Quy trình xử lý nước thải

Mục tiêu chính của xử lý nước thải nói chung là cho phép xử lý nước thải công nghiệp và và nước thải sinh hoạt mà không gây nguy hiểm cho sức khỏe con người cũng như tuân thủ các chỉ số thân thiện môi trường mà nhà nước quy định. Tưới bằng nước thải vừa là loại bỏ và sử dụng và thực sự là một hình thức xử lý nước thải hiệu quả (như trong xử lý đất với tốc độ chậm). Tuy nhiên, thông thường phải xử lý ở một mức độ nào đó đối với nước thải thô của thành phố trước khi nó có thể được sử dụng cho tưới tiêu nông nghiệp hoặc cảnh quan hoặc nuôi trồng thủy sản. Chất lượng của nước thải sau xử lý được sử dụng trong nông nghiệp có ảnh hưởng lớn đến hoạt động và hiệu suất của hệ thống nước thải-đất-nhà máy hoặc nuôi trồng thủy sản. Trong trường hợp tưới tiêu, chất lượng yêu cầu của nước thải sẽ phụ thuộc vào cây trồng hoặc cây trồng được tưới, điều kiện đất đai và hệ thống phân phối nước thải được áp dụng. Thông qua việc hạn chế cây trồng và lựa chọn các hệ thống tưới tiêu giảm thiểu nguy cơ sức khỏe, mức độ xử lý nước thải trước khi áp dụng có thể được giảm bớt. Một cách tiếp cận tương tự là không khả thi trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản và sẽ phải dựa nhiều hơn vào việc kiểm soát thông qua xử lý nước thải.

Xử lý nước thải đóng vai trò đặc biệt quan trọng, đảm bảo sức khỏe cho con người cũng như môi trường

Xử lý nước thải thích hợp nhất được áp dụng trước khi sử dụng nước thải trong nông nghiệp là xử lý sẽ tạo ra nước thải đầu ra đáp ứng các hướng dẫn về chất lượng vi sinh và hóa học được khuyến nghị cả với chi phí thấp và với các yêu cầu vận hành và bảo trì tối thiểu (Arar 1988). Việc áp dụng mức đãi ngộ càng thấp càng tốt là điều đặc biệt mong muốn ở các nước đang phát triển, không chỉ từ quan điểm về chi phí mà còn vì sự khó khăn trong việc vận hành các hệ thống phức tạp một cách đáng tin cậy. Ở nhiều địa điểm, sẽ tốt hơn nếu thiết kế hệ thống tái sử dụng để chấp nhận mức nước thải thấp hơn là dựa vào các quy trình xử lý tiên tiến tạo ra nước thải tái sử dụng liên tục đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt.

Tuy nhiên, có những địa điểm cần phải có nước thải cấp cao hơn và điều cần thiết là phải có thông tin về hiệu suất của nhiều loại công nghệ xử lý nước thải. Việc thiết kế các nhà máy xử lý nước thải thường dựa trên yêu cầu giảm tải hữu cơ và chất rắn lơ lửng để hạn chế ô nhiễm môi trường. Việc loại bỏ mầm bệnh rất hiếm khi được coi là một mục tiêu nhưng để tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp, điều này hiện nay phải được quan tâm hàng đầu và các quy trình cần được lựa chọn và thiết kế cho phù hợp (Hillman 1988). Xử lý để loại bỏ các thành phần nước thải có thể độc hại hoặc có hại cho cây trồng, thực vật thủy sinh (macrophytes) và cá là có thể về mặt kỹ thuật nhưng thường không khả thi về mặt kinh tế. Không may,

Sự thay đổi ngắn hạn của dòng nước thải quan sát được tại các nhà máy xử lý nước thải thành phố diễn ra theo mô hình ngày. Lưu lượng thường thấp vào những giờ sáng sớm, khi lượng nước tiêu thụ thấp nhất và khi dòng chảy cơ bản bao gồm dòng thấm vào và một lượng nhỏ nước thải vệ sinh. Lưu lượng đỉnh đầu tiên thường xảy ra vào buổi sáng muộn, khi nước thải từ việc sử dụng nước cao điểm vào buổi sáng đến nhà máy xử lý, và lưu lượng đỉnh thứ hai thường xảy ra vào buổi tối. Độ lớn tương đối của các đỉnh và thời gian chúng xuất hiện khác nhau giữa các quốc gia và với quy mô của cộng đồng và chiều dài của cống. Các cộng đồng nhỏ có hệ thống cống nhỏ có tỷ lệ lưu lượng đỉnh trên lưu lượng trung bình cao hơn nhiều so với các cộng đồng lớn. Mặc dù cường độ của các đỉnh bị suy giảm khi nước thải đi qua nhà máy xử lý, nhưng sự thay đổi hàng ngày của lưu lượng từ nhà máy xử lý đô thị khiến cho việc tưới bằng nước thải trực tiếp từ nhà máy xử lý là không thể thực hiện được. Một số hình thức cân bằng lưu lượng hoặc lưu trữ ngắn hạn nước thải đã qua xử lý là cần thiết để cung cấp nguồn cung cấp nước tái tạo tương đối ổn định cho việc tưới tiêu hiệu quả, mặc dù có thêm lợi ích từ việc lưu trữ.

Các quy trình xử lý nước thải thông thường

Xử lý nước thải thông thường bao gồm sự kết hợp của các quá trình và hoạt động vật lý, hóa học và sinh học để loại bỏ chất rắn, chất hữu cơ và đôi khi là chất dinh dưỡng từ nước thải. Các thuật ngữ chung được sử dụng để mô tả các mức độ xử lý khác nhau, theo thứ tự tăng dần mức độ xử lý, là xử lý nước thải sơ bộ, sơ cấp, thứ cấp, thứ ba và / hoặc nâng cao. Ở một số nước, việc khử trùng để loại bỏ mầm bệnh đôi khi được thực hiện sau bước xử lý cuối cùng. Sơ đồ xử lý nước thải tổng quát được thể hiện trong hình dưới.

  1. Xử lý sơ bộ

Mục tiêu của xử lý sơ bộ là loại bỏ các chất rắn thô và các vật liệu lớn khác thường có trong nước thải thô. Việc loại bỏ các vật liệu này là cần thiết để tăng cường vận hành và bảo trì các đơn vị xử lý tiếp theo. 

Màng lọc thô xử lý rác thải thô- Giai đoạn đầu tiên trong quy trình xử lý nước thải

Các hoạt động xử lý sơ bộ thường bao gồm sàng lọc thô, loại bỏ sạn và, trong một số trường hợp, nghiền nát các vật thể lớn. Trong các buồng chứa sạn, vận tốc của nước qua buồng được duy trì ở mức đủ cao, hoặc không khí được sử dụng để ngăn chặn sự lắng đọng của hầu hết các chất rắn hữu cơ. Loại bỏ sạn không được coi là bước xử lý sơ bộ trong hầu hết các nhà máy xử lý nước thải nhỏ. Comminutor đôi khi được sử dụng để bổ sung sàng lọc thô và phục vụ để giảm kích thước của các hạt lớn để chúng được loại bỏ dưới dạng bùn trong các quy trình xử lý tiếp theo.

2. Xử lý ban đầu

Mục tiêu của xử lý sơ cấp là loại bỏ các chất rắn hữu cơ và vô cơ có thể lắng được bằng cách lắng cặn, và loại bỏ các vật liệu nổi (váng) bằng cách hớt váng. Khoảng 25 đến 50% nhu cầu oxy sinh hóa đầu vào (BOD 5 ), 50 đến 70% tổng chất rắn lơ lửng (SS), và 65% dầu mỡ được loại bỏ trong quá trình xử lý sơ cấp. Một số nitơ hữu cơ, phốt pho hữu cơ và kim loại nặng liên kết với chất rắn cũng được loại bỏ trong quá trình lắng sơ cấp nhưng các thành phần dạng keo và hòa tan không bị ảnh hưởng. Nước thải từ các đơn vị lắng sơ cấp được gọi là nước thải sơ cấp. Bảng 12 cung cấp thông tin về nước thải sơ cấp từ ba nhà máy xử lý nước thải ở California cùng với dữ liệu về nước thải thô.

Ở nhiều nước công nghiệp phát triển, xử lý sơ cấp là mức độ xử lý sơ bộ tối thiểu cần thiết cho việc tưới nước thải. Nó có thể được coi là xử lý đủ nếu nước thải được sử dụng để tưới các loại cây trồng mà con người không tiêu thụ hoặc để tưới các vườn cây ăn quả, vườn nho và một số cây lương thực đã qua chế biến. Tuy nhiên, để ngăn ngừa các điều kiện phiền toái tiềm ẩn trong các hồ chứa hoặc điều chỉnh dòng chảy, một số hình thức xử lý thứ cấp thường được yêu cầu ở các quốc gia này, ngay cả trong trường hợp tưới tiêu không phải là cây lương thực. Có thể sử dụng ít nhất một phần nước thải sơ cấp để tưới nếu cung cấp hệ thống lưu trữ ngoại tuyến.

Bể lắng hoặc bể lắng sơ cấp có thể là bể tròn hoặc hình chữ nhật, sâu thường từ 3 đến 5 m, với thời gian lưu thủy lực từ 2 đến 3 giờ. Chất rắn lắng (bùn sơ cấp) thường được loại bỏ khỏi đáy bể bằng cào bùn để nạo bùn đến giếng trung tâm, từ đó nó được bơm đến các đơn vị xử lý bùn. Váng được quét qua bề mặt bể bằng các tia nước hoặc các phương tiện cơ học, từ đó cũng được bơm đến bộ phận xử lý bùn.

Trong các nhà máy xử lý nước thải lớn (> 7600 m 3/ d ở Mỹ), bùn sơ cấp thường được xử lý sinh học bằng phương pháp phân hủy kỵ khí. Trong quá trình phân hủy, vi khuẩn kỵ khí và vi khuẩn dễ chuyển hóa chất hữu cơ trong bùn (xem Ví dụ 3), do đó làm giảm thể tích cần thải bỏ cuối cùng, làm cho bùn ổn định (không thể trộn lẫn) và cải thiện đặc tính khử nước của nó. Quá trình phân hủy được thực hiện trong các bể có mái che (bể phân hủy kỵ khí), sâu thường từ 7 đến 14 m. Thời gian cư trú trong bể phân hủy có thể thay đổi từ tối thiểu khoảng 10 ngày đối với bể phân hủy tốc độ cao (trộn đều và đun nóng) đến 60 ngày hoặc hơn đối với bể phân hủy tốc độ tiêu chuẩn. Khí chứa khoảng 60 đến 65% mêtan được tạo ra trong quá trình tiêu hóa và có thể được phục hồi như một nguồn năng lượng. Trong các nhà máy xử lý nước thải nhỏ, bùn được xử lý theo nhiều cách khác nhau bao gồm: phân hủy hiếu khí, lưu trữ trong các đầm chứa bùn.

3. Xử lý thứ cấp

Mục tiêu của xử lý thứ cấp là xử lý thêm nước thải từ quá trình xử lý sơ cấp để loại bỏ các chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng còn sót lại. Trong hầu hết các trường hợp, xử lý thứ cấp theo sau xử lý sơ cấp và bao gồm việc loại bỏ các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan có thể phân hủy sinh học bằng cách sử dụng các quy trình xử lý sinh học hiếu khí. Xử lý sinh học hiếu khí (xem Hộp) được thực hiện với sự có mặt của oxy bởi các vi sinh vật hiếu khí (chủ yếu là vi khuẩn) chuyển hóa chất hữu cơ trong nước thải, do đó tạo ra nhiều vi sinh vật và các sản phẩm cuối vô cơ (chủ yếu là CO2 , NH3 và H2O). Một số quá trình sinh học hiếu khí được sử dụng để xử lý thứ cấp khác nhau chủ yếu ở cách thức cung cấp oxy cho vi sinh vật và tốc độ sinh vật chuyển hóa chất hữu cơ.

Quá trình sinh học được áp dụng trong xử lý nước là giai đoạn xử lý nước thải bậc ba

Các quá trình sinh học tốc độ cao được đặc trưng bởi thể tích lò phản ứng tương đối nhỏ và nồng độ vi sinh vật cao so với các quá trình tốc độ thấp. Do đó, tốc độ phát triển của các sinh vật mới lớn hơn nhiều trong các hệ thống tốc độ cao vì môi trường được kiểm soát tốt. Các vi sinh vật phải được tách ra khỏi nước thải đã xử lý bằng cách lắng để tạo ra nước thải thứ cấp được làm rõ. Các bể lắng được sử dụng trong xử lý thứ cấp, thường được gọi là bể lắng thứ cấp, hoạt động theo cách cơ bản giống như bể lắng sơ cấp đã mô tả trước đây. Các chất rắn sinh học được loại bỏ trong quá trình lắng thứ cấp, được gọi là bùn thứ cấp hoặc bùn sinh học, thường được kết hợp với bùn sơ cấp để xử lý bùn.

Các quy trình tốc độ cao phổ biến bao gồm quy trình bùn hoạt tính, bộ lọc nhỏ giọt hoặc bộ lọc sinh học, mương oxy hóa và bộ tiếp xúc sinh học quay (RBC). Sự kết hợp của hai trong số các quá trình này theo chuỗi (ví dụ, bộ lọc sinh học tiếp theo là bùn hoạt tính) đôi khi được sử dụng để xử lý nước thải đô thị có chứa hàm lượng chất hữu cơ cao từ các nguồn công nghiệp.

Các quy trình xử lý sinh học tốc độ cao, kết hợp với lắng sơ cấp, thường loại bỏ 85% BOD5 và SS ban đầu có trong nước thải thô và một số kim loại nặng. Bùn hoạt tính thường tạo ra nước thải có chất lượng cao hơn một chút, xét về các thành phần này, so với bộ lọc sinh học hoặc RBCs. Khi kết hợp với bước khử trùng, các quy trình này có thể giúp loại bỏ đáng kể nhưng không hoàn toàn vi khuẩn và vi rút. Tuy nhiên, chúng loại bỏ rất ít phốt pho, nitơ, các chất hữu cơ không phân hủy sinh học hoặc các khoáng chất hòa tan. 

4. Điều trị nâng cao

Xử lý nước thải bậc ba và / hoặc nâng cao được sử dụng khi các thành phần nước thải cụ thể không thể loại bỏ bằng phương pháp xử lý thứ cấp phải được loại bỏ. Các quy trình xử lý riêng lẻ là cần thiết để loại bỏ nitơ, phốt pho, chất rắn lơ lửng bổ sung, chất hữu cơ chịu lửa, kim loại nặng và chất rắn hòa tan. Bởi vì điều trị nâng cao thường theo sau điều trị thứ cấp tỷ lệ cao, đôi khi nó được gọi là điều trị cấp ba. Tuy nhiên, các quy trình xử lý nâng cao đôi khi được kết hợp với xử lý sơ cấp hoặc thứ cấp (ví dụ, bổ sung hóa chất vào bể lắng sơ cấp hoặc bể sục khí để loại bỏ phốt pho) hoặc được sử dụng thay cho xử lý thứ cấp (ví dụ: xử lý dòng chảy trên cạn của nước thải sơ cấp).

Một phương pháp thích ứng của quá trình bùn hoạt tính thường được sử dụng để loại bỏ nitơ và phốt pho và một ví dụ của phương pháp này là nhà máy xử lý 23 Ml / d được đưa vào hoạt động vào năm 1982 tại British Columbia, Canada (World Water 1987). Quy trình Bardenpho được thông qua được thể hiện ở dạng đơn giản trong Hình 6. Nước thải từ bể lắng sơ cấp chảy đến lò phản ứng sinh học, được chia thành năm vùng bằng vách ngăn và đập. Theo trình tự các vùng này là: (i) vùng lên men kỵ khí (đặc trưng bởi lượng oxy hòa tan rất thấp và không có nitrat); (ii) vùng thiếu khí (nồng độ oxy hòa tan thấp nhưng có nitrat); (iii) vùng hiếu khí (có sục khí); (iv) vùng thiếu khí thứ cấp; và (v) vùng thông khí cuối cùng. Chức năng của vùng thứ nhất là tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn chịu trách nhiệm loại bỏ phốt pho bằng cách gây căng thẳng cho chúng trong các điều kiện oxy hóa-khử thấp, dẫn đến giải phóng trạng thái cân bằng phốt pho trong tế bào của vi khuẩn. Khi tiếp xúc sau đó với nguồn cung cấp oxy và phốt pho đầy đủ trong các vùng được thông khí, các tế bào này nhanh chóng tích lũy phốt pho vượt quá mức yêu cầu trao đổi chất bình thường của chúng. Phốt pho được loại bỏ khỏi hệ thống cùng với bùn hoạt tính thải.

Xử lý nước thải nâng cao được thực hiện nhằm loại bỏ các chất còn tồn dư sau 3 quá trình trước đó

Hầu hết nitơ trong dòng vào đều ở dạng amoniac, và chất này đi qua hai vùng đầu tiên hầu như không bị thay đổi. Trong vùng hiếu khí thứ ba, tuổi bùn là quá trình nitrat hóa gần như hoàn toàn diễn ra, và nitơ amoniac được chuyển thành nitrit và sau đó thành nitrat. Sau đó, rượu hỗn hợp giàu nitrat được tái chế từ vùng hiếu khí trở lại vùng thiếu khí đầu tiên. Tại đây quá trình khử nitơ xảy ra, nơi nitrat tái chế, trong trường hợp không có oxy hòa tan, bị vi khuẩn biến đổi khử thành khí nitơ, sử dụng các hợp chất cacbon hữu cơ đầu vào làm chất cho hydro. Khí nitơ chỉ thoát ra ngoài khí quyển. Trong vùng thiếu khí thứ hai, những nitrat không được tái chế sẽ bị khử bởi quá trình hô hấp nội sinh của vi khuẩn. Trong vùng tái sục khí cuối cùng,

Một chương trình thử nghiệm trên nhà máy này đã chứng minh tầm quan trọng của việc bổ sung các axit béo dễ bay hơi vào vùng lên men kỵ khí để đạt được hiệu quả loại bỏ phốt pho tốt. Các chất hữu cơ chuỗi ngắn thiết yếu này (chủ yếu là axetat) được tạo ra bằng quá trình lên men có kiểm soát của bùn sơ cấp trong chất làm đặc trọng lực và được giải phóng vào phần nổi phía trên của chất làm đặc, có thể được đưa đến phần đầu của lò phản ứng sinh học. Nếu không có dòng chảy trở lại bề mặt này, việc loại bỏ phốt pho tổng thể nhanh chóng giảm xuống mức được tìm thấy trong các nhà máy bùn hoạt tính thông thường. Dữ liệu hiệu suất trong ba năm đã chứng minh rằng, với việc tái chế chất làm đặc trên bề mặt, có thể đạt được các giá trị trung bình về chất lượng nước thải là 0,5-1,38 mg / l Ortho-P, 1,4-1,6 mg / l nitơ tổng và 1,4-2,0 mg / l nitrat-N. Nhà máy xử lý nước thải sinh học tiên tiến này có chi phí chỉ nhỉnh hơn một chút so với một nhà máy bùn hoạt tính thông thường nhưng lại đòi hỏi sự đầu tư đáng kể. Hơn nữa, sự phức tạp của quy trình và thao tác có kỹ năng cần thiết để đạt được kết quả nhất quán khiến cách tiếp cận này không phù hợp với các nước đang phát triển.

Trong nhiều tình huống, khi nguy cơ công chúng tiếp xúc với nước tái chế hoặc các thành phần còn sót lại là cao, mục đích của việc xử lý là giảm thiểu xác suất con người tiếp xúc với vi rút đường ruột và các mầm bệnh khác. Việc khử trùng hiệu quả vi rút được cho là bị ức chế bởi các chất rắn lơ lửng và keo trong nước, do đó các chất rắn này phải được loại bỏ bằng cách xử lý tiên tiến trước bước khử trùng. Trình tự xử lý thường được quy định ở Hoa Kỳ là: xử lý thứ cấp sau đó là đông tụ bằng hóa chất, lắng, lọc và khử trùng. Mức độ xử lý này được giả định là để tạo ra nước thải đầu ra không có vi rút có thể phát hiện được. Dữ liệu chất lượng nước thải từ các nhà máy xử lý nước thải tiên tiến được chọn ở California được báo cáo trong Bảng 14. Ở các nước Cận Đông áp dụng phương pháp xử lý bậc ba, xu hướng là đưa vào quá trình khử clo trước khi lọc cát trọng lực nhanh và sau đó là khử clo sau đó. Phương pháp xử lý ozon hóa cuối cùng sau trình tự này đã được xem xét ở ít nhất một quốc gia.

5.  Khử trùng

2 máy Ozone trong hệ thống xử lý nước nuôi thủy sản

Ngoài clo, ozone cũng được dùng để khử trùng nước

Khử trùng thường bao gồm việc bơm dung dịch clo vào đầu của bồn tiếp xúc với clo. Liều lượng clo phụ thuộc vào cường độ của nước thải và các yếu tố khác, nhưng liều lượng từ 5 đến 15 mg / l là phổ biến. Phương pháp chiếu xạ ozone và tia cực tím (uv) cũng có thể được sử dụng để khử trùng nhưng những phương pháp khử trùng này không được sử dụng phổ biến. Các bồn tiếp xúc với clo thường là các kênh hình chữ nhật, có vách ngăn để chống đoản mạch, được thiết kế để thời gian tiếp xúc khoảng 30 phút. Tuy nhiên, để đáp ứng các yêu cầu xử lý nước thải tiên tiến, đôi khi cần thời gian tiếp xúc với clo lên đến 120 phút đối với các mục đích tưới tiêu cụ thể của nước thải tái chế. Tác dụng diệt khuẩn của clo và các chất khử trùng khác phụ thuộc vào độ pH, thời gian tiếp xúc, hàm lượng hữu cơ và nhiệt độ nước thải.

6.  Lưu trữ nước thải

Lưu trữ là giai đoạn cuối cùng trong quy trình xử lý nước thải, chờ đưa tới hệ thống tái sử dụng. Ở giai đoạn này, nước được lưu trữ trong nhiều loại bể khác nhau, chúng có thể là bể tròn hoặc bể chữ nhật.

Tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể, tính chất của dòng nước mà các quy trình xử lý nước có thể thay đổi. Để có được phương pháp phù hợp nhất, khách hàng cần liên hệ với nhà thầu uy tín để được hỗ trợ.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.