Trang 1/60

V. Chơng 5: Các phơng pháp xử lý nớc thải và bùn cặn.
(15 tiết)
5.1 Thành phần, tính chất của nớc thải: (1.0 tiết)
5.1.1 Tính chất vật lý:
- Theo trạng thái vật lý, ngời ta phân biệt dựa vào : màu, mùi, nhiệt độ,
độ dẫn điện
- Theo kích thớc của các phần tử chất bẩn ở trong nớc thải, phân ra :
dạng không tan, keo, dạng tan.
1.10
-4
mm 1.10
-6
mm Không tan

keo tan
+ Chất nổi lên mặt nớc. + Kỵ nớc + Phân ly ion.
+ Lơ lửng + a nớc + Không phân ly.
+ Lắng.

5.1.2 Thành phần hoá học:
- Vô cơ : muối, nớc, các chất thuộc nguyên tố vi lợng (cát, hạt sét )
- Hữu cơ : prôtêin, hydrat cacbon, chất béo
Trang 2/60

hc:20%
hc:8%

C, toàn bộ cặn hữu cơ sẽ cháy
và bay hơi hết gọi là cặn bay hơi. Lợng còn lại là cặn vô cơ hay gọi là độ
tro của cặn.
- Sinh học : Nớc thải sinh hoạt chứa vô số sinh vật chủ yếu là vi sinh.
Nguồn chủ yếu đa vi sinh vào nớc thải là phân, nớc tiểu và từ đất.
Phân loại vi sinh trong nớc thải bằng hình dạng : có thể phân làm ba
nhóm
+ Vi khuẩn : đa số đóng vai trò quan trọng đầu tiên trong việc phân huỷ
chất hữu cơ. Nếu không có hoạt động sống và sinh sản của vi khuẩn, quá
trình phân huỷ sẽ không diễn ra.
Một số loại vi khuẩn dạng lông tơ kết với nhau thành lới nhẹ nổi lên
bề mặt làm ngăn cản quá trình lắng ở bể lắng đợt 2.
Vi khuẩn hiếu khí : là loại vi khuẩn chỉ có thể hô hấp bằng ôxy hoà tan
trong nớc.
Trang 3/60

Vi khuẩn yếm khí : là loại vi khuẩn không thể tồn tại đợc khi có ôxy
hoà tan trong nớc.
Quá trình hoạt động và sinh sản của vi khuẩn phụ thuộc vào thành
phần, tính chất của cớc thải : nồng độ các chất hữu cơ, nhiệt độ, PH,
ôxy
+ Nấm : là loại vi sinh có kích thớc lớn hơn vi khuẩn.
Nấm không có vai trò trong giai đoạn phân huỷ ban đầu các chất hữu
cơ có trong quá trình xử lý nớc thải.
Nấm có kích thớc lớn, tỷ trọng nhẹ nên nếu phát triển mạnh sẽ kết
thành lới nổi lên mặt nớc làm ngăn cản quá trình lắng ở bể lắng đợt 2.
Ngoài ra một số loại nấm gây bệnh về da có thể có trong nớc thải.
+ Tế bào nguyên sinh: là một loại vi sinh sử dụng nguồn thức ăn chính là
vi khuẩn.(ví dụ : amid )
+ Virus : chiếm số ít trong nớc thải sinh hoạt nhng rất khó tiêu diệt.

nhà máy riêng biệt (g/m
3
).
Qsx- số lợng nớc thải sản xuất của từng nhà máy riêng
biệt(m
3
).
5.1.4 Các chất keo và các chất hoà tan:
+ Trong nớc thải sinh hoạt, thành phần hoá học của keo và các chất hoà
tan chịu ảnh hởng chính bởi các chất : protein, hydrat cacbon, trong đó
có chứa thành phần hoá học chủ yếu là N,P.
+ Ngoài ra nớc thải còn chứa một số lợng các chất :S,K,Na, Cl, Fe
Đối với nớc thải sinh hoạt thì số lợng này ít thay đổi nhng trong nớc
thải sản xuất thì số lợng thay đổi lớn phụ thuộc vào từng nhà máy.
5.1.5 Nhu cầu ôxy sinh hoá và nhu cầu ôxy hoá học:
a/ý nghĩa: Nhu cầu ôxy sinh hoá và nhu cầu ôxy hoá học đặc trng cho
lợng các chất hữu cơ có trong nớc thải.
b/ Nhu cầu ôxy sinh hoá(BOD-NOS): là lợng ôxy cần thiết để ôxy
hoá các chất bẩn hữu cơ trong nớc dới tác động của vi sinh vật hiếu
khí.
BOD
5

:
- Xác định trị số BOD
5
: Lấy mẫu nớc đ bo hoà ôxy, đo lợng ôxy hoà
tan ban đầu trong mẫu đợc a
0
(mg). Sau đó cho 1 lợng nhất định b(l)

0
C trong 20ngày.
- Khái niệm: BOD
20
là lợng ôxy cần thiết để ôxy hoá hoàn toàn các chất
bẩn hữu cơ sau 20ngày trong điều kiện hiếu khí tự nhiên.
BOD
5
= 0.68 0.7 BOD
20

Nồng độ nhiễm bẩn theo BOD
20
: là hàm lợng BOD
20
trên một đơn vị
thể tích nớc thải.
Nồng độ nhiễm bẩn của nớc thải sinh hoạt:
L
20
= a.1000
q
Trong đó : L
20
- nồng độ nhiễm bẩn theo BOD
20
(mg/l).
a- lợng BOD
20
(g/ngời.ngđ).

- Trị số COD luôn luôn lớn hơn trị số BOD. Tỷ số COD/BOD càng nhỏ
thì xử lý sinh học càng dễ.
5.2 Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ :(0.5 tiết)
- Quá trình hiếu khí : là quá trình trong đó những vi sinh vật tồn tại và
hoạt động cần có ôxy phân tử.
- Quá trình yếm khí(kỵ khí) : là quá trình trong đó những vi sinh vật tồn
tại và hoạt động không cần có ôxy phân tử.
- Quá trình tuỳ tiện : là quá trình trung gian giữa hiếu khí và kỵ khí
nhng nghiêng về kỵ khí.
5.2.1 Trong điều kiện hiếu khí :
Cơ chế phân huỷ diễn ra nh sau :
Trang 7/60

1
2
3
5
4
7
6
1- chất bẩn truơc khi xử lý
2- chất bẩn bị giữ lại trên bề mặt tế bào - bị khử
3- chất bẩn còn lại trong nuơc thải sau khi xử lý
4- chất bẩn bị ôxy hoá trực tiếp thành co2 và H2o
sinh năng luợng
5- chất bẩn bị đồng hoá đuợc tổng hợp
để tăng sinh khối
6- tự ôxy hoá của vi sinh vật thành co2 và nuớc
do men hô hấp nội bào
7- phần du của vi sinh vật

7
NO
2
+ CO
2
+H
2
O - H
Tế bào VK
+ Tế bào vi khuẩn bị ôxy hoá:
C
5
H
7
NO
2
+ O
2
CO
2
+H
2
O + NH
3
+
- H
H : Lợng nhiệt (năng lợng) toả ra, hấp phụ vào.
Ôxy hoá các chất hữu cơ chứa N (VD : prôtêin) :
+ Quá trình amôn hoá : là quá trình trong đó dới tác dụng của vi sinh
vật hiếu khí để chuyển hoá các chất hữu cơ thành các muối amôn.

-
+1/2O
2
= NO
3
-
+ Điều kiện để thực hiện quá trình này là T
0
>4
0
C, phải có ôxy và vi
sinh vật hiếu khí.
5.2.2 Trong điều kiện yếm khí :
Quá trình khử nitrat: là quá trình dới tác dụng của những vi sinh vật
kỵ khí, các muối nitrat chuyển hoá thành nitơ và bay vào trong không khí.
NO
3
-
NO
2
-
NO N
2
O N
25.3 Quá trình hoà tan và tiêu thụ ôxy:(0.5 tiết)
+ Thông thờng để xử lý nớc thải cần phải có ôxy để ôxy sinh hoá
các chất bẩn hữu cơ trong nớc thải.

-K2.T
Dt Độ thiếu hụt ôxy sau thời gian t (mg/l).
Da Độ thiếu hụt ôxy lúc ban đầu (mg/l).
K2- Hệ số tỷ lệ (hằng số tốc độ hoà tan ôxy), phụ thuộc vào :

+ Bản chất không khí.
+ Nhiệt độ môi trờng.
+ Trạng thái bề mặt tiếp xúc.
+ Điều kiện khuấy trộn nớc với không khí.
5.4 Nguồn nớc và bảo vệ nguồn nớc khỏi bị nhiễm bẩn bởi
nớc thải:(1.0 tiết)
5.4.1 Sự ô nhiễm của nguồn nớc:
- Ô nhiếm tự nhiên : là ô nhiếm do điều kiện tự nhiên gây ra(VD : xói
lở )
- Ô nhiễm nhân tạo : do hoạt động của con ngời (VD : nớc thải sinh
hoạt, công nghiệp, hoạt động nông nghiệp : phân bón, thuốc trừ sâu )
Trang 10/60

- Nguồn ô nhiễm có thể là nguồn ô nhiễm với dòng xả tập trung (nguồn ô
nhiễm điểm) hoặc nguồn ô nhiễm chảy tràn không xác định (VD : nớc
ma chảy tràn hai bên bờ sông ).
5.4.2 Đánh giá tác động việc xả nớc thải vào các nguồn sông,
hồ:
- Làm thay đổi tính chất vật lý nớc nguồn : hiện tợng là nớc có màu,
nớc có bọt váng nổi lên, có chất huyền phù, nhũ tơng, làm thay đổi vị,
độ trong, độ đục, độ dẫn điện , tạo các chất lắng cặn.
- Làm thay đổi thành phần hoá học của nớc nguồn, gồm các chất vô cơ,
hữu cơ, thậm chí có cả kim loại nặng Mặt khác, quá trình ôxy sinh hoá
và tiêu thụ ôxy làm lợng ôxy hoà tan giảm xuống, vi sinh vật phát triển
nên nguồn nớc không phù hợp cho các nhu cầu sử dụng đặc biệt là nớc

xây dựng và quản lý các công trình làm sạch.
b/ Tính toán mức độ cần thiết phải làm sạch theo chất lơ lửng :
- Giới hạn cho phép :
m= p(a.Q + 1) +b
q
Trong đó : m- giới hạn cho phép lợng chứa chất lơ lửng của nớc thải
khi xả vào sông(g/m
3
).
a-hệ số xáo trộn
p-tiêu chuẩn vệ sinh cho phép tăng thêm lợng chất lơ lửng
của nớc sông sau khi xả nớc thải vào (g/m
3
).
Q-Lu lợng nớc sông trung bình tháng nhỏ nhất.(m
3
/s)
q- Lu lợng nớc thải .(m
3
/s)
b- Lợng chứa chất lơ lửng của nớc sông trớc khi xả nớc
thải vào (g/m
3
).
- Mức độ cần thiết phải làm sạch theo chất lơ lửng :
D = C m 100
C
C- số lợng các chất cặn trong nớc thải trớc khi làm sạch (g/m
3
).

t thời gian xáo trộn nớc, từ chỗ xả nớc thải đến điểm tính toán tính
theo tốc độ trung bình của dòng chảy.
- Mức độ cần thiết phải làm sạch theo BOD :
D
BOD
= L
T
- L
T
t x
100
L
T
L
T
Lợng BOD của nớc thải trớc khi làm sạch.

5.5 Các phơng pháp xử lý nớc thải:(0.5 tiết)
5.5.1 Xử lý cơ học:
- Khái niệm: là phơng pháp sử dụng các lực tác động cơ học để loại
các chất không tan ra khỏi nớc thải.
- Các loại công trình:
+song chắn, lới chắn(áp dụng đối với các tạp chất thô với kích thớc từ
2-5mm trở lên.
+ Bể lắng cát : là bể chủ yếu tách các hợp chất không tan vô cơ (bể lắng
cát đứng, lắng cát ngang, lắng cát thổi sục khí ).
Trang 13/60

+ Bể tuyển nổi : tách các chất nổi gây cản trở quá trình ôxy hoá và khử
màu.


+ Phơng pháp ôxy hoá khử (tách các chất bẩn kim loại nặng ra khỏi
nớc thải ).
- Phơng pháp hoá lý: là phơng pháp nhờ các tác nhân vật lý tác
động vào nớc thải để tách các chất bẩn ra khỏi nớc.
Ví dụ :
+ Phơng pháp trích ly (cốc chiết) : sử dụng một loại dung môi không tan
trong nớc nhng có khả năng hoà tan các chất bẩn để tách hỗn hợp dung
môi và chất bẩn ra khỏi nớc.
+ Phơng pháp tuyển nổi : sục khí vào nớc dới dạng các bọt rất nhỏ.
Các bọt này sẽ hấp phụ các chất bẩn trong nớc thải và nổi lên mặt nớc,
sau đó đợc tách ra khỏi nớc.
+ Phơng pháp hấp phụ : là phơng pháp trong đó sử dụng các chất rắn
để hấp phụ các chất bẩn từ trong nớc. Khi các chất rắn đ chứa đầy các
chất bẩn, ngời ta phải thực hiện hoàn nguyên để tiếp tục sử dụng lại.
+ Ngoài ra, ngời ta có thể dùng phơng pháp trng, bay hơi, cô đặc
- ý nghĩa: nâng cao chất lợng và hiệu quả của các bớc xử lý tiếp theo.
- Hiệu quả xử lý:
+ Theo hàm lợng cặn lơ lửng :
Elơ lửng = 90%-95%
E
(BOD)
= 50%-80%.
5.5.3 Phơng pháp sinh học:
- Khái niệm: là phơng pháp sử dụng khả năng sống và hoạt động của
vi sinh vật để phân huỷ các tạp chất hữu cơ và vô cơ trong nớc thải.
- Các loại công trình:
+ Các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên : hồ sinh vật, kênh tuần
hoàn, cánh đồng tới, cánh đồng lọc
+ Các công trình xử lý trong điều kiện nhân tạo :

(BOD)
= 85%-95%.
5.6 Một số ví dụ về sơ đồ công nghệ xử lý nớc thải:(0.5 tiết)
5.6.1 Cơ sở để lựa chọn phơng pháp và sơ đồ công nghệ xử
lý nớc thải :
- Các nguyên tắc lựa chọn:
+ Nắm đợc thành phần, tính chất , công suất của nớc thải
Trang 16/60

+ Nguồn nớc nơi tiếp nhận nớc thải gồm : điều kiện thuỷ văn, địa chất
công trình (lu lợng nớc nguồn, vận tốc dòng chảy, độ uốn khúc, độ
sâu, độ dốc đáy ).
+ Tiêu chuẩn cho phép nớc thải trớc khi xả ra nguồn (TCVN 5945-
1995).
+ Xác định mức độ cần thiết xử lý.
+ Điều kiện khí hậu, khí tợng
+ Điều kiện quy hoạch đô thị và quy hoạch vùng.
+ Điều kiện địa phơng (cung cấp nguyên vật liệu, thiết bị )
+ Sơ đồ dây chuyền phải loại các chất từ dạng dễ tách đến chất khó tách.
+ Thiết kế dây chuyền tuân theo tiêu chuẩn thiết kế ngành (TCVN-5184).
+ Tận dụng các sản phẩm của nớc thải trong nông, lâm nghiệp.
5.6.2 Xử lý cục bộ : Mạng lới thoát nớc bên ngoài
- Phạm vi áp dụng : khi Q25(m
3
/ngđ)

5.6.3Xử lý sinh học khi Q<50(m

4 Bể lắng hai vỏ.
5 Bể tiếp xúc.
6 Sân phơi bùn.
7 Sân phơi cát.
5.6.5 Xử lý sinh học khi Q 10000 (m
3
/ngđ) :

Nớc thải từ TP Cl
2

Cặn tơi
Màng vi sinh vật d 1 Ngăn tiếp nhận.
2 Song chắn rác.
3 Bể lắng cát ngang.
4 Bể lắng đứng đợt 1.
5 Bể lọc sinh học.
6 Bể lắng đứng đợt 2.
7 Bể tiếp xúc.
8 Bể mêtan.
9 Sân phơi bùn.
10 Sân phơi cát.
11 Trạm khí nén.
5.6.6 Xử lý sinh học khi Q< 50000 (m
3
/ngđ) :


1 Ngăn tiếp nhận.
2 Song chắn rác.
3 Bể lắng cát có thổi khí.
4 Bể lắng ly tâm hoặc lắng ngang.
5 Bể lọc sinh học cao tải hoặc aerôten.
6 Bể lắng ly tâm hoặc lắng ngang.
7 Bể tiếp xúc.
8 Bể mêtan.
9 Sân phơi bùn.
10 Sân phơi cát.
12 Bể chứa khí.
5.6.7 Xử lý sinh học khi Q> 50000 (m
3
/ngđ) :
Sơ đồ giống sơ đồ 5.7.6, nhng ở công trình 5 chỉ nên dùng bể aerôten
với bùn hoạt tính.
5.7 Các công trình thiết bị để xử lý nớc thải bằng phơng
pháp cơ học:(4.0 tiết)
5.7.1 Song chắn rác :
- Chức năng:
+ Song chắn là thiết bị để giữ lại các tạp chất thô, kích thớc lớn để chuẩn
bị cho việc xử lý tiếp theo.
- Vị trí:
+ Đây là thiết bị để xử lý sơ bộ nớc thải .
8 12
10
9
Trang 19/60

+ Cấu tạo theo mặt bằng : song chắn đặt vuông góc với hớng dòmg chảy,

Vớt rác thủ công : khi lợng rác <0.1 (m
3
/ngđ).
Vớt rác cơ giới : khi lợng rác 0.1 (m
3
/ngđ).

Trang 20/60

3
0

3642
Bs
3642
Bk
5554
l1
5554
l l2
6
6

3642
hk = h1
892
hs
3642
hk = h1
892

-Vị trí:
+ Có thể đặt riêng biệt hoặc kết hợp với bể chứa của trạm bơm, cũng có
thể đặt trớc trạm bơm để tránh mài mòn bơm.
-Nguyên tắc hoạt động:
+ Dựa trên tác động của trọng lực bản thân cát, thông thờng ngời ta
tính toán để giữ các hạt cát lại với kích thớc 0.2-0.25mm ứng với vận tốc
lắng tĩnh của hạt (u=18.7-24.2mm/s), còn những hạt có d<0.2mm có thể
lẫn với nớc thải để sang công trình tiếp theo.
+ Thông thờng công trình này hiệu suất đạt đợc khoảng 65% tổng
lợng cát có trong nớc thải.
a/ Bể lắng cát ngang :
- Cơ sở tính toán :
+ Bể lắng cát ngang có dòng nớc chuyển động thẳng dọc theo chiều dài
của bể. Bể có dạng hình chữ nhật trên mặt bằng.
+ Những hạt nào có quỹ đạo nằm dới ab thì sẽ bị giữ lại trong bể, ngợc
lại những hạt nằm trên ab thì bị trôi đi theo dòng nớc ra khỏi bể, phải
tính toán sao cho những hạt có d =0.2-0.25 mm bị giữ lại là tốt nhất.
+ Nếu dòng chảy có vận tốc v, hạt cặn lắng xuống với vận tốc u thì kết
quả véctơ tổng hợp của 2 loại vận tốc đó là x.
+ v càng lớn, thì u càng nhỏ nên hạt trôi theo nớc.
Trang 22/60

+ v càng nhỏ, u càng lớn nên nhiều hạt lắng xuống, nhng nếu u quá lớn
thì các hạt lắng xuống sẽ lẫn các hạt hữu cơ nên không tốt. Do đó, chọn v
trong 1 khoảng xác định (0.15m/s v 0.3 m/s), tơng ứng với thời gian
nớc lu lại trong bể là : 60s t 30s.
- Bể lắng cát ngang có xả cặn bằng thủ công :
+ Bể tối thiểu chia làm 2 ngăn : để khi xả cặn 1ngăn, ngăn còn lại vẫn
hoạt động.
+ Đáy bể có bố trí ống châm lỗ. Xung quanh ống châm lỗ có đổ sỏi. ống


Trang 24/60 b/ BÓ l¾ng c¸t ®øng :
c/ BÓ l¾ng c¸t ngang chuyÓn ®éng vßng:
Trang 25/60 d/ Bể lắng cát ngang có sục khí:
- ý nghĩa: các bể lắng cát đứng, lắng cát ngang, lắng cát ngang chuyển
động vòng vẫn còn có một số chất hữu cơ không tan bị giữ lại trong bể.
Để khắc phục hiện tợng đó, ngời ta sử dụng bể lắng cát ngang có sục
khí.