Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

.TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ

CỢNG HỊA XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM

MƠI TRƯỜNG

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN II

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Tùng Anh
Lớp : Kỹ thuật môi trường K57
Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường
1. Ngày giao đồ án: 14/09/2015
2. Ngày hoàn thành đồ án:17/ 12 /2015
3. Đầu đề đồ án: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt có cơng suất 30.000
m3/ngày.đêm
4. Yêu cầu số liệu ban đầu:
- Đầu vào:
-Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý đạt cột A của quy chuẩn hiện hành.
5. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Lập bảng thuyết minh tính tốn bao gồm:
 Tổng quan về nước thải sinh hoạt và đặc trưng của nước thải.
 Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt có các thơng số đã cho, từ
đó phân tích lựa chọn cơng nghệ thích hợp.
 Tính tốn 2 cơng trình đơn vị chính của phương án đã chọn: bể Aerotank và bể lắng II.
 Tính tốn cơ khí và lựa chọn thiết bị (bơm nước thải , máy thổi khí...)cho các cơng trình
đơn vị tính tốn trên.
6. Các bản vẽ kỹ thuật
- Vẽ sơ đồ công nghệ của phương án chọn: 01 bản vẽ khổ A4.

- Vẽ chi tiết bể Aerotank : 01 bản vẽ khổ A3.
- Vẽ chi tiết bể lắng II

: 01 bản vẽ khổ A3

- Vẽ sơ đồ mặt bằng nhà máy xử lý: 01 bản vẽ khổ A3
Hà Nội, ngày 17 tháng 12 năm 2015
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS.Nguyễn Phạm Hồng Liên

1


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU..........................................................................................................................2
PHẦN I: Giới thiệu chung..............................................................................................8
I.

Tổng quan về nước thải sinh hoạt........................................................................8
1.

Định nghĩa........................................................................................................8

2.

Các thành phần chính......................................................................................8

II. Thực trạng ô nhiễm tại Việt Nam........................................................................11
III. Phương pháp xử ly...............................................................................................12

1.

Tổng quát về hệ thống quản ly nước thải đô thị...........................................12

2.

Sơ đồ xử ly nước thải điển hình:...................................................................12

3.

Một số công trình, thiết bị trong nước và nước ngoài:.................................12

PHẦN II: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ..........................................................................22
I.

Các công đoạn xử ly............................................................................................22
1.

Tiền xử ly:.......................................................................................................22

2.

Xử ly sơ bộ:.....................................................................................................22

3.

Xử lí sinh học:................................................................................................24

II. Đề xuất công nghệ...............................................................................................25
1.

Phương án 1:..................................................................................................26

2.

Phương án 2:..................................................................................................28

III. CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC:.......................................31
1.

Các quá trình sinh học hiếu khí:...................................................................31

2.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử ly hiếu khí:...............................33

3.

Cơ chế hoạt động của bùn hoạt tính..............................................................34

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ...........................................................................35
I. TÍNH TOÁN BỂ AEROTAN................................................................................35
1.

Cấu tạo bể aerotank.......................................................................................35

2.

Tính toán bể aerotank....................................................................................35
2

II. TÍNH TOÁN BỂ LẮNG II:.................................................................................45
1.

Diện tích mặt bằng bể:...................................................................................45

2.

Chiều cao bể:..................................................................................................46

3.

Thời gian lưu thủy lực của bể lắng:..............................................................47

4.

Tính toán cơ khí:............................................................................................47

III. Ước tính các thiết bị có trong sơ đồ công nghệ:...............................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................51

3


MỞ ĐẦU
Với sự gia tăng dân số của Việt Nam nói chung và các khu dân cư nói riêng, xử
lýnước thải đang là một đề tài nóng hiện nay. Nước thải từ khu dân cư, khu nhà ở mang
đặc tính chung của nước thải sinh hoạt: bị ô nhiễm bởi bã cặn hữu cơ (SS), chất hữu cơ
hòa tan (BOD), các chất dầu mỡ trong sinh hoạt (thường là dầu thực vật) và các vi trùng

gây bệnh.
Từ hiện trạng nêu trên, yêu cầu cấp thiết đặt ra là xử lý triệt để các chất ô nhiễm
để thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn xả thải, không ảnh hưởng đến môi trường sống của
người dân.
Do đó, đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt” được đề ra nhằm đáp
ứng nhu cầu trên. Qua đề tài, em được hiểu và nắm được sơ bộ cách tính tốn thiết kế
hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với yêu cầu là đưa ra phương án xử lý nước thải một
cách hợp lý, tính tốn các cơng trình, trình bày quá trình vận hành, các sự cố và biện
pháp khắc phục.

4


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD

: Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa, mg/l

COD

: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mg/l

DO

: Dissolved Oxygen – Oxy hịa tan, mg/l

F/M

: Food/Micro – Organism – Tỷ lệ lượng thức ăn và lượng vi sinh vật

N

: Nitơ

P

: Photpho

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

Aerotank

: Bể xử lý sinh học hiếu khí

SS

: Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/l

TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
SBR

: Sequencing Batch Reactor – Bể sinh học phản ứng theo mẻ

UASB

: Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor – Bể sinh học kỵ khí

TDS

: Total Dissolves Solid – Tổng chất rắn hòa tan, mg/l

TSS

: Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng, mg/l

XLNT

: Xử lý nước thải

5


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư
Bảng 1.2: Các chỉ tiêu đánh giá nước thải sinh hoạt
Bảng 1.3: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử lý
Bảng 1.4: QCVN 14:2008/BTNMT
Bảng 2.1: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử lý
Bảng 2.2: So sánh thông số kỹ thuật giữa bể SBR và Aerotank
Bảng 3.1: Các thơng số tính tốn bể aerotank.
Bảng 3.2 Tóm tắt các thơng số thiết kế bể Aerotank
Bảng 3.3: Các thơng số vào bể lắng II:
Bảng 3.4: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng II.

6


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hệ thống quản lý nước thải đơ thị ở Việt Nam
Hình 1.2: Sơ đồ xử lý nước thải điển hình
Hình 1.3: Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy Yên Sở

Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải áp dụng cơng nghệ AAO
Hình 1.5. Hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ USAB

Hình 1.6. Bể JOHKASOU
Hình 1.7. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải Bio – sac
Hình 2.1. Sơ đồ đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng
Hình 2.2. Sơ đồ phương án xử lý 1 (sử dụng bể AO)
Hình 2.3. Sơ đồ phương án xử lý 2 (sử dụng bể aerotank)
Hình 2.1: Các giai đoạn phát triển của VSV
Hình 2.2: Quá trình khử nito
Hình 3.1: Cấu tạo bể aerotank
Hình 3.2: Các thơng số bể aerotank
Hình 3.3: Cấu tạo ống phân phối khí
Hình 3.4: Phân bố đĩa thổi khí trong bể
Hình 3.5: Cấu tạo bể lắng II
Hình 3.6: Các thơng số trong lắng II
Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo ngăn tiếp nhận

7


PHẦN I: Giới thiệu chung
I. Tổng quan về nước thải sinh hoạt
1. Định nghĩa
Nước thải sinh hoạt là nước thải được sinh ra sau khi sử dụng cho các mục đích của
cộng đồng như: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… thường được thải từ các căn hộ, cơ

quan, trường học, bệnh viện, chợ và các cơng trình khác. Lượng nước thải sinh hoạt phụ
thuộc vào dân số, tiêu chuẩn và hệ thống cấp thoát nước. Nước thải sinh hoạt tại các đơ thị
thường có tiêu chuẩn cao hơn vùng ngoại thành và nông thôn do lượng nước thải tính trên
đầu người có sự khác biệt. Nước thải sinh hoạt ở đơ thị thường được thốt bằng hệ thống
thốt nước dẫn ra kênh rạch, cịn các vùng ngoại thành và nơng thơn do khơng có hệ thống
thốt nước nên thường được thải trực tiếp vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự
thấm.
2. Các thành phần chính
Các chất chứa trong nước thải bao gồm: các chất hữu cơ, vô cơ và các vi sinh vật. Các
chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50-60% tổng các chất hữu cơ thực vật:
cặn bã thực vật, rau quả, giấy… và các chất hữu cơ động vật: chất thải bài tiết từ người,
động vật, xác động vật. Nồng độ các chất thường được xác định qua các chỉ tiêu BOD,
COD, SS, TS…
Bảng 1.1. Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư[2]
Chỉ tiêu

Trong khoảng

Trung bình

350-1.200

720

-Chất rắn hồ tan (TDS) , mg/l

250-850

500

-Chất rắn lơ lửng (SS), mg/l

100-350

220

-BOD5, mg/l

110-400

220

-Tổng Nitơ, mg/l

20-85

40

-Nitơ hữu cơ, mg/l

8-35

15

-Nitơ Amoni, mg/l

12-50

25

-Nitơ Nitrit, mg/l

0-0,1

0,05

Tổng chất rắn ( TS), mg/l

8


-Nitơ Nitrat, mg/l

0,1-0,4

0,2

-Clorua, mg/l

30-100

50

-Độ kiềm , mgCaCO3/l

50-200

100

-Tổng chất béo, mg/l

50-150

100

-Tổng Phốt pho, mg/l

8

Bảng 1.2: Các chỉ tiêu đánh giá nước thải sinh hoạt[1]
Các chỉ tiêu
Tổng chất rắn (mg/l)
- Chất rắn hịa tan(mg/l)
- Chất rắn khơng tan(mg/l)
Tổng chất rắn lơ lửng(mg/l)
BOD5(mg/l)
COD(mg/l)
Tổng Nitơ(mg/l)

Nhe
200
120
8
120
100
250
25
10
50
106-107

Mức độ ơ nhiễm
Trung bình
500
350
150
350
200
500
50
20
100
107-108

Cao
1000
700
300
600
400
800
85
35
150
108-109

Nitơ hữu cơ
Dầu mỡ (mg/l)
Coliform No/100, (mg/l)
Các chất vô cơ trong nước thải chiếm 40-42% gồm chủ yếu cát, đất sét, axit, bazo

vơ cơ, dầu khống….
Trong nước thải có mặt nhiều loại vi sinh vật: vi khuẩn, virus, rong tảo, trứng giun
sán…. Trong số các loại vi sinh vật đó có các vi sinh vật gây bệnh như coliform, lỵ,
thương hàn… có khả năng bùng phát thành dịch.
 Với các tiêu chí trên, cùng kiến thức đã tích lũy được, các thơng số đầu vào của
nước thải được lựa chọn để làm cơ sở thiết kế như sau:
Bảng 1.3: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử ly

9


TT

Các thông số

Đơn vị

Nồng độ nước thải đầu vào

1

Lưu lượng nước thải

m3/ngày

30000

2

pH

3

BOD

mg/1

150

4

COD

mg/1

250

5

Chất rắn lơ lửng

mg/1

200

6

Nito tổng

mg/1

30

Nitơ hữu cơ

mg/1

10

Nitơ Amoni

mg/1

20

mg/1

40

mg/1

6

MPN/100ml

106

7

7-8.5

Dầu mỡ
3-

8

Phosphat (PO4 )

9

Tổng Coliform

Bảng 1.4: QCVN 14:2008/BTNMT
TT

II.

Thông số

Đơn vị

Giá trị cho phép
(QCVN14:2008 )



5–9

BOD5 (20 0C)

mg/l

30

3

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

mg/l

50

4

Tổng chất rắn hịa tan

mg/l

500

5

Sunfua

1

pH

2

(tính

theo

mg/l

H2S)
6

Amoni (tính theo N)

7

Nitrat

mg/l

(NO3-)(tính

mg/l

theo N)
8

Dầu mỡ động, thực vật

9

Tổng các chất hoạt động bề
mặt

10

Phosphat

(PO 43-)

(tính theo P)1
11

ml

trạng ơ nhiễm tại Việt Nam. [10]
10

5
30

mg/l

10

mg/l

5

mg/l

6

MPN/100

Tổng Coliforms

1.0

3.000

Th
ực


Q trình đơ thị hố tại VN diễn ra rất nhanh. Những đô thị lớn tại VN như Hà Nội, TP
Hồ Chí Minh, Hải Phịng, Đà Nẵng bị ơ nhiễm nước rất nặng nề. Đơ thị ngày càng phình ra
tại VN, nhưng cơ sở hạ tầng lại phát triển không cân xứng, đặc biệt là hệ thống xử lý nước
thải sinh hoạt tại VN vơ cùng thơ sơ. Có thể nói rằng, người Việt Nam đang làm ơ nhiễm
nguồn nước uống chính bằng nước sinh hoạt thải ra hàng ngày.
Số liệu thống kê mới đây cho thấy, trung bình một ngày Hà Nội thải 658.000 m3 nước
thải, trong đó 41% là nước thải sinh hoạt, 57% nước thải công nghiệp, 2% nước thải bệnh
viện. Hiện chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải; 36/400 cơ sở sản xuất có hệ
thống xử lý nước thải. Phần lớn nước thải không được xử lý đổ vào các sông Tô Lịch và
Kim Ngưu gây ô nhiễm nghiêm trọng 2 con sông này và các khu vực dân cư dọc theo sông.
Theo kết quả của dự án “Phát triển hệ thớng sử dụng nước đơ thị thích ứng với biến đổi
khí hậu” do Trường Đại học Tokyo (Nhật Bản) phối hợp với Trường Đại học Xây dựng Hà
Nội vừa công bố thì có 10% nước thải đơ thị chưa qua công đoạn xử lý, 36% nước thải
chưa qua xử lý cũng đổ ra các hồ. Tuy lượng thải ra lớn như vậy, nhưng cho đến nay, Hà
Nội mới có khoảng 6 trạm xử lý nước thải với tổng công suất khoảng hơn 260.000m3/ngày
- đêm đang hoạt động và dự kiến 5 trạm xử lý nữa đang dự kiến được đầu tư xây dựng với
tổng công suất gần 400.000m3/ngày - đêm.
Một báo cáo toàn cầu mới được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) công bố hồi đầu năm

2014 cho thấy, mỗi năm Việt Nam có hơn 20.000 người tử vong do điều kiện nước sạch và
vệ sinh nghèo nàn và thấp kém. Còn theo thống kê của Bộ Y tế, hơn 80% các bệnh truyền
nhiễm ở nước ta liên quan đến nguồn nước. Người dân ở cả nông thôn và thành thị đang
phải đối mặt với nguy cơ mắc bệnh do môi trường nước đang ngày một ô nhiễm trầm
trọng.

III. Phương pháp xử ly
11


1. Tổng quát về hệ thống quản ly nước thải đô thị
Nguồn nước thải

Xử lý cục bộ ngay tại nguồn

Sử dụng lại nước thải hoặc thải bỏ vào nguồn Hệ
tiếpthống
nhận xử lý nước thải

Thu gom nước thải

Vận chuyển và bơm nước thải

Hình 1.1: Hệ thống quản ly nước thải đô thị ở Việt Nam
2. Sơ đồ xử ly nước thải điển hình:
Nước thải
Song chắn rác

Bể lắng cát

Bể điều hòa

Bể khử trùng

Thải

Bể lắng cấp II

Bể lắng cấp I

Bể xử lý sinh học

Hình 1.2: Sơ đồ xử ly nước thải điển hình
3. Một số công trình, thiết bị trong nước và nước ngoài:
3.1.

Nhà máy xử ly nước thải Yên Sở:

Với công suất xử lý 200.000m3/ ngaydem.Cửa thu nước và vớt rác trên sông Kim
Ngưu và Sét, bốn hệ thống tách rác trong đó 3 hệ thống được bố trí tại 3 đập tràn hồ
Yên Sở và một hệ thống tại đập Thanh Liệt. Nhà bơm chính gồm 2 trạm bơm sơng kim
Ngưu và sông Sét. Hệ thống xử lý sơ bộ gồm bể lắng, bể tách đầu, bể phản ứng kế tiếp,
hệ thống xử lý bùn, nước thải sau khi được xử lý qua các bể được khử trùng bằng tia
cực tím.
12


Hình 1.3: Sơ đồ xử ly nước thải nhà máy Yên Sở

 Sử dụng công nghệ xử ly sinh học SBR: là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh

học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục. Mỗi bể SBR một chu kỳ tuần hoàn bao
gồm "Filling", "Reaction", "Settle", "Decantation", và "Idle".
o

Làm đầy (Filling): đưa nước thải đủ lượng đã qui định trước vào bể SBR.

Tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay
đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí, tạo mơi
trường thiếu khí và hiếu khí trong bể.

13


o

Sục khí (Reaction): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính

bằng sục khí hay làm thống bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn
hợp. Trong pha này diễn ra quá trình nitrat hóa, nitrit hóa và oxy hóa các chất hữu
cơ:
NH4+ +3/2O2 → NO2- + H2O + 2H+ (Nitrosomonas)
NO2- + 1/2 O2→ NO3- (Nitrobacter)
o

Lắng (Settling): Sau khi oxy hoá sinh học xảy ra, bùn được lắng và nước nổi

trên bề mặt tạo lớp màng phân các bùn nước đặt trưng.
o Chắt (Decant): Rút nước sau khi đã được lắng mà khơng cịn cặn.
o
3.2.

Nước thải

Nghỉ (Idle): Thời gian chờ để nạp mẻ mới.

Hệ thống xử ly nước thải bằng phương pháp AAO
Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống xử ly nước thải áp dụng công nghệ AAO

Song chắn
rác

Bể lắng sơ
cấp

Bể lắng cát

Bể lắng thứ
cấp

Hệ thống
AAO

Khử trùng
clo

Trạm bơm
Nước sau
xử lý
Bể nén bùn
trọng lực

Bể metan

Môi trường
Máy ép
bùn

Bể chứa

Xe tải chở
bùn
14


 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
AAO là viết tắt của các cụm từ Anaerobic (kỵ khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu
khí). Cơng nghệ AAO là quy trình xử lý sinh học liên tục ứng dụng nhiều hệ vi sinh vật
khác nhau: hệ vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí để xử lý nước thải. Dưới tác dụng
phân hủy chất ô nhiễm của hệ vi sinh vật mà nước thải được xử lý trước khi xả thải ra
môi trường.
o Quá trình xử ly Anaerobic (xử ly sinh học kỵ khí): Trong các bể kỵ khí xảy ra
q trình phân hủy các chất hữu cơ hịa tan và các chất dạng keo trong nước thải với
sự tham gia của hệ vi sinh vật kỵ khí. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, vi
sinh vật kỵ khí sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hịa tan có trong nước thải, phân hủy và
chuyển hóa chúng thành các hợp chất ở dạng khí. Bọt khí sinh ra bám vào các hạt
bùn cặn. Các hạt bùn cặn này nổi lên trên làm xáo trộn, gây ra dịng t̀n hồn cục bộ
trong lớp cặn lơ lửng.
Chất hữu cơ + VK kỵ khí → CO2 + H2S + CH4 + các chất khác + năng lượng
Chất hữu cơ + VK kỵ khí + năng lượng → C5H7O2N (Tế bào vi khuẩn mới)
o

Quá trình Anoxic (xử ly sinh học thiếu khí): Trong nước thải, có chứ hợp chất nitơ

vàphotpho, những hợp chất này cần phải được loại bỏ ra khỏi nước thải. Tại bể Anoxic,
trong điều kiện thiếu khí hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển xử lý N và P thơng qua q
trình Nitrat hóa và Photphoril.
Quá trình Nitrat hóa xảy ra như sau:
Hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào q trình này là Nitrosonas và Nitrobacter.
Trong mơi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn này sẻ khử Nitrat (NO3-) vàNitrit(NO2-)
theo chuỗi chuyển hóa:
NO3- → NO2- → N2O → N2↑
Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thốt khỏi nước và ra ngồi.
Quá trình Photphorit hóa:
Chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter. Các hợp chất hữu cơ
chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chủn hóa thành các hợp chất mới
khơng chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủng
loại vi khuẩn hiếu khí.

15


o

Quá trình Oxic ( xử ly sinh học hiếu khí):Đây là bể xử lý sử dụng chủng vi sinh

vật hiếu khí để phân hủy chất thải. Trong bể này, các vi sinh vật (cịn gọi là bùn hoạt
tính) tồn tại ở dạng lơ lửng sẽ hấp thụ oxy và chất hữu cơ (chất ô nhiễm) và sử dụng
chất dinh dưỡng là Nitơ & Photpho để tổng hợp tế bào mới, CO 2, H2O và giải phóng
năng lượng. Ngồi q trình tổng hợp tế bào mới, tồn tại phản ứng phân hủy nội sinh
(các tế bào vi sinh vật già sẽ tự phân hủy) làm giảm số lượng bùn hoạt tính. Tuy

nhiên quá trình tổng hợp tế bào mới vẫn chiếm ưu thế do trong bể duy trì các điều
kiện tối ưu vì vậy số lượng tế bào mới tạo thành nhiều hơn tế bào bị phân hủy và tạo
thành bùn dư cần phải được thải bỏ định kỳ.
Các phản ứng chính xảy ra trong bể Aerotank (bể xử lý sinh học hiếu khí) như:
Quá trình Oxy hóa và phân hủy chất hữu cơ:
Chất hữu cơ + O2 → CO2 + H2O + năng lượng
Quá trình tổng hợp tế bào mới:
Chất hữu cơ + O2 + NH3 → Tế bào vi sinh vật + CO2 + H2O + năng lượng
Quá trình phân hủy nội sinh:
C5H7O2N + O2 → CO2 + H2O + NH3 + năng lượng
Ưu điểm
-

Chi phí vận hành thấp.
Có thể di dời hệ thống xử lý khi nhà máy chuyển địa điểm.
Khi mở rộng quy mô, tăng công suất, có thể nối lắp thêm các module hợp khối mà
khơng phải dỡ bỏ để thay thế.
Nhược điểm
- Yêu cầu diện tích xây dựng.
- Sử dụng kết hợp nhiều hệ vi sinh, hệ thống vi sinh nhạy cảm, dễ ảnh hưởng lẫn nhau
địi hỏi khả năng vận hành của cơng nhân vận hành.

16


3.3. Công nghệ xử ly nước thải UASB
Hình 1.5. Hệ thống xử ly nước thải áp dụng công nghệ UASB

 Thuyết minh quy ưình cơng nghệ xử ly :
UASB là viết tắt của cụm từ Upflow Anaerobic Sludge Blanket, tạm dịch là bể xử lý

sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí. UASB được thiết kế cho nước thải có nồng
độ ơ nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp. Nồng độ COD đầu vào được giới
hạn ở mức thấp nhất là 100mg/l; nếu SS>3000mg/l thì khơng thích hợp để xử lý bằng
UASB.
UASB là q trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từ
dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v<1m/h). Cấu tạo của bể UASB thông thường
bao gồm: hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và hệ thống tách pha.
Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây sẽ diễn ra q
trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi
tầng vi sinh này. Hệ thống tách pha phía trên bể làm nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng và
khí, tại đây thì các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau
xử lý sẽ theo máng lắng chảy qua cơng trình xử lý tiếp theo.

17


Ưu điểm :

18


-

Khơng tốn nhiều năng lượng;

-

Q trình cơng nghệ khơng địi hỏi kỹ thuật phức tạp;

-

Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao nhưng lượng bùn sản sinh khơng nhiều, giảm chi
phí xử lý;

-

Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn, hiệu quả. Xử lý BOD trong khoảng 600 ÷ 15000
mg/l đạt từ 80-95%;

-

Có thể xử lý một số chất khó phân hủy;

-

Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống
Nhược điểm :

-

Cần diện tích và khơng gian lớn để xử lý chất thải;

-

Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khó kiểm sốt.
Phạm vi áp dụng:Ứng dụng cho hầu hết tất cả các loại nước thải có nồng độ COD từ
mức trung bình đến cao: thủy sản fillet, chả cá Surimi, thực phẩm đóng hộp, dệt
nhuộm, sản xuất bánh tráng, sản xuất tinh bột,…

(Nguồn: />

3.4.

Hệ thống xử ly nước thải JOHKASOU (Nhật Bản):

Hình 1.6. Bể JOHKASOU
Johkasou ( giô-ca-su): là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại nguồn. Hệ thống
Johkasou có thể áp dụng từng bước thay thế các hệ thống bể phốt hiện nay ở nước ta,
trước hết là tại các chung cư cao tầng, các khách sạn, khu du lịch sinh thái, các biệt
19


thự và nhà nghỉ nhằm mang lại cho mọi người được hưởng một bầu khơng khí trong
lành, góp phần bảo vệ tính bền vững cho mơi trường thiên nhiên trong khu vực và của
cả cộng đồng.
Cấu tạo gồm 5 ngăn (bể) chính:
o

Ngăn thứ nhất (bể lọc kỵ khí): Tiếp nhận nguồn nước thải, sàng lọc các vật liệu

rắn, kích thước lớn (giấy vệ sinh, tóc,...), đất, cát có trong nước thải;
o

Ngăn thứ hai (bể lọc kỵ khí): loại trừ các chất rắn lơ lửng bằng quá trình vật lý

và sinh học.
o Ngăn thứ ba (bể lọc màng sinh học): loại trừ BOD, loại trừ Nitơ, Phốtpho bằng
phương pháp màng sinh học.
o Ngăn thứ tư: Bể trữ nước đã xử lý
o

Ngăn thứ năm (bể khử trùng): diệt một số vi khuẩn bằng Clo khơ, thải nước xử

lý ra ngồi.
Ưu điểm:
o

Thiết bị hiện đại, hiệu quả xử lý cao

o

Thiết bị không chỉ loại bỏ SS mà còn loại bỏ được các hợp chất khó phân huỷ

như chất tẩy rửa bằng cách tăng thời gian lưu của bùn. Hơn nữa xử lý triệt để N và P
có trong nước thải, nước thải có thể được tái sử dụng.
o

Khơng cần thiết phải t̀n hồn bùn để duy trì nồng độ vi sinh vật. Chỉ cần kiểm

soát áp lực xuyên qua màng và chất lượng nước đầu vào. Mà kiểm sốt 2 yếu tố này
hồn tồn có thể dễ dàng tìm hiểu.
o

Dễ dàng tự động hố và điều khiển từ xa để kiểm sốt tồn bộ quá trình xử lý.

o

Hệ thống lọc sinh học được thiết kế với nguyên tắc tiết kiệm năng lượng. Hệ

thống cấp khí đóng vai trị tiết kiệm năng lương, vừa cung cấp ơxi cho q trình xử lý,
vừa có tác dụng làm sạch bề mặt màng lọc, không gây tắc nhờ tạo ra dịng chảy xốy.

o

Lượng bùn hoạt tính sinh ra ít, cho nên chi phí của việc xử lý bùn là rất nhỏ.

Nhược điểm:
o

Chi phí đầu tư lớn

o

Yêu cầu chất lượng nước đầu vào chặt chẽ.
20


Hiện ở Việt Nam đã có cơng trình ứng dụng hệ thống Johkasou là nhà N-06 khu đô thị
mới Dịch Vọng do Công ty Cổ phần phát triển đô thị Từ Liêm (LIDECO) làm chủ đầu tư.
Với thể tích 3,6 mét khối, công suất xử lý 2m3/ngày đêm phù hợp cho 10-15 người sinh
hoạt được đặt tại tầng 1. Kết quả kiểm nghiệm của các cơ quan quản lý môi trường Bộ
TN&MT, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) sau gần 2 năm khu đô thị sử
dung hệ thống này, cho thấy: Nước thải sau xử lý của bộ Johkasou đạt chất lượng tốt hơn
tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam: TCVN 6772:2000.
3.5.

Công nghệ xử ly nước thải Bio-Sac (Hàn Quốc)

Thuyết minh công nghệ
Hình 1.7. Sơ đồ công nghệ xử ly nước thải Bio – sac
Nước thải ==> Kị khí ==> Thiếu khí ==> Hiếu khí (Bùn hoạt tính cùng với các hạt vật
liệu dính bám Bio-SAC Media) ==> Lắng 2 ==> Khử trùng. Tại bể Kị khí, các hợp chất hữu

cơ sẽ được hấp thu bởi các vi khuẩn yếm khí và đồng thời Photphat được giải phóng, là
nguồn năng lượng cho sự phát triển của các vi sinh vật.
Tại bể thiếu khí, NO3-N có trong nước tái hồi từ bể giảm DO sẽ được làm giảm bởi các
vì khuẩn loại khử Nitơ và chủn thành khí N2.
Tại bể phản ứng Bio-SAC: các vi khuẩn oxy hóa các hợp chất trở thành NO2-N và
NO3-N. Lượng Photphat thừa sẽ được hấp thu bởi các vật liệu trung gian bám dính và được
lưu giữ tại đấy. Tại đây các dịng khí từ đáy kết hợp với các vách thiết kế đặc biệt sẽ tạo dịng
xốy khuấy trộng bùn đáy.
21


Bể giảm DO: Nước thải đổ vào bể này vẫn còn lượng oxy hòa tan khá cao, lượng oxy
này sẽ làm giảm đi và nước được làm giảm oxy hòa tan này sẽ quay vịng lại bể thiếu khí
giúp cho các phản ứng khử Nitơ diễn ra thuận lợi hơn.

Ưu điểm:
- Được thiết kế với các tấm chắn đặc biệt để ngăn trở dịng chảy tạo ra lực xốy đảo trộn.
- Có lượng chất rắn huyền phù của chất lỏng hỗn hợp (bùn hoạt tính) cao (do các q
trình tái hồi bùn nội bộ) dẫn đến giảm đến tối thiểu thời gian lưu nước trong các bể phản
ứng.
- Có độ bền và khả năng xử lý cao đối với các nguồn thải ô nhiễm cao và chịu được sự
biến động thất thường.
- Hệ thống được thiết kế theo nguyên tắc modul có kích thước gọn nhe, dễ dàng nâng
cấp mở rộng.
- Dễ dàng tự động hóa, vận hành đơn giản.
- Hệ thống có thể xây gầm dưới đất, tiết kiệm được quỹ đất không ảnh hưởng tới kiến
trúc của các cơng trình xung quanh.
- Giá thành hợp lý.
Nhược điểm:
-

u cầu năng lực vận hành cao.

22


PHẦN II: ĐỀ X́T CƠNG NGHỆ
I. Các cơng đoạn xử ly
1. Tiền xử ly:
có nhiệm vụ loại bỏ khỏi nước thải tất cả các vât có thể gây tắc nghẽn đường ống, làm
hư hại máy bơm, làm giảm hiệu quả xử lí của giai đoạn sau. Thường sử dụngsong chắn rác
hoặc lưới lọc:
Song chắn rác, lưới chắn dùng để chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở
dạng sợi như: giấy, rau, rác... được gọi chung là rác. Rác thường được chuyển tới máy
nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân
huỷ cặn.
Song chắn rác hoặc lưới chắn rác đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải
chảy vào trạm bơm. Song chắn rác nên đặt nghiêng về phía sau so với dịng chảy một góc
45-60°, song chắn gồm các thanh kim loại (thép không rỉ) tiết diện 5x20mm đặt cách nhau
20-50mm trong một khung thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên xuống dọc theo hai
khe ở thành mương dẫn, vận tốc nước qua song chắn rác thơ w = 0,6-1,0m/s.Lưới chắn rác
mịn thường có khe rộng từ 10-20mm, vận tốc nước qua:w=0,3-0,6 m/s. Làm sạch song chắn
và lưới chắn bằng thủ công hay bằng các thiết bị cơ khí tự động hoặc bán tự động. Ở trên
hoặc bên cạnh mương đặt song, lưới chắn rác phải bơ trí sàn thao tác đủ chỗ để thùng rác và
đường vận chuyển.
2. Xử ly sơ bộ:
có nhiệm vụ lắng cát và tách dầu mỡ ra khỏi nước thải, đồngthời điều hòa lưu lượng
và nồng độ nước thải. Các thiết bị chính:
2.1. Bể lắng cát
Tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vơ cơ có trọng lượng riêng lớn (như xỉ than,

23


cát...). Chúng khơng có lợi đơi với các q trình làm trong, xử lý sinh hoá nước thải và xử lý
cặn bã cũng như khơng có lợi đơi với các cơng trình thiết bị cơng nghệ trên trạm xử lý. Cát
từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho những
mục đích xây dựng.
Có 3 loại bể lắng cát: bể lắng cát ngang (cả hình vng và hình chữ nhật), bể lắng cát
thổi khí và bể lắng cát dịng xốy.
•

Bể lắng cát ngang: dịng chảy đi qua bể theo chiều ngang và vận tốc của dịng

chảy được kiểm sốt bởi kích thước của bể, ơng phân phơi nước đầu vào và ông thu
nước đầu ra. Bể lắng cat ngang chỉ ứng dụng cho trạm xử lýcông suất nhỏ nhưng hiệu
quả xử lý khơng cao.
• Bể lắng cát thổi khí: bao gồm một bể thổi khí dịng chảy xoắn ốc có vận tơc xoắn
được thực hiện và kiểm sốt bởi kích thước bể và lượng khí cấp vào. Be lắng cát thối khí
ứng dụng được cho các trạm xử lý công suất lớn, hiệu quả cao không phụ thuộc vào lun
lượng.
• Bể lắng cát dịng xoáy: bao gồm một bể hình trụ dịng chảy đi vào tiếp xúc với
thành bể tạo nên mơ hình dịng chảy xốy, lực ly tâm và trọng lực làm cho cát được tách
ra.
Thiết kê bể lắng cát thường dựa trên việc loại bỏ những phân tử bằng phương pháp lắng
trọng lực, do đó quan trọng nhất trong thiết kế bể là thời gian lưu và thể tích bể với: V=
Q . tlưu (m3) và tlưuthường chọn 30~90s.
2.2. Bể điều hòa:
Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng sơ cấp. Dùng để điều hòa lưu lượng cũng như
nồng độ nước thải. Trong bể có hệ thống khuấy trộn để bảo đảm hòa tan và san đều nồng
độ các chất bẩn trong thể tích tồn bể, không cho cặn lắng trong bể.

2.3. Bể lắng cấp I:
Là bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của
nước thải. Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhe sẽ nổi lên bề
mặt. Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chủn lên cơng trình
xử lý cặnCác bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Q trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90
24


- 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
q trình lắng ta có thể thêm vào chất đơng tụ sinh học.
Thông thường trong bể lắng, người ta thường phân ra làm 4 vùng:
-

Vùng phân phôi nước vào

-

Vùng lắng các hạt cặn

-

Vùng chứa và cô đặc cặn

-

Vùng thu nước ra

-

Bể lắng được chia làm 3 loại:

-

Bể lắng ngang (có hoặc khơng có vách nghiêng): mặt bằng có dạng hình chữ nhật.

-

Bể lắng đứng:
Mặt bằng là hình trịn hoặc hình vng (nhưng trên thực tế thường sử dụng bể lắng
đứng hình trịn), trong bể lắng hình trịn nước chủn động theo phương bán kính
(radian).

-

Bể lắng li tâm:
Mặt bằng là hình trịn,nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi
thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.

3. Xử lí sinh học:
Mục đích q trình xử lí sinh học là lợi dụng các hoạt động sống và sinh sản của vi sinh
vật để khử các hợp chất hữu cơ chứa Cacbon, Nito và Photpho trong nước thải. Đây là
bước xử lý quan trọng cho nước thải sinh hoạt, quyết định chất lượng nước đầu ra.Có rất
25