Xử lý nước thải khách sạn là điều cần thiết nhằm tránh ô nhiễm nguồn nước đô thị. Nước thải khách sạn có thành phần ô nhiễm chủ yếu là chất ô nhiễm hữu cơ nên chúng tôi lựa chọn công nghệ sinh học thân thiện môi trường là phù hợp. Chúng tôi có các công nghệ mới và hiện đại như công nghệ AAO, MBBR, SBR,… giảm được diện tích 1/2 so với công nghệ truyền thống, không sử dụng hóa chất.
1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải khách sạn
Stt
|
Chỉ Tiêu
|
Đơn Vị
|
Giá Trị
|
QCVN 14:2008, cột B
|
1
|
pH
|
-
|
6 – 7.5
|
5 – 9
|
2
|
SS
|
mg/l
|
350
|
100
|
3
|
BOD5
|
mgO2/l
|
300
|
50
|
4
|
COD
|
mg/l
|
500
|
100
|
5
|
Phospho tổng
|
mg/l
|
15
|
6
|
6
|
Ni tơ tổng
|
mg/l
|
60
|
30
|
7
|
Dầu mỡ
|
mg/l
|
150 – 200
|
20
|
8
|
Coliform
|
MPN/100ml
|
1.1 * 106
|
5.000
|
Nước thải từ các nguồn phát sinh theo mạng lưới thu gom nước thải chảy vào hố thu của trạm xử lý. Tại đây, để bảo vệ thiết bị, hệ thống đường ống công nghệ, song chắn rác thô được lắp đặt để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn ra khỏi nước thải. Sau đó nước thải sẽ được bơm lên bể điều hòa.
Tại bể điều hòa, máy khuấy trộn chìm sẽ hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể sinh ra mùi khó chịu. Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào trạm xử lý. Điều hòa lưu lượng là phương pháp được áp dụng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự dao dộng của lưu lượng, cải thiện hiệu quả hoạt động của các quá trình tiếp theo, giảm kích thước và vốn đầu tư xây dựng các công trình tiếp theo. Các lợi ích của việc điều hòa lưu lượng là: (1) quá trình xử lý sinh học được nâng cao do không bị hoặc giảm đến mức thấp nhất “shock” tải trọng, các chất ảnh hưởng đến quá trình xử lý có thể được pha loãng, pH có thể được trung hòa và ổn định; (2) chất lượng nước thải sau xử lý được cải thiện do tải trọng chất thải lên các công trình ổn định. Bơm được lắp đặt trong bể điều hòa để đưa nước lên các công trình tiếp theo.
Nước thải sau khi đi qua bể điều hòa được bơm lên bể SBR cải tiến để xử lý triệt để các chất ô nhiễm: BOD, COD, ni tơ, photpho, ….. Tại đây, hệ thống khuấy trộn chìm và hệ thống phân phối khí được lắp đặt trong bể. Khi hệ thống khuấy trộn chìm hoạt động, môi trường thiếu khí được hình thành, quá trình xử lý ni tơ, phospho và các chất ô nhiễm trong nước thải diễn ra mạnh mẽ.
Với việc lựa chọn bể bùn hoạt tính xử lý kết hợp đan xen giữa quá trình xử lý thiếu khí, hiếu khí sẽ tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng cacbon từ ngoài vào khi cần khử NO3-, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hóa khử NH4+ do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3-.
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể dao động từ 1.000-3.000 mg MLSS/L. Nồng độ bùn hoạt tính càng cao, tải trọng hữu cơ áp dụng của bể càng lớn. Oxy (không khí) được cấp vào bể SBR cải tiến bằng các máy thổi khí (airblower) và hệ thống phân phối khí có hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ hơn 10 µm. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích: (1) cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và carbonic, nitơ hữu cơ và ammonia thành nitrat NO3-, (2) xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý, (3) giải phóng các khí ức chế quá trình sống của vi sinh vật, Các khí này sinh ra trong quá trình vi sinh vật phân giải các chất ô nhiễm, (4) tác động tích cực đến quá trình sinh sản của vi sinh vật. Tải trọng chất hữu cơ của bể trong giai đoạn xử lý aerotank dao động từ 0,32-0,64 kg BOD/m3.ngày đêm. Các quá trình sinh hóa trong bể hiếu khí được thể hiện trong các phương trình sau:
Oxy hóa và tổng hợp
COHNS (chất hữu cơ) + O2 + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí
® CO2 + H2O + NH3 + C5H7O2N (tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác
Hô hấp nội bào
C5H7O2N (tế bào) + 5O2 + vi khuẩn ® 5CO2 + 2H2O + NH3 + E
113 160
1 1,42
Bên cạnh quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ thành carbonic CO2 và nước H2O, vi khuẩn thiếu khí Nitrisomonas và Nitrobacter còn oxy hóa ammonia NH3 thành nitrite NO2- và cuối cùng là nitrate NO3-.
Vi khuẩn Nitrisomonas:
2NH4+ + 3O2 ® 2NO2- + 4H+ + 2H2O
Vi khuẩn Nitrobacter:
2NO2- + O2 ® 2 NO3-
Tổng hợp 2 phương trình trên:
NH4+ + 2O2 ® NO3- + 2H+ + H2O
Lượng oxy O2 cần thiết để oxy hóa hoàn toàn ammonia NH4+ là 4,57g O2/g N với 3,43g O2/g được dùng cho quá trình nitrite và 1,14g O2/g NO2 bị oxy hóa.
Trên cơ sở đó, ta có phương trình tổng hợp sau:
NH4+ + 1,731O2 + 1,962HCO3-
® 0,038C5H7O2N + 0,962NO3- + 1,077H2O + 1,769H+
Phương trình trên cho thấy rằng mỗi một (01)g nitơ ammonia (N-NH3) được chuyển hóa sẽ sử dụng 3,96g oxy O2, và có 0,31g tế bào mới (C5H7O2N) được hình thành, 7,01g kiềm CaCO3 được tách ra và 0,16g carbon vô cơ được sử dụng để tạo thành tế bào mới.
Quá trình khử nitơ (denitrification) từ nitrate NO3- thành nitơ dạng khí N2 đảm bảo nồng độ nitơ trong nước đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường. Quá trình sinh học khử Nitơ liên quan đến quá trình oxy hóa sinh học của nhiều cơ chất hữu cơ trong nước thải sử dụng Nitrate hoặc nitrite như chất nhận điện tử thay vì dùng oxy. Trong điều kiện không có DO hoặc dưới nồng độ DO giới hạn ≤ 2 mg O2/L (điều kiện thiếu khí)
C10H19O3N + 10NO3- ® 5N2 + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 100H+
Quá trình chuyển hóa này được thực hiện bởi vi khuẩn khử nitrate chiếm khoảng 10-80% khối lượng vi khuẩn (bùn). Tốc độ khử nitơ đặc biệt dao động 0,04 đến 0,42 g N-NO3-/g MLVSS.ngày, tỉ lệ F/M càng cao tốc độ khử tơ càng lớn.
Công nghệ SBR cải tiến được vận hành gián đoạn theo mẻ. Chế độ vận hành linh hoạt. Bể phản ứng vừa có chức năng xử lý sinh học, vừa có chức năng lắng. Nguyên tắc hoạt động của bể SBR bao gồm chuỗi chu trình xử lý liên tiếp với các giai đoạn, các pha sau:
Ø Giai đoạn 1: Giai đoạn cấp nước – Pha 1 Cấp nước vào bể SBR
Trong giai đoạn nạp nước vào bể, khí được cấp vào bể trong suốt quá trình nạp nước thải vào bể. Khí sẽ hòa trộn đồng đều nước thải đầu vào trên toàn diện tích bể, tạo môi trường thuận lợi cho quá trình xử lý các chất ô nhiễm diễn ra trong bể.
Ø Giai đoạn 2 Giai đoạn phản ứng – Pha 2 Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí
Giai đoạn này ứng dụng quá trình sinh trưởng của vi sinh vật lơ lửng hiếu khí, bao gồm vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn hiếu khí tùy tiện, nấm, tảo, động vật nguyên sinh, …, khi nước thải được đưa vào bể với lưu lượng, thể tích nhất định dưới tác động của oxy được cung cấp từ các máy thổi khí, vi sinh thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa chúng thành CO2, H2O, các sản phẩm vô cơ khác và các tế bào sinh vật mới.
Trong giai đoạn này cần tiến hành thí nghiệm để kiểm soát các thông số đầu vào như: DO, BOD, COD, N, P, cường độ sục khí, nhiệt độ, pH… để có thể tạo bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng.
Ø Giai đoạn 3: Giai đoạn lắng – Pha 3: Lắng
Sau quá trình làm thoáng, nước thải trong các bể SBR được để yên và quá trình lắng tĩnh bắt đầu diễn ra. Sau thời gian lắng nhất định, ta có thể nhận thấy sự phân tách lớp bùn và nước trong bể.
Ø Giai đoạn 4: Giai đoạn chắc nước – Pha 4: Xả nước và bơm xả lượng bùn dư
Trong giai đoạn này, phần nước trong phía trên trong bể SBR được đưa sang bể khử trùng. Một phần lượng bùn hoạt tính lắng dưới đáy bể được đưa sang bể chứa bùn.
Khi giai đoạn xả nước, xả bùn (nếu có) hoàn tất, nước thải tiếp tục được nạp vào bể SBR để tiếp tục chu kỳ mới. Bể SBR có chế độ vận hành linh hoạt tùy thuộc vào lưu lượng và tính chất nước thải đầu vào.
Nước sau thời gian xử lý tại bể SBR cải tiến được bơm qua cột khử trùng. Nước thải được khử trùng tại cột khử trùng trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Quá trình khử trùng không dùng chất khử trùng. Chất lượng nước đầu ra đáp ứng yêu cầu xả thải cho phép theo quy định hiện hành của pháp luật.
Bùn ở bể SBR cải tiến được bơm tới bể chứa bùn để lưu trữ trong khoảng thời gian nhất định. Sau đó, bùn được các cơ quan chức năng thu gom và xử lý theo quy định. Tại bể chứa bùn, không khí được cấp vào bể để tránh mùi hôi sinh ra do sự phân hủy sinh học các chất hữu cơ.
NGỌC LÂN
