phân tích và đề xuất công nghệ xử lý nước thải cao su thiên nhiên

trình bày phân tích và đề xuất công nghệ xử lý nước thải cao su thiên nhiên

CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT

CÔNG NGHỆ

Chương 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ

4.1 Cơ sỡ lựa chọn dây chuyền công nghệ cho hệ thống xử lý nước thải

Quy trình công nghệ xử lý nứơc thải bao gồm 3 giai đoạn :

- Giai đoạn 1: xử lý sơ bộ hay xử lý cấp 1.Các thiết bị thường dùng trong giai đoạn này là: song, lưới chắn rác; lắng cát; bể điều hòa; bể trung hòa; tuyển nổi và lắng 1.Chất lượng nước đầu ra đáp ứng gần loại C

- Giai đoạn 2: xử lý cơ bản hay xử lý cấp 2.Là giai đoạn ứng dụng các quá trình sinh học( đôi khi là hóa học hoặc cơ học hoặc kết hợp) Các thiết bị thường dùng trong giai đoạn này là: bể Aerotank, lọc sinh học, mương oxi hóa, ao hồ hiếu khí, lắng 2 Nước sau khi lắng có thể đạt loại B hoặc A

- Giai đoạn 3:xử lý bổ sung hoặc xử lý cấp 3 Các phương pháp thường dùng là clo hóa nứơc, ozon, tia cực tím

Lựa chọn dây chuyền công nghệ là một bước hết sức quan trọng quyết định sự thành công hay thất bại, sự kinh tế, hợp lý cua việc xử lý nước thải

Để lựa chọn dây chuyền công nghệ có thể dựa vào các điều kiện sau :

- Dựa vào lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải

- Yêu cầu mức độ xử lý đạt tiêu chuẩn Viêt Nam Đối nước thải cao su theo QCVN01:2008/BTNMT

- Các điều kiện tự nhiên, khí tượng và thuỷ văn tại khu vực

- Tình hình thực tế và khả năng tài chính

- Qui mô và xu hướng phát triển

- Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

- Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì

- Tận dụng tối đa các công trình sẵn có

- Quỷ đất, hồ tự nhiên và diện tích mặt bằng sẵn có của các nhà máy

Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su:

- Trong thành phần nước thải cao su đa số là các hợp chất hữu cơ, bao gồm : Proteins :2-2,7%, đường glucose 1,5-2% Cả hai loại này đều phân hủy sinh học tốt Các sản phẩm quá trình lên men phần lớn là acetate và propionate Ngoài ra còn có 1 lượng fomate và butyrate nhưng rất nhỏ Đường, protein và lipit chứa trong nước thải cao su được chuyển hóa thành CH4 Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su hơn 95%

- Kết quả phân tích nước thải tổng hợp của nhà máy cho thấy, tỷ lệ BOD/COD bằng 0,7, nên công nghệ xử lý phù hợp là công nghệ xử lý sinh học Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải khá lớn nồng độ COD là 3500mg/l, nên công nghệ xử lý sinh học kết hợp hai quá trình kị khí và hiếu khí

- Xử lý sinh học kị khí gồm có quá trình sinh học xử lý nhân tạo và sinh học tự nhiên

- Quá trình xử lý sinh học tự nhiên sử dụng các loại hồ yếm khí, công nghệ được áp dụng phổ biến tại Malayxia Ưu điểm của hệ thống hồ này là chi phí không cao, không đòi hỏi bảo trì thường xuyên Tuy nhiên lại có nhược điểm yêu cầu diện tích lớn, gây mùi thối rất khó chịu cho khu vực xung quanh, không thu hồi được khí Ví trí nhà máy cách khu dân cư khá gần khoảng 300m Do vậy công nghệ xử lý nước thải theo dạng hồ tự nhiên kị khí là không khả thi

- Quá trình xử lý sinh học nhân tạo có rất nhiều dạng công trình khác nhau bao gồm ví dụ như bể kị khí xáo trộn hoàn toàn, bể tiếp xúc kị khí, bể UASB, lọc sinh học

kị khí, bể biogas…

- Đối với công trình kị khí xáo trộn hoàn toàn có các ưu điểm vận hành không phức tạp, chịu được nước thải có SS cao, nhưng lại có nhược điểm tải trọng thấp, thể tích thiết bị phản ứng lớn để đạt SRT cần thiết

- Công trình xử lý dạng tiếp xúc kị khí chỉ thích hợp đối loại nước thải có nồng độ SS cao, khả năng chịu tải của bể xử lý nhỏ, vận hành đòi hỏi kỹ thuật cao, nên công trình này không khả thi để áp dụng cho nhà máy cao su

- Công trình xử lý dạng lọc sinh học kị khí chỉ thích hợp nươc thải có nồng độ COD tương đối nhỏ Không phù hợp với nước thải cao su vì mủ cao su trong nước thải rất dễ bịt kín các vật liệu lọc

- Công trình xử lý bể kị khí UASB là phù hợp so với các yêu cầu xử lý của nhà máy, nhờ vào các ưu điểm của công trình như vận hành đơn giản, chịu được tải trọng cao, lượng bùn sinh ra ít (5-20% so với xử lý hiếu khí), có thể điều chỉnh tải trọng theo từng thời kỳ sản xuất của nhà máy Ngoài ra bùn có khả năng tách nước tốt, nhu cầu chất dinh dưỡng thấp, năng lượng tiêu thụ ít, thiết bị đơn giản công trình ít tốn diện tích và không phát tán mùi hôi

- Nước thải sau khí qua bể UASB có nồng độ COD khoảng 400-800mg/l chưa đạt tiêu chuẩn xả thải do đó cần phải tiếp tục xử lý bằng quá trình xử lý sinh học hiếu khí Trong công nghệ xử lý hiếu khí, cũng có rất nhiều đơn vị công trình khác nhau như : các dạng hồ xử lý tự nhiên, hồ làm thoáng cơ học, mương oxi hóa, bể AEROTANK, bể lọc sinh học, bể tiếp xúc, …

4.2 Các công nghệ xử lý nước thải cao su đã được triển khai trên thực tế

4.2.1 Quy trình cơng nghệ truyền thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su

Thông số: pH = 4,2 ÷ 5,2, CDO có thể lớn hơn 15.000 mg/l, tỉ lệ BOD/COD = 0,6 ÷ 0,88 rất thích hợp cho quá trình xử lý sinh học

Dựa vào thành phần tính chất nước thải nêu trên, cơng nghệ xử lý nước thải cao su được đề xuất như sau:

Hình 4.1 Quy trình cơng nghệ truyền thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su

4.2.2 Nhà máy cao su Tân Biên

Bảng 4.1 Thành phần nước thải

Hình 4.2 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Tân Biên

Ưu điểm của hệ thống: dễ vận hành, không tốn nhiều công sức để theo dõi hàng ngày vì xử lí bằng phương pháp hoá lí là chủ yếu

Nhược điểm của hệ thống: dùng biện pháp hoá học và hóa lí, rất tốn kém Giả sử hiệu quả khử SS của quá trình keo tụ tạo bông và tuyển nổi đạt cao nhất bằng 80%, hiệu quả khử COD là 50% thì khi đó nồng độ COD của nước thải đầu vào bể làm thoáng tăng cường là COD= 3466 × 0,5 = 1733mg/lv ngay cả bể aerotank có sục khí và nuôi cấy bùn, cũng chỉ xử lí tốt ở nồng độ COD < 500 mg/l Vì vậy, bể làm thoáng tăng cường không thể nào hoạt động ở nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao như vậy nên kết quả là nước đầu ra không đạt tiêu chuẩn Dẫn đến hệ thống này đã ngưng hoạt động 4.2.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Phú Riềng

Hình 4.3 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Phú Riềng 4.2.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Đồng Nai

Xưởng

mủ nước Bể gạnmủ

Hiếu khí cưỡng bức( trộn bề mặt)

Xưởng

mủ tạp

Hồ kị khí

Bể sinh học kỵ khí

Máy nén khí

Thiết bị tạo áp lực

Sân phơi cát

Bể điều hoà Bể lắng

cát

Hồ xử lý bổ xung bậc 2

Hồ xử lý bổ xung bậc 1

Bể tuyển nổi

Hình 4.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Đồng Nai

4.2.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Lộc Ninh Hình 4.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Lộc Ninh

Bể gạn

Hồ hoàn thiện

Máy ép

Sông

Nước thải

Bùn khô làm

phân bón

4.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ

4.3.1 Thông số đầu vào

Lưu lượng nước thải tiếp nhận : Q = 1200 m3/ ngày đêm

Bảng 4.2 Thông số đầu vào

SS mg/L 600

Nhận xét:

- Nước thải cao su có hàm lượng COD, BOD khá cao Tỉ lệ BOD5/COD = 0,57 > 0,5 nên chọn phương pháp xử lý sinh học

- Thành phần chất rắn lơ lửng SS = 600 mg/l, cần được khử bớt trước khi đưa vào các công trình xử lí sinh học Hàm lượng photpho và nitơ hữu cơ cao phải qua hệ thống xử lý sinh học hiếu khí và kỵ kị để nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn

- Nước thải chế biến mủ cao su được hình thành chủ yếu từ các cơng đoạn khuấy trộn, làm đông, gia công cơ học và nước rửa máy mĩc, bồn chứa

- Nước thải chế biến cao su cĩ pH thấp, trong khoảng 5,59 – 5,72 do việc sử dụng axit để làm đơng tụ mủ cao su

- Các hạt cao su tồn tại trong nước ở dạng huyền phù với nồng độ rất cao Các hạt huyền phù này là các hạt cao su đã đơng tụ nhưng chưa kết lại thành mảng lớn, có đường kính rất nhỏ (khoảng 90% có đường kính nhỏ hơn 0,5𝜇𝑚) phát sinh trong giai đoạn đánh đơng và cán crep Nếu lưu nước thải trong một thời gian dài và khơng cĩ sự xáo trộn dịng thì các huyền phù này sẽ tự nổi lên và kết dính thành từng mảng lớn trên bề mặt nước

- Các hạt cao su tồn tại ở dạng nhũ tương và keo phát sinh trong quá trình rửa bồn chứa, rửa các chén mỡ, nước tách từ mủ ly tâm và cả trong gian đoạn đánh đơng

- Trong nước thải cịn chứa một lượng lớn protein hịa tan, axit foomic (dùng trong quá trình đánh đơng), và N-NH3 (dùng trong quá trình kháng đơng) Hàm lượng COD trong nước thải khá cao

- Tỷ lệ BOD/COD của nước thải là 0,570 – 0,88 rất thích hợp cho quá trình xử lý sinh học

4.3.2 Yêu cầu nước thải sau xử lý

Nước thải đầu ra đạt tiêu chuan loại A theo Quy chuẩn kỹ thuất quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên (QCVN 01:2008/BTNMT)

Bảng 4.3 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép

TT Thông số Đơn vị A Giá trị C B

Trong đó:

- Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối

đa cho phép trong nước thải của cơ sở chế biến cao su thiên nhiên khi thải vào các

nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

- Cột B quy định giá trị C của các thông số làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho

phép trong nước thải của cơ sở chế biến cao su thiên nhiên khi thải vào các nguồn

nước được dùng cho mục đích khác

Ngoài 06 thông số ô nhiễm quy định tại Bảng 1, tùy theo yêu cầu và mục đích kiểm soát ô nhiễm, giá trị C của các thông số ô nhiễm khác áp dụng theo quy định tại cột A hoặc cột B của Bảng 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN

5945:2005 - Chất lượng nước – Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải

4.3.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ

4.3.4 Thuyết minh sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải cao su công suất 1200

m3/ngày

Đầu tiên, nước thải được tập trung dẫn về cống dẫn nước thải chính

Nước thải (NT) từ cơng đoạn sản xuất mủ cao su được thu gom qua song chắn rác (SCR) thơ đi vào bể tiếp nhận SCR thơ cĩ nhiệm vụ loại bỏ tạp chất cĩ kích thước lớn Tại bể thu gom nước thải được bơm lên bể gạn mủ một mặt thu lại cặn cao su tươi, mặt khác để loại bỏ các hạt cao su ở dạng huyền phù Trong bể gạn mủ, Nước thải đi qua

với vận tốc rất chậm, hạn chế tối đa khả năng xáo trộn và các hạt cao su sẽ tự động nổi lên bề mặt do chênh lệch tỷ trọng so với nước

Nước được chảy tự nhiên qua bể điều hòa với vận tốc 1,5 m/s, tại đây có hai máy thổi khí luân phiên hoạt động, khí được dẫn xuống đáy bể rồi phân phối bằng ống phân phối khí Bể điều hồ giữ chức năng điều hồ nước thải về lưu lượng và nồng độ Hai bơm chìm được đặt ở cuối bể điêu hòa để bơm nước thải qua bể tuyển nổi Tại đây

NT được điều chỉnh về pH thích hợp

Tại bể tuyển nổi, người ta cho hóa chất keo tụ vào đó là PAC và dung dich NaOH Nước tuần hoàn về cộ áp lực, máy nén khí truyền khí vào cột áp lực, khí và nước được dẫn xuống đáy bể có tác dụng làm tăng hiệu quả tuyển nổi Phần nước trong được dẫn qua ngăn chứa để bơm qua bể trung hòa Váng nổi sau khi được thanh gạt váng nổi gạn về bể chứa được bơm về bể nén bùn

Tại bể trung hòa, nước thải được nâng pH bằng dung dich NaOH lên khoảng 7, được thực hiện bằng máy nâng pH tự động; có cánh khuấy khuấy trộn trong bể Nước thải được dẫn vào bể UASB

Nước thải được dẫn vào bốn đơn nguyên bể lọc sinh học kị khí (UASB), mỗi đơn nguyên đều có ống phân phối nước và ống thu khí Nước thải đượcï dẫn tiếp vào bể trung gian, từ bể trung gian nước thải nươc đượcï bơm tuần hoàn về bể UASB để xáo trộn nước thải với bùn Bể UASB nhằm phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản hơn và chuyển hĩa chúng thành CH4, CO2, H2S,…

Nước tiếp tục được dẫn trực tiếp vào bể Aerotank, tại đây có hai máy thổi khí luân phiên sục khí trong bể thông qua đĩa phân phối khí Bể lọc sinh học hiếu khí vừa cĩ nhiệm vụ khử tiếp phần BOD5, COD cịn lại, vừa làm giảm mùi hơi cĩ trong nước thải Nước đượcï dẫn sang bể lắng hai để làm lắng bùn họat tính, phần nước sau lắng được dẫn tự nhiên qua hồ ổn định rồi được dẫn đến nguồn tiếp nhanä Lượng bùn này được rút khỏi bể lắng bằng hệ thống bơm bùn và tuần hồn về bể sinh học hiếu khí, bùn dư được dẫn về bể nén bùn

Bùn từ bể nén được bơm qua máy lọc ép bùn, phần nước lắng ở trên mặt đượcï dẫn sang bể chứa nước

Máy lọc ép bùn nén bùn thành bánh bùn nhờ polymer, bánh bùn được vô bao vận chuyển đến nơi xử lý chất thải nguy hại

Phần nước tách ra được dẫn đến bể chứa nước

Khi nước trong bể chứa nước đầy sẽ được bơm lên bể điều hòa