Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xỷ lý nước thải công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

VŨ VĂN HƯNG

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Q TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Hà Nội - 2009


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

1

Vũ Văn Hưng

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC, CÁC
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY ...................................... 3
1.1. Khái niệm và nguyên nhân: .................................................................... 3

1.2. Nước trong tự nhiên: ............................................................................... 3
1.3. Ơ nhiễm mơi trường nước: ..................................................................... 8
1.4. Những thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước: .............................. 11
1.5. Các phương pháp xử lý nước thải: ....................................................... 13
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP............. 20
2.1. Các nguồn nước thải của nhà máy:....................................................... 20
2.2. Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải của nhà máy: ............................. 20
2.2.1. Giới thiệu chung: ............................................................................ 20
2.2.2. Quy trình xử lý nước thải: .............................................................. 23
CHƯƠNG III: KHẢO SÁT CÁC CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG .......... 28
3.1. Định nghĩa: ........................................................................................... 28
3.2. Các loại cảm biến: ................................................................................ 29
3.2.1. Lưu lượng kế: ................................................................................. 29
3.2.2. Cảm biến báo mức nước: ............................................................... 30
3.2.3. Cảm biến đo độ cứng của nước: ..................................................... 31
3.2.4. Cảm biến đo mức kiểu điện dung: ................................................. 37
3.2.5. Cảm biến đo độ pH......................................................................... 39
CHƯƠNG IV: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300 ............................................ 43
4.1. Lịch sử phát triển PLC:......................................................................... 43

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

2

Vũ Văn Hưng

4.2. Vai trò của PLC .................................................................................... 44

4.3. Ưu thế của việc dùng PLC trong tự động hoá ...................................... 44
4.4. Phần cứng của PLC S7-300 .................................................................. 44
4.5. Tổ chức bộ nhớ CPU của PLC S7-300:................................................ 48
4.6. Vịng qt chương trình: ....................................................................... 50
4.7. Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng:............................ 51
4.8. Cấu trúc chương trình: .......................................................................... 52
CHƯƠNG V: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG S7-300 ...... 55
5.1. Cấu hình cho S7-300: ........................................................................... 55
5.2. Trang bị điện của hệ thống: .................................................................. 55
5.3. Yêu cầu điều khiển hệ thống: ............................................................... 62
5.4. Phân công vào/ ra.................................................................................. 64
CHƯƠNG VI: TỔNG QUAN VỂ SCADA VÀ PHẦN MỀM WinCC ......... 71
6.1. Tổng quan về hệ SCADA: .................................................................... 71
6.2. Tổng quan về phần mềm thiết kế WinCC ............................................ 72
6.3. Các bước cơ bản tiến hành thiết kế....................................................... 73
6.3.1. Khởi tạo một dự án:........................................................................ 73
6.3.2. Thiết kế giao diện đồ hoạ .............................................................. 75
6.3.3. Thu thập dữ liệu và biểu diễn giá trị quá trình (Tag logging)........ 75
6.3.4. Thu thập cảnh báo dữ liệu (alarm logging) ................................... 77
6.4. Truyền thông trong mơi trường WinCC ............................................... 79
6.5. Thiết lập cấu hình truyền thông: ........................................................... 82
6.6. Các module chức năng cơ bản của WinCC: ......................................... 84
6.7. Các cấu hình hệ thống cơ bản : ............................................................. 92
6.8. Tích hợp giữa WINCC và STEP7 – 300 .............................................. 94
6.9. Giao diện giám sát và điều khiển: ........................................................ 95
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 96
Tài liệu tham khảo ........................................................................................... 97
Phụ lục ............................................................................................................. 98
Tóm tắt luận văn ............................................................................................ 127

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

3

Vũ Văn Hưng

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Thành phần hoá học nước trong tự nhiên. ................................ 7
Bảng 1.2: Bảng hoá chất thường dùng để điều chỉnh pH nước thải ....... 18

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Chu trình tuần hồn của nước tự nhiên. .................................... 5
Hình 1.2: Thiết bị tách dầu, mỡ ............................................................... 15
Hình 1.3: Sơ đồ thiết bị làm sạch nước thải bằng phương pháp đơng tụ 16
Hình 2.1: Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy sửa chữa tàu biển................... 20
Hình 2.2: Các tank chứa hóa chất xử lý nước thải. ................................. 21
Hình 2.3: Tank gom nước thải. ................................................................ 24
Hình 2.4: Các tank xử lý nước thải bằng hóa chất. ................................. 25
Hình 2.5: Các Tank lắng cặn và máy ép bùn. .......................................... 26
Hình 2.6: Các tank lọc nước lần cuối. ..................................................... 27
Hình 3.1: Cấu tạo lưu lượng kế. .............................................................. 29
Hình 3.2: Đầu dị cảm biến báo mức nước. ............................................. 31
Hình 3.3: Phương pháp chuyển đổi cực phổ. .......................................... 33
Hình 3.4: Cấu tạo điện cực nhỏ giọt. ....................................................... 34
Hình 3.5: Chuyển đổi cực phổ điện cực cứng ......................................... .35
Hình 3.6: Điện cực kiểu vi sai .................................................................. 36

Hình 3.7: Cảm biến mức kiểu điện dung.................................................. 37
Hình 3.8: Điện cực đo độ pH. .................................................................. 41
Hình 4.1: Cấu trúc của PLC S7-300 ........................................................ 45
Hình 4.2: Tổ chức bộ nhớ trong CPU ...................................................... 49
Hình 4.3: Vịng qt chương trình ........................................................... 50

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

4

Vũ Văn Hưng

Hình 4.4: Ngun lý trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng 52
Hình 4.5:Lập trình tuyến tính................................................................... 52
Hình 4.6: Lập trình cấu trúc .................................................................... 54
Hình 5.1: Nguồn cung cấp cho động cơ ba pha. ..................................... 56
Hình 5.2: Mạch điều khiển các động cơ. ................................................ 57
Hình 5.3: Nguồn điều khiển các thiết bị. ................................................. 62
Hình 6.1: Cấu hình của một SCADA điển hình ....................................... 72
Hình 6.2: Màn hình giao diện chính của WINCC................................... 74
Hình 6.3: Màn hình hiển thị chức năng Tag Logging ............................ 76
Hình 6.4: Tạo một archive ....................................................................... 76
Hình 6.5:Kết thúc việ tạo archive ............................................................ 76
Hình 6.6: Tạo một Table Windows ......................................................... 77
Hình 6.7: Màn hình giao diện Alarm Logging........................................ 77
Hình 6.8 (a,b,c): Các bước thiết lập Alarm Logging .............................. 78
Hình 6.9: Bản chất của q trình truyền thơng trong WinCC................. 79

Hình 6.10: Kết nối truyền thơng ............................................................ 81
Hình 6.11: Tích hợp giữa vWinCC và Step7-300. .................................. 94

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

1

Vũ Văn Hưng

LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang trên đường đi lên cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa, mục
tiêu đến năm 2020, nước ta cơ bản trở thành nước cơng nghiệp. Trong q
trình phát triển của nền kinh tế, các nhà máy, xí nghiệp cũng tăng nhanh về số
lượng, tạo ra của cải vật chất, góp phần làm thay đổi đáng kể bộ mặt đất nước.
Nền kinh tế đang trên đà phát triển, với chính sách thu hút đầu tư đúng
đắn và hiệu quả của Đảng và Nhà nước, Việt Nam đã và đang thu hút vốn đầu
tư của nước ngoài ngày càng nhiều. Việt Nam đã thừa hưởng những thành tựu
mới nhất về công nghệ và thiết bị của các nước trên thế giới những năm gần
đây. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển nhanh chóng của các ngành cơng
nghiệp, ơ nhiễm mơi trường đã và đang trở thành một thách thức lớn và đòi
hỏi sự quan tâm sâu sắc của nhiều quốc gia, đặc biệt là các nước đang phát
triển. Trong đó, ơ nhiễm nguồn nước là vấn đề bức xúc cần được quan tâm
nhiều nhát, tình trạng ơ nhiễm nguồn nước ở nước ta hiện rất nghiêm trọng và
đã đạt đến mức báo động. Qua thống kê cho thấy, hầu hết các sông hồ ở các
thành phố lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, nơi có dân cư đơng
đúc và nhiều khu công nghiệp lớn đều bị ô nhiễm. Phần lớn lượng nước thải
sinh hoạt (khoảng 600.000 m3 mỗi ngày, với khoảng 250 tấn rác được thải ra

các sông ở khu vực Hà Nội) và công nghiệp (khoảng 260.000 m3 và chỉ có
10% được xử lý) đều đổ thẳng vào các ao hồ, sau đó chảy ra các con sơng lớn
tại Vùng Châu thổ Sông Hồng và Sông Mê Kông. Vụ nước thải của Công ty
VEDAN đổ ra sông Thị Vải tại Đồng Nai đã gióng lên hồi chng báo động
về tình trạng ơ nhiễm nguồn nước ở Việt Nam.
Để giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước do nước thải gây ra, nhiều
chính sách và cách tiếp cận khác nhau đã được nghiên cứu và áp dụng. Trong
đó, việc xử lý nước thải công nghiệp trước khi đưa trở lại môi trường là giải

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

Vũ Văn Hưng

2

pháp có tính cấp thiết, thiết thực và hiệu quả nhất nhằm giảm thiểu tình trạng
ơ nhiễm nguồn nước ở nước ta hiện nay.
Xuất phát từ những phân tích trên, học viên thực hiện luận văn đã quyết
định chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý
nước thải công nghiệp”. Thiết nghĩ là kỹ sư điều khiển tự động, việc áp dụng
lý thuyết điều khiển tự động vào quá trình sản xuất thực tế là quan trọng và
cần thiết, chính vì vậy, tác giả đã mạnh dạn đề xuất nội dung đề tài của mình
và đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Điều khiển
tự động thuộc trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Văn Hồ - người
đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Xin
kính chúc thầy và gia đình sức khoẻ và hạnh phúc, chúc thầy đạt được nhiều

thành công hơn nữa trong công việc giảng dạy cũng như trên con đường
nghiên cứu khoa học. Xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo thuộc Bộ môn
Điều khiển tự động và thuộc Viện đào tạo sau Đại học đã tạo điều kiện
thuận lợi nhất cho tác giả. Lời cảm ơn cuối cùng xin dành cho bạn bè, người
thân - những người luôn bên cạnh, kịp thời động viên và giúp đỡ tác giả trong
thời gian qua.
Do thời gian và điều kiện có hạn nên việc nghiên cứu chưa thể thể hiện
được chính xác nhất hoạt động thực tế của hệ thống. Vì thế đề tài chắc chắn
khơng thể tránh được những thiếu sót, kính mong được sự quan tâm của thầy
cơ và các bạn để đề tài được hồn thiện hơn.
Hà nội ngày 05 tháng 11 năm 2009
Học viên thực hiện
Vũ Văn Hưng

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

3

Vũ Văn Hưng

CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC,
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY
1.1. Khái niệm và nguyên nhân:
- Ô nhiễm mơi trường là sự thay đổi tính chất của mơi trường vi phạm
tiêu chuẩn môi trường. Chất ô nhiễm là những nhân tố làm cho môi trường trở
nên độc hại.

- Thông thường tiêu chuẩn môi trường là những chuẩn mực, giới hạn
cho phép được quy định dùng làm căn cứ để quản lí mơi trường.
- Sự ơ nhiễm mơi trường có thể là hậu quả của các hoạt động tự nhiên,
như hoạt động núi lửa, thiên tai, lũ, lụt, bão hoặc các hoạt động do con người
thực hiện trong công nghiệp, giao thơng và trong sinh hoạt.
- Có nhiều phương pháp đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường dựa vào
tình trạng sức khoẻ và bệnh tật của con người và sinh vật sống trong môi
trường ấy hoặc dựa vào thang tiêu chuẩn đánh giá chất lượng môi trường.
- Với mỗi loại mơi trường (đất, nước, khơng khí…) ta có cách xử lý ô
nhiễm khác nhau.
- Trong phạm vi đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá
trình xử lý nước thải cơng nghiệp”, ta chỉ trình bày tổng quan những vấn đề
về ô nhiễm môi trường nước và xử lý môi trường nước.
1.2. Nước trong tự nhiên:
- Nước trong tự nhiên bao gồm toàn bộ các đại dương, biển, vịnh, sông,
suối, ao, hồ, nước ngầm, băng tuyết, hơi ẩm trong đất và trong khơng khí.
Gần 94% nước trên trái đất là nước mặn, nếu tính cả nước nhiễm mặn thì tỉ lệ
này lên tới khoảng 97.5%, nước ngọt chiếm tỉ lệ rất nhỏ.

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

4

Vũ Văn Hưng

- Nước đóng vai trị rất quan trọng trong việc điều hồ khí hậu và cho
sự sống trên trái đất. Nước là dung môi lí tưởng để hồ tan, phân bố các chất

vơ cơ, hữu cơ, làm nguồn dinh dưỡng cho giới thuỷ sinh cũng như động thực
vật trên cạn, cho thế giới vi sinh vật và cả con người. Nước giúp cho các tế
bào sinh vật trao đổi chất dinh dưỡng, tham gia vào các phản ứng hoá sinh và
cấu tạo tế bào mới. Có thể nói rằng ở đâu có nước là ở đó có sự sống và
ngược lại. Nhu cầu về nước của người dân ở đơ thị khoảng 100-150 lít/ngày
để cung cấp cho nhu cầu ăn, uống, tắm, giặt, vệ sinh. Ngồi nhu cầu sinh hoạt,
nước cịn cung cấp cho tưới tiêu thuỷ lợi, các ngành công nghiệp chế biến
nông sản, chế biến các sản phẩm khác như luyện kim, dệt sợi, giấy…, nhu cầu
nước ngày càng lớn.
- Nước dùng cho sinh hoạt, trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp,
dịch vụ. Sau khi được sử dụng đều trở thành nước thải bị ô nhiễm với các
mức độ khác nhau và lại được đưa trở lại các nguồn nước và nếu khơng xử lý
(làm sạch) thì sẽ làm ơ nhiễm mơi trường. Hơn nữa hàng năm nạn phá rừng
trên toàn cầu rất lớn làm cho lớp thực vật che phủ đất bị suy giảm, lượng
nước ngọt càng dễ bay hơi và nước nguồn bị hạ xuống. Như vậy nước ngọt từ
các ao, hồ, sông, suối và một phần nước ngầm bị kiệt dần và chất lượng nước
cũng bị suy giảm.
- Nước trong tự nhiên được tuần hồn theo một chu trình. Theo chu
trình tuần hồn, nước ngọt được tru chuyển qua quá trình bốc hơi và mưa
(thường là ngắn theo năm). Với chu trình này lượng nước được bảo tồn
nhưng nước được biến dạng từ lỏng sang hơi và rắn (băng tuyết), hoặc từ nơi
này sang nơi khác ở các thuỷ vực, biển và đại dương, nước mặt (sông, suối,
ao, hồ) và nước ngầm.

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

Băng tuyết

29 triệu KM3

Sơng hồ
200.000 KM3

Vũ Văn Hưng

5

Bốc hơi từ
đất liền
70.000 KM3

Hơi nước trong khơng
khí 29 triệu KM3

Mưa trên đất liền
110.000 KM3 Bốc hơi từ biển
Mưa trên biển
KM3
390.000 KM3
Nước tràn từ đất
29 triệu KM3

Nước ngầm
8 triệu KM3

Đại dương
1.348 triệu KM3

Hình 1.1: Chu trình tuần hồn của nước tự nhiên.
1.2.1. Nước mặt:
- Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm ở
dạng động (chảy) như sơng, suối, kênh, rạch và dịng tĩnh hoặc chảy chậm
như ao, hồ, đầm, phá… Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do
mưa hoặc cũng có thể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ
ẩm cũng như dư thừa số lượng trong các tầng nước ngầm.
- Nước chảy vào các sông luôn ở trạng thái động phụ thuộc vào lưu
lượng và mùa. Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các lưu vực. Nước qua
vùng đá vơi, đá phấn thì nước trong và cứng. Nước chảy qua vùng có tính
chất thấm kém thì nước đục và mềm. Các hạt hữu cơ hoặc vô cơ bị cuốn theo
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

6

Vũ Văn Hưng

khó sa lắng. Nước chảy qua rừng rậm nước trong và chứa nhiều chất hữu cơ
hoà tan… Nạn phá rừng tràn lan làm nước cuốn trôi hầu hết cá thành phần
trong đất.
- Nước cứng thường giàu các ion Canxi và Magiê, pH cao (thường lớn
hơn 7). Nước có pH nhỏ hơn 7 là nước mềm. Khi chảy qua các lưu vực sông
ở đồng bằng, nước có nhiều phù sa, chứa nhiều tạp chất hữu cơ (humic), một
số tạp chất chứa ion kim loại, đặc biệt là nhơm và sắt. Nước ở vùng này có độ
mặn cao, điển hình nhất là nước ở lưu vực sông Hồng vào mùa mưa.
- Nước ở ao, hồ, đầm, phá về mùa mưa được bổ sung và chảy tràn, về
ngun tắc có thể coi là dịng chảy chậm, thời gian lưu lớn. Nước này có độ

đục thấp, hàm lượng các chất hữu cơ thấp thường được sử dụng làm nước
sinh hoạt. Trong trường hợp nước ở các thuỷ vực này lưu quá lâu có thể xảy
ra hiện tượng phát triển của rong tảo làm giảm chất lượng nguồn nước. Ở đây
chưa kể tới các lồi rong tảo có độc tính gây bệnh cho người và động vật.
1.2.2. Nước ngầm:
- Nước ngầm tồn tại ở các tầng hoặc các túi trong trong đất. Chất lượng
nước ngầm phụ thuộc vào một loạt yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn
tại, bản chất lớp đất đá nước thấm qua hoặc chứa tầng nước Thơng thường
nước chứa ít tạp chất hữu cơ và sinh vật, giàu các ion vô cơ và vi sinh vật,
giàu các ion vô cơ. Nước ngầm ở ở các vùng khác có các thành phần khác
nhau, như ở vùng đá, vùng ven đô thị, vùng công nghiệp. Nước ngầm vùng
ven biển dễ bị ô nhiễm mặn.
- Nước ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cấp cho các vùng đô
thị, công nghiệp, tưới tiêu thuỷ lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp
tập trung, như cây cà phê ở Tây Nguyên.

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

Vũ Văn Hưng

7

1.2.3. Nước biển:
Nước biển tương đối đồng đều về thành phần, đặc biệt là giàu muối
NaCl, vì vậy nước biển gọi là nước mặn. khoảng ¾ bề mặt trái đất được bao
phủ bởi nước biển. Có thể phân theo tỉ lệ muối hồ tan từ mức độ lớn tới nhỏ
là nước mặn ở các vùng biển và đại dương, nước lợ ở các vùng cửa sơng ven

biển, nước ngọt ở các sơng ngịi, ao hồ. Thành phần chủ yếu của nước biển là
các ion Cl-, SO42-, CO32-, SiO32, Na+, Ca2+, Mg2+… Nước biển thích hợp với
các lồi thuỷ sản nước mặn, là mơi trướng sống quan trọng của nhiều giới
sinh vật. Nước biển đóng vai trị quan trọng trong chu trình tuần hồn nước
tồn cầu.
Bảng 1.1: Thành phần hoá học nước trong tự nhiên.
Nước biển
Thành phần

Nước sông, hồ, đầm

Nồng độ mg/l

Thứ tự

Nồng độ mg/l

Thứ tự

Clo(Cl-)

19340

1

8

4

Natri(Na+)

10770

2

6

5

Sunfat(SO42-)

2712

3

11

3

Magiê(Mg2+)

1290

4

4

6

Canxi(Ca2+)

412

5

15

2

Kali(K+)

399

6

2

7

Bicacbonat(HCO3-)

146

7

58

1

Bromua(Br-)

65

8

Stronti(Sr-)

9

9

Các ion chính:

Các nguyên tố vi lượng

Microgam/lit

Microgam/lit

Bo(B)

4500

1

10

15

Silic(Si)

5000

2

13100

3

Fli(F)

1400

3

100

12

Nito(N)

250

4

230

11

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp

HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

Vũ Văn Hưng

8

Photpho(P)

35

5

20

13

Molipden(Mo)

11

6

1

18

Kẽm (Zn)

5

7

20

14

Sắt(Fe)

3

8

670

9

Mangan(Mn)

2

9

7

16

1.3. Ơ nhiễm môi trường nước:
1.3.1. Khái niệm:

Sự ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi thành phần và chất của
nước gây ảnh hưởng đến hoạt động sống bình thường của con người và sinh
vật. Khi sự thay đổi thành phần và tính chất của nước vượt qua một ngưỡng
cho phép thì sự ô nhiễm đã ở mức độ nguy hiểm và gây một số bệnh tật ở
người.
1.3.2. Các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước:
1.3.2.1. Ô nhiễm do nước chảy tràn trên mặt đất:
Nước chảy tràn trên mặt đất do mưa hoặc do thoát ra từ tưới tiêu đồng
ruộng là nguyên nhân gây ô nhiễm nước sông, hồ… Nước đồng ruộng cuốn
theo thuốc bảo vệ thực vật, phân bón (kể cả phân hữu cơ và phân hoá học),
cũng như nước mưa, lũ lụt cùng nước ngầm chảy tràn cuốn theo các chất mầu
mỡ của đất, như mùn, phù sa, các vi sinh vật và các nguồn nước.
1.3.2.2. Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên:
Nước ở vùng cửa sơng thường bị nhiễm mặn và có thể chuyển ô nhiễm
này vào sâu trong đất liền. Ở các vùng nhiễm phèn có thể theo kênh rạch
chuyển ơ nhiễm vào các vùng khác. Các yếu tố tự nhiên cần phải kể đến như
ảnh hưởng của thành phần cấu tạo đất hoặc hồn cảnh địa lý của từng khu
vực. Ví dụ: vùng có quặng khống sản, núi lửa hoạt động,… nước sẽ bị ơ
nhiễm do ảnh hưởng của nham thạch, khống sản.
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

9

Vũ Văn Hưng

1.3.2.3. Ơ nhiễm do nước thải:
- Nước thải là nước đã qua sử dụng vào các mục đích như sinh hoạt,

dịch vụ, tưới tiêu thuỷ lợi, chế biến nông nghiệp, chăn nuôi. Thông thường
nước thải được phân theo nguồn gốc phát sinh ra chúng.
- Nước thải sinh hoạt hay nước thải từ khu dân cư gồm nước sau khi sử
dụng từ các hộ gia đình, bệnh viện, trường học, cơ quan, khu vui chơi giải trí.
Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là trong đó có hàm lượng lớn các chất
hữu cơ dễ bị phân huỷ (hydratcacbon, protein, chất béo), các chất vô cơ sinh
dưỡng (phosphor, nitơ) cùng với các vi khuẩn (có thể vi sinh vật gây bệnh),
trứng giun, sán…
- Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt phụ thuộc
vào điều kiện sống, chất lượng bữa ăn, lượng nước sử dụng và hệ thống tiếp
nhận nước thải. Để đánh giá chính xác, cần khảo sát đặc điểm nước thải từng
vùng dân cư như ở đô thị, nông thôn, miền núi, đồng bằng, khu du lịch…Để
có thể dễ tính tốn người ta tính số lượng nước dùng cho một người trong một
ngày là 100-150 lít và kể cả trại chăn ni là 250 lít/người/ngày.
- Nước thải cơng nghiệp: Nước thải từ các xí nghiệp sản xuất cơng
nghiệp, thủ cơng nghiệp, giao thông vận tải gọi chung là nước thải công
nghiệp. Nước thải cơng nghiệp khơng có đặc điểm chung mà phụ thuộc vào
quy trình cơng nghệ của từng loại sản phẩm. Nước thải từ các cơ sở sản xuất
nông sản, thực phẩm và thuỷ sản (đường, sữa, bột, tôm, cá, rượu bia…) có
nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ, nước thải từ các nhà máy thuộc da chứa
nhiều kim loại nặng, sulfua: nước thải của các xí nghiệp làm acquy có nồng
độ axit và chì cao.
- Nước thấm qua: Đó là nước mưa thấm vào hệ thống ống bằng nhiều
cách khác nhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành của hố ga
hay hố xí.
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

10

Vũ Văn Hưng

- Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở
những thành phố hiện đại, chúng được thu gom theo một lối thốt riêng.
- Nước thải đơ thị: Nước thải đô thị là một thuật ngữ chung chỉ chất
lỏng trong hệ thống ống thốt của một thành phố, đó là hỗn hợp của các loại
nước thải kể trên.
1.3.3. Hiện tượng nước bị ô nhiễm:
- Nước bị ô nhiễm hay nước nhiễm bẩn có thể quan sát bằng cảm quan
qua các hiện tượng khác thường như sau: thay đổi màu sắc, có mùi lạ, đục…
- Màu sắc: Nước tự nhiên sạch khơng màu. Nhìn sâu vào nước sạch ta
có cảm giác màu xanh nhẹ do sự hấp thụ chọn lọc các bước sóng nhất định
của ánh sáng. Nước có rong tảo phát triển có màu xanh đậm hơn. Nước có
màu vàng do nhiễm sắc, màu vàng bẩm sinh do nhiễm axit humic có trong
mùn. Nước thải làm cho nước có nâu đen hoặc đen. Mỗi loại nước thải đều có
những màu sắc khá đặc trưng, nhưng số các trường hợp nước nhiễm bẩn đều
có màu nâu hoặc đen.
- Mùi vị: Nước sạch khơng có mùi vị, khi nhiễm bẩn có mùi lạ. Ví dụ:
mùi thối, vị tanh, chát… Trong nước bẩn chứa nhiều tạp chất hố học và làm
cho nước có mùi vị lạ đặc trưng. Quá trình phân giải các chất hữu cơ có trong
nước cứng làm cho nước có mùi vị khác thường.
- Độ trong: Nước tự nhiên sạch khơng có tạp chất thường rất trong. Khi
bị nhiễm bẩn, các loại nước thải thường bị đục: độ trong giảm và độ đục tăng.
Độ đục do các chất lơ lửng gây ra. Các chất lơ lửng có kích thước rất khác
nhau ở dạng keo hoặc phân tán thô.
Nước đục do:
+ Lẫn bụi và các hố chất cơng nghiệp;
+ Các chất hồ tan vào nước, rồi sau đó kết tủa thành các hạt rắn;

+ Đất hoà vào nước ở dạng hạt phân tán.
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

11

Vũ Văn Hưng

- Các dạng hạt vật chất lơ lửng thường hấp thụ các ion kim loại độc hại
và các vi sinh vật (trong đó có lồi gây bệnh). Nếu lọc nước khơng kĩ sẽ ảnh
hưởng xấu đến người và động vật sử dụng.
- Độ đục càng lớn thì khả năng của ánh sáng qua nước bị giảm dẫn đến
quá trình quang hợp trong nước bị yếu, nồng độ ơxi hồ tan trong nước nhỏ
và mơi trường trong nước trở nên kị khí ảnh hưởng đến đời sống của nhiều
động, thực vật thuỷ sinh, trong đó có vi sinh vật.
- Một số hiện tượng khác thường ”Nước nở hoa”: Nước vẫn bình
thường nhưng quan sát thấy nước như có cánh hổ ăn trong nước, là do nước
giàu chất dinh dưỡng, đặc biệt là hàm lượng photpho cao làm cho tảo “bùng
nổ” sinh trưởng và phát triển. Nhiều trường hợp khác nước vẫn bình thường
nhưng thấy cá tơm đờ đẫn, thở ngáp trên mặt nước, thậm chí chết hàng loạt,
có khi cả các loại bèo, đặc biệt là bèo tấm, bị chết một số hoặc toàn bộ…
Những trường hợp này có thể là do nước bị nhiễm độc các khí hồ tan, các
ion kim loại nặng, các hợp chất phenol, các chất bảo vệ thực vật, phân hố
học, hoặc cũng có thể là do hàm lượng q cao các chất hữu cơ (kể cả chất dễ
bị phân huỷ có giá trị dinh dưỡng), oxi hồ tan nhỏ hoặc khơng có trong mơi
trường nước.
- Các chất gây ơ nhiễm môi trường nước bao gồm: các chất hữu cơ bền
vững khó bị phân huỷ, các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ, chủ yếu là do tác nhân

sinh học; các kim loại nặng; các ion vô cơ; dầu mỡ và các chất hoạt động bề
mặt; các chất có mùi hoặc màu; các chất rắn; các chất phóng xạ; các vi sinh
vật.
1.4. Những thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước:
Đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ ô nhiễm cần dựa vào một
số thông số cơ bản so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần hoá học và

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

12

Vũ Văn Hưng

sinh học đối với từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác nhau. Những
thơng số đó bao gồm là:
1.4.1. Độ pH:
- Là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải.
Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hồ hay khơng và tính lượng hố chất
cần thiết trong q trình xử lý đơng keo tụ, khử khuẩn.
- Sự thay đổi trị số pH làm thay đổi q trình hồ tan hoặc keo tụ, làm
tăng, giảm vận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước.
1.4.2. Hàm lượng các chất rắn:
Các chất rắn trong nước là:
- Các chất vơ cơ dạng muối hồ tan hoặc không tan như đất đá ở dạng
huyền phù lơ lửng.
- Các chất hữu cơ như xác vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động
vật phù du.

- Các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, các chất thải cơng nghiệp.
Các chất rắn trong nước làm trở ngại cho việc sử dụng và lưu thông
nước, làm giảm chất lượng nước sinh hoạt và sản xuất, gây trở ngại cho việc
nuôi trồng thuỷ sản.
1.4.3. Độ cứng:
- Nước tự nhiên được phân thành nước cứng và nước mềm.
- Độ cứng của nước thường khơng được coi là ơ nhiễm vì khơng gây
hại cho sức khoẻ con người. Nhưng độ cứng lại gây ảnh hưởng lớn đến cơng
nghệ, như cấu tạo lị hơi, các thiết bị có gia nhiệt nước.
1.4.4. Màu:
- Nước có thể có màu, đặc biệt là nước thải có màu đen hoặc đỏ nâu.
- Các chất hữu cơ trong xác động, thực vật phân rã tạo thành.
- Nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hoà tan.
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

13

Vũ Văn Hưng

- Nước có chất thải công nghiệp.
- Màu của nước được phân thành hai dạng: màu thực do các chất hoà
tan hoặc dạng hạt keo ; màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước
tạo nên. Trong thực tế người ta xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi
lọc bỏ các chất không tan.
1.4.5. Độ đục:
Độ đục của nước là do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân huỷ hoặc
do giới thuỷ sinh gây ra. Độ đục làm giảm khả năng quang hợp của các sinh

vật tự dưỡng trong nước gây giảm thẩm mỹ và giảm chất lượng của nước khi
sử dụng. Vi sinh vật có thể bị hấp thụ bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn
khi khử khuẩn.
1.4.6. Oxi hồ tan:
Oxi hồ tan trong nước rất cần cho sinh vật hữu khí. Bình thường oxi
hoà tan trong nước khoảng 8-10 mg/l, chiếm 70-80% khi oxi bão hoà. Nồng
độ oxi hoà tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô
nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt động của thế giới thuỷ sinh,các hoạt động hoá
sinh, hoá học và vật lý của nước. Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi
được dùng nhiều cho q trình hố sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi
trầm trọng
Ngồi ra cịn có những thơng số nhu cầu về oxi sinh hố, nhu cầu về
oxi hoá học, chỉ số N, P, và các chỉ số khác như vệ sinh.
1.5. Các phương pháp xử lý nước thải:
Thường ta có các phương pháp xử lý nước thải sau:
- Xử lý bằng phương pháp cơ học.
- Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học.
- Xử lý bằng phương pháp sinh học.
- Xử lý bằng phương pháp tổng hợp.
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

14

Vũ Văn Hưng

1.5.1. Xử lý bằng phương pháp cơ học:
- Trong nước thải thường có các loại tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn

theo như rơm cỏ, gỗ mẫu, bao bì, chất dẻo, giấy, dầu mỡ gỗ, cát sỏi, các vụn
gạch ngói… Ngồi ra cịn có các loại hạt (lơ lửng ở dạng huyền phù) rất khó
lắng. Tuỳ theo kích cỡ, các hạt huyền phù được chia thành hạt chất rắn lơ
lửng có thể lắng được, hạt chất rắn keo được khử bằng đông tụ.
- Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp
(trừ các hạt dạng rắn keo).
- Trong phương pháp này ta dùng song chắn rác để giữ lại các vật thơ,
kích thước lớn. Sau khi chắn rác ta dùng lưới lọc để loại bỏ các tạp chất nhỏ
hơn, mịn hơn.
- Ngoài ra dựa vào nguyên lý trọng lượng để chế tạo các “bẫy” lắng cát,
sỏi hay để tách dầu mỏ. Đối với bể lắng cát, sỏi thì cát, sỏi nặng sẽ lắng xuống
và kéo theo một phần chất đơng tụ. Cịn bể lọc dầu mỡ, do dầu mỡ nhẹ hơn
nước nên nổi lên trên nước.
- Đối với những tạp chất phân tán nhỏ mà bể lắng khơng lắng được thì
người ta dùng phương pháp lọc. Trong các loại phin lọc thường có loại phin
lọc dung vật liệu dạng tấm và loại hạt. Ngoài tác dụng tách các phần tử tạp
chất phân tán trong nước, các màng sinh học trên các vật liệu lọc cũng biến
đổi các chất hoà tan trong nước thải nhờ quần thể vi sinh vật có trong màng
sinh học.
1.5.2. Xử lý bằng phương pháp hố lí và hố học:
- Cơ sở của phương pháp hoá học là các phản ứng hoá học, các q
trình hố lí diễn ra giữa các chất bẩn với hố chất thêm vào là oxi hố, trung
hồ và đơng keo tụ. Thơng thường q trình keo tụ thường kèm theo q trình
trung hồ các hiện tượng vật lí khác.

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

Vũ Văn Hưng

15

2
Dịng
nước

4

3

5

thải vào

Dịng
nước
1

sạch ra
7
6

Hình 1.2: Thiết bị tách dầu, mỡ
1. Thân thiết bị

2. Bộ phận hút cặn bằng thuỷ lực

3. Lớp dầu, mỡ

4. Ống gom dầu, mỡ

5. Vách ngăn dầu, mỡ

6. Răng cào trên băng tải

7. Hồ chứa cặn.
- Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hồ, phản ứng oxi hố khử,
phản ứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân huỷ các chất độc hại.
- Trung hồ: Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau. Muốn
nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp hoá học phải tiến hành trung hồ
và điều chỉnh pH về vùng 6.6÷7.6. Trung hồ bằng cách dùng các dung dịch
axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hoà nước
thải.
- Keo tụ: Trong qua trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn
huyền phù có kích thước thước lớn hơn 10-12 mm, còn các hạt nhỏ hơn ở
dạng keo khơng thể lắng được. ta có thể làm tăng kích cỡ các hạt nhờ tác
dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể
lắng được. Muốn vậy trước hết cần trung hồ điện tích của chúng, thứ đến là
liên kết chúng với nhau. Q trình trung hồ điện tích các hạt gọi là quá trình
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

Vũ Văn Hưng

16

đơng tụ, cịn q trình tạo thành từ các bơng lớn từ các hạt nhỏ gọi là q
trình keo tụ.
- Các chất đơng tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt
hoặc muối nhôm hoặc hỗn hợp của chúng. Các muối nhôm gồm có:
Al2(SO4)3.18H2O,

NaAlO2,

Al(OH)5Cl,

KAl(SO4)2.12H2O,

NH4Al(SO4)2.12H2O. Trong số này phổ biến nhất là Al2(SO4)3 vì chất này hồ
tan tốt trong nước, giá rẻ và hiệu quả đông tụ cao ở pH=5-7.5.
- Các muối sắt dùng làm chất keo tụ là Fe2(SO4)3.2H2O,
Fe(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3.
Sau đây giới thiệu sơ đồ thiết bị bằng phương pháp đơng tụ:
Nước Chất đơng tụ

2
3

4
5

1

Nước thải

Nước đã

làm sạch
Cặn lắng

Hình 1.3: Sơ đồ thiết bị làm sạch nước thải bằng phương pháp đông tụ
1. Bể chứa chuẩn bị dung dịch

2. Thiết bị định lượng

3. Bể khuấy trộn

5. Bể lắng trong

4. Bể tạo bông

- Hấp thụ:
+ Phương pháp hấp thụ được dùng để loại hết các chất bẩn hoà tan vào
nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

17

Vũ Văn Hưng

được. Với hàm lượng rất nhỏ. Thơng thường đây là các hợp chất hồ tan có
độc tính cao hoặc có mùi, vị và màu rất khó chịu.
+ Các chất hấp thụ thường là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen,

keo nhơm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như sỉ tro, sỉ
mạt sắt.
- Tuyển nổi:
+ Các phần tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém, nhưng có
khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước. Sau đó người ta
tách các bọt khí cùng các phần tử khí ra khỏi nước.
+ Phương pháp tuyển nổi được dùng rộng rãi trong luyện kim, thu hồi
khoáng sản quý và cũng được dung trong xử lý nước thải.
- Trao đổi ion:
Thực chất của phương pháp trao đổi ion là một q trình trong đó các
ion trên bề mặt chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch
khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các ionit. Chúng hoàn tồn khơng
tan trong nước. Phương pháp này làm sạch nước nói chung, phổ biến nhất là
dùng để làm mềm nước, loại ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước cứng.
- Khử khuẩn:
+ Dùng các hố chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật
nguyên sinh, giun, sán để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ
vào nguồn hoặc tái sử dụng. Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hố chất
hoặc tác nhân vật lí như Ozon, tia tử ngoại…
+ Hoá chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo tính độc đối với vi sinh
vật trong một thời gian nhất định, sau đó phải được phân huỷ hoặc bay hơi,
khơng cịn dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử
dụng khác.

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hịa

Vũ Văn Hưng

18

Bảng 1.2:Bảng hố chất thường dùng để điều chỉnh pH nước thải
Lượng chất cần thiết(mg/l) để
Tên hố chất

Cơng thức hố học

trung hồ 1 mg/l axit hoặc
kiềm tính theo CaCO3 (mg/l)

Canxi cacbonat

CaCO3

1

Canxi oxit

CaO

0.56

Canxi hidroxit

Ca(OH)2

0.74

Magiê oxit

MgO

0.403

Magiê hidroxit

Mg(OH)2

0.583

Vôi sống

[CaO0.6 MgO0.4]

0.497

Vôi tôi dolomit [(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4]

0.677

Xút

NaOH

0.799

Soda

Na2CO3

1.059

Axit sulfuric

H2SO4s

0.98

Axit clohidric

HCl

0.72

Axit nitric

NaNO3

0.63

1.5.3. Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học:
- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống
của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, trong đó có nước thải.
Q trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn
được khoáng hoá và trở thành những chất vô cơ trong nước và hàng loạt các
yếu tố ảnh hưởng khác.
- Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số
khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trính dinh

dưỡng làm cho chúng sinh sản làm tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối),
đồng thời làm sạch (có thể là gần hồn tồn) các chất hữu cơ hoà tan hoặc các
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý nước thải cơng nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

19

Vũ Văn Hưng

hạt keo phân tán nhỏ. Do vậy, trong xử lý sinh học, người ta phải loại bỏ các
chất thô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ. Đối với các các tạp
chất vơ cơ có trong nước thải thì phương pháp xử lý sinh học có thể khử các
muối sulfat muối a moni, nitrat… các chất chưa bị oxi hố hồn tồn. Sản
phẩm của q trình phân huỷ này là khí CO2, nước, khí N2, ion sulfat.
- Các q trình sinh học chủ yếu trong xử lý nước thải: Các quá trình
sinh học dùng trong xử lý nước thải đều xuất phát từ tự nhiên. Nhờ thực hiện
các biện pháp tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong cơng trình nhân tạo
quá trình làm sạch chất bẩn diễn ra nhanh hơn. Trong thực tế hiện nay người
ta vẫn tiến hành xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học ở điều kiện tự
nhiên và điều kiện nhân tạo tuỳ thuộc khả năng kinh phí, u cầu cơng nghệ,
địa lý cùng hàng loạt các yếu tố khác. Nói chung, các quá trình sinh học trong
xử lý nước thải gồm năm quá trình chủ yếu sau: q tình hiếu khí, q trình
kỵ khí, q tình trung gian-anoxic, q trình tuỳ tiện và quá trình ở ao hồ. Từ
những quá trình chủ yếu này lại thêm các quá trình phụ như sinh trưởng lơ
lửng, q trình dính bám.
1.5.4. Xử lý nước thải bằng phương pháp tổng hợp:
Tuỳ theo từng loại nước thải với các thành phần khác nhau ta có thể sử
dụng 3 phương pháp trên một cách riêng biệt. Nhưng trong thực tế thì nước

thải sau khi được sử dụng, nhất là nước thải công nghiệp sẽ qua nhiều giai
đoạn làm nguồn nước bị ô nhiễm với nhiều thành phần rất phức tạp. Việc xử
lý các nguồn chất thải này cần có một phương pháp tổng hợp để xử lý hầu hết
các thành phần cặn, chất độc trong nước.

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp


HDKH: TS. Nguyễn Văn Hòa

Vũ Văn Hưng

20

CHƯƠNG II:
HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, để thực hiện một cách cụ thể, tác
giả nghiên cứu về hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy sửa chữa tàu biển
Hyundai VinaShin – Khánh Hòa.
2.1. Các nguồn nước thải của nhà máy:
Nguồn nước thải của nhà máy gồm từ hai nguồn chính:
- Từ các tàu biển vào sửa chữa: nước trong các tank giằng tàu, nước vệ
sinh trên tàu. Thành phần của nước này là dầu, cặn, vi sinh vật.
- Từ các phân xưởng tẩy rửa hoá chất, từ các ụ tàu, các xưởng cơ khí,
hàn… Loại này nhiều cặn và các loại hố chất, sắt, Ca2+, Mg2+, SO42-, OH-…
2.2. Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải của nhà máy:
2.2.1. Giới thiệu chung:
Phương pháp xử lý chủ yếu được dùng là xử lý hoá chất kết hợp xử lý
cơ học, khử mùi bằng cacbon:

Nước thải

Bể lắng

Bểchứa
nước
thải

Lắng

Lọc
dầu

Cặn nhỏ

Cặn lớn

Ép

Khử cặn,
khử mùi

Xử lí pH, độ
cứng, khử
khuẩn

Bể lắng

Bể
chứa

Ra mơi trường

Hố rác

Hình 2.1: Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy sửa chữa tàu biển
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý nước thải công nghiệp