Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt: Giải pháp Công nghệ Tiên tiến, Tiết kiệm và Hiệu quả đến từ công ty môi trường Ngọc Lân năm 2025

1. Mở đầu: Tầm quan trọng của Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Việc phát triển đô thị, trung tâm thương mại, khu vui chơi giải trí, và các cơ quan công sở kéo theo lượng nước thải sinh hoạt khổng lồ. Nước thải này, nếu không được xử lý đúng cách, sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường nước, đất, và không khí, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Do đó, việc đầu tư và vận hành một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt hiệu quả là yêu cầu bắt buộc và cấp thiết để bảo vệ môi trường bền vững.

Nước thải sinh hoạt là nguồn chứa các thành phần ô nhiễm đặc trưng, bao gồm:

  • Chất hữu cơ: Thể hiện qua chỉ số BOD (Nhu cầu Oxy Sinh học) và COD (Nhu cầu Oxy Hóa học). Đây là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật, nhưng nếu quá cao sẽ làm cạn kiệt oxy hòa tan trong nguồn nước tiếp nhận.
  • Chất dinh dưỡng: Gồm Nitơ (N) và Phốt pho (P), gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa (eutrophication) ở các thủy vực, làm suy thoái hệ sinh thái nước.
  • Mầm bệnh: Bao gồm các nhóm vi sinh vật gây bệnh nguy hiểm như virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào, và giun sán, lây truyền qua đường phân.

Để đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải ngày càng nghiêm ngặt, chúng tôi đã nghiên cứu và áp dụng các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt mới nhất, nổi bật với ưu điểm tiết kiệm điện năng, diện tích, và chi phí vận hành, như: AAO & MBBR, MBR, Unitank, v.v.

2. Sơ đồ và Thuyết minh Công nghệ Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Để đạt được hiệu quả xử lý tối ưu, hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt được thiết kế theo một chu trình khép kín với nhiều bước xử lý tuần tự.

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt đến từ công ty môi trường Ngọc Lân

2.1. Sơ đồ Công nghệ Tổng quát

Mô hình xử lý nước thải sinh hoạt

2.2. Thuyết minh Chi tiết Công nghệ Xử lý

Quy trình xử lý nước thải sinh hoạt được thực hiện qua các giai đoạn chính sau:

Giai đoạn 1: Xử lý Thô và Điều hòa (Bể Thu gom & Song Chắn Rác, Bể Điều hòa)

  • Bể Thu gom và Song Chắn Rác Thô: Nước thải từ các nguồn phát sinh được thu gom và chảy vào hố thu. Tại đây, song chắn rác thô được lắp đặt nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn (giấy, rác, bao bì,…) để bảo vệ các thiết bị và hệ thống đường ống công nghệ phía sau khỏi tắc nghẽn và hư hỏng.
  • Bể Điều hòa (Equalization Tank): Sau khi qua song chắn rác, nước thải được bơm lên bể điều hòa.
    • Chức năng: Điều hòa lưu lượng và nồng độ của nước thải đầu vào. Lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm của nước thải sinh hoạt thường dao động rất lớn trong ngày, gây “shock tải trọng” cho các công trình sinh học.
    • Lợi ích:
      1. Cải thiện quá trình xử lý sinh học: Giảm thiểu hoặc loại bỏ hoàn toàn “shock” tải trọng, giúp vi sinh vật hoạt động ổn định, nồng độ pH được trung hòa và ổn định hơn.
      2. Cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý: Tải trọng chất thải lên các công trình tiếp theo được ổn định, dẫn đến chất lượng nước đầu ra đồng đều và đạt chuẩn hơn.
      3. Giảm kích thước công trình: Giúp giảm vốn đầu tư xây dựng.
    • Thiết bị hỗ trợ: Máy khuấy trộn chìm được lắp đặt để hòa trộn đồng đều nước thải, ngăn ngừa lắng cặn và phát sinh mùi hôi khó chịu. Nước thải sau bể điều hòa được bơm hoặc tự chảy sang cụm bể xử lý sinh học.

Giai đoạn 2: Xử lý Sinh học Thiếu khí – Hiếu khí (Anoxic – Aerotank)

Đây là giai đoạn xử lý cốt lõi của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, nơi các chất ô nhiễm chính như BOD, COD, Nitơ và Phốt pho được loại bỏ. Việc kết hợp bể Anoxic (thiếu khí) và Aerotank (hiếu khí) theo mô hình bùn hoạt tính xử lý kết hợp (AAO, A/O) mang lại hiệu quả xử lý tổng hợp và tiết kiệm chi phí vận hành.

  • Nguyên lý hoạt động tổng hợp:
    • Tận dụng nguồn Carbon hữu cơ (từ BOD) làm thức ăn cho vi sinh vật trong quá trình khử Nitrat (Denitrification) ở bể Anoxic, giúp không phải cấp thêm nguồn Carbon từ ngoài (ví dụ: Methanol) – một khoản tiết kiệm chi phí đáng kể.
    • Tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử Nitrat, giúp tiết kiệm khoảng 50% lượng oxy cần thiết cho quá trình Nitrat hóa (Oxy hóa NH4+).
🌟 Xử lý Chất hữu cơ (BOD/COD) và Nitơ (Nitrat hóa) trong Bể Aerotank (Hiếu khí)
  • Mục đích: Khử BOD, chuyển hóa NH4+ thành NO3– (Nitrat hóa).
  • Điều kiện: Cung cấp oxy liên tục bằng máy thổi khí (Airblower) và hệ thống phân phối khí hiệu quả (kích thước bọt khí nhỏ hơn 10 micro mét).
  • Nồng độ bùn hoạt tính (MLSS): Dao động từ 1.000 – 3.000 mg/L. Nồng độ bùn càng cao, tải trọng hữu cơ áp dụng càng lớn.
  • Tải trọng chất hữu cơ: Khoảng 0,32 – 0,64 \kg BOD/m3.ngày đêm.

Các quá trình sinh hóa chính trong bể Aerotank:

  1. Oxy hóa và Tổng hợp tế bào mới (Khử BOD/COD):
    • COHNS (chất hữu cơ) + O2 + Chất dinh dưỡng + Vi khuẩn hiếu khí -> CO2 + H2O + NH3 + C5H7O2N (tế bào mới) + Sản phẩm khác
  2. Hô hấp nội bào (Phân hủy tế bào cũ):
    • C5H7O2N (tế bào) + 5O2 + Vi khuẩn -> 5CO2 + 2H2O + NH3 + E
  3. Quá trình Nitrat hóa (Nitrisomonas và Nitrobacter):
    • NH4+ + 2O2 -> NO3– + 2H+ + H2O

Vai trò của việc cấp khí trong Bể Aerotank:

  • (1) Cung cấp Oxy: Cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa COHNS -> CO2, H2O; và NH3 -> NO3–.
  • (2) Xáo trộn: Trộn đều nước thải và bùn hoạt tính, tạo điều kiện vi sinh vật tiếp xúc tối đa với chất ô nhiễm.
  • (3) Giải phóng khí ức chế: Thải trừ các khí sinh ra trong quá trình phân giải, giúp vi sinh vật phát triển tốt hơn.
  • (4) Hỗ trợ sinh sản: Tác động tích cực đến quá trình sinh sản của vi sinh vật.
🌟 Xử lý Nitơ (Khử Nitrat) và Phốt pho trong Bể Anoxic (Thiếu khí)
  • Mục đích: Khử NO3– thành khí N2 (Khử Nitrat hóa – Denitrification) và loại bỏ Phốt pho.
  • Điều kiện: Thiếu oxy hòa tan (DO =< 2 mg O2/L) và có sẵn nguồn carbon hữu cơ (từ BOD).
  • Quá trình Khử Nitrat: Vi khuẩn khử Nitrat sử dụng NO3– hoặc NO2– làm chất nhận điện tử thay vì O2.
    • C10H19O3N + 10NO3– → 5N2 ↑ + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 10OH+
      • Quá trình này giải phóng N2 bay ra khỏi nước, đảm bảo nồng độ Nitơ đầu ra đạt tiêu chuẩn.
      • Tốc độ khử Nitơ đặc biệt: 0,04 đến 0,42g N-NO3–/g MLVSS}.ngày. Tỉ lệ F/M càng cao (lượng thức ăn/lượng vi sinh vật) thì tốc độ khử Nitơ càng lớn.

Giai đoạn 3: Tách Bùn và Nước (Bể Lắng)

  • Bể Lắng (Secondary Clarifier): Nước thải từ cụm Anoxic – Aerotank tự chảy vào bể lắng để thực hiện quá trình tách pha lỏng (nước) và pha rắn (bùn hoạt tính).
  • Hoạt động: Bùn hoạt tính (vi sinh vật) nặng hơn sẽ lắng xuống đáy bể.
  • Xử lý Bùn:
    • Tuần hoàn bùn: Một phần bùn được bơm tuần hoàn lại bể Anoxic để duy trì nồng độ vi sinh vật (MLSS) và cung cấp nguồn vi khuẩn khử Nitrat.
    • Bùn dư: Phần bùn dư còn lại được đưa đến bể chứa bùn.

Giai đoạn 4: Khử Trùng (Disinfection)

  • Mục đích: Loại bỏ hoàn toàn các vi khuẩn, virus và mầm bệnh gây hại còn sót lại trong nước sau xử lý sinh học.
  • Thiết bị: Nước trong sau bể lắng được bơm qua cột khử trùng (thường dùng Chlorine hoặc UV).
  • Đầu ra: Nước sau khử trùng sẽ được xả vào nguồn tiếp nhận (sông, hồ, cống thoát nước chung) với chất lượng đạt tiêu chuẩn môi trường quy định (QCVN) do Bộ Nông Nghiệp và Môi Trường ban hành.

Giai đoạn 5: Xử lý Bùn (Bể Chứa Bùn)

  • Bể Chứa Bùn: Bùn dư từ bể lắng được lưu trữ tại đây trong một khoảng thời gian nhất định.
  • Ngăn mùi: Không khí được cấp vào bể chứa bùn để duy trì điều kiện hiếu khí, tránh phát sinh mùi hôi do sự phân hủy kị khí chất hữu cơ.
  • Xử lý cuối cùng: Bùn được thu gom bởi các cơ quan chức năng và xử lý theo quy định (chôn lấp, làm phân compost, v.v.).

3. Các Công nghệ Xử lý Nước thải Sinh hoạt Hiện đại

Để tối ưu hóa hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt về mặt chi phí, diện tích và hiệu quả, chúng tôi áp dụng các công nghệ tiên tiến:

3.1. Công nghệ AAO kết hợp MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

  • AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic): Là sự kết hợp của 3 vùng: Kị khí (Anaerobic), Thiếu khí (Anoxic) và Hiếu khí (Oxic) trong một chu trình xử lý liên tục. Đây là công nghệ mạnh mẽ và phổ biến nhất hiện nay để loại bỏ đồng thời BOD, N và P.
  • MBBR: Là công nghệ phản ứng sinh học tầng lửng di động.
    • Nguyên lý: Sử dụng các giá thể sinh học di động (media) đặt trong bể Aerotank. Vi sinh vật sẽ bám dính và phát triển thành lớp màng sinh học trên các giá thể này.
    • Ưu điểm: Tăng nồng độ vi sinh vật hiệu quả (MLSS), giúp tăng tải trọng xử lý, giảm đáng kể diện tích xây dựng so với công nghệ bùn hoạt tính truyền thống. Việc kết hợp AAO và MBBR mang lại hệ thống xử lý gọn nhẹ, ổn định và hiệu suất cao.

3.2. Công nghệ MBR (Membrane Bioreactor)

  • Nguyên lý: Thay thế bể lắng truyền thống bằng màng lọc sợi rỗng siêu mịn đặt trực tiếp trong bể sinh học.
  • Ưu điểm vượt trội:
    • Chất lượng nước đầu ra tuyệt hảo: Nước qua màng lọc có độ trong và chất lượng gần như nước uống, có thể tái sử dụng cho mục đích tưới cây, rửa đường.
    • Hiệu suất tách bùn 100%: Loại bỏ hoàn toàn cặn lơ lửng, vi khuẩn và virus.
    • Giảm diện tích: Có thể duy trì nồng độ bùn rất cao (lên đến 8.000 – 15.000 mg/L), giúp giảm diện tích xây dựng hệ thống tới 30-50%.

3.3. Công nghệ Unitank

  • Nguyên lý: Là hệ thống xử lý bùn hoạt tính hoạt động theo chu kỳ, trong đó toàn bộ quá trình (điều hòa, sinh học, lắng) diễn ra trong cùng một hoặc hai bể được phân chia.
  • Ưu điểm: Đơn giản, dễ vận hành, phù hợp với các khu vực có lưu lượng không quá lớn và có thể được tích hợp vào các không gian hẹp.

4. Tổng kết

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt không chỉ là một quy trình kỹ thuật mà còn là giải pháp bảo vệ môi trường mang tính chiến lược. Với việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như AAO&MBBR, MBR, Unitank, chúng tôi cam kết mang lại một hệ thống:

  • Hiệu quả cao: Đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra đạt Quy chuẩn Việt Nam (QCVN).
  • Tiết kiệm: Giảm thiểu chi phí điện năng và vận hành, tối ưu hóa diện tích xây dựng.
  • Ổn định: Vận hành liên tục, ổn định, chống chịu tốt trước các biến động tải trọng.

Để được tư vấn miễn phí về giải pháp hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp nhất với dự án của bạn, hãy liên hệ ngay với công ty môi trường Ngọc Lân!

Xem thêm:

 

Tags: ,