CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI

CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI


CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI
1. Tổng quan về nước thải
2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước
3. Các tạp chất có trong nước thải
4. Phương pháp xử lý nước thải
- Xử lý bậc 1 (tiền xử lý)
- Xử lý bậc 2
- Xử lý bậc 3
5. Một số sơ đồ hệ thống xử lý nước thải


1. Tổng quan về nước thải
1.1. Khái niệm nước thải
Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã
làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng.
1.2. Phân loại nước thải (Dựa vào nguồn gốc)
- Nước thải sinh hoạt: 52% chất hữu cơ (Chất hữu cơ không bền sinh học), 48%
chất khoáng
- Nước thải công nghiệp: hình thành do phản ứng hóa học, nước tự do, liên kết
trong nguyên liệu, nước rửa, nước hấp thụ.
- Nước thải tự nhiên:
- Nước thải đô thị:


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước

a. Các chỉ tiêu vật lý: pH, Nhiệt độ, màu sắc, độ

đục, TS, SS, DS…
b. Các chỉ tiêu hoá học: Độ kiềm, độ cứng, DO,
BOD, COD, KLN, hợp chất clo, hợp chất sunphua,
hợp chất nitrat…
c. Các chỉ tiêu vi sinh
 Coliform
 Escherichia coli
 Salmonella


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
a. Các chỉ tiêu vật lý

 pH






pH = - log [H+]
pH của nước phụ thuộc vào thành phần hoá học của nước
pH của nước ảnh hưởng đến các quá trình sinh hoá trong nước
Việc xác định được pH của nước => Định hướng PP xử lí
PP xác định pH:
 Máy đo điện tử (sử dụng sensor)
 Chuẩn độ
 Chỉ thị

 Nhiệt độ
 Ảnh hưởng của nhiệt độ
 Phương pháp xác định nhiệt độ của nước
 Yêu cầu khi xác định nhiệt độ


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Màu sắc




Nguyên nhân gây màu
 Tạp chất (thường là mùn hữu cơ)
 Các ion kim loại (Sắt, Đồng…)
 Thuỷ sinh vật
Phương pháp xác định

Chuẩn độ trong ống Nessler (Dùng hỗn hợp dung dịch K2PtCl6 và NaCl2 : 1mg K2PtCl6  1 đơn vị màu sắc)

 Độ đục





Nguyên nhân: Gây ra bởi các chất rắn lơ lửng => giảm khả năng truyền
sáng của nước, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của thực vật thuỷ sinh
PP xác định: Đục kế – turbidimeter
Đơn vị độ đục: NTU (Nephelometric Turbidity Unit).

2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
Tổng hàm lượng chất rắn (Total solids)
 Gồm tổng chất rắn hoà tan hoặc không hoà tan
 Tính bằng trọng lượng khô bằng lượng mg chất khô sau khi làm

bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thuỷ và sấy khô tới nhiệt độ
105˚C cho tới khi khối lượng không đổi.

Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (Suspended solids)
Là lượng chất khô còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1lít
nước mẫu qua phễu lọc, sấy khô ở 105˚C cho tới khi khối lượng
không đổi


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Tổng hàm lượng các chất hoà tan (Dissolved solids)

Là lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua
phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khô ở 105˚C cho tới khi khối
lượng không đổi

DS = TS – SS
Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi (Volatile suspended solids

and Volatile Dissolved Solids)
VSS: Là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù (SS) ở 550
0C cho đến khi khối lượng không đổi
 VDS: Là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn hòa tan (DS) ở 550 0C

cho đến khi khối lượng không đổi



2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
b. Các chỉ tiêu hoá học

 Độ kiềm toàn phần (Alkalinity): tổng hàm lượng các ion HCO 3,

CO32-, OH- có trong nước


Độ kiềm được định nghĩa là lượng acid mạnh cần để trung hòa để đưa tất
cả các dạng carbonat trong mẫu nước về dạng H2CO3.



Tùy từng nước qui định, độ kiềm có những đơn vị khác nhau, có thể là
mg/L, đlg/L (Eq/L) hoặc mol/L

 Độ cứng của nước

Độ cứng của nước gây nên bởi các ion đa hóa trị có mặt trong nước
 Các ion Ca2+ và Mg2+ chiếm hàm lượng chủ yếu trong các ion đa hóa trị
nên độ cứng của nước xem như là tổng hàm lượng của các ion Ca2+ và
Mg2+.



2. Các thông số đánh giá chất lượng nước

1 độ cứng Đức 1 dH = 10 mg CaO/L
1 độ cứng Anh 1eH = 10 mg CaCO3/0,7L
1 độ cứng Pháp 1 fH = 10 mg CaCO3/L
1 độ cứng Mỹ 1 aH = 1 mg CaCO3/L
1 mEq/L = 5 fH
1 fH = 0,56 dH = 0,7 eH = 10 mg CaCO3/L
1 dH =1,786 fH =1,25 eH = 17,86 mgCaCO3/L = 10 mg CaO/L
1 eH = 1,438 fH = 0,8 dH = 14,38 mg CaCO3/L
1 mg CaCO3/L = 0,1 fH = 0,056 dH = 0,7 eH


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
Một đơn vị khác cũng hay được dùng để đánh giá độ cứng là ppm (Parts Per
Million). 1 dH = 17 ppm.


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Hàm lượng oxi hoà tan (Dissolved oxigen)

Hàm lượng oxi hòa tan là một chỉ số đánh giá “tình trạng sức khỏe” của
nguồn nước.
 Mọi nguồn nước đều có khả năng tự làm sạch nếu như nguồn nước đó còn
đủ một lượng DO nhất định.
 Khi DO xuống đến khoảng 4 – 5 mg/L, số sinh vật có thể sống được trong
nước giảm mạnh.
 Nếu hàm lượng DO quá thấp, thậm chí không còn, nước sẽ có mùi và trở
nên đen do trong nước lúc này diễn ra chủ yếu là các quá trình phân hủy
yếm khí, các sinh vật không thể sống được trong nước này nữa.


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
Hàm lượng DO có quan hệ mật thiết đến các thông số
COD và BOD của nguồn nước.
Nếu trong nước hàm lượng DO cao, các quá trình phân
hủy các chất hữu cơ sẽ xảy ra theo hướng háo khí.
Nếu hàm lượng DO thấp, thậm chí không còn thì quá
trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước sẽ xảy ra
theo hướng yếm khí.



2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Nhu cầu oxi hoá học (Chemical oxigen demand): là

lượng oxi cần thiết (cung cấp bởi các chất hóa học) để
oxit hóa các chất hữu cơ trong nước.



PP xác định thông thường: Dùng KMnO4 hoặc K2Cr2O7
COD giúp phần nào đánh giá được lượng chất hữu cơ trong
nước có thể bị oxi hóa bằng các chất hóa học (tức là đánh giá
mức độ ô nhiễm của nước). Việc xác định COD có ưu điểm
là cho kết quả nhanh (chỉ sau khoảng 2 giờ nếu dùng phương
pháp bicromat hoặc 10 phút nếu dùng phương pháp
permanganat).


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước

 Nhu cầu oxi sinh hoá (Biochemical oxigen demand): Lượng oxi

cần thiết để vi khuẩn có trong nước phân hủy các chất hữu cơ.


Tương tự như COD, BOD cũng là một chỉ tiêu dùng để xác định mức độ
nhiễm bẩn của nước (đơn vị tính cũng là mgO2/L).

Trong môi trường nước, khi quá trình oxi hóa sinh học xảy ra thì các vi
khuẩn sử dụng oxi hòa tan để oxit hóa các chất hữu cơ và chuyển hóa
chúng thành các sản phẩm vô cơ bền như CO2, CO32-, SO42-, PO43- và cả
NO3-.
 Thông thường người ta xác định chỉ số BOD 5 (Nhu cầu oxi sinh hoá trong
5 ngày)



2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Các thông số hoá học khác trong nước
 Sắt









Sắt chỉ tồn tại dạng hòa tan trong nước ngầm dưới dạng muối Fe2+ của

HCO3-, SO42-, Cl-…,
Còn trong nước bề mặt, Fe2+ nhanh chóng bị oxid hóa thành Fe3+ và bị kết
tủa dưới dạng Fe(OH)3.
2Fe(HCO3)2 + 0,5 O2 + H2O --> 2Fe(OH)3 + 4CO2
Nước thiên nhiên thường chứa hàm lượng sắt lên đến 30 mg/L.
Với hàm lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/L nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng
quần áo khi giặt…
Các cặn kết tủa của sắt có thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước.
Trong quá trình xử lý nước, sắt được loại bằng phương pháp thông khí và
keo tụ.


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Các hợp chất clorua


Clo tồn tại trong nước dưới dạng Cl-. Nói chung ở mức nồng độ
cho phép thì các hợp chất clo không gây độc hại, nhưng với hàm
lượng lớn hơn 250 mg/L làm cho nước có vị mặn.

 Các hợp chất sulfat


Ion SO42- có trong nước do khoáng chất hoặc có nguồn gốc hữu
cơ. Với hàm lượng lớn hơn 250 mg/L gây tổn hại cho sức khỏe
con người. Ở điều kiện yếm khí, SO42- phản ứng với chất hữu cơ
tạo thành khí H2S có độc tính cao.

Các hợp chất nitrat


Các ion NO2-, NO3- cũng là tác nhân gây độc đối với các sinh vật
trong nước và cũng là một tiêu chí xác định chất lượng nước.


2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Các chỉ tiêu vi sinh: Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các
vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật
bậc cao.

 Coliform

Coliform là một nhóm vi khuẩn rất phổ biến, có thể tìm thấy ở mọi
nơi, kể cả trong đất, da, nước sông, nước ao hồ, rau cải... và trong
phân động vật.
 Sự có mặt của coliform trong nước được xem là một chỉ số về sự tinh
khiết của nước.


Escherichia coli: Vi khuẩn chủ yếu trong các nguồn nước thải

bi ô nhiễm bởi phân người
 Salmonella: Vi khuẩn xuất hiện nhiều trong nước thải sinh
hoạt


Bảng 1 – Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô
nhiễm trong nước thải công nghiệp (QCVN 40/2011)
Giá trị giới hạn
TT

Thông số

Đơn vị

1

Nhiệt độ

oC

2

pH

3

Chất rắn lơ lửng

4

A

B

40

40

6 đến 9

5,5 đến 9

mg/l

50

100

Màu sắc, Co – Pt ở pH=7

V

50

150

5

BOD5 (20oC)

mg/l

30

50

6

COD

mg/l

75

150

7

Sắt

mg/l

1

5

8

Asen

mg/l

0,05

0,1

9

Thủy ngân

mg/l

0,005

0,01

10

Chì

mg/l

0,1

0,5

11

Cadimi

mg/l

0,05

0,1

12

Crom (IV)

mg/l

0,05

0,1

13

Crom (III)

mg/l

0,2

1

14

Đồng

mg/l

2

2


3. Các tạp chất có trong nước thải
Tạp chất trong nước thải là những chất có nguồn gốc tự nhiên, và gần đây là

các chất có nguồn gốc hoạt động của con người, ảnh hưởng đến chất lượng
các nguồn nước tự nhiên, đó là các nguồn gây “ô nhiễm”.
Tạp chất trong nước có thể là:

Khí
• Chất tan vô cơ
• Chất tan hữu cơ
• Cặn lơ lửng
• Sinh vật nước
•


Bảng 1.9 - Phân loại nước theo kích thước tạp chất (Kulsky)
Nhóm
Đặc trưng

Kích thước, m
µm

I

Nhũ tương và
huyền phù
10-3 ÷ 10-7
1000 ÷ 10-1

II

Hệ keo
10-7 ÷ 10-9

0,1 ÷ 0,001

Ví dụ

Phù sa
Plankton
Vi khuẩn

Hạt keo
Các hợp chất
humic
Virus

Phương pháp
khảo sát

Kính siêu vi
Hiển vi
Hiển vi điện tử
Lọc bằng giấy lọc Điện thẩm tách
Phân tích sa lắng Tán xạ Reley

III

IV

Dung dịch phân Dung dịch
tử
điện ly
10-9 ÷ 10-10

0,001 ÷
0,0001

10-10
0,0001
=1A0

Khí hoà tan
Cation
Chất hưu cơ tan Anion
Chất điện li hưu
cơ
đo độ dẫn
Lọc màng bán thấm
Phổ tử ngoại – khả kiến


Nhóm I: Là các tạp chất thô nhìn thấy (hoặc tách lớp đối với
nhũ tương) chúng thường rất không bền khi để lắng, chỉ tồn
tại nhờ chuyển động của nước. Trong nhóm này cần lưu ý các
sinh vật nước bậc thấp như vi khuẩn và plankton.

Nhóm 2: Là nhóm dung dịch keo. Đây là hệ bền nhờ cấu trúc
đặc biệt của các hạt keo. Trong nhóm này phải kể đến virus,
các chất có phân tử lượng lớn có nguồn gốc tự nhiên.


Nhóm 3: Là nhóm của các chất hữu cơ tan, khí hoà tan,
kích thước hạt chất tan ở mức phân tử.

Nhóm 4: là nhóm các chất vô cơ tan, phân ly. Kích thước
các hạt tan là phân tử và nguyên tử (A

0

= 10

-10

m).

(Các chất thuộc nhóm 3 và 4 là các đối tượng khó xử lý
nhất)


Tóm tắt phân bố tạp chất theo kích thước
10-8

10-7

10-6

10-5 cm = 10-4 mm = 10-1 µm = 1000Ao
1. Vùng cặn nhìn thấy, cát, bùn, vi sinh, thủy sinh

2. Vùng hạt keo, virus, các chất hữu cơ phân tử lớn

3. Bọt khí phân tán trong nước, các chất hữu cơ tan gây màu, mùi

4. Các chất tan dạng ion (độ mặn, độ cứng, Fe, Mn)

Phân loại tạp - loại nước và công nghệ - thiết bị xử lý nước cấp tương ứng
Tạp chất
Chất lượng
Hữu cơ tan, dạng keo và Độ màu cao (>400)
dạng lơ lửng
Chỉ số oxy hoá cao
Có mùi
Nhiều cặn lơ lửng

Phương pháp xử lý
Công trình - thiết bị
Khử màu bằng chất keo tụ, chất oxy hoá Trộn, bể lắng, lọc, tiệt trùng.
mạnh, hấp phụ.
Thiết bị oxy hoá - hấp thụ,
Khử màu, mùi bằng hấp phụ, ôxy hoá thổi khí
hoặc thổi khí

Nhiều Ca, Mg tan

Độ đục cao ( > 100 Keo tụ, tạo bông, lắng, lọc
Trộn, tạo bông, lắng lọc.
mg/L)
Độ cứng cao
Làm mềm bằng hoá chất hoặc trao đổi Thiết bị trao đổi ion hoặc
ion
thiết bị phản ứng, bể lắng,
lọc.

Muối ăn

Nước lợ, mặn

Sắt

Nước ngả màu vàng, để Ôxy hoá Fe (II) bằng không khí, hoá Bão hoà khí, bể lắng, lọc
lại vết vàng nâu
chất, xúc tác, lọc
hoặc thiết bị oxy hoá xúc tác,
thiết bị bơm, trộn hoá chất.

Chưng cất bằng nhiệt, dùng phương Thiết bị tương ứng
pháp điện thẩm, dùng lọc thẩm thấu
ngược

Nước ngả màu để lại vết Ôxy hoá Mn (II) bằng không khí ở pH ≥
nâu đen
8,5 hoặc có xúc tác. Ôxy hoá bằng hoá
chất
Nhiễu khí
Mùi, gây ăn mòn
Thổi khí hoặc hoá chất
pH quá thấp hoặc quá Gây ăn mòn hoặc bọt, Trung hoà
cao
nhớt
NH3
Có mùi, dễ sinh NO2Clo hoá tới điểm nhảy, trao đổi ion trên
zeolit
Tăng pH, thổi khí cưỡng bức hạ pH, vi

Mangan

Bão hoà khí, bể lắng lọc hoặc
thiết bị oxy hoá xúc tác, thiết
bị bơm, trộn hoá chất.
Thiết bị tương ứng
Thiết bị bơm, trộn hoá chất
Thiết bị bơm, trộn hoá chất,
trao đổi ion, làm thoáng