Nhóm 6 – công nghệ xử lý nước thải (

Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN *** BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI – EE4271 (Mã lớp: 129118) Đề tài: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ TRONG KHU DÂN CƯ/ KHU CÔNG NGHIỆP Giảng viên dạng dạy: ThS Đinh Thị Lan Anh Nhóm sinh viên thực hiên: (Nhóm 6) Bùi Hồng Tuấn (NT) - 20174341 Nguyễn Quang Quỳnh Dương - 20173792 Trịnh Văn Hùng - 20173932 Vũ Xuân Trường - 20174309 Nguyễn Trường Giang - 20173808 Lê Anh Tuấn - 20174329 Hà Nội, 11/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) MỤC LỤC MỤC LỤC CHƯƠNG I: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA I.1.TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI I.1.1 Tổng quan bia I.1.2 Công nghệ sản xuất bia .5 I.1.3 Các nguồn phát sinh nước thải sản xuất bia .7 I.1.4 Đặc tính dịng nước thải I.2 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 10 I.2.1 Phương pháp bùn hoạt tính 10 I.2.1.1 Thành phần bên bùn hoạt tính .11 I.2.1.2 Các yếu tố tác động làm ảnh hưởng đến phát triển vi sinh vật bùn hoạt tính 15 I.2.1.3 Phân loại bùn hoạt tính 15 I.1.2.4 Trình tự xử lý nước thải bùn hoạt tính 16 I.1.2.5 Xử lý bùn cặn 17 I.1.2.6 Ưu nhược điểm phương pháp 17 I.2.2 Phương pháp hồ sinh học hiếu khí 18 I.2.2.1 Tổng quan .18 I.2.2.2 Phân loại .19 I.2.2.3 Các giai đoạn xử lý .21 I.2.2.4 Thiết kế 22 I.2.2.5 Đánh giá 23 I.2.3 Phương pháp yếm khí 24 I.2.3.1 Quá trình trao đổi chất: 24 I.2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trình phân hủy .24 I.2.3.3 Một số loại bể xử lí sinh học phương pháp kị khí 25 I.2.3.4 Đánh giá ưu, nhược điểm 26 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) I.2.3.5 Một số nhà máy bia .26 I.2.4 Phương pháp màng sinh học hiếu khí 27 I.2.4.1 Tổng quan .27 I.2.4.2 Các trình 27 I.2.4.3 Ưu nhược điểm phương pháp 29 I.2.4.4 Một số nhà máy sử dụng phương pháp MBR 30 I.2.4.5 Một số lưu đồ P&ID điển hình cho phương pháp MBR .30 I.2.4.6: Kết so sánh với phương pháp bùn hoạt tính truyền thống .32 I.3 ĐÁNH GIÁ CHUNG 33 I.3.1 Tổng quan hai phương pháp xử lí nước thải hiếu khí kị khí 33 I.3.2 Quy trình xử lí nước thải nhà máy bia 34 I.3.3 Hệ thống Scasa nhà máy bia Haniken 35 I.3.4 Chi phí xây dựng vận hành nhà máy bia 36 CHƯƠNG II: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU DÂN CƯ VÀ KHU CÔNG NGHIỆP 37 II.1 HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ 37 II.1.1 Nguồn gốc nước thải khu dân cư .37 II.1.2 Đặc tính nước thải đầu vào 37 II.1.3 Xử lý nước thải khu dân cư .38 II.1.3.1 Tiêu chí lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải .38 II.1.3.2 Sơ đồ xử lý nước thải sinh hoạt tiêu chuẩn 38 II.1.3.3 Đánh giá phương pháp xử lý nước thải .42 II.2 HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP .43 II.2.1 Thực trạng ô nhiễm nguồn nước thải công nghiệp .43 II.2.2 Đặc tính nước thải cơng nghiệp .43 II.2.3 Xử lí nước thải công nghiệp .45 II.2.4 Minh họa: Xử lý nước thải cho ngành công nghiệp gỗ 49 II.2.4.1 Đặc tính nước thải .49 II.2.4.2 Phương pháp xử lý .50 II.2.4.3 Kết đạt 52 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) II.2.4.4: Sơ đồ P&ID SCADA .53 II.3 HỆ THỐNG XỬ LÝ CHUNG NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ VÀ KHU CÔNG NGHIỆP 54 II.3.1 Đặc tính nước thải khu công nghiệp khu dân cư 54 II.3.2 Xử lý nước thải chung, quy trình xử lý nước thải 57 II.3.3.Hệ thống scada nhà máy xử lý nước thải khu công nghiệp sinh hoạt .58 CHƯƠNG III: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI - XỬ LÝ HỖN HỢP NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP BẰNG KHUẨN LAM 60 III.1 TỔNG QUAN 60 III.1.1 Tình hình thực tế 60 III.1.2 Vi khuẩn lam 60 III.2 XỬ LÝ ĐƯỢC THỰC HIỆN 60 III.3 KẾT LUẬN .62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .64 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Công nghệ xử lý nước thải (129118) CHƯƠNG I: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA I.1.TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI I.1.1 Tổng quan bia Bia sản xuất lâu đời giới, sản phẩm lên men có tác dụng giải khát, tạo thoải mái tăng cường sức lực cho thể Các nước có sản lượng sản xuất bia cao Mỹ, CHLB Đức với sản lượng 10 tỷ lít/năm, cịn nhiều nước với sản lượng tỷ lít/năm Thành phần bia bao gồm : 80 - 90 % nước; - % cồn; 0,3 - 0,4 H2CO3 - 10 % chất tan, chất tan 80% gluxit, đến 10 % chứa nitơ, ngồi cịn chứa axit hữu cơ, chất khống, số vitamin Nguyên liệu để sản xuất bia bao gồm: malt đại mạch; nguyên liệu thay gạo, lúa mì, ngơ, ; hoa Houblon; men nước Trong nước chiếm thành phần chủ yếu, nước dùng để sản xuất bia phải nước mềm, hàm lượng sắt, mangan thấp tốt, nước phải khử trùng trước đưa vào nấu, đường hóa I.1.2 Cơng nghệ sản xuất bia Các cơng đoạn Công nghệ sản xuất bia miêu tả bao gồm: Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ dây chuyền sản xuất bia TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) Hình 1.2: Cơng nghệ sản xuất bia dịng thải - Chuẩn bị nguyên liệu: Malt đại mạch ngun liệu thay (gạo, lúa mì, ngơ) làm đưa vào xay, nghiền ướt để tăng bề mặt hoạt động enzym giảm thời gian nấu - Lọc dịch đường để thu nước nha loại bỏ bã malt Quá trình gồm hai bước: Bước 1: Lọc hỗn hợp dịch đường thu nước nha đầu; Bước : Dùng nước nóng rửa bã thu nước nha cuối tách bã malt - Nấu với hoa houblon để tạo hương vị cho bia, sau nước nha qua thiết bị tách bã hoa - Làm lạnh: Nước nha từ nồi nấu có nhiệt độ xấp xỉ 100°C làm lạnh tới nhiệt độ thích hợp q trình lên men, nhiệt độ vào khoảng 10 đến 16°C qua TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) hai giai đoạn Giai đoạn dùng nước lạnh hạ nhiệt độ xuống chừng 30°C giai đoạn dùng tác nhân lạnh glycol để hạ nhiệt độ xuống cịn chừng 14°C - Lên men lên men phụ: Đây trình quan trọng sản xuất bia Quá trình lên men nhờ tác dụng men giống để chuyển hóa đường thành alcol etylic khí cacbonic: Lên men C6 H12O6  2C2 H 5OH  2CO2   (QR ) Nhiệt độ trì giai đoạn lên men (6 đến 10 ngày) từ đến 10°C Sau tiếp tục thực giai đoạn lên men phụ cách hạ nhiệt độ bia non xuống đến 3°C áp suất 0,5 đến at thời gian 14 ngày cho bia 21 ngày cho bia đóng chai lon Q trình lên men phụ diễn chậm thời gian dài giúp cho cặn lắng, làm bão hòa CO2 , làm tăng chất lượng độ bền bia Nấm men tách ra, phần phục hồi làm men giống, phần thải làm thức ăn gia súc Hạ nhiệt độ bia non để thực giai đoạn lên men phụ dùng tác nhân làm lạnh glycol - Lọc bia nhằm loại bỏ tạp chất không tan nấm men, protein, houblon làm cho bia máy lọc khung với chất trợ lọc diatomit - Bão hòa CO2 chiết chai Trước chiết chai, bia bão hòa CO2 khí thu từ q trình lên men chứa bình áp suất Các dụng cụ chứa bia (chai , lon, két) phải rửa, trùng đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, sau thực q trình chiết chai điều kiện chân không để hạn chế tiếp xúc bia với khơng khí Tiếp theo đóng nắp trùng chế độ nhiệt khác để đảm bảo chất lượng thời gian bảo hành Trong công nghệ sản xuất bia, nước dùng vào mục đích: - Làm nguyên liệu pha trộn theo tỷ lệ định để nghiền ướt malt gạo (hay lúa mì ) bổ sung tiếp q trình nấu - đường hóa - Sản xuất nước dùng cho trình nấu - đường hóa, nấu hoa, trùng - Một lượng nước lớn dùng cho trình rửa chai, lon, thiết bị máy móc sàn thao tác I.1.3 Các nguồn phát sinh nước thải sản xuất bia Nước thải Công nghệ sản xuất bia bao gồm : - Nước làm lạnh, nước ngưng, nguồn nước thải gần khơng bị nhiễm, có khả tuần hồn sử dụng lại - Nước thải từ phận nấu - đường hóa, chủ yếu nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, sàn nhà, nên chứa bã malt, tinh bột, bã hoa, chất hữu - Nước thải từ hầm lên men nước vệ sinh thiết bị lên men, thùng chứa, đường ống, sàn nhà, xưởng, có chứa bã men chất hữu - Nước thải rửa chai, dòng thải có nhiễm lớn Cơng nghệ sản xuất bia TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Công nghệ xử lý nước thải (129118) Về nguyên lý chai để đóng bia rửa qua bước: rửa với nước nóng, rửa dung dịch kiêm lỗng nóng (1 - % NaOH), tiếp rửa bẩn nhân bên chai cuối phun kiềm nóng rửa bên bên ngồi chai, sau rửa nước nóng nước lạnh Do dịng thải q trình rửa chai có độ pH cao làm cho dịng thải chung có giá trị pH kiềm tính Hình 1.3 Sơ đồ nước sử dụng sản xuất bia dòng thải Kiểm tra nước thải từ máy rửa chai loại chai 0,5 lít cho thấy mức độ nhiễm bảng: Hình 1.4 Ơ nhiễm nước thải từ máy rửa chai bia (đối với loại chai 0,5l) I.1.4 Đặc tính dịng nước thải Trong sản xuất bia, cơng nghệ thay đổi từ nhà máy sang nhà máy khác, khác sử dụng phương pháp lên men hay chìm Nhưng khác vấn đề sử dụng nước cho q trình rửa chai, lon, máy móc thiết bị, sàn nhà, Điều dẫn đến tải lượng nước thải hàm lượng chất ô nhiễm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Công nghệ xử lý nước thải (129118) nhà máy bia khác Ở nhà máy bia có biện pháp tuần hồn nước cơng nghệ rửa tiết kiệm nước lượng nước thấp, CHLB Đức, nước sử dụng nước thải nhà máy bia sau : - Định mức nước cấp : - m3/1000 lít bia; tải lượng nước thải : 2,5 - m3/1000 lít bia; - Tải trọng BOD5 : + kg / 1000 lít bia; tỷ lệ BOD5 : COD = 0,55 - 0,7 - Hàm lượng chất ô nhiễm nước thải sau: BOD5 = 1100 đến 1500 mg/l; COD = 1800 đến 3000mg/l ; - Tổng nitơ : 30 đến 100 mg/l; tổng photpho: 10 đến 30 mg/l Với biện pháp sử dụng nước hiệu định mức nước thải nhà máy bia thấp đến mà cho 1000 lít bia sản phẩm Trung bình lượng nước thải nhiều nhà máy bia lớn gấp 10 đến 20 lần lượng bia sản phẩm Hình 1.5 Đặc tính nước thải nước thải từ nhà máy bia Việt Nam Hình 1.6 Đặc tính dịng thải nhà máy bia Haniken TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) I.2 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA Để giảm lượng nước thải chất gây ô nhiễm nước thải công nghệ sản xuất bia , cần nghiên cứu thăm dò khả sau: - Phân luồng dịng thải để tuần hồn sử dụng dịng chất nhiễm nước làm lạnh , nước ngưng cho trình rửa thiết bị, sàn, chai - Sử dụng thiết bị rửa cao áp súng phun tia rửa khô để giảm lượng nước rửa - Hạn chế rơi vãi nguyên liệu, men, hoa houblon thu gom kịp thời bã men, bã malt, bã hoa bã lọc để hạn chế nhiễm dịng nước rửa sàn Do đặc tính nước thải Cơng nghệ sản xuất bia có chứa hàm lượng chất hữu cao trạng thái hịa tan trạng thái lơ lửng, chủ yếu hydratcacbon, protein axit hữu cơ, chất có khả phân hủy sinh học Tỷ lệ BOD5 COD nằm khoảng từ 0,50 đến 0,7, thích hợp với phương pháp xử lý sinh học Tuy nhiên , trường hợp thiếu chất dinh dưỡng nitơ photpho cho trình phát triển vi sinh vật , cần phải có bổ sung kịp thời Nước thải trước đưa vào xử lý sinh học cần qua sàng, lọc, để tách tạp chất thô giấy nhãn, nút bấc loại hạt rắn khác Đối với dòng thải rửa chai có giá trị pH cao cần trung hịa khí CO2 q trình lên men hay khí thải nồi I.2.1 Phương pháp bùn hoạt tính Bùn hoạt tính hay cịn có tên gọi khác bùn vi sinh hoạt tính, loại bùn thải sinh từ hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp sinh học Bên bùn hoạt tính tập hợp nhiều chủng loại vi sinh vật có lợi cho cơng trình xử lý nước thải như: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh,… Các vi sinh vật nước thải bám vào chất lơ lửng để cư trú, sinh sản phát triển, vi sinh vật sử dụng nguồn chất hữu nước làm thức ăn, đồng thời phân hủy chất hữu làm tăng sinh khối tạo thành hạt bùn gọi bùn hoạt tính Hình 1.7 Bùn hoạt tính 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Công nghệ xử lý nước thải (129118) Qua q trình tìm hiểu, chúng em có thu thập thơng tin đặc tính nước thải đầu vào nhà máy sản xuất gỗ ván công ty Arian Wood Factory Iran Thông tin cho bảng dưới: STT Chất gây ô nhiễm Số liệu (Raw Wood Wastewater) Tiêu chuẩn Iran (Cho nước bề mặt) QCVN 40:2011 BTNMT (Cột B) COD (mg/L) 1050 100 150 BOD5 (mg/L) 517 50 50 Colour (Pt-Co) 91 75 150 TDS (mg/L) 522 TSS (mg/L) 115 60 100 pH 6.8 6.5 – 8.5 5.5 - Độ đục (Turbidity) 84 50 P-PO4 (mg/L) 2.65 6 N-NO3 (mg/L) 2.7 50 40 10 Độ dẫn điện (EC) (µs) 1059 11 Độ mặn (mg/l) 679 12 Độ cứng tổng (CaCO3 mg/l) 194 Hình 2.12 Bảng đặc tính nước thải thơ nhà máy sản xuất gỗ Arian Wood Factory Mẫu nước thải ngành công nghiệp gỗ lấy từ Nhà máy Gỗ Arian, cách Rasht 15 km, hoạt động từ năm 2015, với sản lượng nước thải khoảng 700 m3/ngày Các mẫu đặt thủ công hộp nhựa (20 L), bảo quản phịng thí nghiệm 4°C phân tích II.2.4.2 Phương pháp xử lý Ở đây, nhà máy Arian sử dụng phương pháp hoá lý để xử lý nước thải Cụ thể trình xử lý chia thành giai đoạn sau Giai đoạn 1: Đông tụ - keo tụ: Sử dụng hợp chất có tính dễ phân giải ion nước, tạo chất keo, dính với mục đích bám, dính lấy thành phần chất thải lơ lửng tạo thành chất rắn lơ lửng có kích thước lớn bùn để dễ dàng lọc loại bỏ Đồng thời chất đơng tụ, keo tụ cịn phản ứng để làm giảm số thành phần chất hoá học có nước thải Các chất thường sử dụng là: Canxi hidroxit (Ca(OH)2), muối phèn nhơm Nhôm sunphat (Al2(SO4)3), Nhôm 52 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) clorid (AlCl3), phèn sắt Sắt (III) clorid (FeCl3), hay polyme Polyaluminum Clorid (PAC), Polyacrylamid (PAM),… Trong nghiên cứu có so sánh hiệu loại bỏ thành phần COD, chất rắn lơ lửng chất đông tụ PAC, FeCl3, Al2(SO4)3 Kết cho thấy PAC có hiệu cao trình đơng tụ, keo tụ loại bỏ chất thải PAC làm giảm 84,1% COD loại bỏ độ đục lên đến 82,0% Hình 2.13 Hiệu loại bỏ COD độ đục PAC, FeCl3, Al2(SO4)3 Trong đó: +) a, b: Ảnh hưởng nồng độ chất đông tụ việc giảm COD, độ đục điều kiện thí nghiệm: liều lượng chất đông tụ (200–800mg/L), khuấy 120rpm/5phút, thời gian lắng (30 phút) +) c, d: Ảnh hưởng pH đến việc giảm COD, độ đục điều kiện thí nghiệm: liều lượng chất đông tụ (400mg/L), khuấy 120rpm/5phút, thời gian lắng (30 phút), pH (2–10) Giai đoạn 2: Gạn lọc: Sau chất đông tụ, keo tụ phản ứng tạo lượng lớn chất rắn lơ lửng bùn Trong giai đoạn này, bùn lắng, gạn lọc qua bể lắng, lọc đưa để xử lý riêng Giai đoạn 3: Oxi hoá: Xử dụng chất oxi hoá mạnh Clo (Cl2), Ozon (O3), Hidro Peoxide (H2O2), để loại bỏ chất thải nước phenol, hợp chất lưu huỳnh, chất nhuộm, xyanua, andehit,… Ở nghiên cứu sử dụng trình Fenton: hỗn hợp Hidro Peoxide (H2O2) kết hợp với sắt đen (thường sắt 53 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) (II) sunfat, FeSO4) để oxy hóa chất gây nhiễm nước thải Fenton sử dụng để xử lý nước thải đen phân hủy lignin Tỷ lệ loại bỏ lignin, hợp chất thơm, COD lên đến 90% Bằng cách sử phương pháp phản ứng bề mặt kết hợp thiết kế tổ hợp trung tâm RSM-CCD để dụng tối ưu hố q trình Fenton, thu kết quả: Độ đục COD loại bỏ tối đa 94,1% 72,5% điều kiện tối ưu ([Fe2+] = 250 mg/L, [H2O2] = 500 mg/L, pH = 3,5, thời gian 60 phút) Hình 2.14 Các trường hợp thí nghiệm theo phương pháp RMS-CCD Ngoài giai đoạn ta thêm giai đoạn xử lý sinh học, sử dụng q trình hiếu khí, kị khí để loại bỏ thành phần hữu chất thải lại, tối ưu kết xử lý nước thải cho nhà máy II.2.4.3 Kết đạt Hình 2.15.Bảng kết xử lý nước thải phương pháp đông tụ, keo tụ nhà máy sản xuất gỗ Arian Wood Factory (Iran) 54 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) Sử dụng phương pháp Fenton kết hợp với đông tụ, keo tụ làm giảm thành phần nước thải cách đáng kể Kết thu nằm giá trị cho phép Chỉ số COD giảm 95,6%, BOD5 giảm 96,1%, độ màu độ đục giảm gần 100%, hợp chất Nito photpho, gốc nitrat, phtophat loại bỏ, cịn lại khơng đáng kể II.2.4.4: Sơ đồ P&ID SCADA Dưới sơ đồ P&ID SCADA nhà máy sản xuất gỗ khác sử dụng phương pháp đông tụ, keo tụ kết hợp với phương pháp sinh học Hình 2.16 Sơ đồ P&ID Giải thích lưu đồ: +) Ban đầu, nước thải đưa vào bể chứa Các cảm biến mức S400, S401, S402 đo mức nước thải bể mức nước thấp mức cho phép, cảm biến S400 bật, máy bơm P109 bơm nước thải qua bể lọc tĩnh vào bề điều hoà Khi mước nước thải bể chứa lên cao, cảm biến S401 bật cảnh báo, mức vượt S401, cảm biến S402 bật bơm P100 xả bớt nước thải bể chứa khác Nước thải từ bể điều hoà bơm vào bình trộn giai đoạn +) Trong qua trình trộn giai đoạn 2, nhiều loại chế phẩm chuẩn bị khởi động hệ thống thêm vào như: sắt clorua, polyelectrolyte nhôm clorua, để gạn chất ô nhiễm nước q trình đơng tụ keo tụ Để trình diễn điều kiện pH tối ưu, canxi hydroxit thêm vào giai 55 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) đoạn Động trộn hoạt động liên tục suốt trình trộn chế phẩm hóa chất khác để q trình đơng tụ, keo tụ diễn hiệu +) Sau phản ứng diễn bể trộn, nước thải chuyển sang bể lắng giai đoạn bể lắng giai đoạn Tại máy khuấy trộn bật, chất rắn lơ lửng bùn lắng xuống đáy bể đưa xuống bể chứa bùn hoá chất Trong bể chứa bùn có thiết bị khuấy P107 để tránh cho bùn bị đóng cứng lại +) Giai đoạn 3: Nước thải sau xử lý lắng giai đoạn đưa xuống bể hiếu khí để thực q trình hiếu khí sinh học Tại đây, máy sục khí C100 máy trộn M109, M110 hoạt động tăng hiệu q trình hiếu khí Nước thải sau q trình hiếu khí dẫn bể lắng cuối Tại bùn lắng sinh học bơm vào bể chứa bùn sinh học, phần tái sử dụng, phần bùn dư thải +) Giai đoạn 4: Nước sau q trình xử lý hồn tất đưa vào bể chứa Dưới giao diện SCADA lưu đồ P&ID Hình 2.17 SCADA II.3 HỆ THỐNG XỬ LÝ CHUNG NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ VÀ KHU CƠNG NGHIỆP II.3.1 Đặc tính nước thải khu cơng nghiệp khu dân cư a Đặc tính nước thải khu công nghiệp Do nước thải sử dụng vào nhiều mục đích khác q trình sản xuất làm nguộn sản phẩm, làm mát máy, vận chuyển nguyên vạt liệu, làm dung 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) mơi, q trình giặt rửa, làm Nước thải cơng nghiệp có chứa chất tan, chất vô cơ, chất hữu cơ, mang tính kiềm axit, khơng màu có màu chứa dầu mỡ chất độc hại Nước thải khu cơng nghiệp phụ thuộc vào loại hình sản xuất, mơ hình sản xuất quy mô sản xuất Các thông số đặc chưng cho nước thải bảo gồm nhiệt độ, mùi vị, màu sắc, độ đục, chất ô nhiễm không tan chất lắng được, chất rắn lơ lửng chất dầu mỡ, chất tan muối vô cơ, hợp chất hữu tan nước, axit, kiềm Có loại muối tan muối sunfat, muối clorua khơng có khả phân hủy sinh học • Các chất hữu cơ: đặc trung thơng số BOD COD • Tổng cacbon hữu TOC: tổng hợp chất hữu có chứa cacbon • Cacbon hữu hịa tan DOC • Các độc tố: nước thải chứa kim loại thủy ngân, đồng, chì, kẽm, cadimi, … Đặc tính nước thải xác định qua đo đạc, lấy mẫu phân tích Đặc tính nước thả cho phép đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải thông số cần thiết để lựa chọn phương pháp xử lý tính tốn thiết bị xử lý Ví dụ: • Cơng nghệ thực phẩm: BOD, chất rắn lơ lửng, loại thuốc trừ sâu độc hại… • Nhà máy điện: chất rắn lơ lửng, thủy ngân, chì, crom, lưu huỳnh dạng khí, • Sắt cơng nghiệp thép: sản phẩm khí hóa, dầu mỡ động vật, hạt rắn, axit sunfuric • Cơng nghiệp giấy bột giấy: TSS, BOD, chloroform, furan, dioxin, phenol, COD chất rắn lơ lửng • Cơng nghiệp dệt may: BOD, SS, dầu mỡ, sunfua, phenol crom b Đặc tính nước thải sinh hoạt khu dân cư Nước thải sinh hoạt là nước thải từ trình sinh hoạt người dân, bao gồm: tắm giặt, vệ sinh, tẩy rửa, nấu ăn…Chúng thải từ hộ dân nằm khu dân cư Khối lượng nước thải phụ thuộc vào yếu tố • Quy mơ dân số • Tiêu chuẩn cấp nước • Khả đặc điểm hệ thống thoát nước • Loại hình sinh hoạt • Lưu lượng nước thải • Tải trọng tính theo đầu người Đặc trưng nước thải khu dân cư có hàm lượng chất hữu lớn, chứa nhiều visinh vật Nước thải sinh hoạt dân cư ô nhiễm chủ yếu bới thông số 𝐵𝑂𝐷5, 57 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Công nghệ xử lý nước thải (129118) COD, SS, tổng N, tổng P, dầu mỡ - chất béo Đặc tính nước thải khu dân cư thường ổn định so với nước thải khu công nghiệp c Nước thải khu công nghiệp khu dân cư Khi thực xử lý sinh hóa nước thải cơng nghiệp chung với nước thải sinh hoạt, trình làm ổn định có hiệu suất cao xử lý riêng nước thải công nghiệp Do nước thải sinh hoạt chứa nguyên tố dinh dưỡng làm loãng nước thải sản xuất Mức độ pha lỗng cần thiết xác định theo cơng thức: Trong đó: m: tỷ lệ lượng nước thải sinh hoạt nước thải sản xuất Lsx: BOD toàn phần nước thải sản xuất mg/l Lhh: BOD toàn phần hỗn hợp nước thải sinh hoạt nước thải sản xuất mg/l Lsh: BOD tồn phần nước thải sinh hoạt mg/l Hình 2.18 Nhà máy xử lí nước thải cơng nghiệp 58 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) II.3.2 Xử lý nước thải chung, quy trình xử lý nước thải Quy trình xử lý nước thải khu công nghiệp chung Nước thải khu cơng nghiệp xử lí theo giai đoạn:  Giai đoạn 1: xử lý phương pháp học  Giai đoạn 2: xử lý phương pháp hóa lý  Giai đoạn 3: xử lý phương pháp sinh học  Giai đoạn 4: khử trùng nước STT Thành phần ô nhiễm Chất rắn thơ Chất rắn lơ lửng Chất rắn hữu hịa tan Nito Photpho Khử chất rắn lơ lửng mịn Phương pháp xử lý phổ biến Giai đoạn xử lý Loại bỏ song/ lưới chắn rác Xử lý bậc Bể lắng, tuyển Bùn hoạt tính, lọc sinh học Xử lý bậc Bùn hoạt tính khử nito Đơng tụ lắng Lọc áp lực Tiệt trùng hóa chất Xử lý bậc Khử vi khuẩn màng Trao đổi ion, thẩm thấu ngược, bay Khử muối vơ Khử màu Oxy hóa bậc cao 10 Khử mùi Thu hồi khí, tháp khử mùi Xử lý bổ sung Hình 2.19.Bảng giai đoạn xử lý nước thải Quá trình xử lý hỗn hợp nước thải khu công nghiệp nước thải sinh hoạt thực theo sơ đồ sau: Hình 2.20 Sơ đồ xử lý chung 59 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) Trong đó: Bể điều hịa Bể lắng sơ cấp Bể trộn nước thải Reroten Bể lắng thứ cấp Bể khử trùng Bể điều hòa Bể lắng sơ cấp Bể xử lý bùn yếm khí 10 Máy tách nước khỏi bùn II.3.3.Hệ thống scada nhà máy xử lý nước thải khu cơng nghiệp sinh hoạt Hình 2.21.Sơ đồ xử lý nước thải chung Hình 2.22.Nhà máy xử lý nước thải khu công nghiệp quốc tế protrade 60 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) Quy trình xử lý nước thải khu cơng nghiệp Protrade Nhà máy có tổng công suất 10000m3 ngày đêm bào gồm nhà đặt thiết bị bơm, nhà đặt máy thổi khí, nhà máy ép bùn, nhà chứa chất thải nguy hại, nhà kho hóa chất, cụm nhà điều hành Cụm nhà chức đặt nơi có vị trí cao giúp người vận hành dễ dành quan sát vận hành trì chế độ hoạt động ổn định cho toàn nhà máy Phịng điều khiển nơi đặt tồn tủ điện nhà máy kết nối với hệ thống điều khiển tự động PLC – SCADA Nước thải tập trung khu công nghiệp thu gom hầm bơm với quy hoạch 10000 m^3 ngày đêm, lưu lượng nước thải đầu vào hệ thống xử lý kiểm sốt liên tục chặt chẽ thơng qua đồng hồ đo lưu lượng thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam Nước thải đầu vào cụm bể xử lý tách cặn rác có kích thước lớn 2mm thiết bị lượn rác tinh giúp bảo vệ thiết bị bơm phía sau Sau loại bỏ rác nước thải dẫn vào bể tách dầu để loại bỏ váng dầu bề mặt trước chảy qua bể diều hịa Khí cấp vào bể điều hịa thơng qua hệ thống máy thối khí đĩa phân phối khí lắp đặt đáy bể giúp tạo điều kiện khuấy trộn hiệu để ổn định lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm nước thải ngăn chặn tình trạng tích tụ cặn đáy bể Nước thải sau điều hòa bơm tới cụm xử lý hóa lý, phản ứng keo tụ tạo bơng lắng hóa lý Hóa chất phèn polime châm vào để keo tụ loại bỏ thành phần ô nhiễm chất rắn lơ lững nước thải Nước thải sau cụm xử lý hóa lý đưa tới bể xử lý sinh học để xử lý, hệ thống bao gồm xử lý sinh học hiếu khí kết học thiếu khí bể lắng sinh học Dưới hoạt động VSV hiếu khí kị khí tồn chất nhiễm COD, BOD tổng nito loại bỏ hoàn toàn Bể hiếu được cung cấp oxi thông qua hệ thống máy thổi khí hệ đĩa phân phối khí Nước đưa tới bể lắng sinh học Sau nước đưa qua bể lắng sinh học, nước thải đưa tới bể khử trùng đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn cột A BTNMT 61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) CHƯƠNG III: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI - XỬ LÝ HỖN HỢP NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP BẰNG KHUẨN LAM III.1 TỔNG QUAN III.1.1 Tình hình thực tế Cơng ty Thốt nước Vệ sinh Alexandria (ASDCO), Alexandria, Ai Cập có hai nhà máy xử lý chính: phía đơng phía tây (EWTP WWTP) tiếp nhận hỗn hợp nước thải sinh hoạt cơng nghiệp xả vào hồ Mariut Hồ có mức độ khủng khiếp chất hữu dễ phân hủy sinh học, sinh vật gây bệnh, phân bón, thuốc trừ sâu kim loại nặng vượt mức báo cáo hồ nhiễm cao tồn giới Việc cô lập sử dụng sinh khối vi khuẩn lam tạo địa phương cho quy trình xử lý chất nhiễm có độc tính cao mang lại cơng cụ hiệu rẻ cho hoạt động công nghiệp phủ tư nhân Alexandria tạo nguồn thu địa phương Ai Cập III.1.2 Vi khuẩn lam Vi khuẩn lam sống môi trường thủy sinh bị ô nhiễm nặng, nơi chúng phân bố rộng rãi chiếm ưu quần thể vi thực vật [25, 27, 57] Chúng có sức đề kháng tính chọn lọc tự nhiên chống lại chất ô nhiễm môi trường khả tồn hoạt động trao đổi chất chúng không bị ảnh hưởng giảm mức độ chất nhiễm phân hủy sinh học mà chúng phân hủy Vi khuẩn lam chứng minh có hiệu cao việc tích tụ phân hủy loại chất ô nhiễm môi trường khác nhau, bao gồm thuốc trừ sâu [20, 37, 41], dầu thô [2, 3, 57] naphthalene [9, 10], phenanthrene [44], phenol catechol [22, 54] xenobiotics [42] Vi khuẩn lam sử dụng hiệu phương pháp chi phí thấp để xử lý nước thải chăn ni bị sữa [36], chất dinh dưỡng vơ hịa tan từ trang trại nuôi cá [17] chất dinh dưỡng (N P) [14, 15, 30, 45, 48] Chúng báo cáo tác nhân hiệu để đồng hóa chất hữu từ môi trường ô nhiễm [4, 43, 60] chuyển hóa loại bỏ kim loại nặng [4, 34, 49] Vi khuẩn lam sử dụng thành công việc xử lý sinh học cố tràn dầu khu vực khác giới [12, 50, 51, 56] III.2 XỬ LÝ ĐƯỢC THỰC HIỆN Trong nghiên cứu này, ba loài vi khuẩn lam khác nhau; hai loại họ Anabaena spp (Anabaena oryzae, Anabaena variabilis) Tolypothrix ceytonica nghiên cứu khả phân hủy sinh học chất hữu loại bỏ kim loại nặng khỏi nước thải xử lý sơ cấp EWTP WWTP chúng có sức đề kháng cao thích nghi để đối phó với nhiều chất gây ô nhiễm khác Chúng chứng 62 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Công nghệ xử lý nước thải (129118) minh khả phân hủy cao hydrocacbon clo hóa khó phân hủy Lindane (C6H6Cl6 thuốc sâu :v) [20] kim loại nặng [1] Quy trình: Lấy mẫu đại diện nước thải vào nhà máy suốt 24 để tránh dao động dịng chảy cường độ dịng chảy Đặc tính nước thải: Các thông số chất lượng nước thải bao gồm nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5); nhu cầu oxy hóa học (COD); tổng chất rắn lơ lửng (TSS); tổng chất rắn hòa tan (TDS); chất béo, dầu mỡ (FOG) hai kim loại nặng (Zn, Cu) đặc trưng trước sau xử lý để xác định hiệu trình xử lý Trong số kim loại nặng, Cu Zn chọn mức độ trung bình chúng nước thải xử lý sơ cấp cao giới hạn tối đa cho phép (MPL) theo Luật Môi trường Ai Cập (48/1982 4/1994) để xả thải an tồn vào nguồn nước Hình 3.1.Đặc điểm nước thải sau xử lý sơ cấp nhà máy Các loài chọn cấy riêng lẻ 100 ml môi trường nuôi cấy (ba lần lặp lại) ủ tuần thu phát triển mạnh mẽ Nước thải từ hai nhà máy (EWTP WWTP) phân phối (mỗi nhà máy 900 ml) vào 18 bình nón khử trùng (2 l), chín bình cho dịng thải Mỗi mẫu nuôi (100 ml) gieo riêng vào nước thải từ hai nhà máy (EWTP WWTP) với thể tích cuối 1L mẫu ủ điều kiện phù hợp ngày Sáu bình khác (ba bình cho nhà máy) cung cấp 1L cho bình nước thải hai nhà máy mà khơng có vi khuẩn lam để kiểm sốt cho q trình xét nghiệm sinh học Chúng ủ điều kiện, lấy mẫu xác định đặc điểm khoảng thời gian với nước thải qua xử lý Để xác định dư lượng kim loại nặng thông số khác, mẫu thu thập khoảng thời gian 24 Tại thời điểm lấy mẫu, 130 ml từ bình rút cách vơ trùng, tất thông số khảo sát xác định tính tốn hiệu loại bỏ chúng cách sử dụng loài chọn Kết thu sau xử lý: Đặc điểm nước thải Nước thải qua xử lý sơ cấp hai nhà máy sản xuất đặc trưng (Bảng 1) BOD5, COD, TSS, TDS, FOG, Zn 63 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) Cu ghi nhận mức trung bình 155, 380, 184, 1250, 22, 0,1779 0,0577 mg / l nước thải xử lý sơ cấp EWTP Cao đáng kể hầu hết thông số kiểm tra phát nước thải nhà máy xử lý WWTP, đặc biệt hàm lượng hữu cơ, chất rắn dầu mỡ 280, 519, 435, 1609, 32 mg/l ghi lại mức trung bình cho BOD5, COD, TSS, TDS FOG, tương ứng Hình 3.2.Bảng Nồng độ cặn (RC) thông số chất lượng từ nước thải EWTP WWTP bị ô nhiễm sử dụng vi khuẩn lam chọn thời điểm tiếp xúc khác 64 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) III.3 KẾT LUẬN Kết nghiên cứu chứng minh tầm quan trọng lợi công nghệ sinh học việc sử dụng vi tảo thử nghiệm để xử lý nước thải, nơi có triển vọng loại bỏ chất gây ô nhiễm khảo sát thời gian ngắn không tuần Đối với loại bỏ chất hữu cơ, BOD5 COD RE đạt cao ghi nhận 89,29 73,68% A variabilis A oryzae Đối với chất rắn, RE đạt cao TSS TDS ghi nhận T ceytonica A variabilis 64,37 38,84% Đối với chất béo, dầu mỡ FOG RE đạt cao ghi nhận 93,75% T ceytonica đạt Hiệu suất cao thu loại bỏ hai kim loại thử nghiệm đạt 86,12 94,63% Zn Cu T ceytonica T ceytonica Do đó, rõ ràng phương pháp xử lý đề xuất cung cấp cơng nghệ chi phí thấp, hiệu thân thiện với môi trường để xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp hai loại nước thải Nghiên cứu sâu thực để nhấn mạnh ứng dụng quy mô lớn hơn, đặc biệt với dạng vi khuẩn lam cố định 65 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhóm – Công nghệ xử lý nước thải (129118) DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học”, Đức Phẩm Lương, Nhà xuất giáo dục, 2012 [2] “Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp”, Đức Khiển Nguyễn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2014 [3] “Expert System of a Sewage Treatment Plant for Wood Industry”, J BouzaFernandez, G Gonzalez-Filgueira [4] “Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải”, Trần Văn Nhân, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2002 [5] “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia phương pháp sinh học”, Quốc Khởi Tạ, Bộ Giáo dục đào tạo, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2007 [6] “Nghiên cứu, đánh giá số hệ thống xử lý nước thải tập trung thiết kế nhà máy xử lý nước thải khu cơng nghệ cao Hồ Lạc”, Hoàng Thương Lương, Bộ Giáo dục đào tạo, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2006 [7] “Optimization of Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) Operation for Brewery Wastewater Treatment”, Kellie Boyle, Nhà xuất Université d'Ottawa/ University of Ottawa, 2019 [8] “Treatment of Domestic/Municipal and Industrial Wastewater, Using Microalgae: Review”, Mangosuthu University of Technology, Engineering faculty, Department of Civil Engineering [9] “Treatment of mixed domestic–industrial wastewater using cyanobacteria”, Ebtesam El-Bestawy, Society for Industrial Microbiology 2008 [10] “Treatment of wood industry wastewater by combined coagulation– flocculation–decantation and fentonprocess”, Seyyedeh Cobra Azimi , Farhad Shirini , Alireza Pendashteh [11] “Water and Wastewater Treatment Technologies”, Xuan-Thanh Bui, Chart Chiemchaisri, Takahiro Fujioka, Sunita Varjani, 2018 [12] “Water, wastewater and waste management in brewing industries”, Luc Fillaudeau, Pascal Blanpain-Avet, Georges Daufin, 2005 66 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU DÂN CƯ VÀ KHU CÔNG NGHIỆP 37 II.1 HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ 37 II.1.1 Nguồn gốc nước thải khu dân cư .37 II.1.2 Đặc tính nước thải đầu vào... Cơng nghệ xử lý nước thải (129118) MỤC LỤC MỤC LỤC CHƯƠNG I: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA I.1.TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI... (129118) CHƯƠNG I: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA I.1.TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI I.1.1 Tổng quan bia Bia sản xuất lâu đời giới, sản phẩm lên men