Hình 1.5: Trung Tâm xử lý nước thải Khu cơng nghiệp Suối Dầu
Trung Tâm xử lý nước thải nằm trên đường số 02 trong khu cơng nghiệp Suối Dầu với cơ sở hạ tầng tương đối đầy đủ, gồm:
Phịng thí nghiệm: cĩ nhiệm vụ kiểm tra các thơng số chất lượng nước thải (COD, BOD5, ΣN, ΣP) đầu vào và đầu ra của hệ thống xử lý nước thải tại Trung Tâm, được trang bị khá đầy đủ các trang thiết bị và hĩa chất cần thiết.
Phịng điều hành: cĩ nhiệm vụ vận hành và giám sát hệ thống. Phịng làm việc, kho hĩa chất, phịng trực, …
Nhiệm vụ của Trung Tâm là nơi tiếp nhận và xử lý nước thải của các doanh nghiệp trong khu cơng nghiệp. Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ (đạt QCVN 40:2011 cột B) tại từng doanh nghiệp sẽ được xả vào đường ống dẫn đi vào hệ thống của Trung Tâm, tại đây nước thải được xử lý để đạt theo QCVN 40:2011 cột A và được xả ra ngồi mơi trường.
Phí dịch vụ đối với các hoạt động cấp nước sạch và xử lý nước thải tại khu cơng nghiệp như sau (bắt đầu thực hiện từ tháng 01/2013):
Giá nước sạch (chưa VAT): 6.200 đồng/m3.
Giá xử lý nước thải: Giá trị giới hạn tối đa cho phép của từng chỉ tiêu nước thải được áp dụng theo Bảng 1.3 (áp dụng theo QCVN 40:2011)
Bảng 1.3. Khung giá xử lý nước thải
TT Tên chỉ tiêu
Các thơng số ơ nhiễm Giá trị tối đa
cho phép (Cmax) Trên B Cột A Cột B 1 pH 6-9 5,5-9 2 COD (mg/l) 67,5 135 136- 200 201- 300 301- 400 401- 600 601- 800 >800 3 TSS (mg/l) 50 100 101- 200 - - - - - 4 ΣN (mg/l) 20 40 41-50 51-59 60 - - - 5 ΣP (mg/l) 4 6 6,1-7 7,1-7,9 8 - - - 6 Coliform (MPN/100 ml) 3000 5000 - - - - Phí xử lý nước thải 2.000 đ/m3 5.500 đ/m3 8.400 đ/m3 10.500 đ/m3 13.600 đ/m3 16.800 đ/m3 18.000 đ/m3 24.000 đ/m3
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Hệ thống xử lý nước thải tập trung tại Trung Tâm xử lý nước thải khu cơng nghiệp Suối Dầu (xã Suối Tân, huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hịa).
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát hiện trạng Trung Tâm xử lý nước thải, thu thập các số liệu thiết kế của các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải hiện tại của Trung Tâm.
- Nghiên cứu tài liệu về cơng nghệ xử lý nước thải và các bản vẽ kỹ thuật thi cơng của hệ thống xử lý nước thải tại Trung Tâm.
- Phân tích các chỉ tiêu nước thải: pH, BOD5, COD, TSS, ΣN, ΣP ở đầu vào và đầu ra của Trung Tâm từ 01/03/2013 đến 26/04/2013.
- Tính tốn thiết kế kỹ thuật và kinh tế cho các cơng trình theo phương án cải tiến.
2.3. Hĩa chất:
- Dung dịch chuẩn FAS [(NH4)2.Fe(SO4)2.6H2O] 0,125 N - Dung dịch K2Cr2O7 0,04 N
- Dung dịch Ag2SO4
- H2SO4 đậm đặc - KOH
- Giấy lọc tiêu chuẩn (glass filter 0,45 µm).
- Thuốc thử potasium persulfate; sodium metabisulfate; NaOH 1,54N (dùng để xác định ΣN, ΣP)
- Chỉ thị ferroin.
2.4. Dụng cụ và thiết bị
2.4.1. Dụng cụ:
- Bình tam giác; bình định mức; pipet; buret; bình tia; quả bĩp; ống nghiệm; kẹp gắp giấy lọc; phễu lọc; bộ lọc chân khơng; đĩa cân bằng nhơm; bình hút ẩm.
2.4.2. Thiết bị
- Thiết bị phá mẫu model EC06 (VELP, Italy)
- Cân phân tích 0,1 mg Precisa model XB 120A (Precisa, Thụy Sĩ) - Tủ BOD và chai đo Oxitop
- Tủ sấy
- Máy phá mẫu HANNA HI839800
- Máy đo quang đa chỉ tiêu HANNA HI83214
2.5. Phƣơng pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu tại hiện trƣờng
2.5.1. Vị trí, tần suất, thời gian lấy mẫu
a) Vị trí lấy mẫu:
- Mẫu được lấy trực tiếp tại vị trí cĩ dịng chảy xáo trộn liên tục:
Nước thải đầu vào: mẫu lấy tại hố gom nước thải, trước song chắn rác tại
Trung Tâm xử lý nước thải.
Nước thải đầu ra: lấy mẫu tại cửa xả thải, sau bể điều hịa sinh học.
Mẫu nước thải được lấy là mẫu tổ hợp (lấy tại 3 vị trí khác nhau), thể tích mỗi mỗi lần lấy tối thiểu 500 ml. Mẫu được lấy vào các chai nhựa PE, đựng đầy (khơng cĩ khoảng trống khơng khí)
b) Tần suất và thời gian lấy mẫu:
- Lấy và phân tích mẫu được tiến hành một lần trong ngày vào lúc 9h sáng. Tiến hành phân tích từ ngày 01/03/2013 đến ngày 26/04/2013.
2.5.2. Phương pháp bảo quản mẫu
Mẫu sau khi lấy được đưa về phịng thí nghiệm của Trung Tâm xử lý nước thải khu cơng nghiệp Suối Dầu và được phân tích ngay trong ngày.
2.6. Phƣơng pháp phân tích mẫu ở phịng thí nghiệm
2.6.1. Nhiệt độ: được đo ngay tại hiện trường sau khi lấy mẫu bằng nhiệt kế.
2.6.2. pH: đo trực tiếp ngay tại hiện trường sau khi lấy mẫu bằng giấy quỳ tím.
2.6.3. Phân tích COD: theo phương pháp Kalidicromat (TCVN 6491:1999) (Phụ lục 3.a).
Nguyên tắc: Trong mơi trường acid sunfuric đặc, với sự cĩ mặt của xúc tác Ag2SO4 và đun nĩng, K2Cr2O7 oxi hĩa các hợp chất hữu cơ. Chuẩn độ lượng dư K2Cr2O7 bằng dung dịch chuẩn độ FAS với chỉ thị feroin cho đến lúc màu của dung dịch chuyển từ xanh lục sang màu nâu đỏ.
2.6.4. Phân tích BOD5: theo phương pháp chai đo Oxitop (Phụ lục 3.b). 2.6.5. Phân tích TSS: theo phương pháp khối lượng (Phụ lục 3.c).
2.6.6. Phân tích ΣN: phương pháp trắc quang so màu (đo trực tiếp trên máy HANNA HI83214; xem phụ lục 3.d).
Nguyên tắc: Ở nhiệt độ cao, các hĩa chất trong thuốc thử potasium persulfate
chuyển hĩa các dạng nitơ trong mẫu nước thải thành dạng nitrat. Nitrat phản ứng với chất chỉ thị trong ống nghiệm và được xác định bằng phương pháp so màu.
2.6.7. Phương pháp phân tích ΣP: dùng phương pháp trắc quang so màu (đo trực tiếp trên máy HANNA HI83214; xem phụ lục 3.e).
Nguyên tắc: Dung dịch orthophosphate (PO43-, HPO42-, H2PO4-, H3PO4), dưới điều kiện axit, sẽ phản ứng với ammonium molybdate (NH4)2MoO4 tạo thành dạng axit heteropoly và axit molybdophotphoric. Khi cĩ mặt chất xúc tác vanadium (V) tạo thành axit vanadomolybdophosphoric cĩ màu vàng. Cường độ màu này tỷ lệ với nồng độ photphat trong dung dịch.
PO43- + 12(NH4)2MoO4 + 24H+ (NH4)3PO4.12MoO3 + 21NH4 +12H2O
2.7.Phƣơng pháp xử lý số liệu
Mỗi chỉ tiêu nước thải được phân tích 3 lần song song rồi lấy giá trị trung bình theo cơng thức: n n i i n ( ) 1 Trong đĩ : là giá trị trung bình. n: số lần thực hiện thí nghiệm.
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ CỦA TRUNG TÂM XỬ LÝ NƢỚC THẢI KHU CƠNG NGHIỆP SUỐI DẦU THẢI KHU CƠNG NGHIỆP SUỐI DẦU
3.1.1. Đặc tính nƣớc thải đầu vào và thơng số thiết kế
3.1.1.1 Đặc tính nước thải đầu vào
- Nước thải đầu vào tại Trung Tâm đã được xử lý sơ bộ tại các cơng ty và đạt QCVN 40:2011 cột B.
- Nước thải chủ yếu ở khu cơng nghiệp là nước thải chế biến thủy sản, nên thành phần chủ yếu là COD, BOD, N, P, và TSS. Đặc biệt hàm lượng N, P thường rất cao nếu khơng xử lý tốt cĩ thể gây hiện tượng phú dưỡng hĩa cho nguồn tiếp nhận. N và P ở dạng vơ cơ phát sinh từ quá trình ướp đơng và chế biến thủy sản, đặc biệt là trong nước rửa cá, tơm.
- Hàm lượng COD, BOD, N, P… cĩ nhiều biến động giữa các ngày trong tháng, thường xuyên vượt quá tiêu chuẩn cho phép tiếp nhận của Trung Tâm.
3.1.1.2 Thơng số thiết kế của hệ thống
- Lưu lượng nước xử lý theo thiết kế của hệ thống là 5000 m3/ngày đêm. - Nước thải sau xử lý đạt TCVN 5945:1995 cột A.
Bảng 3.1. Thơng số thiết kế hệ thống xử lý nước thải của Trung Tâm
STT Thơng số Đơn vị
Thơng số nước thải đầu
vào
Nước thải đầu ra đạt TCVN5945:1995 cột A 1 pH 5,8÷ 7 6÷ 9 2 COD mg/l ≤500 50 3 BOD5(200C) mg/l 250÷350 20 4 TSS mg/l 150 50 5 N mg/l 100 30 6 P mg/l 15 4 7 Nhiệt độ 0C 25-550C 40
3.1.2 Hiện trạng hệ thống xử lý nƣớc thải của Trung Tâm
3.1.2.1 Sơ đồ cơng nghệ của hệ thống xửlý nước thải tại Trung Tâm
Hình 3.1. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải tại Trung Tâm
Song chắn rác
Bể điều hịa
Hồ điều hịa (sinh học) Bể lắng 1
Mương lắng cát + Phân phối nước
Bể lắng 2 Bể khử trùng Bể Aerotank Nước thải Nguồn tiếp nhận Cấp khí Cấp khí Hĩa chất Bể tái sinh bùn tuần hồn Bể nén bùn Máy ép bùn Bùn hồi lưu Sân phơi bùn Xử lý định kỳ Sân phơi cát Hố gom
Thuyết minh quy trình cơng nghệ:
Nước thải sau sản xuất được các doanh nghiệp xử lý sơ bộ và xả vào hố gom. Nước thải theo đường ống dẫn về Trung Tâm, đi qua song chắn rác để loại bỏ các rác thải cĩ kích thước lớn và vào bể điều hịa.
Bể điều hịa cĩ nhiệm vụ điều hịa lưu lượng và nồng độ các thành phần trong nước thải. Để tăng tính đồng nhất cho nước thải thì tiến hành cấp khí, nước thải sau đĩ được bơm lên mương phân phối cĩ chức năng lắng cát và dẫn vào bể lắng 1.
Tại bể lắng 1 nước được dẫn vào ống trung tâm bể đi từ dưới lên, thời gian lưu nước thường từ 2 ÷ 6 giờ tùy thuộc chất lượng nước đầu vào. Nước thải sau lắng sẽ tràn qua máng răng cưa vào máng thu nước và đi vào ống dẫn sang bể aerotank. Tại bể aerotank tiến hành cấp khí liên tục bằng hệ thống ống cĩ đục lỗ đặt dưới đáy bể, khí được cấp từ bơm thổi khí tại trạm thổi khí. Quá trình oxy hĩa chất hữu cơ cĩ trong nước thải được thực hiện nhờ vi sinh vật hơ hấp hiếu khí và hơ hấp tùy tiện. Thời gian lưu nước ở bể aerotank từ 4 ÷ 8 giờ.
Sau khi qua bể aerotank nước thải theo ống dẫn vào bể lắng 2. Tại đây sẽ xảy ra quá trình lắng bùn hoạt tính và cặn. Nước thải sau lắng sẽ tràn qua máng răng cưa vào máng dẫn đi theo đường ống qua bể tiếp xúc để tiến hành cơng đoạn khử trùng. Nước thải sau khi được khử trùng bằng các hợp chất khử trùng (clo, hợp chất của clo,…) sẽ cho ra hồ điều hịa sinh học. Tại đây diễn ra quá trình tự làm sạch của nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí và tùy tiện, cĩ kết hợp với các thực vật thủy sinh trong hồ như bèo lục bình, rau muống, tảo,…Các thực vật thủy sinh này hấp thụ tốt các thành phần hữu cơ (N, P) cĩ trong nước thải, rễ của chúng đĩng vai trị như lớp lưới lọc làm giảm đáng kể các thành phần cặn lơ lửng và là giá thể cho các vi sinh vật dính bám.
Nước sau thời gian lưu tại hồ điều hịa sinh học sẽ theo mương dẫn ra nguồn tiếp nhận xả ra suối.
Phần cặn và bùn được lắng xuống đáy bể lắng 1 và bể điều hịa sẽ được bơm về bể nén bùn. Bùn hoạt tính được lắng ở bể lắng 2 sẽ được chia làm hai dịng:
Một phần bùn được bơm hồi lưu về bể tái sinh bùn tuần hồn, tại đây bùn hoạt tính được nuơi và cung cấp cho bể aerotank để bắt đầu cho chu kỳ hoạt động tiếp theo.
Một phần bùn được bơm về bể nén bùn.
Phần bùn khơng cịn khả năng tái sử dụng được chứa trong bể nén bùn sẽ được xử lý bằng hai cách:
Xử lý bằng máy ép bùn băng tải cĩ sử dụng hĩa chất để ép và đem đi phơi, định kỳ được thu gom bởi cơ quan khác.
Bùn được đem đi phơi ở sân phơi bùn sau đĩ được đưa đi chơn lấp hoặc làm phân bĩn.
3.1.2.2 Hiện trạng các cơng trình thiết bị trong hệ thống
Lưu lượng nước thải trên thực tế Trung Tâm xử lý tiếp nhận hiện nay là 2500 ÷ 3000 m3/ngày đêm.
Hiệu suất xử lý theo thiết kế:
Bảng 3.2. Hiệu suất xử lý theo thiết kế của Trung Tâm
Cơng trình đơn vị Thơng số vào Thơng số ra Hiệu suất xử lý
Đặc tính mg/l mg/l % Bể điều hịa Mương lắng cát Bể lắng 1 COD 500 425 15 BOD5 350 280 20 TSS 150 105 30 Bể Aerotank Bể lắng 2 Bể tiếp xúc Hồ điều hịa sinh
học COD 425 30 93 BOD5 280 15 95 TSS 105 35 68 N 100 25 75 P 15 3 80
Hiệu suất xử lý thực tế:
Bảng 3.3. Hiệu suất xử lý thực tế của hệ thống xử lý nước thải tại Trung Tâm
Cơng trình đơn vị
Thơng số vào
(lấy giá trị trung bình tháng)
Thơng số ra (lấy giá trị trung bình
tháng) Hiệu suất xử lý Đặc tính 03/2013 (mg/l) 04/2013 (mg/l) 03/2013 (mg/l) 04/2013 (mg/l) % Bể điều hịa Mương lắng cát Bể lắng 1 COD 732 641,43 645,10 567,40 11,72 BOD5 368 347,50 302 285,19 17,93 Bể Aerotank Bể lắng 2 Bể tiếp xúc Hồ điều hịa sinh học COD 645,10 567,40 36 37,81 92,45 BOD5 302 285,19 20,85 20,86 93 N 99,35 99,01 36,88 28,73 62,87 P 26,32 21,98 8,73 6,49 66,83 Hiện trạng các cơng trình trong hệ thống xử lý: a) Hệ thống Song chắn rác (SCR):
- Sử dụng song chắn rác dạng thanh dọc, loại bỏ rác thải cĩ kích thước lớn hơn 10 mm theo dịng nước. Cĩ hệ thống loại bỏ rác bằng máy cào cơ giới.
- Hiện trạng hoạt động:
Hiệu suất tách rác chưa cao, thỉnh thoảng vẫn cĩ các loại chất thải rắn đi qua khe (như bao bì nilong, mảnh nhựa, kim loại,…) gây tắc nghẽn bơm ly tâm. Máy cào cơ giới rất ít khi được sử dụng mà hầu hết là cào thủ cơng do cơng nhân cào rác theo định kỳ 1 giờ 1 lần.
b) Bể điều hịa:
- Chức năng: Điều hịa lưu lượng, pH và nồng độ các chất ơ nhiễm cĩ trong nước thải.
- Thơng số thiết kế của bể điều hịa:
Đường kính, m 18
Chiều cao thiết kế, m 4,9 Chiều cao mực nước, m 3
Dung tích thiết kế, m3 1247 Dung tích sử dụng thực tế, m3 764
Thời gian lưu nước, giờ 6÷12 Thời gian thổi khí, giờ 22 Số lượng, đơn nguyên 02
- Hiện trạng: Bể điều hịa được xây dựng với dung tích lớn nên cĩ khả năng lưu nước nhiều, đáp ứng được sự thay đổi về lưu lượng và tải lượng chất ơ nhiễm của nước thải khu cơng nghiệp. Bể điều hịa khơng cĩ hệ thống hút cặn ở đáy bể nên phải thường xuyên nạo vét định kỳ bằng thủ cơng. Bể xây kín nên xảy ra hiện tượng phân hủy hiếm khí gây mùi khĩ chịu và làm giảm khả năng đuổi các khí gây độc cho vi sinh vật.
c) Máng phân phối:
- Chiều dài × chiều rộng × chiều cao (m): 3× 0.8 ×0,6 Chiều cao mực nước (m): 0,2
Số lượng (đơn nguyên): 02
- Chức năng: Phân phối nước thải vào bể lắng cát.
d) Bể lắng cát:
- Chức năng: Lắng cát và các cặn vơ cơ trong nước thải trước khi đi vào bể lắng 1
- Thơng số thiết kế bể lắng cát:
Chiều dài, m 5,4
Chiều rộng, m 0,4
Chiều cao, m 1,3
Chiều cao mực nước, m 1 Dung tích thiết kế, m3 2,9 Dung tích sử dụng thực tế, m3 2,16
Số lượng, đơn nguyên 04
- Hiện trạng: Hiệu quả sử dụng bể lắng cát khơng cao vì hầu hết cát và cặn đã lắng ở bể điều hịa. Vận tốc dịng nước thải trong bể lắng cát lớn nên các cặn nếu cĩ đều theo nước thải vào bể lắng 1.
e) Bể lắng 1:
- Chức năng: Lắng các hạt cặn lơ lửng và tách váng nổi cĩ trong nước thải. Lượng cặn lắng xuống đáy bể sẽ được cánh gạt của thiết bị gom bùn dẫn về hố thu bùn và bơm về bể nén bùn. Rác thải và váng nổi trên mặt nước sẽ được thu vào máng thu và định kỳ cĩ người đến vớt bỏ.
- Các thơng số thiết kế bể lắng 1:
Đường kính bể, m 14
Đường kính ống trung tâm, m 1,4
Chiều cao bể, m 3
Chiều cao mực nước, m 2,5
Độ dốc đáy, % 1