu, rong, tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ

khơng khí để oxy hố các chất ơ nhiễm. Rêu tảo đến lượt mình tiêu thụ CO2, photphat và

nitrat amon, sinh ra từ sự phân huỷ sinh học các chất hữu cơ. Để hoạt động bình thường

cần phải đạt giá trị pH và nhiệt độ tối ưu.

5.3.1.3. Hồ sinh học

Hồ sinh học là hồ chứa không lớn lắm, dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh

học chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ. Trong các cơng trình xử lý sinh học tự

nhiên thì hồ sinh học được áp dụng rộng rãi nhiều hơn hết. Ngoài việc xử lý nước thải hồ

sinh học cịn có thể đem lại những lợi ích sau: ni trồng thuỷ sắn; nguồn nước để tưới

cho cây trồng; điều hồ dịng chảy nước mưa trong hệ thống thốt nước đơ thị.

10

Căn cứ vào sự tồn tại và tuần hoàn Của các vi sinh và cơ chế xử lý mà người ta phân ra
ba loại hồ:
+ Hồ kị khí: Dùng để lắng và phân huỷ cặn bằng phương pháp snh hoá tự nhiên dựa trên

cơ sở sống và hoạt động của các vi sinh vật kị khí, loại hồ này thường được sử dụng để
xử lý nước thải cơng nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn.
+ Hồ tuỳ tiện: Trong loại hồ này thường xảy ra hai quá trình song song: q trình oxy hố
hiếu khí và q trình oxy hố kị khí. Nguồn oxy cung cấp cho quá trình oxy chủ yếu là
oxy do khí trời khuếch tán qua mặt nước và oxy do sự quang hợp của rong tảo, quá
trình này chỉ đạt hiệu quả ở lớp nước phía trên, độ sâu khoảng 1m. Quá trình phân huỷ
kị khí lớp bùn ở đáy hồ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ. Chiều sâu của hồ có ảnh
hưởng lớn đến sự xáo trộn, tới các quá trình oxy hoá và phân hủy của hồ. Chiều sâu của
hồ tuỳ tiện thường lấy trong khoảng 0,9-1,5m
+ Hồ hiếu khí: Q trình oxy hố các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí. Người ta
phân loại hồ này thành hai nhóm: hồ làm thống tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo.
Hồ làm thoáng tự nhiên là loại hồ được cung cấp oxy chủ yếu nhờ quá trình khuếch tán
tự nhiên. Để đảm bảo ánh sáng có thể xuyên qua, chiều sâu hồ khoảng 30-40cm. Thời
gian lưu nước trong hồ khoảng 3-12 ngày. Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo hoặc máy
khuấy cơ học. Chiều sâu của hồ khoảng 2-4,5m.
5.3.2. Xử lý nước thải trong các cơng trình nhận tạo
5.3.2.1Xử lý trong các Aerotank
Việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh hoá trong điều kiện nhân tạo được tiến hành
trong các bể thơng khí (aerotank). Aerotank là tên gọi của bể bằng bê tông cốt sắt được
thơng khí. Q trình xử lý trong các bể aerotank diễn ra theo dịng nước thái được sục khí
và trộn với bùn hoạt tính.
Nước thải sau khi qua bể lắng đợt I có chứa các chất hữu cơ hồ tan và các chất lơ lững đi
vào bể phần ứng hiếu khí (aerotank). Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trị là các
hạt nhân để vi khuẩn cư trú, sinh sắn và phát triển đàn lên thành các bơng cặn gọi là bùn
hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bơng cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ
nước thải và là nơi cư trú và phát triển của vô số các vi khuẩn và vi sinh vật sống khác.

5.3.2.2Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học là cơng trình mà trong đó nước thải được lọc qua lớp vật liệu có kích
thước hạt lớn. Lớp vật liệu được bao phủ bởi màng vi sinh vật. Vi sinh trong màng sinh
học oxy hoá các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng. Như
vậy, chất hữu cơ được tách ra khỏi nước thải còn khối lượng của màng vi sinh vật tăng
lên. Màng sinh vật chết được cuốn trôi theo nước và đưa ra khỏi thiết bị lọc sinh học.
Màng sinh học đóng vai trị như bùn hoạt tính. Nó hấp thụ và phân huỷ các chất hữu cơ
trong nước thải. Cường độ oxy hoá trong thiết bị lọc sinh học thấp hơn trong bể aerotank.

Bể lọc sinh học nhỏ giọt: loại này có năng suất thấp nhưng bảo đầm xử lý tuần hoàn. Tải
trọng thuỷ lực của chúng là 0,5-3m3/m3.ngày đêm. Chúng được áp dụng để xử lý nước
với năng suất đến 100m3/ngày đêm nếu BOD không lớn hơn 200mg/l. Bể lọc sinh học
nhỏ giọt thường dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, giá trị BOD của nước thải
sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷15mg/l với lưu lượng nước thải không quá 1000 m3/ngđ.

11

Bể lọc sinh học cao tải hoạt động với tải trọng thuỷ lực 10- 30m3/m2.ngày đêm, lớn hơn
thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt 10-15 lần. Nhưng nó khơng đầm bảo xử lý sinh học tuần
hoàn.

Tháp lọc sinh học: những tháp lọc sinh học có thể xử dụng ở các trạm xử lý với lưu lượng

dưới 50000m3/ngđ, với điều kiện địa hình thuận lợi và nồng độ nước thải sau khi làm sạch

BOD là 20÷25mg/1.

5.3.2.3. Khử trùng nước thải

Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùngcủa công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ vi

trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước.

Để khử trùng nước thải có thể sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành khử

trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc, .. nhưng cần phải cân nhắc kỹ về mặt kinh tế.

5.3.2.4. Xử lý cặn nước thải

Nhiệm vụ của xử lý cặn ( cặn được tạo nên trong q trình xử lý nước thải) là:

• Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn

• Ổn định cặn

• Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau

Rác( gồm các tạp chất khơng hồ tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau,..)

được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác( nếu lượng rác không lớn) hay

nghiền rác và sau đó dẫn đến bể. mêtan để tiếp tục xử lý. Cát từ các bể lắng được dẫn đến

sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác.

Cặn tươi từ bể lắng cát đợt một được dẫn đến bể mêtan để xử lý

Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lại aeroten để

tiếp tục tham gia quá trình xử lý (gọi là bùn hoạt tính tuần hồn) „ phần cịn lại ( gọi là

bùn hoạt tính dư) được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó được

dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý.

Đối với các trạm xử lý nước thải xứ dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì bùn lắng

được gọi là màng vi sinh và được dẫn đến bể mêtan.

Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97%. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể ứng

dụng các cơng trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc

trong điều kiện nhân tạo: thết bị lọc chân không, thết bị lọc ép, thiết bị li tâmcặn,... Độ

ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%.

Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau:

thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải„..Sau khi sấy độ ẩm còn 25-30% và

cặn o83 dạng hạt dễ dàng vận chuyển.

Đối với các trạm xử lý công suất nhỏ , việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén

và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát.

III.Tính tốn cơng suất lượng nước thải:

1. Xác định lưu lượng:

Tính toán lượng nước thải cho khu dân cư 5.000 người.

Lượng nước thải phát sinh cho mỗi người:

𝑞!"= 250L/người/ngày

𝑁= 5.000 người.

12

Lưu lượng nước thải cần xử lý: Theo ước tính tổng lượng nước sinh hoạt phát sinh trong
khu vực là:

!" $!" × ' -.) × .))) /
𝑄# = $ = = 1250 𝑚 /d
()))*/, ()))

Các lưu lượng tính tốn:

!" $!" × ' -.) × .))) /
𝑄# = $ = = 1250 𝑚 /d
()))*/, ()))

,01 = 𝐾,01 × 𝑄 !" 1.3× 1250𝑚//d= 1625𝑚//d

𝑄# # #=

𝑄 ,23 = 𝐾,23# # × !" = 0.8× 1250 𝑚//d =1000𝑚//d

𝑄#

,01 ,01 5 %&'( (7-. ,$/# /
𝑄 4 = 𝐾4 × = 2× = 135,42 𝑚 /ℎ
-64/# -6 4/#

,23 ,23 5 %&)* ())),$/8 /
𝑄 4 = 𝐾4 × = 0,5 × = 20,83 𝑚 /ℎ
-64/# -6 4/#

,01 5 +&'( (/.,6-,$/4×()))*/,$
𝑄9 = = =37,62 l/s
/7))9/4 /7))9/4

,23 5 +&)* -),;/ ,$/4 ×())*/,$
𝑄9 = = = 5,79 l/s
/7))9/4 /7))9/4

Trong đó: k là hệ số khơng điều hịa chung
Bảng 4.1: Hệ số không điều hòa chung

Qtb 5 15 30 50 100 200 300 500 800
3 2,5 2 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2

k
Trích dẫn : Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết

2. Nồng độ các chất trong nước thải:
Nước thải nhiệt độ 300C. Các thông số đầu vào thông số đầu ra của nước thải sinh hoạt cho

khu dân cư 5000 dân.

13

Nước thải đầu vào Nước thải đầu ra Giá trị

BOD5 320 30 mg/l

TSS 150 50 mg/l

pH 7 5-9 mg/l

Tổng Nito 70 30 mg/l

Tổng 12 6 mg/l

photpho

Coliform 107 3000 MPN/100ml

Dầu mỡ 15 10 mg/l

Cát 10 5 mg/l

3. Hiệu suất xử lý
Dựa vào bản tính chất nước thải đầu vào và tính chất nước thải đầu ra, suy ra hiệu suất xử
lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 5000 dân:

Nước thải đầu vào Nước thải đầu ra Hiệu suất xử lý

BOD5 320 30 90.6%

TSS 150 50 66.7%

14