Đánh giá đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải nhà máy cốc hóa công ty cổ phần gang thép thái nguyên

́ ĐAỊ HOCC̣ QUÔC GIA HÀNÔỊ TRƢỜNG ĐAỊ HOCC̣ KHOA HOCC̣ TƢC̣NHIÊN - Nguyễn Anh Đức ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY CỐC HÓA - CÔNG TY CỔ PHẦN GANG THÉP THÁI NGUYÊN LUÂṆ VĂN THACC̣ SĨKHOA HOCC̣ Hà Nội - 2012 ́ ĐAỊ HOCC̣ QUÔC GIA HÀNÔỊ TRƢỜNG ĐAỊ HOCC̣ KHOA HOCC̣ TƢC̣NHIÊN - Nguyễn Anh Đức ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY CỐC HĨA - CƠNG TY CỔ PHẦN GANG THÉP THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN KIỀU BĂNG TÂM Hà Nội - 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11 1.1 Khái quát chung than cốc 11 1.1.1 Than cốc 11 1.1.2 Các tính chất than cốc 12 1.1.2.1 Tính chất vật lý 12 1.1.2.2 Tính chất hóa lý 12 1.1.3 Ứng dụng than cốc 13 1.2 Tổng quan nƣớc thải luyện than cốc biện pháp xử lý nƣớc thải luyện than cốc 13 1.2.1 Đặc trưng nước thải luyện than cốc 13 1.2.2 Phương pháp xử lý nước thải chứa phenol nhà máy luyện cốc 16 1.2.3 Một số hệ thống xử lý nước thải chứa phenol sử dụng giới 20 1.2.4 Phương pháp xử lý nước thải chứa phenol sử dụng VN .22 1.2.5 Phương pháp xử lý nước thải Nhà máy cốc hoá Thái Nguyên 25 1.2.5.1 Nguyên tắc xử lý 25 1.2.5.2 Lưu trình cơng nghệ 25 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 27 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 27 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 27 2.1.3 Địa điểm thời gian tiến hành 27 2.2 Nội dung nghiên cứu 27 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 2.3.1 Các phương pháp thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu, số liệu 28 2.3.2 Phương pháp quan trắc lấy mẫu, vận chuyển bảo quản mẫu 28 2.3.3 Các tiêu theo dõi 29 2.3.4 Phương pháp phân tích mẫu 29 2.3.5 Phương pháp phân tích, tổng hợp xử lí số liệu 29 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 30 3.1 Mô tả quy trình cơng nghệ sản xuất nhà máy Cốc hố 30 3.1.1 Loại hình sản xt 30 3.1.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất nhà máy Cốc hóa 30 3.1.2.1 Phân xưởng Cốc 33 3.1.2.2 Phân xưởng Hóa 35 3.2 Mô tả hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hoá 37 3.2.1 Nguồn gốc thành phần nước thải 37 3.2.1.1 Nguồn phát sinh nước thải chứa phenol 37 3.2.1.2 Thành phần nước thải 37 3.2.2 Mô tả sơ hệ thống xử lý nước thải nhà máy Cốc hoá 38 3.2.2.1 Các hạng mục cơng trình 40 3.2.2.2 Nguyên tắc xử lý 41 3.2.2.3 Quy trình xử lý 41 3.2.2.4 Các thiết bị chủ yếu 42 3.3 Đánh giá hệ thống xử lý nước thải chứa phenol Nhà máy Cốc hóa 42 3.3.1 Khối xử lý học (xử lý vật lý) 42 3.3.1.1 Hiện trạng cơng trình đơn vị khối xử lý học 42 3.3.1.2 Đánh giá khả xử lý 44 3.3.2 Khối xử lý sinh học 45 3.3.2.1 Hiện trạng cơng trình đơn vị khối xử lý sinh học 45 3.3.2.2 Đánh giá khả xử lý 46 3.3.3 Khối xử lý lắng bậc kết hợp keo tụ xử lý bùn 48 3.3.3.1 Hiện trạng cơng trình đơn vị khối xử lý bậc 48 3.3.3.2 Đánh giá khả xử lý 49 3.4 Đề xuất phƣơng án nâng cao hiệu xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hố - Cơng ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên .51 3.4.1 Đề xuất phương án công nghệ 51 3.4.1.1 Lựa chọn công nghệ 51 3.4.1.2 Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải đề xuất 53 3.4.2 Đề xuất phương án thiết kế bổ sung cơng trình đơn vị .56 3.4.2.1 Khối xử lý học 56 3.4.2.2 Khối xử lý hóa lý ( bể điều hòa, điều chỉnh pH nước thải) .58 3.4.2.3 Khối xử lý sinh học (Aeroten) 61 3.4.2.4 Khối xử lý lắng bậc kết hợp keo tụ 63 3.4.2.5 xử lý bùn, cặn lắng (bể chứa bùn loãng thiết bị ép bùn) 64 3.4.3 Phương án nâng cao hiệu xử lý thao tác vận hành hệ thống xử lý nước thải 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 Kết luận 67 Kiến nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 A/TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 69 B/TÀI LIỆU TIẾNG NƢỚC NGOÀI 70 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tiêu chuẩn nƣớc thải sau xử lý trạm xử lý phenol - xyanua Bảng 3.1 Kết phân tích nƣớc thải trƣớc và sau qua khối xử lý học Bảng 3.2 Kết phân tích nƣớc thải trƣớc và sau qua xử lý bể Aeroten Bảng 3.3 Kết phân tích nƣớc thải sau qua xử lý sinh học và sau xử lý lắng keo tụ bậc kết hợp keo tụ Bảng 3.4 Hiệu suất hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol Nhà máy cốc hóa Bảng 3.5 Lựa chọn thơng số đầu vào lấy theo cơng trình tƣơng tự Bảng 3.6 Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lƣợng nƣớc đầu bể Oxi hóa bậc cao Bảng 3.7 Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lƣợng nƣớc đầu bể xục khí xử lý Amoni Bảng 3.8 Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lƣợng nƣớc đầu bể Aeroten Bảng 3.9 Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lƣợng nƣớc đầu bể keo tụ lắng Bảng 3.10 Bảng tổng hợp yêu cầu sử dụng dung tích bể DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ mơ tả hệ thống hai pha Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất nhà máy Cốc Hóa Hình 3.2 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất kèm theo dòng thải phân xƣởng cốc Hình 3.3 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất kèm theo dịng thải phân xƣởng hóa Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol nhà máy Cốc hóa Hình 3.5 Bể điều hịa nhà Máy Hình 3.6 Bể lắng cặn, tách dầu mỡ Nhà máy Hình 3.7 Bể Aeroten nhà Máy Hình 3.8 Bể lắng bậc hai nhà máy Hình 3.9 Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải Nhà máy cốc hóa đề xuất bổ sung DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT BOD: Nhu cầu oxy sinh hố COD: Nhu cầu oxy hố học CH1: Hóa chất định lƣợng cho bể điều chỉnh pH CH2: Hóa chất định lƣợng cho bể oxy hóa bậc cao HC3: Hóa chất định lƣợng cho bể Aeroten HC4: Hóa chất định lƣợng cho bể lắng keo tụ bậc DO: Oxy hoà tan EPA: Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ OXH: Oxy hóa TCCP: Tiêu chuẩn cho phép QCVN: Quy chuẩn Việt Nam UASB: Bể xử lý sinh học dòng chảy ngƣợc VSV: Vi sinh vật MỞ ĐẦU Việt Nam đƣờng phát triển và hội nhập, phát triển kinh tế xã hội diễn mạnh mẽ, mang lại nhiều lợi ích cho kinh tế và nâng cao đời sống cho ngƣời dân Tuy nhiên, ngoài lợi ích kinh tế - xã hợi đạt đƣợc tình trạng nhiễm môi trƣờng mặt trái hoạt động gây mức báo đợng Mơi trƣờng nói chung và mơi trƣờng nƣớc nói riêng bị nhiễm trầm trọng, đe doạ tới sức khỏe và chất lƣợng cuộc sống ngƣời dân nhiều địa phƣơng Thái Ngun là mợt tỉnh trung du miền núi phía Bắc có tiềm phát triển kinh tế mạnh mẽ, việc hình thành và phát triển khu công nghiệp, cụm công nghiệp trở thành một mạnh kinh tế khu vực phía Bắc nhƣ: khu công nghiệp Sông Công, cụm công nghiệp Điềm Thụy, khu công nghiệp Lƣu Xá Gang thép Thái Nguyên,… Nhƣng đời và hoạt đợng nhiều nhà máy xí nghiệp khu vực làm cho môi trƣờng ngày càng trở lên xấu và nhiều vùng bị ô nhiễm trầm trọng Nhà máy Cốc hố tḥc Cơng ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên - phƣờng Cam Giá, thành phố Thái Nguyên đƣợc Trung Quốc viện trợ giúp đỡ thiết kế và xây dựng vào năm đầu thập niên 60, là một Nhà máy góp phần khơng nhỏ tiến trình phát triển kinh tế xã hội tỉnh, tạo công ăn việc làm cho ngƣời dân địa phƣơng Nhà máy Cốc hoá là doanh nghiệp sản xuất cốc luyện kim, chất lƣợng sản phẩm theo Tiêu chuẩn Quản lý chất lƣợng Quốc tế ISO 9001:2000 Nhiệm vụ nhà máy là tiếp nhận, bảo quản, phối liệu than mỡ sản xuất cốc để cung cấp cho trình sản xuất gang lị cao Cơng ty Ngoài ra, nhà máy cịn có mợt hệ thống hoàn chỉnh cơng nghệ và thiết bị thu hồi, chế biến sản phẩm hoá học trình tinh luyện cốc, tạo thành hàng hoá cung cấp cho kinh tế quốc dân nhƣ: khí cốc sạch, dầu phịng mục, Naptalen tạp, Naptalen tinh, nhựa đƣờng và sản xuất thép cán nóng… Tuy nhiên, trọng phát triển kinh tế một khoảng thời gian dài Nhà máy và gây ảnh hƣởng xấu đến môi trƣờng khu vực Nhà máy không nằm ngoài danh sách đơn vị gây ô nhiễm môi trƣờng địa bàn tỉnh Thái Nguyên Đặc thù ô nhiễm Nhà máy Cốc hóa là nƣớc thải và khí, bụi thải phát sinh từ cơng đoạn sản xuất Trong đó, đặc biệt là nƣớc thải chứa phenol nhà máy Nƣớc thải chứa phenol Nhà máy phát sinh từ công đoạn dập cốc, chƣng cất dầu cốc, khu vực kho hố chất, thiết bị chứa dầu, q trình làm mát thiết bị, nƣớc làm lạnh khí cốc, nƣớc từ hệ thống lọc bụi Cyclon, Nƣớc thải phenol có chứa hàm lƣợng lớn chất độc tố cao Nguồn nƣớc này phát sinh 3 khoảng 40 - 45 m /ngày, đạt công suất theo thiết kế lên đến 70 m /ngày đêm, lƣợng nƣớc này dao động phụ thuộc vào sản lƣợng cốc nhà máy Toàn bộ lƣợng nƣớc thải chứa phenol đƣợc đƣa vào hệ thống xử lý nƣớc thải cũ xây dựng năm 1997 - 1998 Khi nƣớc thải chứa phenol chƣa đƣợc xử lý đảm bảo tiêu chuẩn chứa hàm lƣợng lớn phenol và hợp chất hữu khác, việc sử dụng làm nƣớc dập cốc làm gia tăng nguy gây ô nhiễm mơi trƣờng toàn bợ lƣợng khí thải phát sinh lớn q trình dập cốc khơng đƣợc thu gom xử lý triệt để Vì vậy, việc đánh giá và đƣa phƣơng án nâng cao hiệu hệ thống xử lý nƣớc thải Nhà máy Cốc hóa là vấn đề đáng đƣợc quan tâm nhằm góp phần khắc phục mợt cách tối ƣu việc xử lý nƣớc thải nhằm đáp ứng hiệu sản xuất nhƣ đảm bảo chất lƣợng xả thải nhà máy Xuất phát từ vấn đề trên, tiến hành thực đề tài" Đánh giá đề xuất giải pháp nâng cao hiệu hệ thống xử lý nước thải nhà máy Cốc hố Cơng ty cổ phần Gang thép Thái Nguyên" với nội dung nghiên cứu bao gồm mơ tả quy trình sản xuất nhà máy Cốc hóa, mơ tả hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hoá - Công ty cổ phần Gang thép Thái Nguyên, đánh giá hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hoá và đề xuất biện pháp nhằm nâng cao hiệu xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hố - Cơng ty Cổ phần Gang thép Thái Ngun Nhằm đạt đƣợc mục đích đánh giá đƣợc hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hoá và đƣa phƣơng án nâng cao hiệu hệ thống xử lý nƣớc thải Nhà máy Cốc hóa - Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên 10 3.4.2.2 Khối xử lý hóa lý ( bể điều hịa, điều chỉnh pH nước thải) a Bể điều hòa, điều chỉnh pH Với lƣu lƣợng nƣớc thải chứa phenol theo thiết kế là 70m /ngày đêm, thời gian lƣu là h; - Thể tích bể thu gom điều hịa lƣu lƣợng đƣợc tính nhƣ sau: V = Q.t = 70x (4/24) = 11,6 m 3 Trong đó: Q là lƣu lƣợng nƣớc Q = 70 m /ng.đ t là thời gian lƣu t = h Lựa chọn chiều cao an toàn bể 0,5 m đảm bảo mực nƣớc thải khơng tràn bể Kích thƣớc bể thu gom điều hòa lƣu lƣợng đƣợc xác định lựa chọn: Dài x Rộng x Cao = 2,5m x 2,2 m x m Tổng thể tích lựa chọn là: 12 m Kết cấu: móng bê tơng, tƣờng gạch - Phƣơng án điều chỉnh pH nƣớc thải bể thu gom điều hòa nƣớc thải: Để đảm bảo pH theo yêu cầu, định lƣợng pha hóa chất cho nƣớc thải đạt trung tính nƣớc thải sau qua thiết bị phản ứng keo tụ Tại điều chỉnh lƣợng hóa chất HC1 nhƣ sau: Axit sunfuric 97% axit photphoric với nồng độ pha 25% chứa bình pha 80 lít Theo đó, q trình điều chỉnh sử dụng thiết bị đo nhanh pH trƣờng quỳ tím theo dõi giá trị pH, điều chỉnh lƣợng hóa chất (axit) theo hƣớng tăng giảm pH nƣớc thải thiết bị phản ứng keo tụ đảm bảo pH đạt trung tính phục vụ công đoạn xử lý b Xử lý Oxi hóa bậc cao Peroxon Bể oxi hóa nâng cao (Quá trình Peroxon O3/H2O2) là bể bổ sung cho hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol cũ Nhà máy cốc hóa Việc lựa chọn q trình Peroxon vào nghiên cứu xử lý nƣớc thải chứa phenol nhà máy cốc hóa là nhờ ƣu điểm sau: - Dê t ̃ hƣcC̣ hiêṇ, thao tác đơn giản, tốn hóa chất - Hiêụ quảoxi hóa đƣơcC̣ nâng cao nh iều, áp dungC̣ quátrinh ̀ Peroxon đểxƣƣ lý nƣớc thải dẫn đến oxi hóa hoàn toàn chất hữu nhƣ phenol,… thành CO 2, H2O vàcác ion vô cơ,…hoăcC̣ phân hủy tƣ̀ng phần , chuyển chất hƣ ̃u khó 58 phân hủy sinh hocC̣ thành c hất cókhảnăng phân hủy sinh hocC̣ nhờ vào tác nhân hydroxyl *HO đƣợc sinh trình phản ứng - Tạo điều kiện thuận lợi cho trình xử lý sinh học tiếp sau - Tăng hàm lƣơngC̣ DO sau quátrinh̀ xƣƣ lý - Nƣớc thải sau xƣƣ lýkhông cần chinhƣ pH vàhàm lƣợng cặn thấp Bảng 3.6 Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lượng nước đầu bể Oxi hóa bậc cao Thơng số Lƣu lƣợng (Q) pH COD TSS Phenol CN - Thể tích bể oxi hóa bậc cao Peroxon V = Q.t = 70 x (3/24) = 8,75 m Trong đó: Q là lƣu lƣợng nƣớc Q = 70 m /ngđ t là thời gian lƣu t = h Chọn chiều cao bảo vệ 0,5m Chiều cao làm việc h = 1,5 m Vậy chiều cao bể H = 1,5 + 0,5 = m Diện tích bề mặt bể: S = V/h = 8,75/1,5 = 5,83 m Chọn bể hình vng có cạnh a = m 2 Thể tích xây dựng bể: V = a H = x = m 3 Chọn chiều cao an toàn là 0,5m; thể tích hữu dụng là 8m Tổng thể tích xây dựng bổ sung cho hạng mục bể Oxi hóa nâng cao là 10 m ; Kích thƣớc nhƣ sau: Dài x Rộng x Cao = 2,5m x 2m x 2m - Tính tốn lƣợng hóa chất H2O2 và lƣợng hóa chất O3 (HC2) + Tính tốn lượng ozone cần cung cấp Để oxi hóa lƣợng COD nƣớc thải đạt 50% yêu cầu lƣợng ozone cần thiết là: 3 gO3=0,2-1 mg/l=0,2-0,1g/m = 0,8g/m 59 Vậy lƣợng hóa chất O3 cần thiết để xử lý toàn bộ lƣợng nƣớc thải đầu vào là: GO3 = gO3x Q = 70 x (0,8/24) = 2,33(g/h) + Tính tốn lượng H202 cần cung cấp Tỉ lệ sử dụng H2O/O3 là 0,5 mol H2O2/1mol O3 Lƣợng H2O2 cần thiết sử dụng cho q trình oxi hóa bậc cao là GH2O2= (GO3x0,5xMH2O2)/1MO3 = (2,33 x 0,5 x 34)/48 = 0,83 (g/h) Xử lý hệ Peroxone (hệ O3/H2O2) có hiệu khoảng nồng độ H2O2 từ 250 - 500 mg/l, xử lý COD đạt 50 - 80% Khi tăng nồng độ H 2O2 đầu vào từ 250 mg/l lên 500 mg/l hiệu xử lý tăng Tuy nhiên, khơng nên tăng nồng đợ H2O2 q cao ức chế việc sinh gốc tự *OH, làm giảm hiệu trình theo chế *OH + H2O2 → H2O + *HO2 Tỷ lệ H2O2/O3 Theo phƣơng trinh: H ̀ Nhƣ vậy, mol H2O2 tác dụng với mol O3 tạo 2*HO Theo nhiều nghiên cứu, tỷ lệ tối ƣu H 2O2/O3 là 0,5 mol H2O2 cho mol O3 Tuy nhiên, nhu cầu H 2O2 cịn tùy tḥc vào có mặt gốc tìm diệt gốc *HO đótỷlê C̣này thay đổi c Đề xuất bổ sung bể sục khí xử lý Amoni Bể sục khí xử lý Amoni là bể bổ sung cho hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol cũ Nhà máy cốc hóa Bảng 3.7 Bảng thơng số đầu vào u cầu chất lượng nước đầu bể xục khí xử lý Amoni Thông số pH Amoniac N-NH3 (mg/l) Q (m /h) Thể tích bể sục khí xử lý amoni V = Q.t = (70 x 3,5)/24 = 10,2 m Trong đó: Q là lƣu lƣợng nƣớc Q= 70 m /ngđ 60 t là thời gian lƣu t =3,5h Chọn chiều cao bảo vệ 0,5 m Chiều cao làm việc h= 1,5 m Vậy chiều cao bể H = 1,5+0,5= m Diện tích bề mặt bể: S=V/h = 10,2/1,5 = 6,8 m Chọn bể: Dài x rộng x cao = 2,5 x x m Hàm lƣợng amoni nƣớc đầu sau xục khí: (Cv – Cr)/Cv = 0,8  Cr = (1 – 0,8).Cv = 0,2 950 = 190 mg/l 3.4.2.3 Khối xử lý sinh học (Aeroten) Bảng 3.8 Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lượng nước đầu bể Aeroten Thông số Lƣu lƣợng (Q) pH BOD5 (20 C) TSS Amoni NH4 Phenol - CN Dầu mỡ Đề xuất giữ nguyên thông số thiết kế bể Aeroten Nhà máy: + Kích thƣớc bể Aeroten: Dài x Rợng x Cao= 12000 x 4400 x 4300 mm Tổng thể tích: 227,04 m + Các thông số kỹ thuật xử lý nƣớc thải bể Aeroten: - Lƣợng dầu mỡ nƣớc thải < 15mg/l; - - NH nƣớc khoảng 20 - 600 mg/l; - Lƣu lƣợng thành phần ổn định: BOD 2mg/lít - Khi nồng đợ bùn bể đạt 20 - 30% thể tích bể Aeroten thao tác sản xuất bình thƣờng Khi lƣợng bùn bể > 30% cần phải mở van đáy xả bớt bùn bể chứa bùn loãng đến đạt yêu cầu dừng - Khống chế bơm tuần hoàn bùn hoạt tính bể Aeroten tối thiểu đạt: - 2g/lít (kiểm tra cách lấy 500 ml nƣớc thải bể vào cốc định lƣợng, để lắng 30 phút, khối lƣợng lắng đạt > 15% thể tích cốc là đƣợc) - - Trong trƣờng hợp nồng độ phenol và CN lớn (vƣợt ngƣỡng đầu vào bể + Aeroten, cụ thể: nồng độ phenol ≥ 400 mg/lít nồng đợ CN ≥ 40mg/lít), cần ý tăng lƣợng khơng khí sục vào bể, tăng lƣợng bùn tuần hoàn trở lại bể, bổ sung dinh dƣỡng: C, N, P, K đồng thời giảm lƣợng nƣớc chứa phenol vào bể Aeroten, bổ sung nƣớc công nghiệp pha lỗng đạt đến nồng đợ quy định Khi nhiệt độ nƣớc bể ≥ 38 C cần bổ sung nƣớc công nghiệp để đạt nhiệt độ theo yêu cầu 62 - Ổn định pH đảm bảo nằm giới hạn cho phép cách điều chỉnh lƣợng hóa chất bể điều hòa phản ứng keo tụ để đạt yêu cầu 3.4.2.4 Khối xử lý lắng bậc kết hợp keo tụ a Bể lắng bậc Đề xuất giữ nguyên kích thƣớc thiết kể bể lắng bậc + Kích thƣớc bể lắng bậc hai: Cao h = 4,7m, Bể trịn đƣờng kính D =3,4m Bể lắng bậc quan trọng tải lƣợng chất rắn cao và tính chất bơng bùn hoạt tính sinh học Hơn nữa, cịn cần thiết để làm cho bùn tuần hoàn có đợ hoạt tính tốt giúp cho q trình oxy hóa sinh hóa bể Aeroten ln đƣợc ổn định Trong q trình xử lý lắng bậc 2, cần đặc biệt ý đến chiều sâu mực nƣớc chứa bùn, bùn lắng, thời gian lắng và lƣợng bùn cung cấp tuần hoàn cho bể Aeroten Hiện tại, bể lắng bậc Nhà máy hoạt động ổn định b Bể keo tụ lắng Đề xuất giữ nguyên kích thƣớc thiết kể bể lắng keo tụ + Kích thƣớc bể keo tụ lắng: Dài x rộng x cao =6,9m x 2,6m x 4,8m Cấu trúc bể bê tơng cốt thép Tổng thể tích: 86,11 m Bể có tác dụng tạo hợp chất hữu thành keo tụ, lắng xuống đáy và đƣợc hút ngoài Phần nƣớc đƣợc chảy tràn vào ống nƣớc dẫn bể chứa nƣớc dập cốc Hiện tại, bể xử lý keo tụ nhà máy hoạt động ổn định Các tiêu theo dõi hàm lƣợng chất rắn lơ lửng đáp ứng đƣợc yêu cầu kỹ thuật Bảng 3.9 Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lượng nước đầu bể keo tụ lắng L NH4 63 Tại đây, điều chỉnh pH đồng thời định lƣợng hóa chất (HC4) đảm bảo q trình kết bơng, lắng diễn thuận lợi Chất keo tụ là phèn nhôm sunfat Al 2(SO4)3 18H2O PAC đƣợc định lƣợng nồng đợ 2% pha bình 500lít Các tiêu phân tích sau bể xử lý keo tụ kết hợp lắng đảm bảo quy chuẩn cho phép trƣớc đƣợc sử dụng dập cốc 3.4.2.5 Xử lý bùn, cặn lắng (bể chứa bùn loãng thiết bị ép bùn) Bảng 3.10 Bảng tổng hợp yêu cầu sử dụng dung tích bể TT Tên bể Bể chứa điều hòa Bể lắng cặn, tách dầu mỡ huyền phù Bể thu gom, điều hòa nƣớc thải, điều chỉnh pH Bể oxi hóa bậc cao Peroxon Bể xục khí Bể xử lý sinh học Aeroten xử lý Amoni Bể lắng bậc Bể keo tụ Bể chứa bùn loãng, thiết bị ép bùn lắng 64 Đề xuất giữ nguyên kích thƣớc thiết kể bể chứa bùn lỗng + Kích thƣớc bể chứa bùn lỗng: Dài x rợng x cao = 2,44m x 2,44m x 2,07 mm + Tổng thể tích: 12,32 m Cấu trúc bể: bể có móng bê tông cốt thép và thành gạch đỏ; Bùn thải sau xử lý ổn định và cô đặc từ - 8% đƣa tiếp sang công đoạn làm khô để giảm độ ẩm xuống 70 - 80 % Hiện tại, bể chứa bùn loãng, sân phơi bùn và thiết bị ép bùn nhà máy hoạt động ổn định 3.4.3 Phương án nâng cao hiệu xử lý thao tác vận hành hệ thống xử lý nước thải - Đƣa nƣớc vào bể Aeroten: Đƣa nƣớc công nghiệp vào cách đáy 0,3 - 0,4 m (ngập ống phân phối khí) dừng lại Sục khí nén, điều chỉnh phân phối sục khơng khí đồng bể - Bơm nƣớc chứa phenol vào hệ thống xử lý nhƣ sau: + Lấy mẫu nƣớc thải có chứa phenol lên bể lắng, tách dầu mỡ huyền phù Sau đó, đƣợc bơm vào bể điều hòa ổn định pH, kiểm tra pH chƣa đảm bảo điều chỉnh hóa chất HC1 vào xử lý nƣớc bể điều hòa kết hợp với thiết bị phản ứng keo tụ đến đạt pH theo quy định + Mở van nƣớc cơng nghiệp trƣớc, sau từ từ mở van nƣớc phenol và tiến hành chạy bơm cấp để pha trộn nƣớc phenol và nƣớc công nghiệp theo tỷ lệ (1:3) bể lắng tách dầu mỡ Bơm nƣớc phenol và trì tỷ lệ này ổn định đầy bể lắng tách dầu mỡ đến mức chảy tràn ngừng Khi ngừng đóng van nƣớc phenol trƣớc, đóng van nƣớc công nghiệp sau + Ngày xử lý bơm nƣớc chứa phenol vào hệ thống 1m (chạy bơm và trì sục khí 24/24h) + Pha nƣớc thải phenol với nƣớc công nghiệp bể lắng tách dầu mỡ theo tỷ lệ (1:3) và nƣớc đƣa vào bể Aeroten đảm bảo cách từ ngày đầy tiên đến ngày thứ 60 ngày lƣợng nƣớc phenol đạt 30 m /ngày đêm; lƣợng nƣớc công nghiệp đạt 3 60 m /ngày đêm; lƣợng nƣớc vào bể Aeroten đạt 120 m /ngày đêm - Sục khơng khí liên tục đảm bảo cấp oxy hòa tan đồng bể Aeroten để phân hủy chất hữu hòa tan bùn hoạt tính Lƣợng oxy hịa tan phải đạt ≥ 2mg/lít 65 - Khi nồng đợ bùn bể đạt ≥ 15% thể tích bể Aeroten thao tác sản xuất bình thƣờng Căn vào nồng độ bùn bể Aeroten để định lƣợng nƣớc cần đƣa vào dây chuyền xử lý một ngày đêm - Cứ sau 2h kiểm tra độ pH thiết bị đo nhanh giấy quỳ, nƣớc thải chứa phenol khỏi bể điều hòa đảm bảo pH theo quy định; - Định kỳ xả cặn bể chứa bùn loãng lần/ngày; - Khống chế bơm tuần hoàn bùn hoạt tính bể Aeroten tối thiểu đạt -2 g/lít Khi lƣợng bùn bể Aeroten đạt >30% thể tích mở van đáy xả bớt bùn bể chứa bùn lỗng đến u cầu dừng - Thƣờng xuyên vệ sinh: máng chảy tràn, cửa chảy tràn bể lắng bậc đảm bảo lƣu thong đạt lƣu lƣợng ổn định - Thƣờng xuyên kiểm tra mức đợ đầy bùn cặn bể chứa bùn lỗng: Nếu bùn đầy 2/3 bể phải tiến hành bơm bùn loãng vào máy lọc ép khung để tách bùn và nƣớc Bùn thải ép xong chuyển đến nơi quy định - Tại bể lắng keo tụ vào lƣợng hợp chất hữu lắng xuống đáy để bổ sung hóa chất HC4; - - Trong trƣờng hợp nồng độ phenol và CN lớn (vƣợt ngƣỡng đầu vào bể Aeroten), cần ý tăng lƣợng khơng khí sục vào bể, tăng lƣợng bùn tuần hoàn trở lại bể, bổ sung dinh dƣỡng: C, N, P, K; đồng thời giảm lƣợng nƣớc chứa phenol vào bể Aeroten, bổ sung nƣớc cơng nghiệp pha lỗng đạt đến nồng đợ quy định Khi nhiệt độ nƣớc bể ≥ 38 C cần bổ sung nƣớc công nghiệp để đạt nhiệt độ theo yêu cầu 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua đánh giá hệ thống xử lý nƣớc thải và sở theo dõi, giám sát quy trình cơng nghệ xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hóa - Cơng ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên, ta có kết luận nhƣ sau: Hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hóa - Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên cũ, nƣớc thải chứa phenol sau qua hệ thống xử lý chƣa đạt hiệu quả, nƣớc thải qua khối xử lý chứa hàm lƣợng lớn chất ô nhiễm Cụ thể: - Nƣớc thải qua khối xử lý học không đảm bảo yêu cầu nƣớc đầu vào bể xử lý sinh học Aeroten, có nhiều tiêu vƣợt điều kiện thông số kỹ thuật đầu - vào bể Aeroten nhƣ: tiêu dầu mỡ vƣợt 1,25 lần, CN vƣợt 1,765 lần, phenol > 400mg/l, là nguyên nhân gây ức chế hoạt động xử lý hệ VSV hệ bùn hoạt tính dẫn đến giảm hiệu khối xử lý sinh học - Nƣớc thải sau khối xử lý sinh học Aeroten chƣa hiệu quả, nƣớc thải sau qua khối xử lý hóa lý (lắng bậc kết hợp keo tụ) chuyển dập cốc chƣa đạt tiêu - chuẩn cho phép Cụ thể BOD5 vƣợt 1,754 lần, COD vƣợt 1,215 lần, CN vƣợt 4,5 - lần, phenol vƣợt 33,872 lần, NH4 vƣợt 8,75 lần, dầu mỡ vƣợt 1,388 lần so với Kết đánh giá cho thấy hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol Nhà máy chƣa đạt hiệu quả, nƣớc thải sau xử lý không đảm bảo quy chuẩn hành Việc đƣa giải pháp nâng cao hiệu hệ thống xử lý nƣớc thải Nhà máy là cần thiết Qua công đoạn xử lý nƣớc thải bổ sung cải tiến bao gồm: lắp đặt bổ sung thiết bị thu gom và máng gạt thu dầu mỡ nguồn thải trƣớc vào bể thu gom điều hòa để xử lý triệt để dầu mỡ trƣớc xử lý sinh học, tăng thể tích bể điều hịa, bổ sung thêm bể xử lý oxy hóa nâng cao, bổ sung thêm bể xục khí xử lý Amoni có định lƣợng hóa chất, xây dựng phƣơng án vận hành đảm bảo yêu cầu thông số kỹ thuật bể Aeroten góp phần nâng cao hiệu hệ thống xử lý, phù hợp với điều kiện thực tế nhà máy 67 Kiến nghị Cải tạo, điều chỉnh hệ thống xử lý nƣớc thải Nhà máy sử dụng Trong vận hành hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hóa Thái Nguyên, việc tổ chức vận hành cần có cán bộ chuyên môn trực tiếp điều hành và thƣờng xuyên theo dõi chế đợ làm việc cơng trình Thƣờng xuyên theo dõi đầu vào hệ thống để kịp thời điều chỉnh tải gặp cố Lập kế hoạch theo dõi định kỳ thời gian lấy mẫu nƣớc thải đầu vào hệ thống và nƣớc thải sau xử lý qua hệ thống, đem phân tích kiểm tra biến đợng đợt ngợt, để tìm biện pháp khắc phục kịp thời Song song với vấn đề nêu nhà máy cần có biện pháp đổi cơng nghệ sản xuất, lựa chọn cơng nghệ thích hợp nhằm làm giảm thiểu tối đa lƣợng chất độc hại phát sinh, nhƣ đầu tƣ thiết bị vệ sinh môi trƣờng Nên áp dụng giải pháp sản xuất để hạn chế đƣợc nguồn gây ô nhiễm đầu đƣờng ống Đồng thời tiết kiệm lƣợng, nguyên liệu và chi phí xử lý nƣớc thải 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO A/TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Nguyễn Việt Anh (2004), Đánh giá ảnh hưởng thời gian lưu tính chất lắng bùn hoạt tính, Đại học Bách khoa Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh Tô Kim Anh (2004), Nghiên cứu giải pháp sinh học phân giải phenol số dẫn xuất phenol, Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kỹ thuật xử lý nước, Nxb Thanh niên, Hà Nội Đinh Văn Hùng, Trần Văn Chiến (2007), Giáo trình Hố học hữu cơ, Nxb Nông nghiệp Hà Nội, Hà Nội Trần Văn Hùng, Nguyễn Hữu Phú, Trần Thị Kim Hoa, Nghiên cứu hấp phụ phenol dung dịch nước than hoạt tính tẩm kim loại chuyển tiếp hồn ngun than oxy hóa xúc tác với H2O2, Tạp chí Khoa học, ĐHQGHN, Khoa học tự nhiên và Công nghệ số 3, 22 (2006) 32 Trịnh Xuân Lai (2002), Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt công nghiệp, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nợi Trịnh Xn Lai (2008), Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, Nxb Xây dựng, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Hiếu Nhuệ (2002), Thốt nước xử lý nước thải cơng nghiệp, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 10 Trần Thanh Thuỷ, Lê Quang Trung (1999), Quy trình thao tác cương vị công nhân xử lý nước thải chứa phenol, Công ty Gang thép Thái Nguyên, nhà máy Cốc hoá, Thái nguyên 11 Nguyễn Minh Tuyên, Lê Sỹ Phong, Nguyễn Thị Lan (2006), Hoá học đại cương, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 12 Lâm Minh Triết (2006), Kỹ thuật môi trường, Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh 69 13 Trần Mạnh Trung, Trần Mạnh Trí (2006), Các q trình oxy hóa nâng cao xử lý nước nước thải sở khoa học ứng dụng, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 14 Nguyễn Trung Việt, Trần Thị Mỹ Diệu (2006), Xử lý nước thải, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 15 Công ty cổ phần Gang thép Thái Nguyên (2007), Báo cáo đánh giá tác động môi trường Công ty Gang Thép Thái nguyên, Thái Nguyên 16 Công ty cổ phần Gang thép Thái Nguyên (2010), Đề án bảo vệ môi trường Chi nhánh Công ty cổ phần Gang thép Thái Nguyên - Nhà máy Cốc hóa, Thái Nguyên 17 Cục Bảo vệ môi trƣờng (2003), Tuyển tập quy định pháp luật Bảo vệ môi trường, Nxb Thanh niên, Hà Nội 18 Quốc hội nƣớc CHXHCNVN (2005), Luật Bảo vệ Môi trường 2005, Nxb Chính trị quốc gia, Hà Nợi 19 Quy chuẩn kỹ thuật môi trƣờng Việt Nam 20 Trung tâm Quan trắc và Công nghệ môi trƣờng Thái Nguyên (2009), Kết phân tích tiêu mơi trường, Thái Nguyên B/TÀI LIỆU TIẾNG NƢỚC NGOÀI 21 Toxicological Review: Phenol, U.S Environmental Protection Agency, Washinton DC 22 Janice Hamer (1999), Phenol Bioremediation Using Pseudomonas Biogilms 23 Metcalf and Eddy, Waste Water Engineering Frank Woodard, Ph.D, P.E (2001), Industrial Waste treatment Handbook, New Delhi 24 25 P.M Alvarez et al., Comparison between thermal and ozone regeneration of spent activated carbon exhausted with phenol, Water Res 38 (2004) 2155 70 ... sản xuất nhà máy Cốc hóa - Mô tả hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hố - Cơng ty cổ phần Gang thép Thái Nguyên - Đánh giá hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hoá - Đề xuất biện pháp nhằm nâng. .. sản xuất nhà máy Cốc hóa, mơ tả hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hố - Cơng ty cổ phần Gang thép Thái Ngun, đánh giá hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hoá và đề xuất biện pháp nhằm nâng. .. TƢC̣NHIÊN - Nguyễn Anh Đức ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY CỐC HÓA - CÔNG TY CỔ PHẦN GANG THÉP THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học môi