Xử lý nước thải sinh hoạt

Xử lý nước thải sinh hoạt là xử lý nước đã được dùng cho các mục đích ăn uống, sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa,… của các khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở dịch vụ,…Như vậy, Xử lý nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người. Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, bếp ăn,.. cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như xử lý nước thải sinh hoạt.

Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số lượng người. Lượng nước thải từ các cơ sở thương mại và dịch vụ cũng có thể được chọn từ 15- 25% tổng lượng nước thải của toàn thành phố.

Đặc trưng xử lý nước thải sinh hoạt là: hàm lượng chất hữu cơ cao (55-65% tổng lượng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật có cả vi sinh vật gây bệnh, vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hóa chất bẩn trong NT. NTĐH giàu chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, là nguồn gốc để các loại vi khuẩn (cả vi khuẩn gây bệnh) phát triển là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trường nước.

Bách Khoa chuyên xử lý nước thải sinh hoạt

NTĐH có thành phần giống nhau ở các đô thị nhưng khác về hàm lượng, phương pháp xử lý giống nhau và xử lý sinh học được ưu tiên lựa chọn. Lưu lượng NT không điều hòa, phụ thuộc vào thời điểm trong ngày (Vd: lượng người trong khu đô thị,…). Số lượng người càng đông chế độ thải càng điều hòa. Nước thải công nghiệp

Trong các xí nghiệp công nghiệp thường tạo thành 3 loại NT:

  • Nước được sử dụng như nguyên liệu sản xuất, giải nhiệt, làm sạch bụi và khói thải,…
  • Nước được sử dụng vệ sinh công nghiệp, nhu cầu tắm rửa, ăn ca của công nhân,…
  • Nước mưa chảy tràn

Nhu cầu về cấp nước và lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào: loại hình, công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, công suất nhà máy,…Công nghệ sản xuất ảnh lớn đến lượng nước tiêu thụ, lượng nước thải tạo thành, chế độ xả thải và thành phần tính chất nước thải. Áp dụng công nghệ tiên tiến và trang thiết bị càng hiện đại, lượng nước sử dụng sẽ giảm rất nhiều.

Nước thải trong các nhà máy, xí nghiệp được chia làm 2 nhóm: nhóm NT sản xuất không bẩn (quy nước sạch) và nước bẩn.

NT sản xuất không bẩn: chủ yếu tạo ra khi làm nguội thiết bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước,…

NT sản xuất bẩn: có thể chứa nhiều loại tạp chất với nồng độ khác nhau (vô cơ, hữu cơ, hoặc hỗn hợp). Thành phần, tính chất NT rất đa dạng và phức tạp. Một số NT chứa các chất độc hại như kim loại nặng (Vd: NT xi mạ), chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh,…..

NTCN phụ thuộc vào quá trình sản xuất, quy trình công nghệ. XLNT công nghiệp khó khăn hơn, mức độ ô nhiễm phức tạp hơn so với NTSH.

Tính toán lượng NT tối đa: dựa trên công suất của nhà máy và hệ thống XLNT sẽ không bị quá tải.

NT sản xuất chứa nhiều chất bẩn khác nhau về cả số lượng lẫn thành phần do đó không thể có tiêu chuẩn về các chỉ tiêu, thành phần hóa lý cho một loại NT nào được.

Phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt cơ học

Song chắn rác hoặc lưới chắn rác

Loại bỏ tất cả các tạp vật có thể gây sự cố trong quá trính vận  hành hệ thống XLNT như tắc ống bơm, đường ống hoặc ống dẫn

Trong XLNT đô thị người ta dùng song chắn để lọc nước và dùng máy nghiền nhỏ các vật  bị giữ lại, còn trong XLNT công nghiệp người ta đặt thêm lưới chắn.

SCR được phân loại  theo cách vớt rác:

  • SCR vớt rác thủ công, dùng cho trạm xử lý có công suất nhỏ dưới 0,1 m3/ngày
  • SCR vớt rác cơ giới bằng các bằng cào dùng cho trạm có c.suất lớn hơn 0,1 m3/ngày

Rác được vớt 2-3lần trong ngày và được nghiền để đưa về bể ủ bùn hoặc xả trực tiếp phía trước thiết bị.

Bể điều hòa

Dùng để duy trì sự ổn định của dòng thải, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động của lưu lượng dòng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý.

Lợi ích:

  • Làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng quá tải của hệ thống về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây các bể sinh học (do được tính toán chính xác hơn). 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 NT sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải thiện do lưu lượng nạp chất rắn ổn định.
  • Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước giảm xuống và hiệu suất lọc được cải thiện, chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn.

Bể lắng cát

Trong XLNT, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước thải. Theo chức năng, các bể lắng được phân thành: bể lắng cát , bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp.Yêu cầu: có hiệu suất lắng cao và xả bùn dễ dàng.

Cũng có thể sử dụng bể lắng như công trình xử lý cuối cùng, nếu điều kiện vệ sinh nơi đó cho phép.

+Bể lắng sơ cấp: đặt trước công trình xử lý sinh học dùng để gữi lại các chất hữu cơ không tan trong NT trước khi cho NT vào các bể xử lý sinh học và loại bỏ các chất rắn có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước). Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loại bỏ 50 -70% chất rắn lơ lửng, 25  – 40% BOD của NT.

+Bể lắng thứ cấp: đặt sau công trình xử lý sinh học.

-Căn cứ vào chiều nước chảy phân biệt các loại: bể lắng ngang, đứng, radian

Lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại chúng được, là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏng hoặc pha khí bằng cách cho dòng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy qua lớp ngăn xốp, các hạt rắn sẽ bị gữi lại. Lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất thấp sau vách ngăn.

-Vật liệu:

+Dạng vách: làm bằng thép tấm có đục lỗ hoặc bằng lưới thép không rỉ nhôm, niken, đồng,.. và cả các loại vải khác nhau (thủy tinh, amiang, bông len, sợi,..).Yêu cầu: trở lực nhỏ, đủ bền về hóa học, dẻo cơ học, không bị trương nở và bi phá hủy ở điều kiện lọc cho trước.

+Bể lọc với lớp vật liệu dạng hạt: có thể là cát thạch anh, than cốc, sỏi nghiền, than nâu, than gỗ,…tùy thuộc vào loại NT và điều kiện kinh tế. Đặc tính quan trọng của vật liệu lọc là: độ xốp và bề mặt riêng. Độ xốp phụ thuộc vào cấu trúc, kích thước các hạt xốp, cách sắp đặt các hạt xốp. Bề mặt riêng của lớp vật liệu xốp được xác định bằng độ xốp của các hạt và hình dạng của chúng.

Quá trình lọc gồm các giai đoạn sau: 1.di chuyển các hạt tới bề mặt các chất tạo thành lớp lọc. 2.gắn chặt các hạt vào bề mặt. 3.tách các hạt bám dính ra khỏi bề mặt.

+Lọc qua màng lớp bã được tạo thành trên bề mặt vật liệu lọc: các hạt có kích thước lớn hơn kích thước mao quản lớp vật liệu lọc bị gữi lại, tạo thành lớp bã và cũng trở thành như lớp vật liệu lọc. (đặc trưng cho bể lọc chậm).

+Lọc không tạo thành lớp màng các tạp chất: quá trình lọc xảy ra trong bề mặt lớp vật liệu lọc dày, các hạt tạp chất bị gữi lại trên các hạt của vật liệu lọc bằng lực bám dính. Đại lượng bám dính phụ thuộc vào các yếu tố: độ lớn, hình dạng hạt, độ nhám bề mặt, thành phần hóa học, tốc độ dòng chảy, nhiệt độ chất lỏng,…

Khi số hạt tới bề mặt lớp lọc trong một đơn vị thời gian bằng số hạt rời khỏi bề mặt đó, sự bão hòa xảy ra và lớp lọc không còn khả năng lọc nữa.

Đông tụ và keo tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ.

Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt nhằm làm tăng vận tốc lắng.

Khử các hạt keo rắn bằng trọng lượng cần theo 2 bước: 1. trung hòa điện tích của chúng. 2. liên kết chúng lại với nhau. Quá trình trung hòa điện tích: quá trình đông tụ. Quá trình liên kết tạo thành các bông lớn hơn: quá trình keo tụ.

Các chất đông tụ thường dùng: các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Việc lựa chọn phụ thuộc vào: tính chất hóa lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH, thành phần muối trong nước. Hay dùng: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, NH4Al(SO4)2.12H2O, KAl(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O trong đó Al2(SO4)3  được dùng nhiều  hơn vì dễ hòa tan trong nước.

Al2(SO4)3   +  3Ca(HCO3)2                                

Al(OH)3   +  3CaSO4   + 6CO2

Đối với các muối sắt cũng hay dùng:

FeCl3      +   3 H2O                Fe(OH)3   + HCl

Và nó nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do: tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp, có khoảng pH tối ưu của môi trường rộng hơn, độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành phần muối, có thể khử được mùi vị khi có H2S. Nhược điểm: tạo các phức hòa tan nhuộm màu qua phản ứng của các cation sắt với một số hợp chất hữu cơ.