ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG
------
BÀI TẬP LỚN MÔN “THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI”
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY
CÔNG SUẤT 1350M3/NGÀY
Ngành: công nghệ kỹ thuật môi trường
Chuyên ngành: CNMT nước và đất
GVGD: Th.S. Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 7:
Phạm Anh Thiên
Hồ Thị Thảo
Lê Quốc Việt
1422214
1422205
1422271
1
MỤC LỤC
MỤC LỤC ....................................................................................................................... i
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ...........................................................................................vii
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI.............................. 1
1.1.
Tổng quan về xử lý nước thải .......................................................................1
1.1.1. Khái niệm về xử lý nước thải ..................................................................1
1.1.2. Mục đích ..................................................................................................1
1.1.3. Phân loại ..................................................................................................2
1.1.4. Một số thông số đánh giá chất lượng nước thải ......................................5
Các phương pháp xử lí nước thải ................................................................10
1.2.1. Phương pháp cơ học ..............................................................................10
1.2.2. Xử lí nước thải bằng phương pháp hóa lý .............................................36
1.2.3. Xử lý bằng phương pháp hóa học .........................................................46
1.2.4. Xử lý bằng phương pháp sinh học .........................................................51
1.2.5. Xử lý bùn cặn ........................................................................................68
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY.............................................................................70
2.1. Tổng quan về ngành giấy và bột giấy ở Việt Nam ..........................................70
2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển ............................................................70
2.1.2. Đặc trưng ngành giấy Việt Nam ............................................................71
2.1.3. Khó khăn trong ngành giấy ở Việt Nam ...............................................72
2.2. Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy ...............................................................72
2.2.1. Nguyên liệu sản xuất giấy .....................................................................72
2.2.2. Sản xuất bột giấy ...................................................................................75
2.2.3. Sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy) ......................................................79
2.2.4. Quy trình sản xuất giấy tại nhà máy ......................................................79
2.3. Vấn đề môi trường của ngành giấy ..............................................................86
2.3.1 Nước thải ................................................................................................86
2.3.2 Khí thải ..................................................................................................90
2.3.3 Chất thải rắn ...........................................................................................90
i
CHƯƠNG 3
LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ................................................................91
3.1. Thông số đầu vào.............................................................................................91
3.2. Các quy trình công nghệ đề xuất .....................................................................91
3.3. Phân tích lựa chọn công nghệ ..........................................................................95
3.4. Thuyết minh quy trình công nghệ ...................................................................95
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH .......................................................97
4.1. Mức độ xử lý cần thiết và thông số tính toán ..................................................97
4.2. Tính toán công trình xử lý nước thải xeo giấy ................................................98
4.2.1. Tính toán song chắn rác A .....................................................................98
4.2.2. Tính toán hố thu A ...............................................................................102
4.2.3. Tính toán bể điều hòa A ......................................................................106
4.2.4. Tính toán bể tuyển nổi siêu nông ........................................................112
4.3. Tính toán công trình xử lý nước thải dịch đen ..............................................119
4.3.1. Tính toán song chắn rác B ...................................................................119
4.3.2. Tính toán hố thu B ...............................................................................122
4.3.3. Tính toán bể trộn đứng ........................................................................126
4.3.4. Bể phản ứng xoáy kết hợp lắng ...........................................................130
4.4. Tính toán nguồn chung ..................................................................................138
4.4.1. Bể điều hòa B ......................................................................................138
4.4.2. Bể aerotank ..........................................................................................145
4.4.3. Bể lắng 2 (lắng sinh học) .....................................................................156
4.4.4. Bể khử trùng ........................................................................................164
4.4.5. Bể chứa bùn .........................................................................................165
4.5. Tính toán máy ép bùn ....................................................................................167
4.6. Tính toán hóa chất và bơm định lượng..........................................................168
4.6.1 Bể chứa ure (nồng độ 10%) .................................................................168
4.6.2. Bể chứa acid phosphoric (H3PO4) .........................................................169
4.6.3. Hóa chất khử trùng ................................................................................170
4.6.4. H2SO4 ....................................................................................................171
4.6.5. Phèn PAC ..............................................................................................172
CHƯƠNG 5
DỰ TOÁN TỔNG KINH PHÍ XÂY DỰNG ...........................................................174
ii
5.1. Khái toán đầu tư ban đầu ...............................................................................174
5.1.1. Khái toán kinh phí xây dựng ...............................................................174
5.1.2. Khái toán máy móc thiết bị .................................................................178
5.1.3. Chi phí khác .........................................................................................189
5.1.4. Tổng chi phí xử lý nước thải .................................................................189
5.2. Chi phí vận hành ............................................................................................190
5.2.1. Chi phí điện năng.................................................................................190
5.2.2. Chi phí hóa chất ...................................................................................191
5.2.3. Chi phí nhân công ................................................................................191
5.2.4. Tổng chi phí vận hành hệ thống nước thải ............................................191
CHƯƠNG 6
VẬN HÀNH VÀ QUẢN LÝ .....................................................................................193
6.1. Vận hành hệ thống .........................................................................................194
6.1.1. Chế độ vận hành ..................................................................................194
6.1.2. Quy trình vận hành ..............................................................................195
6.2. Sự cố và cách khắc phục................................................................................199
6.2.1. Các sự cố về bể ....................................................................................199
6.2.2. Một số sự cố thường gặp đối với bơm.................................................201
6.3. Công tác bảo trì thiết bị .................................................................................202
6.3.1. Đối với hệ thống đường ống kỹ thuật, hệ thống bể xử lý....................202
6.3.2. Đối với các thiết bị ..............................................................................202
6.3.3. Các công việc trong vận hành hệ thống xử lý nước thải .....................203
CHƯƠNG 7
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................205
7.1. Kết luận..........................................................................................................205
7.1.1. Khía cạnh môi trường ..........................................................................205
7.1.2. Khía cạnh kinh tế .................................................................................205
7.1.3. Khía cạnh kỹ thuật ...............................................................................205
7.2. Kiến nghị .......................................................................................................205
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................206
iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AOX: Adsorbable Organically bound halogens - halogen hữu cơ dễ bị hấp thụ .......... 94
TMP: Thermo- Mechanical Process .............................................................................. 84
CTMP: Chemi-Thermo-Mechanical Process ................................................................ 84
iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tải trọng chất thải trung bình 1 ngày tính theo đầu người ............................ 4
Bảng 2.1. Các loại sợi giấy phi gỗ được quan tâm nhất trong sản xuất giấy ................ 73
Bảng 2.2. Thành phần hóa học một số loại gỗ tính theo % khối lượng khô tuyệt đối.. 74
Bảng 2.3. Các phương pháp sản xuất bột giấy và hiệu suất ......................................... 78
Bảng 2.4. Thành phần nước thải một số nhà máy sản xuất giấy và bột giấy ......... 88
Bảng 2.5. Công nghệ sản xuất và tải lượng nước thải của một số công ty giấy ở Việt
Nam .......................................................................................................................... 88
Bảng 2.6. Tính chất nước thải nhà máy tái chế giấy An Bình ................................ 89
Bảng 2.7. Tính chất nước thải nhà máy giấy NewToyo – KCN VSIP I ................ 89
Bảng 2.8. Thông số nước thải của nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ tại cửa xả .............. 89
Bảng 3.1. Nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào .............................................................. 91
Bảng 4.1. Hệ số không điều hoà chung theo lưu lượng ............................................... 98
Bảng 4.2. Tóm tắt thông số thiết kế mương và song chắn rác ................................... 102
Bảng 4.3. Tóm tắt các thông số thiết kế hố thu gom .................................................. 106
Bảng 4.4. Độ hòa tan của không khí theo nhiệt độ ..................................................... 113
Bảng 4.5. Tổng hợp thông số bể tuyển nổi ................................................................. 118
Bảng 4.6. Tóm tắt thông số thiết kế mương và song chắn rác .................................... 122
Bảng 4.7. Tóm tắt các thông số thiết kế bể thu gom ................................................... 126
Bảng 4.8. Các giá trị G cho trộn nhanh ....................................................................... 128
Bảng 4.9. Thông số thiết kế bể khuấy trộn ................................................................. 129
Bảng 4.10. Các thông số thiết kế bể phản ứng ............................................................ 130
Bảng 4.11. Thống kế tính toán bể phản ứng kết hợp lắng .......................................... 137
Bảng 4.12. Thông số đầu vào bể điều hoà chung ....................................................... 138
v
Bảng 4.13. Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và
mịn ............................................................................................................................... 152
Bảng 4.14. Các thông số thiết kể bể aerotank ............................................................. 156
Bảng 4.15. Tóm tắt kết quả tính toán bể lắng 2 .......................................................... 163
Bảng 4.16. Tóm tắt thông số thiết kế bể khử trùng..................................................... 165
Bảng 4.17. Thông số kỹ thuật bể chứa bùn ................................................................. 166
Bảng 5.1. Khái toán kinh phí xây dựng ...................................................................... 174
Bảng 5.2. Chi phí khác ................................................................................................ 189
Bảng 5.3. Chi phí điện năng .......................................................................................190
Bảng 5.4. Chi phí hoá chất .......................................................................................... 191
Bảng 5.5. Chi phí nhân công ....................................................................................... 191
Bảng 6.1. Các loại hóa chất cần sử dụng .................................................................... 197
Bảng 6.2. Các sự cố có thể xảy ra và biện pháp khắc phục ........................................ 199
Bảng 6.3: Các sự cố thường gặp đối với các bơm nước thải và bơm hóa chất .......... 201
vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cấu tạo song chắn rác thủ công. ...................................................................10
Hình 1.2. Cấu tạo song chắn rác cơ giới .......................................................................11
Hình 1.3. Cấu tạo bể lắng ngang hình chữ nhật ............................................................12
Hình 1.4. Cấu tạo bể lắng cát đứng...............................................................................12
Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo bể lắng cát sục khí áp dụng ở Mỹ ..........................................13
Hình 1.6. Quỹ đạo chuyển động của cát trong bể lắng cát sục khí ...............................14
Hình 1.7. Bể thu dầu mỡ và lắng cát.............................................................................15
Hình 1.8. Cấu tạo bể lắng ngang ...................................................................................17
Hình 1.9. Cấu tạo bể lắng ly tâm ..................................................................................17
Hình 1.10. Cấu tạo bể lắng lớp mỏng ...........................................................................18
Hình 1.11. Sơ đồ hệ thống tuyển nổi bơm dâng ...........................................................20
Hình 1.12. Sơ đồ tuyển nổi áp lực dạng bể hình chữ nhật ............................................21
Hình 1.13. Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ khí .....................................22
Hình 1.14. Sơ đồ tuyển nổi nhờ các tấm xốp................................................................23
Hình 1.15. Sơ đồ tuyển nổi hóa học..............................................................................24
Hình 1.19. Sơ đồ công nghệ của quá trình tuyển nổi khí hòa tan .................................29
Hình 1.20. Sơ đồ cấp khí theo đường ống hút của bơm ...............................................29
Hình 1.21. Sơ đồ cấp khí theo đường ống có áp của bơm ............................................30
Hình 1.22. Sơ đồ ejector ...............................................................................................30
Hình 1.23. Cơ chế keo tụ tạo bông ...............................................................................37
Hình 1.24. Quá trình tạo bông cặn ................................................................................38
Hình 1.25. Các chất hấp phụ .........................................................................................41
Hình 1.26. Quá trình trao đổi ion trên cột và vật liệu trao đổi ion ...............................42
Hình 1.27. Các quá trình màng .....................................................................................43
Hình 1.28. Cấu tạo màng siêu lọc .................................................................................43
Hình 1.29. Cấu tạo màng RO ........................................................................................44
Hình 1.30. Các loại màng RO .......................................................................................45
Hình 1.31. Cơ chế thẩm thấu ngược .............................................................................45
Hình 1.32. Bể khử trùng ...............................................................................................51
Hình 1.33. Bể aerotank .................................................................................................53
Hình 1.34. Hệ thống sục khí trong bể aerotank ............................................................53
vii
Hình 1.35. Bể bùn SBR ................................................................................................54
Hình 1.36. Các pha trong chu kỳ hoạt động của SBR ..................................................55
Hình 1.37. Mương oxy hóa ...........................................................................................57
Hình 1.38. Bể lọc sinh học nhỏ giọt .............................................................................59
Hình 1.39. Bể lọc sinh học RBC ...................................................................................59
Hình 1.40. Bể Biofor.....................................................................................................60
Hình 1.41. Bể tự hoại ....................................................................................................60
Hình 1.42. Bể lắng 2 vỏ ................................................................................................61
Hình 1.42. Bể UASB ....................................................................................................62
Hình 1.43. Cấu tạo bể UASB được mô hình hóa..........................................................62
Hình 1.44. Hồ kỵ khí ....................................................................................................65
Hình 1.45. Mối quan hệ giữa tảo và vi sinh vật ............................................................65
Hình 1.46. Hồ tùy nghi .................................................................................................66
Hình 1.47. Mô hình ĐNN dòng chảy ngầm theo phương ngang..................................67
Hình 1.48. Mô hình ĐNN dòng chảy ngầm theo phương đứng ...................................68
Hình 1.49. Máy ép bùn băng tải....................................................................................69
Hình 1.50. Máy ép bùn khung bản................................................................................69
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ Kraft, các nguồn nước thải và tác nhân ô nhiễm ..............76
Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy từ bột giấy và giấy tái chế ..........................78
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình sản xuất giấy và bột giấy ................................................80
Hình 2.4. Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy và các nguồn thải ...................................81
Hình 2.5. Máy xeo giấy...............................................................................................84
Hình 2.6. Chu trình thu hồi hóa chất và nấu bột .......................................................86
Hình 4.1. Mô hình tính toán song chắn rác ...................................................................99
Hình 4.2. Hệ số β theo tiết diện ngang của thanh chắn ..............................................100
Hình 4.3. Mặt cắt song chắn rác .................................................................................101
Hình 4.4. Hệ số tổn thất cục bộ qua các chi tiết ống ..................................................105
Hình 4.5. Bố trí ống thổi khí bể điều hòa A ...............................................................107
Hình 4.6. Các lỗ trên ống phân phối khí .....................................................................108
Hình 4.7. Bình tích áp Varem .....................................................................................114
Hình 4.8. Máy nén khí Fusheng VA100 .....................................................................117
Hình 4.9. Bơm chìm Tsurumi .....................................................................................126
Hình 4.10. Cấu tạo bể khuấy trộn cơ khí ....................................................................127
viii
Hình 4.11. Các kích thước của vùng phản ứng...........................................................131
Hình 4.12. Kích thước vùng lắng................................................................................133
Hình 4.13. Kích thước máng răng cưa ........................................................................135
Hình 4.14. Bố trí ổng thổi khí bể điều hòa B ..............................................................140
Hình 4.15. Bố trí lỗ trên ống thổi khí..........................................................................141
Hình 4.16. Sơ đồ làm việc bể Aerotank ......................................................................149
Hình 4.17. Máy thổi khí Tsurumi RSR-50 .................................................................153
Hình 4.18. Đĩa thổi khí LTD 270................................................................................154
Hình 4.19. Phân phối đĩa thổi khí ...............................................................................155
Hình 4.20. Máy bơm chìm hút bùn HSF250-1.75 26 .................................................167
Hình 4.21. Máy ép bùn MEB-TN800 .........................................................................168
ix
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.1.
Tổng quan về xử lý nước thải
1.1.1. Khái niệm về xử lý nước thải
Nước thải là nước bị thay đổi đặc điểm, tính chất do sử dụng hoặc do các hoạt
động của con người và hoạt động sản xuất, kinh doanh. Trong đó nước thải sinh hoạt là
nước thải ra từ các hoạt động sinh hoạt của con người như ăn uống, tắm giặt, vệ sinh cá
nhân. Còn nước thải công nghiệp là nước thải ra từ các hoạt động sản xuất công nghiệp,
làng nghề, hoạt động kinh doanh hoặc các hoạt động sản xuất khác (theo TCVN
4038:2012).
Xử lý nước thải là việc áp dụng các giải pháp công nghệ, kỹ thuật nhằm loại bỏ
chất ô nhiễm ra khỏi nước thải, làm giảm ảnh hưởng của các chất độc hại có trong nước
thải đến sức khỏe con người và giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
1.1.2. Mục đích
Đối với môi trường và hệ sinh thái: về mặt cảm quan nước thải thường có màu
nâu (hoặc đen hoặc màu khác tùy vào hoạt động công nghiệp) và có mùi khó chịu. Nếu
nước thải không được xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường sẽ làm cho môi trường nơi
đó có khả năng bị ô nhiễm, làm xấu cảnh quan, làm chết cái loài sinh vật trong nơi tiếp
nhận, cuối cùng sẽ là cho khu vực đó trở nên không thể sinh sống và hoạt động được.
Hơn nữa, trong tự nhiên, các quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ có trong
nước thải chưa được xử lý sẽ dẫn đến tình trạng mất vệ sinh như sản sinh ra các mùi hôi
thối, gây khó chịu. Một trong những mục đích chính của việc xử lý nước thải là việc hạn
chế xả thải các hợp chất hữu cơ đến mức có thể xả thải vào nguồn tiếp nhận. Khi chất
thải có chứa nhiều các chất dinh dưỡng, sẽ kích thích quá trình sinh trưởng và phát triển
mạnh của những loài cầy trồng trong nước, dẫn tới tình trạng suy giảm lượng oxy có
trong nước và gây hiện tượng phú dưỡng trong nước nguồn. Vì vậy loại bỏ các hợp chất
hữu cơ và vô cơ trong nước thải trước khi xả thải ra nguồn tiếp nhận là mục đích đầu
tiên nhằm tiến tới một môi trường bền vững, giữ cho môi trường trong sạch.
1
Đối với sức khỏe: nước thải chưa được xử lý sẽ chứa rất nhiều các vi sinh vật gây
bệnh. Tồn tại rất nhiều các bệnh dịch có nguồn gốc từ các hoạt động thiếu vệ sinh như
việc tắm rửa hay bơi lội trong nước bị nhiễm bẩn, hoặc việc tiêu thụ các loại động thực
vật thủy sinh sống trong các nguồn nước bị ô nhiễm bởi nước thải như: bệnh ngứa ngoài
da, viêm da, nhiễm khuẩn... Hơn nữa trong nước thải còn chứa nhiều chất độc hại, có
khả năng làm biến đổi gen hay gây ung thư. Vì những lý do trên, việc loại bỏ các vi sinh
vật gây bệnh là rất cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Đối với khía cạnh kinh tế: việc tái sử dụng nước thải sau xử lý cho nông nghiệp
không chỉ có ý nghĩa về mặt môi trường mà còn là động lực phát triển cho các mục tiêu
quốc gia, tạo ra một nền công nghiệp phát triển bền vững trong khi bảo vệ được nguồn
nước đang ngày càng khan hiếm. Một ưu điểm của việc sử dụng nước thải đã qua xử lý
để tưới tiêu trong nông nghiệp là giảm mức độ xử lý nước thải, đồng nghĩa với việc làm
giảm đáng kể chi phí cho quá trình xử lý nước thải, nhờ vào vai trò của đất và cây trồng
như một dạng công trình lọc sinh học tự nhiên. Ngoài việc tận dụng các chất dinh dưỡng
có sẵn trong nước thải còn giúp cắt giảm chi phí phân bón cho cây trồng.
1.1.3. Phân loại
Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Đó
cũng là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý. Theo cách phân
loại này, có các loại nước thải dưới đây:
-
Nước thải sinh hoạt: nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại,
công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác.
-
Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước
thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu.
-
Nước thấm qua: đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác
nhau qua các khớp nối, các ống khuyết tật hoặc thành của hố ga hay hố người.
-
Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên. Ở những thành
phố hiện đại nước thải tự nhiên được thu gom theo một hệ thống thoát riêng.
-
Nước thải đô thị: là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của
một thành phố. Nước thải đô thị có thể bao gồm tất cả nước thải kể trên.
2
Theo quan điểm quản lý môi trường, các nguồn gây ô nhiễm nước còn được phân
thành hai loại: nguồn xác định và nguồn không xác định.
-
Nguồn xác định bao gồm nước thải đô thị và nước thải công nghiệp, các cửa cống
xả nước mưa và tất cả các thải vào nguồn tiếp nhận nước có tổ chức qua hệ thống
cống và kênh thải.
-
Nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất, nước mưa và các
nguồn phân tán khác.
Sự phân loại này rất có ích khi đề cập đến các vấn đề điều chỉnh kiểm soát ô
nhiễm.
Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh họat là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…chúng thường được thải ra
từ các các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng
khác. Lượng nước thải sinh họat của khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn
cấp nước và đặc điểm của hệ thống thóat nước.
Thành phần của nước thải sinh họat gồm 2 lọai:
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh (nước
đen)
- Nước thải nhiễm bẫn do các chất thải sinh họat: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa
trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà (nước xám).
Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn
có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ
chứa trong nước thải sinh họat bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%);
hydratcacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulozơ; và các chất béo (5 -10%).
Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh họat dao động trong khỏang 150 – 450 mg/L
theo trọng lượng khô. Có khoảng 20 – 40% chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. Ở những
khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họat không được xử lý
thích hợp là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
3
Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức
sống và các thói quen của người dân. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của
chúng biểu thị bằng các chất lắng hoặc BOD5 có một mối tương quan nhất định. Nước
thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau: COD=500 mg/L,
BOD5=250 mg/L, SS=220 mg/L, photpho=8 mg/L, nitơ NH3 và nitơ hữu cơ=40 mg/L,
pH=6.8, TS= 720mg/L.
Như vậy, nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi
vượt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Một tính chất đặc trưng nữa 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 các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.
Bảng 1.1: Tải trọng chất thải trung bình 1 ngày tính theo đầu người
Tổng chất thải
Chất thải hữu cơ
(g/người.ngày)
(g/người.ngày)
Chất thải vô cơ
(g/người.ngày)
Tổng lượng chất thải
190
110
80
Các chất tan
100
50
50
Các chất không tan
90
60
30
Chất lắng
60
40
20
Chất lơ lửng
30
20
10
Các chất
(Nguồn: Kỹ thuật xử lý nước thải-Lâm Vĩnh Sơn)
Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp từ các
công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ sản xuất như khi tiến hành vệ sinh công
nghiệp hay hoạt động sinh hoạt của công nhân viên. Nước thải công nghiệp thường được
phân loại theo các ngành công nghiệp sản sinh ra nước thải đó.
Ngành công nghiệp với đa dạng các loại hình sản xuất kinh doanh, đồng nghĩa
với việc cũng có đa dạng các loại nước thải công nghiệp được thải ra hàng ngày. Một số
loại nước thải của các ngành công nghiệp thường gặp và gây không ít đau đầu cho người
dân cũng như các nhà chức trách trong việc kiểm soát nó là:
-
Nước thải sản xuất bột ngọt
4
-
Nước thải sản xuất café
-
Nước thải sản xuất bia
-
Nước thải sản xuất đường
-
Nước thải sản xuất giấy
-
Nước thải sản xuất cao su
-
Nước thải ngành xi mạ
-
Nước thải ngành khoáng sản
-
Nước thải ngành dệt nhuộm
Mỗi loại nước thải của mỗi ngành công nghiệp có một đặt tính riêng, tuy nhiên
các thành phần chính của nước thải khiến ta phải quan tâm hơn trong việc xử lý nó bao
gồm: kim loại nặng, dầu mỡ (chủ yếu trong nước thải ngành xi mạ), chất hữu cơ khó
phân hủy (có trong nước thải sản xuất dược phẩm, nông dược, dệt nhuộm…)
Các thành phần này không những khó xử lý mà còn độc hại đối với con người và
môi trường sinh thái. Quy mô hoạt động sản xuất càng lớn thì lượng nước càng nhiều
kéo theo lượng xả thải cũng càng nhiều. Bên cạnh đó, các thành phần khác trong nước
thải công nghiệp tuy không phải là nguy hiểm nhưng nếu quá nhiều và không được xử
lý đúng cách cũng là mối đe dọa lớn đối với nguồn nước và môi trường.
1.1.4. Một số thông số đánh giá chất lượng nước thải
Hiện nay bảo vệ môi trường, đặc biệt là bảo vệ tài nguyên nước đang là vấn đề
được quan tâm toàn cầu. ở Việt Nam nguồn nước các sông, kênh rạch, hồ chứa đang
chịu tác động ngày càng nặng do các nguồn ô nhiễm từ đô thị, khu công nghiệp, khu
dân cư nông thôn, các hoạt động nông nghiệp, giao thông thuỷ và các hoạt động khác
của cộng đồng. Do đó, phòng chống ô nhiễm nước là công việc hết sức cấp thiết.
Nước rất cần cho sự sống của con người và của sinh vật. Nước là bộ phận không
thể tách rời đối với mọi hoạt động xã hội (công nghiệp, nông nghiệp, vui chơi, giải
trí,…).
Để đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ gây ô nhiễm nước, có thể dựa vào
một số chỉ tiêu cơ bản và quy định giới hạn của từng chỉ tiêu đó tuân theo Luật Bảo vệ
5
môi trường của một quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế quy định cho từng loại nước sử
dụng cho các mục đích khác nhau. Kết hợp các yêu cầu về chất lượng nước và các chất
gây ô nhiễm nước có thể đưa ra một số chỉ tiêu như sau.
Thông số vật lý
Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí
hậu. Sự thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào từng loại nước, nước mạch nông có to: 4 - 40oC
nước ngầm là: 17 – 31oC. Nhiệt độ nước thải cao hơn nhiệt độ nước cấp.
Màu sắc
Nước nguyên chất không có màu. Màu sắc gây nên bởi các tạp chất trong nước
(thường là do chất hữu cơ (chất mùn hữu cơ – acid humic), một số ion vô cơ (sắt…),
một số loài thủy sinh vật…
Nước chứa nhiều thành phần hoá chất Na2CO3, CH3COOH, H2S, Na2S sẽ ảnh
hưởng tới giá trị cảm quan đối với người dùng nước, các hợp chất hữu cơ có màu trong
nước cũng có thể tác dụng với clo tạo ra 1 số sản phẩm độc như clorofooc …
Độ đục
Độ đục của nước là mức độ ngăn cản ánh sáng xuyên qua nước. Độ đục của nước
có thể do nhiều loại chất lơ lửng bao gồm các loại có kích thước hạt keo đến những hệ
phân tán thô gây nên như các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật. Nó
cũng chưa nhiều thành phần hoá học : vô cơ, hữu cơ...
+ Độ đục cao biểu thị nồng đọ nhiễm bẩn trong nước cao.
+ Nó ảnh hưởng đến quá trình lọc vì lỗ thoát nước sẽ nhanh chong bị bịt kín.
+ Khử trùng bị ảnh hưởng bới độ đục
Đơn vị đo độ đục: 1JTU = 1NTU = 1mg SiO2/L = 1 đơn vị độ đục
Đo bằng may quang phổ: đơn vị NTU, FTU
Đo bằng trực quan: đơn vị JTU
6
Mùi vị
Nước sạch là nước không mùi vị. Khi bắt đầu có mùi thì đó là biểu hiện của nước
bị ô nhiễm. Nước thải có mùi hôi khó chịu tùy thuộc vào nồng độ và chất gây ô nhiễm.
Một số khí sau sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học trong nước thải có chứa chất ô
nhiễm như: H2S (mùi trứng thúi), NH3 (mùi khai), …
Thông số hóa sinh
pH
pH dùng để đánh giá sự tồn tại của H+ trong nước thải, là chỉ tiêu quan trọng khi
nghiên cứu xử lý nước thải. Giá trị pH cho phép ta lựa chọn phương pháp thích hợp,
hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước.
pH = lg[H+]
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học rất cần quan tâm giá trị pH.
VD: Quá trình xử lý hiếu khí cần pH = 6.5-8.5, khoảng giá trị tốt nhất là 6.8-7.4.
BOD (Biochemical Oxygen Demand-Nhu cầu oxy sinh hóa)
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ
trong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn). Đây là thông số quan trọng dùng chỉ
mức độ nhiễm bẫn nước thải bằng các chất hữu cơ và dùng để tính toán, thiết kế công
trình xử lý bằng phương pháp sinh học.
Cách xác định BOD:
-
Lấy nước bão hòa oxy, đo DObđ (mg). Lấy (V) nước thải cho vào mẫu rồi đưa
vào tủ sấy ở 20oC, sau 5 ngày đưa ra đo lượng oxy còn lại trong mẫu (DOsau),
BOD = DObđ – DOsau V(mg/L)
-
Để phân hủy hoàn toàn (98%) thì phải cần đến 20 ngày cấy (BOD20)
BOD5 = (0.68 - 0.7)BOD20 (mg/L)
COD (Chemical Oxygen Demand-Nhu cầu oxy hóa học)
Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa
học các chất hữu cơ trong nước bởi một tác nhân oxy hóa mạnh. Chỉ số COD luôn cao
7
hơn BOD vì COD bao gồm cả lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng vi sinh vật và
bằng phương pháp hóa học.COD được xác định bằng phương pháp oxy hóa mạnh trong
môi trường acid (Phương pháp Bicromat Kali). Tỷ lệ COD/BOD càng nhỏ thì xử lý sinh
học càng dễ.
Nước thải sinh hoạt có BOD ~ 0.86COD
DO (Dissolved Oxygen-Oxy hòa tan)
DO là lượng Oxy hòa tan để duy trì sự sống cho các sinh vật dưới nước. Đây là
chỉ số quan trọng trong xử lý sinh học hiếu khí (luôn giữ 1.5 - 2mg/L).
Oxy hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm hữu
cơ, các hoạt động của thế giới thủy sinh, các hoạt động hóa sinh, hóa học và vật lý của
nước.
Độ thiếu hụt oxy: D
- D = 0: oxy bão hòa hoàn toàn
- D = 1: Thiếu hụt hoàn toàn nên không có oxy
Thông số sinh học
Thành phần vi sinh
Nước thải có chứa một lượng lớn vi khuẩn, vi-rút, nấm, rêu, tảo, giun sán… Để
đánh giá độ nhiễm bẩn bởi vi khuẩn, người ta đánh giá qua một loại vi khuẩn đường
ruột: E-coli. E-coli là vi khuẩn phổ biến trong nước thải, nó có thể sống trong điều kiện
khắc nghiệt của môi trường ngoài cũng như trong phòng thí nghiệm.
Coli index (Coli chuẩn độ) là đại lượng dùng tính toán số lượng trực khuẩn có
chứa trong 1 lít nước thải.
Trị số Coli (Colitit) là thể tích nước nhỏ nhất (ml) có chứa một trực khuẩn. VD:
Colitit = 400 tức là trong 400 ml nước thải chứa 1 trực khuẩn.
Thành phần Nitơ và phospho
Nitơ là chất dinh dưỡng quan trọng trong quá trình phát triển của vi sinh vật trong
các công trình xử lý sinh học. Trong nước thải tồn tại 2 dạng là NO2- và NO3-. Trong
8
đó, NO2- là sản phẩm trung gian của quá trình nitrat hóa. Quá trình này bao gồm 2 giai
đoạn:
2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O + Q
Sau đó:
2HNO2 + O2 2HNO3 + 2H2O + Q
Phospho cũng như nitơ là chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sống và phát triển trong
các công trình xử lý nước thải. Phospho tồn tại chủ yếu ở dạng PO43-. Cả hai loại Nitơ
và P nếu vượt quá giá trị nào đó sẽ gây phú dưỡng hóa.
Trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học thường COD:N:P ~ 150:5:1
Thành phần vô cơ
Chlorite không biến đổi trong quá trình xử lý, nhưng nó cho chúng ta nhận biết
nước thải sinh hoạt có bị pha trộn nước thải công nghiệp hay không.
Sulphate trong điều kiện yếm khí sẽ sinh H2S gây mùi khó chịu.
Nước thải công nghiệp chứa một hàm lượng chất vô cơ, có cả các kim loại nặng
như Fe, Cd, Al, As…. Nên cần xác định và loại trừ cục bộ trước khi cho vào mạng lưới
chung, tránh ảnh hưởng tới quá trình xử lý sinh học.
Thành phần thức ăn (chất nền)
Cacbonhydrat là sản phẩm và là dạng phân nhỏ của acid hữu cơ, nó là thành phần
đầu tiên bị phân hủy trong quá trình hoạt động sống của vi sinh vật.
- Protein và các sản phẩm phân hủy của chúng như amino acid: là các hợp chất
chứa nhiều Nitơ. Protein là nguồn cấp nitơ cần thiết cho sự hình thành và phát
triển của vi sinh vật.
- Chất béo và dầu: chúng bị phân hủy thành acid béo dưới tác động của vi khuẩn.
9
Các phương pháp xử lí nước thải
1.2.1. Phương pháp cơ học
Song chắn rác
Nhiệm vụ: loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn hơn 5 mm, chủ yếu là rác hữu
cơ chứa trong nước thải. Đây là công trình đơn vị đầu tiên chuẩn bị cho các giai đoạn
xử lý tiếp theo: bể lắng cát, bể lắng đợt I, công trình xử lý sinh học,…
Phân loại (theo phương pháp lấy rác):
-
Song chắn rác với cào rác thủ công (song chắn rác thủ công).
Hình 1.1. Cấu tạo song chắn rác thủ công.
10
- Xem thêm -