Bài giảng Chuyên đề xử lý nước thải bằng các quá trình tư nhiên

NGUYỄN THỊ NGỌC ÁNH NGUYỄN TRUNG HÀ ĐINH THU HẰNG TẠ QUANG TUYÊN HƯNG Khái niệm: Là những thủy vực trong tự nhiên gồm hệ sinh vật (nguyên sinh động vật, thực vật, VSV ) đóng vai trò chủ chốt trong quá trình xử lý nước thải Trong hồ xảy ra các quá trình sinh hóa : hiếu khí, tùy tiện, yếm khí mà tùy thuộc vào độ sâu , nhu cầu oxy mà quá trình nào là chủ đạo Tầng mặt : SX bậc I P/Ư quang hợp CO2 + H2O (CH2O)n + O2 d Hô hấp ( CH2O)n + O2  CO2 + H2O +∆H SX bậc II phytoplankton  zooplankton(grazing) Tầng dưới : Quá trình oxy hóa CHC và Nitrat hóa CHC vsv CO2 + H2O Nhữucơ NH3 NO3- Hồ làm thoáng tự nhiên H: 30-45 cm Tải trọng BOD : 250-300 kg BOD5/ha.ngày Thời gian lưu nước :3-12 ngày Hiệu quả làm sạch : 80-95% Hồ làm thoáng nhân tạo H :1,5-5 m Tải trọng BOD(max) : 404 kg BOD5/ha.ngày Thời gian lưu nước : 1-3 ngày(>) . Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong hồ do quá trình khử BOD tính theo công thức : X = Y× ( S0˗S)/(1 + Kd×t) (mg/l) Kd : hệ số phân hủy nội bào (ngày-1) Y : hệ số tạo bùn max tính theo bùn tạo ra khi khử 1mg BOD5 (mg/mg) Chất lượng nước sau xử lý BOD5 giảm, cặn lắng gồm chất rắn lơ lửng (SS) với lượng bùn X (mg/l) tạo thành và có thể thêm sinh khối tảo Lượng oxy cần thiết gồm phần để khử BOD , oxy hóa NH4+ thành NO3- được tính theo công thức: OC0= Q×(S0 ˗ S)/1000×f -1,42×Px + 4,57× Q×(N0 –N)/1000 (kgO2/ngày) Trong đó: OC0: lượng oxy cần thiết ở đktc của phản ứng là 20°C Q: lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày) S0, S : BOD5 đầu vào , đầu ra (g/m3) f :hệ số chuyển đổi BOD5 ra COD hay BOD20, thường f = 0,45-0,68 Px : phần sinh khối ra ngoài xả theo bùn dư =Yb×Q×(S0-S)×1000 (kg/ngày) 1,42 : hệ số chuyển đổi từ sinh khối ra COD N0,,N: tổng nitơ đầu vào, đầu ra (g/m3) 4,57 : hệ số sử dụng oxy khi oxy hóa NH4+ thành NO3- Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế: OCt = OC0×( Cs20/(β×Csh-Cd))/(1,024T-20×α) Trong đó β: hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải thường lấy β=1 Csh: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở T°C (mg/l) Cs20: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20°C (mg/l) Cd: nồng độ oxy cần duy trì trong ao hồ (mg/l) Khi xử lý nước thải Cd =1,5-2 mg/l α: hệ số điều chỉnh lượng oxy tổn hao do các phần tử có trong nước thải, như các chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng ,hình dạng và kích thước bể… Khái niệm Là loại ao sâu, ít có hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các VSV kị khí sống không cần oxy không khí.Chúng sử dụng ở các hợp chất như nitrat, sulfat…để oxy hóa các chất hữu cơ , các loại rượu và khí CH4,H2S, CO2 ,H2O ,… Đặc điểm Để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy. Loại ao hồ này có thể tiếp nhận loại nước thải (kể cả nước thải công nghiệp ) có độ nhiễm bẩn lớn, tải trọng BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo. Nước thải lưu ở hồ kị khí sinh ra mùi hôi thối khó chịu. Vì vậy không nên bố trí các hồ này gần khu dân cư và xí nghiệp chế biến thực phẩm. Để duy trì điều kiện kị khí và gữi ấm nước trong hồ trong những ngày đông giá lạnh, chiều sâu hồ là khá lớn (từ 2-6m, thường lấy ở khoảng 2.5-3.5m) diện tích mặt thoáng không cần lớn. Thời gian lưu nước có thể dài, nhưng cần tính toán sao cho mùa hè chỉ cần lưu nước từ 1.5 đến 2 ngày, mùa đông là 5 ngày. BOD trong hồ này vào mùa hè có thể khử tới 65-80%, mùa đông có thể khử tới 45-65%. Cấu tạo của hồ nên có 2 ngăn, 1 ngăn làm việc và 1 ngăn dự phòng khi vét bìn cặn. Cửa dẫn nước vào ao hồ nên đặt chìm đảm bảo cho việc phân phối cặn đồng đều trong hồ. Cửa xả nước ra khỏi hồ theo kiểu thu nước bề mặt, có tấm ngăn bùn không cho ra cùng với nước. ở thành phố có vùng ngoại ô rộng và nhiều đầm phá trũng có thể cải tạo thành các đầm hồ kị khí để xử lý nước thải. Trên thế giới đã có thành phố xử lý nước thải trong hồ có bề mặt tới 5km2 Các hồ kị khí có thể xây dựng nhiều bậc. Chiều sâu của bậc sau lớn hơn bậc trước. hồ 1 bậc thường có diện tích 0,5-7ha, nhiều bậc diện tích mỗi bậc 2,25ha Khái niệm Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực tế, đó là kết hợp của 2 quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan trong nước và phân hủy kị khí (sản phẩm chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng đáy. Đặc điểm Phân tầng : lớp trên là vùng hiếu chi vùng giữa là vùng kị khí tùy tiện, vùng đáy sâu là vùng kị khí Vùng hiếu khí chủ yếu ở lớp nước mặt có độ sâu 1m Phân hủy kị khí sinh ra các khí có mùi hôi và có thể gây cháy nổ hoặc gây ô nhiễm bầu khí quyển vùng kị khí ở đáy hồ. Các chất hữu cơ bị phân hủy kị khí sinh ra các khí CH4,H2S,H2,N2,CO2…chủ yếu là CH4. Quá trình này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Nguồn oxy: khuếch tán qua mặt nước do sóng gió và nhờ tảo, nồng độ oxy ban ngày nhiều hơn ban đêm Ở nhiệt độ cao quá trình lên men xảy ra nhanh hơn Phân tầng theo nhiêt: tầng nước phía trên có nhiệt độ cao hơn, tảo phát triển , tiêu thụ CO2 làm pH nước mang tính kiềm có khi lên tới 9,8. Tảo phát triển mạnh thành lớp dày rồi chết và tự phân làm cho nước thiếu oxy hòa tan, ảnh hưởng đến VSV hiếu khí, tầng dưới: VSV kị chi, tùy tiện hoạt động mạnh. Trong trường hợp này nên khuấy đảo nước hồ để tránh hồ bị quá tải chất hữu cơ. Xây dựng hồ chọn chiều sâu khoảng 1-1,5m tỉ lệ chiều rộng và chiều dài là 1:1 hoặc 1:2. Những nơi nhiều gió , diện tích hồ nên cho rộng còn nơi ít gió xây hồ nhiều ngăn. Đáy hồ cần phải lèn chặt để chống thấm, có thể lớp đất sét dày 15cm. Bờ hồ nên gia cố chắc chắn tránh xói lở. Khả năng khử BOD tính như hồ có sục khuấy: E= S/S0 =1/(1+KT×t) KT= K20 ×ӨT-20 Đối với nước thải sinh hoạt thì 0,550 ngày Lưu lượng nạp nước thải : 200 m3/ha.ngày Độ sâu tối đa : 3:1 Chất lượng nước thải sau xử lý : BOD5 6 ngày Lưu lượng nạp nước thải : 800 m3/ha.ngày Độ sâu tối đa 0.91 m Diện tích một đơn vị ao 0.4 ha Lưu lượng nạp chất hữu cơ 3:1 Chất lượng nước thải sau xử lý: BOD5 < 10 mg/l TSS < 10 mg/l TP < 5 mg/l TN < 5 mg/l Việt Nam là đất nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm rất thích nghi cho sự phát triển của các loại lau sậy. Đất nông nghiệp bị bỏ hoang cũng còn khá lớn