ĐATN - TK Hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Sản xuất Bao bì Giấy Carton Duy Khánh, công suất 900.000 tấn sản phẩm.năm

NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPa.Tổng quan về nước thải chế, tìm hiểu về thành phần tính chất nước thải Lịch sử phát triển của Công ty, Quy trình sản xuất của nhà máyb.Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải.Tổng quan về quá trình và công nghệ xử lý nước thảiMột số công nghệ xử lý nước thải ở Việt Namc.Thành phần tính chất nước thải, đề xuất sơ đồ công nghệ xử lýĐề xuất 02 phương án công nghệ xử lý phù hợpd.Tính toán các công trình đơn vị, khai toán chi phíe.Quá trình vận hành, bảo trì, bảo dưỡngQuy trình vận hành của hệ thống xử lý trên thực tế, bảo trì bảo dưỡng định kì.Các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành.f.Các công trình đơn vị đã thiết kế Bản vẽ PDF đính kèm cuối file

TỔNG QUAN DỰ ÁN

GIỚI THIỆU NHÀ MÁY SẢN XUẤT BAO BÌ GIẤY DUY KHÁNH [1]

Nhà máy bao bì Duy Khánh, tọa lạc tại lô CN5, Cụm Công Nghiệp Và Dịch Vụ Tập Trung, Xã Việt Lập, Huyện Tân Yên, Bắc Giang, chuyên sản xuất các loại bao bì và thùng carton Với diện tích 11.000m², nhà máy được trang bị công nghệ hiện đại và đồng bộ, đảm bảo chất lượng sản phẩm đáp ứng nhu cầu thị trường.

Hình 1.1: Nhà máy bao bì Duy Khánh.[1]

 Mặt hàng sản xuất: Hộp carton các loại;

Vách ngăn các loại Tấm sóng các loại;

Bìa quay, bìa lót các loại;

 Khách hàng là các: Công ty may mặc;

Công ty nông sản thực phẩm;

Các doanh nghiệp có nhu cầu đóng gói sản phẩm

Hình 1.2 Một số sản phẩm bao bì carton[1]

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BAO BÌ GIẤY CARTON[2]

Dây chuyền máy dợn sóng

Máy bế phẳng Máy xẻ rảnh

Máy dán Máy đóng ghim

Nước thải rửa bể hồ dán

Nước thải Sấy gia nhiệt bằng lò hơi

 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất

Nguyên vật liệu ban đầu là giấy cuộn kraft được mua trong nước

Hình 1.3 Kho nguyên liệu giấy cuộn [1]

Công đoạn tạo giấy tấm dợn sóng

Công đoạn đầu tiên trong quy trình sản xuất giấy dợn sóng là sử dụng dây chuyền máy dợn sóng để tạo ra giấy Giấy cuộn nguyên liệu được đưa vào máy ghép để cắt thành tấm theo chiều dài yêu cầu hoặc vào máy gợn sóng để dập thành gợn sóng, sau đó ghép thành tấm với độ dày tùy theo yêu cầu của khách hàng Tiếp theo, giấy tấm sẽ được cắt thành các tấm nhỏ hơn Máy tạo sóng bao gồm các cụm sóng A, B, C và các cụm khác.

Hệ thống băng tải và các thiết bị liên quan được kết nối để tạo thành dây chuyền sản xuất sóng, giúp toàn bộ quy trình hoạt động tự động với độ an toàn cao.

Các công đoạn sản xuất giấy tấm dợn sóng bán thành phẩm 1 gồm có:

Giấy cuộn được đưa vào máy tạo sóng đơn qua giá đỡ giấy không trục kiểu thủy để tạo ra dợn sóng Sau khi hoàn thành quá trình tạo sóng, giấy sẽ được chuyển qua lô gia nhiệt để sấy khô bề mặt, đảm bảo chất lượng sản phẩm.

 Tiếp theo giấy bán thành phẩm sẽ theo dây chuyền trên khung cầu đến máy lên hồ

Tại quy trình sản xuất, các lớp carton được quét một lớp hồ dán và sau đó chuyển qua máy làm nhiệt hai mặt, sử dụng nhiệt từ lò hơi đốt bằng nhiên liệu củi trấu Quy trình này nhằm tạo độ kết dính cao giữa các lớp carton, cho phép sản xuất tấm carton 3 lớp hoặc 5 lớp tùy theo yêu cầu của từng sản phẩm.

Các lớp carton 3 lớp hoặc 5 lớp được xử lý qua máy cán lằn và máy chặt tấm để tạo ra giấy tấm carton theo kích thước yêu cầu của từng sản phẩm đặt hàng.

Giấy tấm sẽ được đưa qua công đoạn in ấn tại máy in

Tất cả các công đoạn sản xuất tại công ty Duy Khánh được hỗ trợ bởi hệ thống băng chuyền con lăn chạy bằng motor điện Giấy tấm được in thông tin sản phẩm và nhãn hiệu lên bề mặt lớp bìa carton bên ngoài bằng công nghệ in hoàn toàn tự động và khép kín, điều khiển bằng điện tử Tùy vào nhu cầu từng sản phẩm, công ty lựa chọn máy in phù hợp, trong đó có máy in Flexo 4 màu Máy in này cho phép sử dụng từ 2 đến 6 màu mực và có khả năng in với số lượng lớn, với tốc độ tối đa 160 tấm/phút và kích thước giấy tối đa 1200x2400mm.

Công đoạn bế phẳng hoặc xẻ rảnh

Giấy tấm đã in được xử lý tiếp theo bằng máy bế phẳng tự động hoặc máy xẻ rãnh bán tự động, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng sản phẩm.

Máy bế phẳng tự động là thiết bị quan trọng trong gia công cắt, tạo hình và cán lằn cho thùng carton, đặc biệt phù hợp cho sản xuất đơn hàng quy mô lớn.

Máy xẻ rãnh bán tự động là thiết bị quan trọng trong gia công cán lằn, xẻ rãnh và đục lỗ xỏ tay cho thùng carton, rất phù hợp cho sản xuất quy mô lớn.

Công đoạn dán hoặc đóng ghim

Giấy tấm định hình sau bế phẳng hoặc xẻ rãnh sẽ được đưa qua công đoạn dán hoặc đóng ghim tùy theo yêu cầu của từng sản phẩm

Sản phẩm cuối cùng sẽ được cột thành kiện và lưu kho chờ giao cho khách hàng

 Nước thải nhà máy sản xuất bao bì giấy carton

Nguồn phát sinh nước thải chủ yếu là:

- Nước thải sinh hoạt phát sinh từ hoạt động của công nhân viên;

- Nước thải sản xuất a Nước thải sinh hoạt:

Nước thải sinh hoạt được tạo ra từ các hoạt động vệ sinh cá nhân và sinh hoạt của công nhân viên, trong đó công ty không tổ chức nấu ăn mà sử dụng suất ăn công nghiệp.

Nước thải sinh hoạt thường chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ như BOD, COD, cùng với các chất dinh dưỡng như nitơ (N) và photpho (P), vi sinh vật gây bệnh như Coliform và E.Coli, cũng như các chất cặn bã và chất lơ lửng (SS) Ngoài ra, nước thải sản xuất cũng góp phần vào ô nhiễm môi trường.

Nước thải phát sinh từ việc vệ sinh máy móc thiết bị sau in là một vấn đề cần lưu ý Sau mỗi ngày sản xuất, khi thay đổi màu mực hoặc mẫu in, máy in được làm sạch bằng nước Công ty sử dụng mực in gốc nước, do đó, quá trình vệ sinh máy in chỉ cần nước mà không cần dung môi hóa học.

 Nước thải vệ sinh bể chứa hồ dán

 Nước xử lý khí thải lò hơi

 Nước thải sản xuất chứa thành phần các chất hữu cơ cao như BOD, COD; cặn lơ lửng SS; chất dinh dưỡng N, P.

TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT BAO BÌ GIẤY CARTON

PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

Song chắn rác là một công trình xử lý sơ bộ, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống quản lý nước thải Nhiệm vụ chính của nó là giữ lại các loại rác thải rắn và thô xuất hiện trong quá trình sinh hoạt và sản xuất, ngăn không cho chúng rơi vào dòng nước Việc này giúp giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn trong hệ thống nước thải và bảo vệ máy bơm khỏi hư hỏng, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho các bước xử lý tiếp theo.

 Song chắn rác được được đặt trong kênh dẫn nước hoặc trước trạm bơm

Kích thước và lượng rác giữ lại của song chắn rác phụ thuộc vào khe hở giữa các thanh Do đó, việc chọn kích thước phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động Song chắn rác thường được phân loại dựa trên các tiêu chí khác nhau.

 Theo khe hở song chắn phân biệt loại thô (30 - 200 mm) và loại trung bình (5 - 25 mm)

 Theo đặc điểm cấu tạo phân biệt loại cố định và loại di động

 Theo phương pháp lấy rác khỏi song chắn phân biệt loại thủ công và cơ giới

Song chắn rác di động ít được sử dụng do thiết bị và quản lý phức tạp, trong khi loại cố định lại phổ biến hơn Loại cố định sử dụng cào sắt gắn với hệ xích quay để thu gom rác, hoạt động 1-2 lần mỗi ngày Rác thu gom sẽ được chuyển đến máy nghiền nếu lượng rác vượt quá 0,1 m³/ngày đêm, sau đó được nghiền nhỏ và dẫn đổ vào mương trước song chắn rác hoặc vào hệ thống dẫn bùn lên bể Metan.

Song chắn rác là một cấu trúc bao gồm các thanh đan được sắp xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước, với khoảng cách giữa các thanh gọi là khe hở (mắt lưới) Thường được đặt nghiêng với mặt nằm ngang một góc từ 45° đến 90° (thường là 60°) để thuận tiện cho việc cọ rửa, song chắn rác cũng có thể được lắp đặt vuông góc hoặc tạo thành một góc 𝛼 so với hướng chảy của nước Các thanh đan có thể có tiết diện tròn với đường kính từ 8 đến 10 mm hoặc hình chữ nhật với kích thước 10 x 40 mm.

Tiết diện hình tròn 8 x 60mm ít phổ biến do rác dễ dính vào thanh đan, gây khó khăn trong việc cào rác Trong khi đó, tiết diện hình chữ nhật được sử dụng nhiều hơn, mặc dù loại này gây ra tổn thất thủy lực lớn.

Cào rác có thể được lắp đặt trước hoặc sau song chắn, nhưng lắp trước thường gây nén ép giữa các thanh đan, khiến rác dễ bị đứt và trôi theo dòng nước Khi lượng rác lớn, hiện tượng va thủy lực có thể làm xê dịch hoặc sai lệch thiết bị cào rác, dẫn đến tình trạng kẹt răng xích Ngược lại, việc lắp đặt thiết bị cào rác ở phía sau song chắn hầu như không gặp phải những nhược điểm này.

Hình 2.1: Song chắn rác [https://naphogadaitin.com/song-chan-rac-xu-ly-nuoc-thai-va-luu-y- khi-lap-dat-su-dung-can-biet/] b Bể lắng[3]

Bể lắng là thiết bị quan trọng trong quá trình xử lý nước thải, giúp tách các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn hoặc nhỏ hơn nước bằng cách lắng xuống đáy hoặc nổi lên mặt nước Có ba loại bể lắng chính: bể lắng ngang, nơi nước chuyển động theo phương ngang; bể lắng đứng, với nước chuyển động theo phương thẳng đứng; và bể lắng ly tâm, nơi nước chuyển động từ tâm ra xung quanh, thường có hình dạng tròn Ngoài ra, còn tồn tại các dạng bể lắng khác như bể lắng nghiêng, được thiết kế để nâng cao hiệu quả lắng.

 Bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn 1/4 và chiều sâu đến 4m

Nước thải được dẫn vào bể qua mương và máng phân phối ngang với đập tràn, được xây dựng bằng tường đục lỗ hoặc thành mỏng suốt chiều rộng bể Ở đầu bể, máng thu nước được xây dựng tương tự và có tấm chắn nửa chìm nửa nổi, cao hơn mực nước từ 0,15 - 0,2m, không sâu quá 0,25m, nhằm ngăn chất nổi Tấm chắn này được đặt cách thành tràn từ 0,25 - 0,5m và để thu chất nổi, một máng đặc biệt được đặt gần tấm chắn Tấm chắn ở đầu bể cách thành tràn khoảng 0,5-1,0m và không nông hơn 0,2m, giúp phân phối nước đều trên toàn bộ chiều rộng bể Đáy bể có độ dốc I = 0,01 để thuận tiện cho việc cào gom cặn, trong khi độ dốc của hố thu cặn không nhỏ hơn 45°.

 Nước thải được chảy vào bể lắng theo chiều nằm ngang của bể Quá trình chảy và lắng được chia làm 4 vùng:

 Vùng bùn lắng tập trung

Bể lắng ngang có chiều sâu từ 1.5 đến 4m và chiều dài từ 8 đến 12m, thường được chia thành các ngăn bằng vách ngăn Loại bể này được thiết kế cho các cơ sở xử lý nước thải với lưu lượng trên 15,000m³/ngày, đạt hiệu suất lắng 60% Tốc độ dòng chảy trong bể khoảng 0,01 m/s, với thời gian lưu từ 1 đến 3 giờ.

Hình 2.2 Bể lắng ngang[http://www.tailieumoitruong.org/2015/10/be-lang-va-cac- dang-be-lang.html]

Bể lắng đứng thường có hình dạng tròn hoặc vuông, với đáy thiết kế dạng nón hoặc chóp cụt Cấu trúc của bể khá đơn giản, có đường kính tối đa không quá 3 lần chiều sâu hoạt động và có thể đạt chiều sâu lên tới 10 m.

Nước thải được đưa vào từ dưới lên và phân phối ở tâm bể, chảy vào ống trung tâm có miệng lọc hình phễu Sau khi ra khỏi ống, nước thải va vào tấm chắn, thay đổi hướng và dâng lên theo thân bể Nước đã lắng sẽ tràn qua máng thu xung quanh và đi ra ngoài Trong khi nước thải đi lên, cặn lắng thực hiện chu trình ngược lại, chỉ lắng khi tốc độ lắng U0 lớn hơn tốc độ nước dâng Vd Thời gian lưu của nước trong bể là 45 - 120 phút và được xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh Chiều cao vùng lắng là 4 - 5 m, cát và bùn được lấy ra từ đáy phễu Để cặn tự chảy tới hố thu, góc giữa tường đáy bể và mặt nằm ngang không được nhỏ hơn 45°.

 Khi thiết kế bể lắng người ta thường quan tâm đến các yếu tố quan trọng như lưu lượng nước thải, nồng độ các chất lơ lửng

 Vận tốc lắng phụ thuộc vào kích thước hạt cát hoặc các hạt lơ lửng và nhiệt độ nước thải khi thực hiện các quá trình lắng

Bể lắng đứng được thiết kế cho các cơ sở xử lý nước thải có công suất dưới 20.000 m³/ngày So với bể lắng ngang, hiệu suất của bể lắng đứng thấp hơn từ 10-20%, với hiệu suất lắng thực tế không vượt quá 40%, trong khi lý thuyết tính toán cho thấy con số này có thể lên tới 50%.

Hình 2.3 Bể lắng đứng[http://www.tailieumoitruong.org/2015/10/be-lang-va-cac- dang-be-lang.html]

 Bể lắng ly tâm có mặt bằng hình tròn, đướng kính từ 16 - 40m (có thể lên đến 60m) chiều cao 1/16 - 1/10 đường kính bể

Nước thải được dẫn qua ống trung tâm từ dưới lên trên, sau đó phân phối vào bể Chất nổi được thu gom nhờ tấm chắn lơ lửng dưới dàn quay và chảy qua ống si phông vào giếng cặn Cặn lắng được gom lại ở hố thu ở trung tâm đáy bể thông qua hệ thống cào gom cặn, với đáy bể có độ dốc I = 0,02 Dàn quay hoạt động với tốc độ 2-3 vòng mỗi giờ và công suất của rotơ từ 0,5-2 kW, tùy thuộc vào đường kính bể Việc xả cặn có thể thực hiện bằng máy bơm hoặc áp lực thủy tĩnh tối thiểu 1,5m Ngoài máng thu nước ở chu vi bể, có thể xây thêm máng thu trung gian để thu nước và điều hòa tốc độ nước bằng cách xây dựng các thành tràn kiểu răng cưa.

Hiệu suất lắng của bể lắng ly tâm dao động từ 45% đến 55%, với khả năng đạt tối đa 60% Thời gian lắng trong bể thường từ 1.5 đến 2.5 giờ Bể lắng ly tâm thường được sử dụng cho các trạm xử lý nước có công suất lớn hơn 20,000m³/ngày.

Hình 2.4 Bể lắng ly tâm[http://www.tailieumoitruong.org/2015/10/be-lang-va-cac- dang-be-lang.html] c Bể điều hòa[4]

 Mục đích của bể điều hoà trong quy trình xử lý nước thải công nghiệp là:

 Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình sản xuất thái ra không đều

 Tiết kiệm hoá chất để trưng hoà nước thải

 Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình xử lý nước tiếp sau

 Làm giảm và ngăn cản lượng nước có nồng độ các chất độc hại cao đi trực tiếp vào các công trình xử lý sinh học

 Nâng cao hiệu suất của quá trình xử lý ở các giai đoạn sau

Để đảm bảo nồng độ các chất bẩn trong nước thải được hoà trộn đều và ngăn ngừa sự lắng đọng, việc lắp đặt các thiết bị khuấy trộn trong bể điều hoà là rất cần thiết Các thiết bị khuấy trộn thường được sử dụng bao gồm

 Hệ phân phối lưu lượng vào bể bằng các máng và vách ngăn

 Khuấy trộn bằng dàn ống phân phối không khí nén

 Máy khuấy cơ khí làm thoáng bề mặt

 Máy khuấy cơ khí đặt chìm.

PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

Quá trình keo tụ và tạo bông là một phương pháp quan trọng trong xử lý nước cấp và nước thải, nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm bằng cách sử dụng hóa chất để tách chúng thành bùn và lắng xuống Khi nước chứa nhiều chất rắn lơ lửng, hạt keo, chất hữu cơ, tảo, vi khuẩn và vi sinh vật, quá trình này trở nên cần thiết Công nghệ keo tụ tạo bông hoạt động bằng cách giảm điện tích Zeta trên bề mặt các hạt keo trong nước Các hóa chất thường được sử dụng trong quy trình này bao gồm các ion kim loại hóa trị III như Aluminium chloride, Ferrous chloride và PAC, trong đó PAC được ưa chuộng nhất do hiệu suất cao và dễ dàng trong việc lưu trữ và sử dụng.

Các hạt keo tụ trong nước tạo ra các bông hydroxít kim loại, nhanh chóng lắng đọng dưới tác động của trọng lực Những bông này có khả năng hấp thụ các hạt keo và hạt lơ lửng, kết hợp chúng thành các bông cặn lớn, từ đó được tách ra khỏi nước thông qua quá trình lắng trọng lực.

 Công nghệ keo tụ tạo bông được diễn ra ở 3 vị trí trong công trình xử lý:

Khi so sánh với khối lượng nước, lượng PAC được thêm vào rất nhỏ nhưng phản ứng xảy ra nhanh chóng ngay sau khi tiếp xúc với nước Do đó, việc khuấy trộn cần phải diễn ra nhanh và đều Phương pháp khuấy trộn tạo ra dòng chảy rối trong nước, được đánh giá qua cường độ và thời gian khuấy trộn Để đạt hiệu quả phản ứng và khuấy trộn tối ưu, giá trị gradient vận tốc nên nằm trong khoảng 200 – 1000 s⁻¹ trong khoảng thời gian từ 1 giây đến 2 phút.

Trong quá trình keo tụ, các hạt keo mất ổn định sẽ kết dính lại để hình thành các hạt lớn hơn Việc bổ sung PAC tạo ra các hạt nhân keo tụ, và sau đó, các chất điều chỉnh độ kiềm được thêm vào để nâng cao hiệu quả của quá trình này Đặc biệt, các chất kiềm hóa và chất trợ keo tụ (polymer) không nên được thêm vào trước PAC, vì chúng có thể phản ứng với PAC và làm giảm hiệu quả của hạt nhân keo tụ Thay vào đó, các chất kiềm hóa cần được bổ sung từ 15 giây đến 1 phút sau khi thêm PAC.

Sau khi các bông cặn hình thành, chúng sẽ được loại bỏ khỏi nước thông qua bể lắng Để tách cặn hiệu quả, tốc độ nước trong bể lắng cần được duy trì ở mức cho phép, đảm bảo rằng tốc độ rơi của hạt cặn đủ lớn Đối với bể lắng ngang, tốc độ rơi lý tưởng cho hạt cặn là từ 0.45 đến 0.6 mm/s.

Liều lượng hóa chất PAC được xác định thông qua thí nghiệm Jar test, được thực hiện định kỳ hàng ngày Kết quả từ thí nghiệm này sẽ chỉ ra nồng độ PAC cần thiết tại pH tối ưu.

Bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng lamella là một công nghệ hiệu quả trong xử lý nước thải, giúp loại bỏ các tạp chất và cải thiện chất lượng nước Công nghệ này sử dụng quá trình keo tụ để tạo ra bông floc, sau đó lắng đọng trong bể lamella, tối ưu hóa không gian và thời gian lắng Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu suất xử lý mà còn tiết kiệm chi phí vận hành cho các nhà máy xử lý nước.

- Ưu – nhược điểm: Ưu điểm:

 Tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo hoặc hòa tan với kích thước rất nhỏ, các chất độc hại đối với vi sinh vật

 Khử được độ màu của nước

Hiệu quả của quá trình keo tụ trong xử lý nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó việc theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ cũng như pH của nước thải là rất quan trọng.

 Tạo ra lượng bùn nhiều, tốn chi phí xử lý

- Phạm vi áp dụng: phương pháp keo tụ hiệu quả nhất khi được sử dụng để tách các hạt keo phân tán có kích thước 1 – 100 𝜇𝑚 b Tuyển nổi[4]

Phương pháp tuyển nổi là kỹ thuật hiệu quả để tách các chất lơ lửng, chất không tan, dầu và mỡ ra khỏi nước bằng cách làm cho chúng nổi lên bề mặt thông qua bọt khí Ngoài ra, phương pháp này cũng có thể được áp dụng để tách các chất hòa tan, như chất hoạt động bề mặt, trong một số trường hợp Quá trình này thường được gọi là quá trình tách hay làm đặc bọt.

Có nhiều phương pháp: chân không, cơ học, áp lực Tuyến nổi áp lực là phương pháp phổ biến nhất

Nước thải sau khi lắng được trộn với không khí và nén dưới áp lực từ 3,4 đến 4,8 atm để hòa tan khí Khi hỗn hợp này được đưa vào buồng giảm áp lực đến áp suất khí quyển, khí hòa tan sẽ tách ra thành các bọt nhỏ, cùng với cặn lơ lửng và giọt dầu nổi lên mặt nước Cặn nặng lắng xuống dưới, trong khi nước trong được thu thập ở phần dưới thiết bị tuyển nổi Một phần nước trong này sẽ được bơm trở lại thùng áp lực để hòa trộn với không khí, tiếp tục quá trình bão hòa khí.

Quá trình tuyển nổi diễn ra khi bọt khí nhỏ được sục vào pha lỏng, thường là khí không Các bọt khí này kết dính với các hạt, và khi lực nổi của chúng đủ lớn, các hạt sẽ nổi lên bề mặt Kết quả là các hạt tập hợp thành lớp bọt khí, chứa hàm lượng hạt cao hơn so với chất lỏng ban đầu.

Các chất lơ lững, dầu, mỡ (các thể kỵ nước) sẽ được các bọt khí vận chuyển lên bề mặt theo 3 cơ chế:

Cơ chế 1: 1 bọt khí mang 1 (vài) hạt cặn nổi lên

Cơ chế 2: 1 hạt cặn được vài bọt khí mang nổi lên

Cơ chế 3: 1 bóng khí lớn bao bọc 1 (vài) hạt cặn nổi lên

- Ưu điểm – nhược điểm: Ưu điểm:

Có khả năng loại bỏ hoàn toàn các hạt nhỏ hay nhẹ trong thời gian ngắn Khi các hạt này nổi lên bề mặt, chúng có thể dễ dàng được thu gom bằng bộ phận vớt bọt.

 Quá trình được thực hiện liên tục và có phạm vi ứng dụng rộng rãi

 Tốc độ của quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng và có khả năng cho bùn cặn có độ ẩm thấp hơn

 Vốn đầu tư và chi phí vận hành không lớn

Các lỗ mao quản thường bị bẩn và tắc nghẽn, gây khó khăn trong việc lựa chọn vật liệu với kích thước mao quản khác nhau Điều này ảnh hưởng đến khả năng tạo ra các bọt khí có kích thước đồng đều.

 Không giải quyết được vấn đề độ màu cho nước thải

Hình 2.6 Cấu tạo bể tuyển nổi.[http://www.moitruongnhietdoi.com.vn/2016/08/be- tuyen-noi-xu-ly-nuoc-thai.html] c Trung hòa:[4]

Nhiều xí nghiệp có nước thải chứa axit hoặc kiềm cần trung hòa trước khi thải ra nguồn tiếp nhận hoặc vào các quy trình xử lý hóa học, sinh học tiếp theo Đối với xử lý sinh học, pH cần được duy trì trong khoảng 6,5 đến 8 để đảm bảo hoạt động hiệu quả của vi sinh vật và quá trình xử lý diễn ra bình thường Việc trung hòa nước thải là cần thiết để ngăn chặn hiện tượng xâm thực và bảo vệ quá trình sinh hóa tại các công trình làm sạch cũng như nguồn nước.

 Các hoá chất dùng để trung hoà:

Trung hoà nước thải có tính axit có thể thực hiện bằng cách sử dụng vôi sữa với nồng độ 5-8%, thời gian phản ứng chỉ mất khoảng 10 phút Ngoài vôi, có thể sử dụng các hóa chất khác như NaOH, Na2CO3, NH4OH hoặc Mg(OH)2 để đạt được hiệu quả trung hòa.

PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC [7]

Phương pháp xử lý nước thải sinh học sử dụng vi sinh vật để chuyển hóa các chất bẩn hữu cơ thành chất vô cơ, khí đơn giản và nước Quá trình này, gọi là quá trình oxy sinh hóa, cho phép vi sinh vật phân hủy hoàn toàn hoặc không hoàn toàn các chất hữu cơ tự nhiên và tổng hợp Mục tiêu của xử lý sinh học nước thải là khử chất bẩn hữu cơ, nitrat hóa, khử nitrat, khử photpho và ổn định chất thải thông qua việc chuyển hóa hợp chất hữu cơ thành pha khí và vỏ tế bào vi sinh vật, tạo ra bông bùn cặn sinh học và loại bỏ chúng khỏi nước thải.

Các quá trình xử lý nước thải nhân tạo bắt nguồn từ các quá trình tự nhiên, bao gồm hai kiểu sinh trưởng chính: sinh trưởng lơ lửng, liên quan đến bùn hoạt tính trong điều kiện hiếu khí (thông qua làm thoáng, sục khí hoặc khuấy đảo) và kỵ khí (sục SO2, khuấy đảo hoặc cho dòng chảy ngược) Bên cạnh đó, sinh trưởng gắn kết diễn ra thông qua màng sinh học trong cả hai điều kiện hiếu khí và kỵ khí.

Có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau, song nhìn chung có thể chia chúng thành 3 loại chính sau:

Phương pháp hiếu khí là một kỹ thuật xử lý sử dụng vi sinh vật hiếu khí, yêu cầu cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ từ 20-40℃ để đảm bảo sự sống của chúng.

 Phương pháp yếm khí là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí

 Điều kiện nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học:

Phương pháp sinh học trong xử lý nước thải dựa vào sự hoạt động và phát triển của vi sinh vật, vì vậy điều kiện tiên quyết là nước thải phải chứa quần thể vi sinh vật sống Để đảm bảo điều kiện này, nước thải cần phải được xử lý đúng cách.

Các chất độc như kim loại nặng có thể ức chế sự phát triển và gây chết cho vi sinh vật, với mức độ độc hại được xếp hạng theo thứ tự Sb>Ag>Cu>Hg>Co>Ni>Pb>Cr 3+ >V>Cd>Zn>Fe Khi nồng độ của các muối kim loại này vượt quá giới hạn cho phép, vi sinh vật sẽ không thể sinh trưởng và có thể bị tiêu diệt.

 Chất hữu cơ có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn C và năng lượng cho vi sinh vậ như hydracacbon, lipit hòa tan, protein,

Nước thải cần xử lý sinh học thường được đánh giá qua hai thông số chính là COD và BOD Tỷ lệ giữa hai thông số này phải đảm bảo COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5 Nếu COD cao hơn BOD nhiều lần và có sự hiện diện của xenlulo, protein, hemixenlulo, hoặc tinh bột chưa tan, nước thải cần được xử lý bằng phương pháp sinh học kỵ khí.

Phương pháp thiếu khí

Bể Anoxic là một hệ thống xử lý Nito trong nước thải bằng phương pháp sinh học, sử dụng công nghệ Nitrat hóa (bể hiếu khí) và khử Nitrat (bể thiếu khí) phổ biến hiện nay Ngoài ra, bể Anoxic còn có khả năng xử lý Photpho thông qua sự phát triển của vi sinh vật.

 Quá trình Nitrat hóa xảy ra ở bể hiếu khí tạo thành Nitrat và Nitrit:

Trong bể Anoxic, các vi khuẩn ưu khí tùy nghi hoạt động trong môi trường thiếu oxy, chúng có khả năng khử Nitrat (𝑁𝑂3−) và Nitrit (𝑁𝑂2−) thông qua chuỗi chuyển hóa.

𝑁𝑂 3 − , 𝑁𝑂 2 − → N2↑ Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi nước và ra ngoài Như vậy là nitơ đã được xử lý

Thiết kế vùng thiếu khí là yếu tố then chốt trong quá trình khử Nitrat và Nitrit, với quá trình này diễn ra nhanh chóng, yêu cầu nồng độ hữu cơ cao và nồng độ DO thấp hoặc không có Để tối ưu hóa khử nitrat, bể Anoxic cần được trang bị máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp, giúp tạo ra môi trường thiếu oxy cho vi sinh vật phát triển Thêm vào đó, lắp đặt hệ thống đệm sinh học từ nhựa PVC với bề mặt hoạt động 230 ÷ 250 m²/m³ sẽ tăng cường hiệu quả xử lý và cung cấp nơi trú ẩn cho vi sinh vật thiếu khí, giúp chúng bám dính và phát triển tốt hơn.

 Khử được nitơ trong nước thải;

 Hiệu suất khử BOD tăng do các chất hữu cơ tiếp tục bị oxy hóa trong quá trình khử nitrat

 Giảm được lượng bùn dư trong bể lắng đợt hai

 Làm tăng khả năng lắng và hạn chế độ trương của bùn hệ thống

 Làm tăng pH của nước thải sau xử lý

 Kỹ thuật vận hành không quá phức tạp

 Cần có một diện tích đủ rộng để thi công

Bể Anoxic đóng vai trò quan trọng trong công nghệ xử lý nước thải AAO

Thường được áp dụng trong hệ thống thoát nước của những cơ sở chế biến thực phẩm, hóa chất tại khu công nghiệp, các công ty dược phẩm,…

Bể Anoxic có thể được lắp đặt trước hoặc sau bể hiếu khí, mỗi vị trí đều có ưu và nhược điểm riêng Khi đặt bể Anoxic sau bể aerotank, nước tự chảy mà không cần hồi lưu, tuy nhiên cần bổ sung chất hữu cơ và thực hiện sục khí để loại bỏ khí nitơ, tránh hiện tượng bùn nổi Ngược lại, nếu lắp bể Anoxic trước bể vi sinh hiếu khí, không cần bổ sung chất hữu cơ và dễ dàng kiểm soát nồng độ DO dưới 1 mg/l, nhưng lại phải hồi lưu nước thải từ bể aerotank do hàm lượng nitơ đầu vào thấp.

Phương pháp kị khí[6]

Phương pháp xử lý kỵ khí là kỹ thuật sử dụng vi sinh vật kỵ khí để oxy hóa các chất hữu cơ và khoáng trong nước thải mà không cần không khí Quá trình này tạo ra các sản phẩm như CO2, H2O, N2 và CH4.

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ như BOD và COD là một quá trình sinh hóa phức tạp, tạo ra hàng trăm sản phẩm và phản ứng trung gian Mặc dù vậy, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể được biểu diễn một cách đơn giản.

Vi sinh vật + Chất hữu cơ  CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới a Bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược UASB[6]

Nước thải được điều chỉnh pH và dẫn vào hệ thống phân phối để đảm bảo phân bố đều trên đáy bể, từ đó nước thải di chuyển từ dưới lên Hỗn hợp bùn yếm khí trong bể hấp thụ và phân hủy chất hữu cơ, chuyển hóa thành khí, chủ yếu là metan (70-80%) và cacbonic (20-30%) Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn, làm xáo trộn và tạo dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng Khi hạt cặn nổi lên va chạm với tấm chắn, khí thoát lên trên, trong khi cặn rơi xuống dưới Hỗn hợp bùn nước được tách hoàn toàn khi qua cửa vào ngăn lắng, nơi nước thải tách bùn lắng xuống đáy và được tuần hoàn trở lại vùng phản ứng yếm khí Nước trong dâng lên trên được thu vào máng và dẫn qua bể làm sạch hiếu khí, trong khi khí Biogas được thu gom qua ống dẫn về bình chứa và dẫn ra ngoài.

Sự tạo thành và duy trì các hạt bùn là vô cùng quan trọng khi vận hành bể UASB

Hình 2.7 Cấu tạo bể UASB[https://thongtacconghanoi.net/be-uasb-la-gi/]

Bể UASB được chia làm hai vùng:

 Vùng lắng: được đặt nằm trên vùng phân hủy kỵ khí Nước thải sau khi phân hủy sẽ di chuyển lên vùng này để lắng cặn

Vùng chứa bùn phân hủy kỵ khí, chiếm không quá 60% thể tích bể, là lớp bùn chứa vi sinh vật kỵ khí có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ Nước thải sẽ chảy vào vùng này để được xử lý hiệu quả.

 Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp;

 Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao nhưng lượng bùn sản sinh không nhiều, giảm chi phí xử lý;

Phương pháp này hiệu quả trong việc loại bỏ chất hữu cơ với nồng độ ô nhiễm cao, đặc biệt là trong xử lý nước thải có BOD từ 600 đến 15.000 mg/l, đạt hiệu suất loại bỏ từ 80% đến 95%.

 Có thể xử lý một số chất khó phân hủy;

 Hiệu suất xử lý COD có thể đến 80%;

Hệ thống công nghệ sinh học kỵ khí yêu cầu mức dinh dưỡng (N, P) thấp hơn so với hệ thống xử lý hiếu khí, do sự tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật kỵ khí diễn ra chậm hơn so với vi sinh vật hiếu khí.

 Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống ;

 Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành

 Cần diện tích và không gian lớn để xử lý chất thải;

 Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khó kiểm soát

- Lưu ý khi sử dụng bể UASB:

Bùn nuôi cấy ban đầu: nồng độ tối thiểu là 10 kg VSS/m 3 Lượng bùn cho vào không nên nhiều hơn 60% thể tích bể

Hàm lượng chất hữu cơ: COD 50.000mg/l thì cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước thải đầu ra

Nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng (SS) lớn không phù hợp cho mô hình xử lý này, đặc biệt khi SS vượt quá 3.000 mg/l Hàm lượng cặn cao sẽ khó phân hủy sinh học và có thể gây cản trở quá trình phân hủy nước thải trong bể.

Nước thải chứa độc tố không phù hợp với công nghệ UASB nếu hàm lượng amonia vượt quá 2.000 mg/l hoặc hàm lượng sulphate trên 500 mg/l Nồng độ muối cao cũng ảnh hưởng xấu đến vi khuẩn methane, với nồng độ từ 5.000 – 15.000 mg/l được coi là độc tố Công nghệ này có thể áp dụng cho nhiều loại nước thải với nồng độ COD từ trung bình đến cao, bao gồm nước thải từ thủy sản fillet, chả cá Surimi, thực phẩm đóng hộp, dệt nhuộm, sản xuất bánh tráng và tinh bột.

Công nghệ lọc sinh học kỵ khí là phương pháp hiệu quả để xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo Bể lọc kỵ khí được thiết kế kín, bên trong chứa các vật liệu tạo thành giá thể cho vi sinh vật dính bám Màng vi sinh này giữ nguyên trong quá trình xử lý, đảm bảo hiệu quả lọc cao.

Các giá thể là vật liệu lọc có hình dạng và kích thước đa dạng như sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, và giá thể vi sinh Nước thải có thể được phân phối từ dưới lên hoặc từ trên xuống, chảy qua lớp vật liệu lọc, nơi các chất hữu cơ bám lại và tạo thành lớp màng vi sinh vật nhờ vi khuẩn yếm khí Tại đây, chất hữu cơ sẽ được hấp thụ và phân hủy, trong khi bùn cặn được giữ lại trong khe rỗng của vật liệu lọc Sau khoảng 2-3 tháng, bùn dư sẽ được xả một lần Nước sau khi qua lớp vật liệu lọc sẽ chảy vào máng thu để tiếp tục xử lý.

- Bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược (Upflow anaerobic filter – UAF)

- Bể lọc kỵ khí dòng chảy xuôi (Downflow anaerobic filter – ADF)

Kích thước và loại vật liệu lọc phải được xác định dựa trên công suất xử lý, hiệu quả khử COD và tổn thất áp lực cho phép Để đạt hiệu quả tối ưu, các vật liệu lọc cần có độ rỗng lớn, dao động từ 90 đến 300 m³/m² bề mặt.

- Khả năng xử lý nồng độ ô nhiễm cao.

- Thời gian lưu ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải.

- Quản lý vận hành đơn giản.

- Ít tốn năng lượng và dễ kết hợp với những công nghệ xử lý nước thải khác.

- Thời gian khởi động hệ thống dài.

- Hàm lượng cặn lơ lửng trong nguồn nước thải đầu ra lớn.

- Vật liệu lọc đạt tiêu chuẩn thường có giá thành cao.

Phương pháp hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải bắt đầu khi nước thải chứa các chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng hiếu khí (Aerotank) Tại đây, các chất lơ lửng đóng vai trò là hạt nhân để sinh vật cư trú, sinh sản và phát triển thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là nơi cư trú của vô số vi khuẩn và vi sinh vật, chúng sử dụng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) để chuyển hóa các chất hữu cơ thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới thông qua quá trình chuyển hóa phức tạp và nối tiếp nhau.

Trong quá trình xử lý nước thải, lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank thường không đủ để giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó cần tuần hoàn bùn đã lắng từ bể lắng 2 trở lại bể Aerotank để duy trì nồng độ vi khuẩn cần thiết Lượng bùn được tuần hoàn chiếm khoảng 20% - 30% lưu lượng nước thải Phần bùn thừa từ bể lắng sẽ được chuyển đến bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác Để đảm bảo hiệu quả, bể Aerotank cần có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục.

 Qui trình phân hủy được mô tả như sau:

Vi sinh vật + chất hữu cơ + O2  CO2 + H2O + Vi sinh vật mới

Quy trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính trong bể phản ứng hiếu khí gồm các công đoạn sau:

 Khuấy trộn đều nước thải cần xử lý với bùn hoạt tính trong thể tích V của bể phản ứng

Làm thoáng bằng khí nén hoặc khuấy trộn bề mặt hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính trong bể là quá trình quan trọng Việc này cần được thực hiện trong một khoảng thời gian đủ dài để cung cấp oxy cho quá trình sinh hóa diễn ra hiệu quả trong bể.

 Làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bằng bể lắng 2

 Tuần hoàn lại một lượng bùn cần thiết từ đáy bể lắng 2 vào bể Aerotank để hòa trộn với nước thải đi vào

Giai đoạn xử lý sinh học thường diễn ra sau giai đoạn xử lý cơ học Bể lắng đầu tiên, gọi là bể lắng đợt I, được sử dụng để tách các chất rắn lơ lửng, trong khi bể lắng đợt II chuyên dụng cho việc tách màng sinh học hoặc bùn hoạt tính.

Hình 2.8 Ví dụ sơ đồ bố trí bể Aerotank[ http://www.quantracmoitruong.org/xu-ly-nuoc- ]

Hình 2.9 Bể Aerotank[ https://congtymoitruong.com/san-pham/cac-yeu-to-can-quan-tam-trong- be-aerotank/]

Cấu tạo bằng bê tông cốt thép Có 2 loại dáng là hình chữ nhật và bể hình tròn

 Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%, loại bỏ được Nito trong nước thải

 Hiệu quả xử lý cao và hiệu quả

 Thích hợp với nhiều loại nước thải

 Giảm thiểu tối đa mùi hôi

 Đạt được quá trình oxy hóa và nitrat hóa

 Nitrat hóa sinh học mà không cần thêm hóa chất

 Khả năng loại bỏ ~ 97% chất rắn lơ lửng

 Quá trình xử lý nước thải sử dụng rộng rãi nhất

 Vận hành bể Aerotank đơn giản, an toàn

Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo không thể loại bỏ hoàn toàn vi khuẩn, đặc biệt là các vi trùng gây bệnh Do đó, sau khi hoàn thành giai đoạn xử lý sinh học, việc khử trùng nước thải là cần thiết trước khi thải ra môi trường.

Tổn thất năng lượng khí cần được kiểm soát để duy trì nồng độ hòa tan của khí oxy trong bể, điều này rất quan trọng cho quá trình hiếu khí trong xử lý nước thải, từ đó hỗ trợ sự phát triển hiệu quả.

- Phạm vi ứng dụng: Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ô nhiễm hữu cơ cao như khu dân cư, bệnh viện, thủy sản,… b Mương oxi hóa[7]

Mương oxy hóa là một hệ thống aerotank tiên tiến, hoạt động trong điều kiện hiếu khí kéo dài, với nước tuần hoàn trong mương Trong quá trình này, sự khuấy tán oxy không chỉ đảm bảo sự khuấy trộn hiệu quả mà còn nâng cao khả năng tiếp xúc giữa vi khuẩn trong bùn hoạt tính và nước thải.

Mương oxy hóa là một công nghệ hiệu quả trong việc xử lý nước thải đô thị, giúp cải thiện chất lượng nước và bảo vệ môi trường Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên lý oxy hóa tự nhiên, cho phép vi sinh vật phân hủy các chất ô nhiễm Việc áp dụng mương oxy hóa không chỉ giảm tải cho hệ thống xử lý nước thải mà còn tiết kiệm chi phí và năng lượng Hệ thống này đã được triển khai tại nhiều địa phương, mang lại lợi ích thiết thực cho cộng đồng.

Mương oxi hóa có thể gồm một hay nhiều mương dẫn hình tròn, oval, dạng đường đua (racetrack)

 Cấu tạo đơn giản, chi phí vận hành thấp chi phí đầu tư nhỏ hơn 2 lần so với bể lọc sinh học;

 Hiệu quả xử lý BOD, N, P cao;

 Lượng bùn sinh ra và năng lượng cung cấp nhỏ hơn so với phương án cổ điển;

 Ít bị ảnh hưởng bởi sự dao động lớn về chất lượng và lưu lượng

Do yêu cầu kỹ thuật, mương oxy hóa có hạn chế trong việc áp dụng cho các xí nghiệp nhỏ hoạt động 1-2 ca và các khu dân cư có dân số dưới 700 người.

 Có thể xảy ra sụp lỡ đất tại điểm gần máy thổi khí và các khúc quanh;

 Đòi hỏi diện tích xây dựng lớn;

 Thời gian lưu nước kéo dài

Thường sử dụng với nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 từ 1000 – 5000 mg/l c Bể hiếu khí gián đoạn SBR[6]

Bể Aecrotank là hệ thống xử lý nước thải theo kiểu SBR, hoạt động theo từng mẻ để xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính Quá trình trong bể SBR diễn ra tuần tự qua các bước: làm đầy, phản ứng, lắng, xả cạn và ngưng, tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, nhưng tất cả các bước đều diễn ra trong cùng một bể.

Aerotank được thiết kế để hoạt động theo từng mẻ mà không cần xây dựng bể điều hòa lưu lượng và chất lượng, cũng như bể lắng đợt I và II Số lượng bể và thời gian nạp vào từng bể phụ thuộc vào công suất và sự dao động theo giờ của lưu lượng nước thải do người thiết kế tính toán Một trong những ưu điểm nổi bật của Aerotank là khả năng khử các hợp chất chứa nitơ và phospho khi thực hiện đúng quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí.

 Giai đoạn chính xảy ra trong bể SBR:

Nước thải được đưa vào bể bằng cách tự chảy hoặc thông qua bơm, với mức nước được kiểm soát bởi rơle phao Rơle phao sẽ phát tín hiệu để tự động đóng van hoặc kích hoạt bơm cấp nước, đảm bảo quá trình làm đầy diễn ra hiệu quả.

Giai đoạn phản ứng trong xử lý nước thải bao gồm việc tạo ra phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính thông qua sục khí hoặc làm thoáng bề mặt để cung cấp oxy và trộn đều hỗn hợp Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải và yêu cầu về mức độ xử lý Trong giai đoạn này, việc tiến hành thí nghiệm để kiểm soát các thông số đầu vào là rất cần thiết.

DO, BOD, COD, N, P, cường độ sục khí, nhiệt độ, để có thể tạo bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng sau này

Trong giai đoạn lắng, cần đóng van sục khí và van dẫn nước thải để quá trình lắng diễn ra trong trạng thái tĩnh hoàn toàn, giúp đạt hiệu quả thủy lực tối đa cho bể Thời gian lắng và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ.

 Giai đoạn chắt nước: nước đã lắng sẽ được hệ thống thu nước tháo ra nguồn tiếp nhận

 Giai đoạn nghỉ: thời gian nghỉ chờ nạp mẻ tiếp theo

Hình 2.11 Sơ đồ thể hiện các giai đoạn xảy ra trong bể SBR

 Có khả năng khử Nito, Photpho; TSS đầu ra thấp

 Không có bể lắng II cũng như tuần hoàn bùn hoạt tính Ít tốn diện tích xây dựng

 Chi phí đầu tư, vận hành thấp

 Có khả năng điều khiển tự động hoàn toàn

 Cần có trình độ kỹ thuật cao cho công tác quản lý vận hành bể

 Nếu như quá trình lắng bùn xảy ra sự cố thì sẽ dẫn bùn trôi theo đường ống

 Hệ thống dễ bị tắc nghẽn do bùn

Quá trình khử Nitrat có thể diễn ra trong pha lắng khi thời gian lưu bùn kéo dài, dẫn đến hiện tượng bùn nổi do khí Nito được sinh ra Hiện tượng này trở nên nghiêm trọng hơn trong những ngày có nhiệt độ cao.

 Phạm vi ứng dụng: SBR thích hợp với công suất xử lý nước thải < 5000 m 3 /ngày đêm d Lọc sinh học[7]

Cô đặc bùn [6]

Quá trình cô đặc bùn là việc tăng nồng độ bùn bằng cách loại bỏ một phần nước, giúp giảm khối lượng vận chuyển và thể tích các công trình Một trong những phương pháp hiệu quả là sử dụng bể cô đặc bùn bằng trọng lực.

Dung dịch bùn loãng được đưa vào buồng phân phối ở trung tâm bể, nơi bùn lắng xuống và được thu gom từ đáy bể, trong khi nước được thu lại qua máng xung quanh và đưa về khu xử lý Bể có máy gạt bùn giúp di chuyển bùn từ đáy về hố thu trung tâm Để tạo khe hở cho nước di chuyển lên trên, máy cào bùn được trang bị các thanh dọc bằng gỗ hoặc thép, khi máy cào quay quanh trục, sẽ khuấy nhẹ khối bùn, giúp nước trào lên và bùn trở nên đặc hơn.

Hình 2.14 Sơ đồ bể cô đặc bùn trọng lực[6] b.Bể cô đặc bùn tuyển nổi

Lợi dụng khả năng hòa tan của không khí vào nước, quá trình nén hỗn hợp khí nước ở áp lực cao giúp khí hòa tan tách ra khỏi nước khi giảm áp lực xuống áp suất khí quyển Các bọt khí nhỏ li ti bám vào hạt bông cặn, làm giảm tỉ trọng của chúng, giúp chúng nổi lên bề mặt nước Điều này là cơ sở để thiết kế bể cô đặc bùn cặn bằng phương pháp tuyển nổi.

Bể cô đặc bùn bằng tuyển nổi đang được nhiều nhà máy xử lý nước thải ưa chuộng nhờ vào khả năng xử lý hiệu quả với tải trọng cặn trên 1m² lớn hơn so với bể trọng lực Hệ thống này cho phép nồng độ bùn cô đặc cao hơn và có chi phí xây dựng cùng quản lý thấp hơn, mang lại lợi ích kinh tế cho các cơ sở xử lý nước thải.

Hình 2.15 Sơ đồ bể cô đặc bùn tuyển nổi[6]

Ổn định bùn[6]

Ổn định bùn nhằm mục đích:

- Giảm tác hại gây bệnh, mùi thối, giảm hoặc loại trừ khả năng thối rửa;

Các phương pháp ổn định bùn gồm:

- Ổn định bằng vi sinh trong môi trường hiếu khí hoặc môi trường yếm khí(metan) để giảm lượng cặn hữu cơ;

- Dùng hóa chất để oxy hóa các chất hữu cơ như Clo,

- Dùng vôi nâng pH của bùn ≥ 12 để cho vi khuẩn không sống được, bùn không phân hủy;

- Nung nắng bùn để tiệt trùng bùn a.Dùng Clo để ổn định bùn

Sử dụng sản phẩm chứa Clo như Hypoclorit Canxi hoặc Clo hơi để xử lý dung dịch bùn cô đặc, giúp khử mùi, oxi hóa bùn hữu cơ, ngăn chặn quá trình thối rửa và tiệt trùng hiệu quả.

Liều lượng Clo cần sử dụng dao động từ 600 đến 4800 mg/l, tùy thuộc vào nồng độ và tính chất của bùn Sau khi trộn Clo, pH của dung dịch bùn sẽ giảm từ 2,5 đến 4,5 Sau 30 phút tiếp xúc, hàm lượng Clo dư còn lại là 200 mg/l, và sau 2 giờ, lượng Clo dư giảm xuống còn 2-5 mg/l, trong khi pH tăng lên mức 5,5-6.

Việc ổn định bùn bằng Clo không làm giảm thể tích bùn nhưng lại tạo ra mùi Clo khó chịu Phương pháp này tiêu tốn nhiều Clo và có thể tạo ra các hợp chất phụ với Hydrocacbon, gây hại cho môi trường Do đó, hiện nay, hóa chất này chỉ được sử dụng tại các nhà máy xử lý nước thải có công suất ≤ 100m³/ngày Một giải pháp thay thế là sử dụng vôi để ổn định bùn, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Để ngăn chặn sự phân hủy của bùn và bảo vệ môi trường, cần cho vôi vào bùn với lượng đủ để nâng pH của hỗn hợp bùn lên trên 12 Ở mức pH này, vi khuẩn không thể tồn tại, giúp giữ cho bùn không bị phân hủy và không gây hại.

Vôi có thể được thêm vào bùn dưới dạng sữa vôi hoặc vôi bột chưa tôi, nhưng thường sử dụng vôi bột chưa tôi hơn Việc này giúp giảm thể tích nước và tăng nhiệt độ của dung dịch bùn lên tới 55℃, từ đó thúc đẩy quá trình ổn định bùn diễn ra nhanh chóng hơn.

Vôi có thể được thêm vào bể trộn trước máy ép khô để ổn định bùn, quá trình này được gọi là cho vôi trước Ngoài ra, vôi cũng có thể được đưa vào sau máy ép khô, được gọi là cho vôi sau.

Quy trình xử lý vôi trước tiêu tốn nhiều vôi và yêu cầu sử dụng máy khuấy trộn để trộn đều vôi và bùn trong 30 phút Sau đó, bùn được bơm vào máy làm khô, giúp bùn ổn định và dễ nhả nước Mặc dù công suất máy ép có thể tăng, nhưng quy trình này có nhược điểm là cặn vôi có thể bám vào máy, do đó cần thường xuyên vệ sinh máy để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

 Quy trình cho vôi sau thì tiết kiệm được lượng vôi hơn, nhưng bùn chưa ổn định khó làm khô hơn

Lượng vôi cần thiết được xác định dựa trên cả thực nghiệm lẫn kinh nghiệm quản lý, đồng thời phụ thuộc vào yêu cầu môi trường của khu vực tiếp nhận Việc ổn định bùn hiếu khí là một yếu tố quan trọng trong quá trình này.

Ổn định bùn hiếu khí là quá trình sục khí vào hỗn hợp bùn cặn trong thời gian dài, giúp vi khuẩn hoạt động hô hấp nội bào để oxy hóa các chất hữu cơ thành CO2, nước và 𝑁𝐻 4 + Quá trình này tiếp tục oxy hóa 𝑁𝐻 4 + thành 𝑁𝑂 3 −, dẫn đến giảm lượng chất hữu cơ và làm cho cặn trở nên ổn định Ưu điểm của phương pháp này là nâng cao hiệu quả xử lý chất thải và cải thiện chất lượng bùn.

 Bùn ổn định, không mùi nên có thể thải ra hồ để san lấp hoặc đưa đến ở vùng đất bạc màu;

 Vốn đầu tư và chi phí quản lý rẻ;

 Bùn dễ ráo nước ở công đoạn làm khô, đặc biết ở sân phơi bùn, ngay cả khi mưa nước cũng dễ lọc, thấm qua lớp cặn;

 Lượng cặn hữu cơ giảm tương đương với bể metan nước gạn ra từ bùn có hàm lượng BOD và SS thấp hơn từ bể metan

 Tốn năng lượng để chạy máy thổi khí nên chỉ thích hợp công suất nhỏ và vừa, không thu được khí metan làm chất đốt

Bể ổn định bùn hiếu khí có cậu tạo giống bể Aerotank hình vuông hoặc hình tròn

Sau khi bùn được cô đặc và xử lý ổn định đến nồng độ 5-8%, quá trình làm khô sẽ được thực hiện để giảm độ ẩm xuống 70-80% Mục tiêu của giai đoạn này là tăng nồng độ bùn khô từ 20% đến 30%.

 Giảm khối lượng vận chuyện ra bãi thải;

 Bùn khô dễ đưa đi chôn lấp hay cải tạo hơn bùn ước;

 Giảm lượng nước ngầm có thể thấm vào nước ngầm ở bãi thải;

 Ít gây mùi khó chịu và ít độc tính a.Sân phơi bùn

Điều kiện áp dụng cho việc xử lý bùn khô bao gồm: khu vực có diện tích đất rộng, cách xa khu dân cư, mực nước ngầm phải thấp hơn 1 mét dưới mặt đất, và cần có sẵn lao động thủ công để vận chuyển bùn khô từ sân phơi lên xe tải.

Hình 2.16 Sân phơi bùn[ https://moitruongxanhvn.com/uu-diem-cua-san-phoi-bun-trong- nguyen-ly-xu-ly-nuoc-thai/ ]

Sân phơi bùn được chia thành các ô với kích thước phụ thuộc vào cách bố trí đường xe vận chuyển bùn và khoảng cách thuận tiện khi xúc bùn lên xe Số lượng ô làm việc đồng thời phụ thuộc vào lưu lượng bùn xả hàng ngày, độ dày của bùn cần làm khô, và thời gian của một chu kỳ phơi.

Sân phơi bùn thường được xây dựng với đáy và thành bằng bê tông cốt thép hoặc gạch, nhằm đảm bảo cách ly hoàn toàn dung dịch bùn khỏi môi trường đất xung quanh.

Trên đáy ô, cần đổ một lớp sỏi có kích thước hạt từ 8-10mm dày khoảng 200mm Trong lớp sỏi này, lắp đặt hệ thống ống khoan lỗ D8-D10mm theo hình xương cá để thu nước về hố thu Đảm bảo rằng đáy ô phơi bùn cao hơn mực nước ngầm để thuận lợi cho việc thu nước.

Trên lớp sỏi có lớp cát lọc với kích thước hạt từ 0,5 đến 2mm, dày từ 150 đến 200mm Quá trình làm khô bùn trên sân phơi diễn ra qua hai giai đoạn: giai đoạn đầu là lọc nước qua lớp cát sỏi, và giai đoạn tiếp theo là làm khô bằng cách bốc hơi nước tự nhiên trên bề mặt rộng Bùn đã được xử lý ổn định có chu kỳ phơi ngắn hơn so với bùn chưa được xử lý ổn định.

 Sân phơi bùn có thể có hoặc không có mái che, nếu không có mái che vào mùa mưa sân không sử dụng được

Hình 2.17 Mặt cắt cấu tạo ngăn phơi bùn[6] b.Máy lọc ép băng tải

ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH

KHÁI TOÁN KINH PHÍ

VẬN HÀNH