Các phương pháp xử lý nước thải hiện nay

Các phương pháp xử lý nước thải hiện nay

Bạn đang gặp khó khăn trong vấn đề xử lý nước thải, lựa chọn phương pháp xử lý nước thải, gặp sự cố vệ vi sinh (sốc, vi sinh chết), nước thải đầu ra không đạt tiêu chuẩn,… hay gặp khó khăn trong vấn đề môi trường hãy liên hệ ngay đến công ty môi trường Bình Minh để được hỗ trợ, tư vấn miễn phí. Chúng tôi đảm bảo đưa ra phương án xử lý tốt nhất cho bạn trong thời gian sớm nhất.

Hotline: 0917 347 578 – Email: kythuat.bme@gmail.com

Xử lý nước thải bằng Phương pháp sinh học

1. Phương pháp kỵ khí

Cơ chế phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí

Trong điều kiện không có oxy, các chất hữu cơ có thể bị phân hủy nhờ vi sinh vật và sản phẩm cuối cùng là CH4, CO2. Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi khuẩn kỵ khí chủ yếu diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước sau:

Bước 1: thủy phân các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit, amino axit hoặc các muối khác. Đây là nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động.

Bước 2: Các nhóm vi khuẩn kỵ khí thực hiện quá trình lên men axit, chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông thường như axit axetic, glixxerin, axetat,..

Bước 3: Các nhóm vi khuẩn kỵ khí bắt buộc lên men kiềm (chủ yếu là các loại vi khuẩn lên men metan như methanossarcian và methonaothrix) đã chuyển hóa axit axetic và hydro thành CH4 và CO2.

Các công trình xử lý nước thải trong điều kiện kỵ khí

• Các loại bể lắng nước thải kết hợp lên men bùn cặn lắng. Trong các công trình này diễn ra quá trình lắng cặn nước thải và lên men bùn cặn lắng, đó là các công trình: bể tự hoại, bể lắng, bể lắng kết hợp với ngăn lên men dạng được ứng dụng để XLNT SH và các loại nước thải có thành phần tương tự.
• Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc: NT chưa được xử lý được trộn đều với bùn yếm khí theo sơ đồ tuần hoàn.
• Bể lọc yếm khí: bể này có lắp đặt các giá thể vi sinh vật kỵ khí dính bám là các loại vật liệu hình dạng, kích thước khác nhau, đóng vai trò như vật liệu lọc. Dòng nước thải có thể đi từ dưới lên hoặc trên xuống. Các chất hữu cơ được vi khuẩn hập thụ và chuyển hóa để tạo thành CH4, và các chất khí khác.
• Bể phản ứng yếm khí có dòng nước thải đi qua tầng cặn lơ lửng

2. Phương pháp hiếu khí

Cơ chế phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí

Các quá trình hiếu khí có thể xảy ra trong điều kiện tự nhiên hay trong các điều kiện xử lý nhân tạo. Trong điều kiện xử lý nhân tạo, người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trìh xử lý tốc độ cao và hiệu suất cao hơn.

Quá trình chuyển hóa vật chất:

• Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ
• Quá trình tổng hợp tế bào

Các công trình xử lý ước thải trong điều kiện hiếu khí – XLNT bằng bùn hoạt tính

• Lọc sinh học

Sau một thời gian, màng sinh vật được hình thành và chia thành 2 lớp; lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí được oxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp thiếu khí oxy (anoxic). Bể dày màng sinh vật hiếu, yếm khí.

Thành phẩn: vi khuẩn (chủ yếu), động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… sau một thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên, các chất khí tích tụ phía trong tăng lên và màng bị bóc khỏi vật liệu lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước tăng lên. Sự hình thành các lớp màng sinh vật mới lại tiếp diễn.

Các công trình xử lý nước thải theo nguyên tắc chia làm 2 loại: loại vật liệu lọc tiếp xúc không ngập nước với chế độ tưới theo chu kỳ và loại có vật liệu lọc tiếp xúc ngập trong nước giàu oxy.

• Bể sinh học nhỏ giọt
• Bể lọc sinh học cao tải
• Đĩa lọc sinh học
• Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước

Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính

Các vi sinh vật thường tồn tại ở trạng thái huyền phù. Bể được sục khí để đảm bảo yêu cầu oxy và duy trì bùn hoạt tình ở trạng thái lơ lửng. Huyền phù lỏng của các vi sinh vật trong bể thông khí được gọi chung là chất lỏng hỗn hợp và sinh khối (MLSS).

Khi nước thải vào bể thổi khí (bể aerotank), các bông bùn hoạt tính được hình thành mà hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lửng.

Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần cùng với các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạo nên các bông bùn nâu sẫm, có khả năng hấp thụ các chất dinh hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ.

Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất hữu có và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bào mới.

Dẫn đến trong bể sinh học hiếu khí lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách ra tại bể lắng đợt 2, một phần được quay trở lại lần đầu aerotank để tham gia xử lý nước thải theo chu trình mới. Quá trình cứ tiếp diễn đến khi chất thải cuối cùng không thể làm thức ăn của các vi sinh vật được nữa.

Nếu trong nước thải đậm đặc chất hữu cơ khó phân hủy, cần có thời gian để chuyển hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải được tách riêng và sục khí oxy cho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ. Quá trình này gọi là tái chế bùn hoạt tính. Như vậy quá trình XLNT bằng bùn hoạt tính bao gồm các giai đoạn sau:

• Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính.
• Cung cấp oxy để vi khuẩn và vi sinh vậy oxy hóa chất hữu cơ
• Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải
• Tái sinh bùn tuần hoàn và đưa chúng về bể aerotank

Yêu cầu chung về vận hành

• Các bể aerotank phải đảm bảo về mặt tiếp xúc lớn giữa không khí, nước thải và bùn
• Không khí được cấp vào nước thải bằng: nén khí qua bộ phận khuếch tán ngập trong nước bằng sục khí hoặc dùng khuấy cơ học thổi vào chất lỏng bằng thông khí cơ học.
• Nước thải đưa vào DO≥2mg/l, SS≤150mg/l (đối với hàm lượng sản phẩm dầu mỏ thì ≤25 mg/l) pH 6,5-9, nhiệt độ 6-30⁰

Xử lý nước thải bằng Phương pháp hóa lý

Phương pháp keo tụ tạo bông

Trong nước thải tồn tại nhiều chất lơ lửng khác nhau, các chất này có thể dùng phương pháp xử lý nước nhau tùy vào kích thước của chúng:

d> 10-4mm: dùng phương pháp lắng lọc

d< 10-4mm: phải kết hợp phương pháp cơ học cùng phương pháp hóa học. Tức là cho vào các chất tạo khả năng dính kết kéo các hạt lơ lửng theo.

Các chất trợ keo tụ: phèn nhôm (Al2(SO4)3, phèn sắt gồm sắt (II) và sắt (III)

So sánh giữa phèn nhôm và phèn sắt:

• Độ hòa tan Fe (OH)3< Al(OH)3
• Tỉ trọng Fe (OH)3=Al(OH)3
• Trọng lượng đối với Fe (OH)3=2,4; Al(OH)3=3,6
• Keo sắt vẫn lắng khi nước có ít huyền phù
• Lượng phèn FeCl3 dùng = 1/3 =1/2 phèn nhôm
• Phèn sắt ăn mòn đường ống

Tuy nhiên việc ứng dụng cụ thể phải xác định liều lượng và loại phèn thích hợp.

Phương pháp trung hòa

Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm. Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trung hòa nước thải. Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước. Mặt khác muồn nước thải xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 6.6 -7,6

Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiểm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải.

Một số chất dùng để trung hòa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2,HCl, H2SO4, HNO3,…

Ngoài ra có thể tận dụng nước thải có tích axit trung hòa nước thải có tính kiềm hoặc ngược lại.

Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất làm nền. Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách gọi là tuyển nổi tự nhiên.

Trong xử lý nước thải tuyền nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn, Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn. Khi các hạt nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt.

Phương pháp hấp thụ

Phương pháp này được dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hòa tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi và màu khó chịu.

Các chất hấp thụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoặc silicagel, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ mạ sắt,.. Trong số này, than hoạt tính được dùng phổ biến nhất. Các chất hữu có kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp thụ. Lượng chất hấp thụ này tùy thuộc vào khả năng hấp thụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn trong nước thải. Các chất hữu có có thể bị hấp thụ: phenol, sunfonicacid, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm.

Sử dụng phương pháp hấp thu có thể hấp thụ đến 58-95% các chất hữu có và màu.

Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa kim loại bẩn khác nhau. Có thể dùng để xử lý cục bộ khi trong nước hàm lượng chất nhiễm bẩn nhỏ và có thể xử lý triệt để nước đã qua xử lý sinh học hoặc qua các biện pháp xử lý hóa học.

Hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha gọi là hiện tượng hấp phụ. Hấp phụ có thể diễn ra trên bề mặt biên giới giữa hai pha lỏng và khí, giữa pha lỏng và pha rắn.

Cơ sở quá trình hấp phụ

Hấp phụ chất bẩn hòa tan là kết quả của sự di chuyển phân tử của những chất đó từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới dạng của trường lực bề mặt. Trường lực bề mặt gồm có 2 dạng:

• Hydrat hóa các phân tử chất ta, tức là tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn hòa tan với những phân tử nước.
• Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất bẩn bị hấp phụ với các phân tử trên bề mặt chất rắn.

khi xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ thì đầu tiên sẽ loại được các phân tử của các chất không phân ly thành ion sau đó mới được các chất phân ly.

Khả năng hấp phụ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ. Nhiệt độ thấp quá trình hấp phụ xảy ra mạnh nhưng nếu quả cao thì có thể diễn ra quá rình khứ hấp phụ. Chính vì vậy người ta dùng nhiệt độ để phục hồi khả năng hấp phụ của các hạt rắn khi cần thiết.

Chất hập phụ: những chất có thể là: than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, … Bông cặn của những chất keo tụ (hydroxit của kim loại) và bùn hoạt tính từ bể aeroten cũng có khả năng hấp phụ

Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nước thải khỏi các kim loại nư Zn, Cu, Bi, Pb, Cd, Mn,.. cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua, và chát phóng xạ.

Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức độ xử lý cao. Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước thải cũng như nước cấp.

Phương pháp điện hóa

Các phương pháp điện hóa cho phép thu hồi từ nước thải các sản phẩm có giá trị bằng các sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản và có thể tự động hóa, không cần sử dụng tác nhân hóa học, nhược điểm là tiêu hao điện năng.

Có các phương pháp chính sau:

• Oxy hóa anot và khử của catot
• Động tụ điện
• Tuyển nổi bằng điện.