Thiết kế hệ thống xử lý nước thải KCN Hiệp Phước công suất 5000 m3 ngày.đêm

Trong những năm gần đây có rất nhiều khiếu kiện và ý kiến phản ứng của nhân dân ở gần các KCN, về vấn đề ô nhiễm môi trường do các ngành nghề chế biến trong KCN gây ra. Điều này cho thấy các KCN đang đứng trước nhưng nguy cơ làm suy thoái môi trường, ảnh hưởng không những đến cuộc sống hiện tại mà cả thế hệ tương lai. Chính vì vậy trong phạm vi hẹp của luận văn, em chọn đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN Hiệp Phước công suất 5000 m3ngày.đêm” thuộc xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè, TP. Hồ Chí Minh.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

2 Mục tiêu nghiên cứu

3 Nội dung nghiên cứu

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5 Phương pháp thực hiện

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP HIỆP PHƯỚC

1.1 Giới thiệu về KCN Hiệp Phước

1.2 Thành phần và tính chất của nước thải

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1.1 Các phương pháp xử lí nước thải tập trung

1.1.2.1 Phương pháp keo tụ tạo bông

1.1.2.2 Phương pháp trung hòa

1.1.2.3 Phương pháp tuyển nổi

1.1.2.4 Phương pháp hấp phụ

1.1.2.5 Phương pháp trao đổi

1.1.2.6 Phương pháp oxy hóa khử

1.1.3 Phương pháp sinh học

1.1.3.1 Phương pháp sinh học hiếu khí

1.1.3.2 Phương pháp lọc sinh học

1.1.3.3 Phương pháp sinh học kị khí

1.2 Một số quy trình xử lý nước thải tập trung đang được áp dụng

CHƯƠNG III CƠ SỞ ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1 Cơ sở đề xuất và lựa chọn

3.2 Đề xuất phương án xử lí

3.2.1 Phương án 1

3.2.2 Phương án 2

3.3 Phân tích, đánh giá,lựa chọn công nghệ xử lý

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

CHƯƠNG V KHÁI TOÁN CHI PHÍ

5.1 Chi phí đầu tư ban đầu

5.1.1 Chi phí xây dựng cơ bản

5.1.2 Chi phí máy móc, thiết bị

5.1.3 Chi phí phụ kiện và các chi phí gián tiếp

5.2 Chi phí quản lí vận hành

5.3 Chi phí xử lý 1 m3 nước thải

KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễmnước nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại Vấn đề ô nhiễm môitrường và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là những vấn đềcấp bách trong qua trình phát triển xã hội khi nền kinh tế và khoa học kỹ thuậtđang tiến lên những bước dài Để phát triển bền vững chúng ta cần có nhữngbiện pháp kỹ thuật hạn chế, loại bỏ các chất ô nhiễm do hoạt động sống và sảnxuất thải ra môi trường Một trong những biện pháp tích cực trong công tác bảo vệmôi trường và chống ô nhiễm nguồn nước là tổ chức thoát nước và xử lý nước thảitrước khi xả vào nguồn tiếp nhận

Các KCN ở nước ta đều là những ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuấtrộng, quy mô lớn với nhiều ngành nghề sản xuất khác nhau, gần đây có tốc độ tăngtrưởng kinh tế cao Tuy nhiên tăng trưởng kinh tế của các ngành mới chỉ là điều kiệncần nhưng chưa đủ cho sự phát triển, vì sản xuất càng phát triển thì lượng chất thảicảng lớn Các chất thải có thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ bao gồm các hợpchất chứa Cacbon, Nito, Photpho,…Trong điều kiện khí hậu Việt Nam chúng nhanhchóng bị phân hủy gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí và ảnh hưởng xấuđến sức khỏe con người Từ đó, có thể kết luận rằng tương lai phát triển các KCNtập trung tại vùng kinh tế trọng điểm phía nam cũng như cả nước sẽ dẫn tới tổnglượng nước thải từ các KCN tăng lên rất nhiều lần với tải lượng ô nhiễm khổng lồ,vượt quá khả năng tự làm sạch của nguồn, hủy hoại môi trường nước mặt tự nhiên

Do đó, nếu không áp dụng các phương án khống chế ô nhiễm thích hợp và hiệu quảthì các chất thải phát sinh sẽ gây tác động nghiêm trọng tới môi trường và sức khỏenhân dân trong khu vực

Tuy nhiên, vấn đề là nên tổ chức quản lý môi trương cho KCN như thế nào

để tối ưu về mặt lợi ích kinh tế mà vẫn giải quyết được các vấn đề môi trường.Đối với Việt Nam, trong kinh tế còn đang khó khăn thì đây quả là một vấn đề

không đơn giản nhưng lại là yếu tố quyết định sự phát triển bền vững của cácKCN.

Trong những năm gần đây có rất nhiều khiếu kiện và ý kiến phản ứng củanhân dân ở gần các KCN, về vấn đề ô nhiễm môi trường do các ngành nghề chếbiến trong KCN gây ra Điều này cho thấy các KCN đang đứng trước nhưngnguy cơ làm suy thoái môi trường, ảnh hưởng không những đến cuộc sống hiệntại mà cả thế hệ tương lai Chính vì vậy trong phạm vi hẹp của luận văn, emchọn đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN HiệpPhước công suất 5000 m3/ngày.đêm” thuộc xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè,

TP Hồ Chí Minh

2 Mục tiêu nghiên cứu

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải KCN Hiệp Phước công suất 5000 m3/ngàyđêm, từ đó có thể nhân rộng ứng dụng cho các trạm xử lý nước thải các KCN khác,đạt tiêu chuẩn 40: 2011/BTNMT cột A đảm bảo hài hòa và khả thi các yếu tố: Bảo

vệ môi trường, phát sinh ít chất thải, tuần hoàn tái sử dụng, kinh tế đầu tư vận hànhhợp lý và đảm bảo khả thi kỹ thuật

3 Nội dung nghiên cứu

 Thu thập tài liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất, khả năng gây ônhiễm môi trường và xử lý nước thải tập trung tất cả các nguồn nước thải trongKCN Hiệp Phước

 Khảo sát, thu thập số liệu, tài liệu về KCN Hiệp Phước

 Lựa chọn thiết kế công nghệ và thiết bị xử lý nước thải tập trung KCN HiệpPhước nhằm thỏa mãn 3 tiêu chí: Đạt tiêu chuẩn môi trường, khả thi tính kinh tế

và kỹ thuật

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu, tính toán số liệu dựa trên tại liệu về KCN Hiệp Phước

 Không gian: KCN Hiệp Phước

 Thời gian: Thực hiện đồ án tốt nghiệp trong vòng 3 tháng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP HIỆP PHƯỚC 1.1 Giới thiệu về KCN Hiệp Phước

Khu công nghiệp Hiệp Phước tọa lạc tại hai xã Long Thới và Hiệp Phước,huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh Theo quy hoạch chi tiết 1/ 2.000 KCNHiệp Phước (3 giai đoạn) mà UBND thành phố Hồ Chí Minh yêu cầu Sở Quyhoạch – Kiến trúc khẩn trương thẩm định, có quy mô khoảng 2000 ha, đượcchia thành ba giai đoạn:

 Giai đoạn 1:

Diện tích giai đoạn 1 là 311,4 ha đã hoàn chỉnh cơ sở hạ tầng với đầy đủ cácdịch vụ tiện ích như: hệ thống giao thông, chiếu sáng, cây xanh, điện, cấp thoátnước, xử lý nước thải, trạm thu gom xử lý chất thải rắn, bảo vệ - PCCC, y tế, thôngtin liên lạc, nhà lưu trú công nhân và trung tâm sinh hoạt công nhân,… Đến nay,KCN Hiệp Phước đã thu hút được 97 dự án trong và ngoài nước với tổng vốn đầu tư

là 391,5 triệu USD và 7.675,3 tỷ đồng

Hình 1.1 Bản đồ quy hoạch KCN Hiệp Phước GĐ 1 (nguồn: industrialzone.vn)

KCN Hiệp Phước được quy hoạch là KCN tiếp nhận các ngành công nghiệpnhư hóa chất, vật liệu xây dựng, dệt nhuộm, luyện cán thép, cơ khí, đặc biệt là cácngành sản xuất nguyên liệu

KCN Hiệp Phước – giai đoạn 1 có cảng SPCT là cảng nước sâu đầu tiênđược xây dựng ở trong KCN với các thiết bị hiện đại bậc nhất có khả năng tiếp nhậncác tàu có trọng tải trên 50.000 DWT

Ngoài ra KCN Hiệp Phước còn có Cảng tổng hợp dịch vụ logistics Tân Cảng

- Hiệp Phước có tổng diện tích 15,4 héc ta, chiều dài cầu tàu 420m trên sông SoàiRạp có thể tiếp nhận tàu có tải trọng 30.000 DWT Cảng Tân Cảng-Hiệp Phước dựkiến sẽ được đưa vào hoạt động trong năm 2015

 Giai đoạn 2:

Diện tích 597 ha, thu hút đầu tư các ngành công nghiệp, dịch vụ phục vụcảng sử dụng công nghệ cao, công nghệ sạch, không gây ô nhiễm môi trường baogồm:

 Công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng: Bao gồm ngành sản xuất vật liệu xâydựng cao cấp, sử dụng công nghệ tiên tiến

 Công nghệ cơ khí: Cơ khí chính xác, sản phẩm cơ khí sử dụng công nghệ tiêntiến chế tạo máy móc, thiết bị, cán thép

 Công nghệ điện tử: Sản xuất thiết bị điện, điện tử, thiết bị hàng hải, thiết bị đolường

 Công nghệ chế biến thực phẩm cao cấp (chế biến tinh)

 Dịch vụ công nghiệp như khai thác cảng biển (lai dắt tàu biển, vận tải, kinhdoanh kho bãi,…)

Với vị trí địa lý rất thuận lợi, KCN Hiệp Phước (giai đoạn 2) có điều kiệnphát triển tốt các hoạt động thương mại, kinh doanh với các tỉnh thành trong vàngoài nước; có khả năng hấp dẫn đầu tư cao đối với các ngành công nghiệp, ngànhdịch vụ phục vụ khu đô thị cảng Hiệp Phước

Hình 1.2 Bản đồ quy hoạch KCN Hiệp Phước GĐ 2

 Giai đoạn 3: Có diện tích hơn 1.000 ha

Hình 1.3 Bản đồ cảng KCN Hiệp Phước

1.3 Thành phần và tính chất của nước thải

Các loại hình sản xuất rất đa dạng bao gồm: xi mạ, dệt nhuộm, hóa chất,hương liệu thực phẩm, cơ khí, xi măng, tấm trần thạch cao, thép định hình L(U,V),khung nhà tiền chế, trang trí nội thất, xeo giấy (từ giấy phế liệu), thiết bị giáo dục,

chế biến thủy hải sản, thuộc da, thuốc trừ sâu,…nhưng các ngành gây ô nhiễm nặngchủ yếu là: thuộc da, xi mạ, dệt nhuộm, thuốc bảo vệ thực vật.

 Nước thải: KCN Hiệp Phước là nơi phát sinh nhiều nguồn nước thải độc hại:

- Ô nhiễm màu: thuộc da, dệt, nhuộm, mực in, giấy

- Ô nhiễm kim loại và các chất độc hại khác: xi mạ, thuốc bảo vệ thực vật

- Ô nhiễm hữu cơ: thuộc da, thủy sản

 Khí thải: mùi hôi phát ra từ sân phơi bùn

Phân tích các chỉ tiêu nước thải đầu vào và đầu ra

Đầu ra QCVN 40: 2011/BTNMT,

3 CTY TNHH thiết bị giáo dục Hồng Anh Giáo dục - thiết bị

4 CTY TNHH VLXD Saint-Gobain Việt Nam Vật liệu xây dựng

5 CTY TNHH XD SX Nhân Hòa Sơn - sản xuất & buôn bán

6 CTY CP long bình tỉnh Long An - VPĐD Xây dựng - thiết bị

9 CTY TNHH samsung polymer Việt Nam Hóa chất

10 CTY TNHH container đỉnh thép Container

11 CTY TNHH nhôm hợp kim tân quang Nhôm

13 CTY TNHH MTV Sông Đà 4 Xây dựng - công ty

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CÔNG NGHIỆP 2.1 Phương pháp cơ học

Phương pháp này được sử dụng để tách các tạp chất không hòa tan và mộtphần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải

2.1.1 Thiết bị chắn rác

Thiết bị chắn rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác, có chức năngchắn giữ những rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác…), nhằm đảm bảo đảm cho máybơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định Song và lướichắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặctấm thép có đục lỗ… tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh

mà ta phân biệt loại chắn rác thô, trung bình hay rác tinh

Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta có thể chia làm 2 loại: loại làmsạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới

2.1.2 Thiết bị nghiền rác

Là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơlửng trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm Trong thực tếcho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khókhăn cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên như làm tắc nghẽn hệthống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khí vàdính bám vào các tuabin…)

2.1.3 Bể điều hòa

Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng

và nồng độ các chất ô nhiễm dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lýsau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này

Có 2 loại bể điều hòa:

 Bể điều hòa lưu lượng

 Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng

Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hayngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kểdao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điềuhòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó Vị trí tốt nhất để

bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý và phụ thuộcvào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải

2.1.4 Bể lắng cát

Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng như: cát, sỏi, mảnh thủytinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn,giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau

2.2 Phương pháp hóa lý

2.2.1 Phương pháp keo tụ tạo bông

Trong nước tồn tại nhiều chất lơ lửng khác nhau Các chất này có thể dùngphương pháp xử lý khác nhau tùy vào kích thước của chúng:

- d > 10-4 mm : Dùng phương pháp lắng lọc

- d < 10-4 mm : Phải kết hợp phương pháp cơ học cùng phương pháp hoá học.Tức là cho vào các chất tạo khả năng dính kết kéo các hạt lơ lửng lắng theo vàđược gọi là phương pháp keo tụ trong xử lý nước Để thực hiện quá trình nàyngười ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp : Al2(SO4)3; FeSO4; hoặcFeCl3

 Phèn nhôm: Cho vào nước chúng phân ly thành Al3+ Al(OH)

Al3+ + 3H2O  Al(OH)3 + 3H+

Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân:

- pH > 4,5 : Không xảy ra quá trình thuỷ phân

- pH = 5,5 – 7,5 : Đạt tốt nhất

- pH > 7,5 : Hiệu quả keo tụ không tốt

Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20 - 40oC, tốt nhất 35 - 40oC

Ngoài ra các yếu tố ảnh hưởng khác như : Thành phần ion, chất hữu cơ, liềulượng…

 Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III):

- Phèn Fe (II) : Khi cho phèn sắt (II) vào nước thì Fe(II) sẽ bị thuỷ phân thànhFe(OH)2

Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H+

Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3

+ pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn

+ Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4

- Trọng lượng đối với Fe(OH)3 = 2,4; Al(OH)3 =3,6

- Keo sắt vẫn lắng khi nước có ít huyền phù

- Lượng phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhôm

- Phèn sắt ăn mòn đường ống.

2.2.2 Phương pháp trung hòa

Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm

Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các côngtrình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trung hòa nước thải.Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước thải.Mặt khác muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hànhtrung hòa và điều chỉnh pH về 6,6 -7,6 Trung hòa bằng cách dùng các dung dịchaxit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải

Một số hóa chất dùng để trung hòa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2,NaOH, Na2CO3, H2SO4, HCl, HNO3,…Ngoài ra, có thể tận dụng nước thải có tínhacid trung hòa nước thải có tính kiềm hoặc ngược lại Ví dụ như trong dây chuyềncông nghệ sản xuất xi mạ, do có 2 công đoạn: làm sạch bề mặt nguyên liệu cần mạ(đây là công đoạn tạo ra nước thải có tính kiềm mạnh) và công đoạn tẩy rỉ kim loại(công đoạn này lại tạo ra nước thải có tính acid mạnh) Ta có thể tận dụng 2 loạinước thải này để trung hòa lẫn nhau

2.2.2.1 Trung hoà bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm

Phương pháp này cho xử lý nước thải chứa axit hoặc chứa kiềm trong khucông nghiệp được tập trung lại để xử lý vì chế độ thải của các nhà máy không giốngnhau Nước thải chứa axit thường được thải một cách điều hoà ngày đêm và cónồng độ nhất định Nước thải chứa kiềm lại thải theo chu kỳ, một hoặc hai lần trongmột ca tùy thuộc vào chế độ công nghệ

2.2.2.2 Trung hoà bằng cách cho thêm hoá chất vào nước thải

Phương pháp này dùng để trung hoà nước thải có chứa axit Người ta phânbiệt ba loại nước thải có chứa axit như sau :

- Nước thải chứa axit yếu (H2CO3, CH3COOH)

- Nước thải chứa axit mạnh (HCl, HNO3), các muối canxi của chúng dễ tan trongnước

- Nước thải chứa axit mạnh (H2SO4, H2CO3) các muối canxi của chúng khó tantrong

2.2.3 Phương pháp tuyển nổi

2.2.3.1 Tổng quát

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn khôngtan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền Nếu sựkhác nhau về tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên

Trong xử lý chất thải tuyển nổi thường được sử dụng đẻ khử các chất lơ lửng

và nén bùn cặn Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thểkhử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn Khi các hạt đã nổilên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt

2.2.3.2 Phân loại

a) Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học

Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabinhướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnhvực xử lý nước thải Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ

b)Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun, qua các tấm xốp)

- Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun : Thường được sử dụng để xử lýnước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị cơ giới (bơm,tuabin) với các chi tiết chuyển động

- Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp

- Tuyển nổi không khí qua tấm xốp, chụp hút có ưu điểm so với các biện pháp tuyểnnổi khác , cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống như cấu tạo của Aerotank, ít tốn điệnnăng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử lý nước thải có tính xâmthực cao.

Khuyết điểm của biện pháp tuyển nổi này là : các lỗ của các tấm xốp, chụpxốp

chống bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp ứng yêu cầu về kíchthước các bọt khí

c) Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không ; tuyển nổi không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước)

Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kích thướcnhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ Thực chất của biện pháp này là tạo ra mộtdung dịch (nước thải) bão hoà không khí Sau đó không khí tự tách ra khỏi dungdịch ở dạng các bọt khí cực nhỏ Khi các bọt khí này nổi lên bề mặt sẽ kéo theo cácchất bẩn

Tuyển nổi với tách không khí từ nước phân biệt thành : tuyển nổi chânkhông, tuyển nổi không áp, tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nước

d)Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học

 Tuyển nổi điện: Khi dòng điện một chiều đi qua nước thải, ở một trongcác điện cực (catot)sẽ tạo ra khí hydro Kết quả nước thải được bão hoà bởi các bọtkhí và khi nổi lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành váng bọt bề mặt Ngoài

ra nếu trong nước thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòngđiện đi qua sẽ làm thay đổi thành phần hoá học và tính chất của nước, trạng thái cácchất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hoá khửxảy ra Cường độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố :

- Thành phần hoá học nước thải

- Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan)

- Các thông số của dòng điện : điện thế, cường độ, điện trở suất

 Tuyển nổi sinh học và hoá học dùng để cô đặc từ bể lắng dợt 1 Cặn từ

bể lắng đợt 1 được tập trung vào một bể đặc biệt vào được đun nóng tới nhiệt độ

35-55oC trong vài ngày Do sinh vật phát triển làm lên men chất bẩn tạo bọt khí nổi lên,kéo theo cặn cùng nổi lên bề mặt, sau đó gạt vớt lớp bọt Kết quả cặn giảm được độ

ẩm tới 80 %

2.2.4 Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa kimloại chất bẩn khác nhau Có thể dùng để xử lý cục bộ khi trong nước hàm lượngchất nhiễm bẩn nhỏ và có thể xử lý triệt để nước thải đã qua xử lý sinh học hoặc quacác biện pháp xử lý hoá học

Hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha gọi làhiện tượng hấp phụ Hấp phụ có thể diễn ra ở bề mặt biên giới giữa hai pha lỏng vàkhí, giữa pha lỏng và pha rắn

2.2.4.1 Cơ sở quá trình hấp phụ

Hấp phụ chất bẩn hoà tan là kết quả của sự di chuyển phân tử của những chất

đó từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng của trường lực bề mặt Trườnglực bề mặt gồm có hai dạng :

- Hyđrat hoá các phân tử chất tan, tức là tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chấtrắn

hoà tan với những phân tử nước

- Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất bẩn bị hấp phụ với các phân tử trên bềmặt

chất rắn

Khi xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ thì đầu tiên sẽ loại được cácphân tử của các chất không phân ly thành ion rồi sau đó mới loại được các chấtphân ly

Khả năng hấp phụ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ.Nhiệt độ thấp quá trình hấp phụ xảy ra mạnh nhưng nếu quá cao thì có thể diễn ra

quá trình khử hấp phụ Chính vì vậy người ta dùng nhiệt độ để phục hồi khả nănghấp phụ của các hạt rắn khi cần thiết.

2.2.4.2 Chất hấp phụ

Những chất hấp phụ có thể là : than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp cókhả năng trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, đôlômit, caolanh, tro và các dung dịch hấp phụ lỏng Bông cặn của những chất keo tụ (hydroxitcủa kim loại) và bùn hoạt tính từ bể Aerotank cũng có khả năng hấp phụ

2.2.4.3 Phân loại hấp phụ

Người ta phân biệt hai kiểu hấp phụ : hấp phụ trong điều kiện tĩnh và hấpphụ trong điều kiện động

- Hấp phụ trong điều kiện tĩnh: là không cho sự chuyển dịch tương đối của phân tử

nước so với phân tử chất hấp phụ mà chúng cùng chuyển động với nhau

- Hấp phụ trong điều kiện động: là sự chuyển động tương đối của phân tử nước sovới phân tử chất hấp phụ Hấp phụ trong điều kiện động là một quá trình diễn ra khicho nước thải lọc qua lớp vật liệu lọc hấp phụ Thiết bị để thực hiện quá trình đó gọi

là thùng lọc hấp phụ hay còn gọi là tháp hấp phụ

2.2.5 Phương pháp trao đổi

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nước thải khỏi các kimloại như Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, Photpho,Xyanua và chất phóng xạ

Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức

độ xử lý cao Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử

lý nước cấp và nước thải

2.2.5.1 Một số khái niệm về quá trình trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn traođổi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chấtnày gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cáccationit Những chất này mang tính axit Những chất có khả năng hút các ion âm gọi

là anionit và chúng mang tính kiềm Nếu như các ion nào đó trao đổi cả cation vàanion thì người ta gọi chúng là các ionit lưỡng tính.

2.2.5.2 Các chất trao đổi ion

Các chất trao đổi tion có thể là các chất vô vơ hay hữu cơ có nguồn gốc tựnhiên hay tổng hợp nhân tạo Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có cáczeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau,…

- Các chất chứa nhôm silicat loại : Na20.Al2O3.nSiO2.mH2O

- Các chất florua apatit [Ca5(PO4)3]F và hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH

- Các chất có nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp gồm silicagel, permutit (chấtlàm

2.2.5.3 Cơ sở quá trình trao đổi ion

Cơ chế trao đổi ion có thể gồm những giai đoạn sau :

- Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất thải lỏng tới bề mặt của lớp biên giớimàng

chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion

- Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới

- Chuyển ion đã qua biên giới phân pha và hạt nhựa trao đổi

- Khuếch tán ion A bên trong hạt nhựa trao đổi tới các nhóm chức năng trao đổi ion

- Phản ứng hoá học trao đổi ion A và B

- Khuếch tán ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên giới phân pha

- Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt trong của màng chất lỏng

- Khuếch tán các ion B qua màng

- Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng.

2.2.6 Phương pháp oxi hóa khử

Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp chứa các chất bẩn dạng hữu cơ và

vô cơ Dạng hữu cơ bao gồm đạm, mỡ đường, các chất chứa nitơ, Đó là nhữngchất có thể bị phân hủy bởi vi sinh có thể xử lý bằng phương pháp sinh hoá Nhưng

có một số chất có những nguyên tố không thể xử lí được bằng phương pháp sinhhoá Vì vậy để xử lý những chất độc hại, người ta thường dùng phương pháp hoáhọc và hoá lý, đặt biệt thông dụng nhất là phương pháp oxy hoá khử

2.2.6.1 Oxy hoá bằng Clo

Clo và các chất có chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hoá có thể lợi dụng

để tách H2S, hyđrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏinước thải

2.2.6.2 Oxy hoá bằng hyđro peoxit

Hyđro peoxit H2O2 là một chất lỏng không màu có thể trộn lẫn với nước ởbất kỳ tỉ lệ nào H2O2 được dùng để oxy hoá các nitrit , các aldehit, phenol, xyanua,các chất thải chứa lưu huỳnh và các chất nhuộm mạnh

2.2.6.3 Oxy hoá bằng oxy trong không khí

Ngoài chức năng là oxy trong không khí được sử dụng để tách sắt ra khỏinước cấp, oxy còn sử dụng để oxy hoá sunfua trong nước thải của nhà máy giấy,chế biến dầu mỏ Quá trình oxy hoá hyđrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn raqua các giai đoạn thay đổi hoá trị của lưu huỳnh từ -2 đến -6

S2-  S  S10O62-  S2O32-  SO32-  SO4

2-2.2.6.4 Oxy hóa bằng perozon

Khi cho O3 và H2O2 vào nước sẽ xảy ra phản ứng sau:

H2O2 + 2O3  2*OH + 3OOH + 3O2

Gốc hydroxyl *OH + 3OOH là tác nhân ôxy hóa mạnh nhất Thế ôxy hóa của gốchdroxyl là 2,8 (V) cao nhất trong số các tác nhân ôxy hóa thường gặp như ôzon, clo,permanganat kai… Một khi gốc *OH + 3OOH được hình thành, lập tức xảy ra hàng loạt cácphản ứng kế tiếp theo kiểu dây chuỗi với những gốc hoạt động mới, nó khơi mào

cho hàng loạt các phản ứng xảy ra kế tiếp trong dung dịch tạo ra nhiều sản phẩmtrung gian khác nhau Gốc *OH + 3OOH có thể tác kích với các chất ô nhiễm theo các kiểusau:

- Phản ứng cộng với các hợp chất không no mạch thẳng hoặc vòng thơm, tạo ra gốcmới hydroxylat hoạt động:

*OH + 3OOH + CH2=CH2  *OH + 3OCH2-CH2(OH)

- Phản ứng tách hydrogen từ các hợp chất no hoặc không no, tạo thành nước và gốcmới hoạt động:

*OH + 3OOH + CH3 – CO – CH3  *OH + 3OCH2COCH3 + H2O

- Phản ứng trao đổi điện tử tạo ra gốc ion mới hoạt động:

*OH + 3OOH + CH3 – S – C6H5  [CH3 – S – C6H5]+*OH + 3O + OH

-Quá trình phản ứng tiếp tục phát triển nhờ các gốc tự do mới sinh ra theokiểu phản ứng dây chuỗi cho đến khi vô cơ hóa hoàn toàn hoặc dây chuỗi bị đứt, tứcchuyển hóa các chất ô nhiễm phức tạp, độc hại thành các chất đơn giản và ít độc hạihơn

2.3 Phương pháp sinh học

2.3.1 Phương pháp sinh học hiếu khí

2.3.1.1 Cơ sở quá trình sinh học hiếu khí

Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí có thể mô tả bằng sơ

đồ sau:

(CHO)nNS + O2  CO2 + H2O + NH4 + H2S + tế bào vi sinh vật …+H

Cơ chế của quá trình xử lý hiếu khí gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: oxy hóa toàn bộ chất hữ cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầunăng lượng của tế bào:

CxHyOzN + (x + y/4 +z/3+3/4)O2 ⃗men xCO2 + (y−32 ) H2O + NH3

- Giai đoạn 2 (quá trình đồng hóa): tổng hợp các chất để xây dựng tế bào

CxHyOzN + NH3 + O2 ⃗men xCO2 + C5H7NO2

- Giai đoạn 3 (quá trình dị hóa): xảy ra quá trình hô hấp nội bào

C5H7NO2 + 5 O2 ⃗men xCO2 + H2O

NH3 + O2 ⃗men HNO2

HNO2+ O2 ⃗men HNO3

2.3.1.2 Một số công trình sinh học hiếu khí

 Bể bùn hoạt tính: là quá trình sinh học hiếu khí, trong đó nồng độ cao của

vi sinh vật mới được tạo thành được trộn đều với nước thải Bùn hoạt tính gồmnhững sinh vật sống kết lại thành dạng hạt hoặc dạng bông với trung tâm là các chấtnền rắn lơ lửng (40%) Chất nền trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là phần chấtrắn của rêu, tảo và các phần sót rắn khác nhau Bùn hiếu khí ở dạng bông bùn vàngnâu, dễ lắng là hệ keo vô định hình Những sinh vật sống trong bùn là vi khuẩn đơnbào hoặc đa bào, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh… Hệthống bể bùn hoạt tính gồm các loại sau:

- Bể bùn hoạt tính truyền thống: bể phản ứng thường có dạng hình chữ nhật Lượngoxy cần dùng thay đổi dọc theo chiều dài của bể phản ứng Dòng vào và tuần hoànbùn hoạt tính đi vào bể ở một đầu và chất lỏng trong bể được hòa trộn sẽ đi ra ở đầuđối diện Nồng độ BOD đầu vào thường < 400 (mg/L), tuổi của bùn thường từ 3-15ngày và hiệu quả làm sạch từ 80 - 90%

- Bể bùn hoạt tính tiếp xúc - ổn định: hệ thống này chia bể phản ứng thành 2 vùng:vùng tiếp xúc là nơi xảy ra quá trình chuyển hóa các vật chất hữu cơ trong nước thảiđầu vào và vùng ổn định là nơi bùn hoạt tính tuần hoàn từ thiết bị lọc được sục khí

để ổn định vật chất hữu cơ Thời gian lưu nước trong vùng tiếp xúc từ 20 - 60 phútcòn thời gian lưu nước trong vùng ổn định từ 0,5 – 2 giờ Hiệu quả xử lý đạt 85 –95%

- Bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài: thường có thời gian lưu kéo dài để ổn địnhlượng sinh khối rắn từ quá trình chuyển hóa của các vật chất hữu cơ bị phân hủy bởi

vi khuẩn Thời gian lưu bùn kéo dài từ 20 -30 ngày, thời gian lưu nước khoảng 24giờ

- Bể bùn hoạt tính thông khí cường độ cao có khuấy đảo hoàn chỉnh: là công trình

lý tưởng để xử lý nước thải có mức độ ô nhiễm cũng như nồng độ chất lơ lửng cao.Thời gian lưu nước từ 2 - 4 giờ, thời gian lưu bùn tối thiểu là 1 – 2 ngày

 Lọc sinh học: là công trình được bố trí đệm và cơ cấu phân phối nướccũng như không khí Nước thải được lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi lớp màng visinh vật Vật liệu đệm là vật liệu có độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ và diện tích

bề mặt lớn Việc phân hủy các chất hữu cơ diễn ra ngay trên lớp màng vi sinh này.Lọc sinh học gồm một số loại sau:

- Đĩa quay sinh học: gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng làm bằng Polystyren hoặcPolyvinylclorua lắp trên một trục bằng thép Các đĩa được đặt ngập một phần trongnước thải (40%)và quay từ từ với vận tốc 3 – 4 vòng/phút

- Lọc sinh học nhỏ giọt: thường có dạng hình trụ hoặc chữ nhật dùng để xử lý nướcthải triệt để Tải trọng thủy lực khoảng 0,5 – 1 (m3/m3 vật liệu lọc.ngày) Hiệu quả

xử lý có khi đến 90%

- Lọc sinh học ngập nước: hoạt động theo chu kỳ: nước thải và không khí cùngchiều hay ngược chiều, đi từ dưới lên hay từ trên xuống tiếp xúc với vật liệu lọc

2.3.2 Phương pháp sinh học kỵ khí

2.3.2.1 Cơ sở quá trình sinh học kỵ khí

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí là phương pháp sử dụngcác vi sinh vật kỵ khí để phân hủy các chất ô nhiễm Phản ứng tống quát của quátrình kỵ khí có thể viết như sau:

Hợp chất hữu cơ + H2O  sinh khối + CH4 + CO2 + NH3

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất bẩn diễn ra 3 giai đoạn:

- Giai đoạn thủy phân: trong giai đoạn này, các chất hữu cơ phức tạp được thủyphân thành những chất đơn giản hơn để có thể thâm nhập vào tế bào vi khuẩn với sựtham gia của các enzym ngoại bào của các vi khuẩn lên men Dưới tác dụng của cácloại enzym khác nhau, các chất hữu cơ phức tạp như prôtein, lipit dễ dàng bị phânhủy thành các chất hữu cơ đơn giản như etanol, các axít béo, các khí CO2, H2 và

NH3

- Giai đoạn axít hóa: những hợp chất tạo ra trong giai đoạn thủy phân vẫn còn quálớn để vi sinh vật có thể hấp thụ nên cần được phân giải tiếp Giai đoạn này bắt đầubằng sự vận chuyển chất nền qua màng ngoài tế bào xuyên qua thành đến màngtrong rồi đến tế bào chất với sự tham gia của các prôtein vận chuyển Ở đây, cácaxít amin, đường đơn và axít béo mạch dài đều biến đổi về các axít hữu cơ mạchngắn hơn Đối với chất béo, sản phẩm tạo thành chủ yếu là axít axetic Một số phảnứng xảy ra như sau:

CH3CH2OH + H2O  CH3COO- + H+ + H2

CH3CH2COO- + 3H2O  CH3COO- + HCO3- + H+ + 3H2

4CH3OH + 2CO2  3CH3COOH + 2H2OĐặc điểm nổi bật của giai đoạn này là sinh ra nhiều khí hydro, mà khí này ngay lậptức được vi sinh vật metan ở giai đoạn sau sử dụng như là chất nền cùng với CO2

- Giai đoạn mêtan hóa: các vi khuẩn mêtan sử dụng axít axetic, methanol hay H2,

CO2,… để sản xuất CH4 Trong đó, axít axetic là chất nền sinh ra CH4 quan trọngnhất (70%), kế đến là H2 và CO2 Nếu có sự hiện diện của lưu huỳnh thì vi sinh vậtkhử sulfate sẽ cạnh tranh với vi khuẩn metan đối với cơ chất H2 tạo ra sản phẩm

H2S Một số phản ứng xảy ra như sau:

CO2 + H2  CH4 + 2H2O

CH3COOH  CO2 + CH4

CH3OH + H2  CH4 + H2O4(CH3)3-N + 6H2O  9CH4

Ưu điểm của bể kỵ khí là chịu đựng được sốc tải trọng và chất độc hại

2.3.2.2 Một số công trình sinh học kỵ khí

- Bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược (UASB): bể gồm 2 ngăn là ngăn lắng và ngăn

lên men Trong bể diễn ra 2 quá trình là lọc trong nước thải qua tầng cặn lơ lửng vàlên men cặn giữ lại Vận tốc dòng nước hướng lên phải từ 0,6 – 0,9 (m/h) Bùn được

xả với chu kỳ 3 – 5 (năm/lần) nếu nước thải vào đã qua bể lắng I hoặc 3 – 6 thángnếu nước thải đi vào trực tiếp

- Bể phản ứng khuấy liên tục (CSTR): nước thải được khuấy trộn bằng cánh khuấy.Bùn trong bể luôn ở trạng thái lơ lửng nhờ khuấy trộn và nồng độ các chất như nhautại bất kỳ điểm nào trong bể

- Lọc kỵ khí bám dính cố định (AFR): sử dụng các vi sinh vật bám dính trên cácvật liệu lọc đặt trong hệ thống có dòng nước thải chảy từ dưới lên hoặc từ trênxuống Khí nằm phía dưới bể phản ứng được thu lại và được chuyển đi nơi khác.Dòng chảy ra được tuần hoàn lại để duy trì điều kiện nạp nước được đồng nhất.Thời gian lưu nước khoảng 0,5 – 4 ngày với tải trọng thể tích chất hữu cơ là 5 – 15(kgCOD/m3.ngày)

- Bể tự hoại: có cấu tạo một ngăn hay nhiều ngăn với 2 chức năng là lắng và lênmen cặn lắng Bể tự hoại thường được dùng trong các hộ gia đình hoặc được dùng

để xử lý bùn cặn của hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản với thời gian lưubùn từ 1 – 2 tháng, bùn được nâng nhiệt độ đến 35oC và đáy bể có van tháo cặn

CHƯƠNG III ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ

Đặc điểm của nước thải tập trung KCN Hiệp Phước, do các nhà máy trongKCN xả ra có nồng độ ô nhiễm cao với các chỉ tiêu đặc trưng cho sự ô nhiễm hữu

cơ như COD, BOD khá cao và các chỉ tiêu nước thải khác của KCN đều vượt quátiêu chuẩn cho phép xả thải vào môi trường Với tỷ lệ BOD/COD < 0.5 thì thíchhợp cho xử lý hóa lý trước rồi mới xử lý sinh học Để loại bỏ các chất hữu cơ trongnước thải có thể áp dụng nhiều công trình xử lý sinh học khác nhau Do đặc điểmnồng độ chất ô nhiễm trong nước thải khá cao nên phải sử dụng kết hợp xử lý sinhhọc với sự tham gia của vi khuẩn thiếu khí và vi khuẩn hiếu khí

 Căn cứ vào tiêu chuẩn nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩntheo quy định của KCX – CN và thải ra nguồn tiếp nhận

 Công nghệ đề ra phải xử lý được hàm lượng màu, kim loạinặng, N, P có trong nước thải

 Hệ thống vận hành ổn định, tuổi thọ công trình cao

 Chi phí vận hành thấp

 Căn cứ vào vị tí địa lý, điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh

tế - kỹ thuật xây dựng của trung tâm xử lý nước thải

 Công nghệ đề xuất phải xử lý được hàm lượng chất hữu

cơ, nito và các chất ô nhiễm khác trong nước thải

 Đặc tính các dòng nước thải có chứa hàm lượng dầu mỡthực vật, COD, BOD, SS,

3.2 Phương án 1

Bể Aerotank

Nước tuần hoàn

Bể chứa bùnsinh họcClorine

Thuyết minh công nghệ cho phương án 1:

Nước thải từ các xí nghiệp nhà máy tập trung về các bể gom theo trạm bơm,trước khi vào bể thu gom nước thải được loại các rác thô nhờ song chắn rác thô.Tại bể gom nước thải được bơm lên máy rách rác tinh để loại bỏ các cặn bẩn

có kích thước nhỏ Nước qua thiết bị chảy xuống bể tách dầu để tách dầu mỡ và cácloại tạp chất nổi Nước chảy tiếp sang bể điều hòa, tại đây nước thải được điều hòalưu lượng và ổn định nồng độ nước thải trước khi được bơm qua thiết bị đo lưulượng chảy và ngăn khuấy trộn qua khâu xử lý hóa lý

Bể điều hòa được bố trí hệ thống khuếch tán khí Hệ thống này vừa có tácdụng xáo trộn nước thải đồng đều trong bể, tránh lắng cặn đồng thời đảm bảo chất ônhiễm hữu cơ không phân hủy yếm khí gây mùi Tiếp theo nước thải được bơm vào

bể keo tụ

Khi nước thải đầu vào có tải lượng chất ô nhiễm thấp hoặc chủ yếu là chất hữu

cơ dễ phân hủy sinh học, hệ thống chỉ vận hành khâu xử lý sinh học Trong cáctrường hợp khác, khâu xử lý hóa lý sẽ được vận hành

Xây dựng thêm bể axit hóa nhằm mục đích xử lý Crom Sau khi nước thảiđược xử lý ở bể axit sẽ qua công đoạn keo tụ, tạo bông nhằm giúp hiệu quả lắngđược tăng lên Các hóa chất được sử dụng trong giai đoạn này gồm có: Axit, NaOH,phèn và Polymer

Tại bể lắng hóa lý: Các bông keo tụ sẽ được tách ra khỏi dòng nước sau khi điqua bể lắng hóa lý Nước thải sau khi qua bể lắng sơ bộ có hàm lượng SS, kim loại,

độ màu cũng như COD, BOD, P và một số thông số khác chưa đạt tiêu chuẩn sẽtiếp tục được dẫn tự chảy vào bể Anoxic và Aerotank để tiếp tục xử lý

Hệ thống châm hóa chất sẽ hoạt động khi độ màu, kim loại, SS và P và thànhphần khó phân hủy sinh học cao

Phần nước sau xử lý hóa lý được bổ sung chất dinh dưỡng (nếu cần) khi chảyvào cụm bể Anoxic, bể Aerotank và bể lắng thứ cấp

Bể Anoxic có 2 dòng vào: Dòng nước thải từ bể lắng hóa lý, dòng bùn nướctuần hoàn từ bể Aerotank Bể được thiết kế tạo cho nước thải đầu vào được hòatrộn, nhờ đó bùn hoạt tính có điều kiện tiếp xúc tốt nhất với thành phần hữu cơtrong nước thải và hấp thụ chúng Cơ chế này giúp vi sinh vật oxy hóa chất ô nhiễmtốt hơn ở bể Aerotank và tạo điều kiện cho quá trình nitrat/khử nitrat diễn ra đồngthời, từ đó khử Nito và Photpho hiệu quả hơn.

Tại bể Aerotank máy thổi khí cung cấp oxy không khí cho vi sinh vật thựchiện quá trình phân hủy chất hữu cơ thành CO2, H2O, các sản phẩm vô cơ và tế bàosinh vật mới Cơ chế của quá trình oxy hóa sinh học hiếu khí diễn ra như sau:

Oxy hóa các hợp chất hữu cơ không chứa Nito (Gluxit, Hydrocacbon, Pectin,các hợp chất hữu cơ phân tử lượng khác…)

CxHyOz + (x + y/4 – z/2) O2  xCO2 + y/2 H2OOxy hóa các chất hữu cơ có chứa Nito (Protein, Peptit, Axit amin, các hợpchất hữu cơ chứa Nito phi protein…)

CxHyOzN + (x + y/4 – z/2 +3/4) O2  xCO2 + (y – 3)/2 H2O + NH3

Quá trình oxy hóa kèm theo sự tạo thành sinh khối vi sinh vật:

CxHyOz + (x+y/4–z/2-5) O2 + NH3  C5H7NO2 + (x–5) CO2 + (y–4)/2 H2O

CxHyOzN + (x+y/4–z/2-23/6)O2  C5H7NO2 + (x–5) CO2 + (y–7)/2 H2OTrong đó:

CxHyOz: Biểu thị chất hữu cơ không chứa Nito

CxHyOzN: Biểu thị các chất hữu cơ có chứa Nito

C5H7NO2: Công thức biểu thị thành phần cơ bản của tế bào vi khuẩn

Quá trình tự hủy (quá trình oxy hóa sinh khối):

C5H7NO2 + 5O2  5CO2 + NH3 + 2H2O + E

NH4  NO3

-Ứng dụng quá trình sinh trưởng của vi sinh vật lơ lửng hiếu khí (bao gồm vikhuẩn hiếu khí, vi khuẩn hiếu khí tùy tiện, nấm, tảo, động vật nguyên sinh) – dướitác động của oxy được cung cấp từ máy thổi khí – sẽ giúp cho vi sinh vật thực hiệnquá trình phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa chúng thành CO2, H2O, các sảnphẩm vô cơ khác và các tế bào sinh vật mới.

Sau khi qua bể Aerotank nước thải sẽ tới bể lắng sinh học để tách bùn.Mộtphần bùn hoạt tính dư lắng dưới đáy bể lắng sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank để

bổ sung vi sinh vật, phần còn lại được các bơm bùn bơm sang bể chứa bùn sinh học.Trước khi thải ra môi trường, nước thải được dẫn qua bể khử trùng nhằm loại

bỏ các thành phần vi khuẩn gây bệnh Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn đầu ra theoyêu cầu của QCVN 40:2011/BTNMT và được dẫn vào mương thoát nước

Các loại bùn sinh học và bùn hóa lý được tách riêng Bùn dư từ bể lắng thứcấp được bơm tới bể chứa bùn sinh học và bùn từ bể lắng hóa lý và bể lắng hóa họcbậc cao được bơm tới bể chứa bùn hóa lý Phần nước trong được dẫn lại bể điềuhòa, bùn đặc từ bể chứa bùn được bơm bùn tới máy ép bùn để vắt ép tách nước làmkhô bùn

Quá trình làm khô bùn từ máy ép bùn: Bùn tách nước được chứa tròng các xegom bùn và định kỳ đưa đi chôn lấp hoặc làm phân vi sinh Phần nước trong tách rakhỏi bùn được đứa về bể điều hòa để xử lý tiếp

Bảng 3.1 Hiệu suất xử lý phương án 1

Hình 3.2 Công nghệ xử lý nước thải theo phương án 2

Thuyết minh công nghệ phương án 2:

Từ các nhà máy trong KCN, nước thải theo ống dẫn tự chảy qua thiết bị rác

thô về trạm bơm nước thải Rác thô như giẻ, gỗ,đá,…có kích thước lớn hơn 10mm

sẽ được giữ lại và được công nhân vận hành cào ra định kỳ Trạm bơm có chức

năng thu gom nước thải và bơm nước thải vào các công trình đơn vị tiếp theo

Kế đến, nước thải được dẫn qua thiết bị tách rác mịn Rác tách từ song chắn

rác và máy tách rác được thu gom và thải bỏ

Sau khi rác mịn được tách riêng, nước thải chảy vào bể tách dầu Tại bể tách

dầu, dầu khoáng sẽ được tách ra khỏi nước thải và được thu gom xử lý đúng theo

quy định Tại bể điều hòa, hệ thống khuấy chìm đáy bể sẽ điều hòa lưu lượng, nồng

độ nước thải và đảm bảo cho các công đoạn xử lý tiếp theo hoạt động ổn định

Bể phản ứng

Bể chứa bùn hóa lý

40:2011/BTNMT

Bể axit giúp xử lý Crom trong nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép Tiếp theonước chảy tràn qua bể phản ứng, bể keo tụ, bể tạo bông Quá trình keo tụ - tạo bông,chất keo tụ và chất trợ keo tụ được châm vào Quá trình khuấy trộn giúp cho việcthủy phân chất keo tụ hiệu quả, hình thành các bông cặn Việc châm thêm chất trợkeo tụ (polymer) giúp tăng cường việc kết dính các bông cặn nhỏ để hình thành cácbông cặn to hơn, dễ lắng.

Các bông cặn trên được giữ lại tại bể lắng hóa lý theo nguyên lý trọng lực,phần nước trong được dẫn tiếp sang bể SBR

Bể SBR là một chuỗi nối tiếp các hệ thống phản ứng được điều khiển theo mộttrình tự tự động Nước thải được bơm vào đến khi đáy bể và nước thải được trộn vớibùn hoạt tính Sau khi đạt đúng thời gian cho việc sục khí, máy thổi khí và máykhuếch tán khí chìm sẽ tạm ngưng hoạt động và bùn sẽ được lắng xuống dưới đáy

bể, nước sạch ở bên trên Kế đến, Decanter chắt nước sạch ở trên đến mức nước yêucầu Nếu lượng bùn vượt quá mức quy định sẽ được bơm ra ngoài Máy thổi khí kếthợp thiết bị sục khí chìm tạo thành các bọt khí mịn và thông qua bề mặt tiếp xúc củacác bọt khí này với nước thải, oxy được khuếch tán vào nước, đảm bảo oxy hóahiệu quả các chất hữu cơ

Phần nước trong được chắt từ decanter được khử trùng, qua hồ hoàn thiệntrước khi xả vào nguồn tiếp nhận

Bùn dư từ bể SBR được bơm và làm giảm thể tích tại bể nén bùn Bùn đặc từ

bể nén bùn được bơm tới máy ép bùn để vắt ép tách nước làm khô bùn Bánh bùnsau ép được định kỳ đứa đi xử lý

Bảng 3.2 Hiệu suất xử lý phương án 2

XỬ LÝ CƠ HỌC

 Oxy hóa các hợp chất hữu cơ không chứa nito (gluxit,hydrocacbon, pectin, cáchợp chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ khác,…)

 Oxy hóa các chất hữu cơ có chứa nito(protein, peptit, axit amin, các hợp chấthữu cơ chứa nito phi protein…)

 Quá trình oxy hóa luôn kèm theo sự tạo thành sinh khối vi sinh vật (bùn hoạttính)

Trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ, các chất có phân tử lượng nhỏ nhưaxit hữu cơ, rượu có phân tử lượng nhỏ, đường, amino axit…được oxy hóa trước.Tiếp theo là các chất hữu cơ có phân tử lượng lớn như: oligosacarit, polisacarit,peptit, protein…

Công nghệ cổ điển Aerotank đã được áp dụng thành công, rỗng rãi và phổ biếnnhất tại các trạm xử lý nước thải của các nhà máy sản xuất và tại các nhà máy xử lýnước thải tập trung của KCN, khu đô thị trên cả nước

3.3.2 Công nghệ Aerotank kết hợp Anoxic

Khi nước thải chứa các hợp chất hữu cơ cacnon, nito, photpho với nồng độcao, sau khi xử lý sinh học bình thường giảm được 90 – 98% lượng BOD và 30 –40% Nito và khoảng 30% lượng Photpho Nếu hàm lượng N > 30-60 mg/l, P > 4-8mg/l xảy ra hiện tượng phú dưỡng, nghĩa là N và P tạo nguồn thức ăn cho rong rêu,tảo và vi sinh vật nước phát triển, làm bẩn nguồn nước trở lại, và bể Anoxic có khảnăng khử NO3- trong nước thải

Bể Anoxic diễn ra quá trình thiếu khí để chuyển hóa Nitrat thành khí Nitotrong điều kiện không cấp thêm oxy từ bên ngoài và theo phản ứng sau:

NO-3 + CH3OH + H2CO3  C5H7O2N + N2 + H2O + HCO-3

NO-2 + CH3OH + H2CO3  C5H7O2N + N2 + H2O + HCO-3

O-2 + CH3OH + NO3-  C5H7O2N + H2O + HCO3- + H2CO3

3.3.3 Công nghệ xử lý oxy hóa bậc cao

Đối với các loại nước thải có thành phần độ màu khó xử lý như nước thải dệtnhuộm, xi mạ, thuộc da,… thì các biện pháp xử lý hóa học thông thường như keo tụ

tạo bông bằng phèn, PAC, các chế phẩm khử màu chuyên dụng trên thị trường…không có khả năng khử màu triệt để cũng như không có khả năng khử màu đạt đếndưới 20 Pt-Co.

Trên thế giới cũng như tại Việt Nam, phương án khả thi nhất cho việc khửmàu này là áp dụng phương pháp oxy hóa bậc cao

Oxy hóa bậc cao ở đây dùng công nghệ oxy hóa Fenton để xử lý độ màu vàkim loại nặng cho các công trình xử lý nước rác (độ màu > 2000 Pt-Co), xử lý nướcthải dệt nhuộm (độ màu > 500 Pt-Co, thực tế có lúc > 1200 Pt-Co)…

Chất thải hữu cơ (C, N, P) từ dạng hòa tan trong nước sẽ chuyển hóa vào sinh khối

vi sinh và khi lớp sinh khối vi sinh này lắng kết xuống sẽ còn lại nước trong đã táchchất ô nhiễm, chu kì xử lý trên lại tiếp tục cho một mẻ nước thải mới

Bể sinh học từng mẻ nối tiếp là bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn bùn hoạt tính,chu kì của SBR gồm 4 giai đoạn chính:

 Giai đoạn làm đầy

 Giai đoạn phản ứng oxy hóa sinh hóa

 Giai đoạn lắng

 Dẫn nước sau xử lý-lấy bớt bùn và để lại khoảng 25%

Ưu diểm:

 Lắng tĩnh tạo nồng độ SS đầu ra thấp

 Hiệu quả xử lý có độ tin cậy cao

 Công nghệ kỹ thuật cao, quy trình xử lý vi sinh đầy hứa hẹn

 Cặn hỗn hợp không thể tràn ra ngoài bằng sự tràn thủy lực vì lưu lượng đượccấp phù hợp

Nhược điểm

 Quy trình thiết kế phức tạp

 Quy trình vận hành phức tạp hơn Aerotank

 Chất lượng nước đầu ra phụ thuộc khả năng gạn lớp nước phía trên

 Ít được áp dụng tại Việt Nam

3.4 Ưu điểm của phương án 1

 Hiệu suất xử lý cao: Quá trình bùn hoạt tính thông khí kéo dài có khả nănghoạt động với hiệu suất cực cao (có thể lên đến 99%), cho phép xử lý nướcthải đến giá trị thấp hơn tiêu chuẩn yêu cầu

 Tiết kiệm chi phí vận hành: Cơ chế điều khiển tự động công suất của các thiết

bị trong hệ thống tương ứng với chế độ nước thải cùng với các thiết bị giámsát hiện trường tạo ra một khả năng sử dụng hóa chất và năng lượng điệnđúng mức, không dư thừa gây lãng phí Các máy thổi khí, bơm chìm, bơmđịnh lượng được trang bị biến tần giúp động cơ hoạt động chính xác côngsuất cần thiết (tương ứng với các trường hợp nước thải ít hoặc vượt quá giớihạn thiết kế) Như vậy, hệ thống sẽ tiết kiệm được điện năng và hóa chất tiêuthụ

 Linh hoạt với các chế độ vận hành cho trường hợp chứa đủ tải và khi vượt quácông suất thiết kế

 Khả năng khử Nito, Photpho: Công nghệ Aerotank có kết hợp Anoxic nên bểAerotank luôn duy trì SVI ở giá trị tối ưu, ngăn chặn hiện tượng bùn nổitrong bể lắng Đồng thời hệ thống xử lý Nito, Photpho diễn ra với hiệu suấttốt nhất

 Xử lý độ màu triệt để: Khâu xử lý hóa học dự phòng (sử dụng công nghệ oxyhóa Phenton) có khả năng khử màu triệt để và đảm bảo nước thải đạt tiêuchuẩn xả thải ngay cả khi có sự cố Công nghệ Fenton xử lý độ màu ổn định

và có thể chịu được độ màu lên tới 700 Pt-Co Ngoài công nghệ Fenton, khảnăng khử màu hiệu quả có thể kể đến như hệ oxy hóa bậc cao ozon hóa + xúctác (đồng thể hoặc dị thể) Tuy nhiên, hệ ozon hóa + xúc tác có hiệu suất chỉ

ở khoảng 70-80% và chỉ mới được nghiên cứu ứng dụng trên một số loạichất ô nhiễm chuyên biệt Vì vậy, khả năng tin cậy của phương pháp này để

áp dụng vào các khu công ngiệp lớn cần phải được xem xét

 Hoạt động ổn định và an toàn: Bước xử lý hóa lý đứng đầu giúp hệ thống loại

bỏ được chất ô nhiễm độc hại đối với quá trình xử lý sinh học phía sau cũngnhư hạn chế đáng kể nguy cơ bị sốc tải trọng trong trường hợp nước thải đầuvào có các chỉ tiêu ô nhiễm vượt quá giới hạn cho phép một cách đột ngột.Công nghệ Aerotank phù hợp với nhiều loại nước thải, hoạt động ổn định và

có khả năng thay đổi thông số vận hành cho thích ứng với sự thay đổi nướcthải Khâu AOP có hiệu quả an toàn, có khả năng đáp ứng yêu cầu xử lýnước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn ngay cả khi có sự cố

 Thông dụng và phổ biến: Aerotank là công nghệ được áp dụng rộng rãi nhấttrên thế giới và Việt Nam với rất nhiều tài liệu tham khảo Do vậy, việc họchỏi, trao đổi kinh nghiệm vận hành, bảo trì hệ thống trở nên dễ dàng và thuậntiện Trường hợp hệ thống cần khởi động lại thì có thể sủ dụng bùn sinh học

ở rất nhiều trạm xử lý tương tự

 Đơn giản, dễ vận hành: So với công nghệ SBR việc vận hành Aerotank đơngiản hơn nhiều, không cần nhân công có trình độ chuyên môn cao Đặc điểmcủa bể SBR là đòi hỏi người vận hành phải có hiểu biết sâu về quá trình xử

lý sinh học và đặc biệt là công nghệ SBR để có thể tận dụng sự linh độngcủa công nghệ Điều này tương đối khó khăn ở Việt Nam Trong khi đóAerotank vận hành liên tục, đơn giản

 Dễ bảo trì, bão dưỡng hệ thống: Hầu hết các thiết bị phục vụ đặt trên cạn,không tiếp xúc với nước thải.

 Giảm tối đa mùi hôi phát sinh: Vì là công nghệ vi sinh hiếu khí nên quá trình

xử lý chất ô nhiễm hữu cơ không sinh ra các khí gây mùi hôi cho không khíxung quanh như H2S, NH3, CH4…Các bể điều hòa, bể tách mỡ là những bể

có khả năng phát sinh mùi cao được lắp đặt hệ thống phân phối khí nhằmngăn chặn quá trình phân hủy yếm khí gây mùi khó chịu

Do nhiều ưu điểm hơn phương án 2, do đó ta sử dụng phương án 1 để tínhtoán xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN Hiệp Phước

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Lưu lượng đầu vào dùng cho thiết kế:

 Lưu lượng trung bình ngày: Qtb=5000m3/ngày

 Lưu lượng giờ trung bình: Q tb

 K: Hệ số không điều hòa chọn K=1.5

 Hệ thống được thiết kế vượt tải 10%

 a: Hệ số an toàn, vậy a=1.1

4.1 Song chắn rác

4.1.1 Chức năng

Tách các loại rác và các tạp chất thô có kích thước lớn ở trong nước thải trướckhi đưa nước thải vào các công trình xử lý phía sau Việc sử dụng song chắn rác sẽtránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng bơm do rác gây ra

4.1.2 Tính toán