NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY TNHH HẢI LONG

Một trong các nguồn gây ô nhiễm môi trường lớn và phổ biến ở nước ta đó là nước thải chứa nhiều chất hữu cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY TNHH HẢI LONG NGÀNH: HOÁ LÝ THUYẾT VÀ HOÁ LÝ MÃ SỐ: 62.44.3101 NGUYỂN VIẾT ĐẠI Người hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN VĂN XÁ Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý HÀ NỘI 2005 MỤC LỤC Trang .4 MỞ ĐẦU .7 CHƯƠNG I - TỔNG QUAN 10 I.1 - Ngành chế biến nông lâm thuỷ sản và những vấn đề về môi trường .10 I.2- Tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải 12 I.2- Các công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu cơ 17 I.3- Công ty TNHH Hải Long và các vấn đề cần được giải quyết 24 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .32 II.1- Phương pháp xác định các chỉ số của nước thải 32 II.2- Phương pháp tính 37 II.3- Đặc tính nước thải của công ty TNHH Hải Long 38 II.4- Phương pháp mô tả thống kê, tối ưu hoá thực nghiệm 39 II.5- Phương pháp xác lập mô hình vật lý .42 II.6- Sơ đồ thí nghiệm .44 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .47 III.1- Giai đoạn xử lý sơ cấp đông keo tụ: .47 III.2- Giai đoạn xử lý thứ cấp - Xử lý sinh học .56 III.3- Đề xuất sơ đồ công nghệ 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .70 Hà Nội, tháng 11 năm 2005 2 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý Hà Nội, tháng 11 năm 2005 3 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý DANH SÁCH CÁC BẢNG Tên Trang Hà Nội, tháng 11 năm 2005 4 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hà Nội, tháng 11 năm 2005 5 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý CÁC CHỮ VIẾT TẮT DO: ôxi hoà tan COD: nhu cầu ôxi phân huỷ các chất hữu cơ bằng hoá học BOD: nhu cầu ôxi phân huỷ các chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học TSS: tổng chất rắn lơ lửng N.tổng: Nitrơ tổng số P.tổng: phospho tổng số HDT: thời gian lưu thuỷ lực Công ty: Công ty TNHH Hải Long NLTS: nông, lâm, thuỷ sản VSV: Vi sinh vật L: Mật độ tưới của tháp M hc : Hàm lượng chất hữu cơ (COD) T l : Nhiệt độ nước thải ρ l : Khối lượng riêng nước thải K: Lưu lượng không khí T k : Nhiệt độ không khí Hàm lượng ôxy trong khí ρ k : khối lượng riêng của không khí d: Đường kính hạt đệm h: Chiều cao hạt đệm D: Đường kính tháp H: Chiều cao lớp đệm A: Bề mặt riêng của đệm V 0 : Thể tích riêng của đệm T d : Thời gian lưu thuỷ lực Hà Nội, tháng 11 năm 2005 6 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý MỞ ĐẦU Một trong các nguồn gây ô nhiễm môi trường lớn và phổ biến ở nước ta đó là nước thải chứa nhiều chất hữu cơ. Chúng được sinh ra từ các hoạt động khác nhau của con người: từ sinh hoạt, chăn nuôi, sản xuất công nghiệp chế biến thực phẩm, giấy, dệt nhuộm và chôn lấp rác thải tập trung . Đặc điểm của loại nước thải này là có hợp chất hữu cơ, nitơ và phốt pho vi sinh vật là tác nhân gây mùi thối, gây hiện tượng phú dưỡng cho các ao hồ, sông, giảm hàm lượng ôxy hòa tan trong nước gây ngạt cho động, thực vật dưới nước, làm ảnh hưởng tới sức khoẻ con người. Chính vì vậy, việc nghiên cứu xử lý nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ các nguồn thải giàu chất hữu cơ luôn là vấn đề cần được quan tâm. Hiện nay, nhiều công trình nghiên cứu xử lý nước thải loại hình này đã thu được kết quả khả quan có tính thực tiễn. Tuy vậy, khi đặt vấn đề áp dụng một công nghệ xử lý môi trường hoàn hảo cho một đối tượng cụ thể nào đó rất cần có một giai đoạn nghiên cứu nghiêm túc mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn nhằm giải quyết triệt để bài toán chi phí và lợi ích. Hướng nghiên cứu của bản luận văn này là lựa chọn phương án công nghệ, mô hình hoá quy trình thiết bị xử lý môi trường nước thải cho một cơ sở công nghiệp cụ thể. Ở Hải Phòng, Công ty TNHH Hải Long là một đơn vị hoạt động sản xuất kinh doanh trong ngành chế biến nông, lâm, thuỷ sản. Sản phẩm của Công ty rất đa dạng như bia hơi, agar, . với sản lượng khoảng 15.000 lít bia hơi, 4 tấn agar thành phẩm trên một tháng. Chất thải của Công ty chủ yếu là chất thải rắn hữu cơ; Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ và chất dinh dưỡng hoà tan cũng như một lượng lớn chất rắn lơ lửng, chất mang mầu với độ pH thay đổi, . Công ty hiện không có hệ thống thu tách và xử lý nước thải. Việc Hà Nội, tháng 11 năm 2005 7 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý nghiên cứu thiết kế một hệ thống công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện hạ tầng và nguồn tài chính của Công ty là cần thiết. Với mục đích trên luận văn giải quyết vấn đề “Nghiên cứu công nghệ và mô hình hoá quá trình xử lý nước thải Công ty TNHH Hải Long” tập trung vào phương pháp hoá lý và hoá sinh kết hợp làm đề tài nghiên cứu của Luận văn này. Đề tài được thực hiện với các nội dung sau: Liệt kê đánh giá sơ bộ bức tranh công nghệ xử lý môi trường hiện nay. Khảo sát công nghệ sản xuất, các nguồn thải và mức độ gây ô nhiễm của Công ty TNHH Hải Long. Xây dựng phương pháp nghiên cứu và hướng công nghệ xử lý. Nghiên cứu quy trình xử lý nước thải cấp 1 bằng phương pháp đông keo tụ, dựa trên sự biến thiên của thông số COD. Nghiên cứu quy trình xử lý nước thải cấp 2 bằng phương pháp hoá sinh, dựa trên sự biến thiên của thông số COD. Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng: Phương pháp kế thừa: Một phần của Luận văn này được kế thừa từ những kết quả đã có để xây dựng nghiên cứu mới phù hợp. Phương pháp tổng hợp và phân tích thống kê: Dựa trên các số liệu đã có và khảo sát thực địa. Phương pháp mô hình thống kê: Nghiên cứu xử lý trong phòng thí nghiệm trên các thiết bị. Hà Nội, tháng 11 năm 2005 8 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý Phương pháp mô hình vật lý: dựa trên lý thuyết nhóm và các kết quả nghiên cứu trên mô hình. Sự thành công của đề tài sẽ đóng góp thêm cơ sở khoa học cho lĩnh vực xử lý môi trường nói chung và đặc biệt là áp dụng cho loại nước thải giàu chất hữu cơ. Ngoài ra sự thành công đó còn khẳng định thêm khả năng ứng dụng của phương pháp hoá lý - hoá sinh kết hợp trong xử lý môi trường. Về mặt thực tiễn sự thành công của đề tài còn đề xuất cho Công ty TNHH Hải Long một phương án công nghệ xử lý nước thải cụ thể, chi tiết nhiều tính ưu việt, giúp cho Công ty giải quyết được vấn đề ô nhiễm của mình trong điều kiện kinh phí cho phép. Hà Nội, tháng 11 năm 2005 9 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý Chương I - TỔNG QUAN I.1 - Ngành chế biến nông lâm thuỷ sản và những vấn đề về môi trường I.1.1- Sự phát triển của ngành chế biến nông, lâm, thuỷ sản ở nước ta Trong thời kỳ quá độ tiến lên Chủ nghĩa xã hội, nước ta tập trung phát triển theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước trên nền tảng vững chắc của kinh tế nông nghiệp hiện đại. Việc xây dựng một nền nông nghiệp hiện đại phải dựa vào sự hỗ trợ của các ngành công nghiệp trong đó có ngành công nghiệp chế biến. Công nghiệp chế biến nông, lâm, thuỷ sản (sau đây viết tắt là NLTS), phát triển mạnh theo hướng đầu tư công nghệ hiện đại, sản xuất ra các sản phẩm đủ khả năng cạnh tranh trên thị trường trong nước và nước ngoài; chú trọng các mặt hàng chế biến như thuỷ sản, lương thực, ca phê, thịt, sữa, đường mật, nước giải khát, dầu thực vật, nước hoa quả, bột giấy, . Ngành công nghiệp chế biến NLTS là động lực thúc đẩy ngành nông, lâm, ngư, nghiệp lạc hậu của nước ta phát triển theo hướng hàng hoá với các vùng chuyên canh, thâm canh hiệu quả. Ngoài ra ngành này còn đóng vai trò phát huy nội lực, mang lại nguồn ngoại tệ mạnh nhờ các mặt hàng xuất khẩu đa dạng. Xuất khẩu nông, lâm, thuỷ sản năm 2000 đạt 4,3 tỷ USD, gấp hơn 1,7 lần năm 1995, bình quân hàng năm chiếm khoảng 30% kim ngạch xuất khẩu cả nước; đã tạo được 3 mặt hàng xuất khẩu chủ lực là gạo (đứng thứ 2 thế giới), cà phê (đứng thứ 3) và thuỷ sản (chiếm 34% trị giá kim ngạch xuất khẩu toàn ngành). Với vai trò to lớn như vậy, nghành công nghiệp chế biến NLTS cần được quan tâm phát triển đúng theo vị trí của nó. Chúng ta cần quan tâm nghiên Hà Nội, tháng 11 năm 2005 10 [...]... các công nghệ xử lý môi trường I.2- Tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải Hiện nay, trên thế giới có nhiều công nghệ xử lý nước thải và đặc biệt là nước thải công nghiệp đã được nghiên cứu thành công và không ngừng được hoàn thiện Nguyên tắc chung của các công nghệ này được chia thành các loại cơ bản sau: I.2.1- Xử lý nước thải bằng phương pháp thuỷ lực Trong phương pháp này, các lực vật lý như... công nghệ xử lý nước thải của ngành chế biến NLTS, luận văn đã lựa chọn nước thải của Công ty TNHH Hải long (gọi tắt là Công ty) làm đối tượng nghiên cứu Đây là một trong các công ty điển hình vể sản xuất chế biến rong câu, sản xuất bia với quy mô khá lớn tại Hải Phòng Nước thải của Công ty được coi là đối tượng khó trong xử lý Dưới đây là một vài nét sơ lược về hoạt động sản xuất và chất thải của Công. .. ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý I.3.2- Các vấn đề về chất thải của Công ty Các nguyên phụ liệu đi vào sản phẩm phần còn lại tồn tại ở dạng chất thải rắn và chất hoà tan cùng với hoá chất dư vào nước thải I.3.2.1- Chất thải rắn Chất thải rắn hàng tháng của Công ty bao gồm khoảng 20.000 kg bã rong câu, 1.000 kg bã bia, bã hoa bia và một lượng lớn xỉ than Lượng chất thải rắn này được Công ty thuê Công ty Môi... thải này cơ bản không phải chất thải nguy hại dễ xử lý - Nước thải có hàm lượng hữu cơ, chất dinh dưỡng, mầu sắc và lưu lượng lớn cần được nghiên cứu xử lý đạt tiêu chuẩn thải Hà Nội, tháng 11 năm 2005 31 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý Đề tài luận văn là xử lý nước thải của Công ty và tập trung vào giải quyết các vấn đề sau: - Xử lý triệt để các chất ô nhiễm hữu... 2005 18 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý Với các nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao thường nước ra sau quá trình hoá lý không được xử lý triệt để Nên phương pháp hoá lý chỉ dùng trong công đoạn xử lý cấp 1 Bản chất của phương pháp hoá lý trong xử lý nước thải chính là đưa dạng tồn tại bền của chất ô nhiễm trong nước về dạng không bền từ đó dễ dàng loại bỏ, thông... ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý Bảng I 4: Các phương pháp xử lý nước thải bằng điện hoá Stt Phương pháp 1 Tác dụng Tách thu hồi kim loại Xử lý nước thải có hoà tan các kim loại quý, kim loại nặng độc hại 2 Điện keo tụ với điện Xử lý nước thải có nhiều chất lơ lửng phân tán cực anot hoà tan 3 dạng keo, và các chất hữu cơ hoà tan Điện tuyển nổi bằng Xử lý nước thải có nhiều chất lơ lửng khó keo thoát ly... pháp hoá lý - lắng đông keo tụ Khi áp dụng hoá lý vào xử lý môi trường nước thải giàu chất hữu cơ chủ yếu vào mục đích loại bỏ chất rắt lơ lửng đồng thời giảm chỉ số COD, BOD, chất dinh dưỡng và các chất khác có khả năng kết tủa được Các thiết bị xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý phổ biến là: - Các dạng bể lắng, - Các dạng bể tuyển nổi, Hiệu suất của các công trình xử lý bằng phương pháp hoá lý. .. không hoà tan ra khỏi nước thải Phương pháp xử lý lý học thường đơn giản, rẻ tiền và có hiệu quả cao khi xử lý chất lơ lửng Các công trình xử lý thuỷ lực được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải là: (1) song lưới chắn rác; (2) thiết bị nghiền rác; (3) bể điều hoà; (4) khuấy trộn; (5) lắng; (6) lắng cao tốc; (7) tuyển nổi; (8) lọc Việc ứng dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải được tóm tắt... hệ thống - Đơn giản hoá quá trình vận hành hệ thống Hà Nội, tháng 11 năm 2005 32 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý Chương II: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM II.1- Phương pháp xác định các chỉ số của nước thải Trong quá trình làm thí nghiệm các chỉ số pH, DO, COD, BOD 5 được tiến hành kiểm soát Các thông số chất lượng nước thải đưa vào xử lý và nước đã xử lý cuối cùng được phân... trắc nước thải công nghiệp – Công ty TNHH Hải Long Trung tâm Quan trắc môi trường Hải Phòng [9]” Mỗi sản phẩm của công ty có một dây truyền công nghệ sản xuất riêng Ở đây luận văn chỉ đề cập đến các dây chuyền công nghệ sản xuât ra các sản phẩm chính Hà Nội, tháng 11 năm 2005 26 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - Chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý 1- Xưởng sản xuất agar Công suất: trung bình 50 tấn/năm Công