Nước thải sinh hoạt là gì và xử lý như thế nào ?

[ducantech]

Phần I Nước thải sinh hoạt là gì và xử lý như thế nào ?

Nguồn gốc và thành phần của nước thải sinh hoạt​

Nước thải sinh hoạt là nước đã được sử dụng bởi con người và trong đó chứa tất cả các chất bẩn sau khi sử dụng. Nó được sinh ra bởi các nhu cầu hàng ngày, như tắm rửa, vệ sinh, và từ các cống thoát nước đó là loại nước tắm rửa của con người, giặt giũ,chế biến thực phẩm, nấu ăn, vệ sinh nhà bếp,…
Nước thải sinh hoạt là 1 chất lỏng màu xám đục có mùi hôi nhưng vô hại. Nó chứa nhiều chất rắn lơ lửng hữu cơ (như phân, vải vụn, hộp nhựa,vỏ rau củ …)và các chất rắn lơ lửng ở dạng keo. Về đặc tính thì nước thải sinh hoạt không nguy hại nhưng nó chứa 1 lượng lớn các sinh vật gây bênh cho con người.Trong điều kiện ẩm và kín nước thải sinh hoạt có thể tự làm sạnh nhờ các vi sinh kị khí hoạt động bể phốt và bể phốt thường có mùi khó chiụ đó là mùi hydrogen sulphide
Thành phần của nước thải phòng vệ sinh gồm phân và nước tiểu được đưa vào bảng dưới



Thành phần của nước thải phòng vệ sinh được thể hiện trong sơ đồ dưới.



Nhìn vào biểu đồ trên có thể thấy được đặc tính của nước thải từ các phòng vệ sinh chủ yếu là thành phần hưu cơ như proteins,carbohydrates, chất béo. Đây là lượng thức ăn phong phú và tốt cho vi sinh hiếu khí hoạt động trong xử lý nước thải. Ngoài hữu cơ bên cạnh đó nước thải sinh hoạt cũng chứa hàng triệu vi khuẩn đường ruột và vi sinh.Trong các số vi khuẩn và vi sinh trên chủ yếu là loại có lợi nhưng chúng ta cũng cần xử lý đi những % rất nhỏ của vi khẩn hoặc vi sinh có khả năng gây bệnh cho con người.
Cống thoát nước thải chứa nhiều chất thải như chất tẩy rửa,xà phòng, chất béo,rau, củ,….và bất cứ thứ gì được xả ra từ nhà bếp và điều này làm cho nồng độ ô nhiễm nước thải trở nên cao hơn và chứa nhiều thành phần hơn.
Thành phần nước thải sinh hoạt rất nhiều vì vậy chúng ta không liệt kê ở đây mà chỉ kể ra những hàm lượng ô nhiễm chủ yếu trong nước thải sinh hoạt.Và cũng vì lý do này mà khi đo tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt người ta cũng chi đo 1 số chỉ tiêu như COD, N,P,SS,…

Tính chất của nước thải sinh hoạt​

Sẽ được làm rõ hơn bài sau để xử lý nước thải sinh hoạt cần cung cấp 1 lượng vừa đủ oxy hòa tan và vi sinh xử lý vào trong nước thải. Phương trình phản ứng là :

wastewater + oxygen ➝(bacteria) treated wastewater + new bacteria

Bản chất nước thải sinh hoạt rất phức tạp tuy nhiên, rất dễ dàng ta đo được hàm lượng oxy mà vi sinh sử dụng để chuyển hóa chất bẩn trong nước thải. từ đó ta có thể tính được nồng độ hữu cơ trong nước thải.
Ví dụ 1/2g oxy được tiêu thụ trong quá trình oxy hóa của 1 lít nước thải chúng ta suy ra được “nhu cầu oxy” của nước thải là 500mg/l.

Nhu cầu oxy lý thuyết​

Đây là mức oxy tính toán dựa trên lý thuyết để oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ có trong nước thải và sinh ra cacbor và nước, phương trình phản ứng là

C6H12O6 + 6O2 ➝ 6CO2 + 6H2O

Từ phương trình trên chúng ta có thể tính toán ra được nhu cầu oxy lý thuyết.
ví dụ, 300 mg/l đường là (192/180) x 300 = 321 mg / l. Bởi vì nước thải rất phức tạp trong tự nhiên ThOD của nó không thể được tính toán, nhưng trong thực tế nó là xấp xỉ bởi nhu cầu oxy hóa học

Nhu cầu oxy hóa học​

Trong hóa học môi trường, chỉ tiêu và thử nghiệm nhu cầu ôxy hóa học (COD – viết tắt từ tiếng Anh: chemical oxygen demand) được sử dụng rộng rãi để đo gián tiếp khối lượng các hợp chất hữu cơ có trong nước. Phần lớn các ứng dụng của COD xác định khối lượng của các chất ô nhiễm hữu cơ tìm thấy trong nước bề mặt (ví dụ trong các con sông hay hồ), làm cho COD là một phép đo hữu ích về chất lượng nước. Nó được biểu diễn theo đơn vị đo là miligam trên lít (mg/L), chỉ ra khối lượng ôxy cần tiêu hao trên một lít dung dịch. Các nguồn tài liệu cũ còn biểu diễn nó dưới dạng các đơn vị đo khác như phần triệu (ppm).
Nền tảng cho thử nghiệm COD là gần như mọi hợp chất hữu cơ đều có thể bị ôxi hóa đầy đủ để tạo ra điôxít cacbon bằng các chất ôxi hóa mạnh trong các điều kiện axít. Khối lượng ôxy cần thiết để ôxi hóa một hợp chất hữu cơ thành điôxít cacbon, amoniac và nước được thể hiện dưới dạng tổng quát là:

Công thức này không bao gồm nhu cầu ôxy gây ra từ quá trình ôxi hóa amoniac thành nitrat. Quá trình chuyển hóa amoniac thành nitrat được gọi là nitrat hóa. Dưới đây là phương trình chính tắc để ôxi hóa amoniac thành nitrat.

Phương trình thứ hai này nên được áp dụng sau phương trình thứ nhất để gộp cả quá trình ôxi hóa trong sự nitrat hóa nếu như nhu cầu ôxy từ việc nitrat hóa phải được biết đến. Dicromat không ôxi hóa amoniac thành nitrat, vì thế quá trình nitrat hóa này có thể bỏ qua một cách an toàn trong thử nghiệm nhu cầu ôxy hóa học tiêu chuẩn.

Nhu cầu oxy sinh học​

Đây là lượng oxy cần thiết để cho vi khuẩn oxy hóa chất hữu cơ trong nước thải.
Do đó, nó là thước đo nồng độ chất hữu cơ trong chất thải có thể bị oxy hóa bởi vi khuẩn (‘sinh học bị oxy hóa “hay” phân hủy sinh học “). Nó thường được đo sau khi ủ 5 ngày ở nhiệt độ 20 ° C – đó là khi lượng oxy tiêu thụ trong quá trình oxy hóa của nước thải trong 5 ngày ở 20 ° C thường được viết ‘BOD5’, là lượng oxy cần thiết cho việc hoàn thành quá trình oxy hóa sinh học của chất thải.
Nồng độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt
Nồng độ ô nhiễm nước thải thường được đánh giá qua các chi tiêu COD hoặc BOD5. Sự khác nhau giữa nồng độ ô nhiễm giữa các nước khác nhau là rất lớn do lưu lượng sử dụng nước hàng ngày ví dụ ở Mỹ, nơi tiêu thụ nước cao (350-400l / người ngày) nước thải (BOD5 =200-250 mg / l), trong khi ở các nước nhiệt đới (BOD5= 300-700 mg / l) thì lượng tiêu thụ nước thường thấp hơn nhiều (40-100l ngày / người).
Bên cạnh đó còn có các yêu tố khác như lượng chất thải của mỗi người ở mỗi nước khác nhau, Lượng nước thải từ các phòng về sinh thì có hàm lượng BOD tương đường nhau nhưng lượng nước ở các cống thoát nước thì có hàm lượng ô nhiễm rất khác xa nhau.
Bảng so sánh mức độ ô nhiễm của từng loại nước

Thu gom nước thải​

Nước thải sinh hoạt thường được thu gom bằng các cống ngầm và tự chảy theo trọng lực và độ dốc và được thu gom về các hố thu rồi dùng bơm để bơm đi.
Hệ thống thoát nước được quy định và hướng dẫn rất rõ trong 1 số tài liệu và quy chuẩn xây dựng, nhưng nó rất tốn kém các bạn có thể tham khảo xây dựng hệ thống thoát nước của giaiphapmoitruong.net viết và trình bày.

Tại sao phải xử lý nước thải​

Nước thải chưa qua xử lý gây thiệt hại rất lớn cho con người và thiên nhiên điều đó là hiển nhiên. Do đó nước thải cần phải xử lý trước khi thải ra môi trường.
– Giảm sự lây lan của 1 số bệnh dịch do vi khuẩn trong nước thải gây ra như tả
– Giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước và giảm sự thiệt hại cho sinh vật thủy sản
Nước thải không cần xử lý mà có thể thải ra môi trường trừ khi 1lit nước thải hòa loãng với >500l nước sạch. Ví dụ, thành phố Manaus (dân số năm 2000: 1,4 triệu) tại khu vực Amazon của Brazil thải nước thải chưa được xử lý thông qua một cửa xả vào sông Rio Negro, một nhánh của sông Amazon, trong đó có một dòng chảy của ~ 30.000 m3/giây. Nồng độ pha loãng có sẵn là >> 500 và ô nhiễm gây ra là không đáng kể.
Ở các nước phát triển và trong đó có Việt Nam thì nước thải sinh hoạt được xử lý trước khi ra môi trường có tỷ lệ rất thấp và lý do cho việc này là do tài chính, nhưng đó cũng là sự thiếu hiểu biết về các hệ thống xử lý nước thải có chi phí thấp mà chấp nhận xả thẳng ra môi trường gây nên những hậu quả nặng nề.
Hơn 1 nữa các con sông trên thế giới các ao hồ các vùng nước ven biển đang bị ô nhiễm nặng do nước thải chưa qua xử lý thải ra ngoài.
Xử lý nước thải sinh hoạt cần được siết chặt và quản lý chặt chẽ hơn nữa.

Đầu tư xử lý nước thải sinh hoạt
Các doanh nghiệp ,các tổ chức, các cơ quan lãnh đạo các công ty xử lý nước thải cần hiểu rằng nước là một vấn đề quan tâm rất lớn của thế giới vì vậy nếu có thể chúng ta hãy xử lý sao để còn tái sử dụng phục vụ vào các công việc như tưới cây, hoặc quay lại làm nước cấp.
Nếu vấn đề tài chính thì hãy quan tâm tới các hệ thống xử lý nước thải có chi phí thấp.Và hiện nay vấn đề nước thải còn quá lãng phí nếu có điều kiện thì hãy xử lý tái sử dụng để nuôi trồng thủy sản hoặc trồng trọt

 

[ducantech]

Xử lý nước thải sinh hoạt và các nguồn gây bệnh liên quan​

Như đã viết ở bài Nước thải sinh hoạt là gì và xử lý như thế nào mục tiêu của xử lý nước thải là giảm thiểu các nguồn gây bênh cho con người ở các nước đang phát triển và ảnh hưởng đến môi trường. Quy trình xử lý nước thải của các nước đang phát triển cho những đặc điểm riêng biệt nhằm loại bỏ vi khuẩn gây bệnh như ao sinh học. Vì vậy cần phải nắm rõ các nguồn bệnh có trong nước thải sinh hoạt để khi thiết kế các hệ thống xử lý nước thải có thể loại bỏ chúng.

I. Phân loại các môi trường nhiễm bệnh

Một dách sách phân loại hơn 50 bệnh liên quan đến nước thải sinh hoạt được xây dựng bởi giáo sư Richard Feachem và các đồng nghiệp tại Anh. Đây là 1 danh sách rất hữu ích cho các kỹ sư khi thiết kế.

Bảng 2.1 phân loại các bệnh liên quan



Bảng trên thể hiện có 7 loai trong đó 5 loại đầu tiên là bệnh đường ruột lây giữa người và người, hai loại sau là những bệnh truyền theo vật chủ lây giữa những động vật và con người.

II.Nhiễm trùng đường ruột

Việc nhiễm trùng phụ thuộc vào 5 yếu tố sau.

– Lượng đào thải

– Thời gian gây bệnh

– Sự thích nghi

– Sự sinh sản

– Lây nhiễm

– Khả năng nhiễm bệnh

1. Tải trọng bài tiết

Là số lượng các tác nhân gây bệnh được tiết ra bởi một người bị nhiễm bệnh và nó khác nhau.

EX : ví dụ 1 người bị bệnh tả có thể bài tiết ra ~1013 cholera vibrios/day. Một người bị nhiễm Ascaris lumbricoides ( Giun đũa) có thể thải ra vài trăm ngàn trứng mỗi ngày 1 con giun có thể đẻ ra ~200.000 trứng/day

Lượng đào thải cũng phụ thuộc vào tình trạng bị bệnh ví dụ như bệnh sán khi thấy được 1 vài biểu hiện của bệnh thì 1 ngày tiết ra vài trăm ngàn con sán nhưng khi về giai đoạn cuối thì có rất ít hoặc hầu như không có.

Số lượng các tác nhân gây bênh có trong nước còn phụ thuộc vào số lượng người bị nhiễm bệnh trong 1 khu vực nước thải được xả ra.

2.Thời gian gây bệnh

Đây là khoảng thời gian giữa sự bài tiết của 1 người bị nhiễm bệnh và lây sang 1 người bình thường.Có nhiều loại gây bệnh lây lan 1 cách nhanh chóng chỉ cần được bài tiết ra là sẽ lây sang người khác vì vậy thời gian lây bệnh rất quan trọng trong việc thiết kế hệ thống xử lý. Nhưng bên cạnh đó cũng có những loại phải mất 1 vài tuần hay 1 vài tháng mới lây nhiễm qua con người.Và 1 số vi khuẩn khi ra khỏi con người vẫn phát triển như bệnh giún sán, chúng có thể sinh sống trong các cá thể khác và nếu thích hợp chúng sẽ lây bệnh cho con người.

Sư thích nghi

Có 1 số loại vi khuẩn khi gặp môi trường bất lợi sẽ đóng kén và đến khi điều kiện thuận lợi chúng sẽ phát triển và đây cũng là loại khó xử lý ví dụ như trứng giun đũa khi bị bài tiết ra ngoài chúng có thể tồn tại đến vài tháng thậm chí là vài năm đây là 1 vấn đề khi xử lý nước thải sinh hoạt thành nước cấp sử dụng.

3.Sự sinh sản

Có 1 số loại vi khuẩn có tốc độ phát triển đến chóng mặt chúng có thể phát triển đến vài ngàn lần hoặc vài triệu lần khi được đào thải ra khỏi cơ thể ví dụ như vi khuẩn trong sữa hay sán nước trong ốc .Tốc độ phát triển quá nhanh của chúng dẫn đến nguy cơ nhiễm bệnh lên tới vài trăm lần và khả năng bị lây nhiễm là rất cao

4.Sự lây nhiễm từ động vật

Kiến thức về lây nhiễm – khả năng lây nhiểm từ động vật

Thường thì là những thí nghiệm các tác nhân gây bệnh được trao cho các tình nguyện viên và khi họ được theo dõi hàng ngày và khi họ bị nhiễm bệnh sẽ được xử lý nhanh chóng,Nhưng tình nguyện viên là những người khỏa mạnh không phải là những trẻ em hay những người ốm yếu.Tuy nhiên chúng ta cũng không bỏ qua điều này.

Đánh giá và định lượng sự lây nhiễm nay để tính toán các nguy cơ gây bệnh có thể có trong nước thải như các ao hồ sinh học. Những rủi rỏ xay ra rất thấp

5.Khả năng nhiễm bệnh ( Sức đề kháng)

Khi chất bài tiết được thải ra có chứa vi khuẩn gây bệnh thì không phải ai cũng nhiễm bệnh. Có những người sức đề kháng sẽ nhiểm bệnh ngay bên cạnh đó cũng có những người không bị nhiễm bệnh do sức đề kháng cao hoặc là do được tiêm phòng ngừa trước đó.

III. Các đường truyền nhiễm gây bệnh

a.Bênh lây từ phân – miệng không do vi khuẩn

Đây là hình thức lây bệnh từ chất bài tiết của con người bị nhiễm bệnh qua đường hô hấp( đường miệng) Nhóm nay bao gồm tất cả vi rút và động vật đơn bào. Nhóm nay không có khả năng thích nghi, không phát triển nhanh, thời gian lây nhiễm lâu và khả năng nhiễm bệnh cao. Các bênh nhiễm trùng này thường lây lan từ 1 người nay sang người khác không đại trà. Tuy nhiên loại này tồn tại trong môi trường cũng vài ngày.

Loại vi rút quan trọng của loại này là virut rota và virut noro.2 loại này cũng là tác nhân gây bệnh đường tiêu hóa ở các nước phát triển. mỗi năm có 350,000–600,000 trẻ em chết do vi rút rota 82% trong đó là các nước đang phát triển.Bên cánh đó còn có các loại như adenoviruses, astroviruses ,caliciviruses,…

Có 4 loại chính gây tiêu chảy : Entamoeba histolytica, Giardia intestinalis (also called G lamblia), Cryptosporidium parvum and Cyclospora cayentanensis. 3 loại đầu tiên không có khả năng tiềm ẩn còn loại thứ 3 có khả năng tiềm ẩn và đòi hỏi khoảng thời gian 7-10 ngày để sinh bào tử.

b.Bênh lây từ phân – miệng không vi khuẩn

Các tính năng gây bênh và truyền nhiễm không tiềm ẩn.các vi khuẩn sẽ gây bệnh ngay. Có thể phát triển nhanh với số lượng lớn và không có lấy qua các vật chủ trung gian.

Các bệnh truyền nhiễm trực tiếp từ người này sang người khác và khả năng lây lan rất cao vì vậy xử lý các vi khuẩn nay trong nước thải là rất cần thiết.

Các vi khuẩn gây bệnh chủ yếu là Campylobacter spp, diarrheagenic E coli, Salmonella spp, Shigella spp and Vibrio cholerae, Hầu hết tỉ lệ nhiễm bệnh tiêu chảy trên toàn cầu là do vi khuẩn kết hợp với Campylobacter and diarrheagenic E coli. Hai loại gây bệnh cho con người Campylobacter jejuni and Campylobacter coli thường có mặt trong nước và nước thải sinh hoạt.

Hầu hết các chủng loại E.coli thuộc nhóm commensal không gây bệnh đường tiêu hóa cho con người và động vật nhưng chủng ecoli diarrheagenic cực kỳ nguy hiểm chúng gây bệnh cho con người. chúng chủ yếu là các dạng sau E coli (or ETEC), enteropathogenic E coli (EPEC), enterohemorrhagic E coli (EHEC), enteroaggregative E coli (EAEC), enteroinvasive E coli (EIEC) and diffusively adhesive E coli (DAEC)

Loại ETCE là tác nhân gây bệnh rất phổ biến chúng là nguyên nhân gây bệnh quan trọng thứ 2 của bệnh tiêu chảy.

EHEC bao gồm ecoli O157 là nhóm ecoli gây khả năng tử vong cao khi bị nhiễm bệnh

c.Nhiễm giun sán

Loại này có chứa giun sán – giun đất, rất quan trọng trong việc xử lý nước thải và tái sử dụng

– Giun đũa

– Giun tóc

– Giun móc



Tính năng lây nhiểm của nó rất tiền ẩn, khả năng thích nghi cao không phát triển nhanh khả năng gây bệnh cao và không thông qua vật chủ trung gian

Đây là những tác nhân gây bênh phổ biến đặc biệt là giun đũa và giun móc .tại các nước có thu nhập thấp thì hơn 50% dân số bị nhiểm bệnh và có những nơi 90%.

Khi rời khỏi cơ thể con người thì 1 con giun đũa cái có thể sản sinh ~200.000 trứng/day và giun móc 5000-20.000 trứng/day. Số trứng có trong nước thải khá cao nếu trong vùng lưu bệnh ~3000 trứng/l. nhưng cũng thật may mắn là để loại bỏ những loại này trong nước thải rất dễ dàng chỉ qua 1 số phương pháp xử lý.sẽ được trình bày rõ ơ phần sau.

d.Bệnh sán dây.

Loại này có các chính là Taenia saginata, the beef tapeworm, and Taenia solium, the pork tapeworm tính năng của các loại này rất tiềm ẩn,k iên trì có thể nhân rộng và khả năng lây nhiễm cao và có thể qua vật chủ trung gian như trâu bò, lơn,…

Khoảng 105-106 trứng được sản sinh mỗi ngày khi ra khỏi cơ thể và phóng thích xuống nước thải. Trứng bệnh sán cũng dễ dàng được xử lý trong nước thải.

Các phôi thai cảu Tsolum có thể xâm nhập vào não gây ra triệu chứng neurocysticercosis và nguyên nhân của bệnh động kinh, trừ 1 số nơi không ăn thịt lợn

e.Giun sán nước

Loại này bao gồm tất cả các loại giun sán có trong nước nhưng chủ yếu là 3 loại có tầm quan trọng là

• S chistosoma mansoni, S japonicum and S haematobium
• Clonorchis sinensis
• Fasciolopsis buski chủ yếu là các nước Đông Nam Á

Tính năng gây bệnh tiền ẩn,thời gian gây bệnh kéo dài, khả năng nhân rộng cao và có thể lây qua vật chủ trung gian. Loại chistosoma có thể sản xuất ~1000 trứng/day, loại Clonorchis ~4000 trứng/day, loại Fasciolopsis ~25000 trứng/day. Trứng được đóng kén trong phân hoặc trong nước tiểu và được nở trong nước thải và sinh sống trong các loại thủy sinh trong nước như ốc để tiếp tục vòng đời của chúng

Các bệnh nhiễm trùng sán nước rất nguy hiểm trong việc tái sử dụng nước để nuôi trồng thủy sản nhưng nó rất dể xử lý trong nước thải.

f.Các bệnh liên quan đến vector truyền

Các bệnh trong nước thải chủ yếu là giun chỉ do muỗi Culex quinquefasciatus truyền và nó chỉ sin sản trong các nhà máy nước thải không hoạt động.Đó là nguyên nhân gây ra bệnh nguy hiểm bởi giun Wuchereria bancrofti. Giun trưởng thành sống trong các bạch huyết của con người và tăng mạnh với số lượng ban đêm. Sau một thời gian nhiễm bệnh hạch bách huyết và mạch bách huyết trở nên bị chặn và sức lên bạch huyết không thê ra ngoài dẫn đến biến dạng

Giun chỉ bancrofti ngày càng nhiều ơ các khu vực có nguồn nước sạch như vệ sinh kém. Các ao hồ tù đọng và những nơi có môi trường tốt cho mỗi culex sinh sống và nãy nỡ.và giải pháp giảm thiểu tốt nhất là xây dựng nhà máy xử lý nước thải đúng quy chuẩn và vận hành tốt luôn được duy trì hoạt động

g.Bệnh do động vật gặm nhắm truyền nhiễm

Gây ra bệnh là do trùng xoắn sống trong các con chuột người bị bệnh tiếp xúc với nước tiểu chuột nhiễm bệnh.thông qua các vết thương,Khi bị nhiễm bệnh có thể không có triệu chứng hoặc triệu chứng vàng da – da và xuất huyết mắt, gan và suy thận và bệnh nặng nhất là bệnh weil có thể tử vong nếu không điều trị kịp thời.Bệnh này thường gặp ơ các công nhân vận hành hoặc các công nhân bảo trì hệ thống xử lý nước thải.

IV. Các bệnh truyền nhiễm

Còn có rất nhiều bệnh truyền nhiễm liên quan đến nước thải mà không liệt kê ơ đây.Và hiện có nhiều biến thể truyền nhiễm với tốc độ nhanh chóng và khả năng tử vong cao vì vậy các hệ thống xử lý nước thải cần được chú trọng nhiều hơn và phải thực hiện đúng chức năng xử lý nước thải. nếu xây dựng mà không hoạt động hay hoạt động không tốt con nguy hiểm hơn là không xây dựng hệ thống xử lý nước thải

V. Phân loại các bệnh ung thu liên quan đến nước thải

Một số tác nhân gây bệnh có thể dẫn tới ung thư.Giun sán gây ra ung thư bàng quang, ung thư đại trực tràng do S mansoni và S japonicum, ung thư ống mật gây ra bởi Clonorchis sinensis. Helicobacter pylori mầm bệnh vi khuẩn gây viêm loét dạ dày, có thể gây ra ung thư dạ dày. Tỉ lệ nhiễm bệnh ở các nước đang phát triển là 60-80%.

Year Pathogen

1973 Hepatitis A virus

1973 Rotavirus

1976 Cryptosporidium parvum

1977 Campylobacter spp

1979 Cyclospora cayetanensis

1982 Escherichia coli O157

1983 Helicobacter pylori

1990 Hepatitis E virus

1992 Vibrio cholerae O139



Trên là giới thiệu 1 cách sơ lược để cho các kỹ sư thiết kế hệ thống xử lý nước nắm rõ khi xây dựng thiết kế 1 hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cần chú ý đến những khả năng gây bệnh cho con người. Không phải là cứ xây dựng hệ thống xử lý là được mà cần phải xây dựng một cách đúng và xử lý hoàn toàn

 

[Ducbeo]

Các biện pháp xử lý nước thải sinh hoạt​

Nước thải nói chung có chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau tùy theo nguồn ô nhiễm. Vì vậy, đòi hỏi phải xử lý bằng những phương pháp thích hợp khác nhau. Bài viết dưới đây sẽ sơ lược tổng quan các phương pháp xử lý nước thải thông dụng nhất hiện nay.

Trước khi đi vào tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt, chúng ta cùng nhắc lại khái niệm nước thải sinh hoạt là gì? “Nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của các cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở,…” Với thành phần ô nhiễm là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ các loại chất không tan đến các chất ít tan và cả những hợp chất tan trong nước, việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng. Việc lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp thường được căn cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong nước thải. Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào:

• Thành phần và tính chất nước thải
• Lưu lượng và chế độ xả thải
• Mức độ cần thiết xử lý nước thải
• Đặc điểm nguồn tiếp nhận
• Điều kiện địa chất thuỷ văn, khí hậu tại khu vực dự kiến xây dựng
• Điều kiện vận hành và quản lý hệ thống xử lý nước thải
• Điều kiện cơ sở hạ tầng (cấp điện, cấp nước, giao thông)

Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt chính thường được sử dụng:

• Phương pháp hóa học
• Phương pháp hóa lý
• Phương pháp sinh học

Để tìm hiểu kỹ hơn về các cách xử lý nước thải sinh hoạt, chúng ta cùng đi phân tích các phương pháp trên:

1. Phương pháp xử lý hóa học Phương pháp xử lý hóa học thường dùng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt gồm có: trung hòa, oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các hợp chất độc hại. Cơ sở của phương pháp xử lý này là các phản ứng hóa học diễn ra giữa chất ô nhiễm và hóa chất thêm vào, do đó, ưu điểm của phương pháp là có hiệu quả xử lý cao, thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước khép kín. Tuy nhiên, phương pháp hóa học có nhược điểm là chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với quy mô lớn. Bản chất của phương pháp hoá lý trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường.

2. Phương pháp xử lý sinh học Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là sử dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân huỷ các chất hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nước thải. Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có năm nhóm chính: quá trình hiếu khí, quá trình trung gian anoxic, quá trình kị khí, quá trình kết hợp hiếu khí – trung gian anoxic – kị khí các quá trình hồ. Đối với việc xử lý nước thải sinh hoạt có yêu cầu đầu ra không quá khắt khe đối với chỉ tiêu N và P, quá trình xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính là quá trình xử lý sinh học thường được ứng dụng nhất.

3. Phương pháp hóa lý: Phương pháp này thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ, tuyển nổi, đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc… Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh. Trên đây là ba cách xử lý nước thải sinh hoạt phổ biến nhất hiện nay, tuy nhiên, tùy từng thành phần và tính chất nước thải, mức độ cần thiết xử lý nước thải, lưu lượng và chế độ xả thải, đặc điểm nguồn tiếp nhận, điều kiện mặt bằng, điều kiện vận hành và quản lý hệ thống xử lý nước thải, điều kiện cơ sở hạ tầng… để ta chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp nhất.

 

[Ducbeo]

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp vi sinh​

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp vi sinh dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải

Cơ chế : Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí CO2, H2O,N2, ion sulfite…
Mục đích: Khử chất hữu cơ (COD, BOD).
Ý nghĩa:
– Chi phí thấp
– Thân thiện với môi trường
– Dễ vận hành

QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC

Là quá trình sử dụng vi sinh vật oxy hóa các chất oxy hóa trong điều kiện có oxy. Gồm tự nhiên và nhân tạo.

I. Tự nhiên

1. Ao hồ sinh học hiếu khí

Là loại ao nông 0,3 ÷ 0,5m có quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các VSV hiếu khí
Nguyên lý hoạt động: Oxy từ không khí dễ dàng khuyếch tán vào lớp nước phía trên và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm tảo phát triển, tiến hành quang hợp thải ra oxy.

2. Cánh đồng tưới, bãi lọc

Thường sử dụng cho xử lý nước thải sinh hoạt do chứa N:K = 5:1:2 phù hợp cho phát triển thực vật.
Nhằm xử lý nước thải đồng thời tận dụng nước thải làm nguồn phân bón.
Nguyên tắc hoạt động: dựa trên khả năng giữ cặn trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, trong đất chứa VSV hiếu khí với lượng oxy có trong các lổ hỏng và mao quản của lớp đất mặt.

II. Nhân tạo

1. Bể Aerotank

Là các bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách thổi khí nén và khuấy đảo cơ học làm cho VSV tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong khắp pha lỏng.

Là công trình bê tông cốt thép hình chữ nhật hoặc hình tròn. Nước thải chảy qua suốt chiều dài bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước.

Nguyên lý làm việc: quá trình oxy hóa gồm 3 giai đoạn
– Gđ 1 : Tốc độ oxh = tốc độ tiêu thụ oxy. Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển. VSV sinh trưởng mạnh dẫn đến lượng oxy tăng cao.
– Gđ 2 : VSV phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy gần như ít thay đổi. Chính giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhất.
– Gđ 3 : Sau 1 thời gian khá dài tốc độ oxy hoá cầm chừng và có chiều hướng giảm, tốc độ tiêu thụ của oxy tăng lên.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước thải của Aerotank.
– DO
– Thành phần dinh dưỡng
– Nồng độ cơ chất
– Các chất có độc tính trong nước thải
– pH
– Nhiệt độ
– Nồng độ các chất lơ lửng ở dạng huyền phù

2. Lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó chất thải được lọc qua lớp vật liệu lọc rắn có bao bọc lớp màng vi sinh vật.

Bể lọc sinh học bao gồm các bộ phận chính sau: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước trên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ thống dẫn và phân phối khí cho bể lọc.

Phân loại :
– Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (lọc phun hay lọc nhỏ giọt).
– Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước.

3. Dĩa quay sinh học

Là công trình của thiết bi xử lý nước thải bằng kỷ thuật màng lọc sinh học dựa trên sự gắn kết của VSV trên bề mặt của vật liệu
Nguyên tắc hoạt động:
– Khi màng sinh học tiếp xúc với chất hữu cơ có trong nước thải sau đó tiếp xúc với oxy ra khỏi đĩa
– Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tiếp xúc với không khí vừa tiếp xúc với chất hữu cơ --> chất hữu cơ bị phân hủy nhanh.

4. Mương oxy hóa

Mương oxy hóa là một dạng cải tiến của Aerotan khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính
Thường sử dụng đối với nước thải có độ ô nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000mg/l.

5. Bể UASB

– Lớp bùn lắng có hoạt tính rất cao ở dưới đáy. Chất thải được đưa vào từ dưới dáy của bể phản ứng vào
trong lớp bùn.
– Dưới tác dung của vi sinh vật kị khí Chúng được chuyển hoá thành mêtan và cacbon dioxide.
– Chất khí phát sinh giữ cho cả lớp bùn được trộn đều.
– Một số hạt bị dẩy lên khỏi lớp bùn.
– Khi mất “bẩy khí” chúng lắng xuống trở lại lớp bùn.

– Không tốn nhiều năng lượng
– Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỷ thuật phức tạp
– Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao , nhưng lượng bùn không sản sinh không nhiều giảm chi phí xử lý
– Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn,hiệu quả
– Xử lý BOD trong khoảng 600  150000 mg/l đạt từ 80-95%
– Có thể xử lý một số chất khó phân hủy.
– Tạo ra khí có ích

6. Lọc kị khí

– Nước thải được tiếp xúc với vật liệu.
– Khi nước thải chảy qua lớp vật liệu lọc, vi khuẩn tạo thành màng vi sinh vật .
– Chất hữu cơ khi tiếp xúc với màng vsv sẽ bị hấp thụ và phân hủy.Bùn cặn được giữ lại trong khe rỗng của lớp lọc.
– Sau 2-3 tháng làm việc xả bùn một lần,thau rửa lọc.

7. Kị khí tiếp xúc

Công trình gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết bị điều chỉnh bùn tuần hoàn.
Nguyên lí làm việc: Nước thải chưa xử lý được khuấy trộn với vòng tuần hoàn và sau đó được phân hủy trong bể phản ứng kín không cho không khí vào. Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn nước đi vào bể lắng: nước trong đi ra và bùn được lắng xuống đáy.

– Có thể chuyển bùn từ bể này sang bể khác một cách dễ dàng
– Lọc bỏ được BOD5 tới 80 ÷ 95% và COD từ 65 ÷ 90% ( tùy thuộc vào bản chất của nước thải)

8. Xử lý thiếu khí ( bể anoxit )

Sau khi xử lý sinh học, nước thải có thể giảm được 90 ÷ 98% BOD nhưng tổng N chỉ giảm được 30 ÷ 40% và khoảng 30% lượng P, hàm lương N và P vượt quá ngưỡng cho phép thì cần xử lý bổ sung bằng phương pháp thiếu khí
– Đây là quá trình chuyển hóa Nitrat thành N trong điều kiện không cấp thêm oxy từ ngoài vào.
– Qúa trình khử Nitrat bao gồm việc oxy hóa nhiều chất hữu cơ trong xử lý nước thải, sử dụng Nitrat hoặc Nitrit như là chất nhận điện tử thay cho oxy.