Tài liệu Báo cáo tốt nghiệp tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải toa tàu lửa công suất 100 m3 ngày đêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC QUẢN LÝ BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRẠM SỬA CHỮA TOA TÀU LỬA CÔNG SUẤT 100M3 NGÀY/ĐÊM Sinh viên thực hiện : Huỳnh Văn Hưng Lớp Khoá Ngành Giảng viên hướng dẫn : D17MTKT : 2017-2021 : Khoa Học Môi Trường : TS. Đào Minh Trung Bình Dương, tháng 12/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC QUẢN LÝ BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRẠM SỬA CHỮA TOA TÀU LỬA CÔNG SUẤT 100M3 NGÀY/ĐÊM Giảng viên hướng dẫn (Ký tên) TS. ĐÀO MINH TRUNG Sinh viên thực hiện MSSV: 1724403010015 Lớp D17MTKT (Ký tên) HUỲNH VĂN HƯNG Bình Dương, tháng 12/2020 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải toa tàu lửa công suất 100 m3” là một công trình nghiên cứu độc lập, không có sự sao chép của người khác. Đề tài là một sản phẩm mà em đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường. Trong quá trình viết bài có sự tham khảo một số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, dưới sự hướng dẫn của Thầy Đào Minh Trung. Em xin cam đoan nếu có vấn đề gì em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Bình Dương, ngày 20 tháng 11 năm 2020 Sinh viên thực hiện Huỳnh Văn Hưng i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học vừa qua, em đã được các thầy cô trong khoa môi trường tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu, bài báo cáo tốt nghiệp này là dịp để em tổng hợp lại những kiến thức đã học, đồng thời rút ra kinh nghiệm cho bản thân. Để hoàn thành bài báo cáo tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn giảng viên TS. Đào Minh Trung đã tận tình hướng dẫn, cung cấp cho em những kiến thức quý báu, những kinh nghiệm trong quá trình hoàn thành bài báo cáo tốt nghiệp này. Em cũng xin cảm ơn gia đình, cha mẹ đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về cả vật chất và tinh thần giúp em hoàn thành bài báo cáo tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Môi Trường đã giảng dạy, chỉ dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt thời gian vừa qua. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn. ii MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG .................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH .................................................................................... vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... viii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ........................................................................... 1 1.1. LÝ DO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ............................................................ 2 1.2. MỤC ĐÍCH ........................................................................................ 2 1.3. ĐỐI TƯỢNG ...................................................................................... 2 1.4. NỘI DUNG THỰC HIỆN .................................................................. 3 1.5. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN .......................................................... 3 1.5.1. Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa tài liệu .......................... 3 1.5.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ............................................... 3 1.5.3. Phương pháp so sánh ................................................................... 4 1.5.4. Phương pháp phân tích ................................................................ 4 1.6. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI ............................................................................. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ .......................... 5 2.1. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ .................................... 5 2.1.1. Các phương pháp xử lý cơ học (vật lý) ........................................ 5 2.1.1.1. Song chắn rác ....................................................................... 5 2.1.1.2 Điều hòa lưu lượng ............................................................... 5 2.1.1.3 Lắng ....................................................................................... 6 2.1.1.4. Lọc ........................................................................................ 7 2.1.2. Phương pháp xử lý hóa lý ........................................................ 8 2.1.2.1. Keo tụ ................................................................................... 8 2.1.2.2. Tuyển nổi .............................................................................. 9 2.1.2.3. Hấp phụ ................................................................................ 9 2.1.2.4. Trao đổi ion ........................................................................ 10 2.1.3. Phương pháp xử lý hóa học ....................................................... 11 2.1.3.1. Trung hòa .......................................................................... 11 2.1.3.2. Kết tủa ................................................................................ 11 2.1.3.3. Oxy hóa - khử ..................................................................... 12 2.1.4. Phương pháp xử lí sinh học ....................................................... 12 iii 2.1.4.1. SBR (sequencing batch reactor) .......................................... 12 2.1.4.2. Aerotank ............................................................................. 14 2.1.4.3. Lọc sinh học ........................................................................ 15 2.1.4.4. Hồ sinh học hiếu khí ........................................................... 17 2.1.4.5. Phương pháp sinh học kỵ khí .............................................. 18 2.1.5. Các công trình sinh học kỵ khí ................................................... 19 2.1.5.1. UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor) ............. 19 2.1.5.2. CSTR (continuously stirred tank reactor) ............................ 20 2.1.5.3. PFR (plug flow reactor) ...................................................... 21 2.1.5.4. AFR (anaerobic filter reactor) ............................................ 21 2.1.5.5. FBR (fluidized bed reactor) ................................................ 22 2.1.6. Phương pháp sinh học thiếu khí ................................................. 22 2.1.6.1. Bể anoxic ............................................................................ 22 2.1.7. Giới thiệu về nước thải sinh hoạt ........................................... 24 2.2. TỔNG QUAN VỀ TRẠM SỬA CHỮA TOA TÀU LỬA ................ 24 2.2.1. Tổng quan về hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt của trạm sửa chữa Toa tàu lửa .......................................................................................... 24 2.2.1.1. Chức năng của hệ thống ...................................................... 24 2.2.1.2. Nhiệm vụ của hệ thống ....................................................... 25 2.2.1.3. Nguồn gốc và thành phần tính chất nước thải ...................... 25 2.2.1.4. Ảnh hưởng của nước thải trạm xử lí toa tàu lửa đến môi trường và con người ........................................................................ 28 2.3. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRẠM SỬA CHỮA TOA TÀU LỬA VIỆT NAM ........................................................................... 30 2.3.1. Phương án 1 ............................................................................... 30 2.3.2. Phương án 2 ............................................................................... 33 2.3.3. Lựa chọn công nghệ tối ưu ........................................................ 35 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI TOA TÀU LỬA CÔNG SUẤT 100M3 .............................................................................................. 39 3.1. CƠ SỞ TÍNH TOÁN ........................................................................ 39 3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ................................... 39 3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC ĐƠN VỊ CÔNG TRÌNH .................. 40 3.3.1. Hố thu gom ................................................................................ 40 iv 3.3.2. Bể tách dầu mỡ .......................................................................... 42 3.3.3. Bể điều hòa ................................................................................ 43 3.3.4. Bể Aerotank ............................................................................... 44 3.3.5. Bể lắng ...................................................................................... 51 3.3.6. Bể khử trùng .............................................................................. 54 3.3.7. Bể nén bùn ................................................................................. 56 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ........................................................................... 58 4.1. KẾT LUẬN ...................................................................................... 58 4.2. KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 59 4.3. BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HẠN CHẾ ............................................ 59 4.3.1. Những khó khăn còn tồn tại trong hai hệ thống xử lí nước thải .. 59 4.3.2. Biện pháp khắc phục .................................................................. 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 60 PHỤ LỤC BẢN VẼ CHI TIẾT ................................................................... 62 v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Ưu nhược điểm của mương oxy hóa ............................................ 12 Bảng 2.2. Ưu nhược điểm của lọc sinh học ................................................. 16 Bảng 2.3. Bảng phân loại hồ sinh học hiếu khí ............................................ 17 Bảng 2.4. Bảng mức độ xử lý nước thải ...................................................... 23 Bảng 2.5. thành phần ô nhiễn theo lý thuyết ............................................... 26 Bảng 2.6. Bảng thành phần ô nhiễm thực tế ................................................ 28 Bảng 2.7. Hiệu suất của Phương án 1 .......................................................... 35 Bảng 2.8. Hiệu suất của Phương án 2 .......................................................... 37 Bảng 2.9. So sánh ưu nhược điểm của 2 phương án .................................... 38 Bảng 3.1. Hệ số không điều hòa cung K0 ..................................................... 40 Bảng 3.2. Thông số thiết kế bể thu gom ...................................................... 41 Bảng 3.3. Thông số thiết kế bể tách dầu mỡ ................................................ 42 Bảng 3.4. Bảng thông số thiết kế bể điều hòa .............................................. 43 Bảng 3.5. Tóm tắt các thông số thiết kế bể Aerotank ................................... 50 Bảng 3.6. Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng ........................................... 54 Bảng 3.7. Tóm tắt các thông số thiết kế bể khử trùng .................................. 55 Bảng 3.8. Tóm tắt các thông số thiết kế bể nén bùn ..................................... 57 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ các phương pháp tuyển nổi .................................................. 9 Hình 2.2. Sơ đồ phân loại các cách trung hòa .............................................. 11 Hình 2.3. Các bước hoạt động của bể SBR .................................................. 13 Hình 2.4. Sơ đồ một số công trình sinh học kỵ khí ...................................... 19 Hình 2.5. Thành phần ô nhiễm chung .......................................................... 26 Hình 2.6. Sơ đồ công nghệ phương án 1 ..................................................... 30 Hình 2.7. Sơ đồ công nghệ phương án 2 ...................................................... 33 vii ISO DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ĐTM Đánh giá tác động môi trường QCNV Quy chuẩn Việt Nam BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường BOD Nhu cầu oxy sinh hóa COD Nhu cầu oxy hóa học TSS Tổng chất rắn lơ lửng TDS Tổng chất rắn hòa tan N2 Nitơ P Photpho ĐTV Động thực vật pH Độ hoạt động của các ion H+ EQP Equalization Pump MXP Mixing Pump INP Influent Pum viii TÓM TẮT Môi trường là một trong những vấn đề được Trạm Toa Tàu lửa quan tâm hàng đầu với tiêu chí bảo vệ môi trường và sức khỏe người lao động và hành khách. Tuân thủ Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam, Trạm Toa tàu lửa thực hiện Báo cáo kết quả quan trắc môi trường 6 tháng cuối năm 2019. Kết quả báo cáo để Cơ quan quản lý Nhà nước về bảo vệ môi trường đánh giá hiện trạng ô nhiễm và công tác bảo vệ môi trường của Xí Nghiệp Toa Xe Sài Gòn trong điều kiện hoạt động bình thường. Ngoài ra, Báo cáo giúp Xí Nghiệp Toa Xe biết rõ hơn hiện trạng môi trường của mình, từ đó đề ra các biện pháp ngăn ngừa, khống chế và cải thiện ô nhiễm cần thiết nhằm đạt các tiêu chuẩn môi trường theo quy định, đồng thời cải thiện môi trường làm việc cho nhân viên. Với mong muốn được tiếp xúc và học hỏi kinh nghiệm thực tế về hệ thống cũng như các kĩ sư trong lĩnh vực xây dựng và vận hành bảo trì hệ thống xử lí nước thải nên đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải toa tàu lửa công suất 100m3” được đề xuất và thực hiện, nhằm tìm ra phương pháp xử lí tối ưu cũng như tiết kiệm chi phí nhất trong quá trình vận hành. Trong đề tài này, tôi xác định đặc tính thành phần, lưu lượng,tính chất nước thải và nêu ra các phương pháp xử lý phù hợp và sau đó lựa chọn phương án xử lý; kế tiếp là áp dụng các công thức để tính toán, thiết kế các bể xử lý và cuối cùng là sử dụng phần mền Autocarrd vẽ chi tiết các bể công trình trong xử lí nước thải. Trong quá trình xem xét, tôi thấy phương án 1 có nhiều ưu điểm cũng như khả thi trong quá trình thi công xây dựng nên lựa chọn phương án 1 làm phương pháp xử lý cho hệ thống xử lý nước thải toa tàu lửa công suất 100 m3 ngày/ đêm. 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1. LÝ DO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Đất nước ta đang trong quá trình hội nhập kinh tế quốc tế, việc đẩy mạnh chính sách công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đã mang lại một bộ mặt hoàn toàn mới cho quốc gia. Với sự đầu tư bài bản hạ tầng các khu công nghiệp cùng với sự xuất hiện ngày càng nhiều của các nhà máy xí nghiệp với quy mô lớn. Tất cả những sự thay đổi này đều hứa hẹn sẽ mang đến những lợi ích to lớn cho nền kinh tế cũng như giải quyết được các vấn đề xã hội có liên quan. Tuy nhiên, trong quá trình đẩy mạnh sản xuất thì cũng nãy sinh các vấn đề môi trường có liên quan, ảnh hưởng đến con người và những sinh vật xung quanh. Việc nước thải chưa qua xử lý xả thải trực tiếp ra môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến con người và môi trường xung quanh. Môi trường là một trong những vấn đề được Trạm Toa Tàu lửa quan tâm hàng đầu với tiêu chí bảo vệ môi trường và sức khỏe người lao động và hành khách. Tuân thủ Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam, Trạm Toa tàu lửa thực hiện Báo cáo kết quả quan trắc môi trường 6 tháng cuối năm 2019. Kết quả báo cáo để Cơ quan quản lý Nhà nước về bảo vệ môi trường đánh giá hiện trạng ô nhiễm và công tác bảo vệ môi trường của Xí Nghiệp Toa Xe Sài Gòn trong điều kiện hoạt động bình thường. Ngoài ra, Báo cáo giúp Xí Nghiệp Toa Xe biết rõ hơn hiện trạng môi trường của mình, từ đó đề ra các biện pháp ngăn ngừa, khống chế và cải thiện ô nhiễm cần thiết nhằm đạt các tiêu chuẩn môi trường theo quy định, đồng thời cải thiện môi trường làm việc cho nhân viên. Với mong muốn được tiếp xúc và học hỏi kinh nghiệm thực tế về hệ thống cũng như các kĩ sư trong lĩnh vực xây dựng và vận hành bảo trì hệ thống xử lí nước thải nên đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải toa tàu lửa công suất 100m3” được đề xuất và thực hiện, nhằm tìm ra phương pháp xử lí tối ưu cũng như tiết kiệm chi phí nhất trong quá trình vận hành. 1.2. MỤC ĐÍCH  Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Xí nghiệp tao tàu lửa công suất 100m3/ngày đêm.  Nước thải đầu ra của trạm XLNT đạt QVCN 14: 2015 BTNMT (Cột B). 1.3. ĐỐI TƯỢNG 2 - Hệ thống xử lý nước thải toa tàu lửa. 1.4. NỘI DUNG THỰC HIỆN  Tổng quan về nưởc thải sinh hoạt cũng như các phương pháp xử lý.  Xác định đặc tính nước thải: lưu lượng, thành phần, tính chất, nguồn xả thải.  Đưa ra các phương án xử lý và lựa chọn phương án xử lý hiệu quả nhất để thiết kế hệ thống xử lý nước thải.  Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt theo sơ đồ công nghệ đã đề xuất chi tiết.  Vẽ các công trình đơn vị hoàn chỉnh.  Vẽ mặt cắt sơ đồ công nghệ (bao gồm cao độ công trình).  Vẽ mặt bằng tổng thể trạm. 1.5. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 1.5.1. Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa tài liệu  Kế thừa thông tin, tài liệu đã có liên quan đến các vấn đề trong bài báo cáo này.  Tài liệu này chủ yếu bao gồm:  Sử dụng các nguồn số liệu, thông tin từ các bộ phận chuyên trách trong công ty có liên quan đến đề tài nhằm rút ngắn thời gian và kế thừa kết quả trước đó. 1.5.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Tìm hiểu những công nghệ xử lí nước thải sinh hoạt trong các tài liệu chuyên ngành. - Tìm hiểu những cách tính toán thiết kế cho hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt. - Tìm hiểu những quy chuẩn, tiêu chuẩn có liên quan đến hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt. 3 1.5.3. Phương pháp so sánh So sánh ưu điểm và nhược điểm của công nghệ xử lí hiện có và công nghệ xử lí đề xuất. Từ đó chọn ra công nghệ xử lí tốt nhất. 1.5.4. Phương pháp phân tích Phân tích các số liệu về đầu vào của nguồn nước thải từ đó tìm ra các công nghệ xử lí. Sau đó từ các phương pháp đã chọn ta tiến hành phân tích và tìm ra phương pháp có hiệu suất xử lí cao nhất. 1.6. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI  Xây dựng trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường, giải quyết vần đề ô nhiễm môi trường do nước thải Trạm xử lí toa tàu lửa.  Góp phần nâng cao ý thức về môi trường cho nhân viên cũng như ban quản lý toa tàu lửa.  Khi trạm xử lý hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinh viên tham quan, học tập. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 2.1. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ Theo bản chất của các phương pháp xử lý nước thải, người ta có thể chia chúng thành các phương pháp cơ học, hóa lý, hóa học và sinh học. Một hệ thống xử lý hoàn chỉnh thường kết hợp đủ các thành phần kể trên. Tuy nhiên, tùy theo tính chất nước thải, mức độ tài chính và yêu cầu xử lý mà người ta có thể cắt bớt một số công đoạn. Theo mức độ xử lý, người ta có thể chia làm tiền xử lý (xử lý sơ bộ), xử lý sơ cấp, xử lý thứ cấp, xử lý cao cấp hay còn gọi là xử lý cấp ba. 2.1.1. Các phương pháp xử lý cơ học (vật lý) 2.1.1.1. Song chắn rác Trong hầu hết các công trình xử lý nước thải bằng biện pháp xử lý cơ học đều có song chắn rác (bar-rack/screen). Song chắn rác dùng để giữ lại các rác thô có trong nước thải (giấy, bọc nylon, chất dẻo, cỏ cây, vỏ đồ hộp, gỗ) để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo vì các loại rác này có thể làm tắt nghẽn đường dẫn nước hoặc làm hư hỏng máy bơm. Song chắc rác là hạng mục công trình đầu tiên trong hệ thống xử lý nước cấp hoặc nước thải, được đặt ở những kênh dẫn nước trước khi đưa vào trạm xử lý, với góc nghiêng 45 hoặc 60° (thông thường là 60°) so với mặt phẳng ngang để tiện lợi khi vớt rác và hạn chế tổn thất áp lực của dòng chảy. Song chắn rác được cấu tạo bởi một hay nhiều lớp thanh đan xen kẽ với nhau (còn gọi là mắc song). Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác.[1] 2.1.1.2 Điều hòa lưu lượng Điều hòa lưu lượng được dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi. Khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Các phương án bố trí bể điều hòa lưu lượng có thể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải. Vị trí của các bể điều hòa thường đặt sau bể lắng và trước bể lắng đợt I. 5  Mục đích của bể điều hòa trong quy trình xử lý nước thải: - Giảm bớt dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải ra không đều. - Tiết kiệm hóa chất để trung hòa nước thải. - Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình sau. - Làm giảm và ngăn cản lượng nước có nồng độ các chất độc hại cao đi vào trực tiếp công trình xử lý sinh học. - Để đảm bảo hòa trộn các chất bẩn trong nước thải và ngăn ngừa sự lắng đọng cần lắp đặt các thiết bị khuấy trộn. Trong quá trình khuấy trộn để san bằng nồng độ và ngăn ngừa cặn lắng xảy ra các phản ứng oxy hóa khử và giảm lượng BOD do bay hơi.[1] 2.1.1.3 Lắng Chất rắn trong nước bao gồm các chất rắn lơ lửng, chất rắn có khả năng lắng, các hạt keo và chất rắn hòa tan. Tổng các chất rắn (Total solid, TS) trong nước thải là phần còn lại sau khi đã cho nước thải bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ từ 103 - 105°C. Tổng chất rắn trong nước thải chia làm hai thành phần: chất rắn lơ lửng (lọc được) và chất rắn hòa tan (không lọc được). Cơ sở quá trình lắng: Lắng là giai đoạn tách các hạt rắn ra khỏi nước dưới tác dụng của trọng lực, nhà làm sạch sơ bộ nguồn nước trước khi thực hiện quá trình lọc. Quá trình lắng phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng của các hạt, đồng thời phụ thuộc vào trạng thái của nước. Quá trình lắng trong xử lý nước thường là quá trình động, tức các hạt rắn lắng chịu tác động của cả trọng lực và chuyển động của dòng nước. Trong công nghệ xử lý nước thải, theo chức năng, các bể lắng được phân thành bể lắng cát, bể lắng cấp I và bể lắng cấp II. Bể lắng cát nhằm loại bỏ các hạt cặn vô cơ có kích thước lớn hơn 0,2 mm như sỏi cát, xỉ. Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác, bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải. 6  Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng: - Lưu lượng nước thải. - Thời gian lắng. - Khối lượng riêng và tải lượng tính theo SS. - Tải lượng thủy lực. - Sự keo tụ các hạt rắn. - Vận tốc dòng chảy trong bể. - Nhiệt độ nước thải. - Kích thước bể lắng.[2] 2.1.1.4. Lọc Quá trình lọc là quá trình làm sạch nước khi cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại các hạt cặn và thậm chí cả vi sinh vật có trong nước mà quá trình lăng không thể thực hiện được. Cặn bẩn trong nước sẽ bị giữ lại ở khe rỗng hoặc trên bề mặt hạt lọc do lực liên kết phân tử. Sau khi qua hệ thống lọc, nước sẽ có chất lượng tốt hơn cả về mặt hóa học, vật lý và sinh học. Quá trình lọc được sử dụng để tách các hạt hữu cơ và vô cơ kích thước nhỏ có trong nước và nước thải mà quá trình lắng không thực hiện được.  Cơ chế lọc:  Cơ chế lọc qua khe (Straining): Những hạt có kích thước lớn hơn khe rỗng giữa các hạt vật liệu lọc sẽ bị giữ lại theo nguyên tắc cơ học.  Cơ chế lắng (sedimentation): Các hạt lắng trên lớp vật liệu lọc.  Cơ chế nén cặn (impaction): Các hạt nặng sẽ không chuyển động theo dòng chảy.  Cơ chế bị chặn (interception): Nhiều hạt khi chuyển động cùng với dòng nước sẽ bị giữ lại khi tiếp xúc với bề mặt của hạt vật liệu lọc.  Cơ chế dính bám (adhesion): Các bông cặn sẽ bị dính bám vào bề mặt của lớp vật liệu lọc khi chuyển động qua lớp này. Do lực của dòng chảy, một số bông cặn bị cắt nhỏ trước khi trở nên bị dính chặt và đầy sâu vào lớp vật liệu 7 lọc. Khi lớp vật liệu lọc bị tắc, lực cắt bề mặt gia tăng đến một giới hạn mà tại đó không có một hạt cặn nào có thể đi qua. Một số hạt cặn có thể đi xuyên qua lớp vật liệu lọc làm tăng đột ngột độ đục của nước sau lọc.  Cơ chế hấp phụ (adsorption): Liên kết hóa học; tương tác hóa học; lực tĩnh điện; lực điện động; lực Van der Waals. Vật liệu lọc được dùng trong lọc nước là cát tự nhiên, cát thạch anh, đá hoa nghiền, thanhoạt tính, ….  Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn thiết bị lọc: - Nồng độ ban đầu huyền phù, % thể tích. - Khả năng rửa. - Khả năng chế tạo từ thép chịu axit. - Khả năng nhận được nước lọc sạch.[3] 2.1.2. Phương pháp xử lý hóa lý Như chúng ta đã biết, phương pháp hóa lý là một phương pháp chính để xử lý nước thải. Xử lý hóa lý là một tên gọi chung cho nhóm các phương pháp được áp dụng để xử lý nước thải gồm: đông tụ, keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, trích li, chưng cất, cô đặc, thấm thấu ngược, siêu lọc, kết tinh, nhả hấp. Các phương pháp này được ứng dụng để loại các hạt lơ lửng phân tán (rắn và lỏng), các khí tan, các chất vô cơ và hữu cơ hòa tan trong nước thải. 2.1.2.1. Keo tụ Dùng phương pháp keo tụ tạo bông để loại bỏ huyền phù và chất keo Các hóa chất dùng trong quá trình keo tụ thường là phèn nhôm, phèn sắt, các polyme được thể hiện qua bảng sau. - So sánh giữa một số điểm khác nhau giữa phèn sắt và nhôm. - Độ hòa tan phèn sắt nhỏ hơn phèn nhôm; - Tỉ trọng: Fe(OH)3 = 1,5 Al(OH)3; - Keo sắt vẫn lắng khi có ít huyền phù; - Lượng phèn nhôm sử dụng cần gấp 2 – 3 lần phèn sắt; 8 - Phèn sắt có khả năng gây hiện tượng ăn mòn đường ống.[4] 2.1.2.2. Tuyển nổi - Tuyển nổi là quá trình phân tách các hạt rắn hoặc lỏng (các chất lơ lửng, dầu, mỡ) ra khỏi nước, được thực hiện bằng cách cung cấp các bọt khí mịn vào pha lỏng. Các bọt khí dính kết với các hạt khiến cho lực đẩy của bọt khí kết hợp với hạt rắn đủ lớn để kéo các hạt này nổi lên bề mặt. Nhờ đó mà các hạt có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước cũng nổi được. Bọt nổi lên mặt nước được loại bỏ bằng các thiết bị gạt bọt . - Ưu điểm chính quá trình tuyển nổi so với quá trình lắng là khả năng tách loại bỏ triệt để các hạt rất nhỏ và nhẹ. Phương pháp tuyển nổi hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi, chi phí đầu tư không lớn, thiết bị đơn giản. Tuyển nổi kèm theo sự thổi khí, làm giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt và các chất dễ bị oxy hóa. - Hiệu quả phụ thuộc kích thước và số lượng bọt khí.[4] Các phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi bằng khí phân tán Tuyển nổi bằng khí hòa tan Tuyển nổi bằng điện cực Tuyển nổi chân không Hình 2.1. Sơ đồ các phương pháp tuyển nổi 2.1.2.3. Hấp phụ - Phương pháp hấp phụ được sử dụng để làm sạch triệt để nước thải khỏi một số chất hòa tan, không có khả năng phân hủy sinh học, có độc tính cao (thực hiện sau khi xử lý sinh học) hoặc xử lý cục bộ để thu hồi một số chất có giá trị cao. Các chất đó thường là các kim loại nặng (crom, thủy ngân, asen . . .), các chất hữu cơ, các chất màu (phenol, alkylbenzen - sulphonic acid, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm), các chất hoạt động bề mặt, các chất gây mùi, thuốc sát trùng, thuốc trừ sâu, diệt cỏ . . . Trên thực tế việc ứng dụng còn hạn chế do chi phí. - Tùy theo bản chất, quá trình hấp phụ được phân loại thành: hấp phụ lý 9 học và hấp phụ hóa học. - Khả năng hấp phụ phụ thuộc: - Diện tích bề mặt chất hấp phụ; - Nồng độ của chất bị hấp phụ; - Vận tốc tương đối giữa hai pha; - Cơ chế hình thành liên kết: hóa học hoặc lý học. - Các tác nhân hấp phụ có thể sử dụng bao gồm: đất sét, Zeolites, Silicat gel, Polymer gel, Chitosan, than hoạt tính.[1] 2.1.2.4. Trao đổi ion - Trao đổi ion là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion (ionit). Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng không hòa tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion. - Phương pháp này được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim loại như: Zn, Cu, Cr, Pb, Ni, Hg, Cd, V, Mn, . . .cũng như các hợp chất của asen, photpho, Xyanua và các chất phóng xạ, khử muối trong nước cấp, cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt mức độ làm sạch cao. Vì vậy, nó được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước và nước thải. Cation trao đổi với ion H+ hoặc Na+ còn anion trao đổi với hydroxit OH-. - Phản ứng trao đổi ion diễn ra như sau: - Khi tiếp xúc với cationit: - RSO3H + NaCl  RSO3Na + HCl - Khi tiếp xúc với anionit: - ROH + NaCl  RCl + NaOH - Ở dạng tổng quát các phản ứng có thể trình bày như sau: - mA + RmB  mRA + B.[2] 10