vấn đề xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất ô tô

MỞ ĐẦU Trong xu thế hội nhập toàn cầu, các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam đang cố gắng vươn lên xứng tầm với các cường quốc trên thế giới. Hiện nay, công nghiệp vẫn đang chiếm phần lớn tỉ trọng trong nền kinh tế của nước ta. Vì thế, công nghiệp vẫn đang được chú trọng phát triển hơn so với các ngành khác, đáp ứng nhu cầu về vật chất cũng như tinh thần ngày càng cao của mọi tầng lớp nhân dân. Việt Nam đang trong giai đoạn thực hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Nền kinh tế thị trường là động lực thúc đẩy cho sự phát triển của mọi ngành kinh tế. Kinh tế phát triển, nhu cầu di chuyển của nhân dân bằng các phương tiện hiện đại và thoải mái hơn cũng tăng cao hơn so với trước và ô tô đang là một sự lựa chọn hợp lý hơn cả. Chính vì thế, sự phát triển mạnh mẽ không ngừng nghỉ của ngành sản xuất láp ráp ô tô ở nước ta hiện nay là hoàn toàn dễ hiểu. Nhưng sự phát triển nào cũng có mặt trái của nó. Một trong những vấn đề gây nhức nhối dư luận hiện này là tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng và trở lên trầm trọng, khó kiểm soát hơn. Trong đó, ô nhiễm môi trường nước cũng là một vấn đề nổi cộm yêu cầu cấp thiết nhận được sự quan tâm thỏa đáng. Nước thải của ngành công nghiệp cơ khí nói chung và sản xuất – lắp ráp ô tô nói riêng thường chứa các thành phần ô nhiễm như SS, dầu mỡ, kim loại nặng,… Nước thải nhiễm SS, dầu mỡ, kim loại nặng… khi thải ra môi trường gây nguy hại cho các động thực vật thủy sinh cũng như gây mùi ảnh hưởng đến người dân ở khu vực xung quanh, gây màu làm mất mỹ quan đô thị… Công cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam là một trong những công ty làm việc về lĩnh vực sản xuất và lắp ráp ô tô tại Việt Nam hiện nay. Nước thải từ nhà máy mang những đặc trưng của nhà máy cơ khí, có chứa các thành phần ô nhiễm như: SS, dầu mỡ, kim loại nặng,…đều vượt quá quy chuẩn cho phép QCVN 40:2011BTNMT về nước thải công nghiệp. Nếu nước thải của nhà máy không được xử lý nước khi thải ra nguồn tiếp nhận chung về lâu dài sẽ gây lên những tác hại rất nghiêm trọng. Nhận thấy tính cấp thiết của đề tài, tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam” để thực hiện làm đề tài tốt nghiệp với mong muốn tổng hợp và đưa ra những thông tin cần thiết đáng quan tâm về hoạt động sản xuất lắp ráp ô tô; đặc thù nước thải nhà máy cơ khí, các phương án xử lý nước thải và đề xuất phương án xử lý phù hợp, tối ưu nhất có thể với nước ta hiện nay. Bên cạnh đó, tôi cũng muốn tìm hiểu thêm các kiến thức chuyên ngành để hoàn thiện bản thân trước khi bước ra một môi trường mới làm việc chuyên nghiệp trong tương lai. Đối tượng nghiên cứu: Nước thải sản xuất của nhà máy sản xuất và lắp ráp ô tô Đông Bản Vệt Nam. Nội dung nghiên cứu chính: Phản ánh hoạt động sản xuất và quy trình công nghệ của công ty; Vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh từ hoạt động của nhà máy; Đánh giá chất lượng nước thải của ngành cơ khí nói chung và của công ty Đông Bản nói riêng; Tham khảo các phương pháp xử lý nước thải cho ngành cơ khí; Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải của một số nhà máy đã và đang hoạt động; Đề xuất và lựa chọn phương án xử lý nước thải cho nước thải sản xuất và lắp ráp của công ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam đạt QCVN 40:2011 (loại B); Tính toán các công trình xử lý cho dây chuyền.

MỞ ĐẦU

Trong xu thế hội nhập toàn cầu, các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam đang

cố gắng vươn lên xứng tầm với các cường quốc trên thế giới Hiện nay, công nghiệp vẫnđang chiếm phần lớn tỉ trọng trong nền kinh tế của nước ta Vì thế, công nghiệp vẫn đangđược chú trọng phát triển hơn so với các ngành khác, đáp ứng nhu cầu về vật chất cũng nhưtinh thần ngày càng cao của mọi tầng lớp nhân dân

Việt Nam đang trong giai đoạn thực hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Nềnkinh tế thị trường là động lực thúc đẩy cho sự phát triển của mọi ngành kinh tế Kinh tế pháttriển, nhu cầu di chuyển của nhân dân bằng các phương tiện hiện đại và thoải mái hơn cũngtăng cao hơn so với trước và ô tô đang là một sự lựa chọn hợp lý hơn cả Chính vì thế, sựphát triển mạnh mẽ không ngừng nghỉ của ngành sản xuất láp ráp ô tô ở nước ta hiện nay làhoàn toàn dễ hiểu

Nhưng sự phát triển nào cũng có mặt trái của nó Một trong những vấn đề gây nhứcnhối dư luận hiện này là tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng và trở lên trầmtrọng, khó kiểm soát hơn Trong đó, ô nhiễm môi trường nước cũng là một vấn đề nổi cộmyêu cầu cấp thiết nhận được sự quan tâm thỏa đáng Nước thải của ngành công nghiệp cơ khínói chung và sản xuất – lắp ráp ô tô nói riêng thường chứa các thành phần ô nhiễm như SS,dầu mỡ, kim loại nặng,… Nước thải nhiễm SS, dầu mỡ, kim loại nặng… khi thải ra môitrường gây nguy hại cho các động thực vật thủy sinh cũng như gây mùi ảnh hưởng đếnngười dân ở khu vực xung quanh, gây màu làm mất mỹ quan đô thị…

Công cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam là một trong những công ty làm việc về lĩnhvực sản xuất và lắp ráp ô tô tại Việt Nam hiện nay Nước thải từ nhà máy mang những đặctrưng của nhà máy cơ khí, có chứa các thành phần ô nhiễm như: SS, dầu mỡ, kim loại nặng,

…đều vượt quá quy chuẩn cho phép QCVN 40:2011/BTNMT về nước thải công nghiệp.Nếu nước thải của nhà máy không được xử lý nước khi thải ra nguồn tiếp nhận chung về lâudài sẽ gây lên những tác hại rất nghiêm trọng

Nhận thấy tính cấp thiết của đề tài, tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam” để thực hiện làm đề tài tốt

nghiệp với mong muốn tổng hợp và đưa ra những thông tin cần thiết đáng quan tâm về hoạt

động sản xuất lắp ráp ô tô; đặc thù nước thải nhà máy cơ khí, các phương án xử lý nước thải

và đề xuất phương án xử lý phù hợp, tối ưu nhất có thể với nước ta hiện nay Bên cạnh đó,tôi cũng muốn tìm hiểu thêm các kiến thức chuyên ngành để hoàn thiện bản thân trước khibước ra một môi trường mới làm việc chuyên nghiệp trong tương lai

Đối tượng nghiên cứu: Nước thải sản xuất của nhà máy sản xuất và lắp ráp ô tô Đông

Bản Vệt Nam

Nội dung nghiên cứu chính:

Phản ánh hoạt động sản xuất và quy trình công nghệ của công ty;

Vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh từ hoạt động của nhà máy;

Đánh giá chất lượng nước thải của ngành cơ khí nói chung và của công ty Đông Bảnnói riêng;

Tham khảo các phương pháp xử lý nước thải cho ngành cơ khí;

Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải của một số nhà máy đã và đang hoạtđộng;

Đề xuất và lựa chọn phương án xử lý nước thải cho nước thải sản xuất và lắp ráp củacông ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam đạt QCVN 40:2011 (loại B);

Tính toán các công trình xử lý cho dây chuyền

CHƯƠNG I HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN Ô TÔ ĐÔNG BẢN VIỆT NAM

1.1.Hoạt động sản xuất của công ty

1.1.1.Giới thiệu về công ty

Hình 1.1 Công ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam

Địa chỉ: Khu công nghiệp Đại Đồng, Hoàn Sơn, Tiên Du, Bắc Ninh

doanh ô tô tải hạng nhẹ đa năng với 100% vốn đầu tư nước ngoài Tổng diện tích của công

ty lên tới 40.000 m2, trong đó diện tích nhà xưởng chiếm 30.000m2

Hình 1.2 Sơ đồ bộ máy tổ chức của công ty.

Công ty đã đầu tư trên 300 tỷ đồng để hoàn thiện dây truyền sản xuất và lắp ráp ô tôkhép kín bằng công nghệ tiên tiến Hiện tại sản xuất tự động hóa của công ty đã đạt tới con

số cao với dây truyền thiết bị tiên tiến Năng lực sản xuất cho sản lượng xe đạt 30.000 chiếc

xe ô tô tải hạng nhẹ đa năng mỗi năm.Nhà máy rộng rãi được trang bị các loại máy móc hiệnđại:

PhòngTàiChính

Bộ PhậnSảnXuất

PhòngKinhDoanh

TrongNước

QuốcTế

Bộ Phận

Hàn

Lắp Ráp

TổngThành

Bộ PhậnPhun Sơn

Hình 1.3 Máy nâng Hình 1.4 Máy hàn

Hình 1.5 Máy tiện

 Sản phẩm công ty:

Hình 1.6 Cần trục cổng

Hình 1.7 Sản phẩm ra đời

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của sản phẩm

Lốp sau Số lượng 2

Hệ thống treo trước Sử dụng hệ thống treo độc lập, dạng lò xo có giảm

chấn thủy lựcHình thức chuyển hướng Thanh răng-bánh răng/cơ khí

Hình thức phanh Trươc đĩa sau tang trống trợ lực chân không

1.1.2.Quy trình sản xuất của công ty

Quy trình để hoàn thiện một chiếc ô tô như sau:

 Các cụm tổng thành (hộp số, cầu chủ động, cụm điện, cụm điện tử…), các chi tiết và bánthành phẩm (vành, bánh, phanh, lốp…) sản xuất tại các doanh nghiệp vệ tinh được kếthợp lắp ráp tại Công ty

 Tiếp theo việc lắp ráp ô tô được thực hiện theo 4 bước:

 Gầm xe, khung thân xe được ghép dựng bằng đinh tán

 Vỏ xe được ghép dựng bằng các gá hàn chuyên dụng

Các chi tiết rời của thân xe, vỏ xe được kiểm tra lần cuối để sửa lại các mối hàn chưa đạtyêu cầu và làm sạch các mối hàn trước khi đưa vào công đoạn xử lý tiếp theo

b) Sơn

Công đoạn sơn được tiến hành sau khi hàn xong toàn bộ thân và vỏ xe Đây là công đoạntạo nên tính thẩm mỹ cho xe, đồng thời bảo vệ xe khỏi những va chamj và xây xước Quátrình sơn bao gồm các bước sau:

 Tiền xử lý:

o Tẩy dầu mỡ: Sau khi hàn lắp xong, thân xe chưa sơn được đưa vào bộ phận làm sạch

sơ bộ Dầu mỡ, vẩy hàn, bụi bẩn, bụi kim loại được tẩy rửa bằng những dụng cụ cầmtay, giấy ráp và dung môi (dầu hỏa) sau đó đưa tới phân xưởng sơn

o Nhúng kiềm: Thân xe sau khi được làm sạch sơ bộ cho vào bể chứa dung dịch kiềmnóng (50 – 600C) Dầu mỡ, bụi bẩn, vảy hàn còn sót lại sau quá trình làm sạch sơ bộ

bị loại bỏ

o Rửa nước: Thân xe sau khi nhúng tại bể chứa kiềm , được rửa bằng nước thường đểlàm sạch kiềm còn bám lại trên thân xe

o Phốt phát hóa bề mặt: Thân xe được nhúng chìm vào bể chứa hóa chất tạo điều kiện

bề mặt và bể chứa dung dịch phốt phát Quá trình này nhằm tạo điều kiện bề mặt tốtnhất để lớp sơn được dính chặt vào bề mặt

o Rửa nước: Sau khi tiến hành quá trình phốt phát hóa bề mặt, trước khi đưa vào dâychuyền sơn, thân xe cần được rửa sạch bằng nước thường và nước khử ion để làmsạch các chất còn bám lại trên xe, tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình sơn và khônglàm ảnh hưởng tới chất lượng của bể sơn

 Sơn điện ly: Đây là quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sơn ô tô Để hoàn tất quátrình này, thân xe phải trải qua các công đoạn sau:

 Sơn điện ly: Thân xe sau quá trình tiền xử lý được nhúng chìm vào bể chứa dungdịch sơn điện ly (là polyme hữu cơ) khoảng 6 phút Dưới tác dụng của dòng điện mộtchiều với hiệu điện thế trung bình 250 – 350V và cường độ dòng điện 800 – 1000A,lớp sơn được bám đều trên bề mặt của thân xe

 Rửa nước: Thân xe sau quá trình sơn điện ly vẫn còn chứa một lượng sơn không dínhvào thân xe do đó cần phải rửa sạch Nhúng thân xe vào bể rửa đã chuẩn bị sẵn.Dung dịch trong bể là hỗn hợp của nước và nước khử ion, binder, BC – là những loạihóa chất phụ da ngành sơn và nước tách ra từ bể sơn Dung dịch này có khả năng hòatan phần sơn không bám dính trên thân xe

 Sấy: Thân xe sau khi sơn điện ly xong được đưa vào lò sấy ở nhiệt độ khoảng 1700Ctrong vòng 40 phút dưới tác dụng của luồng gió nóng, lớp sơn điện ly trên bề mặt kimloại xẽ khô đi và bám vững chắc vào xe, đến đây mới kết thúc quá trình sơn điện ly.

 Lắp ổ trục và tay phanh

 Lắp buồng lái: đồng bộ bảng điều khiển, lắp cửa, các bộ phận như ghế, đệm lót và bộphận trang trí bên trong

 Chuyển thân xe đã được lắp ráp hoàn chỉnh các bộ phận bên trong tới bộ phận ghép thânvào khung chassis Khung được lắp trước, thân được đặt trên khung và tiến hành lắpkhung vào thân, sau đó tiếp tục lắp bánh xe

Việc lắp ráp được tiến hành trên bang chuyền và các thiết bị nâng hạ bằng monoray

d) Kiểm tra và hiệu chỉnh.

Sau khi ra khỏi phân xưởng lắp ráp và hoàn thiện, xe được chuyển đến phân xưởng kiểmtra và hiệu chỉnh trước khi xuất xưởng tiến hành kiểm tra:

+ Độ trượt dốc, phanh, tốc độ + Độ lọt nước

 Nguồn phát sinh nước thải sản xuất của công ty chủ yếu từ bộ phận sơn điện ly ô tô Quátrình sơn điện ly kèm dòng thải được thể hiện trong dây chuyền sau:

1.2.Hiện trạng môi trường tại cô ty cổ phần ô tô Đông Bản Việt Nam

1.2.1.Hiện trạng môi trường không khí

Môi trường không khí xung quanh công ty khá trong sạch Hoạt động sản xuất của công

ty hầu như không gây ra các chất ô nhiễm ảnh hưởng tới môi trường không khí Việc kiểmtra độ khói, độ kín gas, hiệu chỉnh xe trước khi xuất xưởng thải vào không khí rất ít các chấtgây ô nhiễm và với mật độ không lớn các thông số theo Quy Chuẩn Kỹ Thuật Quốc Gia vềchất lượng môi trường không khí xung quanh (QCVN 05:2013/BTNMT) đem đi phân tíchđịnh kì đều nhỏ hơn giới hạn cho phép

1.2.2.Hiện trạng chất thải rắn, chất thải nguy hại

Chất thải rắn và chất thải nguy hại phát sinh từ sản xuất và sinh hoạt tại công ty (từ nhàđiều hành và phân xưởng sản xuất):Chất thải rắn: lon, hộp nhựa, thùng cactong….Chất thảinguy hại: giẻ lau chứa dầu mỡ, dầu mỡ, bóng điện huỳnh quang

Các loại chất thại này được định kì thugom vận chuyển và xử lý đúng quy định bởi công

ty môi trường tỉnh Bắc Ninh

1.2.3.Hiện trạng môi trường nước

Đối với công ty CP ô tô Đông Bản Việt Nam, nước thải là vấn đề lớn cần quan tâm Hoạtđộng sản xuất, sinh hoạt của công ty phát sinh lượng nước thải chứa một lượng lớn các chất

ô nhiễm cần xử lý

Lưu lượng xae thải của nhà máy là 160 m3/ngày với các nguồn phát sinh nước thải chủyếu từ hoạt động sản xuất-lắp ráp của công ty như quá trình tẩy rửa, nhúng kiềm… Quá trìnhtẩy dầu phát sinh một lượng lớn dầu mỡ khoáng, SS và Cu2+ Trong quá trình rửa nước, nướcthải sinh ra sẽ chứa axit, kiềm và sơn thừa sót lại… Bên cạnh đó nước thải còn phát sinhtrong quá trình sinh hoạt, rửa chân tay của công nhân trong công ty và lượng nước mưa đổxuống Hệ thống thoát nước thải được xây dựng tách biệt giữa nước thải sản xuất, nước thảisinh hoạt và nước mưa Nước thải sinh hoạt sẽ được thu gom và xử lý Nước mưa sẽ theođường cống, rãnh chảy ra hệ thống thoát nước chung

Kết quả phân tích một số thông số nước thải sản xuất của công ty khi chưa qua hệ thống

xử lý và so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp (cột B QCVN40:2011/BTNMT) được trình bày dưới bảng sau:

Bảng 1.2 Thông số tính chất nước thải của công ty.

ST

T Các chỉ tiêu phân tích

Đơn vịtính Nồng độ ô nhiễm

Cột B, QCVN40:2011/BTNMT

7 Crom (VI) Mg/l 0,08 0,1

Thành phần nước thải của công ty khi chưa qua xử lý chứa một lượng lớn các chất ônhiễm như TSS, độ màu, dầu mỡ khoáng, đống Nồng độ các chất ô nhiễm này cao gấpnhiều lần so với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp Cụ thể như lượngTSS, phát sinh từ quá trình tẩy dầu cho thân và vỏ xe trước sơn cao hơn gấp 8 lần so với quychuẩn xả thải cho phép Độ màu phát sinh từ quá trình rửa nước sau khi sơn điện ly thân và

vỏ xe, có hàm lượng cao hơn gấp 6,3 lần Lượng dầu mỡ khoáng phát sinh từ công đoạn tẩydầu và nhúng kiềm có hàm lượng cao hơn gấp 3.5 lần Còn với lượng đồng phát sinh từ quátrình rửa nước sau khi phốt phát hóa bề mặt thì có hàm lượng cao hơn gấp 7,5 lần

CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN Ô TÔ ĐÔNG BẢN VIỆT NAM

2.1.Các phương pháp xử lý

2.1.1.phương pháp xử lý cơ học

Xử lý cơ học là một trong những phương pháp xử lý nước thải khá phổ biến đối vớihầu hết các loại nước thải.Thực chất của phương pháp này là sử dụng các lực vật lý(trọnglực,lực ly tâm,…) để loại bỏ khỏi nươc thải các chất phân tán thô,các chất vô cơ(cát,sạn,sỏi,

…), các chất lơ lửng có thể lắng được bằng cách gạn lọc,lắng,lọc,…Đối với hệ thống xử lýnước thải đô thị và nhiều loại nước thải công nghiệp khác nhau,xử lý cơ học là quá trình hầunhư là quá trình không thể thiếu.Nó là bước ban đầu nhằm chuẩn bị cho các giai đoạn xử lýsau đó,nhất là khi các công trình xử lý phía sau là xử lý sinh học,xử lý hóa lý Đây làphương pháp xử lý đơn giản,rẻ tiền và có hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao

Dưới đây là một số công trình xử lý cơ học sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải:

Bảng 2.1: Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải

Song/lưới chắn

rác Loại bỏ các chất rắn thô,rác và các tạp chất có thể lắng

Nghiền rác Nghiền các chất thải rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất

Bể lắng cát Loại bỏ các tạp chất vô cơ mà chủ yếu là cát có trong các dòng nước

thải

Bể tách dầu mỡ Tách dầu mỡ,các chất nhẹ hơn nước và các dạng chất nổi khác

Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS

2.1.1.2.Bể tách dầu mỡ

Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằmloại bỏ các tạp chất có khôi lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới cáccông trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý) Vì vậy, ta phải thu hồi các châtnày trước khi đi vào các công trình phía sau Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vậtliệu lọc trong các bể sinh học và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bểAerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn Theo tiêu chuẩn dòng thải, không chophép xả nước thải có dầu mỡ vào nguồn tiếp nhận nước vì chúng sẽ tạo thành một lớp màngmỏng phủ lên diện tích mặt nước khá lớn gây khó khăn cho quá trình hấp thụ oxy của khôngkhí vào trong nước, làm cho quá trình tự làm sạch của nguồn nước bị cản trở Với hàm lượng100mg/l trở lên trước khi xử lý phải cho qua bể tách dầu mỡ

2.1.1.3.Bể điều hòa

Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý thườngxuyên dao động, do đó bể điều hòa có tác dụng ổn định lưu lượng và chất lượng dòng khắcphục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệusuất các quá trình xử lý sau

Nước thải vào bể có pH không ổn định nên tại bể điều hòa có đầu đo pH tự động pHđược điều chỉnh nhờ dung dịch NaOH và dung dịch H2SO4 đặc (98%) Ngoài ra, máy nénkhí cung cấp oxy để tạo ra sự xáo trộn hoàn toàn và tránh gây mùi hôi thối

2.1.1.4.Bể lắng cát

Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, cuội, xỉ lò hoặc các tạp chất vô cơ khác có kíchthước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bàomòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau.Vận tốcdòng chảy trong bể lắng không vượt quá 0,3m/s.Vận tốc này cho phép các hạt cát,hạt sỏi vàcác hạt vô cơ khác lắng xuống đáy,còn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng được và xử

lý ở công trình tiếp theo

Bể lắng: Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặnhình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý

sinh học (lắng đợt 2) Theo dòng chảy, bể lắng được chia thành: bể lắng ngang và bể lắngđứng.

Trong bể lắng ngang,dòng nươc thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc lớnhơn 0,01m/s và thời gian lưu nước từ 1,5-2,5 giờ.Các bể lắng ngang thường được sử dụngkhi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.00m3/ngày.Đối với bể lắng đứng,nước thải chuyển đọngtheo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,5-0,6m/s và thời gian lưunước trong bể dao động trong khoảng 45-120 phút.Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thườngthấp hơn bể lắng ngang từ 10-20%

Hình 2.1: Cấu tạo bể lắng đứng

2.1.1.5.Bể lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải màcác bể lắng không thể loại được chúng Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suấtthủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chân không sauvách ngăn Theo đặc điểm của vật liệu lọc chia ra :

Vật liệu lọc dạng hạt: Lớp lọc gồm các hạt cát,thạch anh nghiền, thanh antraxit, đá hoamacnetit

Màng lọc: Lớp lọc là vải bông,vải sợi thủy tin, vải sợi nilông,màng nhựa xốp

Vật liệu lọc dạng hạt được ứng dụng rộng rãi và phổ biến nhất trong lĩnh vực xử lýnước Lưới lọc dùng để làm sạch sơ bộ hoặc để lọc ra khỏi nước chất phù du rong tảo vàsinh vật Màng lọc dùng trong các bể lọc để cấp nước lưu động

Tùy theo tốc độ lọc bể lọc có vật liệu lọc hạt chia ra:

- Bể lọc chậm: tốc độ lọc 0,1 – 0,5 m/h

- Bể lọc nhanh: Tốc độ lọc 2 – 15 m/h

- Bể lọc cực nhanh: Tốc độ lọc từ 25 m/h trở lên

Theo độ lớn của hạt vật liệu lọc chia ra :

Bể lọc hạt bé (ở bể lọc chậm) kích thước hạt lớp trên cùng bé hơn 0,4mm

Bể lọc hạt trung bình (kích thước lớp hạt trên cùng bé hơn 0,4 – 0,8 mm)

Bể lọc hạt cỡ lớn ( kích thước lớp hạt trên cùng lớn hơn 0,8mm) dùng để lọc sơ bộ

2.1.2.phương pháp xử lý hóa học

2.1.2.1.Phương pháp oxy hóa – khử:

Phương pháp này được dùng để:

 Khử trùng nước

 Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa tan sang thể khí

 Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản hơn, có khảnăng đồng hóa bằng vi khuẩn

 Loại bỏ các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As… và một số chất độc nhưcyanua

Các chất oxy hóa thông dụng: ozon, cholorine, hydro peroxide, kalipermanganate Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất xúc tác

2.1.2.2.Phương pháp kết tủa

a Cơ chế của phương pháp

Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước thải với các kimloại cần tách, ở độ pH thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được tách ra khỏi nướcbằng phương pháp lắng

Quá trình kết tủa thường được ứng dụng cho xử lý nứơc thải chứa kim loại nặng Kimloại nặng thường kết tủa ở dạng hydroxit khi cho chất kiềm hóa (vôi, NaOH, Na2CO3,…)vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hoà tan nhỏ nhất Giá trị pH này thay đổi tuỳ theokim loại.

Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ bộ để khử đi các chất cản trở quá trình kết tủa Thídụ như cyanide và ammonia hình thành các phức với nhiều kim loại làm giảm hiệu quả quátrình kết tủa Cyanide có thể xử lý bằng chlorine hoá-kiềm, ammonia có thể khử bằngphương pháp chlorine hoá điểm uốn (breakthrough point), tách khí (air stripping) hoặc cácphương pháp khác trước giai đoạn khử kim loại Trong xử lý nước thải công nghiệp, kimloại nặng có thể loại bỏ bằng quá trình kết tủa hydroxit với chất kiềm hóa, hoặc dạng sulfidehay carbonat Một số kim loại như arsenic hoặc cadmium ở nồng độ thấp có thể xử lý hiệuquả khi cùng kết tủa với phèn nhôm hoặc sắt Khi chất lượng đầu ra đòi hỏi cao, có thể ápdụng quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng khó lắng trong quá trình kết tủa

Phương pháp thường được dùng là kết tủa kim loại dưới dạng hydroxit bằng cách trunghòa đơn giản các chất thải axit Độ pH kết tủa cực đại của tất cả các kim loại không trùngnhau, ta tìm một vùng pH tối ưu, giá trị từ 7 – 10,5 tùy theo giá trị cực tiểu cần tìm để loại bỏkim loại mà không gây độc hại Phương trình tạo kết tủa Mn+ + Am- = MmAn↓

Hình 2.2 phạm vi pH cho quá trình kết tủa của một số kim loại [9]

b. Ưu nhược điểm của phương pháp

 Ưu điểm

o Đơn giản, dễ sử dụng;

o Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ kiếm;

o Xử lý được cùng lúc nhiều kim loại, hiệu quả xử lý cao;

o Xử lý được nước thải đối với các nhà máy có quy mô lớn;

 Nhược điểm

o Với nồng độ kim loại cao thì phương pháp này xử lý không triệt để;

o Tạo ra bùn thải kim loại;

o Tốn kinh phí như vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý;

o Khi sử dụng tác nhân tạo kết tủa là OH- thì khó điều chỉnh pH đối với nước thải chứakim loại lưỡng tính Zn

Nếu trong nước thải có nhiều kim loại nặng thì càng thuận tiện cho quá trình kết tủa vì ởgiá trị pH nhất định độ hòa tan của kim loại trong dung dịch có mặt các kim loại sẽ giảm, cơ

sở có thể do một hay đồng thời cả 3 nguyên nhân sau:

- Tạo thành chất cùng kết tủa;

- Hấp thụ các hydroxit khó kết tủa vào bề mặt của các bong hydroxit dễ kết tủa;

- Tạo thành hệ nghèo năng lượng trong mạng hydroxit do chúng bị phá hủy mạnhbằng các ion kim loại

2.1.3.phương pháp xử lý hóa lý

2.1.3.1.Phương pháp keo tụ

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán.Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại Vì kích thước hạtnhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hoá học bề mặt trởnên rất quan trọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lựchút VanderWaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi

khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và

do tác động của sự xáo trộn

Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lựcđẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang điện tích, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dươngnhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hoá các nhóm hoạt hoá.Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hoá nhờ lực đẩy tĩnh điện Do đó, để phá tínhbền của hạt keo cần trung hoà điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quátrình keo tụ Các hạt keo đã bị trung hoà điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạothành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi làquá trình tạo bông Quá trình thuỷ phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theocác giai đoạn sau :

Me3+ + HOH = Me(OH)2+ + H+Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H+Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H+Me(OH)+ + HOH = Me(OH)3 + H+ -

Me3+ + HOH = Me(OH)3 + H+

 Chất keo tụ

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:

 Al2(SO4)3, Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O,NH4Al(SO4)2.12H2O

 FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O

Phèn nhôm:

Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhất do có tính hoà tan tốttrong nước, chi phí thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 –7,5 Quá trìnhđiện ly và thuỷ phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau :

Al3+ + H2O = AlOH+ + H+

AlOH+ + H2O = Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3 + H+

Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+

Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trìnhphản ứng sau :

Al(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3theo tỷ lệ (10:1) – (20:1) Phản ứng xảy ra như sau :

6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O = 8Al(OH)3 + 2Na2SO4

Khi sử dụng phèn nhôm cần lưu ý : pH hiệu quả tốt nhất với phèn nhôm là khoảng5,5 – 7,5 Nhiệt độ của nước thích hợp khoảng 20 – 40oC Ngoài ra, cần chú ý đến : cácthành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn,môi trường phản ứng…

Ưu điểm của phèn nhôm :

- Về mặt năng lực keo tụ ion nhôm (và cả sắt(III)), nhờ điện tích 3+, có nănglực keo tụthuộc loại cao nhất (quy tắc Shulz-Hardy) trong số các loại muối ít độc hại mà loàingười biết

- Muối nhôm ít độc, sẵn có trên thị trường và khá rẻ

- công nghệ keo tụ bằng phèn nhôm là công nghệ tương đối đơn giản, dễ kiểmsoát,phổ biến rộng rãi

Nhược điểm của phèn nhôm:

- Làm giảm đáng kể độ pH, phải dùng NaOH để hiệu chỉnh lại độ pH dẫn đến chi phísản xuất tăng

- Khi quá liều lượng cần thiết thì hiện tượng keo tụ bị phá huỷ làm nước đục trở lại

- Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng

- Hàm lượng Al dư trong nước > so với khi dùng chất keo tụ khác và có thể lớn hơntiêu chuẩn với (0,2mg/lit).

- Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và ko tan cùng các kim loại nặng thường hạnchế Ngoài ra, có thể làm tăng lượng SO42- trong nước thải sau xử lí là loại có độctính đối với vi sinh vật

Phèn sắt:

Hoá học của muối sắt tương tự như muối nhôm nghĩa là khi thuỷ phân sẽ tạo axit, vìvậy cần đủ độ kiềm để giữ pH không đổi

Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+

Phèn sắt (III) khi thuỷ phân ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ Vùng pH tối ưu: 5 – 9 Sosánh keo của phèn nhôm và phèn sắt được tạo thành thấy: Độ hoà tan của keo Fe(OH)3trong nước nhỏ hơn Al(OH)3 Tỉ trọng của Fe(OH)3 = 1,5 Al(OH)3 ( trọng lượng đơn vị củaAl(OH)3 = 2,4 còn của Fe(OH)3 = 3,6 ), vậy keo sắt tạo thành vẫn lắng khi trong nước có ítchất huyền phù

Ưu điểm của phèn sắt so với phèn nhôm:

- Liều lượng phèn sắt(III) dùng để kết tủa chỉ bằng 1/3 – 1/2 liều lượng phèn nhôm

- Phèn sắt ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và giới hạn pH rộng

Nhược điểm của phèn sắt(III) là ăn mòn đường ống mạnh hơn phèn nhôm ( vì trong quátrình phản ứng tạo ra axit)

PAC

PAC có công thức tổng quát là [Al2(OH)nCl6.nxH2O]m (trong đó m <=10, n<= 5).PAC thương mại ở dạng bột thô màu vàng nhạt hoặc vàng đậm, dễ tan trong nước và kèmtỏa nhiệt, dung dịch trong suốt, có tác dụng khá mạnh về tính hút thấm

PAC có nhiều ưu điểm so với phèn nhôm sunfat và các loại phèn vô cơ khác:

- Hiệu quả keo tụ và lắng trong > 4-5 lần Tan trong nước tốt, nhanh hơn nhiều, ít làmbiến động độ pH của nước nên ko phải dùng NaOH để xử lí và do đó ít ăn mòn thiết

bị hơn

- Không làm đục nước khi dùng thừa hoặc thiếu

- Không cần (hoặc dùng rất ít) phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng

- [Al] dư trong nước < so với khi dùng phèn nhôm sunfat

- Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng tốt hơn

- Không làm phát sinh hàm lượng SO42- trong nước thải sau xử lí là loại có độc tínhđối với vi sinh vật

 Cơ chế tác dụng của PAC:

Thông thường khi keo tụ chúng ta hay dùng muối clorua hoặc sunfat của Al(III) hoặcFe(III) Khi đó, do phân li và thuỷ phân ta có các hạt trong nước: Al3+, Al(OH)2+, Al(OH)phân tử và Al(OH)4-, ba hạt polime: Al2(OH)24+, Al3(OH)45+, Al13O4(OH)247+ vàAl(OH)3rắn Trong đó Al13O4(OH)247+ gọi tắt là Al13 là tác nhân gây keo tụ chính và tốtnhất

Với Fe(III) ta có các hạt: Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH) phân tử và Fe(OH)4-, ba hạtpolime: Fe2(OH)24+, Fe3(OH)45+ và Fe(OH)3 rắn

Trong công nghệ xử lí nước thông thường, nhất là nước tự nhiên với pH xung quanh

7 quá trình thuỷ phân xảy ra rất nhanh, tính bằng micro giây, khi đó hạt Al3+ nhanh chóngchuyển thành các hạt polime rồi hydroxit nhôm trong thời gian nhỏ hơn giây mà không kịpthực hiện chức năng của chất keo tụ là trung hoà điện tích trái dấu của các hạt cặn lơ lửngcần xử lý để làm chúng keo tụ

Khi sử dụng PAC quá trình hoà tan sẽ tạo các hạt polime Al13, với điện tích vượt trội(7+), các hạt polime này trung hoà điện tích hạt keo và gây keo tụ rất mạnh, ngoài ra tốc độthuỷ phân của chúng cũng chậm hơn Al3+ rất nhiều, điều này tăng thời gian tồn tại củachúng trong nước nghĩa là tăng khả năng tácdụng của chúng lên các hạt keo cần xử lí, giảmthiểu chi phí hoá chất Ngoài ra, vùng pH hoạt động của PAC cũng lớn gấp hơn 2 lần so với

phèn, điều này làm cho việc keo tụ bằng PAC dễ áp dụng hơn Hơn nữa, do kích thước hạtpolime lớn hơn nhiều so với Al3+ (cỡ 2 nm so với nhỏ hơn 0,1 nm) nên bông cặn hình thànhcũng to và chắc hơn, thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo

là bướcquyết định trong công nghệ chế tạo Al13 thành phần chính của PAC

 Chất trợ keo tụ

Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ keotụ (flucculant) Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm thờigian quátrình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo Các chất trợ keo tụ nguồn gốcthiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic hoạttính (xSiO2.yH2O)

Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n Tuỳthuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương nhưpolyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl – amon

2.1.3.2.Bể tuyển nổi

 Quá trình diễn ra:

Cấp khí vào nước – Hòa tan không khí vào nước – Tạo bọt khí từ dung dịch quá bão hòa khí – kết dính bọt khí – bám dính cặn vào bọt khí – Tách cặn ra khỏi nước

 Nguyên tắc hoạt động:

Nước được đưa vào bồn khí hòa tan bằng bơm áp lực cao Không khí được cấp vào bồn khí tan bằng máy nén khí, tại đây nước và không khí được hòa tan trộn Nước bão hòa

không khí chảy vào ngăn tuyển nổi của bể tuyển nổi, qua một van giảm áp suất, áp suất giảm độ ngột về áp suất khí quyển Khí hào tan được tách ra và dính bám vào các hạt cặn trong nước, quá trình tuyển nổi được hình thành

Thông số thiết kế bể tuyển nổi

- Thời gian lưu nước tại bể tuyển nổi: 20 – 60 phút

- Thời gian lưu nước tại bồn khí hòa tan : 0,5 – 3 phút

- Tải trọng bề mặt: 2 – 350 m3/ m2/ ngày

- Áp lực khí nén: 3,5 – 7 atm

- Lượng không khí tiêu thụ: 15 -50 l/m3

Ưu điểm của bể tuyển nổi DAF

- Hiệu quả loại bỏ hàm lượng chất rắn lơ lửng, dầu mỡ khoáng cao 90 – 95 %

- Giảm được thời gian và dung tích bể so với các công trình khác

- Loại bỏ được các hạt cặn hữu cơ khó lắng

- Kết hợp với quá trình tuyển nổi sử dụng hóa chất đem lại hiệu quả cao

- Cặn bùn thu được có độ ẩm thấp, có thể tái sử dụng

Đối tượng áp dụng

- Nước thải bột giấy,in ấn nhuộm, da, lên men

- Xử lý nước thải giết mổ, nuôi trồng thủy hải sản

- Xử lý nước thải xỉ mạ, cơ khí, lắp ráp thu hồi kim loại nặng

- Xử lý nước thải sơ bộ có nồng độ cao như nước thải hóa chất, dược phẩm,

2.1.3.3.Phương pháp hấp phụ

a Cơ chế của phương pháp

 Hấp phụ là quá trình hút khí bay hơi hoặc chất hòa tan trong chất thải lỏng lên bề mặtxốp Vật liệu có khả năng hấp phụ kim loại nặng như: Than hoạt tính, than bùn, vật liệu

vô cơ như oxit sắt, oxit mangan, tro xỉ, bằng các vật liệu polymer hóa học hay polymersinh học

 Cơ chế của quá trình hấp phụ

Trong hấp phụ thường diễn ra 2 kiểu hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học

- Hấp phụ vật lý: Là sự tương tác yếu và thuận nghịch nhờ lực hút tĩnh điện giữa cácion kim loại và các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ Các mối liên kết này yếu

do vậy thuận lợi cho quá trình nhả hấp phụ và thu hồi kim loại quý

- Hấp phụ hóa học: Là quá trình xảy ra các phản ứng tạo liên kết hóa học giữa ion kimloại nặng và các nhóm chức của tâm hấp phụ, thường là các ion kim loại nặng phảnứng tạo phức đối với các nhóm chức trong chất hấp phụ

- Sau khi thực hiện hấp phụ để xử lý chất độc trong nước nói chung và kim loại nặngnói riêng thì người ta thường tiến hành nhả hấp phụ để hoàn nguyên, tái sinh

b Ưu nhược điểm của phương pháp

 Ưu điểm

o Xử lý hiệu quả kim loại nặng ở nồng độ thấp;

o Đơn giản, dễ sử dụng;

o Có thể tận dụng một số vật liệu là chất thải của các ngành khác như Fe2O3;

o Có thể nhả hấp phụ để tái sinh vật liệu hấp phụ

 Nhược điểm

o Chi phí áp dụng cho xử lý kim loại nặng ở nồng độ thấp;

o Chi phí xử lý cao

2.1.3.4.Phương pháp trao đổi ion

a Cơ chế của phương pháp

Dựa trên nguyên tắc của phương pháp trao đổi ion dùng ionit là nhựa hữu cơ tổng hợp,các chất cao phân tử có gốc hydrocacbon và các nhóm chức trao đổi ion Quá trình trao đổiion được tiến hành trong cột Cationit và Anionit Các vật liệu nhựa này có thể thay thế được

mà không làm thay đổi tính chất vật lý của các chất trong dung dịch và cũng không làm biếnmất hoặc hòa tan Các ion dương hay âm cố định trên các gốc này đẩy ion cùng dấu có trongdung dịch thay đổi số lượng tải toàn bộ có trong chất lỏng trước khi trao đổi Cơ chế phản

 Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất lỏng tới bề mặt ngoài của lưới biên màng chấtlỏng bao quanh hạt trao đổi ion

 Khuếch tán các ion qua lớp ngoài;

 Chuyển ion đã khuếch tán qua biên giới phân pha vào hạt nhựa trao đổi;

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

 Phản ứng hóa học trao đổi ion A và B;

 Khuếch tán các ion B bên trong hạt trao đổi 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

b Ưu, nhược điểm của phương pháp trao đổi ion

 Ưu điểm

o Khả năng trao đổi ion lớn, hiệu quả xử lý kim loại cao

o Đơn giản, dễ sử dụng

2.1.4.Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp sinh học được sử dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nướcthải cũng như một số chất vô cơ như: H2S, sunfit, amoni,… dựa trên cơ sở hoạt động của visinh vật Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng

và phát triển Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể chia làm 2 loại :

 Phương pháp kỵ khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiệnkhông có oxy

 Phương pháp hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiệncung cấp oxy liên tục

2.1.4.1.Các dạng công trình xử lý nước thải bằng sinh học trong điều kiện yếm khí

 Cả ba quá trình phân hủy – lắng bùn – tách khí được lắp đặt trong cùng công trình

 Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so vớibùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí UASB còn có những ưu điểm so với quátrình bùn hoạt tính hiếu khí như:

 Ít tiêu tốn năng lượng vận hành

 Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn

 Bùn sinh ra dễ tách nước.

 Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng

 Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí metan

 Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kị khí có thể hồi phục và hoạt động được saumột thời gian ngưng không nạp nhiên liệu

 Bể lọc kỵ khí

Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa cacbon trongnước thải Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vậtliệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển Vì vi sinh vật được giữ trên bềmặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bàosinh vật cao

2.1.4.2.Các dạng công trình xử lý nước thải bằng sinh học trong điều kiện hiếu khí

 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng

Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóathành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí - có khả năng lắng dưới tác dụng củatrọng lực Nước chảy liên tục vào bể aeroten, trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn cùngbùn hoạt tính cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ

Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn.Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 và tại đây bùn hoạt tính lắng xuống đáy.Một lượng lớn bùn hoạt tính (25 – 75% lưu lượng) tuần hoàn về bể aeroten để giữ ổn địnhmật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ Lượng sinh khối dư mỗi ngàycùng với lượng bùn tươi từ bể lắng một được dẫn tiếp tục đến công trình xử lý bùn Một sốdạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng như: bể aeroten thông thường, bể aerotenxáo trộn hoàn chỉnh, mương oxy hóa, bể hoạt tính dán đoạn, …

 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật dính bám Vậtliệu tiếp xúc thường là đá có đường kính trung bình từ 25 – 100 mm, hoặc vật liệu nhựa cóhình dạng khác nhau, …có chiều cao từ 4 – 12 m Nước thải được phân bố đều trên mặt lớpvật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòi phun Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạonên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải.Quần thể vi sinh vật này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí, tùy tiện, nấm, tảo, và cácđộng vật nguyên sinh, … trong đó vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế.

Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2 mm) là loại vi sinh vật hiếu khí, khi

vi sinh phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh bên ngoài tiêu thụ hết lượngoxy khuếch tán trước khi oxy thấm vào bên trong Vì vậy, gần sát bề mặt giá thể môi trường

kỵ khí hình thành Khi lớp màng dày, chất hữu cơ bị phân hủy hoàn toàn ở lớp ngoài, vi sinhsống gần bề mặt giá thể thiếu nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủynội bào và mất đi khả năng dính bám Nước thải sau khi xử lý được thu qua hệ thống thunước đặt bên dưới Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinhtách khỏi giá thể Nước sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọcsinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy

2.1.4.3.Các dạng công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước.Việc xử lý nước thải được thực hiện trên các công trình

cư, độ bốc hơi cao và đất thiếu độ ẩm

Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virut gây

bệnh và kim loại nặng trong nước thải chưa được loại bỏ sẽ gây tác hại cho sức khỏe củangười sử dụng các loại rau và cây thực phẩm này.

 Xả nước thải vào ao, hồ, sông, suối

Nước thải được xả vào những nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn trong tự nhiên để phaloãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên

Khi lưu lượng và tổng hàm lượng chất bẩn trong nước thải nhỏ hơn so với lượngnước của nguồn tiếp nhận, oxy hòa tan có trong nước đủ để cung câp cho quá trình làm sạchhiếu khí các chất hữu cơ

 Hồ sinh học

Hệ hồ có thể phân loại thành: hồ hiếu khí, hồ tùy tiện, hồ kỵ khí

 Hồ hiếu khí: có diện tích rộng, chiều sâu cạn Chất hữu cơ trong nước thải được xử lýchủ yếu nhờ sự cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn sống ở dạng lơ lửng Oxy cung cấp cho vikhuẩn nhờ sự khuếch tán qua bề mặt và sự quang hợp của tảo Chất dinh dưỡng và CO2 sinh

ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ được tảo sử dụng

 Hồ tùy tiện: trong hồ tùy tiện tồn tại ba khu vực: khu vực bề mặt là nơi chủ yếu vikhuẩn và tảo sống cộng sinh, khu vực đáy là nơi tích lũy cặn lắng và cặn này bị phân hủynhờ vi khuẩn kỵ khí và khu vực trung gian là nơi chất hữu cơ trong nước thải chịu sự phânhủy của vi khuẩn tùy tiện

 Hồ kỵ khí: thường được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao vàcặn lơ lửng lớn, đồng thời có thể kết hợp phân hủy bùn lắng Hồ này có chiều sâu lớn, có thểsâu tới 9 m Tải trọng thiết kế khoảng 220 – 560 kg BOD5/ha ngày

2.2.Một số dây chuyền công nghệ

2.2.1.Nhà máy liên doanh chế tạo phụ tùng động cơ xe máy LIFAN ZHOULI

Nhà máy LIFAN ZHOULI là một trong bảy thành viên của công ty liên doanh chế tạo

xe máy LIFAN VIỆT NAM (LIFAN VIỆT NAM được thành lập bởi công ty trách nhiệmhữu hạn (tập đoàn) công nghiệp LIFAN Trùng Khánh Trung Quốc và công ty trách nhiệmhữu hạn xây dựng Hoàng Hiệp Với thời hạn hoạt động là 30 năm, tổng số vốn đầu tư là

4.700.000$ Mỹ.

Trụ sở tại: XÃ NGHĨA HIỆP- HUYỆN YÊN MỸ-TỈNH HƯNG YÊN

Sản phẩm chính của nhà máy:

 Các loại bulong, đai ốc

 Các loại động cơ xe máy/ ô tô

 Các linh kiện, phụ tùng trong lắp ráp, chế tạo động cơ ô tô, xe máy

 Nhận làm các sản phẩm khác theo đơn đặt hàng của khách hàng

Bảng 2.2.Thông số tính chất nước thải nhà máy LIFAN ZHOULI

ST

Kết quảphân tích

(Nguồn: Nhà máy liên doanh chế tạo phụ tùng động cơ xe máy LIFAN ZHUOLI)

Lưu lượng trung bình ngày đêm: Q= 30m3/ngày đêm

Hình2.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy LIFAN ZHOULI

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước thải sau khi đi qua lưới chắn rác để giữ lại các tạp chất bẩn có kích thước lớnnhư túi bóng, cành cây khô… được đưa qua bể lắng sơ bộ, bể lắng này có nhiệm vụ giữ lạimột hàm lượng cặn lơ lửng có trong nước thải để đảm bảo cho hiệu quả tách dầu của bể táchdầu phía sau và cũng để ổn định lưu lượng của nước thải trước khi đi vào bể tách dầu này

Sau khi đi ra khỏi bể lắng sơ bộ nước thải được đưa tiếp đến bể tách dầu, tại đây dầuđược giữ lại bằng phương pháp tuyển nổi – là phương pháp xử lý dựa vào đặc tính vật lý củadầu (dầu có tỷ trọng riêng nhỏ hơn tỷ trọng riêng của nước sẽ nổi lên trên mặt nước và đượcvớt ra ngoài bằng bộ phận vớt dầu), sau đó nước thải sẽ tiếp tục được đưa đến bể điều hòalưu lượng, bể điều hòa lưu lượng này được thiết kế với nhiệm vụ điều hòa lưu lượng dòngthải khi có sự cố sảy ra với các công trình phía sau khiến hệ thống xử lý không thể hoạt độngbình thường

Nước thải tiếp tục được bơm bơm lên bể phản ứng, đây là một bể được xây dựng làmnhiều ngăn có vai trò xử lý hàm lượng kim loại nặng có trong nước thải thông qua việc tạothành các hydroxít không tan của các kim loại đó Sau đó các hydroxit này được dẫn sang bểlắng, tại bể lắng các hydroxit hình thành trong bể phản ứng được giữ lại

Để đảm bảo nước đầu ra đạt được yêu cầu cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT

trong hệ thống xử lý còn có thêm bể lọc – bể lọc làm nhiệm vụ giữ lại các bông cặn nhỏkhông thể tự lắng được trong bể lắng bằng việc sử dụng các lớp vật liệu lọc có kích thướcphù hợp.

2.2.2.Hệ thống xử lý nước thải sản xuất Công ty TNHH Toyota Thanh Xuân – Hà Nội

Công ty TNHH Toyota Thanh Xuân – Hà Nội là đại lý chính thức của Công ty ô tôToyota Việt Nam trong các lĩnh vực bao gồm: bán xe ô tô Toyota, dịch vụ sửa chữa, bảodưỡng và bảo hành xe, dịch vụ cung cấp phụ tùng chính hãng Toyota

Dòng thải sinh hoạt của Công ty có lưu lượng không đáng kể và nồng độ các chỉ tiêuphân tích mẫu nước vẫn dưới mức giới hạn cho phép Do đó, mục tiêu chính của hệ thống xử

lý nước thải Công ty TNHH Toyota Thanh Xuân – Hà Nội là xử lý nước thải sản xuất (từkhu dịch vụ bảo dưỡng, sửa chữa, bảo hành xe)

Sơ đồ khối công nghệ xử lý nước thải sản xuất cho công ty TNHH Toyota ThanhXuân – Hà Nội được thể hiện trên hình

Hình 2.4 Hệ thống xử lý nước thải sản xuất của Công ty TNHH Toyota Thanh Xuân

Hệ thống xử lý nước thải sản xuất cho Công ty được thiết kế với công suất 25

m3/ngày.đêm và sử dụng công nghệ chính là quá trình xử lý hóa lý.

Các chất ô nhiễm chính cần xử lý của nước thải sản xuất Công ty TNHH ToyotaThanh Xuân – Hà Nội là TSS, dầu mỡ khoáng và kim loại Cu Các thông số cần xử lý:

Bảng 2.3 Các thông số cần xử lý đối với nước thải sản xuấtcủa Công ty TNHH Toyota ST

(Nguồn: Công ty TNHH Toyota Thanh Xuân – Hà Nội )

Công ty làm việc 8h/ngày, hệ thống xử lý được thiết kế hoạt động theo mẻ, 1 mẻ/1ngày và thời gian hoạt động của một mẻ trùng với thời gian làm việc của Công ty là 8h

 Thuyết minh công nghệ:

Bể tách dầu mỡ

Nước thải từ quá trình sửa chữa, bảo dưỡng, bảo hành xe của công ty được thu gom rồitheo mương dẫn về bể tách dầu sản xuất Bể tách dầu chia thành từng ngăn nhỏ, dầu đượctách ngay tại ngăn đầu tiên, phần nước không chứa dầu ở ngăn cuối sẽ theo ống dẫn sang bể

Bể lọc than hoạt tính

Nước thải sau khi đi qua lớp vật liệu lọc (than hoạt tính), các bông bùn nhỏ có lẫn trongnước được loại bỏ Than hoạt tính còn có khả năng khử mùi cao Sau khi qua lớp vật liệulọc, nước trong phía trên được bơm ra môi trường tiếp nhận.

Nước thải sau xử lý đạt Quy chuẩn Việt Nam QCVN 40:2011/BTNMT về chất lượngnước thải công nghiệp

Đối với dầu mỡ khoáng, ta có thể sử dụng phương pháp cơ học bằng bể tách dầu hoặcphương pháp hóa lý bằng cách dung bể tuyển nổi Khi sử dụng bể tách dầu ta có thể loại bỏđược 60-70% lượng dầu mỡ koáng Còn với bể tuyển nổi ta có thể loại bỏ được 75-85%lượng dầu mỡ khoáng, ngoài ra bể tuyển nổi còn có khả năng loại bỏ từ 70-80% các cặn lơlửng có trong nước thải

Đối với kim loại nặng,ta có thể loại bỏ nó ra khỏi nguồn nước bằng các phương phápnhư kết tủa, keo tụ… Ta ưu tiên sử dụng phương pháp keo tụ bởi những ưu điểm về hiệusuất xử lý cao, đồng thời phương pháp này có có thể sử lý lượng TSS và độ màu có trongnước thải mà ta đang cần xử lý với hiệu suất xử lý cao

Để loại bỏ triệt để độ màu cao, lượng TSS có trong nước thải cần xử lý trước khi đưavào nguồn tiếp nhận cần cho nước thải qua hệ thống lọc với vật liệu lọc bằng than hoạt tính.Sau khi qua hệ thống lọc nước thải được đưa vào nguồn tiếp nhận đạt QCVN 40:2011

Ở dây chuyền xử lý nước thải sản xuất của công ty TNHH Toyota Thanh Xuân – HàNội cũng sử dụng công nghệ chính là quá trình xử lý hóa lý Tính chất nước thải của công tykhá giống với tính chất nước thải của Công ty cổ phần ô tô Đông Bản mà ta đang cần xử lý,với các thông số ô nhiễm tương đồng Cu2+, dầu mỡ khoáng, TSS và yêu cầu nước thải sau xử

lý đạt QCVN 40:2011 (cột B) Phía bên công ty TNHH Toyota Thanh Xuân – Hà Nội cũng

sử dụng bể tách dầu để loại bỏ lượng dầu mỡ khoáng có trong nước thải và sử dụng bề keotụ tạo bông để loại bỏ Cu2+, TSS Sau đó, nước thải được đưa sang bể lọc than hoạt tính đểloại bỏ các bông bùn nhỏ còn sót lại

2.3.3.Đề xuất phương án xử lý nước thải của Công ty cổ phần ô tô Đông Bản

 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ:

Nước thải từ nguồn thải được đưa qua sang chắn rác, tại đây nước thải được tiến thànhlọc sơ bộ các rác thải có kích thước lớn như lá cây, túi nilon, chai lọ, … Để tránh gây tắcđường ống, máy bơm và tạo điều kiện cho các quá trình xử lý tiếp theo

Nước thải được chảy vào hố thu rồi chảy tiếp sang bể tách dầu nhờ bơm nước thải Vớicấu tạo chuyên biệt, nước thải bị phân tách làm 3 lớp:

 Lớp nhẹ nổi lên trên bề mặt như đâu, rác , bọt xốp…

 Lớp trung gian ở giữ mà thành phần chính là nước thải tương đối đồng nhất

 Lớp cặn lắng dưới đáy bao gồm: bùn, đất, cát…

Lớp nhẹ nổi lên trên cũng như lớp cặn lắng dưới đáy sẽ được hút bỏ định kỳ bằng xebồn chuyên dụng Còn lớp ở giữa sẽ chảy tự nhiên nhờ trọng lực sang bể điều hòa Tại bểđiều hòa, máy khuấy trộn chìm sẽ hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện tích bể, ngănngừa hiện tượng lắng cặn ở bể sinh ra mùi khó chịu Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưulượng và nồng độ nước thải đầu vào hệ thống xử lý

Nước thải ở bề điều hòa được bơm sang bể keo tụ tạo bông Bơm định lượng cónhiệm vụ châm hóa chất vào bể với liều lượng nhất định và được kiểm soát chặt chẽ Dướitác dụng của hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn được lắp đặt trong bể, các hóa chất đượchòa trộn nhanh và đều vào trong nước thải

Nước thải từ thiết bị keo tụ, tạo bông tiếp tục tự chảy qua thiết bị lắng Nhiệm vụ của bể lắng

là lắng các bông cặn sinh ra từ quá trình xử lý hóa lý và tách các bông cặn này ra khỏi nướcthải Tiếp đó cho nước thải qua bể trung gian, nhiệm vụ của bể trung gian là chứa nước sau

bể lắng để bơm lên thiết bị lọc áp lực để loại bỏ cặn còn xót lại

Cuối cùng nước thải được đưa qua bể lọc (vật liệu: than hoạt tính) để khử hết màu vàloại bỏ các bông cặn không thể lắng được

b Phương án 2

 Sơ đồ dây chuyền công nghệ:

Bể trung gian

Hình 2.6 Phương án xử lý nước thải của Công ty cổ phần ô tô Đông Bản (2)

 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ:

Nước thải từ nguồn thải được đưa qua sang chắn rác, tại đây nước thải được tiến thànhlọc sơ bộ các rác thải có kích thước lớn như lá cây, túi nilon, chai lọ, … Để tránh gây tắcđường ống, máy bơm và tạo điều kiện cho các quá trình xử lý tiếp theo

Nước thải được chảy vào hố thu rồi chảy tiếp sang bể tuyển nổi, tại đây nước được đưavào bồn khí hòa tan bằng bơm áp lực cao Không khí được cấp vào bồn khí tan bằng máynén khí, tại đây nước và không khí được hòa tan trộn Nước bão hòa không khí chảy vàongăn tuyển nổi của bể tuyển nổi, qua một van giảm áp suất, áp suất giảm độ ngột về áp suấtkhí quyển Khí hào tan được tách ra và dính bám vào các hạt cặn trong nước Khi qua bểtuyển nổi một lượng lớn TSS và dầu mỡ khoáng sẽ được loại bỏ, sau đó nước thải chảy tiếpqua bể điều hòa

Tại bể điều hòa, máy khuấy trộn chìm sẽ hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diệntích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể sinh ra mùi khó chịu Bể điều hòa có chức năngđiều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào hệ thống xử lý

Nước thải ở bề điều hòa được bơm sang bể keo tụ tạo bông Bơm định lượng cónhiệm vụ châm hóa chất vào bể với liều lượng nhất định và được kiểm soát chặt chẽ Dướitác dụng của hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn được lắp đặt trong bể, các hóa chất đượchòa trộn nhanh và đều vào trong nước thải

Nước thải từ thiết bị keo tụ, tạo bông tiếp tục tự chảy qua thiết bị lắng Nhiệm vụ của

bể lắng là lắng các bông cặn sinh ra từ quá trình xử lý hóa lý và tách các bông cặn này rakhỏi nước thải Tiếp đó cho nước thải qua bể trung gian, nhiệm vụ của bể trung gian là chứanước sau bể lắng để bơm lên thiết bị lọc áp lực để loại bỏ cặn còn xót lại

Cuối cùng nước thải được đưa qua bể lọc (vật liệu: than hoạt tính) để khử màu và loại

bỏ các bông cặn không thể lắng được

2.4.Lựa chọn phương án tối ưu

 Kinh tế: Tiết kiệm đấy xây dựng, chi phí đầu tư Bể lọc cũng là thiết bị có giá thànhkhá cao trên thị trường hiện nay, bù lại bể lọc lại có hiệu suất xử lý cao và tính nănglọc tiên tiến hiện đại tiết kiệm năng lượng

 Điều kiện lắp đặt, vận hành: Vận hành tốt, lắp đặt dễ dàng là một ưu điểm của cả 2dây chuyền công nghệ của 2 phương án

 An toàn: Các công trình đơn vị được lắp đặt đảm bảo an toàn, chống cháy nổ hạn chế

rò rỉ Bùn và dầu mỡ thải được xử lý riêng biệt định kỳ tánh gây ô nhiễm thứ cấp

2.4.2.So sánh và lựa chọn phương án

a So sánh

Trên cơ sở đề xuất phương án xử lý, em đề xuất 2 phương án đã được trình bày ở trên(mục 2.3.3) Về bản chất, hai phương án được đưa ra chỉ khác nhau ở bước xử lý dầu mỡkhoáng Ở phương án 1, công trình được lựa chọn là bể tách dầu, còn ở phương án 2 côngtrình được lựa chọn là bể tuyển nổi

Xét về hiệu suất xử lý: Cả 2 công trình đều có hiệu suất xử lý cao, các thông số ô nhiễm

được xử lý triệt để đạt yêu cầu trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận

Về lắp đặt vận hành và an toàn khi sử dụng: Cả 2 phương án đều có độ an toàn và tính

khả dụng cao trong lắp đặt và vận hành

Về tính kinh tế: Vì cả 2 phương án đều có thiết bị cấu tạo đơn giản dẫn đến giá thành

thi công, lắp đặt hầu như khá tiết kiệm