Phân loại các phương pháp xử lý các loại bể phản ứng

1PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CÁC LOẠI BỂ PHẢN ỨNG Nội dung: Các nhóm phương pháp Các cấp độ xử lý Các thuật ngữ về qui trình, bể xử lý Các qui trình xử lý tiêu biểu Mục tiêu: Tạo cái nhìn tổng quan về các phương pháp xử lý Hiểu rõ các thuật ngữ sử dụng trong các bài sau Biết cách kết hợp các công đoạn thành một hệ thống PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ Theo bản chất: Phương pháp lý học Phương pháp hóa học Phương pháp sinh học Một hệ thống xử lý hoàn chỉnh thường kết hợp đủ các thành phần kể trên. Có thể cắt bớt một số các công đoạn. Theo mức độ xử lý: tiền xử lý, xử lý sơ cấp, xử lý thứ cấp, xử lý triệt để hay còn gọi là xử lý cấp ba. 2Các phương pháp xử lý nước thải lý học Loại các chất rắn có kích thước nhỏ và có tỉ trọng gần bằng với tỉ trọng của nước. Bể tuyển nổi Loại các cặn lắng và cô đặc bùn.Bể lắng Tạo điều kiện cho các hạt nhỏ liên kết lại với nhau thành các bông cặn để chúng có thể lắng được. Bể tạo bông cặn Khuấy trộn các hóa chất và chất khí với nước thải, giữ các chất rắn ở trạng thái lơ lửng. Thiết bị khuấy trộn Điều hòa lưu lượng nước thải cũng như khối lượng các chất ô nhiễm. Bể điều lưu Nghiền các loại rác có kích thước lớn, tạo nên một hỗn hợp nước thải tương đối đồng nhất. Thiết bị nghiền rác Loại bỏ các rác có kích thước lớn Song chắn rác, lưới lược rác Theo dõi, quản lý lưu lượng nước thảiLưu lượng kế Ứng dụngCông trình hoặc thiết bị Các phương pháp xử lý nước thải lý học Loại bỏ các vi sinh vật có hại bằng tia UVKhử trùng Khử các chất hữu cơ bay hơi trong nước thảiLàm bay hơi và khử các chất khí Đưa thêm vào hoặc khử đi các chất khí trong nước thải Trao đổi khí Như bể lọc. Cũng được ứng dụng để lọc tảo trong các hồ cố định chất thải Siêu lọc Loại bỏ các chất rắn có kích thước nhỏ còn sót lại sau khi xử lý nước thải bằng quá trình sinh học hay hóa học. Bể lọc 3Các phương pháp xử lý nước thải hóa học Nhiều loại hóa chất được sử dụng để đạt được những mục tiêu nhất định nào đó. Ví dụ như dùng hóa chất để kết tủa các kim loại nặng trong nước thải. Các quá trình khác Loại bỏ các hợp chất của chlorine còn sót lại sau quá trình khử trùng bằng chlor Khử Chlor Để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh. Các phương pháp thường sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chloride, ozone... Khử trùng Loại bỏ các chất hữu cơ không thể xử lý được bằng các phương pháp hóa học hay sinh học thông dụng. Cũng được dùng để khử Chlor của nước thải sau xử lý, trước khi thải vào môi trường. Hấp phụ Loại bỏ phốt pho và tăng hiệu quả lắng của các chất rắn lơ lửng trong các công trình lắng sơ cấp. Keo tụ Để trung hòa các nước thải có độ kiềm hoặc a xít cao.Trung hòa Ứng dụngQuá trình Các phương pháp xử lý nước thải sinh học Cơ chế của các quá trình này sẽ được trình bày chi tiết ở chương 5. Các quá trình sinh học có thể diễn ra trong các khu vực tự nhiên, hoặc các bể nhân tạo được thiết kế và xây dựng để phục vụ cho việc xử lý một loại nước thải nào đó. Giai đoạn xử lý sinh học được đặt sau giai đoạn xử lý lý học. Xử lý cặn của nước thải: các cặn của nước thải ở đáy các bể lắng cũng cần phải được xử lý. 4Các thuật ngữ thông dụng trong việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học: Aerobic process (quá trình hiếu khí): quá trình sinh học xử lý nước thải trong điều kiện có oxy. Anaerobic process (quá trình yếm khí): quá trình sinh học xử lý nước thải trong điều kiện không có oxy. Anoxic denitrification (khử ni trát trong điều kiện thiếu oxy): quá trình các nitrogen của nitrat được các vi khuẩn chuyển hóa thành khí nitơ. Biological nutrient removal (khử các dưỡng chất bằng quá trình sinh học): các quá trình sinh học để khử nitrogen và phophorus trong nước thải. Facultative process (quá trình tùy nghi hay còn gọi là quá trình hiếu khí không bắt buộc): vi khuẩn có thể hoạt động để phân hủy các chất ô nhiễm cả trong điều kiện có và không có oxy. Các thuật ngữ thông dụng trong việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học: Carbonaceous BOD removal (quá trình loại BOD của các hợp chất carbon hữu cơ): trong quá trình này các vi khuẩn biến đổi các carbon hữu cơ trong nước thải thành các tế bào vi khuẩn mới và các chất khí như CO2. Trong các quá trình này ni tơ trong các hợp chất hữu cơ sẽ được biến đổi thành ammoniac. Nitrification (Nitrat hóa): quá trình sinh học biến đổi ammoniac thành ni trít sau đó thành ni trát. Denitrification (khử nitrat): quá trình sinh học biến đổi nitrat trong nước thải thành khí nitơ và các chất khí khác bay vào khí quyển. Suspended growth processes: quá trình xử lý sinh học trong đó các vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ được giữ ở trạng thái lơ lửng. Attached growth processes (Fixed film processes): quá trình xử lý trong đó các vi khuẩn bám vào các vật liệu trơ như đá, xỉ, sành, nhựa tạo thành một lớp màng sinh vật. 5Các thuật ngữ về các loại bể xử lý: Xử lý theo mẻ (Bath reactor) Tất cả nước thải cần xử lý được đưa vào bể xử lý một lần. Các quá trình xử lý diễn ra từ đầu đến cuối mà không có sự vào/ra của nước thải. Đến cuối quá trình toàn bộ nước thải trong bể được thải ra ngoài và lúc này bể sẵn sàng để nhận nước thải mới. Nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn. Các thuật ngữ về các loại bể xử lý: Loại plug-flow hay chảy qua ống (tubular-flow) Nước thải được nạp vào, chảy xuyên qua bể xử lý và được thải ra ngoài cùng lúc. Loại này có chiều dài lớn hơn chiều rộng nhiều lần để tăng quảng đường đi của nước thải tạo điều kiện cho vi khuẩn phân hủy các chất ô nhiễm. 6Các thuật ngữ về các loại bể xử lý: Loại khuấy trộn hoàn toàn (complete-mix) Các hạt chất rắn được phân bố đều trong bể bởi các thiết bị khuấy. Lượng chất rắn theo nước thải ra khỏi bể ổn định. Bể có thể có hình tròn hoặc vuông. Các thuật ngữ về các loại bể xử lý: Loại có dòng chảy tùy nghi (arbitrary flow) Có đặc điểm phần nào giống với plug-flow một phần giống như complete-mix. 7Các thuật ngữ về các loại bể xử lý: Loại khuấy trộn hoàn toàn trong nhiều bể Nếu chỉ có một bể thì complete-mix chiếm ưu thế, nếu có nhiều bể thì plug-flow chiếm ưu thế Các thuật ngữ về các loại bể xử lý: Loại thảm cố định (Packed bed) Đáy của bể phản ứng được trải một lớp đá, xỉ, sứ hoặc nhựa. Nước thải trong bể phản ứng có thể đầy (trong trường hợp của cốt lọc yếm khí), hoặc cho vào theo từng chu kỳ (trong trường hợp của bể lọc sinh học nhỏ giọt) 8Các thuật ngữ về các loại bể xử lý: Loại Fluidized bed Gần giống như Packed bed nhưng các hạt đá, xỉ, sứ hoặc nhựa có thể di chuyển từ dưới lên phía trên do tác động của việc cung cấp nước thải và không khí từ phía dưới đáy bể. Độ rỗng giữa các hạt có thể thay đổi bởi việc điều khiển lưu lượng nước hay không khí cung cấp cho bể. Các cấp xử lý Xử lý sơ bộ (preliminary treatment) Quá trình xử lý sơ bộ nước thải được định nghiã là quá trình loại bỏ các chất trong nước thải có khả năng gây ảnh hưởng đến việc vận hành và bảo trì hệ thống xử lý. Xử lý sơ cấp (primary treatment) Mục tiêu của quá trình xử lý sơ cấp là loại bỏ các chất rắn (hữu cơ hoặc vô cơ) có khả năng lắng bởi quá trình lắng tụ và loại bỏ các chất nổi (váng) bằng tay gạt. Nếu được thiết kế chính xác quá trình xử lý sơ cấp có thể loại bỏ được từ 25 - 50% BOD5 của nước thải đầu vào, 50-70% tổng các chất rắn lơ lửng (SS) và 65% dầu mỡ. Một ít đạm hữu cơ, phốt pho hữu cơ và các kim loại nặng cũng được loại đi; các hạt keo và các chất hòa tan hoàn toàn không bị ảnh hưởng. 9Các cấp xử lý Xử lý thứ cấp (Secondary treatment) Mục đích của hệ thống xử lý thứ cấp là tiếp tục xử lý các nước thải sau quá trình xử lý sơ cấp để loại bỏ chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng còn lại sau quá trình xử lý sơ cấp. Xử lý cấp ba (Advanced treatment or tertiary treatment) Xử lý cấp ba chỉ được áp dụng khi cần thiết phải loại bỏ một số thành phần của nước thải không thể loại bỏ được bằng các hệ thống xử lý thứ cấp. Thường thì hệ thống xử lý này đi liền sau hệ thống xử lý thứ cấp nên người ta gọi là xử lý cấp ba. Tuy nhiên nó có thể kết hợp trong các giai đoạn xử lý sơ cấp và thứ cấp. Sơ đồ các qui trình xử lý nước thải Sơ đồ ứng dụng bể tự hoại và bãi lọc ngầm để xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt Nước thải sinh họat Hầm tự họai Nước thải đã xử lý Cống rãnh Nước thải sinh họat Hầm tự họai Nước thải đã xử lý Sông, rạchBãi lọc ngầm 10 Sơ đồ các qui trình xử lý nước thải Các qui trình để xử lý nước cống rãnh hoặc nước thải các nhà máy công nghiệp Chắn rác Lắng cát Điều lưu Lắng sơ cấp Rác Cát Bùn họat tính Lắng thứ cấp Hòan lưu bùn Khử trùng Bùn Xử lý bùn O2