Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt

Mỗi một sinh vật sống đều có quá trình hấp thu và đào thải. Con người cũng vậy. Để duy trì các quá trình sống và trao đổi chất, chúng ta bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết và thải ra các chất cặn bã. Trong đó, nước là một nhu cầu không thể thiếu đối với bất cứ sinh vật nào.Lượng nước trong cơ thể người chiếm khoảng 70%.

Sau khi đưa vào cơ thể con người, lượng nước này sẽ thoát ra dưới dạng nước thải bao gồm: cặn bẩn, nước thải vệ sinh và chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh. Bên cạnh đó, nước thải còn phát sinh từ các hoạt động tắm giặt, rửa chén, rửa thực phẩm,…của con người. Như vậy, nước thải sinh hoạt được chia thành 2 loại:

Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.
Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ nhà bếp, các chất tẩy rửa, các chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm, nước rửa vệ sinh sàn nhà,…

1. Phân loại cơ bản

2. Đặc điểm, tính chất

Nước thải sinh học chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh học bao gồm các hợp chất như: protein (40-50%), hydratcacbon (40-50%) gồm tinh bột, đường và xenlulozo và chất béo (5-10%).

Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450 mg/l theo trọng lượng khô. Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Các chỉ tiêu	Nồng độ
Các chỉ tiêu	Nhẹ	Trung bình	Nặng
Chất rắn tổng cộng, mg/l	350	720	1200
Tổng chất rắn hòa tan, mg/l Cố định, mg/l Bay hơi, mg/l	250 145 105	500 300 200	850 525 325
Chất rắn lơ lửng Cố định, mg/l Bay hơi, mg/l	100 20 80	220 55 165	350 75 275
Chất rắn lắng được, mg/l	5	10	20
BOD₅, mg/l	110	220	400
Tổng cacbon hữu cơ, mg/l	80	160	210
COD, mg/l	250	500	1000
Tổng Nito (theo N), mg/l: Hữu cơ Amoni tự do Nitrit Nitrat	20 8 12 0 0	40 15 25 0 0	85 35 50 0 0
Tổng Photpho (theo P), mg/l: Hữu cơ Vô cơ	4 1 3	8 3 5	15 5 10
Clorua, mg/l	30	50	100
Sunfat, mg/l	20	30	50
Độ kiềm (theo CaCO₃), mg/l	50	100	200
Dầu mỡ, mg/l	50	100	200
Coliform No/100, mg/l	10⁶-10⁷	10⁸-10⁹	10⁷-10⁹
Chất hữu cơ bay hơi, µg/l	<100	100-400	>400

Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý

(Nguồn: Sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, GS TS.Lâm Minh Triết)

3. Quy chuẩn xả thải

Theo QCVN 14:2008/BTNMT, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt, áp dụng đối với cơ sở công cộng, doanh trại lực lượng vũ trang, cơ sở dịch vụ, khu chung cư và khu dân cư, doanh nghiệp thải nước thải sinh hoạt ra môi trường.

TT	Thông số	Đơn vị	Giá trị C
TT	Thông số	Đơn vị	A	B
1	pH	–	5 – 9	5 – 9
2	BOD₅ (20⁰C)	mg/l	30	50
3	Tổng chất rắn lơ lửng(TSS)	mg/l	50	100
4	Tổng chất rắn hòa tan	mg/l	500	1000
5	Sunfua (tính theo H₂S)	mg/l	1	4
6	Amoni (tính theo N)	mg/l	5	10
7	Nitrat (NO₃^–) (tính theo N)	mg/l	30	50
8	Dầu mỡ động, thực vật	mg/l	10	20
9	Tổng các chất hoạt động bề mặt	mg/l	5	10
10	Phosphat (PO₄^3-) (tính theo P)	mg/l	6	10
11	Tổng Coliforms	MPN/100ml	3000	5000

4. Công nghệ xử lý

a. Tiêu chí

Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau:

Công suất của trạm xử lý.
Mức độ cần thiết xử lý nước thải.
Tiêu chuẩn xả thải vào các nguồn tương ứng.
Vị trí địa lý của khu vực.

b. Công nghệ điển hình

Xử lý nước thải sinh hoạt cũng áp dụng các phương pháp xử lý cơ học, hóa học, sinh học như các loại nước thải khác. Sau đây, là một số công nghệ xử lý tiêu biểu bằng phương pháp sinh học mà nước thải sinh hoạt nào cũng có.

Aerotank

(Nguồn: Sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, GS TS.Lâm Minh Triết)

Sử dụng bể Aerotank được xem là một công nghệ truyền thống trong xử lý nước thải, vì tính đơn giản, dễ vận hành, tiết kiệm chi phí, khả năng loại bỏ BOD, COD, SS, Nito cao. Nhược điểm duy nhất là tiêu tốn nhiều năng lượng.

Bể Aerotank là bể sinh học hiếu khí, trong bể các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm nguồn thức ăn, để duy trì sự sống và quần thể sinh vật phát triển mạnh.

Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chất thải cuối cùng không thể dùng làm thức ăn cho bất cứ loại vi sinh vật nào nữa. Đến một thời gian nhất định, chúng sẽ chết và bị đào thải ra bên ngoài dưới dạng bùn.

UASB

Bể sinh học kỵ khí UASB cũng được dùng trong xử lý nước thải. Nước được đưa vào từ dưới lên với vận tốc phù hợp. Hỗn hợp bùn yếm khí trong bể hấp phụ chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí. Bọt khí sinh ra bám vào các hạt bùn cặn, làm xáo trộn chúng.

Khi hạt cặn nổi lên va phải tấm chắn và bị vỡ, khí thoát lên trên và cặn lắng xuống. Hỗn hợp bùn nước sau khi đã tách hết khí đi vào ngăn lắng. Tại đây, nước sẽ tách bùn lắng xuống dưới đáy và tuần hoàn lại một phần. Nước trong sẽ đi ra ngoài.

(Nguồn: Tailieu.vn)

Công nghệ UASB có ưu điểm là khí thu được sau xử lý thu hồi được và sử dụng làm nhiên liệu. Nhược điểm của công nghệ là bị ảnh hưởng bởi pH, nhiệt độ và nồng độ các chất ô nhiễm.

MBBR

Công nghệ MBBR thực chất là quá trình xử lý kết hợp giữa Aerotank truyền thống và lọc sinh học hiếu khí, trong đó bể MBBR sử dụng các giá thể để vi sinh bám dính và phát triển, tạo môi trường sống cho vi sinh. Càng nhiều giá thể, thì vi sinh vật sẽ có nơi để trú ngụ, hiệu quả xử lý được nâng lên.

Công nghệ MBBR là một công nghệ mới, với việc sử dụng các giá thể thì hiệu quả xử lý BOD, COD sẽ cao hơn, ít chiếm diện tích, phát sinh bùn giảm, kiểm soát hệ thống dễ dàng. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý phụ thuộc vào lượng vi sinh vật bám dính vào giá thể, tuổi thọ và chi phí chọn giá thể cho phù hợp.

(Nguồn: xulynuoc.com)

AAO

(Nguồn: westerntechvn.com)

AAO là viết tắc của Anaerobic (kỵ khí) – Anoxic (yếm khí) – Oxic (hiếu khí) là quá trình xử lý sử dụng các hệ vi sinh vật kỵ khí, yếm khí, hiếu khí.

Quá trình xử lý kỵ khí: Khử hydrocacbon, kết tủa kim loại nặng, kết tủa photpho, khử Clo hoạt động.
Quá trình xử lý yếm khí: Khử nitrat thành khí nitơ N₂, giảm hàm lượng BOD, COD trong nước thải.
Quá trình xử lý hiếu khí: để chuyển hóa NH₄ thành NO₃, khử BOD, COD, sunfua…

Công nghệ AAO có ưu điểm là đạt hiệu quả xử lý cao vì kết hợp 3 quá trình, tiết kiệm chi phí, phát sinh ít bùn thải hơn so với các công nghệ sinh học hiếu khí khác. Tiêu thụ ít năng lượng.

Tuy nhiên, quá trình này yêu cầu đảm bảo duy trì nồng độ bùn thích hợp, nếu nồng độ bùn quá cao dẫn đến bùn khó lắng và bị trôi ra ngoài, nếu nồng độ bùn thấp, khả năng xử lý của bùn không cao dẫn đến quá tải bùn chết và bị trôi ra ngoài.

Chất lượng nước đầu ra phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hiệu quả xử lý của vi sinh, khả năng lắng của bùn hoạt tính, nhiệt độ, pH, nồng độ bùn MLSS, tải trọng đầu vào.

SBR

(Nguồn: Sách Công nghệ và Công trình xử lý nước thải quy mô nhỏ, Trần Đức Hạ)

SBR hay còn gọi là bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ, là công trình xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính. Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu của bể là 2.

Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bể gồm: làm đầy, thổi khí, lắng tĩnh, xả nước thải, xả bùn dư. Hiệu quả xử lý nước thải cao, giảm BOD, nito. Bể SBR hoạt động theo mẻ nên không cần bể lắng đợt 2. Trong nhiều trường hợp, người ta cũng bỏ qua để điều hòa và bể lắng đợt 1.

Bể SBR có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, hiệu quả xử lý cao, khử được các chất dinh dưỡng nito, dễ vận hành. Nhược điểm là công suất xử lý nước thải nhỏ. Phải có người vận hành bể và theo dõi thường xuyên các bước xử lý nước thải.

MBR

MBR còn gọi là bể phản ứng sinh học màng là sự kết hợp xử lý sinh học và lý học. Cụ thể là kết hợp giữa quá trình sinh trưởng lơ lửng và quá trình lọc màng. Đây là công nghệ xử lý nước thải tiên tiến được sử dụng rộng rãi cho nước thải sinh hoạt và kể cả công nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới.

Nước thải sau xử lý sinh học được đưa vào bể MBR. Nước thải được thấm xuyên qua màng lọc và ống mao dẫn từ những lỗ nhỏ có kích thước 0.01 – 0.2 µm. Qua màng này, nước sạch sẽ được lọc ra và các tạp chất rắn, vô cơ, hữu cơ,… sẽ bị giữ lại.

Lúc này dưới áp suất chân không trong bể, thì 2 ống bơm hút sẽ ngắt tự động. Đồng thời, ống bơm thứ 3 hoạt động rửa ngược trở lại. Lúc này, màng MBR sẽ bị rung chuyển và khiến cho các chất cặn tại đầy rơi xuống.

(Nguồn: hutbephot247.com)

Ưu điểm của công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt MBR là do kích thước lỗ màng rất nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm) nên có thể loại bỏ triệt để vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh, công nghệ màng MBR không có bể khử trùng và bể lắng và bể lọc nên tiết kiệm được diện tích, giảm được chi phí đầu tư, đặc biệt không phát sinh mùi hôi trong quá trình vận hành, thời gian lưu bùn dài, thời gian lưu nước ngắn, được điều khiển tự động và dễ dàng kiểm soát.

Nhược điểm gồm 2 vấn đề chính là màng MBR hay xảy ra tình trạng bị nghẽn, tắc. Nếu nghẹt phải rửa lọc và tốn nhiều thời gian, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. MBR phải sử dụng hóa chất để làm sạch màng theo định kỳ 6-12 tháng.

Trên đây là tổng quan về nước thải sinh hoạt và các công nghệ xử lý tiêu biểu. Hi vọng, qua bài chia sẻ này, Quý khách sẽ chọn được một công nghệ xử lý phù hợp, tùy vào điều kiện của nhà máy, công ty.