Xử lý nước thải

GVHD: GS.TS Lâm Minh Triết
SVTH: 1. Nguyễn Thị Mỹ Nha
2. Nguyễn Thị Xuân Nguyên
3. Phan Phương Thảo
4. Nguyễn Hải Lâm
5. Hoàng Thị Ngọc Anh
TP HCM, tháng 11/2010
BÀI TIỂU LUẬN
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SINH HỌC KỴ KHÍ
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI
QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ XỬ LÝ BÙN
QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ
XỬ LÝ NƯỚC THẢI
HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ QUA
MỘT SỐ VÍ DỤ CỤ THỂ
1. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SINH HỌC KỴ KHÍ
•
Loại trừ BOD:
Quá trình xử lý sự phát triển các dạng huyền phù → xử lý sinh học
•
Xử lý hiếu khí và xử lý kỵ khí:

COD / BOD ≤ 2 hay BOD / COD ≥ 0,5 → Xử
lý hiếu khí

Nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó có
nhiều cellulose, hemicellulose, protein, tinh
bột chưa tan → xử lý kỵ khí
Nguyên tắc xử lý chất hữu cơ
bằng phương pháp kỵ khí


(COHNS) + VSV kị khí
→
CO
2
+
H
2
S +NH
3
+ CH
4
+ các chất khác + năng
lượng

(COHNS) + VSV kị khí + năng lượng
→

C
5
H
7
O
2
N (tế bào vi sinh vật mới)
•
Có 4 giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ:
- Thủy phân hay hydro hoá
- Acid hóa
- Acetic hoá

- Methane hóa
•
Trong 3 giai đoạn thuỷ phân, acid hóa và acetic hóa, COD hầu như không giảm,
COD chỉ giảm trong giai đoạn methane.
Các quá trình chuyển hoá trong xử lý kỵ khí
Điều kiện áp dụng công nghệ sinh học kỵ khí
•
Tuyệt đối không có oxy
•
Chất dinh dưỡng đủ và cân bằng
•
Nhiệt độ thích hợp :
- cao (45 – 65°C); trung bình (20 – 45°C) → thuận
lợi cho VK sinh metan
- thấp (<20°C)
•
pH = 6,5 – 7,5
•
Không có các hợp chất độc hại
So sánh cân bằng COD
giữa phương pháp hiếu khí và kỵ khí
Kỵ khí: COD trong nước thải phần lớn được chuyển thành
methane, loại khí đốt có giá trị. Một lượng rất nhỏ COD
được chuyển thành bùn. Không đòi hỏi đầu tư ở khâu đầu
vào để hệ thống hoạt động.
Hiếu khí: COD trong nước thải phần lớn được chuyển thành
bùn, → đắt trong khâu xử lý bùn "waste sludge factory“ (≥ 3
– 20 lần); xục khí → đắt trong việc cung cấp năng lượng.
Sự nhiễm bẩn nguồn nước có thể xảy ra theo hai cách: Nhiễm bẩn tự nhiên và nhiễm

bẩn nhân tạo.
•
Nhiễm bẩn tự nhiên do nước mưa chảy tràn trên bề mặt đất mang theo chất bẩn và
vi khuẩn gây bệnh vào nguồn nước tiếp nhận.
•
Nhiễm bẩn nhân tạo chủ yếu đo xả nước thải (sinh hoạt, bệnh viện, công nghiệp và
nông nghiệp) vào nguồn nước tiếp nhận.
2. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI
Ảnh hưởng của nước thải đến môi trường
Môi trường đất
Môi trường nước
Nước thải
Môi trường không khí Sức khoẻ con người
Thành phần vật lý và hóa học của nước thải

Tính chất vật lý
•
Màu: nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường là có màu xám có vẫn đục.
Màu sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có màu
đen tối.
•
Mùi: có trong nước thải là do các khí sinh ra trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu
cơ hay do một số chất được đưa thêm vào.
•
Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu, do
có sự gia nhiệt vào nước từ các đồ dùng trong gia đình và các máy móc sản xuất.
•
Lưu lượng: thể tích thực của nước thải cũng được xem là một đặc tính vật lý của nước

thải, có đơn vị m
3
/người.ngày. Vận tốc dòng chảy luôn thay đổi theo ngày.
Tính chất hóa học
•
Độ kiềm: thực chất độ kiềm là môi trường đệm để giữ pH trung tính của nước thải
trong suốt quá trình xử lý sinh hóa.
•
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD): dùng để xác định lượng chất bị phân hủy sinh hóa
trong nước thải, thường được xác định sau 5 ngày ở nhiệt độ 20
0
C. BOD5 trong
nước thải sinh hoạt thường nằm trong khoảng 100 – 300 mg/l.
•
Nhu cầu oxy hóa học (COD): dùng để xác định lượng chất bị oxy hóa trong nước
thải. COD thường trong khoảng 200 – 500 mg/l. Tuy nhiên, có một số loại nước thải
công nghiệp, COD có thể tăng rất nhiều lần.
Tính chất hóa học
•
Các chất khí hòa tan: đây là những chất khí có thể hòa tan trong nước thải. Nước thải
công nghiệp thường có lượng oxy hòa tan tương đối thấp.
•
Hợp chất chứa N: số lượng và loại hợp chất chứa N sẽ thay đổi đối với mỗi loại nước
thải khác nhau.
•
pH: đây là cách nhanh nhất để xác định tính axit của nước thải. Nồng độ pH khoảng 1 –
14. Để xử lý nước thải có hiệu quả pH thường trong khoảng 6 – 9,5 (hay tối ưu là 6,5 –
8).
•
Phospho: đây là nhân tố cần thiết cho hoạt động sinh hóa. P thường trong khoảng 6 – 20

mg/l.
•
Các chất rắn: hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải có thể xem là chất rắn.
•
Nước: luôn là thành phần cấu tạo chính của nước thải. Trong một số trường hợp, nước
có thể chiếm từ 99,5% - 99,9% trong nước thải.
3. QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ XỬ LÝ BÙN
Nguồn gốc
•
Các quá trình xử lý nước thải dân dụng và nước
thải công nghiệp đều dẫn đến việc tách các chất gây
ô nhiễm và chuyển chúng sang pha có thể tích nhỏ
hơn (bùn).
•
Các quá trình thường được áp dụng là tách pha
rắn ra khỏi nước thải bằng lắng, gạn, tuyển nổi, lọc.
•
Dùng các quá trình hóa học để tách các chất gây
ô nhiễm ở dạng keo tụ, tạo bông, kết tủa. Dùng các
quá trình sinh học để phân huỷ các chất hữu cơ gây
ô nhiễm
Nguồn gốc (tt)
•
Như vậy sau quá trình xử lý và làm sạch nước thải, nước sạch được tái sử dụng lại
còn bùn tạo thành sẽ được thải đi.
•
Thông thường ta có: (V bùn / V nước thải) x 100% < 1%.
•
Việc xử lý và thải bùn rất

khó do lượng bùn lớn, thành
phần khác nhau, độ ẩm cao
và bùn rất khó lọc. Giá thành
xử lý và thải bùn chiếm
khoảng 25 - 50% tổng giá
thành quản lý chất thải.
Thành phần
•
Màng VSV.
•
Rác nghiền nhỏ: lượng rác được nghiền nhỏ hoặc xử lý với cặn hoặc trở lại song
chắn rác.
•
Các loại cặn ở bể tiếp xúc, cặn này không xử lý chung mà đem ra sân phơi bùn,
nén cặn, ….
•
Các chất hữu cơ cặn chiếm 60-80% chất hữu cơ tổng cộng.
•
Thành phần hoá học của cặn trong nước thải
Mục đích xử lý bùn thải
•
Giảm khối lượng hỗn hợp bùn cặn bằng cách tách nước có trong hỗn hợp bùn cặn để giảm kích thước
công trình xử lý và giảm thể tích cặn phải vận chuyển tới nơi tiếp nhận.
•
Phân huỷ các chất hữu cơ dễ bị thối rữa, chuyển chúng thành các chất hữu cơ ổn định và các hợp chất
vô cơ dễ dàng tách nước và không gây tác động xấu đến môi trường nơi tiếp nhận.
•
Bùn sẽ được tách các thành phần hữu cơ và vô cơ bằng phương pháp thủy lực: chất vô cơ nặng sẽ
lắng xuống, chất hữu cơ nhẹ hơn sẽ nổi lên trên. Các chất vô cơ sẽ tận dụng để sản xuất vật liệu xây
dựng, các chất hữu cơ được xử lý bằng phương pháp sinh học tận dụng cho việc làm phân bón.

Các phương pháp xử lý bùn
1. Điều hoà: Điều hoà bùn là sử dụng các tác nhân hoá
học và biện pháp vật lý làm thay đổi liên kết ẩm với rắn trong
bùn để tăng tốc độ tách nước khỏi bùn. Quá trình này thường
tiến hành trước khi tách nước hoặc kết hợp với tách nước.
2. Làm đặc: lắng trọng lực, tuyển nổi, lắng ly tâm.
3. Tách nước: lọc chân không, lọc ly tâm, lọc ép: lọc qua
lớp cát, lớp sỏi, lớp than, sân phơi bùn.
4. Chuyển hóa: phân hủy yếm khí; phân hủy hiếu khí;
đốt; chế thành phân bón; ổn định bằng vôi; tẩy trùng bằng clo
Xử lý bùn theo phương pháp sinh học kỵ khí
Các phản ứng:
•
Thuỷ phân:
(C6H10O5)x + xH2O → x(C6H12O6)
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
•
Tạo axít:
CH3CH2OH + H2O → CH3COOH + 2H2
CH3CH2COOH + 2H2O → CH3CH3COOH + CO2 + 2H2
•
Tạo mêtan:
H2 + CO2→ CH4 + 2H2O + Q
CH3COO → CH4 + CO2 + Q
CH3COOH → CH4 + CO2 + 2H2O + Q

Vi khuẩn tham giá các quá trình trên rất nhạy với sự thay đổi độ pH. Khoảng pH hoạt
động là từ 6,5 - 8,0; độ pH thích hợp là 7,2 - 7,4. Tốc độ phân huỷ tuỳ thuộc vào lưu
lượng cấp bùn, độ pH, đặc trưng của pha rắn, nhiệt độ, mức độ pha trộn giữa bùn
thô với phần đã phân huỷ.

Phương trình chung:
Chất hữu cơ trong bùn + H2O + dinh dưỡng + vi sinh → CH4 + CO2
Các công trình xử lý cặn bằng phương pháp sinh học kỵ khí
•
Bể tự hoại.
•
Bể lắng 2 vỏ.
•
Bể mêtan.
Bể mêtan
•
Đây là công trình xử lý cặn hiệu quả nhất.
•
Thời gian lên men ngắn: 6-20 ngày, thể tích ngăn bùn nhỏ
•
Các loại cặn dẫn đến bể:
+ Cặn tươi từ bể lắng 1.
+ Bùn hoạt tính dư trên màng vi sinh.
+ Rác đã nghiền.
•
Cặn được hâm nóng và xáo trộn tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men.
•
Cường độ quá trình lên men phụ thuộc vào nhiệt độ, lượng cặn, mức độ xáo trộn.