Đề án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Thành phố Tân An, tỉnh Long An công suất 4500m³/ngày đêm

z



ĐỀ ÁN

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

THÀNH PHỐ TÂN AN, TỈNH LONG AN

CÔNG SUẤT 4500M³/ NGÀY ĐÊM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

 oOo

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và Tên: LÊ TIẾN KỲ

MSSV: 106108040

Ngành học: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Lớp: 07DMT1

1. Tên đề tài Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải

sinh hoạt thành phố Tân An, tỉnh Long An công suất 4500m³/ ngày.đêm.

2. Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp:

- Tổng quan về xử lý nước thải sinh hoạt.

- Giới thiệu điều kiện tự nhiên, kinh tế, văn hóa – xã hội, điều kiện cơ sở hạ

tầng và hiện trạng môi trường thành phố Tân An, tỉnh Long An.

- Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Tân An, tỉnh Long

An.

- Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đã đề xuất.

- Dự trù kinh phí thực hiện.

3. Ngày giao Đồ án tốt nghiệp: 01/04/2011

4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 12/07/2011

5. Họ tên giáo viên hướng dẫn: Th.S Trần Thị Tường Vân

Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn.

TP.HCM, ngày…..tháng….năm 2011

Chủ nhiệm khoa

Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên))

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN

Người duyệt (chấm sơ bộ): ……………………………………………

Đơn vị: …………………………………………………………………

Ngày bảo vệ: …………………………………………………………...

Điểm tổng kết: …………………………………………………………

PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

...........................................................................................................................................

PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

...........................................................................................................................................

ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP

GVHD: Trần Thị Tường Vân

MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU ...............................................Error! Bookmark not defined.

1. Lý do chọn đề tài ...........................................Error! Bookmark not defined.

2. Mục tiêu của đề tài.........................................Error! Bookmark not defined.

3. Giới hạn của đề tài.........................................Error! Bookmark not defined.

4. Nội dung nghiên cứu......................................Error! Bookmark not defined.

5. Phương pháp nghiên cứu................................Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG I: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢIError! Bookmark not defined.

1.1 Phương pháp xử lý cơ học............................Error! Bookmark not defined.

1.1.1. Song chắn rác và lưới chắn rác .............Error! Bookmark not defined.

a. Song chắn rác .........................................Error! Bookmark not defined.

b. Lưới chắn rác..........................................Error! Bookmark not defined.

1.1.2. Bể lắng cát............................................Error! Bookmark not defined.

1.1.3. Bể tách dầu mỡ.....................................Error! Bookmark not defined.

1.1.4. Bể điều hòa ..........................................Error! Bookmark not defined.

1.1.5. Bể lắng.................................................................................................7

1.1.6. Bể lọc...................................................Error! Bookmark not defined.

1.2. Phương pháp xử lý hóa học.........................Error! Bookmark not defined.

1.2.1. Phương pháp trung hoà.........................Error! Bookmark not defined.

1.2.2. Phương pháp đông tụ và keo tụ.............Error! Bookmark not defined.

1.2.3. Phương pháp điện hoá học....................Error! Bookmark not defined.

1.2.4. Oxy hóa khử.........................................Error! Bookmark not defined.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

i

ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP

GVHD: Trần Thị Tường Vân

1.2.5. Phương pháp quang xúc tác..................Error! Bookmark not defined.

1.3 Phương pháp xử lý hóa lý ............................Error! Bookmark not defined.

1.3.1. Tuyển nổi .............................................Error! Bookmark not defined.

1.3.2. Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.Error! Bookmark not defined.

1.3.3. Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi

phun, qua các tấm xốp). .................................Error! Bookmark not defined.

1.3.4. Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không; tuyển nổi

không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước).Error! Bookmark not defined.

1.3.5. Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học.Error! Bookmark not defined.

1.3.6. Trích ly.................................................Error! Bookmark not defined.

1.3.7. Hấp thụ.................................................Error! Bookmark not defined.

1.3.8. Hấp phụ................................................Error! Bookmark not defined.

1.3.9. Chưng bay hơi......................................Error! Bookmark not defined.

1.3.10. Trao đổi ion........................................Error! Bookmark not defined.

1.3.11. Tách bằng màng .................................Error! Bookmark not defined.

a. Thẩm thấu ngược ....................................Error! Bookmark not defined.

b. Siêu lọc...................................................Error! Bookmark not defined.

c. Thẩm tách và điện thẩm tách...................Error! Bookmark not defined.

1.4. Phương pháp xử lý sinh học........................Error! Bookmark not defined.

1.4.1 Sơ lược về các vi sinh vật trong việc xử lý nước thảiError! Bookmark not defined.

1.4.2 Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiênError! Bookmark not defined.

1.4.2.1. Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọcError! Bookmark not defined.

1.4.2.2. Ao hồ sinh học...............................Error! Bookmark not defined.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

ii

ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP

GVHD: Trần Thị Tường Vân

1.4.3 Các công trình xử lý nhân tạo................Error! Bookmark not defined.

1.4.3.1. Các công trình xử lý sinh học hiếu khíError! Bookmark not defined.

1.4.3.2. Các công trình xử lý sinh học kị khíError! Bookmark not defined.

1.5. Phương pháp khử trùng...............................Error! Bookmark not defined.

1.5.1 Khử trùng bằng Clo và hợp chất của CloError! Bookmark not defined.

1.5.2. Khử trùng bằng Ôzôn (0₃): ...................Error! Bookmark not defined.

1.5.3. Khử trùng bằng tia cực tím...................Error! Bookmark not defined.

1.5.4. Khử trùng bằng một số phương pháp khácError! Bookmark not defined.

1.6. Phương pháp xử lý cặn: ..............................Error! Bookmark not defined.

1.7. Một số công nghệ xử lý nước thải của các đô thị ở Việt NamError! Bookmark not defined.

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHỐ TÂN AN, TỈNH LONG AN

..................................................................................Error! Bookmark not defined.

2.1. Sơ lược về tỉnh Long An.............................Error! Bookmark not defined.

2.1.1. Điều kiện tự nhiên, xã hội tỉnh Long AnError! Bookmark not defined.

2.2. Sơ lược về thành phố Tân An, tỉnh Long An:............................................ 48

CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝError! Bookmark not defined.

3.1. Nguồn gốc, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt.Error! Bookmark not defined.

3.2 Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạtError! Bookmark not defined.

3.2.1. Các chỉ tiêu lí học.................................Error! Bookmark not defined.

3.2.2. Các chỉ tiêu hóa học và sinh hóa...........Error! Bookmark not defined.

3.3. Xác định các thông số tính toán ..................Error! Bookmark not defined.

3.3.1. Xác định lưu lượng tính toán nước thải sinh hoạt thành phố Tân AnError! Bookmark no

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

iii

ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP

GVHD: Trần Thị Tường Vân

3.3.2. Xác định nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt của thành phố Tân An.Error! Bookmark n

3.3.3. Xác định mức độ cần xử lý nước thải. ..Error! Bookmark not defined.

3.4. Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạtError! Bookmark not defined.

3.4.1. Phương án 1. ........................................Error! Bookmark not defined.

3.4.2. Phương án 2 ....................................................................................... 70

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

..................................................................................Error! Bookmark not defined.

4.1. Các thông số tính toán:................................Error! Bookmark not defined.

4.2. Tính toán thiết kế các phương án: ...............Error! Bookmark not defined.

4.2.1. Phương án 1. ........................................Error! Bookmark not defined.

4.2.1.1. Song chắn rác (SCR)......................Error! Bookmark not defined.

4.2.1.2. Ngăn tiếp nhận...............................Error! Bookmark not defined.

4.2.1.3. Bể điều hòa....................................Error! Bookmark not defined.

4.2.1.4. Bể lắng I ........................................Error! Bookmark not defined.

4.2.1.5. Bể Aerotank...................................Error! Bookmark not defined.

4.2.1.6. Bể lắng II.......................................Error! Bookmark not defined.

4.2.1.7. Bể tiếp xúc – khử trùng. Khử trùng bằng ClorinError! Bookmark not defined.

4.2.1.8. Bể chứa bùn...................................Error! Bookmark not defined.

4.2.1.9. Máy ép bùn....................................Error! Bookmark not defined.

4.2.2. Phương án 2 .........................................Error! Bookmark not defined.

4.2.2.1. Bể lọc sinh học nhỏ giọt.................Error! Bookmark not defined.

4.2.2.2. Bể lắng II.......................................Error! Bookmark not defined.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

iv

ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP

GVHD: Trần Thị Tường Vân

4.2.2.3. Sân phơi bùn................................Error! Bookmark not defined.1

CHƯƠNG V: KHAI TOÁN KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁNError! Bookmark not defined.

5.1. Tính toán kinh tế cho phương án 1:.............Error! Bookmark not defined.

5.1.1 Vốn đầu tư xây dựng. ............................Error! Bookmark not defined.

5.1.1.1 Vốn đầu tư xây dựng.......................Error! Bookmark not defined.

5.1.1.2 Vốn đầu tư trang thiết bị .................Error! Bookmark not defined.

5.1.2. Chi phí quản lý và vận hành: ................Error! Bookmark not defined.

5.1.2.1 Chi phí nhân công...........................Error! Bookmark not defined.

5.1.2.2 Chi phí điện năng..........................Error! Bookmark not defined.4

5.1.2.3 Chi phí hóa chất..............................Error! Bookmark not defined.

5.1.2.4 Chi phí bảo trì, sửa chữa .................Error! Bookmark not defined.

5.1.3 Tổng chi phí đầu tư. ..............................Error! Bookmark not defined.

5.2. Tính toán kinh tế cho phương án 2:.............Error! Bookmark not defined.

5.2.1 Vốn đầu tư xây dựng: ............................Error! Bookmark not defined.

5.2.1.1 Vốn đầu tư xây dựng.......................Error! Bookmark not defined.

5.2.1.2 Vốn đầu tư trang thiết bị .................Error! Bookmark not defined.

5.2.2. Chi phí quản lý và vận hành: ................Error! Bookmark not defined.

5.2.2.1 Chi phí nhân công...........................Error! Bookmark not defined.

5.2.2.2 Chi phí điện năng............................Error! Bookmark not defined.

5.2.2.3 Chi phí hóa chất..............................Error! Bookmark not defined.

5.2.2.4 Chi phí bảo trì, sửa chữa .................Error! Bookmark not defined.

5.2.3 Tổng chi phí đầu tư..........................Error! Bookmark not defined.8

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

v

ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP

GVHD: Trần Thị Tường Vân

5.3. So sánh 2 phương án............................................................................... 118

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........Error! Bookmark not defined.

6.1. Kết luận. .....................................................Error! Bookmark not defined.

6.2. Kiến nghị....................................................Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................Error! Bookmark not defined.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

vi

ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP

GVHD: Trần Thị Tường Vân

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Các chất ô nhiễm quan trọng trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt. 56

Bảng 3.2. Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt................... 60

Bảng 3.3: Kết quả phân tích các mẫu nước thải................................................... 65

Bảng 3.4: Giá trị trung bình của các chỉ tiêu của các mẫu phân tích..................... 65

Bảng 3.5. Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/L).............................................. 66

Bảng 3.6: Mức độ xử lý cần đạt được.................................................................. 67

Bảng 4.1: Kết quả tính toán mương dẫn và SCR.................................................. 75

Bảng 4.2: Tóm tắt thông số tính toán ngăn tiếp nhận........................................... 77

Bảng 4.3: Tóm tắt các thông số thiết kế bể điều hòa ........................................... 80

Bảng 4.4: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng 1................................................ 85

Bảng 4.5: Tóm tắt các thông số thiết kế bể Aerotank........................................... 92

Bảng 4.6: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng 2................................................ 97

Bảng 4.7: Tóm tắt các thông số thiết kế bể khử trùng ........................................ 101

Bảng 4.8: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lọc sinh học nhỏ giọt....................... 107

Bảng 4.9: Các thông số thiết kế bể lắng 2 phương án 2...................................... 111

Bảng 5.1: chi phí đầu tư xây dựng phương án 1................................................. 113

Bảng 5.2: chi phí đầu tư trang thiết bị phương án 1 ........................................... 113

Bảng 5.3: Chi phí điện năng phương án 1.......................................................... 114

Bảng 5.4: Chi phí đầu tư xây dựng phương án 2................................................ 115

Bảng 5.5: Chi phí đầu tư trang thiết bị phương án 2 .......................................... 116

Bảng 5.6: chi phí điện năng phương án 2........................................................... 117

Bảng 5.7: So sánh chi phí 2 phương án.............................................................. 118

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

vii

ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP

GVHD: Trần Thị Tường Vân

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Song chắn rác ........................................................................................4

Hình 1.2: Quá trình tạo bông cặn...........................................................................9

Hình 1.3: Phương pháp quang xúc tác ................................................................. 13

Hình 1.4: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý sinh

học ...................................................................................................................... 22

Hình 1.5: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong bể xử lý

sinh học............................................................................................................... 23

Hình 1.6: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten truyền thống........................................ 26

Hình 1.7: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc ................................. 27

Hình 1.8: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten làm thoáng kéo dài .............................. 27

Hình 1.9: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh ....................... 28

Hình 1.10: Bể Oxytank........................................................................................ 28

Hình 1.11: Bể USAB........................................................................................... 32

Hình 2.1: Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Long An ......................................................... 42

Hình 3.1: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường 1.......................................... 64

Hình 3.2: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường 3.......................................... 64

Hình 3.3: Phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm..................................................... 66

Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án 1........................................ 68

Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án 2........................................ 70

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

viii

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

CHƢƠNG MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trƣờng nói chung và ô

nhiễm nƣớc nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại. Vấn đề ô

nhiễm môi trƣờng và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là

những vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn

khoa học kỹ thuật đang phát triển nhƣ vũ bão. Để phát triển bền vững chúng ta

cần có những giải pháp, trong đó có giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế, loại bỏ

các chất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất thải ra môi trƣờng. Một trong

những biện pháp tích cực trong công tác bảo vệ môi trƣờng và chống ô nhiễm

nguồn nƣớc là tổ chức thoát nƣớc và xử lý nƣớc thải trƣớc khi xả vào nguồn

tiếp nhận.

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa tại thành phố Tân An diễn

ra nhanh chóng, với bƣớc phát triển từ thị xã trở thành thành phố trực thuộc

tỉnh đạt chuẩn đô thị loại 3. Kéo theo đó là sự gia tăng dân số nhanh chóng,

nhất là sự gia tăng dân số do di cƣ đến thành phố Tân An. Nƣớc thải, rác thải

sinh ra từ quá trình sản xuất, sinh hoạt của ngƣời dân chƣa đƣợc thu gom xử lý,

hoặc có nhƣng ở quy mô rất nhỏ, điều này làm cho môi trƣờng tại đây ngày

càng ô nhiễm nghiêm trọng.

Vấn đề đặt ra là phải thiết kế xây dựng cho thành phố Tân An một hệ

thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt nhằm cải thiện tình trạng ô nhiễm của nƣớc thải

khi xả ra nguồn tiếp nhận là sông Vàm Cỏ Tây.

2. Mục tiêu của đề tài

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt mới cho thành phố

Tân An, đáp ứng đƣợc yêu cầu xử lý đặt ra hiện nay.

3. Giới hạn của đề tài

Quá trình thực hiện đề tài có một số giới hạn sau:

- Thời gian thực hiện đề tài ngắn: từ 01.04.2011 đến 12.07.2011

- Đề tài đƣợc thực hiện trên kết quả khảo sát đặc tính nƣớc thải sinh

hoạt của khu dân cƣ thành phố Tân An trên địa bàn phƣờng 1, 2, 3, từ đó tính

toán, thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải dựa vào dân số của 3 phƣờng này.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

- Nƣớc thải sinh hoạt phƣờng 1, 2, 3 đƣợc phân tích qua các chỉ tiêu

chính gồm pH, BOD, COD, MLSS, tổng Nitơ, tổng Photpho, từ đó làm số liệu

tính toán thiết kế hệ thống xử lý.

4. Nội dung của đề tài

- Tổng hợp các tài liệu có liên quan về các phƣơng pháp xử lý nƣớc

thải.

- Thu thập các dữ liệu về điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội và

hiện trạng môi trƣờng của thành phố Tân An.

- Tìm hiểu đặc tính nƣớc thải sinh hoạt nói chung và phân tích thành

phần tích chất nƣớc thải sinh hoạt của thành phố Tân An.

- Đề xuất các phƣơng án xử lý nƣớc thải sinh hoạt cho thành phố Tân

An.

- Tính toán thiết kế các công trình đơn vị và khai toán kinh tế cho các

phƣơng án, từ đó lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp để thiết kế trạm

xử lý nƣớc thải sinh hoạt cho thành phố Tân An.

- Thể hiện sơ đồ công nghệ xử lý của phƣơng án lựa chọn trên các bản

vẽ kỹ thuật.

5. Phƣơng pháp thực hiện

- Phƣơng pháp tổng hợp tài liệu.

- Phƣơng pháp điều tra khảo sát.

- Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu nƣớc thải.

- Phƣơng pháp so sánh các qui trình công nghệ xử lý nƣớc thải khu dân

cƣ, so sánh lựa chọn các phƣơng án.

- Phƣơng pháp sử dụng các công thức toán trong tính toán kỹ thuật và

kinh tế.

- Phƣơng pháp đồ họa trình bày bản vẽ trên autocad

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

CHƢƠNG I:

CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI

1.1 Phương pháp xử lý cơ học

Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp

chất không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi...) ra khỏi

nƣớc thải, điều hòa lƣu lƣợng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải.

Các công trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp cơ học thông dụng gồm

có:

1.1.1. Song chắn rác và lƣới chắn rác

a. Song chắn rác

Song chắn rác thƣờng đặt trƣớc hệ thống xử lý nƣớc thải hoặc có thể đặt tại

các miệng xả trong phân xƣởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích

thƣớc lơn nhƣ: nhánh cây, gỗ, lá cây, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác,

đồng thời bảo vệ các công trình và thiết bị phía sau nhƣ tránh hỏng bơm, tránh

tắc nghẽn đƣờng ống, mƣơng dẫn.

Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác đƣợc chia thành 2 loại:

* Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ: 30 ÷ 200 mm.

* Song chắn rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ: 5 ÷ 25 mm.

Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thƣớc lớn trong

nƣớc thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thƣớc

tối thiểu của rác đƣợc 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 ngƣời ta phải thƣờng xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ

công hoặc cơ giới. Tốc độ nƣớc chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng

(0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s). Tùy theo yêu cầu và kích thƣớc của rác chiều rộng khe

hở của các song thay đổi.

Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có

lƣợng rác < 0,1m³/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần ngƣời ta

dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lỗ thoát nƣớc ở đáy rồi đổ

vào các thùng kín để đƣa đi xử lý tiếp tục. Song chắn rác với cào rác cơ giới

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại, cào đƣợc

gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ

phận truyền động.

Khi lƣợng rác đƣợc giữ lại lớn hơn 0,1 m³/ng.đêm và khi dùng song chắn

rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền đƣọc cho vào hầm ủ Biogas

hoặc cho về kênh trƣớc song chắn. Khi lƣợng rác trên 1 Tấn/ngày.đêm cần phải

thêm máy nghiền rác dự phòng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền

phải đƣợc cơ giới hóa. Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác trƣớc bể lắng cát

nên chú ý là cát sẽ làm mòn các lƣỡi dao và sỏi có thể gây kẹt máy.

b. Lƣới chắn rác.

Hình 1.1: Song chắn rác

Lƣới chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng có kích thƣớc nhỏ, thu hồi các

thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thƣớc nhỏ.

Kích thƣớc mắt lƣới từ 0,5 ÷ 1,0 mm

Lƣới chắn rác thƣờng đƣợc bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay

tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa.

Rác thƣờng đƣợc chuyển tới máy nghiền rác, sau khi đƣợc nghiền nhỏ, cho

đổ trở lại trƣớc song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn.

1.1.2. Bể lắng cát

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặmg nhƣ: cát, sỏi, mảnh thủy

tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài

mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau. Trong nƣớc thải, bản thân cát

không độc hại nhƣng sẽ ảnh hƣởng đến khả năng hoạt động của các công trình

và thiết bị trong hệ thống nhƣ 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. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có

bể lắng cát. Bể lắng cát thƣờng đƣợc đặt phía sau song chắn rác và trƣớc bể

lắng sơ cấp. Đôi khi ngƣời ta đặt bể lắng cát trƣớc song chắn rác, tuy nhiên

việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng

cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lƣợng 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. Chú ý thời gian lƣu tồn

nƣớc nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất

hữu cơ lắng. Các bể lắng thƣờng đƣợc trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dƣới

đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đƣờng ray để cơ giới hóa việc xả cặn.

Bể lắng cát gồm những loại sau:

− Bể lắng cát ngang: Có dòng nƣớc chuyển động thẳng dọc theo chiều dài

của bể. Bể có thiết diện hình chữ nhật, thƣờng có hố thu đặt ở đầu bể.

− Bể lắng cát đứng: Dòng nƣớc chảy từ dƣới lên trên theo thân bể. Nƣớc

đƣợc dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dƣới hình trụ vào bể. Chế độ dòng chảy

khá phức tạp, nƣớc vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi

lên, trong khi đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy.

− Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nƣớc thải đƣợc

dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và đƣợc thu và máng tập trung rồi dẫn

ra ngoài.

− Bể lắng cát làm thoáng (Bể lắng cát thổi khí): Để tránh lƣợng chất hữu

cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, ngƣời ta lắp vào bể lắng cát thông

thƣờng một dàn thiết bị phun khí. Dàn này đƣợc đặt sát thành bên trong bể tạo

thành một dòng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tƣợng

lắng các chất hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

Sân phơi cát

Cặn xả ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nƣớc nên phải phơi khô ở sân phơi

cát hoặc hố chứa cát đặt ở gần bể lắng cát. Chung quanh sân phơi cát phải có

bờ đắp cao 1 – 2 m. Kích thƣớc sân phơi cát đƣợc xác định với điều kiện tổng

chiều cao lớp cát h chọn bằng 3 – 5 m/năm. Cát khô thƣờng xuyên đƣợc

chuyển đi nơi khác.

Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên.

Nếu là đất thấm nƣớc kém hoặc không thấm nƣớc (á sét, sét) thì phải xây dựng

nền nhân tạo. Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm có lỗ để thu nƣớc thấm

xuống. Nƣớc này có thể dẫn về trƣớc bể lắng cát.

1.1.3. Bể tách dầu mỡ

Nƣớc thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí

nghiệp ép dầu... thƣờng có lẫn dầu mỡ. Các chất này thƣờng nhẹ hơn nƣớc và

nổi lên trên mặt nƣớc. Nƣớc thải sau xử lí không có lẫn dầu mỡ mới đƣợc phép

cho chảy vào các thủy vực. Hơn nữa, nƣớc thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lí

sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm

hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank... Ngoài cách làm các gạt đơn giản

bằng các tấm sợi quét trên mặt nƣớc, ngƣời ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu,

mỡ đặt trƣớc dây chuyền công nghệ xử lí nƣớc thải.

1.1.4. Bể điều hòa

Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lƣu

lƣợng và tải lƣợng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau,

đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thƣớc của các thiết bị sau này.

Có 2 loại bể điều hòa:

− Bể điều hòa lƣu lƣợng

− Bể điều hòa lƣu lƣợng và chất lƣợng

Các phƣơng án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay

ngoài dòng thải xử lý. Phƣơng án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng

kể dao động thành phần nƣớc thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phƣơng

án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm đƣợc một phần nhỏ sự dao động đó. Vị trí

tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần đƣợc xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý,

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 6

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng nhƣ đặc tính

của nƣớc thải.

1.1.5. Bể lắng

Lắng là phƣơng pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra

khỏi nƣớc thải.

Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại:

− Bể lắng đợt 1: Đƣợc đặt trƣớc công trình xử lý sinh học, dùng để tách

các chất rắn, chất bẩn lơ lững không hòa tan.

− Bể lắng đợt 2: Đƣợc đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các

cặn vi sinh, bùn làm trong nƣớc trƣớc khi thải ra nguồn tiếp nhận

Căn cứ vào chiều dòng chảy của nƣớc trong bể, bể lắng cũng đƣợc chia

thành các loại giống nhƣ bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể

lắng tiếp tuyến (bể lắng radian).

1.1.6. Bể lọc

Nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thƣớc nhỏ bằng cách cho

nƣớc thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số

loại nƣớc thải công nghiệp.

Phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nƣớc thải

đƣợc 60% các tạp chất không hoà tan và 20% BOD, hiệu quả xử lý có thể đạt

tới 75% theo hàm lƣợng chất lơ lửng và 30-35 % theo BOD bằng các biện pháp

làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ cơ học.

Nếu điều kiện vệ sinh cho phép thì sau khi xử lý cơ học nƣớc thải đƣợc

khử và xả lại vào nguồn, nhƣng thƣờng thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý

sơ bộ trƣớc khi qua giai đoạn xử lý sinh học.

Bể lọc thƣờng làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. Quá trình lọc chỉ áp

dụng cho các công nghệ xử lý nƣớc thải tái sử dụng và cần thu hồi một số

thành phần quí hiếm có trong nƣớc thải. Các loại bể lọc thƣờng đƣợc phân loại

nhƣ sau:

+ Lọc qua vách lọc.

+ Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt.

+ Bể lọc chậm.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 7

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

+ Bể lọc nhanh.

+ Cột lọc áp lực.

1.2. Phƣơng pháp xử lý hóa học

Thực chất của phƣơng pháp xử lý hoá học là đƣa vào nƣớc thải chất phản

ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn

lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhƣng không độc hại, không gây ô nhiễm môi

trƣờng.

Phƣơng pháp xử lý hoá học thƣờng đƣợc áp dụng để xử lý nƣớc thải công

nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phƣơng và điều kiện vệ sinh cho phép,

phƣơng pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là

giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nƣớc thải.

1.2.1. Phƣơng pháp trung hoà

Nƣớc thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc

kiềm. Để ngăn ngừa hiện tƣợng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở

các công trình làm sạch và nguồn nƣớc không bị phá hoại, ta cần phải trung

hòa nƣớc thải. Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại

nặng ra khỏi nƣớc thải. Mặt khác muốn nƣớc thải đƣợc xử lý tốt bằng phƣơng

pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 6.6 -7.6

Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung

dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nƣớc thải.

Một số hóa chất dung để trung hòa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO,

Mg(OH)₂, CaO0.6MgO0.4, (Ca(OH)₂)0.6(Mg(OH)₂)0.4, NaOH, Na₂CO₃,

H₂SO₄, HCl, HNO₃, …

Các phƣơng pháp trung hòa bao gồm:

- Trung hòa lẫn nhau giữa nƣớc thải chứa acid và nƣớc thải chứa kiềm

- Trung hòa dịch thải có tinh acid, dùng các loại chất kiềm nhƣ: NaOH,

KOH, NaCO₃, NH₄OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa nhƣ:

CaCO₃, Dolomit, …

- Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid.

Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố:

- Loại acid hay bazơ có trong nƣớc thải và nồng độ của chúng.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

Độ hòa tan của các muối đƣợc hình thành do kết quả phản ứng hóa học

1.2.2. Phƣơng pháp đông tụ và keo tụ

Trong nƣớc tồn tại nhiều chất lơ lửng khác nhau. Các chất này có thể dùng

phƣơng pháp xử lý khác nhau tùy vào kích thƣớc của chúng:

 d > 10-4 mm : dùng phƣơng pháp lắng lọc.

 d < 10-4 mm : phải kết hợp phƣơng pháp cơ học cùng phƣơng pháp hoá

học. Tức là cho vào các chất tạo khả năng dính kết kéo các hạt lơ lửng

lắng theo => gọi là phƣơng pháp keo tụ trong xử lý nƣớc. Dùng để làm

trong và khử màu nƣớc thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) và

các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có

trong nƣớc thải thành những bông có kích thƣớc lớn hơn.

Hình 1.2 : Quá trình tạo bông cặn

Phƣơng pháp đông tụ - keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ

tƣơng, độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tƣợng lắng xảy ra.

Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hạt keo phân tán có kích thƣớc 1-100µm. Để

tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ nhƣ:

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

Phèn nhôm: Phèn nhôm Al₂(SO₄)₃.18H₂O. Độ hòa tan của phèn

nhôm trong nƣớc ở 20⁰C là 362 g/l. pH tối ƣu từ 4.5-8.

Phèn nhôm: cho vào nƣớc chúng phân ly thành Al³⁺

Al³⁺+ 3H₂O == Al(OH)₃+ 3H⁺

Độ pH của nƣớc ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân:

 pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân.

 pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất.

 pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt.

Nhiệt độ của nƣớc thích hợp vào khoảng 20 - 40⁰C, tốt nhất 35-40⁰C.

Ngoài ra các yếu tố ảnh hƣởng khác nhƣ: thành phần Ion, chất hữu cơ,

liều lƣợng…

Phèn sắt: Phèn sắt FeSO₄.7H₂O. Độ hòa tan của phèn nhôm

trong nƣớc ở 20⁰C là 265 g/l. Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở

pH >9.

Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III):

- Phèn Fe (II) : khi cho phèn sắt (II) vào nƣớc thì Fe(II) sẽ bị

thuỷ phân thành Fe(OH)₂.

Fe²⁺+ 2H₂O == Fe(OH)₂+ 2H⁺

- Trong nƣớc có O₂tạo thành Fe(OH)₃

- pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn.

- Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4.

- Phèn Fe (III):

Fe³⁺+ 3H₂O = Fe(OH)₃+ 3H⁺

- Phản ứng xảy ra khi pH > 3.5

- Hình thành lắng nhanh khi pH =5.5 - 6.5

Các

muối

FeCl₃.6H₂O,

Fe₂(SO₄)₃.9H₂O,

MgCl₂.6H₂O,

MgSO₄.7H₂O…

Vôi.

So sánh phèn sắt và phèn nhôm:

 Độ hoà tan Fe(OH)3 < Al(OH)3

 Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5 Al(OH)3

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

 Trọng lƣợng đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6

 Keo sắt vẫn lắng khi nƣớc có ít huyền phù.

 Lƣợng phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhôm

 Phèn sắt ăn mòn đƣờng ống.

1.2.3. Phƣơng pháp điện hoá học

Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nƣớc bằng cách oxy hoá điện

hoá trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý.

Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: Oxy hóa ở anod và khử ở catod.

Xử lý bằng phƣơng pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nƣớc thải có

lƣu lƣợng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc.

1.2.4. Oxy hóa khử

Các chất bẩn trong nƣớc thải công nghiệp chứa các chất bẩn dạng hữu cơ

và vô cơ. Dạng hữu cơ bao gồm đam, mỡ đƣờng, các chất chứa phenol, nitơ,...

Đó là những chất có thể bị phân huỷ bởi vi sinh có thể xử lý bằng phƣơng pháp

sinh hoá. Nhƣng có một số chất có những nguyên tố không thể xử lí đƣợc bằng

phƣơng pháp sinh hoá (đó là những kim loại nặng nhƣ đồng, chì, niken, coban,

sắt, mangan, crom, ... ). Vì vậy để xử lý những chất độc hại, ngƣời ta thƣờng

dùng phƣơng pháp hoá học và hoá lý, đặt biệt thông dụng nhất là phƣơng pháp

oxy hoá khử.

 Oxy hoá bằng Clo.

Clo và các chất có chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hoá có thể lợi

dụng để tách H₂S, hyđrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua

ra khỏi nƣớc thải.

 Oxy hoá bằng hyđro peoxit

Hyđro peoxit H₂O₂là một chất lỏng không màu có thể trộn lẫn với nƣớc

ở bất kỳ tỉ lệ nào. H₂O₂đƣợc dùng để oxy hoá các nitrit, các aldehit, phenol,

xyanua, các chất thải chứa lƣu huỳnh và các chất nhuộm mạnh.

 Oxy hoá bằng oxy trong không khí

Ngoài chức năng là oxy trong không khí đƣợc sử dụng để tách sắt ra

khỏi nƣớc cấp, oxy còn sử dụng để oxy hoá sunfua trong nƣớc thải của nhà

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

máy giấy, chế biến dầu mỏ. Quá trình oxy hoá hyđrosunfua thành sunfua lƣu

huỳnh diễn ra qua các giai đoạn thay đổi hoá trị của lƣu huỳnh từ -2 đến -6.

2-

S^2---> S --> S₁₀O₆--> S₂O₃--> SO₃--> SO₄

 Oxy hoá bằng pyroluzit

Pyroluzit thƣờng đƣợc sử dung để oxy hoá As³⁺đến As⁵⁺theo phản ứng

sau :

H₂AsO₂+ MnO₂+ H₂SO₄= H₂AsO₄+ MnSO₄+ H₂O.

Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng mức độ oxy hoá. Chế độ oxy hoá tối ƣu

nhƣ sau: Lƣợng MnO2 tiêu tốn: MnO2 bằng 4 lần so với lƣợng tính toán theo

lý thuyết : độ axit của nƣớc là 30 – 40 g/l ; nhiệt độ của nƣớc là 70⁰C – 80⁰C.

Quá trình oxy hoá này thƣờng đƣợc tiến hành bằng cách lọc nƣớc thải qua lớp

vật liệu MnO2 buộc khuấy trộn nƣớc thải với vật liệu MnO2.

 Ozon hóa

Phƣơng pháp này dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị

lạ có trong nƣớc. Quá trình oxy hoá có thể làm sạch nƣớc thải khỏi phenol, sản

xuất dầu mỏ, H₂S, các hợp chất Asen, các chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất

nhuộm, ...

Trong xử lý bằng ozon, các hợp chất hữ cơ bị phân huỷ và xảy ra sự khử

trùng đối với nƣớc.

Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý bằng clo vôi nghìn lần.

1.2.5. Phƣơng pháp quang xúc tác

Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa

bằng chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhận năng lƣợng ánh

sáng sẽ chuyển sang dạng hoạt hóa * Cat, sau đó * Cat sẽ chuyển năng lƣợng

sang cho chất thải và chất thải sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn. Quá trình

có thể tóm tắt nhƣ sau:

Cat + năng lƣợng ánh sáng → * Cat

* Cat + chất thải → * chất thải + Cat

* Chất thải → sản phẩm

Một số chất bán dẫn đƣợc sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó zinc

oxide ZnO, titanium dioxide TiO₂, zinc titanate Zn₂TiO₂, cát biển, CdS là các

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

chất cho hiệu quả cao. TiO₂rất hiệu quả trong việc phân hủy chloroform và

urea (Kogo et al 1980), thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ nhƣ dimethyl phosphate

(Harada et al, 1976). Cyanide (CN^-) (10.6 ppm KCH, 0,01 M NaOH) có thể bị

phân hủy nhanh chóng trong môi trƣờng có chứa 5% TiO₂và chiếu sáng với

nguồn sáng có bƣớc sóng 350 nm (Carey and Oliver, 1980). Đầu tiên CN^-bị

oxy hóa thành CNO^-. Sau đó hàm lƣợng CNO^-giảm dần chứng tỏ nó tiếp tục bị

oxy hóa.

Quá trình quang xúc tác xảy ra với bức xạ có bƣớc sóng nhỏ hơn 4200^oAtạo

nên oxy hoạt tính phân hủy hoàn toàn các chất thải hữu cơ thành CO₂và nƣớc

(Nemerow và Dasgupta, 1991).

Hình 1.3: Phương pháp quang xúc tác

1.3 Phƣơng pháp xử lý hóa lý

Trong dây chuyền công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thƣờng đƣợc áp

dụng sau công đoạn xử lý cơ học. Phƣơng pháp xử lý hóa lý bao gồm các

phƣơng pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chƣng cất, cô đặc, lọc ngƣợc...

Phƣơng pháp hóa lý đƣợc sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân

tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có nhiều ƣu điểm nhƣ:

+ Loại đƣợc các hợp chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học.

+ Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật.

+ Có thể thu hồi các chất khác nhau.

+ Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn.

1.3.1. Tuyển nổi

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 13

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

Phƣơng pháp tuyển nổi thƣờng đƣợc sử dụng để tách các tạp chất rắn

không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm

nền. Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên.

Trong xử lý chất thải tuyển nổi thƣờng đƣợc sử dụng đẻ khử các chất lơ

lửng và nén bùn cặn. Ƣu điểm của phƣơng pháp này so với phƣơng pháp lắng

là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trongthời gian ngắn. Khi

các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể đƣợc thu gom bằng bộ phận vớt bọt.

Phân loại :

1.3.2. Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.

Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin

hƣớng trục) đƣợc sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng nhƣ trong

lĩnh vực xử lý nƣớc thải. Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ.

1.3.3. Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua

các vòi phun, qua các tấm xốp).

 Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun: Thƣờng đƣợc sử dụng

để xử lý nƣớc thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị

cơ giới (bơm, tuabin) với các chi tiết chuyển động.

 Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp.

 Tuyển nổi không khí qua tấm xốp, chụp hút có ƣu điểm so với

các biện pháp tuyển nổi khác, cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống nhƣ cấu tạo của

aeroten, ít tốn điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử

lý nƣớc thải có tính xâm thực cao.

 Khuyết điểm của biện pháp tuyển nổi này là: các lỗ của các tấm

xốp, chụp xốp chống bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp

ứng yêu cầu về kích thƣớt các bọt khí.

1.3.4. Tuyển nổi với tách không khí từ nƣớc (tuyển nổi chân không ;

tuyển nổi không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nƣớc).

Biện pháp này đƣợc sử dụng rộng rãi với nƣớc thải chứa chất bẩn kích

thƣớt nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. Thực chất của biện pháp này là

tạo ra một dung dịch (nƣớc thải) bão hoà không khí. Sau đó không khí tự tách

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 14

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt khí cực nhỏ. Khi các bọt khí này nổi lên bề

mặt sẽ kéo theo các chất bẩn.

Tuyển nổi với tách không khí từ nƣớc phân biệt thành : tuyển nổi chân

không, tuyển nổi không áp, tuyển nồi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nƣớc.

1.3.5. Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học.

 Tuyển nổi điện.

Khi dòng điện một chiều đi qua nƣớc thải, ở một trong các điện cực (catot)

sẽ tạo ra khí hydro. Kết quả nƣớc thải đƣợc bão hoà bởi các bọt khí và khi nổi

lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành váng bọt bề mặt. Ngoài ra nếu

trong nƣớc thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện

đi qua sẽ làm thay đổi thành phần hoá học và tính chất của nƣớc, trạng thái các

chất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hoá

khử xãy ra.

Cƣờng độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố:

 Thành phần hoá học nƣớc thải

 Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan)

 Các thông số của dòng điện : điện thế, cƣờng độ, điện trở suất.

 Tuyển nổi sinh học và hoá học

Dùng để cô đặc từ bể lắng dợt 1 . Cặn từ bể lắng đợt 1 đƣợc tập trung vào

một bể đặc biệt vào đƣợc đun nóng tới nhiệt độ 35 – 55⁰C trong vài ngày. Do

sinh vật phát triển làm lên men chất bẩn tạo bọt khí nổi lên, kéo theo cặn cùng

nổi lên bề mặt, sau đó gạt vớt lớp bọt. Kết quả cặn giảm đƣợc độ ẩm tới 80 %.

1.3.6. Trích ly

Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hoà tan lẫn nhau, bất kỳ một chất thứ

ba nào khác sẽ hoà tan trong hai chất lỏng trên theo quy luật phân bố. Nhƣ vậy

trong nƣớc thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đƣa vào một dung môi và

khuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào dung môi theo đúng quy luật phân

bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong nƣớc sẽ giảm đi. Tiếp tục tách dung môi ra

khỏi nƣớc thì nƣớc thải coi nhƣ đƣợc làm sạch. Phƣơng pháp tách chất bẩn hoà

tan nhƣ vậy gọi là phƣơng pháp trích ly.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 15

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

Hiệu suất xử lý nƣớc thải tuỳ thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩn

trong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi.

Kỹ thuật trích ly có thể tiến hành nhƣ sau: cho dung môi vào trong nƣớc

thải và trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng. Tiếp đó cho qua bể lắng.

Do sự chênh lệch về trọng lƣợng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và dễ

tách biệt chúng ra bằng phƣơng pháp cơ học.

Nếu trích ly một lần mà không đạt yêu cầu tách chất bẩn ra khỏi nƣớc thải

thì phải trích ly nhiều lần. Nếu dung môi có tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nƣớc thải

thì dẫn nƣớc thải từ trên xuống và dung môi từ dƣới lên. Ngƣợc lại nếu dung

môi có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng nƣớc thải thì cho nƣớc chuyển động từ dƣới

lên, dung môi từ trên xuống.

Phân loại:

Tháp trích ly với vòng tiếp xúc (vòng đệm):

Tháp trích ly với vòng đệm đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp

và cho hiệu suất cao. Biện pháp này dùng để khử phenol bằng benzen hoặc dầu

than đá hay bằng butylaxetat hoặc bằng ete điisopropyl.

Dung môi dẫn vào tháp qua các vòi phun. Chiều cao tháp thƣơng lấy

bằng 6m.

Tháp trích ly kiểu vòi phun tia.

Đối với vòi phun, mức độ phân tán dung môi nhờ các vòi phun là yếu tố

quyết định. Nếu chọn đúng loại vòi phun, kích thƣớt và điều kiện công tác của

nó có thể đạt đƣợc mức độ phân tán cao.

Tháp trích ly với đĩa roto quay

Tháp trích ly với đĩa rôto là một tháp trụ, theo chiều cao chia thành

nhiều ngăn bằng các vách có thể trích ly đƣợc các chất bẩn dạng nhũ tƣơng

trong nƣớc thải.

Hiệu suất và khả năng vận chuyển cũa thiết bị trích ly này tuỳ thuộc vào

kích thƣớt bên trong: đƣờng kính tháp, đƣờng kính đĩa, đƣờng kính các vòng

stato và chiều cao mỗi ngăn.

Tháp trích ly kiểu rung

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 16

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

Tháp trích ly kiểu rung tạo ra trong tháp các pha nƣớc – dung môi đƣợc

phân tán và khuấy trộn nhờ chuyển động thẳng, vòng dọc theo trục tháp.

Tháp trích ly kiều lắng – trộn.

Tháp trích ly kiểu lắng trộn đƣợc dùng với lƣu lƣợng lớn và số bậc khá

cao. Theo cấu tạo, có thể là loại đứnghoặc loại ngang.

1.3.7. Hấp thụ

Phƣơng pháp này đƣợc dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hoà tan vào nƣớc

mà phƣơng pháp xử lý sinh học và các phƣơng pháp khác không loại bỏ đƣợc

với hàm lƣợng rất nhỏ. Thông thƣờng đây là các hợp chất hoà tan có độc tính

cao hoặc các chất có mùi vị và màu khó chịu.

Các chất hấp thụ thƣớng dùng là: than hoạt tính, đất sét hoặc silicagel, keo

nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất nhƣ xỉ mạ sắt,…

Trong số này, than hoạt tính đƣợc dùng phổ biến nhất. Các chất hữu cơ kim

loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp thụ. Lƣợng chất hấp thụ này tuỳ thuộc

vào khả năng hấp thụ của từng chất và hàm lƣợng chất bẩn trong nƣớc thải.

Các chất hữu cơ có thể bị hấp thụ: phenol, allcyllbenzen, sunfonicacid, thuốc

nhuộm, các hợp chất thơm.

Sử dụng phƣơng pháp hấp thụ có thể hấp thụ đến 58 – 95% các chất hữu

cơ và màu.

Ngoài ra, để loại kim loại năng, các chất hữu cơ, vô cơ độc hại ngƣời ta

còn dùng than bùn để hấp thụ và nuôi bèo tẩy trên mặt hồ.

1.3.8. Hấp phụ

Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất

hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hay động.

Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất hấp phụ có

thể bị giải hấp phụ và chuyển ngƣợc lại vào chất thải. Các chất hấp phụ thƣờng

đƣợc sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo nhƣ tro, mẫu vụn

than cốc, than bùn silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính,... và các chất hấp phụ

này còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng.

1.3.9. Chƣng bay hơi

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 17

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

Khi chất hữu cơ dễ bay hơi cùng với nƣớc tạo thành hỗn hợp đẳng sôi thì

ngƣời ta dùng phƣơng pháp chƣng bay hơi để tách các chất đó cùng bay theo

hơi nƣớc.

Nhiều hỗn hợp đẳng sôi khi ngƣng tụ sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do

đó dễ dàng tách các chất bẩn ra khỏi dung dịch bão hoà. Tuy nhiên nhiều khi

chúng không hình thành các lớp riêng biệt do độ hoà tan của lớp ngƣng với

chất bẩn rất lớn. Những hỗn hợp đó vẫn có thể sử dụng trực tiếp hoặc có thể sử

dụng sau khi xử lý bằng phƣơng pháp trích ly.

1.3.10. Trao đổi ion

Phƣơng pháp trao đổi ion đƣợc ứng dụng để xử lý nứơc thải khỏi các kim

loại nhƣ Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn, … cũng nhƣ các hợp chất của Asen,

Photpho, Xyanua và chất phóng xạ.

Phƣơng pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt đƣợc mức

độ xử lý cao. Vì vậy nó là phƣơng pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối

trong xử lý nƣớc cấp và nứơc thải.

 Một số khái niệm về quá trình trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn

trao đồi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau.

Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan

trong nƣớc.

Các chất có khả năng hút các ion dƣơng từ dung dịch điện ly gọi là các

cationit. Những chất này mang tính axit. Những chất có khả năng hút các ion

âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. Nếu nhƣ các ion nào đó trao đổi cả

cation và anion thì ngƣời ta gọi chúng là các ionit lƣỡng tính.

 Các chất trao đổi ion

Các chất trao đổi tion có thể là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc

tự nhiên hay tổng hợp nhan tạo. Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm

có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau, …

- Các chất chứa nhôm silicat loại: Na₂O.Al₂O₃.nSiO₂.mH₂O.

- Các chất florua apatit [Ca₅(PO₄)₃]F và hydroxyt apatit

[Ca₅(PO₄)₃]OH

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 18

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Trần Thị Tƣờng Vân

- Các chất có nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp gồm silicagel,

permutit (chất làm mềm nƣớc) , ...

- Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axut

humic của đất (chất mùn) và than đá, chúng mang tính axit yếu.

- Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng

lớn, chúng là những hợp chất cao phân tử. Ví dụ, các chất trao đổi cation

sunfua RSO₃H, trong đó H – ion trái dấu và SO₃– ion nhận điện tử ; hoặc

cation cacboxylic : R-COOH ; cation phenolic : R-OH ; cation photpho : R –

PO₃- H.

 Cơ sở quá trình trao đổi ion

Cơ chế trao đổi ion có thể gồm những giai đoạn sau:

- Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất thải lỏng tới bề mặt của

lớp biên giới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion.

- Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới.

- Chuyển ion đã qua biên giới phân pha và hạt nhựa trao đổi.

- Khuếch tán ion A bên trong hạt nhựa trao đổi tới các nhóm chức

năng trao đổi ion

- Phản ứng hoá học trao đổi ion A và B

- Khuếch tán ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên giới phân

pha.

- Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt trong của

màng chất lỏng.

- Khuếch tán các ion B qua màng

- Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng.

1.3.11. Tách bằng màng

Màng đƣợc định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha

khác nhau. Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trƣơng nở do dung

môi hoặc thậm chí cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ

thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng.

Phân loại:

a. Thẩm thấu ngƣợc

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 19