Khảo sát đánh giá hiệu quả xử lý và phân tích lựa chọn các thông số công nghệ phù hợp nhằm nâng cao hiệu suất xử lý của nhà máy xử lý nước thải công ty giấy bãi bằng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - Nguyễn Thị Tuyết KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP NHẰM NÂNG CAO HIỆU SUẤT XỬ LÝ CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY BÃI BẰNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐẶNG XUÂN HIỂN Hà Nội - 2010 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ khoa học đề tài mới, chưa báo cáo, đăng báo hay công bố rộng rãi phương tiện thông tin đại chúng Tôi không chép với hình thức Những tài liệu sử dụng luận văn mang tính chất tham khảo Hà Nội, ngày tháng12 năm 2010 Tác giả Nguyễn Thị Tuyết Nguyễn Thị Tuyết Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn thời gian quy định đầy đủ nội dung yêu cầu, tác giả nhận nhiều giúp đỡ từ thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp Trước tiên tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sấu sắc tới thầy giáo – PGS.TS Đặng Xuân Hiển, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tác giả tận tình, chu đáo suốt trình nghiên cứu thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình dạy bảo, hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trình học tập, nghiên cứu Viện để hoàn thành khóa học Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể cán công nhân viên Nhà máy xử lý nước thải Công ty giấy Bãi Bằng – Thị trấn Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ tạo điều kiện, nhiệt tình giúp đỡ tác giả trình khảo sát, thu thập thông tin tài liệu liên quan để xây dựng luận văn Cuối tác giả xin cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp gia đình giúp đỡ tác giả suốt thời gian vừa qua Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2010 Tác giả Nguyễn Thị Tuyết Nguyễn Thị Tuyết Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Mục lục Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ NƯỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY 13 1.1 Quá trình hình thành phát triển ngành sản xuất giấy bột giấy Việt Nam 13 1.2 Hiện trạng công nghiệp sản xuất giấy bột giấy Việt Nam 14 1.3 Quy trình công nghệ sản xuất giấy .17 1.3.1 Nguyên liệu 18 1.3.2 Công nghệ sản xuất giấy .19 1.4 Các vấn đề môi trường liên quan đến loại hình công nghệ sản xuất giấy bột giấy .26 1.4.1 Vấn đề nguyên liệu .27 1.4.2 Vấn đề lượng 27 1.4.3 Nguồn nước cho sản xuất giấy 28 1.4.4 Tác động đến môi trường không khí .28 1.4.5 Các nguồn phát sinh nước thải đặc tính nước thải ngành giấy 28 Chương CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH 31 CÔNG NGHIỆP GIẤY .31 2.1 Các biện pháp xử lý nước thải công nghiệp giấy 31 2.1.1 Các phương pháp tách chất rắn lơ lửng .31 2.1.2 Các phương pháp xử lý COD, BOD 35 Nguyễn Thị Tuyết Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ 2.1.3 Các phương pháp khử độ màu nước thải 35 2.2 Công nghệ xử lý nước thải vài nhà máy giấy Việt Nam 38 2.2.1 Công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ - Thái Nguyên 38 2.2.2 Công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy Bình An .40 2.2.3 Công nghệ xử lý nước thải phương pháp tuyển làng nghề tái chế Phong Khê-Bắc Ninh 40 2.2.4 Công nghệ xử lý nước thải tập trung cho Khu công nghiệp Phong Khê – Bắc Ninh số sở sản xuất khu vực lân cận (thuộc thôn Dương Ổ) 41 2.3 Công nghệ xử lý nước thải số nhà máy giới .42 2.4 Xử lý ô nhiễm trong nước thải ngành công nghiệp giấy bằng phương  pháp sinh học 46 2.4.1 Nguyên lý chung trình oxi hoá sinh hoá 46 2.4.2 Các trình diễn xử lý nước thải phương pháp sinh học 46 2.4.3 Các công trình làm nước thải phương pháp sinh học 53 Chương HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG, NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ 61 CÁC THÔNG SỐ QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH VÀ HIỆU SUẤT XỬ LÝ 61 3.1 Công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng phương pháp sinh học .61 3.1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý 61 3.1.2 Các thông số thiết kế nước thải đầu vào 62 3.1.3 Các phận hệ thống xử lý 62 3.1.4 Các thông số thiết kế hệ thống xử lý .76 3.1.5 Các công việc vận hành hệ thống xử lý nhà máy 80 3.1.6 Các thông số vận hành bình thường hệ thống xử lý 82 3.2 Nghiên cứu khảo sát đánh giá việc áp dụng thông số vận hành công trình đơn vị hệ thống xử lý thời gian hai năm 2008 2009 .85 Nguyễn Thị Tuyết Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ 3.2.1 Bể lắng sơ cấp .85 3.2.2 Bể cân 90 3.2.3 Bể lựa chọn 98 3.2.4 Bể phản ứng (bể Aeroten) 102 3.2.5 Bể lắng thứ cấp 111 3.2.6 Chất lượng bùn hồi lưu .122 3.3 Khảo sát đánh giá hiệu suất hệ thống xử lý nước thải hai năm 2008 năm 2009 126 3.3.1 Khảo sát đánh giá hiệu suất xử lý TSS 126 3.3.2 Khảo sát đánh giá hiệu suất xử lý BOD5 .127 3.3.3 Khảo sát đánh giá hiệu suất xử lý COD 129 3.3.4 Khảo sát đánh giá hiệu suất xử lý độ màu 130 3.4 Phân tích đánh giá hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng .132 3.4.1 Ưu điểm hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng 132 3.4.2 Những tồn cần khắc phục 134 3.5 Đề xuất phương án điều chỉnh cải tạo HTXLNT nhà máy giấy Bãi Bằng 134 3.5.1 Cải tạo lại bể keo tụ lắng sơ cấp .135 3.5.2 Lựa chọn lại thông số công nghệ trình xử lý sinh học .138 KẾT LUẬN 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 PHỤ LỤC 147 Nguyễn Thị Tuyết Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Aeroten : Bể xử lý sinh học hiếu khí bùn hoạt tính BOD : Biological Oxygen Demand – Nhu cầu ô xy sinh học BOD5 : Nhu cầu oxy sinh học sau ngày BVMT : Bảo vệ môi trường COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu ô xy hóa học DO : Dissolved Oxygen – Ô xy hòa tan HCHC : Hợp chất hữu HTXL : Hệ thống xử lý HTXLNT : Hệ thống xử lý nước thải MLSS : Mixed liquoz suspended Solids – Chất rắn lơ lửng bùn lỏng QCVN : Quy chuẩn Việt Nam SV30 : Thể tích chất rắn lắng sau 30 phút ống đong lít (ml/l) SVI : Sludge volume index – Chỉ số thể tích bùn TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TNMT : Tài nguyên môi trường TSS : Total Suspended Solids – Tổng chất rắn lơ lửng VSS : Volatile Suspended Solids – Chất lơ lửng dễ bay VSV : Vi sinh vật Nguyễn Thị Tuyết Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Danh mục bảng Bảng 1.1 Thành phần hóa học số loại gỗ (tính theo % khối lượng khô tuyệt đối) 18 Bảng 1.2 Chức số chất dùng tẩy bột giấy .21 Bảng 1.3 Các phương pháp sản xuất hiệu suất bột giấy 25 Bảng 1.4 Tải lượng ô nhiễm dòng nước thải công đoạn tẩy 30 Bảng 2.1 Bảng so sánh than hoạt tính dạng hạt GAC dạng bột PAC 36 Bảng 3.1 Các thông số vận hành bình thường hệ thống xử lý nước thải 82 Bảng 3.2 Lưu lượng nước thải trung bình đầu vàohệ thống xử lý 85 Bảng 3.3 Độ pH trung bình nước thải bể lắng sơ cấp 86 Bảng 3.4 Hàm lượng TSS trung bình nước thải bể lắng sơ cấp 88 Bảng 3.5 Độ màu trung bình nước thải đầu vào hệ thống xử lý .89 Bảng 3.6 Hàm lượng TSS trung bình nước thải bể cân 91 Bảng 3.7 Hàm lượng BOD5 trung bình nước thải bể cân 92 Bảng 3.8 Hàm lượng COD trung bình nước thải bể cân 93 Bảng 3.9 Hàm lượng tổng phốt trung bình nước thải bể cân 95 Bảng 3.10 Hàm lượng tổng nitơ trung bình nước thải bể cân 96 Bảng 3.11 Độ pH trung bình nước thải bể lựa chọn .98 Bảng 3.12 Hàm lượng TSS trung bình nước thải bể lựa chọn 99 Bảng 3.13 Hàm lượng chất rắn bay trung bình nước thải bể lựa chọn 101 Bảng 3.14 Giá trị pH trung bình nước thải bể phản ứng 102 Bảng 3.15 Hàm lượng TSS trung bình bể phản ứng 104 Bảng 3.16 Hàm lượng VSS trung bình bể phản ứng 105 Bảng 3.17 Tỷ lệ F/M trung bình bể phản ứng 107 Bảng 3.18 Hàm lượng SV30 trung bình bể phản ứng .108 Bảng 3.19 Hàm lượng SVI trung bình bể phản ứng 110 Bảng 3.20 Hàm lượng TSS trung bình nước thải sau bể lắng thứ cấp 111 Bảng 3.21 Hàm lượng VSS trung bình nước thải sau bể lắng thứ cấp 113 Nguyễn Thị Tuyết Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Bảng 3.22 Hàm lượng BOD5 trung bình nước thải sau xử lý 114 Bảng 3.23 Hàm lượng COD trung bình sau bể lắng thứ cấp 115 Bảng 3.24 Tổng phốt trung bình nước thải sau bể lắng thứ cấp 117 Bảng 3.25 Hàm lượng tổng nitơ trung bình nước thải sau bể lắng thứ cấp 118 Bảng 3.26 Độ pH trung bình nước thải đầu hệ thống xử lý .120 Bảng 3.27 Độ màu nước thải sau bể lắng thứ cấp 121 Bảng 3.28 Hàm lượng TSS trung bình bùn hồi lưu 123 Bảng 3.29 Hàm lượng VSS trung bình bùn hồi lưu 124 Bảng 3.30 Hiệu suất xử lý TSS nước thải hai năm 2008 2009 .126 Bảng 3.31 Hiệu suất xử lý BOD5 nước thải hai năm 2008 2009 127 Bảng 3.32 Hiệu suất xử lý COD nước thải hai năm 2008 2009 .129 Bảng 3.33 Hiệu suất xử lý độ màu nước thải hai năm 2008 2009 130 Bảng 3.34 Các thông số đầu vào đầu trung bình hệ thống xử lý sinh học 138 Nguyễn Thị Tuyết Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ                         Danh mục hình Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy bột giấy .20 Hình 1.2 Sơ đồ mô tả dòng vật chất lượng trình sản xuất giấy 26 Hình 2.1 Hệ thống xử lý nước thải công ty cổ phần nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ .39 Hình 2.2 Hệ thống xử lý nước thải tập trung thôn Đào Xá – xã Phong Khê .40 Hình 2.3 hệ thống xử lý tập trung theo công nghệ hồ sinh học có sục khí .42 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải công ty Roemond Hà Lan .43 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp giấy Eerbeck .44 Hình 2.6 Sơ đồ trình khử phốtpho nước thải phương pháp .1 sinh học .1 Nguyễn Thị Tuyết Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ nước thải ngành công nghiệp giấy bột giấy Công nghệ áp dụng xử lý nước thải ngành giấy nhiều nơi giới đạt hiệu xử lý cao Nước thải sau xử lý có hàm lượng hầu hết thông số đạt giới hạn cho phép tiêu chuẩn quy chuẩn hành như: BOD5, COD, TSS Khi so sánh công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng với công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy khác, ta có nhận xét: Công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng kết hợp phương pháp xử lý hoá lý đông keo tụ phương pháp xử lý sinh học hiếu khí Đó công nghệ đơn giản, dễ vận hành, phổ biến thường áp dụng để xử lý nước thải ngành sản xuất giấy bột giấy Mặt khác, bảng kết phân tích chất lượng nước đầu vào hệ thống xử lý nước thải cho thấy; thông số BOD, COD, TSS lớn giới hạn cho phép quy chuẩn QCVN 12:2008/BTNMT – Quy chuẩn qui định giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp giấy bột giấy thải môi trường Do áp dụng công nghệ xử lý trên, vấn đề giải Các chất dạng keo tụ huyền phù bị kết tủa bể phản ứng Bể trang bị hệ thống điều chỉnh pH tự động, đảm bảo môi trường thuận lợi cho trình đông keo tụ diễn với hiệu cao Vì hàm lượng COD BOD nước thải đầu vào không cao (< 2000mg/l) nên giai đoạn xử lý sinh học cần sử dụng bể hiếu khí Bể Aeroten có tác dụng làm giảm COD BOD nước thải với có mặt oxi nhờ hệ thống cấp khí cưỡng Kết phân tích chất lượng nước sau xử lý cho thấy thông số COD, BOD, TSS nằm giới hạn quy chuẩn cho phép nước thải ngành sản xuất công nghiệp giấy bột giấy nhà máy hoạt động (QCVN 12:2008/BTNMT) Tại bể cân bằng, có bố trí hệ thống khuấy trộn để xáo trộn nước thải, tránh tượng phân huỷ yếm khí cục bể, gây mùi khó chịu Bùn thải xử lý triệt để với hệ thống máy ép bùn, giảm thể tích khối lượng bùn, hạn chế ô nhiễm thứ cấp Nguyễn Thị Tuyết 133 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng trang bị đầy đủ thiết bị hỗ trợ như: kênh đo lưu lượng nước đặt trước bể phản ứng, kênh đo lưu lượng bùn tuần hoàn đặt trước bể nén bùn, máy đo độ oxi hòa tan bể Aeroten, hệ thống điều chỉnh pH tự động,… Chúng góp phần tạo nên tự động, hợp lý, logic hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng Hệ thống máy đo tự động tích hợp với phần mềm điều chỉnh trực tiếp máy tính Nhờ mà trình vận hành trở nên dễ kiểm soát điều chỉnh Tuy nhiên Hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng hệ thống xây dựng nên tồn số nhược điểm làm nước thải đầu chưa đáp ứng yêu cầu chất lượng nước thải quy chuẩn (QCVN 12:2008/BTNMT) nên cần thiết phải khắc phục 3.4.2 Những tồn cần khắc phục Trong hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng, bể nắp nên dễ bị ô nhiễm môi trường không khí mùi nước thải bị phân hủy Hiện tại, nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn cho phép thông số COD, BOD5, TSS Tuy nhiên, theo kết phân tích thống kê cho thấy nước thải sau xử lý thông số độ màu chưa đạt quy chuẩn cho phép Do đó, với việc vận hành hệ thống không đáp ứng yêu cầu Việc điều chỉnh áp dụng thông số vận hành tối ưu nâng cấp, cải tạo hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giấy Bãi Bằng cần thiết để đảm bảo nguồn thải nhà máy môi trường đáp ứng quy chuẩn nước thải hành nước thải ngành sản xuất giấy bột giấy môi trường 3.5 Đề xuất phương án điều chỉnh cải tạo HTXLNT nhà máy giấy Bãi Bằng Sau phân tích ưu nhược điểm hiệu hoạt động hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng, để đảm bảo yêu cầu chất lượng nước thải sau xử lý có giá trị thông số không vượt giới hạn cho phép quy chuẩn hành hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng cần lựa chọn lại số thông số vận hành nâng cấp, cải tạo số công trình đơn vị Xem xét tổng Nguyễn Thị Tuyết 134 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ thể hệ thống xử lý nước thải, xin đưa số điểm cần điều chỉnh cải tạo, nâng cấp HTXLNT nhà máy giấy Bãi Bằng sau: 3.5.1 Cải tạo lại bể keo tụ lắng sơ cấp Hiện nay, trình xáo trộn dòng nước thải gồm thải sơ sợi, thải alkali thải axit thực bể nhỏ (hố ga cũ) trước qua hố ga cũ vào bể keo tụ kết hợp lắng sơ cấp Trong trình nước thải chảy từ hố ga cũ bể keo tụ lắng sơ cấp, nước thải điều chỉnh pH bổ sung hóa chất keo tụ Quá trình keo tụ lắng sơ cấp thực bể ngăn cách hai trình Như vậy, trình điều chỉnh pH chất keo tụ trước nguồn nước thải đưa vào bể keo tụ kết hợp lắng sơ cấp hai trình keo tụ, lắng sơ cấp thực bể thông làm ảnh hưởng đến hiệu suất trình keo tụ sau ảnh hưởng đến trình tách cặn/ huyền phù khỏi nước bể Điều thể kết thống kê qua hai năm 2008 2009 bảng 3.4 hình 3.14 cho thấy giá trị TSS bể keo tụ lắng sơ cấp nhiều Nhận thấy chế trình xáo trộn hai giai đoạn keo tụ lắng hoàn toàn khác nhau, gradien vận tốc hai trình khác Bể keo tụ lắng sơ cấp tích lớn tác giả đề xuất xây dựng ngăn phân tách hai phần bể: ngăn keo tụ phía trước ngăn lắng sơ cấp phía sau, ngăn keo tụ trước ngăn lắng sơ cấp; trình điều chỉnh pH bổ sung hóa chất keo tụ thực hó ga cũ, hố ga cần cải tạo thành bể xáo trộn có làm việc cánh khuấy Căn vào hàm lượng cặn trung bình bảng 3.4 nước thải đầu vào khoảng 450 mg/l, lấy liều lượng phèn nhôm khô cần thiết 55 mg/l [12] Lượng phèn cần dùng cho ngày: G = 55 x 25000 x 103 = 13,75 x 108 = 1375 kg Lượng phèn trung bình dùng thực tế nhà máy 70 g/m3 hay 1750 kg/ ngày Như lượng phèn dùng cho trình keo tụ phù hợp với lưu lượng nước thải 30000 m3/ngày, thời điểm lưu lương nước Nguyễn Thị Tuyết 135 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ thải trung bình thực tế cần xử lý nằm khoảng 25000 m3/ngày Do khối lương phèn nhôm dùng thích hợp cho thời điểm trung bình 1375 kg/ngày 3.5.1.1 Dung tích bể hòa trộn phèn Theo công thức (2-4) [12] ta có Wh = Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải xử lí (m3/h) n: Thời gian hai lần hòa tan phèn, theo [12] ta chọn n = 10 Pp: Liều lượng phèn dự tính cho vào nước (g/m3) bh: Nồng độ dung dịch phèn thùng hòa trộn (%) theo thiết kế 10% γ: Khối lượng riêng dung dịch γ = tấn/m3 Thay vào công thức ta có Wh = = 5,7 m3 3.5.1.2 Dung tích bể tiêu thụ Theo công thức (2-5) [12] ta có Wt = bt: Nồng độ dung dịch phèn bể tiêu thụ (%), theo thiết kế 5% Wt = = 11,5 m3 3.5.1.2 Dung tích bể trộn hóa chất với nước thải Trong thực tế nên tận dụng hố ga cũ làm bể hòa trộn hóa chất với nước thải, bể có tác dụng hòa trộn hóa chất điều chỉnh pH (bằng H2SO4 NaOH) hóa chất keo tụ Al2(SO4)3 dạng dung dịch 3.5.1.3 Bể phản ứng Thể tích bể phản ứng, áp dụng công thức [62 – 12] ta có W= Nguyễn Thị Tuyết 136 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trong t: thời gian lưu lại bể Lấy t = 25 phút (quy phạm 10 ÷ 30) [12] Q: Lưu lượng nước thải cấn xử lý = 25.000m3/ngày đêm = 1042 m3/h = 434 W= m3 Hiện bể keo tụ kết hợp lắng có dung tích 6.000 m3 với kích thước LxBxH = 80x15x5 m Ta có kích thước ngăn phản ứng LxBxH = 15x5,8x5 Diện tích bề mặt bể phản ứng: BxL = 87 m2 Gradient vận tốc: 250 ÷ 1.500 S-1 (Chọn G = 250 S-1) Chọn cánh khuấy chân vịt cánh, Đường kính cánh khuấy D < a/2 ( với a: kích thước cạnh đáy bể) Chọn D = 2,6 m Năng lượng cần truyền vào nước: P = G2 x µ x V /2 Trong đó: G: Gradient vận tốc cho trình khuấy trộn (S-1) V: Thể tích bể (m3) µ: Độ nhớt động lực nước thải 25oC (Ns/m2) lấy 10-3 P = 2502 x 10-3 x 434/2 = 13,56 (KW) Công suất động cơ: P’ = = = 16,95 (KW) Số vòng quay cánh khuấy: ⎛ P ⎞ ⎟⎟ n = ⎜⎜ ⎝ K.d k ρ ⎠ 1/3 ⎛ 16950 ⎞ = ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ 1.2,6 1000 ⎠ 1/ = 0,523(vòng / giây ) = 32(vòng / phút ) Kiểm tra số Re Re = D2 × n × ρ = 2,6 × 2,14 × 1000 = 144 × 105 〉10 10 − µ Nước đạt chế độ chảy rối Dung tích bể lắng sơ cấp là: 6.000 – 434 = 5566 m3 Nguyễn Thị Tuyết 137 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Ngoài giá trị pH bể keo tụ lắng sơ cấp bảng 3.3 hình 3.13 cho thấy giá trị pH điều chỉnh chưa tối ưu, giá trị pH dao dộng khoảng tối ưu nhiều, cần phải điều chỉnh độ pH giai đoạn trở khoảng tối ưu ÷ 7,5 chất keo tụ Al2(SO4)3 để tăng hiệu suất trình hóa chất H2SO4 NaOH Qua tính toán tác giả đề xuất cải tạo bể keo tụ kết hợp lắng sau: - Giảm lượng hóa chất keo tụ sử dụng ngày từ 1750 kg/ngày xuống 1375 kg/ngày để phù hợp với lưu lượng nước thải 25000 m3/ngày - Tận dụng hố ga cũ làm bể trộn, hóa chất điều chỉnh pH hóa chất keo tụ bổ sung bể - Ngăn bể keo tụ kết hợp lắng thành hai ngăn: + Ngăn phía trước có dung tích 434 m3, với kích thước L x B x H = 15 x 5,8 x ngăn phản ứng tạo Ngăn có lắp cánh khuấy chân vịt cánh, tốc độ khuấy trộn 32 vòng/phút + Ngăn phía sau có dung tích 5566 m3 thực trình lắng sơ cấp Sau cải tạo trình keo tụ lắng sơ cấp hiệu suất xử lý hệ thống nâng cao trình keo tụ tạo thực chế phù hợp cho trình 3.5.2 Lựa chọn lại thông số công nghệ trình xử lý sinh học Qua khảo sát đánh giá mục 3.2.3 3.2.4 cho thấy thống số công nghệ ứng dụng vận hành trình xử lý sinh học cho thấy nước thải vào có nồng độ TSS VSS hai bể lựa chọn bể phản ứng không nằm giới hạn thiết kế ban đầu, giá trị hầu hết vượt giá trị thiết kế nhiều Lượng bùn thải thực tế Bảng 3.34 Các thông số đầu vào đầu trung bình hệ thống xử lý sinh học Thông số Đầu vào Đầu QCVN12: 2008/BTNMT (Cột B2) BOD ( mg/l ) 280 37 100 COD ( mg/l ) 640 181 300 530 312 150 Độ màu (Pt-Co) Nguyễn Thị Tuyết 138 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ 3.5.2.1 Tải lượng chất hữu làm đơn vị thể tích bể xử lý [20] La = Trong đó: La: Tải lượng chất hữu làm đơn vị thể tích bể xử lý (kgBOD5/1 m3 ngày) Q: lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý (m3/ngày) V: thể tích bể xục khí (m3) S0: Nồng độ BOD đầu vào, mg/l S0 = 280 mg/l La = = = 608,7 = 0,61 Kg BOD5/1 m3 ngày Thỏa mãn giá trị theo thiết kế từ 0,3 0,7 Kg BOD5/1 m3 ngày 3.5.2.2 Hiệu suất loại bỏ BOD5 hoà tan [20]: E= S0 − S 100 S0 Trong S0: Nồng độ BOD đầu vào, mg/l S0 = 280 mg/l S : Nồng độ BOD lại sau xử lý, mg/l S = 37 mg/l E= S0 − S 280 − 37 100 = 100 = 86,78 ≈ 87 % S0 280 3.5.2.3 Thời gian lưu nước bể t= V Q Trong V: Thể tích bể phản ứng, m3 V = 11500 m3 Q: Lưu lượng nước thải vào bể, m3/h Q = 1042 m3/h t= V 11500 = = 11,036h = phút Q 1042 Nguyễn Thị Tuyết 139 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ 3.5.2.4 Lượng bùn hữu sinh khử BOD - Tốc độ tăng trưởng bùn hoạt tính (tỷ lệ bùn hoạt tính sinh giảm chất nền) là[20]: yb = Y + K d × θc Trong Y: Hệ số suất sử dụng chất cực đại (mg/mg) Là tỷ số khối lượng tế bào khối lượng chất tiêu thụ thời gian định Chọn Y = 0,4 Kd: Hệ số phân huỷ nội bào, 1/s Chọn Kd = 0,055 θ c: Thời gian lưu cặn bể hay gọi tuổi bùn Chọn θ c = 10 ngày (theo thiết kế ban đầu) yb = 0,4 Y = = 0,258 ≈ 0,26 + K d × θ c + 0,055 × 10 - Lượng bùn hoạt tính sinh ngày là: Abùn = Yb x Q ( S0 – S ) Trong đó: Yb: Tốc độ tăng trưởng bùn hoạt tính ybùn = 0,26 Q: Lưu lượng nước thải vào bể Q = 25.000 m3/ngày đêm S0: Nồng độ BOD đầu vào, mg/l S0 = 280 mg/l S : Nồng độ BOD lại sau xử lý, mg/l S = 37 mg/l Abùn = 0,26 x 25000 x ( 280 – 37 ) = 1579500 g = 1.579,5 kg */ Tính toán thông số công nghệ cho thấy: 1/ Chỉ số SVI bể phản ứng cao so với giới hạn thiết kế tối đa từ 1,26 ÷ lần thể bảng 3.19 2/ Tỷ lệ F/M nhỏ, nhỏ giá trị thiết kế tối thiểu từ 0,92 ÷ 0,32 lần thể tính toán bảng 3.17 Nguyễn Thị Tuyết 140 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ 3/ Các thông số: Tải lượng chất hữu làm đơn vị thể tích bể xử lý, hiệu suất xử lý BOD5, Thời gian lưu nước bể phản ứng thích hợp Như số SVI cao bể phản ứng thể chất lượng bùn sinh học không tốt, bùn nhiều làm giảm hiệu suất xử lý, nguyên nhân làm thông số độ màu nước thải sau xử lý cao Do phải điều chỉnh lại thông số vận hành trình xử lý sinh học cho tăng tỷ lệ F/M, giảm số SVI giảm lượng VSS, TSS hai bể cách tăng lưu lượng bùn thải */ Tính toán đề xuất thông số công nghệ phục vụ trình vận hành trình sinh học: 1/ Lượng bùn thải Theo thiết kế ban đầu hàm lượng VSS tối ưu yêu cầu bể phản ứng nằm khoảng 1500 ÷ 3000 mg/l Áp dụng công thức Q xả = (m3/ngày) Trong đó: Q xả : Dung dịch bùn xả (m3/ngày) V: Xt: Thể tích bể Aerotank (m3), theo thiết kế 11.500 m3 Nồng độ bùn hoạt tính dung dịch tuần hoàn (cũng nồng độ bùn hoạt tính dung dịch bùn xả ngoài) (mg/l) X: Nồng độ bùn hoạt tính bể Aerotank (nồng độ mong muốn) (mg/l) X ra: Nồng độ bùn hoạt tính nước khỏi bể lắng (mg/l) Q ra: Lưu lượng nước xử lý khỏi bể lắng (m3/ngày) θ c: Thời gian lưu bùn công trình (ngày), theo thiết kế 10 ngày Và dựa bảng kết thống kê: Bảng 3.16 hàm lượng VSS trung bình bể phản ứng Bảng 3.29 hàm lượng VSS trung bình bùn hồi lưu Bảng 3.21 hàm lượng VSS trung bình nước thải sau bể lắng thứ cấp Nguyễn Thị Tuyết 141 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Lấy kết trung bình: Xt = 7550 mg/l X = 60,5 mg/l Q = 25000 θ c: m3/ngày Thời gian lưu bùn công trình thực tế nhà máy lưu 10 ngày, Như để đảm bảo theo thiết kế ban đầu hàm lượng VSS tối ưu yêu cầu bể phản ứng nằm khoảng 1500 ÷ 3000 mg/l, lưu lượng bùn dư phải nằm khoảng: Q xả = = 28,14 m3/ngày Q xả max = = 256,62 m3/ngày 2/ Tỷ lệ F/M Với lưu lượng bùn thải đảm bảo tính toán thì: Tuổi bùn θ c 10 ngày Hàm lượng VSS hay hàm lượng chất rắn bùn lỏng MLSS nằm khoảng giá trị quy định 1500 ÷ 3000 mg/l Khi từ công thức (3.1) ta có tỷ lệ F/M = = = 0,27 Giá trị nằm khoảng quy chuẩn tỷ số F/M từ 0,25 ÷ 0,3 3/ đề xuất thông số công nghệ phục vụ trình vận hành hệ thốn sinh học: - Tăng lượng bùn xả thải Q xả hệ thống đảm bảo nằm khoảng 28,14 ÷ 256,62 m3 /ngày; - Kiểm tra đảm bảo tỷ số F/M nằm khoảng 0,25 ÷ 0,3 - Giá trị SV30 bể phản ứng đảm bảo nằm khoảng 65 ÷ 525 Nguyễn Thị Tuyết 142 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ - Hàm lượng chất rắn bùn lỏng MLSS nằm khoảng 1500 ÷ 3000 mg/l KẾT LUẬN Trong suốt trình thực luận văn, tác giả thu thập tài liệu đánh giá trạng xu hướng phát triển ngành công nghiệp giấy Việt Nam, trạng công nghệ xử lý nước thải số nhà máy giấy nước như: nhà máy Hoàng Văn Thụ - Thái Nguyên, nhà máy giấy Bình An, Làng nghề tái chế Phong Khê – Bắc Ninh Đồng thời tác giả tiến hành thu thập số liệu thống kê khảo sát đánh giá hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng, trình vận hành hệ thống xử lý nước thải thông số phân tích chất lượng nước thải: pH, TSS, Độ màu, COD, BOD5 công trình đơn vị; thông số VSS, SV30 trình xử lý sinh họccủa hệ thống xử lýqua hai năm: năm 2008 năm 2009 Tác giả phát hệ thống xử lý có giai đoạn keo tụ kết hợp lắng sơ cấp giai đoạn xử lý sinh học có thiết kế số thông số vận hành chưa phù hợp, nước thải sau xử lý có thông số độ màu vượt giới hạn cho phép quy chuẩn hành quy định (QCVN 12:2008/BTNMT) nhiều lần 2,7 ÷ 3,6 lần Qua đó, tác giả phân tích, lựa chọn phương án để điều chỉnh cải tạo hệ thống xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải công ty giấy Bãi Bằng Phương án điều chỉnh lựa chọn dựa sở khảo sát đánh giá thông số vận hành hiệu vận hành công trình đơn vị hệ thống xử lý, thông số chất lượng nước thải tại, tiêu chuẩn nước thải đầu vào theo quy định hành nước thải công nghiệp sản xuất giấy bột giấy; giữ nguyên kết cấu cũ hệ thống xử lý nước thải hành Phương án điều chỉnh cải tạo hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng tập trung vào trình xử lý keo tụ trình xử lý sinh học để giải vấn đề hệ thống Cụ thể: - Cải tạo hố ga cũ trước bể keo tụ kết hợp lắng thành bể trộn hóa chất với nước thải, hóa chất điều chỉnh pH hóa chất keo tụ đưa vào bể này, với Nguyễn Thị Tuyết 143 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ khoảng pH điều chỉnh ÷ 7,5 (bằng H2SO4 NaOH) hóa chất keo tụ Al2(SO4)3 sử dụng giảm từ 1750 kg/ngày xuống 1375 kg/ngày để phù hợp với lưu lượng đầu vào cần xử lý - Cải tạo bể keo tụ kết hợp lắng cũ thành bể có hai ngăn: ngăn thứ thực trình phản ứng tạo ngăn thứ hai thực trình lắng Thể tích ngăn thứ 434 m3, thể tích ngăn thứ hai 5566 m3 - Đối với trình sinh học tăng hiệu suất xử lý trình cách: Tăng lượng bùn thải Q xả = 28,14 ÷ 256,62 m3/ngày, nhằm giảm số SVI xuống nằm khoảng 70 ÷ 150 (ml/g); Kiểm tra vận hành tỷ số F/M nằm khoảng 0,25 ÷ 0,3; giá trị SV30 bể phản ứng đảm bảo nằm khoảng 65 ÷ 525; hàm lượng chất rắn bùn lỏng MLSS nằm khoảng 1500 ÷ 3000 mg/l Việc điều chỉnh cải tạo hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng nhằm mục đích tăng hiệu suất trình xử lý hệ thống Đảm bảo xử lý vấn đề độ màu nước thải đầu hệ thống Hệ thống xử lý sau đượccải tạo hiệu suất xử lý nâng cao, nước sau xử lý đảm bảo có thông số nằm giới hạn quy chuẩn hành cho phép QCVN 12:2008 Kiến nghị Ban giám đốc Tổng công ty giấy Bãi Bằng cần có giải pháp để điều chỉnh cải tạo hệ thống xử lý nước thải tại, nâng chất lượng nước sau xử lý có thông số phân tích đảm bảo QCVN 12:2008 để đáp ứng yêu cầu công tác bảo vệ môi trường tốc độ phát triển công nghiệp diễn mạnh mẽ nước Mặc dù tác giả nỗ lực làm việc, song Luận văn tránh khỏi sai sót Tác giả kính mong Thầy, Cô giáo toàn thể bạn bè đồng nghiệp đóng góp ý kiến để Luận văn hoàn thiện Nguyễn Thị Tuyết 144 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ TÀI LIỆU THAM KHẢO Clifford W.Randall, Jame L Barnard, H David Stensel (1992), Design and retrofit of wastewater treatment plants for biological nutrient removal, Technomic publishing, U.S.A C.P Leslie Grady Jr; Glen T Daigger; Henry C Lim (1999) Biological Wastewater Treatment Marcel Dekker Inc Degrémont Water and the Environment (1991) Water treatment Handbook Mark Hammer Mark J Hammer Jr (1996) Water and wastewater technology Prentice Hall International Inc Metcalf and Eddy (1991) Wastewater Engineering Treatment Disposal and Reuse Mc.Graw - Hill Inc Mogens Henze – Poul Harremoes Jesla Cour Jansen – Erik Arvin (1995) Wastewater treatment Biological and Chemical Processes Springer Verlag Tom D Reynolds – Texas A&M University & Paul A Richards – University of Southwestern Louisiana (1996) Unit Operations & Processes in Environmental Engineering RWS Publishing Company Inc U.S Environmental Protection Agency Office of Water Programs(1998) Operation of wastewater treatment plants Volume 1.2 Water Environment Federation 601 Wythe Street (1998) Biologicaland Chemical Systems for Nutient Removal 10 Website: http://flowhy.com/index.php?go=category_5&mode=1&page=2 11 Đặng Xuân Hiển (2005) Bài giảng môn học xử lý nước thải Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Hà Nội 12 Nguyễn Ngọc Dung (2010) Giáo trình xử lý nước cấp Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội NXB Xây dựng 13 Nguyễn Ngọc Lân Bài giảng công nghệ xử lý nước thải Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Tuyết 145 Viện khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ 14 Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 15 Quy chuẩn Việt Nam QCVN 12:2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia vể nước thải công nghiệp giấy bột giấy 16 Quy chuẩn Việt Nam QCVN 24:2009/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia vể nước thải công nghiệp 17 Trần Đức Hạ (2002), Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ vừa, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 18 Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 19 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006) Giáo trình công nghệ xử lý nước thải NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 20 Trịnh Xuân Lai (2000) Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải NXB Xây dựng Hà Nội Nguyễn Thị Tuyết 146 Viện khoa học Công nghệ Môi trường PHỤ LỤC Nguyễn Thị Tuyết 147 Luận văn thạc sỹ ... chọn thông số công nghệ phù hợp nhằm nâng cao hiệu suất xử lý nhà máy xử lý nước thải Công ty giấy Bãi Bằng hy vọng đưa giải pháp công nghệ nhằm hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy Giấy. .. lý COD 129 3.3.4 Khảo sát đánh giá hiệu suất xử lý độ màu 130 3.4 Phân tích đánh giá hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng .132 3.4.1 Ưu điểm hệ thống xử lý nước thải nhà máy. .. làm nước thải phương pháp sinh học 53 Chương HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG, NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ 61 CÁC THÔNG SỐ QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH VÀ HIỆU SUẤT XỬ LÝ