Đồ án Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn

xuất không bẩn chủ yếu tạo ra khi làm nguội thiết bị giải nhiệt trong các trạm làm sạch, ngưng tụ hơi nước,…Nước thải sản xuất bẩn có thể chứa nhiều loại tạp chất với nồng độ khác nhau, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là chất vô cơ, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là hữu cơ. Đa số nước thải sản xuất đều chứa hỗn hợp chất bẩn. Thành phần, tính chất nước thải sản xuất rất đa dạng và phức tạp. Một số loại có chứa thành phần độc hại như nước thải mạ điện chứa kim loại nặng: crôm, niken… nước thải lò giết mổ…Trong các khu công nghiệp tập trung, lưu lượng nước thải sản xuất cũng có thể chọn từ 25 đến 40 m3/ha.ngày, phụ thuộc vào các loại hình sản xuất trong khu chế xuất đó. Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng, thậm chí ngay trong một ngành công nghiệp, số liệu cũng có thể thay đổi đáng kể do mức độ hoàn thiện của công nghệ sản xuất, điều kiện sản xuất. Trong từng trường hợp cụ thể, cần sử dụng các nguồn tài liệu thích hợp. Trong trường hợp xử lý chung, các chất thải công nghiệp biểu thị lưu lượng và khối lượng BOD qua số dân tương đương. Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 39 Tính gần đúng, nước thải đô thị thường gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt, 14% là các loại nước thấm và 36% là nước thải sản xuất. Nhìn chung nước thải đô thị có chứa một lượng lớn các chất ô nhiễm hữu cơ (trên 55%) ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu là hidratcacbon, protein và các axit hữu cơ là các chất có khả năng phân hủy sinh học, ngoài ra cong chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng nitơ, photpho…và nhiều loại vi sinh vật. Lưu lượng nước thải đô thị phụ thuộc rất nhiều điều kiện khí hậu và các tính chất đặc trưng của thành phố. Khoảng 65 – 85% lượng nước cấp cho một người trơt thành nước thải. Lưu lượng và hàm lượng các chất bẩn trong nước thải đô thị thường dao động trong phạm vi khá lớn theo giờ trong ngày do việc sử dụng nước không đều theo thời gian trong ngày như trong hình 4. Đô thị càng có nhiều hoạt động khác nhau thì sự chênh lệch giữa nhu cầu trung bình và nhu cầu cao điểm càng ít. Lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày vào lúc 10 -12 giờ trưa và thấp nhất vào khoảng 5 giờ sáng. Hình 4. Biểu đồ biến thiên lưu lượng theo thờ gian của nước thải đô thị Để xác định lưu lượng nước thải, tốt nhất là theo các số liệu quan trắc thực đo đạc theo các thời điểm tiêu biểu trong ngày trong tháng, trong mùa, trong năm. Tuy nhiên, việc quan trắc thống kê này hiện tại vẫn còn nhiều khó khăn và bất cập nên người ta thường xác định theo tiêu chuẩn thoát nước đối với từng loại nước thải. 2.2. Các bước và phương pháp xử lý nước thải : Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 40 2.2.1. Các bước xử lí nước thải đô thị: Nước thải đô thị thường được xử lí theo ba bước như sau: · Bước thứ nhất (xử lý bậc một) Xử lý bậc một bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ để tách các chất rắn lớn như rác, lá cây, cát,… có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý tiếp theo và nhằm làm trong nước thải đến mức độ yêu cầu bằng phương pháp cơ học như chắn rác, lắng trọng lực, lọc,…Đây là bước bắt buộc đối với tất cả các dây chuyền công nghệ XLNT. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sau khi xử lý ở giai đoạn này phải bé hơn 150 mg/l nếu nước thải được xử lý sinh học tiếp tục. · Bước thứ hai (xử lý bậc hai hay xử lý sinh học) Bước thứ hai thường là XLNT bằng phương pháp sinh học. Giai đoạn xử lý này được xác định trên cơ sở tình trạng sử dụng và quá trình tự làm sạch của nguồn nước tiếp nhận nước thải. Trong bước này chủ yếu là xử lý các chất hữu cơ dễ oxy hóa sinh học. · Bước thứ ba (xử lý bậc ba hay xử lý triệt để) Bước thứ ba là loại bỏ các hợp chất nitơ và photpho khỏi nước thải. Giai đoạn này rất có ý nghĩa đối với các nước khí hậu nhiệt đới như ở nước ta, nơi mà quá trình phú dưỡng ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng nước mặt. · Xử lý bùn cặn trong nước thải Trong nước thải có các chất không hòa tan như rác, cát, cặn lắng, dầu mỡ…Các loại cát (chủ yếu là thành phần vô cơ và tỷ trọng lớn) được phơi khô và đổ san nền, rác được nghiền nhỏ hoặc vận chuyển về bãi chôn lấp rác. Cặn lắng được giữ lại trong các bể lắng đợt (cặn sơ cấp) một có hàm lượng hữu cơ lớn được kết hợp với bùn thứ cấp ( chủ yếu là sinh khối vi sinh vật dư) hình thành trong quá xử lý sinh học nước thải, xử lý theo các bước tách nước sơ bộ, ổn định sinh học trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí và làm khô. Bùn cạn sau xử lý có thể sử dụng để làm phân bón. · Giai đoạn khử trùng Giai đoạn khử trùng sau quá trình làm sạch nước thải là yêu cầu bắt buộc đối với một số loại nước thải hoặc một số dây chuyền công nghệ xử lý trong điều kiện nhân tạo. Nồng độ chất bẩn sau quá trình xử lý qua các bước nên trên có thể xác định theo bảng 17 sau: Các bước xử lý H.lượng chất lơ lửng BOD5, mg/l Xử lý bậc một bằng ph.pháp cơ học đến 80 - Xử lý bậc hai bằng ph.pháp sinh học không hoàn toàn 25-80 25-80 Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 41 Xử lý bậc hai bằng ph.pháp sinh học hoàn toàn 15-25 15-25 Xử lý bậc ba <15 <15 Bảng 17. Nồng độ chất bẩn sau các quá trình xử lý 2.2.2. Các phương pháp sinh học thường được sử dụng để xử lý nước thải đô thị có khả năng áp dụng thích hợp với điều kiện ở Việt Nam: Người ta sử dụng các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinh hoạt cũng như nước thải sản xuất khỏi nhiều hợp chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ như H2S, các sunfit, amoniac, nitơ… Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật như trên được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải sản xuất cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim lọa nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0,5 Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau. Song nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại chính sau: · Phương pháp hiếu khí là phương pháp xử lý sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 đến 40°C. · Phương pháp yếm khí là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí. Trong các phương pháp này, phương pháp hiếu khí được ứng dụng rộng rãi hơn cả. 2.2.2.1 xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong các công trình nhân tạo Các quá trình của phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong điều kiện xử lý nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí thường bao gồm : bể Aeroten; kênh oxy hóa tuần hoàn; bể Aeroten làm việc theo mẻ SBR; bể lọc sinh học nhỏ giọt; bể lọc sinh học cao tải hoặc đĩa sinh học… Cơ chế của quá trình: Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 42 Quá trình xử lý sinh học là quá trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ dựa vào khả năng phân giải những hợp chất hữu cơ của vi sinh vật. Đồng thời tổng hợp sinh khối hay phân hủy nội bào. Những quá trình nói trên có thể mô phỏng theo các phản ứng sau: · Oxi hóa các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ: CxHyOz + O2 CO2 + H2O(x+ y¾4 - ¾ z 2 ) x y¾ 2 vsv · Oxi hóa các hợp chất có chứa nitơ: CxHyOzN+ O2 CO2 + NH3+ H2O(x+ y¾4 - ¾ z 2 )- ¾ 3 4 x ( )y-3¾2 vsv · Tổng hợp sinh khối: H2OCxHyOzN + O2 NH3+ C5H7NO2+ CO2+( )x y ¾4+ - ¾z2 - ¾ 23 2 2 x ( - 10) y¾2( - 7 )vsv · Phân hủy nội bào: C5H7NO2 + O2 CO2 + NH3+ H2O5 5 2 vsv · Quá trình Nitrat hóa: NH3 (NH4 +) NO2- NO3- vsvvsv · Quá trình phản nitrat hóa: ¾¾¾®VSV-3 2NO N · Oxi hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh và photpho: Hîp chÊt cña S, P SO4 2-, PO43-vsv · Mô tả quá trình Trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù. Quá trình làm sạch trong aeroten diễn ra theo mức dòng chảy qua của hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí. Việc sục khí ở đây đảm bảo các yêu cầu của quá trình : - Đảm bảo độ oxy hoà tan cao giúp cho vi sinh vật thực hiện quá trình oxy hóa các chất hữu cơ. - Duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong nước cần xử lý, tạo ra hỗn hợp lỏng huyền phù, giúp vi sinh vật tiếp xúc liên tục với các chất hữu cơ hòa tan trong nước, thực hiện quá trình hiếu khí làm sạch nước. Nước thải trước khi xử lý phải Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 43 được lắng sơ bộ để tách các chất bẩn và phải xử lý sơ bộ để loại các chất độc hại với vi sinh vật. · Bể Aeroten Nước thải sau khi được loại các tạp chất có thể lắng được ở bể lắng sơ cấp được dẫn vào bể aeroten. Tại đây, nước thải được hòa trộn với bùn hoạt tính và được sục khí, nhờ đó các chất hữu cơ trong nước được khuấy trộn và được các vi sinh vật có trong bùn hoạt tính phân hủy thành các hợp chất vô cơ đơn giản. Đồng thời vi sinh vật cũng lấy năng lượng của quá trình oxy hóa sinh học này để tăng trưởng và tạo sinh khối làm cho lượng bùn trong bể tăng lên. Dòng hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được đưa qua bể lắng thứ cấp, có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Một phần sẽ tuần hoàn trở lại bể sinh học Aerotenk để giữ ổn định mật độ cao vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, đồng thời ổn định nồng độ MLSS trong bể Aeroten. Sơ đồ hệ thống thiết bị được trình bày như sau: Hình 5. Sơ đồ hệ thống Aeroten truyền thống · Kênh oxy hóa tuần hoàn Nguyên tắc hoạt động: Kênh oxy hóa tuần hoàn hoạt động theo nguyên lý thổi khí bùn hoạt tính kéo dài. Quá trình thổi khí đảm bảo cho việc khẻ BOD và ổn định bùn nhờ hô hấp nội bào. Vì vậy bùn hoạt tính khó gây hôi thối và khối lượng giảm đáng kể. Kênh oxy hóa tuần hoàn có tải trọng chất bẩn thấp (0,05 gBOD5/g bùn.ngày), thời gian lưu nước từ 18 đến 30 giờ và bùn giữ lại trong hệ thống trung bình từ 10 – 30 ngày. Kênh oxy hóa tần hoàn hoạt động theo nguyên tắc aeroten đẩy và các guồng quay được bố trí theo chiều dài nên dễ tạo các vùng hiếu khí (aerobic) và thiếu khí (axonic) luân phiên thay đổi. Quá trình nitrat hóa và khử nitrat cũng được tuần tự thực hiện trong các vùng này. Bùn hoạt tính L1 Dòng ra Aeroten Nước thải L2 Bùn Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 44 Trong vùng hiếu khí (DO >2 mg/l) diễn ra quá trình oxy hóa hiếu khí các chất hữu cơ và nitrat hóa. Trong vùng thiếu khí (DO < 0,5 mg/l) diễn ra quá trình hô hấp kị khí và khử nitrat. Do kênh oxy hóa có hiệu quả xử lý BOD, N, P cao, quản lý đơn giản, ít bị ảnh hưởng khi có sự thay đổi về thành phần và lưu lượng nước thải đầu vào, nên thường được áp dụng để xử lý nước thải có biên độ dao động lớn về chất lượng và lưu lượng giữa các giờ trong ngày. Tuy nhiên, công trình xây dựng hở và chiếm đất diện tích lớn là những yếu tố hạn chế sử dụng nó trong trường hợp xử lý nước thải quy mô lớn. Kênh oxy hóa được xây bằng bêtông cốt thép hoặc bằng đất, mặt trong ốp đá, láng ximăng, nhựa đường, vận tốc tuần hoàn chảy trong mương V ≥ 0,25 – 0,3 m/s. Tại khu vực hai đầu mương có dòng đổi chiều, tốc độ chảy nhanh ở phía ngoài và chậm ở phía trong làm cho bùn lắng lại, giảm hiệu quả xử lý, do đó phải xây dựng các tường hướng dòng tại hai đầu mương để tăng tốc độ nước chảy ở phía bên trong lên. Hình 6. Sơ đồ hệ thống kênh oxy hóa tuần hoàn · Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ (hệ SBR) Nguyên tắc hoạt động: Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ là một dạng công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó bao gồm tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn của bể tối thiểu là hai. Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bể bao gồm: làm đầy nước thải vào bể, sau đó ngừng cấp nước vào để thổi khí khuấy trộn, sau đó ngừng khuấy trộn để lắng yên tĩnh rồi tháo nước ra và xả bùn dư. Công trình hoạt động gián đoạn, có chu kỳ. BOD5 của nước thải sau xử lý thường thấp hơn 20 mg/l. Hàm lượng cặn lơ lửng từ 3 – 25 mg/l và N-NH3 khoảng 0,3 – 12 mg/l. Chúng làm việc không cần bể lắng đợt 2, trong nhiều trường hợp, người ta cũng có thể bỏ qua bể điều hòa và bể lắng đợt một. Dòng vào Tuần hoàn bùn hoạt tính Lắng thứ cấp Dòng ra Tháo Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 45 Hình 7. Sơ đồ hoạt động của hệ thống aeroten hoạt động gián đoạn SBR Hệ thống SBR có khả năng khử được nitơ và photpho sinh hóa do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kị khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy. Nhược điểm chính là công suất xử lý nước thải nhỏ. · Bể Unitank Quá trình xử lý sinh học bằng công nghệ Unitank được thực hiện trong 1 hệ thống gồm 3 bể nối tiếp nhau. Hệ thống này là 1 bể chia thành 3 ngăn. Các ngăn này được thông với nhau bằng một hoặc nhiều khe mở giữa các tường ngăn. Các ngăn ở 2 đầu được lắp đặt thêm đập tràn răng cưa để thu nước sau khi lắng. Hai ngăn này đảm nhiệm đồng thời 2 chức năng : vừa là bể phản ứng sinh học vừa là bể lắng. Nước thải được đưa và từng ngăn tùy theo chu kỳ. Bùn hoạt tính dư sinh ra trong quá trình xử lý cũng được lấy ra ở từng ngăn, ngược với chu kỳ nước thải vào hệ thống. Công nghệ Unitank được thiết kế đồng bộ trên cơ sở tính hợp giữa phương pháp xử lý hiếu khí bùn hoạt tính cổ điển (Aeroten) và phương pháp xử lý theo mẻ truyền thống (SBR). Trong hệ thống này không cần phải xây dựng hệ thống bể sục khí và bể lắng riêng biệt. Hệ thống mang mang ưu điểm của công nghệ Aeroten và SBR đồng thời khắc phục các nhược điểm của nhau. Quá trình xử lý sinh học bằng công nghệ Unitank được thực hiện trong 1 hệ thống gồm 3 bể nối tiếp nhau. Hệ thống này là 1 bể chia thành 3 ngăn. Các ngăn này được thông với nhau bằng một hoặc nhiều khe mở giữa các tường ngăn. Mỗi ngăn được lắp đặt các tube (AT) và các đĩa thổi khí (AD) ở dưới đáy. Khí được thổi vào từ máy thổi khí cánh guồng để cung cấp oxy cho quá trình xử lý sinh học. Các ngăn ở 2 đầu (1 và 3) được lắp đặt thêm đập tràn răng cưa để thu nước sau khi lắng. Hai ngăn này đảm nhiệm đồng thời 2 chức năng : vừa là bể phản ứng sinh học vừa là bể lắng. Nước thải được đưa và từng ngăn tùy theo chu kỳ. Bùn hoạt tính dư sinh ra trong quá trình xử lý cũng được lấy ra ở từng ngăn, ngược với chu kỳ nước thải vào hệ thống. Dòng ra Bể SBR1 Nước thải Bể SBR2 Bùn Khử trùng Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 46 Hình 8. Sơ đồ hoạt động của hệ thống bể Unitank Chu kỳ hoạt động của bể Unitank : Cũng tương tự như hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính cổ điển, hệ thống bể này cũng hoạt động liên tục. Tuy nhiên, hệ thống Unitank hoạt động theo từng chu kỳ, trong đó mỗi chu kỳ bao gồm 2 giai đoạn chính và 2 giai đoạn trung gian trong một chuối cân bằng. Giai đoạn chính thứ 1: Nước thải được đưa vào bể Unitank tại ngăn 1 để hòa trộn với bùn hoạt tính và được sục khí . Các chất hữu cơ có trong nước thải được hòa trộn và phân hủy thành các hợp chất vô cơ đơn giản (CO2 và H2O) dưới tác dụng của bùn hoạt tính. Thời gian lưu nước trong ngăn A là khoảng 3,5 giờ. Từ ngăn 1, hỗn hợp nước thải-bùn hoạt tính tiếp tục chảy qua ngăn thổi khí 2, tại đó bùn hoạt tính tiếp tục phân hủy các hợp chất hữu cơ.Hỗn hợp nước thải-bùn tiếp tục chảy sang ngăn 3. Tại ngăn 3 không diễn ra bất kỳ hoạt động thổi khí hay quá trình khuấy trộn nào, lúc này ngăn 3 đóng vai trò là ngăn lắng trong nước thải. Bùn hoạt tính trong ngăn 3 sẽ lắng xuống đáy bằng trọng lực, nước thải sau khi lắng trong tại ngăn 3 tràn qua đập tràn răng cưa sang bể khử trùng. Lượng bùn dư lắng tại ngăn 3 sẽ được bơm bùn bơm sang 2 bể nén bùn. Đến đây là thời điểm kết thúc giai đoạn chính thứ nhất. Giai đoạn trung gian thứ nhất : Tại chu kỳ này dòng nước thải tiếp tục được đưa vào hệ thống bể nhưng là ở ngăn giữa 2 và quá trình thổi khí chỉ diễn ra trong ngăn này. Thời gian cho giai đoạn này là khoảng 30 phút. Nước thải sau đó chảy tiếp qua ngăn 3, trong khi ngăn 1 đang lắng và chuẩn bị chuyển sang đóng vai trò bể lắng trong giai đoạn chính thứ hai. Giai đoạn chính thứ hai : Nước thải Dòng ra Bể Unitank1 Bể Unitank2 Khử trùng Bể Unitank3 Bùn Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 47 Giai đoạn chính thứ hai diễn ra cũng giống nhưng giai đoạn chính thứ nhất, tuy nhiên hướng dòng chảy được thay đổi theo chiều ngược lại. Nước thải được đưa vào và xử lý hiếu khí ở ngăn 3 rồi ngăn 2 trước khi lắng và lấy ra ở ngăn 1. Bùn hoạt tính dư cũng được lấy ra ở ngăn 1 bằng bơm bùn. Giai đoạn trung gian thứ hai : Giai đoạn trung gian thứ hai cũng diễn ra tương tự hư giai đoạn trung gian thứ nhất nhưng theo chiều ngược lại. Các giai đoạn chính và trung gian diễn ra xen kẻ hay nói cách khác, các giai đoạn trung gian là khoảng thời gian cần thiết để thay đổi hướng của dòng nước thải chảy giữa các giai đoạn chính. · Bể lọc sinh học nhỏ giọt Cơ chế xử lý Khi nước thải tưới qua lớp vật liệu lọc bằng các phần tử rắn xốp, các vi khuẩn sẽ được hấp phụ, sinh sống và phát triển trên bề mặt giá thể (vi sinh vật sinh trưởng dính bám). Vi khuẩn dính bám vào bề mặt vật rắn nhờ chất gelatin do chúng tiết ra và chúng có thể di chuyển trong lớp chất nhầy này. Các chất dinh dưỡng như muối khoáng, hợp chất hữu cơ có trong nước thải khuếch tán qua màng sinh vật. Sau một thời gian, màng sinh vật được hình thành và chia thành 2 lớp: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí được oxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp thiếu oxi (anoxic). Sau một thời gian hoạt động, lớp này dày lên và màng bị tách khỏi vật liệu lọc và sụ hình thành các lớp màng sinh vật mới lại tiếp diễn. Khi dòng nước thải chảy trùm qua lớp màng sinh vật này, các chất ô nhiễm sẽ được vi sinh vật hấp thụ, oxy hòa tan được bổ sung bằng hấp thụ từ không khí. Bể lọc sinh học nhỏ giọt có cấu tạo hình chữ nhật hoặc tròn trên mặt bằng. Do tải trọng thủy lực và tải trọng hữu cơ thấp nên kích thước hạt vật liệu lọc không lớn hơn 30mm thường là các loại đá cục, cuội, than cục… Chiều cac vật liệu lọc trong bể từ 1,5-2 m. Bể được cấp khí tự nhiên. Nước thải được tưới lên bề mặt bể nhờ hệ thống ống phân phối vòi phun, cường độ tưới nhỏ nên người ta không tuần hoàn nước thải sau xử lý. Bể làm việc hiệu quả khi BOD5 của nước thải vào bể dưới 220 mg/l. · Bể lọc sinh học cao tải Bể lọc sinh học cao tải dùng để xử lý sinh học hiếu khí nước thải với tải trọng thủy lực từ 10-30m3/bề mặt bể.ngày, với công suất từ 500 đến hàng chục ngàn m3/ngày. Để đảm bảo tải trọng thủy lực vật liệu lọc của bể thường có kích thước trung bình từ 40-80mm, chiều cao vật liệu lọc từ 2 đến 4 m có thể tăng lên 6-9m Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 48 Không khí cấp bằng quạt gió với lưu lượng 8-12m3 khí/m3 nước thải. Bể có cấu trúc tròn trên mặt bằng để đảm bảo cho dàn ống phân phối nước tự quay, áp lực vòi phun là 0,5-0,7m. Tốc độ quay một vòng từ 8 – 12 phút. Hình 9. Sơ đồ hoạt động của hệ thống bể lọc sinh học bậc một với hai phương án tuần hoàn nước. Bể lọc cao tải hoạt động có hiệu quả khi BOD của nước thải dưới 300 mg/l. Để tăng hiệu quả xử lý người ta tuần hoàn lại nước thải sau bể lọc để xử lý lại và tăng số bậc xử lý. Tùy theo mức độ yêu cầu xử lý nước thải mà bể biophin cao tải có thể xây dựng với sơ đồ công nghệ một bậc hay hai bậc. Hình 10. Sơ đồ công nghệ bể biophin bậc hai Sơ đồ bể biophin một bậc thường được dùng để xử lý nước thải bằng sinh học không hoàn toàn. Sơ đồ công nghệ bể biophin hai bậc áp dụng cho những trường hợp khi mức độ yêu cầu đòi hỏi cao mà sơ đồ một bậc không thực hiện được. Trong đó, ở bậc một sẽ giữ lại và oxy hóa những chất hữu cơ dễ bị oxy hóa, còn ở bậc hai sẽ oxy hóa nốt những chất hữu cơ còn lại để đạt hiệu quả xử lý yêu cầu nên BOD của nước thải đã qua xử lý ở bậc hai đạt tới 10 – 15 mg/l. Tuy nhiên cũng có thể đạt được hiệu quả xử lý đó bằng cách tăng thời gian lưu nước trong bể biophin ở sơ đồ công nghệ một bậc. · Đĩa lọc sinh học Nước thải Bùn Dòng ra Tuần hoàn nước (P.án 1) L2 Bể lọc sinh học 1 Tuần hoàn nước (P.án 2) Lắng 1 Biophin bậc 1 Biophin bậc 2 Lắng 2 Lắng 3 Tuần hoàn nước Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 49 L2 Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo nguyên lý dính bám. Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ,…hình tròn đường kính 2-4 m, dày dưới 10mm, ghép thành khối cách nhau 30-40 mm. Đĩa được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể chứa nước thải. Tốc độ quay của đĩa từ 1-2 vòng/phút và đảm bảo dòng chảy rối, không cho bùn cặn lắng lại trong nước thải. Khi trục quay, một phần đĩa ngập trong bể chứa nước thải còn phần còn lại tiếp xúc với không khí. Màng sinh vật dày 2-4 mm, phụ thuộc vận tốc quay của đĩa. Do sinh khối tăng lên, màng sinh vật bám trên bề mặt đĩa dày lên dần và tự tách ra khỏi đĩa. Bùn cặn màng sinh vật được lắng lại trong bể lắng đợt hai. Hình 11. Sơ đồ hoạt động của hệ thống đĩa lọc sinh học Nhìn chung, ở vùng trên cùng của màng sinh vật có sinh khối nhiều nhất, ở vùng giữa ít hơn và ít nhất ở vùng dưới. Màng vi sinh sẽ tăng dần lên và dày thêm, các tế bào ở sâu bên trong màng ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận được oxy nên sẽ phải chuyển sang phân hủy kị khí. Sản phẩm của biến đổi kị khí là các axit hữu cơ, các alcol…Các chất này được tạo thành chưa kịp khuếch tán ra ngoài đã bị các vi sinh vật khác sử dụng. Với đặc điểm như vậy, màng sinh học có thể oxi hóa được tất cả các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước thải. Màng sinh vật dày lên sẽ dần dần bịt các khe giữa các hạt đá sỏi (vật liệu lọc) nên có thể giữ lại các tạp chất, các thành phần sinh học có trong nước làm cho vận tốc lọc chậm dần và bể làm việc có hiệu quả hơn. Nó hấp phụ giữ lại các vi khuẩn cũng như các tạp chất hóa học, nó oxy hóa các chất hữu cơ và nước được làm sạch dần. Khi lớp màng quá dày ta có thể sử dụng tia nước rửa, sục nước để loại bỏ màng và bể sẽ lọc nhanh hơn, hiệu quả có giảm nhưng dần dần sẽ được hôi phục. 2.2.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên Cơ chế quá trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên Nước thải Dòng ra Bùn Hệ thống đĩa lọc sinh học Thiết kế công nghệ nhà máy xử lý nước thải thành phố Quy Nhơn - Đào Đức Trung - Lớp CNMT K50 QN Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4) 8681686 - Fax: (84.4) 8693551 50 Quá trình làm sạch nước thải ở điều kiện tự nhiên được tiến hành bằng cách tưới nước thải ở dạng phun mưa trên các cánh đồng được chuẩn bị riêng cho mục đích này hay đồng thời cho cả canh tác. Cánh đồng lọc được tính toán thiết kế dựa vào khả năng giữ lại, chuyển hóa chất bẩn trong đất. Khi lọc nước thải qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp đất trên cùng. Những chất đó tạo nên