Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm nước thải Nước thải là nước đã bị thay đổi đặc điểm, tính chất được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác (Nghị định 38/2015/NĐ-CP Về quản lý chất thải và phế liệu). Nước thải là nước đã bị thay đổi đặc điểm, tính chất do sử dụng hoặc do các hoạt động của con người xả vào hệ thống thoát nước hoặc ra môi trường (Nghị định 80/2014/NĐ-CP về thoát nước và xử lý nước thải).2 Phân loại nước thải Để lựa chọn được công nghệ xử lý nước thải phù hợp, cần phân biệt các loại nước thải khác nhau: 1.1 Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 1999). Thành phần nước thải thải sinh hoạt gồm hai loại: - Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh. - Nước thải nhiễm bẩn từ các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.2 Nước thải công nghiệp Nước thải công nghiệp là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 1999).
Có hai loại nước thải công nghiệp: – Nước thải công nghiệp quy ước sạch: là loại nước thải sau khi sử dụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà. 2 – Loại nước thải công nghiệp nhiễm bẩn đặc trưng của công nghiệp đó cần được xử lý trước khi xã vào mạng lưới thoát nước chung hoặc vào nguồn nước tùy theo mức độ tiếp nhận.3 Nước thải là nước mưa Đây là loại nước thải sau khi mưa chảy tràn trên mặt đất và lôi kéo các chất cặn bã, dầu nhớt…khi đi vào hệ thống thoát nước.3 Thành phần, tính chất nước thải KCN Nước thải tập trung khu công nghiệp bao gồm nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt. Nhưng trong đó nước thải từ các nhà máy là chủ yếu. Nước thải sản xuất công nghiệp bao gồm: - Nước thải từ các khâu sản xuất.
- Nước vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà xưởng. - Nước thải từ các hệ thống xử lý khí thải. Nước thải sinh hoạt trong khu công nghiệp: - Thành phần: các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, dầu mỡ, Nito, Coliform,. - Nguồn nước thải sinh hoạt này thường được gom chung với nước thải sản xuất về hệ thống xử lý nước thải tập trung.
Nước mưa chảy tràn: - Đây là nước thải sau khi mưa chảy tràn trên mặt đất, thường cuốn theo đất, cát, các chất cặn bã, dầu mỡ, trước khi vào hệ thống thoát nước.4 Tác động của nước thải đến môi trường Khi các nhà máy không có một hệ thống xử lý nước thải tốt, đạt chuẩn mà xả nước thải ra ngoài môi trường thì môi trường sẽ bị ảnh hưởng nặng nề. Tác động của một số thành phần quan trọng trong nước thải: (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 1999) 3 Các chất rắn lơ lửng: có thể dẫn đến tăng khả năng lắng bùn và điều kiện kỵ khí khi thải nước thải không qua xử lý vào môi trường nước. Các chất hữu cơ phân hủy sinh học (được đo bằng chỉ tiêu BOD, COD): nếu thải chúng trực tiếp vào môi trường, quá trình ổn định sinh học của chúng có thể dẫn đến giảm lượng oxy trong nước tự nhiên, và dẫn đến nguyên nhân gây mùi. Các chất dinh dưỡng (Nito, Photpho): Có thể dẫn đến sự phát triển của các sinh vật ngoài ý muốn trong môi trường nước.
Còn khi thải chúng với một lượng dư vào đất, sẽ làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Kim loại nặng: Các kim loại nặng thường được nhiễm vào nguồn nước do các hoạt động công nghiệp, do chúng không phân rã nên tích tụ trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái, chúng cần được khử ra khỏi nước thải trước khi đưa ra môi trường. Các nhân tố gây bệnh: rất nhiều bệnh có thể lan truyền qua các vi khuẩn gây bệnh trong nước thải.5 Các phương pháp xử lý nước thải 1.1 Phương pháp cơ học Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Song chắn rác Song chắn rác dùng để chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn như: giấy, rau, cỏ, rác, túi nilon, vỏ cây.
và các tạp chất có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Cấu tạo của song chắn rác gồm các thanh chắn rác bằng thép không gỉ, sắp xếp cạnh nhau và hàn cố định trên khung thép, được đặt trên mương dẫn nước, trước khi vào bể gom, để tránh xảy ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước như làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Khoảng cách giữa các thanh thép gọi là khe hở. 4 Theo (Hoàng Văn Huệ và Trần Đức Hạ, 2002) Dựa vào kích thước khe hở, song chắn rác phân ra: - Song chắn thô có kích thước khe hở từ 30 – 200 mm.
- Song chắn trung bình có kích thước khe hở từ 5 – 25 mm. Thiết bị chắn rác bố trí tại các máng dẫn nước thải trước trạm bơm nước thải và trước các công trình xử lý nước thải. Bể lắng cát Bể lắng cát tách ra khỏi nước các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn như xỉ than, cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng. để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn.
Các loại bể lắng cát thường dùng cho các trạm xử lý nước thải công suất trên 100 m3/ngày (Hoàng Văn Huệ và Trần Đức Hạ, 2002). Theo nguyên tắc chuyển động của nước trong bể lắng cát, phân loại thành: - Bể lắng cát ngang - Bể lắng cát đứng - Bể lắng cát tiếp tuyến - Bể lắng cát sục khí Bể tách dầu mỡ Bể tách dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ, loại bỏ các hợp chất có khối lượng riêng nhẹ hơn nước. Để tách lượng dầu mỡ này, phải đặt thiết bị thu gom trước cửa xả vào cống chung hoặc trước bể điều hòa. Bể lọc Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc (Hoàng Văn Huệ và Trần Đức Hạ, 2002) Bể điều hòa Do lưu lượng và chất lượng nước thải thường xuyên dao động theo thời gian trong ngày, nên bể điều hòa sẽ giúp điều hòa lưu lượng và nồng độ, đảm bảo cho các công trình xử lý làm việc ổn định.2 Phương pháp hóa lý 5 Phương pháp keo tụ Dùng để làm trong và khử màu nước 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 nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn (Hoàng Văn Huệ và Trần Đức Hạ, 2002).
Những hạt rắn có kích thước quá nhỏ như các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan thì khó có thể tách khỏi nước thải bằng quá trình lắng thông thường. Để tách các hạt rắn này cần làm tăng kích thước trọng lượng riêng trên cơ sở đó mà làm tăng vận tốc lắng của chúng bằng cách thực hiện các quá trình đông tụ và keo tụ. Các chất lơ lửng như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu. Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí.
Tuyển nổi Dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí (Hoàng Văn Huệ và Trần Đức Hạ, 2002). Trong xử lý nước thải, tuyển nổi được sử dụng để khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn. Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong một thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
Quá trình tuyển nổi nước thải được thực hiện bằng cách sục khí vào nước thải, các bọt khí dính kết với nhau nổi lên bề mặt, sau đó tập hợp lại thành lớp bọt chứa hàm lượng cao các hạt tạp chất.3 Phương pháp sinh học Phương pháp này dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ ở dạng keo và hòa tan có trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số các khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng để tổng hợp tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của 6 chúng tăng lên (bùn vi sinh). Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa (Lê Văn Cát, 2007). Như vậy, nước thải có thể được xử lí bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi thông số BOD hoặc COD.
Để có thể xứ lí bằng phương pháp này nước thải cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỉ số BOD/COD ≥ 0,5 (Lê Văn Cát, 2007). Phương pháp xử lý sinh học tự nhiên - Ao hồ hiếu khí: Cơ chế hoạt động: Quá trình oxi hóa chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh vật hiếu khí. Oxi từ không khí khuếch tán vào lớp nước phía trên và ánh sáng Mặt Trời chiếu vào, làm cho tảo phát triển, tiến hành quang hợp thải ra oxy. - Ao hồ kỵ khí: Hồ kỵ khí thường sâu từ 2 – 5m Cơ chế hoạt động: Tiếp nhận nước thải thô có tải lượng BOD cao, vận hành trong điều kiện không có oxy hòa tan.
Dùng để lắng và phân hủy cặn lắng, phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh vật kỵ khí. Các loại cặn trong nước thải lắng xuống đáy hồ, tạo thành lớp bùn cặn, tại đây xảy ra quá trình lên men kỵ khí nhờ các loại vi khuẩn tạo axit, vi khuẩn tạo axetat và vi khuẩn tạo metan thực hiện trong điều kiện nhiệt độ trên 15°C. Các vi khuẩn kỵ khí phá vỡ các hợp chất hữu cơ trong dòng chảy, giải phóng khí CH4 và CO2.