Đồ án Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

0 ÷ 6.000 kcal/m3, tùy thuộc vào phần trăm của methane hiện diện trong Biogas. Quá trình phân hủy kỵ khí được chia thành 4 giai đoạn chính như sau: Phân hủy, cắt mạch các hợp chất hữu cơ cao phân tử. Axít hóa. Acetate hóa. Methane hóa. Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, cacbohydrates, celluloes, lignin,…trong giai đoạn thủy phân sẽ được cắt mạch để trở thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ phân hủy protein thành amino acids, cacbohydrates thành đường đơn, và chất béo thành những acid béo. Trong giai đoạn axit hóa các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tụ chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2. các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid. Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch cacdohydrat. Vi sinh vật chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một số cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methilamines và CO các phương trình phản ứng xảy ra như sau: 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O 4HCOOH CH3COOH 4CH3OH 4(CH3)3N + H2O CH4 + 3CO2 + 2H2O CH4 + CO2 3CH4 + CO2 + 2H2O 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3 Theo trạng thái của bùn có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sing trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kị khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – USBF). Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vậ sinh trưởng dạng bám dính như quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process). GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 9 Methane có nhiệt trị cao (gần 9.000 kcal/m ). Do đó, nhiệt trị của Biogas khoảng Trường CĐ LT – TP   Đồ Án Chuyên Môn 4%  24 %  H2  28 % Phức chất hữu cơ 76 %  Acid hữu cơ  CH4 20 %  52 %  Acetic acid  72 % Quá trình thủy phân  Quá trình acetat hóa và khử hydro  Quá trình methane hóa Hình 1.3. Quá trình phân hủy kỵ khí Ba nhóm vi khuẩn chính tham gia vào quá trình là nhóm vi sinh vật thủy phân chất hữu cơ, nhóm vi sinh vật tạo acid bao gồm các loài Clostridium spp., Peptococcus anaerobus, Bifidobacterium spp., Desulphovibrio spp., Corynebacterium spp., Lactobacillus, Actonomyces, Staphylococcus và Escherichia coli, và nhóm vi sinh vật sinh methane gồm các loài dạng hình que (Methanobacterium, Methanobacillus), dạng hình cầu (Methanococcus, Methanosarcina). 1.2.3.1.1. Quá trình tiếp xúc kỵ khí Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao có thể xử lý rất hiệu quả bằng quá trình tiếp xúc kỵ khí (Hình 1.4). Quá trình xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn. Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể kín được khuấy trộn hoàn toàn. Sau khi phân hủy, nước được đưa qua bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước. bùn được tuần hoàn trở lại bể kỵ khí. Lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật thường khá chậm. GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 10 Trường CĐ LT – TP Nước thải  Tuyển nổi/Lắng  Đồ Án Chuyên Môn Nước sau xử lý Bùn tuần hoàn Hình 1.4. Sơ đồ thiết bị sử lý sinh học tiếp xúc kỵ khí 1.2.3.1.2. UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Đây là một quá trình kị khí được ứng dụng rộng rãi trên thế giới vì hai đặc điểm chính sau: Cả 3 quá trình phân hủy - lắng bùn - tách khí, được lắp đặt trong cùng một công trình Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng. Bên cạnh đó quá trình xử lý sinh học kỵ khí bằng bể UASB cọn có những ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như: Ít tiêu tốn chi phí vận hành Ít bùn dư nên ít tốn chi phí xử lý bùn … Sơ đồ bể UASB được trình bày trong hình : Nước thải được nạp từ phía đáy bể đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý nước thải xảy ra khi chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với lớp bùn hạt. khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là mathane và CO2) sẽ tạo nên dòng tuàn hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt. Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên trên mặt bể. tại đây quá trình tách pha khí – lỏng – rắn xảy ra nhơ bộ phận tách pha. Khí theo ống GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 11 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn dẫn tới bồn hấp thu chứa NaOH 5% - 10%. Bùn sau khi tách bọt khí lại lắng xuống. nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến các bể xử lý tiếp theo. Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì khoảng 0,6 – 0.9 m/h. pH thích hợp cho quá trình phân giải kỵ khí từ 6,6 – 7,6. Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/l) để đảm bảo pH của nước thải luôn luôn lớn hơn 6,2 vì ở pH < 6,2, vi sinh vật chuyển hóa methane không hoạt động được. Cần chú ý rằng chu trình sinh trưởng của vi sinh vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với vi sinh vật acetat hóa (2 – 3h ở 350C so với 2 - 3 ngày, ở điều kiên tối ưu). Do đó, trong quá trình vận hành ban đầu tải trọng chất hữu cơ không được quá cao, vì vi sinh vật acid hóa sẽ sinh ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetat dưới tác dụng của vi sinh vật acetat hóa. 1.2.3.1.3. Quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic filter process) Bể lọc kỵ khí là một cột chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa cacbon trong nước thải. Nước thải được dẫn vào cột từ dưới lên, tiếp xúc với vật liệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phất triển. vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc mà không bị rửa trôi treo nước sau xử lý nên thới gian lưu của tế bào vi sinh vật (thời gian lưu bùn) rất cao (khoảng 100 ngày) 1.2.3.2. Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí Quá trình xử lý sinh học hiếu khí gồm 3 giai đoạn Oxy hóa chất hữu cơ CxHyOz + O2 Tổng hợp tế bào mới CxHyOz + NH3 + O2 Phân hủy nội bào C5H7NO2 + 5O2 Enzyme Enzyme Enzyme CO2 + H2O + ΔH Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2 – ΔH 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ΔH Các quá trình xử lý sinh học hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong quy trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiên tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu xuất cao hơn rất nhiều. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành. GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 12 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa cacbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí. Trong số các quá trình này quá trình bùn hoạt tính là phổ biến nhất. Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrat hóa với màng cố định. 1.2.3.2.1. Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng Trong bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân hủy xảy ra khi nước tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 không được nhỏ hơn 2mg/l. Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào: Tỉ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật: tỉ lệ F/M Nhiệt độ Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật Nộng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất. Lượng các chất cấu tạo tế bào. Hàm lượng oxy hòa tan. 1.2.3.2.2 Bể hoạt động gián đoạn (sequencing Batch Reactor – SBR) Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục chỉ có điều tất cả được xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: (1) – Làm đầy; (2) – Phản ứng; (3) – Lắng; (4) – Xả cạn; (5) – Ngưng. Sơ đồ hệ thống SBR được trình bầy trong hình GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 13 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn 1.2.3.2.3. Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám (Attached Growth Activated Sludge Reactor – AGASR) Nguyên lý hoạt động của bể này tương tự như trường hợp vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, chỉ khác là vi sinh vật phất triển dính bám trên bề mặt vật liệu tiếp xúc đặt trong bể. Sơ đồ cấu tạo bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám được trình bày trong hình 1.2.3.2.4. Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Filter) Là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc. Bể lọc hiên đại bao gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước với vi sinh vật gắn kết trên đó. Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đó. Vật liệu lọc thường là đá răm hoặc các khối vật liệu  Hình Cấu tạo bể lọc sinh học nhỏ giọt dẻo có hình thù khác nhau. Nếu vật liệu là đá hoặc sỏ thì kích thước hạt dao động trong khoảng 25 – 100 mm, chiều sâu lớp vật liệu dao động trong khoảng 0,9 – 2,5 m, trung bình là 1,8 m. Bể lọc với vật liệu là đá răm thường có dạng hình tròn. Nước thải được phân phối trên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối. Bể lọc với vật liệu là chất dẻo có dạng hình tròn, vuông, hoặc nhiều dạng khác với chiều cao biến đổi từ 4 – 12 m. Ba loại vật liệu bằng chất dẻo thường dùng là (1) vật liệu với dòng chảy thẳng, (2) vật liệu với dòng chảy ngang, (3) vật liệu đa dạng. Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật sinh dính kết trên lớp vật liệu lọc. Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày 0,1 – 0,2 GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 14 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn mm và bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, bề dày lớp màng tăng lên, do đó, oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày lớp màng vi sinh vật. Như vậy môi trường kỵ khí được hình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc. Khi chiều dày lớp màng tăng lên quá trình đồng hóa chất hữu cơ xảy ra trước khi chúng tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc. Kết quả là vi sinh vật ở đây bị phân hủy nội bào, không còn khả năng dính bám trên bề mặt vật liệu lọc, và bị rửa trôi. 1.2.3.2.5. Đĩa sinh học (Rotating Biological Contactor – RBC) Đĩa sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng, được làm bằng polystylen hoặc bằng polyvinylclorua (PVC) lắp trên một trục. Các đĩa được đặt trong nước một phần và quay chậm. Trong quá trình vận hành vi sinh vật sinh trưởng và phát triển trên bề mặt đĩa hình thành một lớp màng mỏng bám trên bề mặt đĩa. Khi đĩa quay lớp màng vi sinh vật tiếp xúc với nước thải và khí quyển để hấp thụ oxy. Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến sự vận chuyển oxy và đảm bảo cho vi sinh vật tồn tại trong điều kiện hiếu khí. [2] 1.3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Đối tương: Nước thải làng nghề đá mỹ nghệ Non Nước tại khu du lịch Non Nước quận Ngũ Hành Sơn, thành phố Đà Nẵng Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp lấy mẫu: Các phương pháp phân tích nước thải: phân tích theo phương pháp APHA APHA (American Public Health Association): Hiệp hội Sức khoẻ Cộng đồng Hoa Kỳ. Phương pháp APHA là phương pháp xác định các thông số ô nhiễm trong nước sinh hoạt, nước uống, nước tinh khiết, nước khoáng, nước cho đổ bê tông và vữa theo tiêu chuẩn của APHA ban hành Các phương pháp áp dụng xử lý nước thải: Phương pháp lý học: Phương pháp hóc học: Phương pháp sinh học: song chắn rác, bể lắng bể điều hòa, bể tiếp xúc bể USBF GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 15 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn Phần II : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 2.1. Tính chất và thành phần nước thải của làng nghề đá mỹ nghệ non nước Nước thải làng nghề là một hỗn hợp gồm nước thải trong sản xuất đá và nước thải sinh hoạt của khu dân cư trong làng. Tính chất nước thải Nước thải trong quá trình sản xuất đá pH TSS : : 4,5 – 7,5 1052 mg/l COD : 40 mg/l Nước thải trong 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 rữa, 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 hoạt của khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát 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 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 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 hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydrat cacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; và các chất béo (5 -10%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 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 hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và các thói quen của người dân, có GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 16 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thị bằng các chất lắng hoặc BOD5 có 1 mối tương quan nhất định. Bảng 2.2: Thành phần nước thải sinh họat phân tích theo các phương pháp của APHA GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 17Các chất (mg/l) Mức độ ô nhiễm Các chất (mg/l) Nặng Trung bình Thấp - Tổng chất rắn - Chất rắn hòa tan - Chất rắn không hòa tan - Tổng chất rắn lơ lửng - Chất rắn lắng - BOD5 - DO - Tổng nitơ - Nitơ hữu cơ - Nitơ ammoniac - NO2 - NO3 - Clorua - Độ kiềm - Chất béo - Tổng photpho 1000 700 300 600 12 300 0 85 35 50 0,1 0,4 175 200 40 - 500 350 150 350 8 200 0 50 20 30 0,05 0,2 100 100 20 8 200 120 8 120 4 100 0 25 10 15 0 0,1 15 50 0 - Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn Kết quả phân tích thành phần nước thải ban đầu Tổng hợp hai nguồn nước thải có các chỉ tiêu ô nhiễm tương đối cao, nguồn nước thải này bị ô nhiễm nặng, vượt xa tiêu chuẩn TCVN 5945-1995 nhiều lần. 2.2. Thiết lập quy trình xử lý GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 18Mẫu COD (mg/L) BOD5 (mg/L) SS (mg/L) NO2 (mg/L) NO3 (mg/L) Nt (mg/L) P (mg/L) BOD/ COD5 1 650,6 350 3411,4 0,6 0,0 45,6 10,0 0,54 2 568,4 395 1541,7 0,0 0,4 33,4 18,0 0,69 3 485,6 285 2650,4 0,1 0,1 23,2 20,0 0,59 4 515,3 300 9747,4 0,0 0,2 30,2 25,0 0,58 5 680,0 350 8668,5 0,0 0,1 26,1 22,0 0,51 6 706,0 362 6711,3 0,0 0,0 43,7 25,4 0,51 7 600,0 450 5904,7 0,1 0,1 33,7 20,1 0,57 Trường CĐ LT – TP Sơ đồ quy trình :   Đồ Án Chuyên Môn Nước thải  Song chắn rác Bể lắng Cặn  Bể điều lưu NaOH  USBF Bùn hồi lưu Nguồn tiếp nhận  Bể tiếp xúc  Bể lắng Cholorin Bùn thải 2.3. Thuyết minh quy trình Các nguồn phát sinh nước thải tại khu vực sản xuất và sinh hoạt được thu gom bằng hệ thống mương thu nước qua song chắn rác vào bể chứa. Song chắn rác có nhiệm vụ loại bỏ những cặn bẩn có kích thước lớn, cặn bẩn ở hố chắn rác này cần được thu gom mỗi ngày để tránh tắc nghẽn cho hệ thống. Bơm nước thải được trang bị trong bể lắng vận hành chế độ tự động hoàn toàn theo tín hiệu mực nước, bơm nước thải vào bể điều lưu. Trên ống dẫn vào bể điều lưu có 3 đường hóa chất châm vào là xút được bơm vào bởi các bơm dịnh lượng hóa chất để điều chỉnh pH của nước thải còn 6,6 – 7,6. Bể điều lưu có nhiệm vụ ổn định lưu lượng nước và các thông số kỹ thuật cho quá trình xử lý tiếp theo. Nước thải từ bể điều lưu chảy tràn qua bể USBF tại đây sẽ xảy ra quá trình phân hủy các chất hưu cơ có trong nước thải nhờ vi sinh vật, với sự kết hợp của 3 quá trình Anoxic, Aeration và lọc sinh học dòng ngược, nước thải được làm sạch nhanh chóng và chảy qua GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 19 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn bể lắng (2) để lắng lượng bùn còn sót lại sau khi ra khỏi bể USBF. Nước sau khi xử lý được đưa qua bể khử trùng với chất khử trùng là chlorin. Quá trình oxy hóa vi sinh gây bệnh xảy ra trong ngăn tiếp xúc chlorin. Chlorin là chất oxy hóa mạnh sẽ oxy hoá màng tế bào vi sinh gây bệnh và giết chết chúng. Thời gian tiếp xúc để loại bỏ vi sinh khoảng 20- 40 phút. Bể khử trùng là công trình xử lý cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải. Sau khi qua ngăn khử trùng, nước thải đã đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN 5945 – 1995), thải vào nguồn tiếp nhận. 2.3.1. Song chắn rác Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy phải thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới. Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng (0,65 m/s ≤ v ≤ 1 m/s). Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe hở của các song thay đổi. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lổ thoát nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục. Song chắn rác được đặt ở những kênh trước khi nước vào trạm xử lý. Hai bên tường kênh phải chừa một khe hở đủ để dễ dàng lắp đặt và thay thế song chắn. Vì song chắn làm co hẹp tiết diện ướt của dòng chảy nên tại vị trí đặt song chắn tiết diện kênh phải được mở rộng. Để tránh tạo thành dòng chảy rối kênh phải mở rộng dần dần với một góc φ = 20o. GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 20 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn Hình 2.1 Mở rộng kênh nơi đặt song chắn rác 2.3.2. Bể lắng Bể lắng nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát, bụi đá không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này. Bể lắng cát được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi. GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 21 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn Hình 2.2 : cấu tạo bể lắng đứng Bảng 2.3: Các giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (hình chữ nhật) Ghi chú: ft/s × 0,3048 = m/s ft/min × 0,3048 = m/min GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 22 Thông số Giá trị Thông số Khoảng biến thiên Giá trị thông dụng Thời gian lưu tồn nước (giây) 45 ÷ 90 60 Vận tốc chuyển động ngang ft/s 0,8 ÷ 1,3 1,0 Tốc độ lắng của các hạt ft/min Giữ lại trên lưới Ø 0,21 mm 3,2 ÷ 4,2 3,8 Giữ lại trên lưới Ø 0,15 mm 2,0 ÷ 3,0 2,5 Độ giảm áp % độ sâu diện tích ướt trong kênh dẫn 30 ÷ 40 36 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn Chú ý thời gian lưu tồn nước nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất hữu cơ lắng. Các bể lắng thường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường ray để cơ giới hóa việc xả cặn.[3] 2.3.3. Bể điều lưu 2.3.3.1. Các lợi ích của bể điều lưu Bể điều lưu làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng "shock" của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây dựng các bể sinh học (do tính  Hình 2.3 Bể điều lưu toán chính xác). Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật. Chất lượng của nước thải sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải thiện do lưu lượng nạp các chất rắn ổn định. Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước thải giảm xuống và hiệu suất lọc được cải thiện, chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn. 2.3.3.2. Cách tính toán bể điều lưu Bước 1: Đo lưu lượng nước thải từng giờ từ 0 giờ ngày hôm trước đến 0 giờ ngày hôm sau (có thể thông qua việc đo lưu lượng nước sử dụng trừ đi lượng nước giữ lại trong các sản phẩm). Bước 2: Tính toán tổng lượng nước thải ra môi trường theo từng giờ (Ví dụ: lưu lượng nước thải ở 0 - 1 giờ là 10 m3/h, lưu lượng nước thải ở 1 - 2 giờ là 20 m3/h, lưu lượng nước thải ở 2 - 3 giờ là 20 m3/h , Tổng lượng nước thải thải ra môi trường ở 0 giờ là 0 m3, 1 giờ là 10 m3, 2 giờ là 30 m3. Vẽ đồ thị biểu diễn tổng lượng nước thải ra môi trường theo từng giờ và tổng lượng nước thải theo lưu lượng trung bình thải ra môi trường theo từng giờ. GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 23 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn Bước 3: xác định điểm bụng của đồ thị, vẽ đường tiếp tuyến với đồ thị tại điểm bụng, hiệu số khoảng cách thẳng đứng chiếu từ điểm bụng của đường biểu diển tổng lượng nước thải ra môi trường theo từng giờ đến đường biểu diễn tổng lượng nước thải theo lưu lượng trung bình thải ra môi trường theo từng giờ là thể tích cần thiết của bể điều lưu. Trong thực tế bể điều lưu thường được thiết kế lớn hơn thể tích tính toán từ 10 ÷ 20% để phòng ngừa các trường hợp không tiên đoán được của sự biến động hàng ngày của lưu lượng. Trong một số hệ thống xử lý người ta có thể bơm hoàn lưu một số nước thải về bể điều lưu (mặc dù điều này không được khuyến cáo). Lưu ý thêm yếu tố biến động của nước thải theo mùa vụ sản xuất trong năm. Hình 2.4 Cách tính thể tích cần thiết của bể điều lưu [4] 2.3.4. Bể USBF Quy trình USBF (Upflow Sludge Blanket Filtration) được cải tiến từ qui trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với quá trình anoxic và vùng lắng bùn lơ lững trong một công trình xử lý sinh học. Là một hệ thống kết hợp nên chiếm ít không gian và các thiết bị đi kèm. Quy trình USBF được thiết kế để: Khử chất hữu cơ dạng carbonate (BOD) Khử BOD, nitrate hóa và khử nitrtate GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 24 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn Khử BOD, nitrate hóa/ khử nitrtate và khử phốt pho Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo bể USBF Chú thích: Các chữ số chỉ kích thước (cm) (A) : Mương thu nước đầu vào; (B) : Ngăn thiếu khí; (C) : Ngăn hiếu khí; (D) : Ngăn USBF; (E) : Các thanh sục khí; (G) : Ống thu bùn; I, II, III: Các điểm lấy mẫu ngăn thiếu khí, hiếu khí và sau quá trình xử lý; IV : vị trí tuần hoàn bùn Cấu tạo của bể USBF (Hình 2.5): bể gồm 3 module chính: ngăn thiếu khí (anoxic), ngăn hiếu khí (aerobic) và ngăn lọc bùn sinh học dòng ngược (USBF). Mương chảy tràn thu nước đầu vào nhằm hạn chế tác động của dòng vào đối với ngăn thiếu khí và tăng hiệu quả xáo trộn giữa dòng nước thải đầu vào và bùn tuần hoàn. Mương chảy tràn và thu nước đầu ra, ống thu bùn, bộ phận sục khí… Các thiết bị cần thiết bao gồm: 1 máy bơm định lượng bơm nước thải đầu vào, 1 máy bơm bùn, 1 máy khuấy và 1 máy thổi khí. Nguyên tắc hoạt động của bể USBF (Hình 2.6): Bể được thiết kế nhằm kết hợp các quá trình loại bỏ carbon (COD, BOD), quá trình nitrat hoá/khử nitrat và quá trình loại bỏ dinh dưỡng (N và P). Nước thải được loại bỏ rắn, sau đó, được bơm vào mương chảy GVHD : Phạm Thị Thanh Mai SVTH : Nguyễn Xuân Trường Trang 25 Trường CĐ LT – TP  Đồ Án Chuyên Môn tràn thu nước đầu vào cùng trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn. Hồn hợp nước thải và bùn hoạt tính chảy vào ngăn thiếu khí. Ngăn này có vai trò như là ngăn chọn lọc thiếu khí (Anoxic Selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học (Kinetic Selection) và chọn lọc trao đổi chất (Metabolism Selection) để làm tăng cường hoạt động của vi sinh vật tạo bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi gây vón bùn và nổi bọt. Quá trình loại bỏ C, khử nitrat và loại bỏ P diễn ra trong ngăn này. Sau đó, nước thải chảy qua ngăn hiếu khí nhờ khe hở dưỡi đáy ngăn USBF. Ở đây oxy được cung cấp nhờ các ống cung