TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT THÀNH PHỐ TÂN AN TỈNH LONG AN CÔNG SUẤT 4500M3 NGÀY ĐÊM

DANH MỤC HÌNH
ẢNH
Hình 1.1: Song chắn rác


4
Hình 1.2: Quá trình tạo bông
cặn



9
Hình 1.3: Phương pháp quang xúc tác


13
Hình 1.4: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý
sinh
học
22
Hình 1.5: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong bể xử
lý
sinh
học 23
Hình 1.6: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten truyền
thống



26
Hình 1.7: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc

27
Hình 1.8: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten làm thoáng kéo
dài

27
Hình 1.9: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh


28
Hình 1.10: Bể
Oxytank

28
Hình 1.11: Bể
USAB

32
Hình 2.1: Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Long An


42
Hình 3.1: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường
1



64
Hình 3.2: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường

3



64
Hình 3.3: Phân tích mẫu tại phòng thí
nghiệm



66
Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án
1



68
Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án
2



70
SVTH: Lê Tiến Kỳ
MSSV: 107108040
viii
1. Lý do chọn đề tài
CHƢƠNG
MỞ ĐẦU
Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trƣờng nói chung và ô

nhiễm nƣớc nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại. Vấn đề ô
nhiễm môi trƣờng và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là
những vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn
khoa học kỹ thuật đang phát triển
nhƣ
vũ bão. Để phát triển bền vững chúng ta
cần có những giải pháp, trong đó có giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế, loại bỏ
các chất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất thải ra môi
trƣờng.
Một trong
những biện pháp tích cực trong công tác bảo vệ môi
trƣờng
và chống ô nhiễm
nguồn nƣớc là tổ chức thoát nƣớc và xử lý
nƣớc
thải trƣớc khi xả vào nguồn
tiếp nhận.
Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa tại thành phố Tân An diễn
ra nhanh chóng, với bƣớc phát triển từ thị xã trở thành thành phố trực thuộc
tỉnh đạt chuẩn đô thị loại 3. Kéo theo đó là sự gia tăng dân số nhanh chóng,
nhất là sự gia tăng dân số do di
cƣ
đến thành phố Tân An.
Nƣớc
thải, rác thải
sinh ra từ quá trình sản xuất, sinh hoạt của
ngƣời
dân
chƣa đƣợc
thu gom xử lý,

hoặc có
nhƣng
ở quy mô rất nhỏ, điều này làm cho môi trƣờng tại đây ngày
càng ô nhiễm nghiêm trọng.
Vấn đề đặt ra là phải thiết kế xây dựng cho thành phố Tân An một hệ
thống xử lý
nƣớc
thải sinh hoạt nhằm cải thiện tình trạng ô nhiễm của
nƣớc
thải
khi xả ra nguồn tiếp nhận là sông Vàm Cỏ Tây.
2. Mục tiêu của đề tài
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý
nƣớc
thải sinh hoạt mới cho thành phố
Tân An, đáp ứng
đƣợc
yêu cầu xử lý đặt ra hiện nay.
3. Giới hạn của đề tài
Quá trình thực hiện đề tài có một số giới hạn sau:
- Thời gian thực hiện đề tài ngắn: từ 01.04.2011 đến 12.07.2011
- Đề tài
đƣợc
thực hiện trên kết quả khảo sát đặc tính
nƣớc
thải sinh
hoạt của khu dân cƣ thành phố Tân An trên địa bàn
phƣờng
1, 2, 3, từ đó tính
toán, thiết kế hệ thống xử lý

nƣớc
thải dựa vào dân số của 3
phƣờng
này.
- Nƣớc thải sinh hoạt
ph
ƣ
ờng
1, 2, 3 đƣợc phân tích qua các chỉ tiêu
chính gồm pH, BOD, COD, MLSS, tổng Nitơ, tổng Photpho, từ đó làm số liệu
tính toán thiết kế hệ thống xử lý.
4. Nội dung của đề tài
- Tổng hợp các tài liệu có liên quan về các
ph
ƣ
ơng
pháp xử lý nƣớc
thải.
- Thu thập các dữ liệu về điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội và
hiện trạng môi
trƣờng
của thành phố Tân An.
- Tìm hiểu đặc tính
nƣớc
thải sinh hoạt nói chung và phân tích thành
phần tích chất
nƣớc
thải sinh hoạt của thành phố Tân An.
- Đề xuất các
phƣơng

án xử lý
nƣớc
thải sinh hoạt cho thành phố Tân
An.
- Tính toán thiết kế các công trình đơn vị và khai toán kinh tế cho các
phƣơng
án, từ đó lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp để thiết kế trạm
xử lý
nƣớc
thải sinh hoạt cho thành phố Tân An.
- Thể hiện sơ đồ công nghệ xử lý của
ph
ƣ
ơng
án lựa chọn trên các bản
vẽ kỹ thuật.
5.
Ph
ƣ
ơng
pháp thực hiện
-
Phƣơng
pháp tổng hợp tài liệu.
-
Phƣơng
pháp điều tra khảo sát.
-
Phƣơng
pháp phân tích các chỉ tiêu

nƣớc
thải.
-
Phƣơng
pháp so sánh các qui trình công nghệ xử lý
nƣớc
thải khu dân
cƣ,
so sánh lựa chọn các
phƣơng
án.
-
Phƣơng
pháp sử dụng các công thức toán trong tính toán kỹ thuật và
kinh tế.
-
Phƣơng
pháp đồ họa trình bày bản vẽ trên autocad
CHƢƠNG
I:
CÁC
PHƢƠNG
PHÁP XỬ LÝ
NƢỚC
THẢI
1.1 Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp
chất không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi ) ra khỏi
nƣớc
thải, điều hòa

lƣu lƣợng
và nồng độ các chất ô nhiễm trong
nƣớc
thải.
Các công trình xử lý
nƣớc
thải bằng
ph
ƣ
ơng
pháp cơ học thông dụng
gồm
có:
1.1.1. Song chắn rác và
lƣới
chắn rác
a. Song chắn rác
Song chắn rác
thƣờng
đặt
trƣớc
hệ thống xử lý
nƣớc
thải hoặc có thể đặt tại
các miệng xả trong phân xƣởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích
thƣớc
lơn
nhƣ:
nhánh cây, gỗ, lá cây, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác,
đồng thời bảo vệ các công trình và thiết bị phía sau

nhƣ
tránh hỏng bơm, tránh
tắc nghẽn
đƣờng
ống,
m
ƣ
ơng
dẫn.
Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác
đƣợc
chia thành 2
loại:
* Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ: 30 ÷ 200 mm.
* Song chắn rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ: 5 ÷ 25
mm.
Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thƣớc lớn trong
nƣớc
thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thƣớc
tối thiểu của rác
đƣợc
giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim
loại của song chắn rác. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng
chảy
ngƣời
ta phải
thƣờng
xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ
công hoặc cơ giới. Tốc độ nƣớc chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng
(0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s). Tùy theo yêu cầu và kích

thƣớc
của rác chiều rộng
kh
e
hở của các song thay đổi.
Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có
lƣợng
rác < 0,1m
3
/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần
ngƣời
ta
dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lỗ thoát
nƣớc
ở đáy rồi đổ
vào các thùng kín để
đƣa
đi xử lý tiếp tục. Song chắn rác với cào rác cơ giới
hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại, cào đƣợc
gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ
phận truyền động.
Khi lƣợng rác đƣợc giữ lại lớn hơn 0,1 m
3
/ng.đêm và khi dùng song chắn
rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền
đƣọc
cho vào hầm ủ Biogas
hoặc cho về kênh
trƣớc
song chắn. Khi

lƣợng
rác trên 1 Tấn/ngày.đêm cần phải
thêm máy nghiền rác dự phòng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền
phải
đƣợc
cơ giới hóa. Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác
trƣớc
bể lắng cát
nên chú ý là cát sẽ làm mòn các
lƣỡi
dao và sỏi có thể gây kẹt máy.
b.
Lƣới
chắn rác.
Hình 1.1: Song chắn rác
Lƣới
chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng có kích thƣớc nhỏ, thu hồi các
thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thƣớc nhỏ.
Kích
thƣớc
mắt
lƣới
từ 0,5 ÷ 1,0 mm
Lƣới
chắn rác thƣờng
đƣợc
bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay
tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa.
Rác
thƣờng đƣợc

chuyển tới máy nghiền rác, sau khi đƣợc nghiền nhỏ, cho
đổ trở lại
trƣớc
song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn.
1.1.2. Bể lắng cát
Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặmg
nhƣ:
cát, sỏi, mảnh thủy
tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài
mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau. Trong
nƣớc
thải, bản thân cát
không độc hại
nhƣng
sẽ ảnh
hƣởng
đến khả năng hoạt động của các công trình
và thiết bị trong hệ thống
nhƣ
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 thƣờng đƣợc đặt phía sau song chắn rác và
trƣớc
bể
lắng sơ cấp. Đôi khi ngƣời ta đặt bể lắng cát trƣớc song chắn rác, tuy nhiên
việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng
cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng
lƣợng
bản thân của chúng.

Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ
lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi. Chú ý thời gian
lƣu
tồn
nƣớc
nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất
hữu cơ lắng. Các bể lắng
thƣờng đƣợc
trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dƣới
đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên
đƣờng
ray để cơ giới hóa việc xả cặn.
Bể lắng cát gồm những loại sau:
− Bể lắng cát ngang: Có dòng
nƣớc
chuyển động thẳng dọc theo chiều dài
của bể. Bể có thiết diện hình chữ nhật,
thƣờng
có hố thu đặt ở đầu bể.
− Bể lắng cát đứng: Dòng nƣớc chảy từ dƣới lên trên theo thân bể. Nƣớc
đƣợc
dẫn theo ống tiếp tuyến với phần
dƣới
hình trụ vào bể. Chế độ dòng chảy
khá phức tạp,
nƣớc
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,
nƣớc

thải đƣợc
dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và
đƣợc
thu và máng tập trung rồi dẫn
ra ngoài.
− Bể lắng cát làm thoáng (Bể lắng cát thổi khí): Để tránh
lƣợng
chất hữu
cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, ngƣời ta lắp vào bể lắng cát thông
thƣờng
một dàn thiết bị phun khí. Dàn này
đƣợc
đặt sát thành bên trong bể tạo
thành một dòng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tƣợng
lắng các chất hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng.
Sân phơi cát
Cặn xả ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều
nƣớc
nên phải phơi khô ở sân phơi
cát hoặc hố chứa cát đặt ở gần bể lắng cát. Chung quanh sân phơi cát phải có
bờ đắp cao 1 – 2 m. Kích
thƣớc
sân phơi cát
đƣợc
xác định với điều kiện tổng
chiều cao lớp cát h chọn bằng 3 – 5 m/năm. Cát khô thƣờng xuyên đƣợc
chuyển đi nơi khác.
Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên.
Nếu là đất thấm
nƣớc

kém hoặc không thấm
nƣớc
(á sét, sét) thì phải xây dựng
nền nhân tạo. Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm có lỗ để thu nƣớc thấm
xuống.
Nƣớc
này có thể dẫn về
trƣớc
bể lắng cát.
1.1.3. Bể tách dầu mỡ
Nƣớc thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí
nghiệp ép dầu
thƣờng
có lẫn dầu mỡ. Các chất này
thƣờng
nhẹ hơn
nƣớc
và
nổi lên trên mặt
nƣớc. Nƣớc
thải sau xử lí không có lẫn dầu mỡ mới
đƣợc
phép
cho chảy vào các thủy vực. Hơn nữa,
nƣớc
thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lí
sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm
hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank Ngoài cách làm các gạt đơn giản
bằng các tấm sợi quét trên mặt nƣớc,
ngƣời

ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu,
mỡ đặt
trƣớc
dây chuyền công nghệ xử lí
nƣớc
thải.
1.1.4. Bể điều hòa
Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về l
ƣ
u
lƣợng và tải
lƣợng
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
thƣớc
của các thiết bị sau này.
Có 2 loại bể điều hòa:
− Bể điều hòa
lƣu
lƣợng
− Bể điều hòa
lƣu lƣợng
và chất lƣợng
Các
phƣơng
án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay
ngoài dòng thải xử lý.
Ph
ƣ
ơng

án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng
kể dao động thành phần
nƣớc
thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phƣơng
án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm
đƣợc
một phần nhỏ sự dao động đó. Vị trí
tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần
đƣợc
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
nhƣ
đặc tính
của
nƣớc
thải.
1.1.5. Bể lắng
Lắng là
phƣơng
pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra
khỏi
nƣớc
thải.
Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại:
− Bể lắng đợt 1: Đƣợc đặt trƣớc công trình xử lý sinh học, dùng để tách
các chất rắn, chất bẩn lơ lững không hòa tan.
− Bể lắng đợt 2:
Đƣợc
đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các
cặn vi sinh, bùn làm trong

nƣớc trƣớc
khi thải ra nguồn tiếp nhận
Căn cứ vào chiều dòng chảy của nƣớc trong bể, bể lắng cũng đƣợc chia
thành các loại giống
nhƣ
bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể
lắng tiếp tuyến (bể lắng radian).
1.1.6. Bể lọc
Nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thƣớc nhỏ bằng cách cho
nƣớc thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số
loại
nƣớc
thải công nghiệp.
Phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi
nƣớc
thải
đƣợc
60% các tạp chất không hoà tan và 20% BOD, hiệu quả xử lý có thể đạt
tới 75% theo hàm
lƣợng
chất lơ lửng và 30-35 % theo BOD bằng các biện pháp
làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ cơ học.
Nếu điều kiện vệ sinh cho phép thì sau khi xử lý cơ học
nƣớc
thải
đ
ƣ
ợc
khử và xả lại vào nguồn,
nhƣng

th
ƣ
ờng
thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý
sơ bộ
trƣớc
khi qua giai đoạn xử lý sinh học.
Bể lọc
thƣờng
làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. Quá trình lọc chỉ áp
dụng cho các công nghệ xử lý
nƣớc
thải tái sử dụng và cần thu hồi một số
thành phần quí hiếm có trong
nƣớc
thải. Các loại bể lọc
thƣờng đƣợc
phân loại
nhƣ
sau:
+ Lọc qua vách lọc.
+ Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt.
+ Bể lọc chậm.
+ Bể lọc nhanh.
+ Cột lọc áp lực.
1.2.
Ph
ƣ
ơng
pháp xử lý hóa học

Thực chất của
phƣơng
pháp xử lý hoá học là
đƣa
vào
nƣớc
thải chất phản
ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn
lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan
nhƣng
không độc hại, không gây ô nhiễm môi
trƣờng.
Phƣơng
pháp xử lý hoá học
thƣờng đƣợc
áp dụng để xử lý
nƣớc
thải công
nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phƣơng và điều kiện vệ sinh cho phép,
phƣơng
pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là
giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý
nƣớc
thải.
1.2.1.
Ph
ƣ
ơng
pháp trung hoà
Nƣớc thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc

kiềm. Để ngăn ngừa hiện
tƣợng
xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở
các công trình làm sạch và nguồn nƣớc không bị phá hoại, ta cần phải trung
hòa nƣớc thải. Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại
nặng ra khỏi
nƣớc
thải. Mặt khác muốn
nƣớc
thải
đƣợc
xử lý tốt bằng phƣơng
pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 6.6 -7.6
Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung
dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch
nƣớc
thải.
Một số hóa chất dung để trung hòa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO,
Mg(OH)
2
, CaO0.6MgO0.4, (Ca(OH)
2
)0.6(Mg(OH)
2
)0.4, NaOH, Na
2
CO
3
,
H

2
SO
4
, HCl, HNO
3
, …
Các
phƣơng
pháp trung hòa bao gồm:
- Trung hòa lẫn nhau giữa
nƣớc
thải chứa acid và
nƣớc
thải chứa kiềm
- Trung hòa dịch thải có tinh acid, dùng các loại chất kiềm nhƣ: NaOH,
KOH, NaCO
3
, NH
4
OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa
nh
ƣ
:
CaCO
3
, Dolomit, …
- Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid.
Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố:
- Loại acid hay bazơ có trong
nƣớc

thải và nồng độ của chúng.
Độ hòa tan của các muối
đƣợc
hình thành do kết quả phản ứng hóa học
1.2.2.
Ph
ƣ
ơng
pháp đông tụ và keo tụ
Trong
nƣớc
tồn tại nhiều chất lơ lửng khác nhau. Các chất này có thể dùng
phƣơng
pháp xử lý khác nhau tùy vào kích
thƣớc
của chúng:
 d > 10-4 mm : dùng
phƣơng
pháp lắng lọc.
 d < 10-4 mm : phải kết hợp
phƣơng
pháp cơ học cùng
phƣơng
pháp hoá
học. Tức là cho vào các chất tạo khả năng dính kết kéo các hạt lơ lửng
lắng theo => gọi là
phƣơng
pháp keo tụ trong xử lý nƣớc. Dùng để làm
trong và khử màu nƣớc thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) và
các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có

trong
nƣớc
thải thành những bông có kích
thƣớc
lớn hơn.
Hình 1.2 : Quá trình tạo bông cặn
Phƣơng pháp đông tụ - keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ
tƣơng,
độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện
tƣợng
lắng xảy ra.
Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hạt keo phân tán có kích
thƣớc
1-100µm. Để
tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ nhƣ:
Phèn nhôm: Phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O. Độ hòa tan của phèn
nhôm trong
nƣớc
ở 20
0
C là 362 g/l. pH tối
ƣu

từ 4.5-8.
Phèn nhôm: cho vào
nƣớc
chúng phân ly thành
A
l
3+
Al
3+
+ 3H
2
O == Al(OH)
3
+
3H
+
Độ pH của
nƣớc
ảnh
hƣởng
trực tiếp đến quá trình thuỷ phân:
 pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân.
 pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất.
 pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt.
Nhiệt độ của
nƣớc
thích hợp vào khoảng 20 - 40
0
C, tốt nhất 35-40
0

C.
Ngoài ra các yếu tố ảnh hƣởng khác nhƣ: thành phần Ion, chất hữu cơ,
liều lƣợng…
Phèn sắt: Phèn sắt FeSO
4
.7H
2
O. Độ hòa tan của phèn nhôm
trong
nƣớc
ở 20
0
C là 265 g/l. Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở
pH >9.
Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III):
- Phèn Fe (II) : khi cho phèn sắt (II) vào
nƣớc
thì Fe(II) sẽ bị
thuỷ phân thành Fe(OH)
2
.
Fe
2+
+ 2H
2
O == Fe(OH)
2
+
2H
+

- Trong
nƣớc
có O
2
tạo thành Fe(OH)
3
- pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn.
- Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53%
FeSO4.
- Phèn Fe (III):
Fe
3+
+ 3H
2
O = Fe(OH)
3
+
3H
+
- Phản ứng xảy ra khi pH > 3.5
- Hình thành lắng nhanh khi pH =5.5 -
6.5
Các muối FeCl
3
.6H
2
O, Fe
2
(SO
4

)
3
.9H
2
O, MgCl
2
.6H
2
O,
MgSO
4
.7H
2
O…
Vôi.
So sánh phèn sắt và phèn nhôm:
• Độ hoà tan Fe(OH)3 <
Al(OH)3
• Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5
Al(OH)3
• Trọng
lƣợng
đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6
• Keo sắt vẫn lắng khi
nƣớc
có ít huyền phù.
•
Lƣợng
phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhôm
• Phèn sắt ăn mòn

đƣờng
ống.
1.2.3.
Ph
ƣ
ơng
pháp điện hoá học
Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nƣớc bằng cách oxy hoá điện
hoá trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý.
Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: Oxy hóa ở anod và khử ở catod.
Xử lý bằng
ph
ƣ
ơng
pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại
nƣớc
thải có
lƣu lƣợng
nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc.
1.2.4. Oxy hóa khử
Các chất bẩn trong
nƣớc
thải công nghiệp chứa các chất bẩn dạng hữu cơ
và vô cơ. Dạng hữu cơ bao gồm đam, mỡ
đƣờng,
các chất chứa phenol, nitơ,
Đó là những chất có thể bị phân huỷ bởi vi sinh có thể xử lý bằng
phƣơng
pháp
sinh hoá.

Nhƣng
có một số chất có những nguyên tố không thể xử lí
đƣợc
bằng
phƣơng
pháp sinh hoá (đó là những kim loại nặng
nhƣ
đồng, chì, niken, coban,
sắt, mangan, crom, ). Vì vậy để xử lý những chất độc hại,
ngƣời
ta
th
ƣ
ờng
dùng
phƣơng
pháp hoá học và hoá lý, đặt biệt thông dụng nhất là
phƣơng
pháp
oxy hoá khử.
 Oxy hoá bằng Clo.
Clo và các chất có chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hoá có thể lợi
dụng để tách H
2
S, hyđrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua
ra khỏi
nƣớc
thải.
 Oxy hoá bằng hyđro peoxit
Hyđro peoxit H

2
O
2
là một chất lỏng không màu có thể trộn lẫn với nƣớc
ở bất kỳ tỉ lệ nào. H
2
O
2
đƣợc
dùng để oxy hoá các nitrit, các aldehit, phenol,
xyanua, các chất thải chứa
lƣu
huỳnh và các chất nhuộm mạnh.
 Oxy hoá bằng oxy trong không khí
Ngoài chức năng là oxy trong không khí đƣợc sử dụng để tách sắt ra
khỏi nƣớc cấp, oxy còn sử dụng để oxy hoá sunfua trong nƣớc thải của nhà
máy giấy, chế biến dầu mỏ. Quá trình oxy hoá hyđrosunfua thành sunfua lƣu
huỳnh diễn ra qua các giai đoạn thay đổi hoá trị của
lƣu
huỳnh từ -2 đến -6.
S
2-
> S > S
10
O
2-
> S
2
O
2-

>
SO
3
2-
>
SO
4
2-
sau :
 Oxy hoá bằng pyroluzit
Pyroluzit
thƣờng đƣợc
sử dung để oxy hoá As
3+
đến As
5+
theo phản ứng
H
2
AsO
2
+ MnO
2
+ H
2
SO
4
= H
2
AsO

4
+ MnSO
4
+ H
2
O.
Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng mức độ oxy hoá. Chế độ oxy hoá tối
ƣ
u
nhƣ
sau:
Lƣợng
MnO2 tiêu tốn: MnO2 bằng 4 lần so với
lƣợng
tính toán theo
lý thuyết : độ axit của
nƣớc
là 30 – 40 g/l ; nhiệt độ của
nƣớc
là 70
0
C – 80
0
C.
Quá trình oxy hoá này
thƣờng đƣợc
tiến hành bằng cách lọc
nƣớc
thải qua lớp
vật liệu MnO2 buộc khuấy trộn

nƣớc
thải với vật liệu MnO2.
 Ozon hóa
Phƣơng
pháp này dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị
lạ có trong
nƣớc.
Quá trình oxy hoá có thể làm sạch
nƣớc
thải khỏi phenol, sản
xuất dầu mỏ, H
2
S, các hợp chất Asen, các chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất
nhuộm,
Trong xử lý bằng ozon, các hợp chất hữ cơ bị phân huỷ và xảy ra sự khử
trùng đối với nƣớc.
Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý bằng clo vôi nghìn lần.
1.2.5.
Ph
ƣ
ơng
pháp quang xúc tác
Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa
bằng chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhận năng
lƣợng
ánh
sáng sẽ chuyển sang dạng hoạt hóa * Cat, sau đó * Cat sẽ chuyển năng lƣợng
sang cho chất thải và chất thải sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn. Quá trình
có thể tóm tắt
nhƣ

sau:
Cat + năng
lƣợng
ánh sáng → * Cat
* Cat + chất thải → * chất thải + Cat
* Chất thải → sản phẩm
Một số chất bán dẫn đƣợc sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó zinc
oxide ZnO, titanium dioxide TiO
2
, zinc titanate Zn
2
TiO
2
, cát biển, CdS là các
6
3
chất cho hiệu quả cao. TiO
2
rất hiệu quả trong việc phân hủy chloroform và
urea (Kogo et al 1980), thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ nhƣ dimethyl phosphate
(Harada et al, 1976). Cyanide (CN
-
) (10.6 ppm KCH, 0,01 M NaOH) có thể bị
phân hủy nhanh chóng trong môi
trƣờng
có chứa 5% TiO
2
và chiếu sáng với
nguồn sáng có bƣớc sóng 350 nm (Carey and Oliver, 1980). Đầu tiên CN
-

bị
oxy hóa thành CNO
-
. Sau đó hàm
lƣợng
CNO
-
giảm dần chứng tỏ nó tiếp tục bị
oxy hóa.
Quá trình quang xúc tác xảy ra với bức xạ có
bƣớc
sóng nhỏ hơn 4200
oA
tạo
nên oxy hoạt tính phân hủy hoàn toàn các chất thải hữu cơ thành CO
2
và nƣớc
(Nemerow và Dasgupta, 1991).
Hình 1.3: Phương pháp quang xúc
tác
1.3
Ph
ƣ
ơng
pháp xử lý hóa lý
Trong dây chuyền công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý
thƣờng đƣợc
áp
dụng sau công đoạn xử lý cơ học. Phƣơng pháp xử lý hóa lý bao gồm các
phƣơng pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chƣng cất, cô đặc, lọc

ng
ƣ
ợc
Phƣơng
pháp hóa lý
đƣợc
sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân
tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có nhiều
ƣu
điểm nhƣ:
+ Loại
đƣợc
các hợp chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học.
+ Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật.
+ Có thể thu hồi các chất khác nhau.
+ Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn.
1.3.1. Tuyển nổi
Phƣơng
pháp tuyển nổi
thƣờng đƣợc
sử dụng để tách các tạp chất rắn
không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm
nền. Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên.
Trong xử lý chất thải tuyển nổi
th
ƣ
ờng
đƣợc
sử dụng đẻ khử các chất lơ
lửng và nén bùn cặn. Ƣu điểm của

ph
ƣ
ơng
pháp này so với
ph
ƣ
ơng
pháp lắng
là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trongthời gian ngắn. Khi
các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể
đƣợc
thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
Phân loại :
1.3.2. Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.
Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin
hƣớng
trục)
đƣợc
sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng
nhƣ
trong
lĩnh vực xử lý
nƣớc
thải. Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ.
1.3.3. Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua
các vòi phun, qua các tấm xốp).
 Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun:
Thƣờng đƣợc
sử dụng
để xử lý

nƣớc
thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị
cơ giới (bơm, tuabin) với các chi tiết chuyển động.
 Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp.
 Tuyển nổi không khí qua tấm xốp, chụp hút có
ƣu
điểm so với
các biện pháp tuyển nổi khác, cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống
nhƣ
cấu tạo của
aeroten, ít tốn điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử
lý
nƣớc
thải có tính xâm thực cao.
 Khuyết điểm của biện pháp tuyển nổi này là: các lỗ của các tấm
xốp, chụp xốp chống bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp
ứng yêu cầu về kích
thƣớt
các bọt khí.
1.3.4. Tuyển nổi với tách không khí từ
nƣớc
(tuyển nổi chân không ;
tuyển nổi không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nƣớc).
Biện pháp này đƣợc sử dụng rộng rãi với
nƣớc
thải chứa chất bẩn kích
thƣớt nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. Thực chất của biện pháp này là
tạo ra một dung dịch
(nƣớc
thải) bão hoà không khí. Sau đó không khí tự tách

ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt khí cực nhỏ. Khi các bọt khí này nổi lên bề
mặt sẽ kéo theo các chất bẩn.
Tuyển nổi với tách không khí từ nƣớc phân biệt thành : tuyển nổi chân
không, tuyển nổi không áp, tuyển nồi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nƣớc.
1.3.5. Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học.
 Tuyển nổi điện.
Khi dòng điện một chiều đi qua
nƣớc
thải, ở một trong các điện cực (catot)
sẽ tạo ra khí hydro. Kết quả
nƣớc
thải
đƣợc
bão hoà bởi các bọt khí và khi nổi
lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành váng bọt bề mặt. Ngoài ra nếu
trong
nƣớc
thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện
đi qua sẽ làm thay đổi thành phần hoá học và tính chất của
nƣớc,
trạng thái các
chất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hoá
khử xãy ra.
Cƣờng
độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố:
 Thành phần hoá học
nƣớc
thải
 Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan)
 Các thông số của dòng điện : điện thế,

cƣờng
độ, điện trở suất.
 Tuyển nổi sinh học và hoá học
Dùng để cô đặc từ bể lắng dợt 1 . Cặn từ bể lắng đợt 1
đƣợc
tập trung vào
một bể đặc biệt vào
đƣợc
đun nóng tới nhiệt độ 35 – 55
0
C trong vài ngày. Do
sinh vật phát triển làm lên men chất bẩn tạo bọt khí nổi lên, kéo theo cặn cùng
nổi lên bề mặt, sau đó gạt vớt lớp bọt. Kết quả cặn giảm
đƣợc
độ ẩm tới 80 %.
1.3.6. Trích ly
Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hoà tan lẫn nhau, bất kỳ một chất thứ
ba nào khác sẽ hoà tan trong hai chất lỏng trên theo quy luật phân bố.
Nhƣ
vậy
trong
nƣớc
thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta
đƣa
vào một dung môi và
khuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào dung môi theo đúng quy luật phân
bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong
nƣớc
sẽ giảm đi. Tiếp tục tách dung môi ra
khỏi

nƣớc
thì
nƣớc
thải coi
nhƣ đƣợc
làm sạch.
Phƣơng
pháp tách chất bẩn hoà
tan
nhƣ
vậy gọi là
phƣơng
pháp trích ly.
Hiệu suất xử lý nƣớc thải tuỳ thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩn
trong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi.
Kỹ thuật trích ly có thể tiến hành nhƣ sau: cho dung môi vào trong nƣớc
thải và trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng. Tiếp đó cho qua bể lắng.
Do sự chênh lệch về trọng lƣợng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và dễ
tách biệt chúng ra bằng
phƣơng
pháp cơ học.
Nếu trích ly một lần mà không đạt yêu cầu tách chất bẩn ra khỏi
nƣớc
thải
thì phải trích ly nhiều lần. Nếu dung môi có tỉ trọng bé hơn tỉ trọng
nƣớc
thải
thì dẫn nƣớc thải từ trên xuống và dung môi từ dƣới lên.
Ngƣợc
lại nếu dung

môi có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng
nƣớc
thải thì cho nƣớc chuyển động từ
d
ƣ
ớ
i
lên, dung môi từ trên xuống.
Phân loại:
Tháp trích ly với vòng tiếp xúc (vòng đệm):
Tháp trích ly với vòng đệm đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp
và cho hiệu suất cao. Biện pháp này dùng để khử phenol bằng benzen hoặc dầu
than đá hay bằng butylaxetat hoặc bằng ete điisopropyl.
Dung môi dẫn vào tháp qua các vòi phun. Chiều cao tháp thƣơng lấy
bằng 6m.
Tháp trích ly kiểu vòi phun tia.
Đối với vòi phun, mức độ phân tán dung môi nhờ các vòi phun là yếu tố
quyết định. Nếu chọn đúng loại vòi phun, kích
thƣớt
và điều kiện công tác của
nó có thể đạt
đƣợc
mức độ phân tán cao.
Tháp trích ly với đĩa roto quay
Tháp trích ly với đĩa rôto là một tháp trụ, theo chiều cao chia thành
nhiều ngăn bằng các vách có thể trích ly đƣợc các chất bẩn dạng nhũ t
ƣ
ơng
trong
nƣớc

thải.
Hiệu suất và khả năng vận chuyển cũa thiết bị trích ly này tuỳ thuộc vào
kích thƣớt bên trong: đƣờng kính tháp, đƣờng kính đĩa, đƣờng kính các
vòng stato và chiều cao mỗi ngăn.
Tháp trích ly kiểu rung
Tháp trích ly kiểu rung tạo ra trong tháp các pha
nƣớc
– dung môi
đ
ƣ
ợc
phân tán và khuấy trộn nhờ chuyển động thẳng, vòng dọc theo trục tháp.
Tháp trích ly kiều lắng – trộn.
Tháp trích ly kiểu lắng trộn
đƣợc
dùng với
lƣu lƣợng
lớn và số bậc khá
cao. Theo cấu tạo, có thể là loại đứnghoặc loại ngang.
1.3.7. Hấp thụ
Phƣơng
pháp này
đƣợc
dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hoà tan vào nƣớc
mà
phƣơng
pháp xử lý sinh học và các
phƣơng
pháp khác không loại bỏ đƣợc
với hàm

lƣợng
rất nhỏ. Thông
thƣờng
đây là các hợp chất hoà tan có độc tính
cao hoặc các chất có mùi vị và màu khó chịu.
Các chất hấp thụ
thƣớng
dùng là: than hoạt tính, đất sét hoặc silicagel, keo
nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất
nhƣ
xỉ mạ sắt,…
Trong số này, than hoạt tính
đƣợc
dùng phổ biến nhất. Các chất hữu cơ kim
loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp thụ.
Lƣợng
chất hấp thụ này tuỳ thuộc
vào khả năng hấp thụ của từng chất và hàm
lƣợng
chất bẩn trong
nƣớc
thải.
Các chất hữu cơ có thể bị hấp thụ: phenol, allcyllbenzen, sunfonicacid, thuốc
nhuộm, các hợp chất thơm.
Sử dụng
phƣơng
pháp hấp thụ có thể hấp thụ đến 58 – 95% các chất hữu
cơ và màu.
Ngoài ra, để loại kim loại năng, các chất hữu cơ, vô cơ độc hại
ngƣời

ta
còn dùng than bùn để hấp thụ và nuôi bèo tẩy trên mặt hồ.
1.3.8. Hấp phụ
Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất
hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hay động.
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất hấp phụ có
thể bị giải hấp phụ và chuyển
ngƣợc
lại vào chất thải. Các chất hấp phụ thƣờng
đƣợc
sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo
nhƣ
tro, mẫu vụn
than cốc, than bùn silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính, và các chất hấp phụ
này còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng.
1.3.9.
Ch
ƣ
ng
bay hơi
Khi chất hữu cơ dễ bay hơi cùng với
nƣớc
tạo thành hỗn hợp đẳng sôi thì
ngƣời ta dùng
phƣơng
pháp
chƣng
bay hơi để tách các chất đó cùng bay theo
hơi nƣớc.
Nhiều hỗn hợp đẳng sôi khi

ngƣng
tụ sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do
đó dễ dàng tách các chất bẩn ra khỏi dung dịch bão hoà. Tuy nhiên nhiều khi
chúng không hình thành các lớp riêng biệt do độ hoà tan của lớp ngƣng với
chất bẩn rất lớn. Những hỗn hợp đó vẫn có thể sử dụng trực tiếp hoặc có thể sử
dụng sau khi xử lý bằng
phƣơng
pháp trích ly.
1.3.10. Trao đổi ion
Phƣơng
pháp trao đổi ion
đƣợc
ứng dụng để xử lý nứơc thải khỏi các kim
loại nhƣ Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn, … cũng nhƣ các hợp chất của Asen,
Photpho, Xyanua và chất phóng xạ.
Phƣơng
pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt
đƣợc
mức
độ xử lý cao. Vì vậy nó là
ph
ƣ
ơng
pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối
trong xử lý
nƣớc
cấp và nứơc thải.
 Một số khái niệm về quá trình trao đổi ion
Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn
trao đồi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau.

Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan
trong nƣớc.
Các chất có khả năng hút các ion
dƣơng
từ dung dịch điện ly gọi là các
cationit. Những chất này mang tính axit. Những chất có khả năng hút các ion
âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. Nếu
nhƣ
các ion nào đó trao đổi cả
cation và anion thì
ngƣời
ta gọi chúng là các ionit
lƣỡng
tính.
 Các chất trao đổi ion
Các chất trao đổi tion có thể là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc
tự nhiên hay tổng hợp nhan tạo. Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm
có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau, …
- Các chất chứa nhôm silicat loại: Na
2
O.Al
2
O
3
.nSiO
2
.mH
2
O.
- Các chất florua apatit [Ca

5
(PO
4
)
3
]F và hydroxyt apatit
[Ca
5
(PO
4
)
3
]OH
- Các chất có nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp gồm silicagel,
permutit (chất làm mềm
nƣớc)
,
- Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axut
humic của đất (chất mùn) và than đá, chúng mang tính axit yếu.
- Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng
lớn, chúng là những hợp chất cao phân tử. Ví dụ, các chất trao đổi cation
sunfua RSO
3
H, trong đó H – ion trái dấu và SO
3
– ion nhận điện tử ; hoặc
cation cacboxylic : R-COOH ; cation phenolic : R-OH ; cation photpho : R –
PO
3
- H.

• Cơ sở quá trình trao đổi i
on
Cơ chế trao đổi ion có thể gồm những giai đoạn sau:
- Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất thải lỏng tới bề mặt của
lớp biên giới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion.
- Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới.
- Chuyển ion đã qua biên giới phân pha và hạt nhựa trao đổi.
- Khuếch tán ion A bên trong hạt nhựa trao đổi tới các nhóm chức
năng trao đổi ion
- Phản ứng hoá học trao đổi ion A và B
- Khuếch tán ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên giới phân
pha.
-
Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt trong của
màng chất lỏng.
- Khuếch tán các ion B qua màng
- Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng.
1.3.11. Tách bằng màng
Màng đƣợc định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha
khác nhau. Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo)
trƣơng
nở do dung
môi hoặc thậm chí cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ
thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng.
Phân loại:
a. Thẩm thấu
ng
ƣ
ợc
 Khái niệm: Thẩm thấu là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một

dung dịch loãng vào một dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm. Ơ tại một áp
suất nhất định, sự cân bằng đƣợc thiết lập thì áp suất đó đƣợc gọi là áp suất
thẩm thấu.
 Cơ chế:
Ngƣời
ta cho rằng nếu
nhƣ
chiều dày của lớp phân tử nƣớc
bị hấp phụ bằng hay lớn hơn nửa
đƣờng
kính mao quản của màng thì
dƣới
tác
dụng của áp suất thì chỉ có
nƣớc
sạch đi qua; mặt dầu kích thứơt của nhiều ion
nhỏ hơn kích
thƣớt
của phân tử nứơc. Các màng hydrat cùa các ion này đã cản
trở không cho chúng đi qua mao quản của màng. Kích
thƣớt
lớp màng hydrat
của các ion khác nhau sẽ khác nhau.
 Thiết bị: Để có thể thiết kế một thiết bị thẩm thấu
ngƣợc
ta cần biết
thành phần và số
lƣợng nƣớc
thải, nhiệt độ và áp suất thẩm thấu.
b. Siêu lọc

 Giống
nhƣ
thẩm thấu
ngƣợc,
quá trình siêu lọc cũng phụ thuộc vào
áp suất động lực và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại
một số cấu tử khác. Điều khác biệt là ở chỗ siêu lọc
thƣởng
sử dụng để tách
dung dịch có khối
lƣợng
phân tử bột và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ các vi
khuẩn, tinh bột, đất sét, …). Còn thẩm thấu
ngƣợc
th
ƣ
ờng
đƣợc sử dụng để
khử các chất có khối
lƣợng
phân tử thấp và áp suất thẩm thấu cao.
 Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngƣợc và siêu lọc có thể làm đậm
đặc và phân tách các chất hoà tan hữu cơ và vô cơ trong
nƣớc
thải. Sau quá
trình siêu lọc nhận đƣợc phần đậm đặc chứa các chất hữu cơ, còn trong quá
trình thẩm thấu
ngƣợc
sẽ nhận
đƣợc

phần đậm đặc của chất vô cơ.
c. Thẩm tách và điện thẩm tách
 Phép thẩm tách là quá trình phân tách các chất rắn bằng sử dụng
khuếch tán không bằng nhau qua màng. Tốc độ khuếch tán có liên quan đến
gradien nồng độ qua màng.
1.4.
Ph
ƣ
ơng
pháp xử lý sinh học
1.4.1 Sơ
lƣợc
về các vi sinh vật trong việc xử lý
nƣớc
thải
 Trong các bể xử lý sinh học các vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng
đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nƣớc thải.
Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ đƣợc các vi khuẩn
hiếu khí, kị khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng
lƣợng
để tổng
hợp các chất hữu cơ tạo thành tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt
tính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter,
Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn
nitrát hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter. Ngoài ra còn có các loại hình sợi
nhƣ
Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum. Ngoài các
vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn
hoạt tính. Ví dụ
nhƣ

các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm
cho
nƣớc
thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh.
 Khi bể xử lý
đƣợc
xây dựng xong và đƣa vào vận hành thì các vi khuẩn
có sẵn trong nƣớc thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi
khuẩn trong một mẻ cấy vi khuẩn. Trong thời gian đầu, để sớm đƣa hệ thống
xử lý vào hoạt động ổn định có thể dùng bùn của các bể xử lý đang hoạt động
gần đó cho thêm vào bể mới
nhƣ
là một hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử
lý. Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn:
Giai đoạn thích nghi (lag-phase): Xảy ra khi bể bắt đầu đƣa vào
hoạt động và bùn của các bể khác
đƣợc
cấy thêm vào bể. Đây là giai đoạn để
các vi khuẩn thích nghi với môi
trƣờng
mới và bắt đầu quá trình phân bào.
Giai đoạn tăng trƣởng (log-growth phase): Giai đoạn này các tế
bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số
lƣợng.
Tốc độ phân bào
phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và
lƣợng
thức ăn trong
môi
trƣờng.

Giai đoạn cân bằng (stationary phase): Lúc này mật độ vi khuẩn
đƣợc giữ ở một số
lƣợng
ổn định. Nguyên nhân của giai đoạn này là các chất
dinh
dƣỡng
cần thiết cho quá trình tăng
trƣởng
của vi khuẩn đã bị sử dụng hết,
số
lƣợng
vi khuẩn sinh ra bằng với số
lƣợng
vi khuẩn chết đi.
Giai đoạn chết (log-death phase): Trong giai đoạn này số
lƣợng
vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lƣợng vi khuẩn đƣợc sinh ra, do đó mật độ vi
khuẩn trong bể giảm nhanh. Giai đoạn này có thể do các loài có kích
thƣờc
khả
kiến hoặc là đặc điểm của môi trƣờng.
Hình 1.4: Đồ thị điển hình về sự tăng
trƣởng
của vi sinh vật trong bể xử lý sinh học
Đồ thị trên chỉ mô tả sự tăng
trƣởng
của một quần thể vi khuẩn đơn độc.
Thực tế trong bể xử lý có nhiều quần thể khác nhau và có đồ thị tăng trƣởng
giống nhau về dạng
nhƣng

khác nhau về thời gian tăng
trƣởng
cũng
nhƣ
đỉnh
của đồ thị. Trong một giai đoạn bất kỳ nào đó sẽ có một loài có số
lƣợng
chủ
đạo do ở thời điểm đó các điều kiện
nhƣ
pH, oxy, dinh
dƣỡng,
nhiệt độ phù
hợp cho loài đó. Sự biến động về các vi sinh vật chủ đạo trong bể xử lý đƣợc
biểu diễn
nhƣ
sau:
Hình 1.5: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong bể xử lý sinh học
Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính toán chính xác thời gian tồn
lƣu
của vi khuẩn trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn có
thể sinh sản đƣợc. Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quá
trình tăng trƣởng của vi khuẩn (pH, chất dinh dƣỡng, nhiệt độ, khuấy trộn )
phải
đƣợc
điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn.
1.4.2 Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên
1.4.2.1 Cánh đồng
tƣới
công cộng và bãi lọc

Trong nƣớc thải sinh hoạt chứa một hàm
lƣợng
N, P, K khá đáng kể.
Nhƣ vậy, nƣớc thải là một nguồn phân bón tốt có lƣợng N thích hợp với sự
phát triển của thực vật.
Tỷ lệ các nguyên tố dinh dƣỡng trong nƣớc thải thƣờng là 5:1:2 =
N:P:K.
Nƣớc thải công nghiệp cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các
chất độc hại.
Để sử dụng
nƣớc
thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nƣớc
thải theo điều kiện tự nhiên
ngƣời
ta dùng cánh đồng
tƣới
công cộng và cánh
đồng lọc.
Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý
nƣớc
thải bằng cánh đồng
tƣới,
cánh
đồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn
nƣớc
ở trên mặt đất,
nƣớc
thấm qua đất
nhƣ
đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các

VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống,
lƣợng
oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần.
Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat. Đã xác định đƣợc
quá trình oxy hóa
nƣớc
thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m. Vì vậy các
cánh đồng tƣới và bãi lọc thƣờng
đƣợc
xây dựng ở những nơi có mực nƣớc
nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất.
1.4.2.2 Ao hồ sinh học
Đây là phƣơng pháp xử lý đơn giản nhất và đã đƣợc áp dụng từ xƣa.
Phƣơng
pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu
tƣ
ít, chi phí hoạt
động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao. Quy trình
đƣợc
tóm
tắt
nhƣ
sau:
Nƣớc
thải → loại bỏ rác, cát, sỏi → Các ao hồ ổn định →
Nƣớc
đã xử lý.
• Hồ hiếu khí.
Ao nông 0,3 – 0,5 m có quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ chủ yếu
nhờ các vi sinh vật. gồm 2 loại: Hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân

tạo.
• Hồ kị khí.
Ao kị khí là loại ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các vi sinh
vật kị khí hoạt động sống không cần oxy của không khí. Chúng sử dụng oxy từ
các hợp chất
nhƣ
nitrat, sulfat Để oxy hóa các chất hữu cơ và các loại
rƣơu
và
khí CH
4
, H
2
S,CO
2
,…và khí và
nƣớc.
Chiều sâu của hồ khá lớn khoảng 2 – 6 m.
• Hồ tùy nghi.
Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu
cơ hòa tan có đều ở trong
nƣớc
và phân hủy kị khí (chủ yếu là CH
4
) cặn lắng ở
vùng lắng.
Ao hồ tùy nghi
đƣợc
chia làm ba vùng: Lớp trên là vùng hiếu khí, vùng
giữa là vùng kị khi tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí.

Chiều sâu của hồ khoảng 1 – 1,5
m.