CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI - LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bùn Spa – Công xuất 600m
3
/ngày đêm
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI - LỰA CHỌN CÔNG
NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý nước thải :
2.1.1 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 nước thải;
điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
Các công trình xử lý cơ học xử lý nước thải thông dụng:
2.1.1.1 Song chắn rác:
Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các
miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như:
nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các công
trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn.
Hình 1.1: Song chắn rác cơ giới
Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành 2 loại:
● Song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 ÷100mm.
● Song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 ÷25mm.
2.1.1.2 Lưới lọc
1
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bùn Spa – Công xuất 600m
3
/ngày đêm
Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần
quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước mắt lưới từ
0,5÷1,0mm.
Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay
còn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa.

2.1.1.3 Bể lắng cát
Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng
đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh,
kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn,
giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại:
● Bể lắng cát ngang
Hình 1.2: Bể lắng cát ngang
● Bể lắng cát thổi khí
● Bể lắng cát ly tâm
2.1.1.4 Bể tách dầu mỡ
Các loại công 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. 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 khăn trong quá trình lên men cặn.
2.1.1.5 Bể điều hòa
2
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bùn Spa – Công xuất 600m
3
/ngày đêm
Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn
định, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của
nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Bể điều hòa có
thể được phân loại như sau:
●Bể điều hòa lưu lượng
●Bể điều hòa nồng độ
●Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ.
2.1.1.6 Bể lắng
Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc
trọng lực. Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Quá 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
quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học.
Bể lắng được chia làm 3 loại:
● Bể lắng ngang (có hoặc không có vách nghiêng):
Hình 1.3: Bể lắng ngang
● Bể lắng đứng: mặt bằng là hình tròn hoặc hình vuông. Trong bể lắng hình tròn
nước chuyển động theo phương bán kính (radian).
3
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bùn Spa – Công xuất 600m
3
/ngày đêm
● Bể lắng li tâm: mặt bằng là hình tròn. Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ
tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.
2.1.1.7 Bể lọc
Công trình này dùng để tách các phần tử 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. 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 quí 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.
Hình 1.4 : Bể lọc
2.1.2 Phương pháp xử lý hoá học
2.1.2.1 Đông tụ và keo tụ
Phương pháp đông tụ-keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương,
độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy lắng.
Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hạt keo phân tán có kích thước 1-100µm. Để

tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như:
4
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bùn Spa – Công xuất 600m
3
/ngày đêm
● Phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O. Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở 20
0
C là
362 g/l. pH tối ưu từ 4.5-8.
● Phèn sắt FeSO
4
.7H
2
O.Độ hòa tan của phèn sắt trong nước ở 20
0
C là 265 g/l. Quá
trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9.
● 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.
Khác với đông tụ, keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp chất
cao phân tử vào. Chất keo tụ thường sử dụng như: tinh bột, ester, cellulose, … Chất keo
tụ có thể sử dụng độc lập hay dùng với chất đông tụ để tăng nhanh quá trình đông tụ và
lắng nhanh các bông cặn. Chất đông tụ có khả năng làm mở rộng phạm vi tối ưu của quá
trình đông tụ, làm tăng tính bền và độ chặt của bông cặn, từ đó làm giảm được lượng
chất đông tụ, tăng hiệu quả xử lý. Hiện tượng đông tụ xảy ra không chỉ do tiếp xúc trực
tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ theo các hạt
lơ lửng. Khi hòa tan vào nước thải, chất keo tụ có thể ở trạng thái ion hoặc không ion, từ
đó ta có chất keo tụ ion hoặc không ion.
Hình 1.5: Quá trình tạo bông cặn của các hạt keo
2.1.2.2 Trung hòa
Nước thải của một số ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp hóa chất, do các quá
trình công nghệ có thể có chứa các acid hoặc bazơ, có khả năng gây ăn mòn vật liệu,

phá vỡ các quá trình sinh hóa của các công trình xử lý sinh học, đồng thời gây các tác
hại khác, do đó cần thực hiện quá trình trung hòa nước thải.
5
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bùn Spa – Công xuất 600m
3
/ngày đêm
Các phương pháp trung hòa bao gồm:
● Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm.
● Trung hòa dịch thải có tính acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH, KOH,
NaCO
3
, NH
4
OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa như 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 nước thải và nồng độ của chúng.
● Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hóa học.
2.1.2.3 Oxy hoá khử
Đa số các chất vô cơ không thể xử lý bằng phương pháp sinh hóa được, trừ các
trường hợp các kim loại nặng như: Cu, Zn, Pb, Co, Fe, Mn, Cr,…bị hấp phụ vào bùn
hoạt tính. Nhiều kim loại như : Hg, As,…là những chất độc, có khả năng gây hại đến
sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hóa khử. Có thể dùng các tác nhân oxy
hóa như Cl
2
, H
2
O

2
, O
2
không khí, O
3
hoặc pirozulite ( MnO
2
). Dưới tác dụng oxy hóa,
các chất ô nhiễm độc hại sẽ chuyển hóa thành những chất ít độc hại hơn và được loại ra
khỏi nước thải.
2.1.2.4 Điện hóa
Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: oxy hóa ở anod và khử ở catod. Xử lý
bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có lưu lượng nhỏ
và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc.
Ưu điểm :
● Không cần pha loãng sơ bộ nước thải.
● Không cần tăng thành phần muối của chúng.
● Có thể tận dụng lại các sản phẩm quý chứa trong nước thải.
● Diện tích xử lý nhỏ.
Nhược điểm:
● Tốn kém năng lượng.
● Phải tẩy sạch bề mặt điện cực khỏi các tạp chất.
2.1.3 Phương pháp xử lý hóa lý
6
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bùn Spa – Công xuất 600m
3
/ngày đêm
Trong dây chuyên công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được áp dụng
sau công đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các phương pháp hấp
phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược,…. Phương pháp hóa lý được sử

dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan,
có một số ưu điểm như:
Loại được các hợp chất hữu cơ không bị oxi 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.
2.1.3.1 Tuyển nổi
Là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của
hai pha khí-nước và xảy ra khi có năng lượng tự do trên bề mặt phân chia, đồng thời
cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở những nơi
tiếp xúc khí-nước
● Tuyển nổi dạng bọt: được sử dụng để tách ra khỏi nước thải các chất không tan
và làm giảm một phần nồng độ của một số chất hòa tan.
● Phân ly dạng bọt: được ứng dụng để xử lý các chất hòa tan có trong nước thải,
ví dụ như chất hoạt động bề mặt.
Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ, có thể thu
tạp chất. Phương pháp tuyển nổi được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như:
tơ sợi nhân tạo, giấy cellulose, thực phẩm,…
Hình 1.6: Bể tuyển nổi kết hợp với cô đặc bùn
2.1.3.2 Hấp phụ
7