3.3.1. Khối xử lý cơ học (xử lý vật lý)
3.3.1.1. Hiện trạng các công trình đơn vị của khối xử lý cơ học
Khối xử lý cơ học của hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol của Nhà máy cốc hóa gồm có các công trình đơn vị sau đây:
* Song chắn rác: Đƣợc sử dụng để loại bỏ khỏi nƣớc thải các loại rác và các tạp chất,… đƣợc đặt đứng, vuông góc với dòng nƣớc thải, gồm các thanh kim loại tiết diện 5 x 20 mm đặt cách nhau 25 mm trong khu thép hàn hình chữ nhật đƣợc đặt trƣớc đƣờng dẫn nƣớc thải vào bể thu gom. Về cơ bản, các loại rác thải, tạp chất trong nƣớc thải nhà máy đƣợc loại bỏ trƣớc khi chảy vào bể thu gom điều hòa.
* Bể điều hòa
+ Kích thƣớc bể: Dài x Rộng x Cao =8000x1560x3200 mm + Thể tích: 39,936 m3
Bể cấu trúc móng bê tông, tƣờng gạch.
Nƣớc thải của Nhà máy sau khi đƣợc loại bỏ rác và tạp chất qua song chắn rác đƣợc đƣa vào bể điều hòa. Tại bể điều hóa, nƣớc thải đƣợc ổn định dòng chảy, đƣợc bơm cấp vào thiết bị phản ứng keo tụ, tại đây điều chỉnh lƣợng hóa chất HC1 (với đặc trƣng pH nƣớc thải đầu vào cao, dao động từ 8 - 9,5 nên hóa chất đƣợc sử dụng là axit sunfuric hoặc axit photphoric nồng độ pha chế 25% chứa trong bình pha 250 lít, đƣợc điều chỉnh khi pH nƣớc thải thay đổi) từ thùng pha vào thiết bị, khống chế độ pH trong nƣớc thải, tiếp tục nƣớc thải chảy vào bể lắng tách dầu mỡ huyền phù, phần cặn đƣợc lắng xuống đáy bể tháo về hố gas.
Hình 3.5. Bể điều hòa hiện tại của nhà Máy
* Bể lắng cặn, tách dầu mỡ huyền phù:
Hình 3.6. Bể lắng cặn, tách dầu mỡ hiện tại của Nhà máy
3600 600 120 1200 200 100 1400 180 50 400 200 200 1200 200 1300 100 200 4 3 5 6 7 B ơ m 1 , 2 3 2.800 200 500 +0,00 -2700 8000 9000 220 30 200 200
1 – Cửa xả dầu mỡ 2 - Ống dẫn nƣớc vào 3 – Ống dẫn nƣớc ra 4 – Vách ngăn
5 - Hệ thống bản mỏng
+ Kích thƣớc bể: Dài x Rộng x Cao=3600mm x2600mm x2800 mm + Tổng thể tích: 26,208 m3.
Bể có tác dụng lắng tách phần cặn, huyền phù xuống phía dƣới khoang chứa bùn. Phần dầu mỡ nổi lên trên đƣợc tràn qua của tràn xả tạp chất nổi, nƣớc trong đƣợc qua vách ngăn ra cửa tràn và tháo ra đƣờng ống dẫn nƣớc ra, vào bể Aeroten.
Bể có cấu trúc bằng bê tông cốt thép.
3.3.1.2. Đánh giá khả năng xử lý
Bảng 3.1. Kết quả phân tích nước thải trước và sau khi qua khối xử lý cơ học
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN
24:2009/BTNMT NT-CH-1 NT-CH-2 1 pH -- 8,6 7,5 5,5-9 2 BOD5 mg/l 420,5 260,8 50 3 COD mg/l 624,5 550,7 100 4 TSS mg/l 66,3 37,5 100 5 CN- mg/l 103 70,6 0,1 6 NH4-N mg/l 936,37 653,75 10 7 Phenol mg/l 889,32 683,74 0,5 8 Dầu mỡ mg/l 259,5 18,75 5
(Theo kết quả phân tích của Trung tâm Quan trắc và Công nghệ Môi trường Thái Nguyên thực hiện tháng 7 năm 2010)
* Ghi chú:
- Dấu “--”: Không có đơn vị
- Dấu “-”: Quy chuẩn không quy định - Ngày lấy mẫu: 30/7/2010
- Ngày phân tích: 30/7/2010 đến 1/8/2010
- NT - CH - 1: Nƣớc thải chứa phenol của Nhà máy Cốc hóa trƣớc khi vào hệ thống xử lý;
- NT - CH - 2: Nƣớc thải sau xử lý tại bể lắng tách dầu mỡ huyền phù trƣớc khi vào bể Aeroten.
Thông số kỹ thuật đầu ra tại khối xử lý cơ học cần đảm bảo đáp ứng đƣợc các
điều kiện thông số kỹ thuật trƣớc khi vào bể xử lý Aeroten. Thông số nhƣ sau: - Lƣợng dầu mỡ trong nƣớc thải ≤ 15mg/l;
- NH-4 trong khoảng 20 – 600 mg/l;
- Hàm lƣợng DO ≥ 2mg/l;
- Lƣu lƣợng thành phần ổn định: BOD <500 mg/l;
- Độ pH: 6,5 - 8,5;
- Nhiệt độ nƣớc trong bể ≤ 35o C;
- Không chứa các hợp chất gây ngộ độc bùn hoạt tính;
- Nhiệt độ nƣớc chứa phenol vào bể và nhiệt độ nƣớc trong bể Aeroten chênh lệch không quá 5o
C;
- CN- < 40 mg/l;
- Hàm lƣợng phenol < 400 mg/l.
Căn cứ theo kết quả phân tích nƣớc thải chứa phenol trƣớc và sau khi qua khối xử lý cơ học, có thể nhận thấy nƣớc thải đầu vào hệ thống xử lý chứa các chất ô nhiễm rất lớn gồm có: phenol, BOD5, COD, CN-, amoni NH4-N, dầu mỡ. Hàm lƣợng các chất ô nhiễm rất lớn.
Các bể trong khối xử lý cơ học với vai trò loại bỏ tạp chất, tách các chất lơ lửng, chất nổi trong nƣớc, đồng thời điều hòa lƣu lƣợng, nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải (dầu mỡ, TSS, ổn định pH…). Tuy nhiên, theo kết quả phân tích và các yêu cầu thông số kỹ thuật của bể lắng tách và bể Aeroten, nƣớc thải sau khi qua khối xử lý cơ học không đảm bảo các điều kiện thông số kỹ thuật đầu vào cho bể xử lý sinh học Aeroten. Cụ thể: chỉ tiêu dầu mỡ vƣợt 1,25 lần; CN- vƣợt 1,765 lần; phenol > 400mg/l… so với yêu cầu thông số kỹ thuật đầu vào bể Aeroten. Nhƣ vậy, hiệu quả xử lý các thành phần ô nhiễm của khối xử lý cơ học của hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy cốc hóa chƣa cao, chƣa đáp ứng đƣợc các yêu cầu thông số kỹ thuật của hệ thống.
3.3.2. Khối xử lý sinh học
3.3.2.1. Hiện trạng công trình đơn vị khối xử lý sinh học * Bể Aeroten: * Bể Aeroten:
Trong khối xử lý sinh học, bể Aeroten có vai trò quan trọng nhất giúp chuyển hóa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nƣớc thải chứa phenol của nhà máy thành các chất đơn giản thông qua hệ VSV hiếu khí trong bùn hoạt tính.
Bể có tác dụng sục không khí cấp O2 cho quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ: phenol, CN-, hợp chất chứa nitơ,… có trong nƣớc thải chứa phenol bằng bùn hoạt tính (hệ VSV) oxy hóa thành chất vô cơ đơn giản.
Hình 3.7. Bể Aeroten hiện tại của nhà Máy
+ Kích thƣớc bể Aeroten: Dài x Rộng x Cao= 12000 x 4400 x 4300 mm Tổng thể tích: 227,04 m3
3.3.2.2. Đánh giá khả năng xử lý
+ Các thông số kỹ thuật xử lý nƣớc thải tại bể Aeroten:
- Lƣợng dầu mỡ trong nƣớc thải < 15mg/l;
- NH-4 trong khoảng 20 – 600 mg/l;
- Lƣu lƣợng thành phần ổn định: BOD <500 mg/l;
- Tỷ lệ các thành phần (BOD: N: P) = (100: 5: 1);
- Hàm lƣợng DO ≥ 2mg/l;
- Độ pH: 6,5 – 8,5;
- Nhiệt độ nƣớc trong bể ≤ 35o C;
- CN < 40 mg/l;
- Bùn hoạt tính phải đạt: 2 – 2,5 g/l;
- Không chứa các hợp chất gây ngộ độc bùn hoạt tính; 400 800 200 200 1500 1500 +0.0 0 650 650 2 500 230 0 - 2000 1200 0 400 4.300
- Tỷ lệ hồi lƣu bùn hoạt tính trở lại bể Aeroten từ bể lắng bậc 2 quay lại là 70 – 75%;
- Thời gian lƣu trong bể là từ 12 – 24h;
- Nhiệt độ nƣớc chứa phenol vào bể và nhiệt độ nƣớc trong bê Aeroten chênh lệch không quá 5o
C.
- Hàm lƣợng phenol trong nƣớc vào bể Aeroten < 400 mg/l.
Bảng 3.2. Kết quả phân tích nước thải trước và sau khi qua xử lý tại bể Aeroten
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN
24:2009/BTNMT NT-CH-2 NT-CH-3 1 pH -- 7,5 7 5,5-9 2 BOD5 mg/l 260,8 171,8 50 3 COD mg/l 550,7 244 100 4 TSS mg/l 15,3 16,1 100 5 CN- mg/l 70,6 9,8 0,1 6 NH4-N mg/l 653,75 260,98 10 7 Phenol mg/l 683,74 102, 85 0,5 8 Dầu mỡ mg/l 18,75 9,92 5
(Theo kết quả phân tích của Trung tâm Quan trắc và Công nghệ Môi trường Thái Nguyên thực hiện tháng 7 năm 2010)
* Ghi chú:
- Dấu “--”: Không có đơn vị
- Dấu “-”: Quy chuẩn không quy định - Ngày lấy mẫu: 30/7/2010
- Ngày phân tích: 30/7/2010 đến 1/8/2010
- NT - CH - 2: Nƣớc thải sau xử lý tại bể lắng tách dầu mỡ huyền phù trƣớc khi vào bể Aeroten.
- NT- CH - 3: Nƣớc thải sau xử lý tại bể Aeroten trƣớc khi vào bể lắng bậc 2.
* Nhận xét:
Nƣớc thải qua khối xử lý sinh học Aeroten phần nào đã xử lý đƣợc các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải. Tuy nhiên, với nguồn nƣớc thải đầu vào bể Aeroten không đảm bảo các thông số kỹ thuật theo yêu cầu đã làm giảm hiệu quả xử lý của bể Aeroten. Khi nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải vƣợt ngƣỡng yêu cầu thông số kỹ thuật cho nƣớc đầu vào bể Aeroten dẫn đến giảm hiệu quả xử lý của các quá trình sinh học diễn ra trong bể Aeroten, cụ thể: phenol trong nƣớc thải đầu vào bể Aeroten > 400mg/l hoặc nồng độ các chất ô nhiễm nhƣ CN-
15mg/l sẽ là nguyên nhân chính gây ngộ độc cho hệ VSV trong bể Aeroten (ngộ độc bùn hoạt tính). Ngoài ra, dầu mỡ trong nƣớc thải thƣờng bền vững và khó phân hủy, trong bể Aeroten khi hàm lƣợng dầu mỡ vƣợt ngƣỡng cho phép, quá trình bùn hoạt tính sẽ bị các hợp chất này bao phủ các bông bùn và can thiệp vào hoạt động của VSV cũng nhƣ cấu trúc của bông bùn dẫn đến giảm hiệu suất xử lý của hệ VSV.
Nhƣ vậy, khối xử lý sinh học của hệ thống không đạt hiệu quả cao do nguyên nhân cơ bản là nƣớc thải giai đoạn tiền xử lý không đáp ứng đƣợc yêu cầu chất lƣợng nƣớc đầu vào bể Aeroten. Một số nguyên nhân khách quan khác nhƣ: lƣợng không khí cấp chƣa đủ cho bể sinh học làm cho bùn hoạt tính khó lắng, tạo khối bùn và VSV hiếu khí không có môi trƣờng hoạt động hiệu quả, lƣợng chất dinh dƣỡng (bùn bổ sung) thiếu làm cho hệ VSV không phát triển dẫn đến mất bùn, gây bọt trên bề mặt, hàm lƣợng phenol liên tục tăng cƣờng do không kiểm soát lƣu lƣợng, nhiệt độ nƣớc thải không phù hợp với môi trƣờng phân hủy vi sinh,…
3.3.3. Khối xử lý lắng bậc 2 kết hợp keo tụ và xử lý bùn
3.3.3.1. Hiện trạng công trình đơn vị khối xử lý bậc 2 * Bể lắng bậc hai * Bể lắng bậc hai
Hình 3.8. Bể lắng bậc hai hiện tại của nhà máy
5 1 4 2 3 Cửa nƣớc vào 1 Ống trung tâm 2 Đƣờng ống hút bùn hoạt tính 3 Máng chảy tràn 5 Đƣờng ống nƣớc trong ra 4 4300 3400 4700 2600 2300 950 800 400 700 550 220 100
+ Kích thƣớc bể lắng bậc hai: h =4.700mm, D =3400mm.
Bể lắng tách bùn hoạt tính xuống phía khoang dƣới đáy. Còn nƣớc qua ống trung tâm chảy ra theo ống dẫn phía trên, bể cấu trúc bằng bê tông cốt thép.
* Bể keo tụ lắng:
Bể keo tụ lắng có kích thƣớc Dài x rộng x cao = 6900x 2600x 4800 mm. Cấu trúc bể bằng bê tông cốt thép.
Bể có tác dụng tạo các hợp chất hữu cơ thành bông keo tụ, lắng xuống đáy và đƣợc hút ra ngoài. Phần nƣớc trong đƣợc chảy tràn đi vào ống nƣớc dẫn ra bể chứa nƣớc dập cốc.
* Bể chứa bùn loãng:
Kích thƣớc bể chứa bùn loãng: Dài x rộng x cao = 2440x 2440x 2070mm Cấu trúc bể: bể có móng bê tông cốt thép và thành bằng gạch đỏ;
Bể chứa bùn tập trung từ: hố gas, bể lắng bậc 2, bể keo tụ lắng, có cửa ra đƣa đi vào máy ép lọc khung bản.
Nƣớc thải chứa phenol sau khi qua hệ thống bể Aeroten đƣợc đƣa vào bể lắng bậc 2, hỗn hợp bùn và nƣớc thải chảy vào bể lắng bậc 2 tại đây một phần bùn hoạt tính đƣợc bơm tuần hoàn đƣa trở lại bổ sung cho bể Aeroten, phần còn lại bơm về bể chứa bùn loãng. Hỗn hợp nƣớc thải từ bể lắng bậc 2 chảy vào bể keo tụ lắng, hóa chất HC3 đƣợc định lƣợng vào bể đƣợc tháo về bể chứa bùn loãng còn nƣớc đã xử lý chảy về bể chứa nƣớc đƣa đi dập cốc.
3.3.3.2. Đánh giá khả năng xử lý
Bảng 3.3. Kết quả phân tích nước thải sau khi qua xử lý sinh học và sau xử lý lắng keo tụ bậc 2 kết hợp keo tụ
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 24:2009/BTNMT NT-CH-3 NT-CH-4 1 pH -- 7 6,9 5,5-9 2 BOD5 mg/l 171,8 87,7 50 3 COD mg/l 244 121,5 100 4 TSS mg/l 16,1 19,3 100 5 CN- mg/l 9,8 0,45 0,1 6 NH4-N mg/l 260,98 87,54 10 7 Phenol mg/l 102, 847 6,936 0,5 8 Dầu mỡ mg/l 9,92 6,94 5
(Theo kết quả phân tích của Trung tâm Quan trắc và Công nghệ Môi trường Thái Nguyên thực hiện tháng 7 năm 2010)
* Ghi chú:
- Dấu “--”: Không có đơn vị
- Dấu “-”: Quy chuẩn không quy định - Ngày lấy mẫu: 30/7/2010
- Ngày phân tích: 30/7/2010 đến 1/8/2010
- NT - CH - 3: Nƣớc thải sau xử lý tại bể Aeroten trƣớc khi vào bể lắng bậc 2. - NT- CH - 4: Nƣớc thải sau xử lý tại bể lắng keo tụ bậc 2 (đã qua xử lý đƣa đến bể chứa nƣớc dập cốc).
* Nhận xét:
Qua kết quả phân tích nƣớc thải sau khi qua khối xử bể lắng keo tụ bậc 2, nƣớc thải đầu ra còn nhiều chỉ tiêu 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 QCVN 24:2009/BTNMT. Qua đó cho thấy hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol của Nhà máy chƣa đạt hiệu quả xử lý nƣớc thải đảm bảo các quy chuẩn hiện hành.
* Đánh giá chung
Hiệu suất xử lý nƣớc thải của toàn bộ hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol đƣợc thể hiện trên bảng sau:
Bảng 3.4. Hiệu suất của hệ thống xử lý nước thải chứa phenol của Nhà máy cốc hóa
S T T Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 24:2009/ BTNMT (B1) Hiệu suất xử lý thực tế của hệ thống (%) Nƣớc thải đầu vào HTXL NT-CH-1 Nƣớc thải đầu ra HTXL NT-CH-4 1 pH -- 8,6 6,9 5,5-9 2 BOD5 mg/l 420,5 87,7 50 79,14 3 COD mg/l 624,5 121,5 100 80,54 4 TSS mg/l 66,3 19,3 100 70,88 5 CN- mg/l 103 0,45 0,1 99,56 6 NH4-N mg/l 936,37 87,54 10 90,65 7 Phenol mg/l 889,32 16,936 0,5 98,09 8 Dầu mỡ mg/l 259,5 6,94 5 97,32
Tóm lại: Loại hình công nghệ xử lý nƣớc thải chứa phenol của Nhà máy cốc hóa là phù hợp với biện pháp xử lý nƣớc thải mang đặc thù ô nhiễm của ngành luyện cốc. Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân, hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol của Nhà máy hiện đang hoạt động không hiệu quả, nƣớc thải sau khi xử lý xong không đạt tiêu chuẩn xả thải, phần lớn thiết bị trong trạm xử lý đã bị xuống cấp và hƣ hỏng nhiều đồng thời việc vận hành hệ thống theo công nghệ cũ không mang lại hiệu quả. Do vậy, để nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol của nhà máy cần có phƣơng án bổ sung và nâng cấp các công trình trong hệ thống hiện tại của nhà máy đảm bảo nƣớc thải sau xử lý có hàm lƣợng các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn cho phép, đáp ứng đƣợc yêu cầu sản xuất và bảo vệ môi trƣờng.