Quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

I . Đặc trưng của nước thải sinh hoạt

Quy trình công nghệ xử lý nước thải
  • Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt như tắm, giặt giũ, nấu ăn, vệ sinh cá nhân,…từ các hộ gia đình.
  • Thành phần của nước thải sinh hoạt bao gồm 2 loại chính: nước đen và nước xám
  • Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là: chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng.
  • Nước xám là nước thải phát sinh từ quá trình rửa, tắm, giặt với thành phần các chất ô nhiễm không đáng kể.
  • Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ơ nước thải sinh hoạt là BOD5, COD, Nito và Photpho. Trong nước thải sinh hoạt, hàm lượng N và P rất lớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ làm cho nguồn nước tiếp nhận nước thải bị phú dưỡng - một hiện tượng thường xảy ra ở nguồn nước có hàm lượng N, P cao, trong đó các loài thực vật thủy sinh phát triển mạnh rồi chết đi, thối rữa, làm cho nguồn nước trở lên bị ô nhiễm.
  • Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt, đặc biệt là trong phân, đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân. Vi sinh vật có khả năng lây lan qua nhiều nguồn khác nhau, qua tiếp xúc trực tiếp, qua môi trường (đất, nước, không khí, cây trồng, vật nuôi,…) thâm nhập vào cơ thể qua đường thức ăn, nước uống, hô hấp,… và sau đó có thể gây bệnh.

Bảng 1: Đặc trưng nước thải sinh hoạt theo ước tính của
tổ chức Y tế thế giới - WHO
TT
Thông số
Đơn vị
Hàm lượng
1
pH
-
6,5-8,0
2
BOD(200C)
mg/l
250
3
COD
mg/l
500
4
Tổng nitơ
mg/l
40
5
Tổng phốt pho
mg/l
8
6
SS
mg/l
220
7
Tổng Coliform
MPN/100ml
107 - 108
II. Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý

  • Nước thải từ nhà vệ sinh sau khi được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại được bơm lên bể điều hòa để hòa trộn cùng với nước thải xám (nước rửa, tắm giặt,…)
  • Tại bể điều hòa, nước thải được hòa trộn đồng đều trên toàn diện tích bể dưới tác dụng khuấy trộn của cánh khuấy hoặc không khí, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn và quá trình phân hủy vi sinh yếm khí sinh ra mùi khó chịu.
  • Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào bể xử lý hợp khối. Điều hòa lưu lượng là phương pháp được áp dụng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự dao dộng của lưu lượng, cải thiện hiệu quả hoạt động của các quá trình tiếp theo, giảm kích thước và vốn đầu tư xây dựng các công trình tiếp theo. Các lợi ích của việc điều hòa lưu lượng là: (1) quá trình xử lý sinh học được nâng cao do không bị hoặc giảm đến mức thấp nhất “shock” tải trọng, các chất ảnh hưởng đến quá trình xử lý có thể được pha loãng, pH có thể được trung hòa và ổn định; (2) chất lượng nước thải sau xử lý được cải thiện do tải trọng chất thải lên các công trình ổn định. Bơm được lắp đặt chìm trong bể điều hòa để đưa nước sang bể hợp khối.
  • Nước thải từ bể điều hòa được bơm sang bể xử lý hợp khối theo chiều từ trên xuống. Bể hợp khối được thiết kế tổ hợp 4 ngăn: ngăn xử lý yếm khí, ngăn xử lý hiếu khí, ngăn lắng và ngăn khử trùng.

         + Tại ngăn xử lý yếm khí: nhờ hoạt động của các vi sinh vật yếm khí sẽ tiếp tục hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành hỗn hợp khí CH4, CO2, N2, H2… qua 3 giai đoạn. Sau đó nước thải tự chảy sang ngăn xử lý hiếu khí.

         + Tại ngăn xử lý hiếu khí có lắp đặt đệm vi sinh, là loại đệm được làm bằng nhựa PVC, có độ bền cơ học cao chịu được áp lực nước lớn, độ rỗng xốp > 90-92%, diện tích tiếp xúc trên một đơn vị thể tích lớn, chịu được hóa chất hòa tan trong nước, chi phí thấp cho việc lắp đặt sửa chữa.
Đệm vi sinh có tác dụng  phân phối đều lượng nước thải, tăng độ bám dính của vi sinh vật; đáy ngăn có lắp máy thổi khí chìm hoặc đĩa phân phối khí nhằm mục đích cấp khí vào bể với mục đích: (1) cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và carbonic, nitơ hữu cơ và ammonia thành nitrat NO3-; (2) xáo trộn đều nước thải tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý; (3) giải phóng các khí ức chế quá trình sống của vi sinh vật, các khí này sinh ra trong quá trình vi sinh vật phân giải các chất ô nhiễm; (4) tác động tích cực đến quá trình sinh sản của vi sinh vật. Các quá trình sinh hóa trong ngăn xử lý hiếu khí được thể hiện trong các phương trình sau:
Oxy hóa và tổng hợp:

COHNS (chất hữu cơ) + O2 + Chất dinh dưỡng + VK hiếu khí    và   CO2 + H2O  + NH3 +                                  C5H7O2N (tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác
Hô hấp nội bào:
C5H7O2N ( tế bào) + 5O2 + Vi khuẩn  và   5CO2 + 2H2O + NH3 + E
Bên cạnh quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ thành CO2 và H2O, vi khuẩn hiếu khí Nitrisomonas và Nitrobacter còn oxy hóa NH3 thành NO2- và cuối cùng là NO3-.
Vi khuẩn Nitrisomonas:
2NH4+ + 3 O2  à  2NO2- + 4H+ + 2H2O
Vi khuẩn Nitrobacter:
2NO2- + O2   à   2NO3-
Tổng hợp hai phương trình trên:
NH4+ + 2O  à   NO3- + 2H+ + H2O
+ Nước thải sau ngăn xử lý hiếu khí tự chảy sang ngăn lắng có lắp đặt tấm lắng lamella để tăng hiệu quả lắng bùn cặn. Vùng lắng được chia thành nhiều lớp mỏng với khoảng không gian nhỏ hẹp, nhờ các tấm được đặt nghiêng (600). Tại đây, nước sẽ chuyển động giữa các bản vách ngăn nghiêng theo hướng từ dưới lên và cặn lắng xuống đến bề mặt bản vách ngăn nghiêng sẽ trượt xuống theo chiều ngược lại và ở dạng tập hợp lớn tập trung về hố thu cặn, từ đó theo chu kỳ xả cặn.
Ưu điểm của tấm lắng lamella:
1. Nước phân bố dưới lên, khi cặn lơ lửng va đập vào tấm lắng sẽ làm giảm động năng, và dễ lắng, không bị cuốn theo dòng nước
2. Bùn dễ trượt về đáy thu bùn hơn
3. Lượng nước phân phối đều
4. Diện tích bề mặt lắng trên một đơn vị thể tích lớn
5. Ít bị hỏng hóc, không sử dụng động cơ nên không chịu bất kỳ hao phí nào
6. Chi phí đầu tư ban đầu và vận hành thấp- Phần nước trong chảy sang ngăn khử trùng có lắp đặt bơm định lượng hóa chất và được khuấy trộn đều nhờ máy khuấy để xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải về chỉ tiêu vi sinh vật. Nước được xáo trộn với hóa chất khử trùng (nước Javen). Chất khử trùng sẽ khuếch tán qua màng tế bào, tấn công các enzym và gây tác dụng diệt khuẩn. Nước sau khi được khử trùng sẽ đạt tiêu chuẩn hóa lý cũng như vi sinh theo tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT loại B xả thải ra môi trường tiếp nhận.Xử lý bùn cặn: Bùn cặn trong bể lắng được hút định kỳ bởi đơn vị có chức năng. các hệ thống xử lý nước thải hiện nay: