Xem mẫu
- Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Chất rắn lắng, mg/l 12 8 4
BOD5, mg/l 300 200 100
Oxy hòa tan, mg/l 0 0 0
Tổng nitơ, mg/l 85 50 25
Nitơ hữu cơ, mg/l 35 20 10
N-NH3, mg/l 50 30 15
N-NO2-, mg/l 0,1 0,05 0
N-NO3-, mg/l 0,4 0,2 0,1
Clorua, mg/l 175 100 15
Độ kiềm, mg CaCO3/l 200 100 50
Chất béo, mg/l 40 20 0
Tổng photpho (theo P), mg/l _ 8 _
Nước thải sinh hoạt có thành phần với giá trị điển hình như sau:
COD= 500 mg/l, BOD5= 250 mg/l, SS= 220 mg/l, Photpho= 8 mg/l, N-NH3 và N-
hữu cơ= 40 mg/l, pH= 6,8, TS= 720 mg/l.
Một tính chất đặc trưng của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả
các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20-40%
BOD thoát ra khỏi quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.
Bảng 3: Thành phần nước thải của một số ngành công nghiệp ( trang 18, [15])
Ngành công nghiệp Chất ô nhiễm trong nước Nồng độ (mg/l)
thải
Chế biến sữa Tổng chất rắn 4516
Chất rắn lơ lửng 560
N - hữu cơ 732
Natri 807
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 29
- Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Canxi 112
Kali 116
Photpho 59
BOD5 1890
Lò mổ
_ Trâu, bò Chất rắn lơ lửng 820
N- hữu cơ 154
BOD5 996
_ Mổ lợn Chất rắn lơ lửng 717
N- hữu cơ 122
BOD5 104,5
_ Hỗn hợp Chất rắn lơ lửng 929
N- hữu cơ 324
BOD5 2240
Thuộc da Tổng chất rắn tan 6000-8000
BOD5 900
NaCl 3000
Tổng độ cứng 1600
Sunfua 120
Protein 1008
Crom 30-70
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 30
- Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
PHẦN III:
CÁC PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC Ô NHIỄM
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 31
- Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Trong thành phần nước ô nhiễm có chứa nhiều loại tạp chất nhiễm bẩn có
tính chất khác nhau: từ các loại chất không tan, đến các chất ít tan và những
hợp chất tan trong nước. Xử lý nước ô nhiễm là loại bỏ các tạp chất đó, làm
sạch nước và có thể đưa nước đổ vào nguồn hoặc đưa vào tái sử dụng. Để đạt
được những mục đích đó chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp
chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp ( trang 93, [15]).
Thông thường có các phương pháp xử lý sau:
_ Xử lý bằng phương pháp sinh học.
_ Xử lý bằng phương pháp hóa lý.
_ Xử lý bằng phương pháp hóa học.
I. Các phương pháp sinh học:
Thực chất của biện pháp sinh học để xử lý nước thải là sử dụng khả
năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bền hữu cơ trong
nước thải. Chúng sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm
nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận
được các chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên
sinh khối được tăng lên.
Phương pháp này thường được sử dụng để làm sạch các loại có chứa
các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ, keo. Do vậy, chúng
thường được dùng sau khi loại các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải.
Đối với các chất hữu cơ có trong nước thải thì phương pháp này dùng để
khử các hợp chất sunfit, muối amoni nitrat - tức là các chất chưa bị oxy hóa
hoàn toàn. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn
sẽ là CO2, H2O, N2, SO42-,…Các nghiên cứu cho thấy vi sinh vật có thể phân
hủy tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và rất nhiều chất hữu cơ tổng
hợp nhân tạo ( trang 38-39, [3]).
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học gồm các phương pháp sau:
_ Phương pháp hiếu khí.
_ Phương pháp kỵ khí.
_ Phương pháp thiếu khí.
Tùy điều kiện cụ thể như địa hình, tính chất và khối lượng nước thải, khí
hậu, mặt bằng nơi cần xử lý, kinh phí cho phép với công nghệ thích hợp, người
ta sẽ chọn một trong những phương pháp trên hay kết hợp với nhau ( trang 80,
[11]).
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 32
- Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Các phương pháp này có những ưu điểm sau:
_ Có thể xử lý nước thải có phổ nhiễm bẩn các chất hữu cơ tương đối
rộng.
_ Hệ thống có thể tự điều chỉnh theo phổ các chất nhiễm bẩn và nồng
độ của chúng.
_ Thiết kế và trang thiết bị đơn giản.
Đồng thời chúng cũng có những nhược điểm sau:
_ Đầu tư cơ bản cho việc xây dựng khá tốn kém.
_ Phải có chế độ công nghệ làm sạch đồng bộ và hoàn chỉnh.
_ Các chất hữu cơ khó phân hủy cũng như các chất vô cơ có độc tính
ảnh hưởng đến thời gian và hiệu quả làm sạch. Các chất có độc tính tác động
đến quần thể sinh vật nói chung và trong bùn hoạt tính làm giảm hiệu suất xử lý
của quá trình.
_ Có thể phải làm loãng nước thải có nồng độ chất bẩn cao, như vậy sẽ
làm tăng lượng nước thải và cần diện tích mặt bằng rộng.
Tuy vậy, các phương pháp sinh học vẫn được dùng phổ biến rộng rãi và
tỏ ra rất thích hợp cho quá trình làm sạch nước thải chứa các chất hữu cơ dễ
phân hủy ( trang 298-299, [1]).
I.1. Các phương pháp hiếu khí:
a. Nguyên tắc:
Phương pháp hiếu khí dùng để loại các chất hữu cơ dễ bị vi
sinh phân hủy ra khỏi nguồn nước. Các chất này được các loại vi sinh hiếu khí
oxy hóa bằng oxy hòa tan trong nước.
vi sinh vật
Chất hữu cơ + O2 H2O + CO2 + Năng
lượng.
vi sinh vật
Chất hữu cơ + O2 Tế bào mới.
vi sinh vật
Tế bào mới + O2 H2O + CO2 + NH3.
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 33
- Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Tổng cộng: Chất hữu cơ + O2 H2O + CO2 + NH3 +
…
Trong phương pháp hiếu khí amoniac cũng được loại bỏ bằng oxy
hóa nhờ vi sinh tự dưỡng ( quá trình nitrit hóa ).
2 NH4+ + 3 O2 Nitrosomonas
2 NO2- + 4 H+ + 2 H2O +
Năng lượng.
2 NO2- + Nitrobacter
2 NO3-
O2
NH4+ + 2 O2 Vi sinh
NO3- + 2 H+ + H2O +
Tổng cộng:
Năng lượng.
( giảm pH )
Điều kiện thích hợp cho quá trình là: pH= 5,5 - 9,0, oxy hòa tan lớn hơn
hoặc bằng 0,5 mg/l, nhiệt độ 5-400C.
b. Kỹ thuật xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí:
Kỹ thuật bùn hoạt tính:
Đây là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải đô thị và
công nghiệp. Theo cách này, nước thải được đưa ra bộ phận chắn rác, loại rác,
chất rắn được lắng, bùn được tiêu hủy và làm khô.
Một dạng cải tiến của phương pháp bùn hoạt tính là phương pháp
“thông khí tăng cường” gần đây được sử dụng tại nhiều nước phát triển dưới
tên gọi là “mương oxy hóa”. Trong hệ thống này có thể bỏ qua các giai đọan
lắng bước một và tiêu hủy bùn. Tuy nhiên quá trình này lại cần biện pháp thông
khí kéo dài với cường độ cao hơn.
Ao ổn định nước thải:
Phương pháp xử lý sinh học đơn giản nhất là kỹ thuật “ổn định
nước thải”. Đó là một loại ao chứa nước trong nhiều ngày phụ thuộc vào nhiệt
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 34
- Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
độ, oxy được tạo ra qua hoạt động tự nhiên của tảo trong ao. Cơ chế xử lý
trong ao ổn định chất thải bao gồm cả hai quá trình hiếu khí và kị khí.
_ Ao ổn định chất thải hiếu khí: là loại ao cạn cỡ 0,3-0,5m được
thiết kế sao cho ánh sáng mặt trời thâm nhập vào lớp nước nhiều nhất làm phát
triển tảo do hoạt động quang hợp để tạo oxy. Điều kiện không khí bảo đảm từ
mặt ao đến đáy ao.
_ Ao ổn định chất thải kỵ khí: là loại ao sâu không cần oxy hòa tan
cho hoạt động vi sinh. Ở đây các loại vi sinh kỵ khí và vi sinh tùy nghi dùng oxy
từ các hợp chất như nitrat, sunfat để oxy hóa chất hữu cơ thành mêtan và CO2.
Như vậy các ao này có khả năng tiếp nhận khối lượng lớn chất hữu cơ và
không cần quá trình quang hợp tảo. Ao ổn định chất thải tùy nghi là loại ao hoạt
động theo cả quá trình kỵ khí và hiếu khí. Ao thường sâu từ 1-2m, thích hợp
cho việc phát triển tảo và các vi sinh tùy nghi. Ban ngày khi có ánh sáng, quá
trình xảy ra trong ao là hiếu khí. Ban đêm ở lớp đáy ao quá trình chính là kỵ khí.
Ao ổn định chất thải tùy nghi thường được sử dụng nhiều hơn hai
loại trên. Ngoài ba loại ao trên, theo phương pháp “ ao ổn định chất thải ” người
ta còn kết hợp với các loại ao nuôi cá, ao thủy thực vật ( ao rau muống, lục bình
). Để tăng cường hiệu quả xử lý nước thải, ta nên kết nối các loại ao với nhau.
I.2. Các phương pháp thiếu khí ( anoxic ):
Trong điều kiện thiếu oxy hòa tan việc khử nitrit hóa sẽ xảy ra. Oxy
được giải phóng từ nitrat sẽ oxy hóa chất hữu cơ và nitơ sẽ được tạo thành.
NO3- vi sinh
NO2- + O2
Chất hữu cơ
O2 N2 + CO2 + H2O
Trong hệ thống xử lý theo kỹ thuật bùn hoạt tính sự khử nitrit hóa sẽ
xảy ra khi không tiếp tục thông khí. Khi đó oxy cần cho hoạt động của vi sinh
giảm dần và việc giải phóng oxy từ nitrit sẽ xảy ra. Theo nguyên tắc trên,
phương pháp thiếu khí ( khử nitrit hóa ) được sử dụng để loại nitơ ra khỏi nước
thải.
I.3. Các phương pháp kỵ khí:
Phương pháp xử lý kỵ khí dùng để loại bỏ các chất hữu cơ có trong
phần cặn của nước thải bằng vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật kỵ khí.
Hai cách xử lý yếm khí thông dụng là:
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 35
- Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
_ Lên men acid thủy phân và chuyển hóa các sản phẩm thủy phân
( như acid béo, đường ) thành các acid và rượu mạch ngắn hơn và cuối cùng
thành khí cacbonic.
_ Lên men metan: Phân hủy các chất hữu cơ thành metan ( CH4 )
và khí cacbonic ( CO2 ). Việc lên men metan nhạy cảm với sự thay đổi pH, pH
tối ưu cho quá trình từ 6,8-7,4. Thí dụ về phản ứng metan hóa:
Methanosarcina
CH3COOH CH4 + CO2
M.Suboxydans
2 CH2(CH2)COOH CH4 + 2CH3COOH
+ 2 H2O + CO2
+C2H5COOH + CO2
Các phương pháp kỵ khí thường được dùng để xử lý nước thải công
nghiệp và chất thải từ chuồng trại chăn nuôi ( trang 80-84, [11]).
II. Các phương pháp hóa lý:
Làm sạch sinh học chỉ được ứng dụng trong trường hợp cần loại ra
khỏi nước các chất hữu cơ, nếu các chất bẩn có nguồn gốc vô cơ thì phương
pháp này không phù hợp. Các phương pháp hóa lý được ứng dụng để xử lý
nước thải gồm lọc, đông tụ và keo tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thẩm thấu
ngược, siêu lọc, thẩm tách và điện thẩm tách,…Các phương pháp này được
ứng dụng để loại ra khỏi nước thải các hạt phân tán lơ lửng ( rắn và lỏng ), các
khí tan những chất vô cơ và hữu cơ hòa tan.
Việc ứng dụng các phương pháp hóa lý để xử lý nước thải có những
ưu điểm sau:
_ Có khả năng loại các chất độc hữu cơ không bị oxy hóa sinh học;
_ Hiệu quả xử lý cao hơn;
_ Kích thước hệ thống xử lý nhỏ hơn;
_ Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn;
_ Có thể tự động hóa hoàn toàn;
_ Không cần theo dõi hoạt động của sinh vật;
_ Có thể thu hồi các chất khác nhau.
II.1. Lọc qua song chắn rác ( xử lý sơ bộ ):
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 36
- Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Đối tượng xử lý là rác thải loại lớn ( như: giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các
mẫu đá, gỗ và các vật thải khác ), chúng thường được tách ra để khỏi gây tắc
nghẽn đường ống. Người ta dùng lưới làm bằng các thanh kim loại được đặt
nghiêng một góc 60÷750. Rác thải được lấy ra bằng cào cơ giới. Đối với rác có
kích cỡ nhỏ hơn người ta có thể dùng rây ( trang 29, [3]).
Đây là hình thức xử lý sơ bộ. Mục đích của quá trình là loại tất cả
các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước
thải như làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng đảm
bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước tự nhiên
lẫn nước thải ( trang 74, [13]).
II.2. Lắng tụ:
Được dùng để lắng các tạp chất tan thô ra khỏi nước thải ( sinh
hoạt và công nghiệp ). Lắng tụ diễn ra dưới tác dụng của trọng lực. Để lắng
người ta sử dụng bể lắng cát, bể lắng và bể lắng trong.
• Bể lắng cát:
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 ngang 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.
• Bể lắng ngang:
Bể lắng ngang là bể hồ chứa hình 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=1,5-4 m, chiều dài L=( 8-12 )xH, chiều
rộng B=3-6 m. Bể lắng ngang được ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn
15000m3/ngày đêm. Hiệu quả bể lắng 60%.
• Bể lắng đứng:
Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ ( hoặc 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.
• Bể lắng hướng tâm:
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 37
nguon tai.lieu . vn
