1. Các loại nước thải và nguồn gốc phát sinh

Nước thải công nghiệp:

Nước thải công nghiệp là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp từ các công đoạn sản xuất (làm nguội sản phẩm, làm mát máy, vận chuyển nguyên vật liệu, làm dung môi, các quá trình giặ, làm sạch khí…), vệ sinh các thiết bị công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt của công nhân viên…

Nước thải sinh hoạt:

Nước thải sinh hoạt là  nước đã qua sử dụng của con người. Đó có thể là nước thải nhà vệ sinh, tắm giặt, nước từ nhà bếp, tẩy rửa…

Các nơi phát sinh nước thải sinh hoạt như: Tòa nhà, khách sạn, nhà hàng, trung tâm thương mại, nhà ở hay khu dân cư…

2. Thành phần và tính chất của nước thải

Nước thải công nghiệp:

Nước thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng như lượng phát thải và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tính hiện đại của công nghệ, tuổi thọ của thiết bị.

Nước thải công nghiệp thường là nước thải có chứa nguyên liệu, hoá chất hay phụ gia... Do đó, nên nước thải này nhìn chung có nồng độ chất gây ô nhiễm lớn, có thể mang tính nguy hại ở mức độ khác nhau tuỳ thuộc vào bản thân quá trình công nghệ và phương thức thải bỏ. Nước thải này cũng có thể có nguồn gốc từ các sự cố rò rỉ sản phẩm hoặc nguyên liệu trong quá trình sản xuất, lưu chứa hay bảo quản sản phẩm,nguyên liệu

Nước thải sinh hoạt:

Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoại từ các khu phát sinh nước thải đều giống nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ. Các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt chủ yếu là các loại carbonhydrate, protein, lipid và các chất dễ bị vi sinh vật phân huỷ. Khi phân huỷ thì các vi sinh vật cần lấy oxi hoà tan trong nước để chuyển hoá các chất hữu cơ nói trên thành CO2, N2, H2O, CH4….

Nước thải sinh hoạt chiếm phần lớn là chất hữu cơ có thể lên tới 60%

Trong nước thải sinh hoạt có tồn tại nhiều dạng vi sinh vật như vi khuẩn, vi rút, nấm men, trứng giun sán,… và có thể gây bệnh nguy hại cho con người như thương hàn, kiết lỵ…

3. Các công nghệ thường dùng để xử lý nước thải

Thuyết minh quy trình xử lý nước thải:

Phương pháp xử lý cơ học

Được sử dụng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Những công trình xử lý cơ học bao gồm:

 Song chắn rác, lưới rác: dùng để giữ các cặn bẩn có kích thước lớn (giấy, nilon, rau cỏ, rác,...)

Bể lắng cát: tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn (như xỉ than, cát,...)

Bể vớt dầu mỡ: thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ

=> Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước được 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD.

Phương pháp xử lý hóa học

Là việc đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học và tạo cặn lắng,...

Thường áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Bao gồm các phương pháp:

Phương pháp trung hòa: dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính (pH= 6,5-8,5)

Phương pháp ozon hóa: là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo bằng ozon.

Phương pháp điện hóa học: sử dụng để phá hủy các tạp chất ddoiocj hại có trong nước thải và thu hồi các chất quý (đồng, chì, sắt, bạc...) bằng cách oxy điện hóa trên các điện cực.

Phương pháp hóa-lý

Dựa trên cơ sở ứng dụng các quá trình: hấp thụ, tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng, chưng bay hơi, trích ly, cô đặc...

Hấp thụ: dùng để tách các chất hữu cơ và khí hòa tan khỏi nước thải bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn( chất hấp thụ)

Trích ly: dùng để tách các chất bẩn hòa tan ra khỏi nước thải bằng cách bổ sung một chất dung môi không tan vào nước, nhưng độ hòa tan của chất bẩn trong dung môi cao hơn nước.

Chưng bay hơi: là chưng cất nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước. Khi ngưng tụ , hơi nước và chất bẩn sẽ hình thành lớp riêng và được tách ra.

Trao đổi ion: là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion (ionit)

Phương pháp keo tụ: dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn, PACN...) và chất trợ keo để liên kết chất rắn lửng lơ và keo trong nước thành những bông cặn có kích thước lớn.

Phương pháp xử lý sinh học

Là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hòa tan có trong nước thải

Xử lý kỵ khí

Chất hữu cơ trong nước thải sau khi xử lý kỵ khí thì sẽ chuyển hóa thành chất khí như: CO, CH4, NH3, H2S,...

Chất hữu cơ + VSV                 CH4 +CO2 + H2 + NH3  +H2S + Tế bào mới

Một cách tổng quát , quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 03 giai đoạn:

Giai đoạn 1 (Thủy phân): cắt mạch các hợp chất cao phân tử thành các chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit , amono axit hoặc các muối pivurat khác.

Giai đoạn 2 (Acid hóa): chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông thường như axit axetic hoặc glixerin, axetat,..

Giai đoạn 3 (Acetate hóa): giai đoạn này chủ yếu dùng vi khuẩn lên men mêtan như Methanosarcina và Methanothrix, để chuyển hóa axit axetic và hydro thành CH4 và CO2.

Xử lý thiếu khí

Môi trường xử lý thiếu khí là môi trường gần như không có oxy nhưng có thể có nitrat, sunfat,..Tại bể thiếu khí, các loại vi sinh khử nitrat denitrificans (dạng kỵ khí tùy tiện ) sẽ tách oxy của Nitrit và Nitrat để oxy hóa chất hữu cơ. Nitơ phân tử N2 hình thành trong quá trình này sẽ bay thoát ra khỏi nước thải:

Hợp chất hữu cơ + NO3- +H+ +vi khuẩn TK =N2 +HCO3- (độ kiềm) + C5H7NO2

Vì  Nitrate là nguồn hô hấp thay oxy cho vi khuẩn, nên sẽ bị loại bỏ hoàn toàn trong xử lý nước thải. Việc tạo nên môi trường sống tốt nhất và nhiệt độ nước thải phù hợp để các loại vi sinh dị dưỡng yếm khí phát triển theo chu kỳ sinh trưởng với mật độ đạt mức yêu cầu,  đảm bảo xử lý được trên 30% chất hữu cơ tại đây sẽ được điều chỉnh theo chế độ vận hành thực tế, đảm bảo giảm được lượng lớn bùn dư, làm tăng khả năng lắng và tăng pH của nước thải sau xử lý.

Xử lý hiếu khí

Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,... Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa.

Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất, mật độ vi sinh vật và mức độ ổn định lưu lượng của nước thải ở trạm xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng,.. Tải trọng chất hữu cơ của bể sinh học hiếu khí thường dao động từ 0,32-0,64 kg BOD/m3.ngày đêm. Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải ở bể sinh học hiếu khí cần được luôn luôn duy trì ở giá trị lớn hơn 2,5 mg/l.