Bài 1: XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Vào bài
Ngoài phòng thí nghiệm ra thì không chất lỏng được gọi là nước "tinh khiết". Ngay cả nước mưa vẫn có các loại khí, các hạt rắn và "tạp chất" khác lẫn vào khi nó rơi qua không khí tới mặt đất. Khi nước xuống mặt đất và chảy qua qua bề mặt của trái đất, tính chất nước sẽ thay đổi theo các đặc tính của vật liệu mà chúng gặp phải. Ví dụ, khoáng sản và muối hòa tan mà thường được tìm thấy ở vùng biển; các chất hữu cơ từ thảm thực vật bị phân hủy hoặc từ đất cũng sẽ hòa tan trong nước. Do đó, nước sẽ có nhiều tạp chất tự nhiên. Nói chung các tạp chất không làm giảm việc sử dụng của các nước, ví dụ như uống, giặt …. Mối quan tâm chính của chúng ta là nước được sử dụng và sau đó thảy ra. Nước này được gọi chung là nước cống hay còn được gọi là "Nước thải".
Thuật ngữ "nước thải" là một thuật ngữ mô tả rộng. Thông thường nó bao gồm chất lỏng và chất rắn từ chất thải công nghiệp hoặc thương mại cũng như trong các hoạt động của con người và được thải ra hệ thống thoát nước. Thuật ngữ "nước thải" đã được sử dụng trong nhiều năm và thường chỉ đề cập đến các vùng nước có chứa chất thải vệ sinh. Tuy nhiên, "nước thải" kỹ thuật biểu thị bất kỳ loại nước thải nào đi qua hệ thống ống cống.
Có 2 loại nước thải được công nhận: nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Nước thải sinh hoat có nguồn gốc chủ yếu từ các hoạt động hộ gia đình và bao gồm nước thải từ các tòa nhà, các cơ sở thương mại và kinh doanh cũng như nước ngầm. Nước mặt và bão biển cũng được xem là nước thải sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt thường có chất lượng và số lượng ổn định và dễ dự đoán. Nước thải công nghiệp có nguồn gốc từ quá trình sản xuất có tính chất biến động và thường khó xử lý hơn so với nước thải sinh hoạt. Trong khi nước thải sinh hoạt có thể được xử lý trong điều kiện chung thì nước thải công nghiệp được xem xét trên cơ sở của ngành công nghiệp. Ở đây, chúng ta chủ yếu tập trung vào nước thải sinh hoạt.
Thu gom chất thải
Một mạng lưới các đường ống, máy bơm và trạm bơm thu gom và vận chuyển nước thải về nhà máy xử lý. Chiều dài thời gian cần thiết cho các chất thải để đạt được một tiêu chuẩn xử lý là rất quan trọng và có thể ảnh hưởng hiệu suất nhà máy xử lý. Một vận tốc ít nhất 2 feet/giây nên được duy trì trong các hệ thống thu gom để ngăn chặn và lắng trọng lực bất kỳ các chất rắn có xu hướng làm tắc nghẽn đường ống và gây ra mùi hôi.
Hố ga nên được đặt hàng cách khoảng từ 300 - 500 feet để cho phép kiểm tra và làm sạch hệ thống thoát nước. Ở vùng đất thấp và cách xa nhà máy xử lý phải thiết lập trạm bơm để bơm nước thải lên một độ cao cao hơn nhằm sao cho nước thải có thể chảy theo trọng lực hoặc có thể được bơm áp lực đến nhà máy xử lý.
Các trạm bơm chuyển tải nước thải cho nhà máy xử lý có thể gây ra vấn đề hoạt động trong xử lý, ví dụ , một trạm bơm nằm ngay phía trước của nhà máy có thể gây ra vấn đề lưu lượng nước thải cấp cho nhà máy không đồng đều.
Nếu vận tốc của nước thải không được duy trì ở mức 2 fps hoặc cao hơn và chất rắn được lắng, kỵ khí phân hủy của các chất thải có thể diễn ra, giải phóng khí hydrogen sulfide. Điều này có thể gây ra vấn đề mùi tại các hệ thống thu gom và công trình đầu mối của các nhà máy xử lý, và làm cho các chất thải khó xử lý (tức là việc giải quyết các chất rắn khó khăn hơn).
Nguồn gốc của các loại nước thải
Nước thải sinh hoạt bao gồm chủ yếu thải lỏng phát sinh từ các cơ sở vệ sinh, tắm, rửa và các hoạt động nấu ăn cũng như từ các nguồn khác. Các nguồn chính của nước thải sinh hoạt được trình bày dưới đây:
Nước tiểu
Phân
Giặt ủi
Tắm
Nhà bếp
Chất thải động vật
Nước ngầm
Hố ga
Chất thải công nghiệp
Quá trình sản xuất chất thải
Thiết bị làm sạch
Nước làm mát
Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp là việc xả của các nhà máy công nghiệp trong quy trình sản xuất. Nước thải công nghiệp có thể hiện diện một phần quan trọng của nước thải cộng đồng và phải được xem xét để vận hành nhà máy xử lý nước thải thành công. Ở một số địa điểm nước thải công nghiệp được thu gom cùng với nước thải cộng đồng khác và các chất thải hỗn hợp được xử lý với nhau. Trong trường hợp khác, ngành công nghiệp có thể xử lý cục bộ trước khi xả ra hệ thống cống rãnh của thành phố. Trong tình huống này, khối lượng và tính chất của các chất thải công nghiệp và xử lý riêng biệt là cần thiết.
Nước thải công nghiệp rất khác nhau về thành phần, tinh chất, lưu lượng và khối lượng tùy thuộc vào các ngành công nghiệp hoặc sản xuất cụ thể trong cộng đồng. Thành phần và khối lượng của chất thải công nghiệp cụ thể, tất nhiên, phụ thuộc vào việc sử dụng mà các quốc gia đặt ra. Các ngành công nghiệp điển hình sản xuất khối lượng lớn nước thải bao gồm giấy và chất xơ thực vật, các nhà máy thép, lọc dầu và hóa dầu, nhà máy hóa chất, phân bón, đóng gói và chế biến thịt gia cầm, rau và hoạt động đóng gói trái cây và nhiều hơn nữa. Chất thải công nghiệp có thể bao gồm nước thải hữu cơ rất mạnh với một nhu cầu oxy cao, hoặc chứa hóa chất không mong muốn mà có thể làm hỏng hệ thống cống rãnh và các cấu trúc khác. Chúng có thể chứa các hợp chất chống lại sự xuống cấp hoặc độc hại sinh học gây trở ngại cho hoạt động của các nhà máy xử lý nước thải. Nhiều ngành công nghiệp sử dụng một lượng lớn nước làm mát như ngành công nghiệp năng lượng điện được con người sử dụng rất lớn. Bên cạnh đó, ngành kim loại cơ bản và công nghiệp hóa chất cũng sử dụng một lượng đáng kể nước làm mát.
Nhận diện bên ngoài của nước thải
Nước thải sinh hoạt là một chất lỏng đục hoặc đục có chứa chất rắn lơ lửng. Khi mới thải ra, nó có màu xám và mùi khó chịu. Nước thải mtinh hoạt có trong lượng khác nhau, dưới những điều kiện nhất định, chúng bị thay đổi sinh hóa gây ra bởi vi khuẩn, màu của nước thải sẽ dần dần thay đổi từ màu xám sang màu đen. Khi điều này xảy ra, mùi hôi thối phát triển và chất rắn màu đen xuất hiện trên bề mặt hoặc trong chất lỏng. Khi nước thải trải qua một sự thay đổi như vậy được gọi là tự hoại.
Thành phần của nước thải
Nước thải bao gồm nước, trong đó các chất rắn tồn tại các hạt cặn, phân tán như chất keo, đó là vật liệu không dễ dàng xử lý, hoặc chất rắn trong một trạng thái hoà tan. Hỗn hợp nước thải có chứa số lượng lớn các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn, có khả năng tiêu thụ các thành phần hữu cơ (chất béo, protein và carbohydrate) của hỗn hợp và mang lại những thay đổi nhanh chóng trong nước thải. Từ các nguồn nước thải cũng như các yếu tố đầu vào biến đổi cao và từ đó tạo nên thành phần của vi sinh vật hoạt động, các thành phần của tất cả các loại nước thải luôn thay đổi liên tục. Trước khi thu gom vào nhà máy xử lý nước thải, nước thải được gọi là nước thải thô.
Các thành phần rắn của nước đại diện cho một phần rất nhỏ của hầu hết các chất thải, thường là ít hơn 0,1% tính theo trọng lượng. Tuy nhiên, nó là thành phần gây ra những thách thức lớn trong xử lý nước thải, vận hành và xử lý. Về cơ bản, thành phần nước và 99,9% khác có thể được xem như cung cấp khối lượng và phương tiện để vận chuyển các thành phần rắn và vi sinh vật trong nước thải.
Mặc dù các thành phần rắn của nước thải đã được đề cập ở trên là bao gồm ít hơn 0,1% tính theo trọng lượng của nước thải, nhưng phương pháp phổ biến được sử dụng để nhận diện các thành phần của nước không phải là tỷ lệ phần trăm. Lượng vật liệu thường được tìm thấy trong nước thải sẽ dễ dàng hơn để nhận diện bằng miligam trên lít (phần triệu).
Được coi là hóa học, nước thải là một hỗn hợp rất phức tạp và rất khó khăn để xác định hoàn toàn. Theo nghĩa rộng, nó bao gồm một thành phần hữu cơ và vô cơ. Mặc dù một loạt các thử nghiệm hóa học được sử dụng để mô tả các loại nước thải, nhưng không phải tất cả các thành phần hóa học sẽ được thảo luận mà chỉ quan tâm những thành phần quan trọng nhất. Đặc điểm thường được đo nước thải là chất rắn lơ lửng và BOD. Bởi vì các chất rắn là một thể loại quan trọng trong nước thải.
Th.s Nguyễn Minh Trí lược dịch