Bai giang xu ly nuoc thai

Ô NHIỄM NƯỚC VÀ
XỬ LÝ NƯỚC THẢI


Ô NHIỄM NƯỚC
Do tác động của các hoạt động sống, nước bị
nhiễm bẩn bởi các chất khác nhau và làm
chất lượng nước xấu đi. Chất lượng nước thay
đổi theo các khuynh hướng sau:
1. Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi
các axit sunfuaric và axit nitric từ khí quyển,
tăng hàm lượng sunfat (SO42-) và nitrat (NO3-) trong
nước.
2. Tăng nồng độ các ion Ca2+, Mg2+, Si4+ trong
nước ngầm và nước sông do rửa và hòa tan
bằng nước mưa bị axit hoá các quặng cacbonat
và các quặng khác.
3. Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng như chì,
cadmi, thuỷ ngân, asen, kẽm và các photphat
(PO43-), nitrat (NO3-), nitrit (NO32-)... trong nước tự
nhiên.
4. Tăng hàm lượng muối trong nước bề mặt vaø


Ô NHIỄM NƯỚC
5. Tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ
trong nước, trước tiên là các chất bền sinh
học (chất hoạt động bề mặt, thuốc sát
trùng, sản phẩm phân rã của chúng với
các chất độc hại, gây ung thư, đột biến gen
khác).

6. Giảm hàm lượng oxi trong nườc tự nhiên,
trước hết là do các quá trình oxi hóa, do
nước nhiễm các chất kị nước.
7. Giảm độ trong suốt của nước (trong nước
bẩn, các virut và vi khuẩn phát triển nhanh
và trở thành nhân tố kích thích mầm
bệnh).
8. Nước tự nhiên bị nhiễm các đồng vị
phóng xạ của các nguyên tố hóa học.


PHÂN LOẠI NƯỚC THEO MỤC ĐÍCH SỬ
DỤNG
Người ta chia nước công nghiệp thành nước
làm lạnh, nước công nghệ và nước năng
lượng.
Nước thường phục vụ cho việc làm nguội
các sản phẩm lỏng và khí trong thiết bị
truyền nhiệt. Trong trường hợp này nước
không tiếp xúc với dòng vật chất và
không bị ô nhiễm mà chỉ được đun nóng.
Trong công nghiệp, lượng nước làm nguội
chiếm khoảng 65-80% lượng nước sử dụng.
Nước công nghệ được chia thành nước tạo
môi trường, nước rửa và nước phản ứng.
Nước tạo môi trường dùng để hòa tan và
hình thành bùn khi làm giàu và chế biến
quặng, vận chuyển sản phẩm và chất thải
của sản xuất. Nước rửa để rửa các sản

CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM NƯỚC
Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt,
sản xuất hoặc chảy qua vùng đất ô
nhiễm. Phụ thuộc vào điều kiện hình thành,
nước thải được chia thành nước thải sinh
hoạt, nước khí quyển và nước thải công
nghiệp.
1. Nước thải sinh hoạt: là nước nhà tắm,
giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nước rửa
sàn nhà... Chúng chứa khoảng 58% chất
hữu cơ và 42% chất khoáng. Đặc điểm cơ
bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng
cao các chất hữu cơ không bền sinh học (như
cacbonhydrat, protein, mỡ); chất dinh dưỡng
(photphat, nitơ); vi trùng; chất rắn và mùi.
2. Nước khí quyển: được hình thành do mưa
và chảy ra từ đồng ruộng. Chúng bị ô
nhiễm bởi các chất vô cơ và hữu cơ khác


CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM NƯỚC
3. Nước thải công nghiệp: xuất hiện khi khai
thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ
và vô cơ. Trong các quá trình công nghệ
các nguồn nước thải là:
Nước hình thành do phản ứng hóa học
(chúng bị ô nhiễm bởi các tác chất và
các sản phẩm phản ứng)
Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong

nguyên liệu và chất ban đầu, được tách ra
trong qua trình chế biến.
Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị.
Dung dịch nước cái.
Nước chiết, nước hấp thụ.
Nước làm nguội.
Các nước khác như: nước bơm chân không,
từ thiết bị ngưng tụ hòa trộn, hệ thống thu
hồi tro ướt, nước rửa bao bì, nhà xưởng,


CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM NƯỚC
Nước thải bị ô nhiễm bởi các chất khác
nhau. Tổ chức Bảo vệ sức khỏe thế giới
hướng dẫn cách phân loại các chất ô
nhiễm hóa học nước như sau:
Chất hữu cơ không bền sinh học.
Các muối vô cơ ít độc.
Sản phẩm dầu mỏ.
Các hợp chất gen sinh học.
Các chất độc đặc biệt bao gồm các kim
loại nặng, các hợp chất tổng hợp hữu cơ
không phân huỷ sinh học.
Nước thải nhiều ngành sản xuất ngoài các
chất hữu cơ và vô cơ hòa tan còn chứa tạp
chất keo cũng như tạp chất phân tán lơ
lửng thô và nhuyễn mà khối lượng riêng
của chúng có thể lớn hơn hay nhỏ hơn khối
lượng riêng của nước.

PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM
NƯỚC
Có nhiều cách giảm lượng nước thải:
Nghiên cứu và áp dụng các quy trình công
nghệ không có nước thải.
Hoàn thiện các quá trình hiện có.
Nghiên cứu và áp dụng các thiết bị hiện
đại.
Áp dụng thiết bị làm nguội bằng không
khí.
Sử dụng lại nước thải sau xử lí trong hệ
thống nước tuần hoàn và nước khép kín.
Con đường triển vọng nhất để giảm nhu
cầu nước sạch, đó là thiết lập các hệ
thống cấp nước tuần hoàn và khép kín.


CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC
THẢI
NƯỚC
THẢI
Xử lí tạp huyền phù
và nhuơ tương
Xử lí tạp
chất thô
Lắng
Lọc
Tuyển
nổi

Lắng
trong
cặn lơ
Lọc
và
lửng
li
tâm

Xử lí tạp
chất ṃn
Đông tụ
Keo tụ
Đông tụ
điện
Tuyển
nổi
điện

Xử lí tạp hòa tan

Tiêu huỷ
tạp chất
tan và
Thủ
không
tan
tiêu

Xử lí tạp

chất vô
cơ
Cô đặc

Bơm
xuống
giếng
Chôn

Trao đổi
ion

Trích li

Hóa sinh

Đun
nóng

Lọc
ngược

Chưng
cất

Oxi hóa
pha lỏng

Hóa học

Bơm
xuống
đáy
Tiêu
biển
huỷ
bằng
nhiệt

Điện
thẩm
tích
Đóng
băng

Hấp phụ

Oxi hóa
pha hơi

Hóa học

Xử lí tạp
chất hươu
cơ
Tái sinh
Phân
huỷ

Lọc

ngược
và siêu
lọc

Oxi hóa
Oxi hóa
bức xạ
Oxi hóa
điện
hóa

Xử lí khí
Thổi khí


TÁCH CÁC HẠT LƠ LỬNG RA KHỎI
NƯỚC THẢI
Nước thải công nghiệp và sinh hoạt chứa
các hạt lơ lửng các chất tan và không tan.
tạp chất lơ lửng được chia thành rắn và
lỏng, cùng với nước chúng hình thành hệ
phân tán. Phụ thuộc vào kích thước hạt
người ta chia hệ phân tán ra làm ba nhóm:
1. Hệ phân tán thô với hạt có kích thước
lớn hơn 0,1 µm (huyền phù và nhũ tương);
2. Hệ keo với hạt có kích thước 0,1µm-1 nm;
3. Dung dịch hạt có kích thước tương ứng với
kích thước các phân tử và ion riêng lẻ.
Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước
thải, người ta sử dụng các quá trình cơ thuỷ

động, lọc qua, lắng, lọc. Việc chọn phương
pháp phụ thuộc kích thước hạt lơ lửng, tính


LỌC QUA VÀ LẮNG TỤ
Lọc qua:
Trước khi cho nước vào hệ thống xử lí,
người ta dùng lưới hoặc rây để tách các
tạp chất thô. Lưới được chế tạo từ các
thanh kim loại và được đặt trên đường chảy
của nước thải dưới góc 60-75o. Tạp chất
lớn bị giữ lại trên lưới và được lấy ra bằng
máy cào. Chiều rộng các khe của lưới
bằng 16-19 mm vận tốc nước giữa các
thanh kim loại bằng 0,8-1m/s.
Để tách các chất lơ lửng nhỏ hơn
người ta ứng dụng rây. Rây có thể có hai
dạng: trống và đóa. Rây dạng trống có lỗ
0,5-1mm. Khi trống quay, nước sẽ được lọc qua
bề mặt của nó. Tạp chất được giữ lại và
được rửa bằng nước rồi chảy vào rãnh
chứa.


Lắng tụ
Được dùng để lắng các tạp phân tán
thô ra khỏi nước thải. Lắng diễn ra dưới
tác dụng của trọng lực. Để lắng người ta
sử dụng bể lắng cát, bể lắng và bể lắng
trong.

Vận tốc lắng tự do của hạt cầu được
Ar
tính theo công thức:

( 18+ 0,6 Ar)

Re =

Ar =

d ρ g( ρh − ρ)
3 2

µ 2ρ
ωdρ
µ


hệ đa phân tán được xác định bằng thực
nghiệm.
Trong quá trình lắng gián đoạn, các hạt lơ
lửng phân bố không đều theo chiều cao lớp
nước thải. Qua một khoảng thời gian nào đó,
khi bắt đầu lắng trong, phần trên của thiết bị
lắng xuất hiện lớp nước trong. Càng xuống
đáy nồng độ chất lơ lửng càng cao và ngay
tại đấy lớp cặn được tạo thành. Theo thời gian,
chiều cao lớp nước trong và lớp cặn tăng
lên. Sau một khaỏng thời gian xác định trong
thiết bị lắng chỉ còn hai lớp nước trong và

lớp cặn. Tiếp theo nếu cặn không được lấy ra
thì nó sẽ bị ép và chiều cao lớp cặn bị
giảm.
Trong lắng liên tục cũng có các vùng
như vậy nhưng chiếu cao của chúng không
kthay đổi trong suốt quá trình.


Được dùng để loại sơ bộ chất bẩn
khoáng và hữu cơ (0,2-0,25mm) ra khỏi nước
thải. Bể lắng cát ngang là hồ chứa có tiết
diện nganh là tam giác hoặc hình thang. Chiều
sâu bể lắng cát 0,25-1m. Vận tốc chuyển
động của nước không quá 0,3m/s. Bể lắng
cát dọc có dạng hình chữ nhật tròn, trong đó
nước chuyển động theo dòng từ dưới lên với
vận tốc 0,05m/s.


chữ nhật, có hai hay nhiều ngăn hoạt động
đồng thời. Nước chuyển động từ đầu này
đến đầu kia của bể.
Chiều sâu của bể lắng H=1,5-4m, chiều
dài L=(8-12)× H, chiều rộng B=3-6m. Bể lắng
ngang được ứng dụng khi lưu lượng nước thải
lớn hơn 15.000m3/ngày đêm. Hiệu quả bể
lắng là 60%.
Trong bể lắng một hạt chuyển động theo
dòng nước có vận tốc v và dưới tác dụng
của trọng lực chuyển động xuống dưới với

vận tốc ω. Như vậy, trong bể lắng chỉ kịp
lắng những hạt nào mà q đạo của chúng
cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của
nó. Vận tốc chuyển động của nước trong bể
lắng không lớn hơn 0,01m/s. Thời gian lắng từ
1 đến 3 giờ.


Sơ đồ bể lắng đứng được trình bày trên
hình 9.1b. Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ
(hoạt tiết diện vuông) có đáy chóp. Nước
thải được cho vào theo ống trung tâm. Sau đó,
nước chảy từ dưới lên trên vào các rãnh
chảy tràn. Như vậy, quá trình lắng cặn diễn ra
trong dòng đi lên, vận tốc nước là 0,5-0,6m/s.
Chiều cao vùng lắng 4-5m. Mỗi hạt chuyển
động theo nước lên trên với vận tốc v và
dưới tác dụng của trọng lực hạt chuyển động
xuống dưới với vận tốc ω. Nếu ω>v, hạt sẽ
lắng nhanh; nếu ωtrên. Hiệu quả lắng của bể lắng đứng thấp
hơn bể lắng ngang khoaûng 10-20%.


động từ tâm ra vành đai. Vận tốc nước nhỏ
nhất là ở vành đai. Loại bể lắng này được
ứng dụng cho lưu lượng nước thải lớn hơn
20.000m3/ngày đên. Chiều sâu phần chảy của
bể 1,5-5m, còn tỉ lệ đường kính trên chiều
sâu từ 6-30. Người ta sử dụng bể có đường

kính 16-60m. Hiệu quả lắng là 60%.
Hiệu quả lắng có thể nâng cao được
bằng cách tăng vận tốc lắng nhờ chất keo
trụ và đông tụ hoặc giảm độ nhớt của nước
thải bằng cách đun nóng. Ngoài ra cón có
thể tăng diện tích lắng và tiến hành quá
trình lắng trong lớp nước mỏng. Khi chiều sâu
nhỏ quá trình lắng diễn ra trong thời gian ngắn
(4-10 phút) nên cho phép giảm kích thước bể
lắng. Quá trình lắng nhanh này được thực hiện
trong bể lắng dạng ống hoặc tấm chắn (hình
9.1c). Đường kính ống 25-50mm và chiều dài


Bể lắng dạng bảng
Ở bên trong bể lắng dạng bảng (hình
9.1d) có các bảng đặt nghiêng và song song
với nhau. Nước chuyển động giữa các
bảng, còn cặn trượt xuống dưới vào bình
chứa.
Bể lắng có thể cùng chiều (hướng
chuyển động của nước và cặn cùng nhau),
ngược chiều (nước và cặn chuyển động
ngược nhau) và giao nhau (nước chuyển động
thẳng góc với hướng chuyển động của
cặn). Phổ biến nhất là thiết bị lắng ngược
chiều.


1

2

3

Nước thải

Nước sạch

4
2

Cặn

3

Nước thải
Nước sạch

a
1

4
b

Cặn


2

3

4
Nước sạch
sạch

1

Nước
rửa

5
Nước thải

Nước
thải

5

5o

Cặn
c

Cặn
1

2

Nước thải

Nước sạch
sạch

3
Cặn

e

d

Nước
sạch
sạch


Bể lắng trong
Bể lắng trong được sử dụng để làm
sạch tự nhiên và để làm trong sơ bộ nước
thải công nghiệp. Người ta thường sử dụng
bể lắng trong với lớp cặn lơ lửng mà người
ta cho nước với chất đông tụ đi qua đó.
Sơ đồ nguyên lí của bể lắng trong được
trình bày trên hình 9.2. nước với chất làm
đông tụ được cho vào phần dưới bể lắng.
Các bông chất đông tụ và các hạt lơ lửng
được
hấp phụ bởi các chúng được nâng lên, nhờ
dòng nước chảy lên (mặt cắt I.I). lớp cặn lơ
lửng hình thành trên mặt cắt này và qua

lớp đó nước được lọc. Khi đó các hạt lơ lửng
bám dính vào các bông đông tụ. Cặn được
tách ra trong thiết bị ép cặn, còn nước trong


2

Nước sạch

1
3

Cặn
Nước thải


LOẠI TẠP CHẤT NỔI
Quá trình lắng cũng được ứng dụng
để làm sạch nước khỏi dầu, mỡ, nhựa...
Loại các tạp chất nổi tương tự như lắng
chất rắn, chỉ khác là khối lượng riêng
hạt nổi nhỏ hơn khói lượng riêng của
nước.
Sơ đồ bể lắng dầu được trình bày
trên hình 9.3. Vận tốc chuyển động của
nước trong bể thay đổi trong khoảng 0,0050,01m/s. Đối với các hạt dầu đường kính
80-100µm vận tốc nổi là 1-4m/s, chiều sâu
của nước là 1,2-1,5m, thời gian lắng không
nhỏ hơn 2giờ. Khi đó, 96-98% dầu nổi lên.

2

4

3

5

Cặn

1

2

4

3

5

Nước
thải
Nước
sạch
1
7
a

6

7

6

8
b

a- nằm: 1- thân bể tách dầu; 2- máy nâng
thuỷ lực; 3- lớp dầu; 4- ống thoát dầu; 5- vách
ngăn dầu; 6- cào; 7- bể chứa cặn. b- lớp
mỏng: 1- ống tháo nước sạch; 2- ống thoát
dầu; 3- vách ngăn; 4- tấm nhựa xốp; 5- lớp
dầu; 6- ống nhập nước thải; 7- bộ phận gồm


LỌC
Quá trình lọc được ứng dụng để loại ra
khỏi nước thải các chất rắn hoặc lỏng
phân tán rất nhỏ khó tách bằng phương
pháp lắng. Quá trình phân riêng được thực
hiện nhờ vách ngăn xốp. Vách ngăn xốp
cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại.
Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp
suất thuỷ tónh của cột nước, áp suất cao
trước bề mặt vách ngănm hoặc chân
không sau vách lọc.
Lọc qua vách lọc
Việc chọn vách lọc phụ thuộc vào tính
chất nước thải, nhiệt độ, áp suất lọc và

cơ cấu của thiết bị.
Vách lọc có thể là các tấm lưới
bằng thép không rỉ, nhôm, niken, đồng