thiết kế hệ thống xử lý nước thải giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
LờI Mở ĐầU

Vấn đề ô nhiễm môi trờng do nớc thải không còn là mới mẻ. Tuy vậy,
đối với nớc đang phát triển nh Việt Nam thì đây vẫn là một đề tài nóng hổi.
Hiện nay, môi trờng bị ô nhiễm bởi rất nhiều chất thải cũng nh nớc thải của
các ngành công nghiệp, sinh hoạt...Hầu nh các con sông đều bị ô nhiễm nặng.
Việc không kiểm soát đợc nguồn sinh ra chất thải, cũng nh việc thực hiện có
tính chất chiếu lệ của các cơ sở sản xuất cũng nh việc xử phạt không nghiêm
dẫn đến việc ô nhiễm ngày càng tăng, có thể nói là đến mức báo động.
thực phẩm hầu nh không đợc xử lý trớc khi thải ra môi trờng. Một số
nhà máy chế biến thực phẩm tuy có hệ thống xử lý nớc thải nhng vẫn không
đảm bảo lợng nớc thì chi phí lại quá cao.
Do vậy, yêu cầu đặt ra là phảNghiên cứu dới đây có thể là một giải pháp
cho vấn đề đó. Một hệ thống đơn giản với khả năng đảm bảo nớc thải sau khi
xử lý giảm thiểu đợc ô nhiễm môi trờng.














Phạm Thị Lợi MSSV:505303032

1
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
Phần I. TổNG QUAN ti liệu

1.1. Hiện trạng ô nhiễm nớc thải giết mổ ở Việt Nam
1.1.1. Thị trờng giết mổ gia súc ở Việt Nam
Hiện nay trên địa bàn thành phố Hà Nội mạng lới cơ sở giết mổ tập trung
nằm rải rác, trong đó chủ yếu tại khu vực phia Nam Hà Nội, thuộc các quận
huyện: Hai Bà Trng, Hoàng Mai, Thanh Xuân, Thanh trì... Gọi là cơ sở giết mổ
tập trung nhng quy mô nhỏ Nớc phục vụ hoạt động giết mổ chủ yếu lấy từ
giếng khoan, không ít trờng hợp lấy từ nớc ao, sau đó nớc thải từ quá trình
giết mổ lại thải ra cống, xuống ao, sông mà không qua xử lý, gây ô nhiễm môi
trờng nghiêm trọng.
Qua khảo sát một số lò giểt mổ tại Hà Nội: Lò giết mổ Kh-ơng Đình -.
N-ớc thải giết mổ thải trực tiếp ra hệ thống cống rãnh, hoặc trực tiếp ra sông.
Trong đó có sông Tô Lịch. Ngoài ảnh h-ởng lớn về mặt môi tr-ờng việc giết
mổ không tập trung còn tạo ra sự khó kiểm soát dịch bệnh nh-: lở mồm, long
móng ở trâu bò...
Sản phẩm của các khu các xí nghiệp giết mổ động vật gồm có thịt, mỡ và
các sản phẩm chế biến từ các nguyên liệu thô, một số phụ phẩm nh xơng
(chiếm 30-49%), nội tạng da, lông ...của gia súc.
N ớc thải từ các khu cao nhng các nguồn khác nh photsphat lại thấp
Nớc thải từ các khâu giết mổ, chế biến, nớc rửa thiết bị, nớc vệ sinh...
Qui trình xử lí nớc thải lò mổ cũng giống nh ở các xí nghiệp thực phẩm
khác qua giai đoạn xử lí học có thể sử vi sinh rất tốt... Do đặc trng nớc thải lò
mổ có hàm lợng nitơ khá cao nên cần phải khử nitơ. Xử lí nớc thải lò mổ bằng
phơng pháp sinh học là 1 phơng pháp phổ biến đợc ứng dụng ở nhiều nơi trên
thế giới.
1.1.3. Nguyên nhân gây ô nhiễm nớc thải giết mổ
Nớc thải từ các lò mổ chiếm một lợng lớn các thành phần hữu cơ và nitơ

cũng nh phần còn lại của chất tẩy rửa. Nồng độ cao của các chất gây ô nhiễm
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
2
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
trong nớc thải thờng có nguồn gốc từ khâu làm lòng và xử lý chất thải máu.
Trong máu có chứa nhiều chất hữu cơ và có hàm lợng nitơ rất cao.
Khâu làm lòng là một bộ phận của lò mổ và từ đó đã phát sinh ra một
lợng lớn nớc thải bị ô đợc rửa sạch. Các chất gây ô nhiễm trong nớc gồm có
các chất hữu cơ không tan và các chất tạo nên nhũ tơng, các chất này không thể
tách đợc bằng cách lọc hoặc lắng cặn.
1.1.4. ảnh hởng của sự ô nhiểm do nớc thải giết mổ tới môi trờng
và sức khoẻ con ngơì
N ớc thải lò giết mổ có chứa ời. Nitơ tồn tại ở các dạng chủ yếu sau:
Nitơ hữu cơ (N HC), nitơ amoni (N NH
4
+
), nitơ nitrit (N- NO
2
), nitơ nitrat
(N NO
3
-
) và N
2
tự do. Nitơ là nguyên tố chính xây dựng tế bào tổng hợp
protein nên số liệu về chỉ tiêu nitơ là rất cần thiết để xác định khả năng có thể
xử lý một loại nớc thải nào đó bằng phơng pháp sinh học hay không [7]

Chỉ tiêu hàm lợng nitơ trong nớc đợc xem nh là chất chỉ thị tình
trạng ô nhiễm của nớc vì là sản phẩm phân huỷ các chất chứa protein, trong
điều kiện hiếu khí xẩy ra theo sơ đồ sau :

Oxy hoá
NO
3
-
Nitrobacter
NO
2
-
Protein
Nitrosomona
NH
3
(NH
4
+
)






Hình 1: Qúa trình phân giải protein trong điều kiện hiếu khí


Phạm Thị Lợi MSSV:505303032

3
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
Amoni hầu nh không có ảnh hởng trực tiếp tới sức khoẻ con ngời
nhng trong quá trình khai thác, lu trữ và xử lý... amoni đợc chuyển hoá thành
nitrit (NO
2
-
) và nitrat (NO
3
-
) là những chất có tính độc hại đối với cong ngời.
Nitrit là chất rất độc vì liên tục, nitrit tồn tại trong điều kiện đặc biệt, còn
amoniac ( NH
3
) và ion NH
4
+
tồn tại trong điều kiện kỵ khí. Amoniac hoà tan
trong nớc tạo thành dạng hydroxit amoni (NH
4
OH) và sẽ phân ly thành các ion
NH
4
+
và OH
-
. Qúa trình oxi hoá có thể chuyển tất cả dạng nitơ vô cơ thành ion
nitrat, còn quá trình khử sẽ chuyển hoá chúng thành ion amoni
Nitơ không những thờng xuyên nguồn nớc này sẽ bị mắc các bệnh ung
th dạ dầy, thực quản và bệnh tiểu đờng [1].

Trong đờng ruột trẻ nhỏ thờng tìm thấy loại vi khuẩn có thể chuyển hoá
nitrat thành nitrit. Nitrit có ái lực với hồng cầu ở trong máu mạnh hơn oxy khi nó
thay thế oxy sẽ tạo thành methermoglobin, hợp chất này không thể nhận oxy và
gây ra bệnh xanh xao ở trẻ nhỏ (methermglobinemia), thậm chí có thể gây tử
vong. Những đứa trẻ sơ reductase tơng đối thấp - đây là một loại enzym có thể
chuyển hoá methermoglobin trở thành hemoglobin.
Ngoài Mỹ, một số nớc Đông Âu, mức độ nhiễm độc là nguồn nớc sinh
hoạt lấy từ giếng lên cũng rất đạo luật về an toàn nguồn nớc sinh hoạt của Mỹ
(SDWA- safe drinking water act) hàm lợng nitơ - nitrat tối đa là 10mg/l. [2-8]
Ngoài ra, nếu sinh khi đến tay ngời tiêu dùng. Khi có mặt amoni, hợp
chất này phản ứng ngay với clo đ thành sát khuẩn kém hàng trăm lần so với clo
nguyên tố. [10]
Bên cạnh đó, amoni là nguồn dinh dỡng cho các sinh vật nớc, tảo sinh
trởng và phát triển. Sự phát ô nhiễm nớc thứ cấp trong quá trình lu trữ, đồng
thời sinh ra các chất độc nitrit và nitrat.
1.2.1. Phơng pháp xử lý sơ bộ
hiện trên lới thẳng hoặc cong
+) Rây lới có khoảng cách giữa các dây 2-4mm đợc thực hiện trên sàn
cố định .Các dây thép nhỏ
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
4
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
+) Loại mỡ thờng đợc thực hiện trong thiết bị loại mỡ kiểu bơm không
khí. Nó cho phép loại bo đợc 30% chất béo

Nớc thải đợc làm kết bô ở điều kiện trung tính bằng clorua sắt vàtrong
môi trờng axit cho thêm lignosunfonat nếu ta muốn thu hồi protein đã kết bông
Việc loại bỏ này nhờ xử lí hóa lí (tạo bông và tách vón cục) giảm BOD từ
70-80% và SS 90%.
1.2.3. Phơng pháp xử lý sinh học

Do đặc tính của nguồn nớc thải có hàm lợng chất hữu cơ cao, là môi
trờng thuận lợi để vi sinh vật có trong nớc thải hoạt động nên phơng pháp tối
u đợc lựa chọn là phơng pháp sinh học.
Phơng pháp sinh học là hợp chất vô cơ khác hoà tan trong nớc.
- Môi trờng nớc phải đảm bảo là môi trờng sống cho quần thể vi sinh
vật phân huỷ hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nớc.
- Nớc thải phải có á lớn thì phải xử lý kị khí trớc khi xử lý sinh học.
- Trong nớc không đ ải là cơ chất dinh dỡng của vi sinh vật.
- Môi trờng nớc phải có pH phù hợp cho vi sinh vật.
- Trong nớc có thành phần chất màu ở mức giới hạn đảm bảo không ảnh
hởng của hoạt động sống của vi sinh vật trong nớc thải

1.2.3.1. Phơng pháp xử lý sinh học
Cơ sở của phơng pháp: Dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và của
nớc. Việc xử lý nớc thải thực hiện trên các công trình nh: cánh đồng tới,
cánh đồng lọc và các hồ lọc sinh học.
a) Dựa vào khả năng tự làm sạch của nớc:
Cơ sở của phơng pháp là dựa vào khả năng tự làm sạch của nớc, chủ yếu
là các vi sinh vật sống trong nớc và các động vật thuỷ sinh. Các chất bẩn có
trong nớc thải đợc các vi sinh Nớc thải đợc đa tới các hồ chứa và quá trình
tự làm sạch diễn ra ở đó. Căn cứ theo đặc tính tồn tại và tuần hoàn của vi sinh vật
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
5
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
và sau đó là cơ chế xử lý mà ngời ta phân biệt 3 loại hồ: kỵ khí, hiếu khí và hồ
kỵ khí tuỳ tiện.
ra quá trình oxy hoá các chất bẩn bởi các vi sinh vật hiếu khí. Dựa vào
phơng thức cấp khí ngời ta chia làm hai loại: Hồ làm thoáng tự nhiên và hồ
làm thoáng nhân tạo.
hồ thuộc loại sâu. Trong hồ có rất ít các vi sinh vật hiếu khí mà chủ yếu là

các vi sinh vật sống không cần oxy của không khí. Các vi sinh vật này thờng sử
dụng oxy của các hợp chất nh: các khí nh mêtan, H
2
S, CO
2
,.v.v. và nớc.
+) Hồ kỵ khí tuỳ tiện:
Loại hồ này thờng có hai quá trình song song đó là quá trình phân huỷ
hiếu khí và quá trình phân huỷ kị khí. Tuỳ theo chiều sâu của hồ mà trong hồ tồn
tại 3 vùng: lớp trên cùng là cùng Chiều sâu của hồ thờng từ 0,9ữ1,5 m phần lớn
ao hồ của chúng ta thuộc loại này. Hiên nay nó đợc sử dụng rông rãi nhất trong
các hồ sinh học. Trong hồ này xảy ra hai quá trình song song đó là oxy hoá chất
bân hữu cơ và quá trình phân huỷ metan cặn lắng.
b) Dựa vào khả năng tự làm sạch của đất:
Quá trình xử lý nớc thải thực hiện trên cánh đồng tới và cánh đồng lọc,
thực chất là khi cho nớc thải thấm qua lớp đất bề mặt thì cặn đợc giữ lại ở đáy,
nhờ có oxy và các vi khuẩn hiếu khí mà quá trình oxy hoá đợc diễn. Nh vậy sự
có mặt của oxy không khí trong mao quản đất đá là điều kiên cần thiết cho quá
trình xử lý nớc thải. Càng sâu ớc thải qua lớp bề mặt diễn ra ở độ sâu tới 1,5m.
cho nên cánh đồng lọc và cánh đông tới thờng xây dựng ở những nơi mực
nớc ngầm thấp hơn 1,5m tính đến mặt đất.
1.2.3.2. Phơng pháp xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo
a) Xử lý nớc thải trong điều kiện nhân tạo bằng phơng pháp hiếu khí:
Xử lý nớc thải bằng phơng pháp hiếu khí nhân tạo dựa trên nhu cầu oxi
cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nớc thải hoạt động và phát triển.
Trong hoạt động sống của các vi sinh vật diễn ra trong 2 quá trình: Quá trình dinh
dỡng sử dụng các chất hữu cơ , các chất vô cơ và các nguyên tố vi lợng có sẵn
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
6
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT

trong nớc thải để xây dựng tế bào tế bào mới, quá trình tiếp theo là quá trình
phân huỷ các chất ở dạng oxy hoá các hợp chất hữu cơ.

Kỹ thuật bùn hoạt tính (bể Aertoten)
Là thực hiện quá trình oxy hoá các hợp chất hữu cơ và vô cơ nhờ hệ thống vi sih
vật hiếu khí và hệ vi sinh vật hô hấp tuỳ tiện có sẵn trong nớc, có sục khí trong
thiết bị nhân tạo. Thiết bị thờng là các bể khối hình chữ nhật bằng bê tông.

Nớc thải sau khi xử lí sơ bộ còn chứa phần lớn các hợp chất hữu cơ ở
dạng hoà tan cùng các chất lơ lửng đi vào bể Aeroten. Các chất lơ lửng này là
một số chất rắn và chất hữu cơ c vi sinh vật bậc thấp phát triển. trong nớc thải
còn có các loại hợp chất hữu cơ khó bị phân huỷ hoặc cha hoà tan, khó hoà tan
ở dạng keo các dạng hợp chất này cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm
cuối cùng là CO
2
và nớc. Các chất hữu cơ ở dạng keo hoặc ở dạng lơ lửng khó
hoà tan là các hợp chất bị oxy hoá bằng vi sinh vật khó khăn hoặc chậm hơn.
Quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra qua 3 giai đoạn:
tính đợc hình thành và phát triển. Cần cung cấp đủ Oxy cho vi sinh vật
sinh trởng và phát triển. Giai đoạn này cần cung cấp đủ oxy.
- không đổi và ở giai đoạn này các hợp chất hữu cơ bị phân hủy nhiều
nhất.
Oxy tăng lên. Đây là giai đoạn nitrat hóa các amôn. Sau cùng tc tiêu
th oxy gim cn kt thúc qúa trình lm vic ca aeroten tránh tình trạng tự
phân của các vi sinh vật.
+) Để bể Aeroten hoạt động có hiệu quả thì:
- Hàm lợng BOD hay nồng độ các hợp chất hữu cơ không đợc quá lớn vì
khi nồng độ quá lớn sẽ ức chế quá trình phát triển của vi sinh vật, ảnh hởng đến
quá trình trao đổi chất và vi sinh vật có thể chết. Hàm lợng BOD thích hợp cho
việc xử lý b nh khả năng kết lắng của bùn.

- Nhiệt độ nớc thải trong bể Aeroten nên duy trì khoảng 16-37 độ C. Đây
là nhiệt độ thích hợp cho hệ vi sinh vật phát triển và còn tốt cho quá trình ôxy
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
7
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
hoá xảy ra. Nhiệt độ cũng ả p ứng đợc nhu cầu oxy hoà tan có thể các thiết bị
khuấy cơ học, thổi sục khí, hoặc kết hợp khí nén và khuấy,...
+) Ưu điểm của phơng pháp:
- Yêu cầu về thiết bị đơn giản
- Bông bùn có khả năng tự kết lắng do đó giảm đợc chi phí xử lý
- Có thể tận dụng bùn làm phân bón.
+) Nhợc điểm:
- Chỉ xử lý đợc các loại nớc thải có hàm lợng BOD <500mg/lit
- Nếu nớc thải có chứa có chứa các hợp chất hữu cơ C, N, P nồng độ cao
thì chỉ có 30-40% lợng nitơ, 30% lợng photpho đợc xử lý. Còn lại 60%
lợng N, 70% lợng P đi ra khỏi công trình xử lý.
- Kỹ thuật lọc sinh học:
+) Nguyên tắc của quá trình lọc sinh học là: dựa trên quá trình hoạt động
của vi sinh vật ở màng sinh học, oxi hoá các chất bẩn hữu cơ có trong nớc. Các
màng sinh học là tập hợp ngoài màng sinh học. ở đây chúng phát triển với giá
mang là các vật liệu lọc. Lọc sinh học là một qua trình sinh học trong đó các vi
sinh vật sinh trởng cố định phun hay lọc nhỏ giọt (Trickling filter), đĩa lọc quay
sinh học (RBC), Bể lọc sinh học.


trong điều kiện thiếu oxy. Sản phẩm của quá trình phân giải các chất bẩn
có trong nớc thải là hỗn hợp các khí: CH
4
, CO
2

,N
2,
H
2
...Trong đó khí mêtan
chiếm 65% vì vậy quá trình này còn đợc gọi là quá trình mêtan hoá.
Các vi sinh vật mêtan hoá phân huỷ các chất hữu cơ trong nớc nh
protein, các n huỷ các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất thấp phân tử.
- á, giai đoạn này lên men chuyển hoá các axit thành CH
4
, CO
2
.
thiết bị điều chỉnh bùn tuần hoàn.
Bể phản ứng thờng làm bằng bêtông, bằng thép, chất dẻo chống ăn mòn
khuấy trộn bằng bơm khí. Bể lắng thờng thiết kế nh một thiết bị cô đặc. Tỉ lệ
bùn tuần hoàn 50 100%.
Hệ thống này loại bỏ đợc khoảng 80 95% BOD và 65 90%COD
Lọc kị khí với sinh trởng gắn kết trên giá mang hữu cơ:
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
8
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
9
Vi sinh vật phát triển thành màng mỏng trên giá mang làm bằng vật liệu
chất dẻo, có dòng nớc đẩy qua.
Lọc kị khí là một tháp lọc chứa đầy các loại vật liệu rắn khác nhau, dùng
để khử các loại cá

Bể lọc kị khí thờng phù hợp với việc xử lí nớc thải với độ ô nhiễm thấp,

ở nhiệt độ thờng.
Xử lí nớc thải ở lớp bùn kị khí với dòng hớng lên (UASB):
+) Nguyên tắc:
Nớc thải đi vào bể từ dới lên, đi qua lớp bùn ở đáy bể kị khí, trong lớp
bùn có chứa nhiều vi sinh vật và cặn lơ lửng. Bên trên lớp bùn là vùng đệm để
giữ vi sinh vật, tại vùng đ xuống nhờ vách ngăn, nớc sau xử lí chảy tràn ra
ngoài
+) Cơ chế của quá trình xử lý bao gồm 3 giai đoạn chính:
- Giai đoạn thủy phân: là giai đoạn chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có
khối lợng phân tử lớn thành các hợp chất thích hợp cho các vi sinh vật sử dụng (
axit béo, axit amin...). Các chất này đóng vai trò là thức ăn và năng lợng cho
các vi sinh vật sống và hoạt động.
- Giai đoạn lên men: Đặc trng của giai đoạn này là chuyển hoá các sản
phẩm tạo ra ở giai đoạn lên men axit, chủ yếu là CH
3
COOH, H
2
bởi nhóm vi
khuẩn tạo metan để tạo ra sản phẩm là CH
4
, CO
2
. Khi điều kiện của quá trình lên
men không tốt thì trong sản phẩm tạo ra của giai đoạn này còn có một số khí
khác nh
- Ba quá trình bao gồm: Phân hủy - Lắng bùn - Tách khí đợc lắp đặt trong
cùng một thiết bị.
- Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh rất cao và tốc độ lắng vợt
xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng.

Bọt khí
Bức chắn
Máng tràn
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT








Đệm bùn
Cấu tạo bể phản ứng yếm khí UASB

- và năng lợng điện tiêu hao rất thấp
- Tiết kiệm năng lợng.
- Còn có thể thu đợc khí Biogas
- UASB rất hiệu quả trong loại bỏ chất rắn lơ lửng, BOD
5
, COD

khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt hoàn toàn
các vi sinh vật còn quá trình khử trùng thì không tiêu diệt hết các vi sinh vật.
Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra
các bệnh thơng hàn, phó thơng hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan...
Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hóa chất, sử dụng các quá trình

cơ lý, sử dụng các bông và bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít.
Bảng 1: So sánh hiệu quả khử trùng của các phơng pháp [21 - 11]

Cl
2
hòa tan rất mạnh trong nớc (7160 mg/L ở 20
oC
và 1 atm). Khi hòa tan
trong nớc nó tạo thành hypochlorous acide
Cl
2
+ H
2
O HOCl + H
+
+ Cl
-

Với hàm lợng Cl
2
thấp hơn 1000 mg/L và pH > 3 phản ứng thủy phân trên
diễn ra hoàn toàn.
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
10
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
Hypochlorous acide sau đó bị ion hóa thành hypochlorite ion.
HOCL HOCl và OCl
-
đợc coi là lợng chlor tự do hữu dụng. Các dạng
khác nh calcium hypochlorite cũng

-

Hypochlorous acide sẽ tác dụng với ammonia để tạo nên
monochloroamine, dichloramine và nitrogen trichloride
+ H
2
O
NHCl
2
+ HOCl NCl
3
+ H
2
O
Việc sinh ra các sản phẩm trên tùy thuộc vào pH, nhiệt độ, thời gian tiếp
xúc và tỉ lệ ban đầu giữa chlorine và ammonia (Cl
2
: NH
4
+

- N). Trong khoảng pH
từ 7 - 8 và tỉ lệ Cl
2
: NH
4
+

- N = 5 : 1 tất cả chlorine tự do hữu dụng sẽ chuyển
thành monochloramine có mùi hôi do đó cần quản lý tốt pH để tránh xảy ra

trờng hợp này. Chloramine đợc gọi là hợp chất chlor hữu dụng. Trong nớc
chloramine bị thủy phân yếu để tạo nên hypoclorous acide. Hiệu suất khử trùng
của chloramine tùy thuộc vào lợng hypochlorous acide đợc tạo nên.


1.2.5. Các phơng pháp xử lý nitơ và chất hữu cơ trong nớc thải
Do đặc trng của nớc thải giết mổ có thành phần rất phức tạp, có hàm
lợng chất hữu cơ và nitơ cao. Do vậy để xử lý triệt để nớc thải giết mổ gia súc
phải kết hợp xử lý đồng thời chất hữu cơ và nitơ.

Có nhiều phơng pháp đợc áp dụng để xử lý amoni trong nớc thải nh:
Phơng pháp hoá lý (sục khí đuổi amoniac trong môi trờng kiềm (xử lý nitơ tồn
tại dới dạng NH
+
4
)), hoá học (oxi hoá bằng các chất oxi hoá gốc clo) và sinh
học. Nhợc điểm của trong nớc thải bằng phơng pháp sinh học đợc phát triển
và ứng dụng vào thực tế từ những năm 1960. Ngày nay, phơng pháp này đã
đợc áp dụng rộng rãi trong xử lý nớc thải sinh hoạt cũng nh nớc thải nhiều
ngành công nghiệp khác nahu ở nhiều nớc trên thế giới.
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
11
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
a) Phơng pháp clo hoá tới điểm đột biến
Clo gần nh là hoá chất duy nhất có khả năng oxy hoá amoni/amoniac ở
nhiệt độ phòng thành N
2
. Khi hoà tan clo trong nớc, tuỳ theo pH của nớc mà
clo có thể nằm ở dạng HCL hay ClO
-

do có phản ứng theo phơng trình:
Cl
2
+ H
2
O HCl + HClO (pH< 7) H
+
+Cl
-
(pH >8)
Khi trong nớc có NH
4
+
sẽ xẩy ra phản ứng sau:
)
Nếu có clo d sẽ xẩy ra phản ứng phân huỷ các cloramin
2NH
2
Cl + HClO = N
2
+ 3H
+
+ 3Cl
-
+ H
2
O
Lúc này, lợng clo d trong nớc sẽ giảm tới gía trị nhỏ nhất vì xẩy ra sự
phân huỷ cloramin, điểm tơng ứng với giá trị này gọi là điểm đột biến
Tốc độ phản ứng của clo với chất hữu cơ bằng nửa so với amini. Khi amoni

phản ứng gần hết, clo sẽ phản ứng với các chất hữu cơ có trong nớc để hình
thành chất cơ clo có mùi đặc trng khó chịu. Trong đó, khoảng 15% là các chất
nhóm Trihalometan - THM và axit axetic halogen hoá (HAA), chúng đều là các
chất có khả năng gây ung th và bị hạn chế nồng độ nghiêm ngặt, [1]
Ngoài ra, với lợng clo cần dùng rất lớn, vấn đề an toàn trở nên khó giải
quyết đối với các nhà máy lớn. Đây là những lỹ do khiến phơng pháp clo hoá
mặc dù rất đơn giản và rẻ về tiền mặt thiết bị và xây dựng cơ bản nhng rất khó
áp dụng.
b) Phơng pháp thổi khí ở pH cao:
Amoni ở trong nớc tồn tại dới dạng cân bằng:
NH
4
+

NH
3
(khí hoà tan) + H
+
với pKa = 9,5
Nh vậy ở pH gần 7 chỉ có 1 lợng rất nhỏ khí NH
3
so với amoni. Nếu ta
nâng pH tới 9,5 tỷ lệ [về phía phải:
NH
4
+
+ OH
-
NH
3

+ H
2
O
Trong thực tế pH phải nâng lên xấp xỉ 11, lợng khí cần để đuổi NH
3
ở
mức 1600 m
3
không khí/m
3
nớc và quá trình rất phụ thuộc vào nhiệt độ môi
trờng. Phơng pháp này áp dụng đợc cho nớc thải, tuy nhiên khó có thể xử lý
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
12
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
triệt để N-amoni và cũng không có khả năng xử lý nitơ trong các hợp chất hữu
cơ.
Ngoài ra, một số phơng pháp hoá lý hoá học khác theo lý thuyết cũng có
thể xử lý đợc N-amoni trong nớc, nh: phơng pháp trao đổi ion, phơng pháp
ozon hóa với xúc tác Bromua. Tuy nhiên, chi phí xử lý của các phơng pháp này
quá cao, cũng nh hiệu quả xử lý phụ thuộc vào thành phần của nớc nên không
phù hợp trong xử lý nớc thải.
Trong rất nhiều nghiên cứu các nhà khoa học đã chứng minh xử lý bằng
phơng pháp sinh học đã mang lại cho con ngời những lợi điểm nh sau: hiệu
suất xử lý Nitơ cao ơng pháp khác và do những u điểm trên nên phơng pháp
sinh học mang tính kinh tế cao.
Thực ra, tính quan trọng của phơng pháp sinh học xuất phát từ những tính
năng của nó nh xử lý dễ dàng các sản phẩm trong nớc, không gây ô nhiễm thứ
cấp đồng thời cho ra sản phẩm nớc với một chất lợng bảo đảm sạch về mặt
hoá chất độc hại và ổn định về hoạt tính sinh học, chất lợng cao (cả về mùi, vị

và tính ăn mòn) trong phơng pháp này amoni sẽ bị chuyển hoá thành nitrat rồi
N
2
nhờ hoạt tính của vi sinh vật trong tự nhiên. Trong quá trình xử lý, vi sinh vật
sẽ đợc tạo các điều kiện về dinh dỡng cũng nh các yếu tố khác để có thể đạt
đợc hoạt tính cao nhất...ở phơng pháp sinh học có thể thực hiện bao gồm 2 quá
trình nối tiếp là nitrat hoá và khử nitrat hoá nh sau:
Qúa trình nitrat hoá:

Phơng trình tổng :
NH
4
+
+ 2O
2
= NO
3
-
+ 2H
+
+ H
2
O
Trong môi trờng hiếu khí, vi sinh vật có chức năng chuyển hoá amoni
thành nitrat là: Nitrosomonas và Nitrobacter. Chúng là loại vi sinh vật tự dỡng
sử dụng nguồn cacbon vô cơ trong nớc muối bicabonat làm cơ chất theo phản
ứng:
Qúa trình khử nitrat hoá:
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
13

Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
Khác với quá trình nitrat hoá, quá trình khử nitrat hoá sử dụng oxy từ
nitrat nên gọi là anoxic (thiếu khí) các vi khuẩn ở đây là dị dỡng, nghĩa là cần
cacbon hữu cơ để tạo nên sinh khối mới.
Qúa trình khử nitrat hoá là tổng hợp của 4 phản ứng nối tiếp sau:
NO
3
-
NO
2
-
NO(k) N
2
O(k) N
2
(k)

Các nhà khoa học đã phân lập đợc ít nhất đợc 14 loại vi khuẩn tham gia
vào quá trình khử Nitrat. Chúng là: Bacilluss, pseudomonas, methanomonas...Phần
lớn các vi khuẩn này là dị dỡng nghĩa là chúng dùng cacbon hữu cơ có sẵn và
chúng sẽ oxi hoá để tổng hợp tế bào mới. [8-4]
Các phơng tình tỷ lợng của quá trình nitrat hoá phụ thuộc vào nguồn
cacbon sử dụng nh sau:
10NO
3
-
+ C
10
H
19

O
3
N 5N
2
+ CO
2
+ 3H
2
O + NH
3
+ OH
-

Trong đó: C
10
H
19
O
3
N : là công thức trung bình của chất hữu cơ trong nớc
thải
a) Cơ chế của quá trình phân huỷ hiếu khí:
Trong quá trình oxi hoá chất hữu cơ, vi sinh vật sử dụng oxi để chuyển hoá
các chất hữu cơ thành các sản phẩm oxi hoá. Qúa trình này sinh ra năng lợng
và vi sinh vật sử dụng năng lợng này để tổng hợp tế bào mới. Trong quá trình
tổng hợp tế ào, vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ, oxi, các chất dinh dỡng N, P, vi
lợng và năng lợng từ quá trìn oxi hóa để tổng hợp nên tế bào mới. Bên cạnh
quá trình tổng hợp tế bào cũng xẩy ra quá trình tự oxi hóa tế bào. Phơng trình
hoá học biểu diễn các quá trình phân huỷ chất hữu cơ nh sau:
- Oxy hoá các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ:

- Tổng hợp sinh khối (các hợp chất có chứa nitơ)

- Qúa trình tự huỷ của sinh khối vi khuẩn:
NNHOHCOONOHC ++++
3222275
255
ăng lợng
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
14
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
15
Qúa trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nớc thải nhờ vi sinh vật
bao gồm các giai đoạn:
- Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bào
- Hấp phụ, khuyếch tán các hợp chất hữu cơ qua màng bán thấm vào trong
tế bào vi sinh vật
- Chuyển hoá các chất trong nội bào để sinh ra năng lợng và tổng hợp các
vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật
- Di chuyển các sản phẩm oxy hoá từ trong tế bào ra bề mặt tế bào vi sinh
vật
- Di chuyển các chất từ bề mặt tế bào ra pha lỏng do khuyếch tán và đối
lu
b) Cơ chế của quá trình phân huỷ thiếu khí:
Qúa trình phân huỷ thiếu khí các chất hữu cơ là qúa trình phức tạp, tạo ra
nhiều sản phẩm và trải qua nhiều phản ứng trung gian. Sản phẩm cuối cùng của
quá trình chủ yếu là khí nh: CH
4
, CO

2
, H
2
...
Chất hữu cơ CH
4
+ CO
2
+H
2
+NH
3
+ H
2
S + tế bào mới

tavVi

sinh






Phần II
Khảo sát v lựa chọn qui trình xử lí nớc THảI
KHU GIếT Mổ LợN KHƯƠNG ĐìNH

2.1. Khảo sát khu giết mổ lợn Khơng Đình

Lò giết mổ gia súc Khơng Đình trớc đây đợc 8 chủ mổ thuê và họ hoạt
động độc lập. Công suất lò giết mổ là 300 con/ngày tơng đơng với
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
150m
3
/ngày đêm. Sau một thời gian hoạt động lò giết mổ này đã tồn tại một số
bất hợp lý sau:
- Mặt bằng hoạt động giết mổ gia súc của các chủ mổ bố trí cha hợp lí so
với công nghệ mổ gia súc và nhu cầu tăng sản lợng
- Nhu cầu về nớc sạch cha đảm bảo về số lợng cũng nh chất lợng,
đờng ống cấp nớc tới các gian giết mổ bố trí cha hợp lí
- Lợng nớc thải có lẫn phế liệu cha đợc xử lí mà thải thẳng ra hồ cạnh
lò mổ
- Trờng hợp gia súc bị bệnh cha đợc kiểm tra và xử lí kịp thời

2.2. Cơ sở lựa chọn v đề xuất qui trình xử lí
2.2.1. Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lí nớc thải
Lựa chọn công nghệ xử lí nớc thải dựa trên :
- Khả năng sử dụng nớc thải cho các mục đích kinh tế tại địa phơng
- Diện tích và vị trí đất đai sử dụng xây dựng trạm xử lí nớc thải
- Nguồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác
2.2.2. Đề xuất quy trình xử lý nớc thải lò giết mổ Khơng Đình

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

+) Bể lắng 1 (bể lắng sơ cấp) kết hợp tách dầu mỡ:
Là bể lắng hình chữ nhật có trang bị hệ thống gạt dầu mỡ. Mục đích là để
lắng, loại các tạp chất lơ lửng đặc biệt là dầu mỡ, điều hòa tải trọng các chất bẩn
cho các quá trình sinh học phía sau.
+) Bể UASB:

Bể phản ứng làm băng bê tông, thép không gỉ, đợc cách nhiệt với bên
ngoài. Trong bể dòng nớc dâng lên qua nền bùn rồi tiếp tục vào bể lắng đặt cùng
với bể phản ứng. cao từ đáy bể lên là lớp bùn do các hạt keo tụ, nồng độ khoảng
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
16
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
5 7 %, lớp này là lớp bùn lơ lửng với nồng độ 1000 3000mg/l, gồm các bông
cặn chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống.

+) Bể Aeroten có 2 ngăn (Ngăn hiếu khí và ngăn thiếu khí):
ây l phng pháp x lý hiu khí thông dng nh h vi sinh vt cú trong
bùn hot tính. Nc thi s chy qua sut chiu di ca b v c sc khí,
khuy o nhm tng lng oxy hòa tan v tng cng quá trình oxy hoá của
các hợp cht hu c cha trong nc Bùn hoạt tính c tách t b lng 2, mt
phn c tun hon còn phn ln c x lý b tiêu huỷ bùn. Nc thi sau
x lý đạt tiêu chun thi c vo ngun tip nhn.
+) Bể lắng 2 (Bể lắng thứ cấp):
Là bể lắng hình côn: có nhiệm vụ lắng trong nớc ở trên để xả ra nguồn
tiếp nhận và hồi lu mt phn bùn v b Aeroten m bo hot ng ca b.
Phn bùn còn lại x lý bằng Cl
2
sau ó mi a vo h thng thoát nc
chung.



Phần III
Tính toán các thông số công nghệ v thiết bị

3.1. Song chắn rác

Nớc thải trớc khi đa tới các công trình làm sạch phải qua song chắn
rác. Song chắn rác dùng để loại bỏ các tạp chất có kích thớc lớn nhằm đảm bảo
cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nớc thải hoạt động ổn định.
Song chắn rác đợc làm băng kim loại, đặt nghiêng 60 - 75
0
so với phơng
ngang.
Chọn thanh chắn rác hình tròn, khoảng cách giữa các thanh là 10 mm.
Chọn mơng chứa thanh chắn có chiều rộng là 0,3m, chiều cao 0,4m
3.2. Tính bể lắng 1
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
17
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT
a)Diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng:
Q : lu lợng dòng vào,Q = 150 m
3
/ngày
U
0
: Tốc độ lắng của các hạt cặn trong bể (m
3
/m
2
ngày)
F =
( )
2
75,3
40
150

m=

Quy chuẩn F = 4m
2

Chọn tỉ lệ dài: rộng : cao = 4:1:1
Chiều dài L= 4m
Chiều rộng B = 1m
Chiều cao h = 1m
Thể tích V= 4m
3

b)Thời gian lu nớc trong bể
c)Vận tốc giới hạn vùng lắng
k : hằng số cặn ,k = 0,05

:tỉ trọng hạt,

= 1,25
g =9,8m/s
2

d: đờng kính hạt,d= 10
-4
m
Vận tốc nớc chảy trong vùng lắng
V =
00044,0
3600244
150

=
ìì
=
ì HB
Q
(m/s)
ặV < V
H
d)Hiệu qu kh BOD v SS
a,b: hằng số thực nghiệm
a=0,018
b=0,02
a=0,0075
b=0,014

3.3.Tính bể UASB
BOD vào UASB =3000 x 80%= 2400 mg/l
Phạm Thị Lợi MSSV:505303032
18