Tổng quan về các phương pháp công nghệ xử lý nước thải

1. Tổng quan về các phương pháp công nghệ xử lý nước thải hiện nay

Mục lục

1.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp vật lý

Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học nhằm loại bỏ và tách các chất không hoà tan và các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Những công trình xử lý cơ học bao gồm:

Song chắn rác (lưới lược thô) vận hành thủ công.
Lưới chắn rác (lưới lược tinh) vận hành tự động.
Bể điều hoà ổn định lưu lượng.
Bể lắng đợt 1, bể lắng đợt 2 tách cặn lơ lửng.

1.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

Xử lý nước thải bằng công nghệ hấp phụ

Xử lý nước thải bằng công nghệ hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan. Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao…

Xử lý nước thải bằng công nghệ trao đổi ion

Xử lý nước thải bằng công nghệ trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước. Hoặc nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn… cũng như các hợp chất của asen, photpho, xyanua và chất phóng xạ.

Bản chất của quá trình trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này được gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước…

Xử lý nước thải bằng công nghệ keo tụ tạo bông

Các hạt trong nước thiên nhiên thường đa dạng về chủng loại và kích thước, có thể bao gồm các hạt cát, sét, mùn, vi sinh vật, sản phẩm hữu cơ phân huỷ… Kích thước hạt có thể dao động từ vài (m đến vài mm. Bằng các phương pháp xử lý cơ học (lý học) chỉ có thể loại bỏ được những hạt kích thước lớn hơn 10-4 mm. Với những hạt kích thước lớn hơn 10-4 mm. Nếu dùng quá trình lắng tĩnh thì phải tốn thời gian rất dài và khó đạt hiệu quả xử lý cao. Do đó cần phải áp dụng phương pháp xử lý bằng công nghệ keo tụ tạo bông…

công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

1.3 Xử lý nước thải bằng công nghệ thẩm thấu

Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải. Màng được định nghĩa là lớp đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau. Đó có thể là chất rắn, hoặc 1 gel (chất keo) trương nở do dung môi hoặc thậm chí cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất qua màng.

Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis)

Thẩm thấu được định nghĩa là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một dung dịch loãng vào một dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm. Khi áp suất tăng lên áp suất thẩm thấu ở phía dung dịch của màng như hình vẽ dưới, thì có dòng dịch chuyển ngược. Nghĩa là dung môi sẽ di chuyển từ dung dịch qua màng vào phía nước sạch. Đây là khái niệm cơ bản của thẩm thấu ngược. Vì vậy có thể định nghĩa thẩm thấu ngược là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dưới một áp suất cao hơn áp suất thẩm thấu….

Siêu lọc (Ultra filter, Nano filter)

Cả siêu lọc và thẩm thấu ngược đều phụ thuộc vào áp suất, động lực của quá trình và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại một số cấu tử khác.

Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường được sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ các vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét…). Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liệu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất thẩm thấu cao.

công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp thẩm thấu ngược

1.4 Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hoà tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H2S, sunfit, ammonia, nitơ… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể chia làm 2 loại:

Phương pháp kỵ khí sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy;
Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá.

2. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải áp dụng hiện nay

2.1 Bể Aerotank

Công nghệ aerotank là công nghệ được sử dụng nhiều nhất và lâu đời nhất bởi tính hiệu quả của nó.
Aerotank là qui trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo, các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học được vi sinh vật hiếu khí sử dụng như một chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Qua đó thì sinh khối vi sinh ngày càng gia tăng và nồng độ ô nhiễm của nước thải giảm xuống. Không khí trong bể Aerotank được tăng cường bằng các thiết bị cấp khí: máy sục khí bề mặt, máy thổi khí…

2.2 Bể UASB

Xử lý nước thải UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v<1m/h). Cấu tạo của bể UASB thông thường bao gồm: hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và hệ thống tách pha.

Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí , tại đây sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi tầng vi sinh này.

2.3 Công nghệ MBBR

Quá trình xử lý sử dụng các loại vi sinh vật bám dính, tuy nhiên giá thể vi sinh được sử dụng trong công nghệ này là giá thể đệm di động có diện tích bề mặt rất lớn. Do chúng luôn chuyển động trong bể nên đã tận dụng được tối đa diện tích bề mặt của giá thể vi sinh, do đó mật độ vinh vật trong công trình xử lý MBBR rất lớn. Bên cạnh đó việc giá thể chuyển động làm tăng khả năng hòa tan ôxi vào nước. Điều này khiến hiệu quả xử lý theo công nghệ này cao hơn nhiều so với những công nghệ khác.

2.4 Công nghệ AAO

AAO cụm từ viết tắt của 3 quá trình: Yếm khí ( Anaerobic), Thiếu khí ( Anoxic), Hiếu khí (Oxic). Công nghệ AAO là quá trình xử lý áp quá trình xử lý sinh học liên tục dùng nhiều hệ vi sinh vật khác nhau: Hiếu khí, thiếu khí, yếm khí để xử lý nước thải. Qúa trình xử lý như vậy cho hiệu quả xử lý cao, đặc biệt với nước thải có hàm lượng hữu cơ Nito phốt pho cao.

Tùy vào thành phần nước thải mà thể tích các vùng Kỵ khí, thiếu khí, Hiếu khí khác nhau. AAO được thiếu kế theo quy trình nghiêm ngặt để xử lý nhiều loại nước thải: Nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải công nghiệp sản xuất chế biến thực phẩm, nước thải khu công nghiệp tập trung.

2.5 Công nghệ SBR

SBR ( Sequencing batch reactor ) Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ phản ứng sinh học theo mẻ, Được giới thiệu là Giải pháp xử lý nước thải đạt hiệu quả cao kết hợp với

Công nghệ xử lý nước thải SBR gồm 2 cụm bể: cụm bể Selector và cụm bể C – tech, Bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục. Đây là một dạng của bể Aerotank. Nước được dẫn vào bể Selector trước sau đó mới qua bể C – tech. Bể Selector sẽ được sục khí liên tục tạo điều kiện cho quá trình xử lý hiếu khí diễn ra.

Nước sau đó được chuyển sang bể C-tech. Bể SBR hoạt động theo một chu kỳ tuần hoàn với 5 pha bao gồm: Làm đầy, sục khí, lắng, rút nước và nghỉ. Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết chuyên môn về các phản ứng sinh học. Hệ thống SBR yêu cầu vận hành theo chu kỳ để điều khiển quá trình xử lý. Hoạt động chu kỳ kiểm soát toàn bộ các giai đoạn của chu kỳ xử lý. Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết chuyên môn về các phản ứng sinh học.

2.6 Công nghệ MBR

Công nghệ MBR là sự kết hợp của cả phương pháp sinh học và lý học. Mỗi đơn vị MBR được cấu tạo gồm nhiều sợi rỗng liên kết với nhau. Mỗi sợi rỗng lại cấu tạo giống như một màng lọc với các lỗ lọc rất nhỏ mà một số vi sinh không có khả năng xuyên qua. Các đơn vị MBR này sẽ liên kết với nhau thành những module lớn hơn và đặt vào các bể xử lý.

Cơ chế hoạt động của vi sinh vật trong công nghệ MBR cũng tương tự như bể bùn hoạt tính hiếu khí nhưng thay vì tách bùn sinh học bằng công nghệ lắng thì công nghệ MBR lại tách bằng màng. Vì kích thước lỗ màng MBR rất nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm) nên bùn sinh học sẽ được giữ lại trong bể, mật độ vi sinh cao và hiệu suất xử lý tăng. Nước sạch sẽ bơm hút sang bể chứa và thoát ra ngoài mà không cần qua bể lắng, lọc và khử trùng. Máy thổi khí ngoài cung cấp khí cho vi sinh hoạt động còn làm nhiệm vụ thổi bung các màng này để hạn chế bị nghẹt màng.

2.7 Công nghệ lọc sinh học (Trickling Filter)

Bể lọc sinh học trong xử lý nước thải là một thiết bị phản ứng sinh học. Trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc. Bể lọc hiện đại gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước với vi sinh vật dính kết trên đó. Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đó.

Chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ bởi quần thể vi sinh vật dính kết trên lớp vật liệu lọc. Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày 0,1 – 0,2 mm. Và bị phân huỷ bởi vi sinh vật hiếu khí. Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, bề dày lớp màng tăng lên. Do đó oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày lớp màng sinh vật. Như vậy, môi trường kị khí được hình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc.