Xử lý nước thải khu công nghiệp Cái Lân hiện trạng và giải pháp

Xử lý nước thải khu công nghiệp Cái Lân hiện trạng và giải pháp Xử lý nước thải khu công nghiệp Cái Lân hiện trạng và giải pháp Xử lý nước thải khu công nghiệp Cái Lân hiện trạng và giải pháp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Chu Thị Hoàng Yến XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP CÁI LÂN HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP Chuyên ngành : Quản lý môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Đặng Xuân Hiển Hà Nội – Năm 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các tài liệu số liệu luận văn trung thực Các kết quả, luận điểm luận văn chưa cơng bố cơng trình Tác giả Chu Thị Hoàng Yến 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 sâu 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 – 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 hồn thành khóa học Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể cán bộ, nhân viên công tác Trạm xử lý nước thải khu công nghiệp Cái Lân - Công ty Xi măng Xây dựng Quảng Ninh, phường Bãi Cháy, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh tạo điều kiện, nhiệt tình giúp đỡ tác giả q trình khảo sát, thu thập thơng tin tài liệu liên quan để xây dựng luận văn Cuối tác giả xin cảm ơn anh chị đồng nghiệp, lãnh đạo phòng Tài nguyên nước - KTTV, Sở Tài ngun Mơi trường gia đình, bạn bè cổ vũ, động viên tinh thần, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Quảng Ninh, ngày 20 tháng năm 2013 Tác giả Chu Thị Hoàng Yến MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH 11 MỞ ĐẦU 13 Tính cấp thiết đề tài 13 Mục đích nghiên cứu 13 Nội dung nghiên cứu 14 Phương pháp nghiên cứu 14 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 14 Cấu trúc luận văn 15 CHƯƠNG TỔNG QUAN KHU CÔNG NGHIỆP CÁI LÂN 16 1.1 Đặc điểm tự nhiên 16 1.1.1 Vị trí địa lý 16 1.1.2 Điều kiện khí hậu 16 1.1.3 Địa hình 17 1.1.4 Đặc điểm thủy văn 18 1.2 Đặc điểm dân cư, kinh tế, xã hội 20 1.3 Giới thiệu khu công nghiệp Cái Lân 21 1.3.1 Thông tin chung 21 1.3.2 Quy mô 23 1.3.3 Phân khu chức 25 1.3.4 Khái quát lĩnh vực công nghiệp đầu tư KCN Cái Lân tác động đến môi trường 25 1.3.5 Mô tả sơ trạm XLNT KCN Cái Lân 33 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HOẠT ĐỘNG CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP CÁI LÂN 35 2.1 Công nghệ xử lý nước thải KCN Cái Lân phương pháp sinh học 35 2.1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý 35 2.1.2 Các thông số thiết kế nước thải đầu vào 36 2.1.3 Các phận hệ thống xử lý 36 2.1.4 Các thông số thiết kế hệ thống xử lý 45 2.1.5 Các công việc vận hành hệ thống xử lý nước thải 47 2.2 Nghiên cứu khảo sát đánh giá việc áp dụng thông số vận hành cơng trình đơn vị hệ thống xử lý thời gian hai năm 2010 2011 49 2.2.1 Bể điều hòa 49 2.2.2 Bể lắng sơ cấp 53 2.2.3 Bể Aeroten 58 2.2.4 Bể lắng thứ cấp 62 2.3 Khảo sát đánh giá hiệu suất hệ thống xử lý nước thải hai năm 2010 năm 2011 69 2.3.1 Khảo sát đánh giá hiệu suất xử lý TSS 69 2.3.2 Khảo sát đánh giá hiệu suất xử lý BOD5 71 2.3.3 Khảo sát đánh giá hiệu suất xử lý COD 72 2.4 Nghiên cứu khảo sát đánh giá hiệu hệ thống xử lý năm 2012 73 2.4.1 Phân tích hàm lượng COD 73 2.4.2 Đánh giá thay đổi nồng độ hợp chất Nitơ mẫu nước thải theo ngày 76 2.4.3 Phân tích PO43- theo ngày 79 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP CÁI LÂN 80 3.1 Đánh giá trạng máy móc, thiết bị phục vụ cho nhu cầu xử lý nước thải 80 3.2 Đánh giá thông số thiết kể bể 84 3.2.1 Bể Aeroten 84 3.2.2 Bể lắng đứng: 87 3.3 Ưu điểm hệ thống 89 3.3 Nhược điểm đề xuất giải pháp 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 Kết luận 92 Kiến nghị 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 95 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC 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 – Ơ xy hịa tan GDP: Mức thu nhập bình quân đầu người 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 SVI: Sludge volume index – Chỉ số thể tích bùn hoạt tính 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 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tổng hợp dự án đầu tư vào KCN Cái Lân 29 Bảng 2.2 Lưu lượng nước thải đầu vào trung bình ngày tháng 49 Bảng 2.3 Độ pH trung bình ngày tháng nước thải bể điều hòa 50 Bảng 2.4 Hàm lượng chất rắn lơ lửng trung bình ngày tháng 52 Bảng 2.5 Hàm lượng TSS trung bình ngày tháng 53 Bảng 2.6 Hàm lượng BOD5 trung bình ngày tháng bể lắng sơ cấp 54 Bảng 2.7 Hàm lượng COD trung bình bể lắng sơ cấp 55 Bảng 2.8 Hàm lượng tổng phốtpho trung bình nước thải bể cân 56 Bảng 2.9 Hàm lượng amoni trung bình nước thải đầu vào HTXL 57 Bảng 2.10 Giá trị pH trung bình nước thải bể Aeroten 58 Bảng 2.11 Hàm lượng TSS trung bình bể Aeroten 59 Bảng 2.12 Hàm lượng VSS trung bình ngày tháng năm 2010 2011 60 Bảng 2.13 Tỷ lệ F/m trung bình Aeroten 61 Bảng 2.14 Hàm lượng TSS trung bình nước thải sau xử lý 62 Bảng 2.15 Hàm lượng VSS trung bình nước thải sau xử lý 63 Bảng 2.16 Hàm lượng BOD5 trung bình nước thải sau xử lý 64 Bảng 2.17 Hàm lượng COD trung bình ngày tháng 65 Bảng 2.18 Độ pH trung bình nước thải đầu hệ thống xử lý 66 Bảng 2.19 Tổng phốt trung bình nước thải đầu hệ thống xử lý 67 Bảng 2.20 Hàm lượng Amoni trung bình nước thải đầu HTXL 68 Bảng 2.21 Hiệu suất xử lý TSS trung bình tháng năm 2010 năm 2011 69 Bảng 2.22 Hiệu suất xử lý BOD5 trung bình tháng năm 2010 năm 2011 71 Bảng 2.23 Hiệu suất xử lý COD trung bình tháng năm 2010 năm 2011 72 Bảng 2.24 Kết phân tích COD (mg/l) mẫu nước thải 74 Bảng 2.25 Kết phân tích NH4+ (mg/l) mẫu nước thải theo tuần đầu vào hệ thống đầu bể tiếp xúc (từ ngày 21/8/2012 đến 30/8/2012) 76 Bảng 2.26 Kết phân tích Nitơ tổng số (mg/l) mẫu nước thải theo ngày từ đầu vào hệ thống đến đầu bể tiếp xúc 76 Bảng 2.27 Giá trị trung bình số NH4+ nitơ tổng số mẫu nước thải theo ngày (đầu vào hệ thống đầu bể tiếp xúc) 77 Bảng 2.28 Kết phân tích PO43- 79 Bảng 3.29 Danh mục, tình trạng hoạt động vật tư thiết bị phục vụ cho nhu cầu xử lý nước thải 80 10 Bể lắng ly tâm đợt - Hành lang cơng tác, ống hướng dịng trung tâm D800 - Hệ thống máng thu nước cưa Việt Nam Bộ Hệ thống xuống cấp nhiều chỗ bị hoen gỉ Hệ thống máng cưa xuống cấp cần hiệu chỉnh lại Ống xả cặn thuỷ lực có ống thơng khí lên thành bể (ống thép D200) Việt Nam Bộ Hệ thống xuống cấp nhiều chỗ bị hoen gỉ Công suất đảm bảo nhu cầu nhiên cần kiểm tra lại tình trạng bơm Ống nhựa để ngồi trời hỏng Khả hồ trộn hố chất Clorator hỏng Thời gian lưu nước bể đảm bảo yêu cầu > 30 phút Hệ thống bơm bùn tuần hoàn (Q=25m3/h,H=15m) Máng trộn vách ngăn Hệ thống đường ống hoá chất khử trùng Bộ Việt Nam Bộ Bể ủ bùn Hệ thống đường ống cấp bùn đường ống hút bùn thải 11 Việt Nam Bể tiếp xúc Hệ thống hành lang, lan can công tác, kiểm tra lấy mẫu 10 Bộ Việt Nam Bộ Thời gian lưu bùn bể đảm bảo yêu cầu với máy ép bùn 69m3/h Nhà hóa chất Bồn pha hóa chất 1m3 Việt Nam Bộ Số lượng bồn pha đảm bảo yêu cầu nhiên cần kiểm tra lại tình trạng hoạt động bồn pha hóa chất Máy khuất hóa chất (0.5 KW, N=150v/ph) Việt Nam Bộ Số máy khuấy đảm bảo yêu cầu khuấy 82 pha hóa chất Tuy nhiên cần kiểm tra tình hình hoạt động bảo dưỡng thường xuyên thiết bị Bơm định lượng hóa chất (0-200 l/h) OBL ITALY Bơm định lượng Hệ thống cầu thang, lan can cơng tác pha chế hóa chất 12 Bộ Hiện khơng phù hợp cho hệ thống hóa chất Cần bổ xung thêm 02 bơm định lượng 0200l/h cho định lượng Ph (Axit bazo) Bộ Đảm bảo u cầu cơng tác vận hành Máy nén khí loại cũ, tốn điện năng, tiếng ồn lớn, công suất thấp Khơng có hệ thống điều khiển máy theo u cầu cơng nghệ Bộ Nhà đặt máy khí - Máy nén khí 35m3/h, h=6m - Chủng loại: LT 200 - Động 22 – 45 KW 13 Việt Nam Có thể sử dụng cho hóa chất tăng cường ổn định dinh dưỡng (N,P) Longte ch Đài Loan Bộ Nhà đặt ép bùn Rất sử dụng khơng đủ lượng bùn cặn - Máy ép bùn băng tải - Cơng suất 6-9m3/h Hệ thống bơm bùn, hóa chất, nước sạch… kèm theo Hệ thống xử lý có tồn sau: Từ cơng đoạn đầu vào đến đầu hệ thống xử lý nước thải như: song chắn rác thủ công đầu vào hỏng khơng thể tách rác có kích thước nhỏ, mỏng; đến hệ thống sục khí bể điều hịa xuống cấp sục 83 khí khơng đều; đặc biệt bể aeroten hệ thống đĩa thổi khí cao su nhiều đĩa bị hỏng khí lên khơng Hệ thống không xử lý hết số ô nhiễm nước thải theo yêu cầu xả thải nước thải loại B (QCVN 40:2011/BTNMT), chẳng hạn giá trị nồng độ COD đầu bể tiếp xúc tương đối cao vượt tiêu chuẩn xả Hệ thống hoạt động gián đoạn làm cho hệ VSV bể không ổn định số lượng, làm giảm khả xử lý nước thải Đồng thời lưu lượng bơm vào hệ thống không ổn định làm hiệu xử lý bể sinh học không ổn định Hệ thống xử lý ammoni chưa hiệu giá trị nồng độ đầu vào NH4+ thấp 3.2 Đánh giá thông số thiết kể bể Đối với công trình (Trạm XLNT) xử lý nước thải phương pháp sinh học trình chủ yếu diễn bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten (đặc trưng cho phương pháp sinh học) Tổng lưu lượng nước thải thực tế khu công nghiệp 750 m3/ngày.đêm Thời gian hệ thống hoạt động thực tế 24 giờ/ngày 3.2.1 Bể Aeroten Số liệu đầu vào: • COD : 613 mg/l • Hiệu suất xử lý : 70% • Cơng suất xử lý : 750 m3/ngày.đêm • Nhiệt độ nước thải trung bình : 27 Số liệu đầu ra: 84 • COD : 193 mg/l Do BOD5 ln nhỏ COD nên lấy COD làm số liệu tính tốn - Thời gian làm thống bể Aerotank Trong đó: 𝐿𝐿 − 𝐿𝐿 𝑎𝑎 𝑡𝑡 t = 𝑎𝑎(1− 𝑍𝑍 )𝜌𝜌 𝑏𝑏 La, Lt: BOD20 nước thải trước sau xử lý, mg/l a: liều lượng bùn hoạt tính theo chất khô , g/l Zb: độ tro bùn, lấy phần đơn vị ρ: tốc độ oxy hóa, mg BOD20 tính 1g chất khơng tro Dựa vào số liệu đầu vào đầu ta có: a = 1,8 g/l Zb = 0,3 ρ = 42 mg BOD20/1g chất không tro ⇒ t = (613-193)/ 1,8 (1-0,3)*42 = 8h Trong đó: Thời gian nạp khí hỗn hợp nước thải bùn tuần hoàn theo thiết kế 4h Đề xuất: Tăng thời gian làm thoáng bể Aeroten lên 8h - Dung tích bể: V= q*t/12= 750*8/12= 500 m3 Theo số liệu thiết kế cho bể aerotank tổng thể tích bể aerotank là: Vt = 2(10 * 3,5 * 8) = 560 m3 Do Vt > V: Thể tích bể Aeroten đảm bảo chứa tồn lượng nước thải * Tính tốn thiết bị thổi khí: 85 + Lưu lượng khơng khí đơn vị tính m3 để làm 1m3 nước thải: D = z*(La – Lt)/ [k1*k2*n1*n2*(Cp - C)] (m3/m3) Trong đó: z: Lượng xy đơn vị tính mg để giảm 1mg BOD20 z = 1.1 k1 = 1,47 (với f/F = 0,1 Imax = 10m3/m2.h) k2: Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị k2 = 2,52 (với h = 3,5 3,5m3/m2h) n1: Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ nước thải n1 = + 0,02* (ttb - 20) = + 0,02*(27 - 20) = 1,14 Với nhiệt độ ttb = 27 0C nhiệt độ trung bình tháng mùa hè; n2 = 0,7 Cp: Độ hòa tan ôxy không khí vào nước tùy thuộc vào chiều sâu lớp nước bể Được xác định theo công thức: Cp = Ct*(10,3 + h/2)/10,3 = 10,55 (mg/l) Ct: Độ hịa tan ơxy khơng khí vào nước phụ thuộc nhiệt độ áp suất Với T = 200 C ⇒Ct = 9,02 (mg/l) C: Nồng độ trung bình xy Aeroten (mg/l) Ta có C = mg/l D = 1,1*(613 - 193)/ [1,47*2,52*1,1*0,7*(10,55 - 2)] = 18,94 (m3 khơng khí /m3 nước thải) Cường độ nạp khí yêu cầu: I = D *H/T = 18,94*3,5/8 = 8,3(m3/m2) Ta có: Imin = 3,5 m3/m2.h < 8,3 m3/m2.h