6. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU THỰC HIỆN TRONG VÀ
4.5. XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
4.5.1. ðề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt tập trung a. Quy trình công nghệ xử lý nước thải - phương án 1
Hình 4.1 Sơ ñồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt - phương án 1.
Nước thải Song chắn rác Bể tiếp nhận Bể Nén bùn Bể làm thoáng sơ bộ Máy nghiền rác Máng ño lưu lượng Bể lắng ñợt I Nguồn tiếp nhận Bể Aerotank Bể lắng ñợt II Sân phơi cát Bể Methane Bể làm sạch khí biogas Mương trộn Clo Bể tiếp xúc Rác Cát Bùn hoạt tính Cặn tươi Sân phơi bùn Bể lắng cát thổi khí
Phương án 1:
• Xử lý cơ học:
– Ngăn tiếp nhận
– Song chắn rác + máy nghiền rác
– Bể lắng cát + sân phới cát – Bể lắng ly tâm ñợt 1 – Bể làm thoáng sơ bộ • Xử lý sinh học – Aeroten; – Bể lắng II • Xử lý cặn − Bể nén bùn − Bể mêtan
− Làm ráo nước ở sân phơi bùn.
• Khử trùng và xả nước thải sau xử lý ra sông − Khử trùng nước thải
− Bể trộn vách ngăn có lỗ − Bể tiếp xúc
− Công trình xả nước thải sau xử lý ra sông;
Thuyết minh phương án 1:
Nước thải phát sinh từ các hộ gia ñình, các khu chung cư trên ñịa bàn quận ñược thu gom nhờ hệ thống cống nhánh trong các con hẻm, tuyến ñường nhỏ và hệ thống cống chính ñặt dọc theo các tuyến ñường Quang Trung, Nguyễn Oanh, Phan Văn Trị, Nguyễn Thái Sơn. Nước thải theo các tuyến ống chính ñổ về nhà máy xử lý tập trung dự kiến ñặt tại khu vực phường 5, nơi có ñộ cao so với mặt nước biển thấp nhất của Quận.
ðầu tiên nước thải ñược dẫn về bể tiếp nhận nước thải, tại ñây nước thải ñược bơm qua hệ thống song chắn rác ñể loại bỏ các loại rác có kích thước lớn như cành cây, sỏi ñá,…trước khi nước thải ñược ñưa vào bể lắng cát thổi khí.
Bể lắng cát thổi khí là bể lắng có hệ thống thổi khí bên trong bể ñể tạo ra chuyển ñộng xoáy trong bể sao cho hạt cát có thể lắng xuống trong khi các hạt cặn hữu cơ không có khả năng lắng và bị trôi ra khỏi bể, cặn thu ñược tại công trình này chủ yếu là cát và ñược xả vào sân phơi cát. Thời gian lưu nước trong bể vào khoảng 2-5 phút. Hiệu quả xử cặn của công trình là từ 90 - 95%.
Nước thải sau khi qua bể lắng cát thổi khí sẽ ñược ñưa qua máng ño lưu lượng sau ñó dẫn vào bể làm thoáng sơ bộ ñể làm thoáng, xử lý một phần chất hữu cơ có trong nước thải. Tiếp theo nước thải ñược dẫn vào bể lắng ñợt 1 kiểu lắng ñứng, loại bỏ các loại cặn tươi có thành phần hữu cơ.
Tiếp theo nước thải ñược dẫn vào bể sinh học hiếu khí lơ lửng Aerotank, tại ñây nước thải ñược ñưa liên tục vào bể sinh học trong khi ñó khí ñược ñưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới ñiều kiện như thế, vi sinh sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn. Bể Aerotank ñòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. METCALF and EDDY (1991) ñưa ra tải trọng thiết kế khoãng 0.8-2.0 kgBOD5/m3.ngày với hàm lượng bùn 2.500 - 4.000 mg/L, tỉ số F/M 0.2-0.6. Sau khi lưu lại trong bể Aerotank từ 6 - 8 giờ, nước thải sẽ chảy trọng lực vào bể lắng 2 dạng lắng ñứng ñể tách các bông cặn ra khỏi nước. Nước ñược ñưa vào ống trung tâm của bể, nước thải ra khỏi miệng loe của ống tâm và chậm chạp di chuyển theo phương thẳng ñứng từ dưới lên với tốc ñộ khoảng 0,7mm/s. Trong quá trình ñi lên chậm chạp ấy, lực nâng của nước không thắng nổi trọng lượng các bông cặn vốn to nặng. Vì thế, các bông cặn sẽ dần rơi xuống ñáy bể lắng ñược lưu giữ lại ñây. Nước sau lắng ñược dẫn qua mương trộn Chlorine ñể tiêu diệt vi sinh gây bệnh có trong nước trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Bùn trong bể lắng 2 ñược dẫn tuần một phần trở lại bể aerotank ñể duy trì hàm lượng bùn tối ưu trong bể là 2500 - 4000mg/L, một phần ñược thải vào bể mê tan cùng với cặn tươi từ bể lắng 1 và rác ñã nghiền. Tại bể mê tan diễn ra quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ tạo thành khí mê tan, nước và một số khí khác. Phần cặn không phân hủy ñược trong bể mê tan ñịnh kỳ ñược hút ra phơi khô và xử lý dưới dạng chất thải rắn.
b. Quy trình công nghệ xử lý nước thải - phương án 2
Hình 4.2: Sơ ñồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt - phương án 2. Phương án 2:
• Xử lý cơ học:
– Ngăn tiếp nhận
– Song chắn rác + máy nghiền rác
– Bể lắng cát thổi khí + sân phới cát
– Bể lắng ly tâm ñợt 1 – Bể làm thoáng sơ bộ Song chắn rác Bể tiếp nhận Bể Nén bùn Bể làm thoáng sơ bộ Bãi chôn lấp Máng ño lưu lượng Bể lắng ñợt I Bể Aerotank Sân phơi cát Rác Cát Bùn hoạt tính Cặn tươi Bể lắng cát ngang Nguồn tiếp nhận Bể SBR Mương trộn Clo Bể tiếp xúc Nước thải
• Xử lý sinh học
– Bể sinh học mẻ SBR • Xử lý cặn
− Bể nén bùn − Bể mêtan
− Làm ráo nước ở sân phơi bùn.
• Khử trùng và xả nước thải sau xử lý ra sông − Khử trùng nước thải
− Bể trộn vách ngăn có lỗ − Bể tiếp xúc
− Công trình xả nước thải sau xử lý ra sông;
Thuyết minh phương án 2
Nước thải phát sinh từ các hộ gia ñình, các khu chung cư trên ñịa bàn quận ñược thu gom nhờ hệ thống cống nhánh trong các con hẻm, tuyến ñường nhỏ và hệ thống cống chính ñặt dọc theo các tuyến ñường Quang Trung, Nguyễn Oanh, Phan Văn Trị, Nguyễn Thái Sơn. Nước thải theo các tuyến ống chính ñổ về nhà máy xử lý tập trung dự kiến ñặt tại khu vực phường 5, nơi có ñộ cao so với mặt nước biển thấp nhất của Quận.
ðầu tiên nước thải ñược dẫn về bể tiếp nhận nước thải, tại ñây nước thải ñược bơm qua hệ thống song chắn rác ñể loại bỏ các loại rác có kích thước lớn như cành cây, sỏi ñá,…trước khi nước thải ñược ñưa vào bể lắng cát ngang.
Bể lắng cát ngang có khả năng giữ lại các hạt cát và cả một số hạt cặn hữu cơ có trọng lượng lớn nên có thể có hiện tượng phân hủy chất hữu cơ trong bể nếu không xử cặn thường xuyên, cặn thu ñược tại công trình này ñược xả vào sân phơi cát. Thời gian lưu nước trong bể vào khoảng 2-5 phút.
Nước thải sau khi qua bể lắng cát sẽ ñược ñưa qua máng ño lưu lượng sau ñó dẫn vào bể làm thoáng sơ bộ ñể làm thoáng, xử lý một phần chất hữu cơ có trong nước thải. Tiếp theo nước thải ñược dẫn vào bể lắng ñợt 1 kiểu lắng ñứng, loại bỏ các loại cặn tươi có thành phần hữu cơ.
Tiếp theo nước thải ñược dẫn vào bể sinh học hiếu khí lơ lửng dạng mẻ SBR, Bể ñược thiết kế thành nhiều ñơn nguyên và hoạt ñộng luân phiên lẫn nhau. Khí ñược ñưa vào bể cùng xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới ñiều kiện như thế, vi sinh sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông
bùn. Bể Aerotank ñòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. METCALF and EDDY (1991) ñưa ra tải trọng thiết kế khoãng 0.8-2.0 kgBOD5/m3.ngày với hàm lượng bùn 2.500 - 4.000 mg/L, tỉ số F/M 0.2-0.6. Bể SBR hoạt ñộng theo 4 chu kỳ như sau:
Chu kỳ 1 (Cấp nước): Nước thải ñược cấp và bể.
Chu kỳ 2 (Sục khí): Không khí ñược thổi vào bể liên tục trong 6 - 8 giờ ñể cung cấp Oxi cho vi sinh vật hoạt ñộng phân hủy chất hữu cơ có trong nước.
Chu kỳ 3 (Lắng): Máy thổi khí ngưng hoạt ñộng, hệ vi sinh vật trong nước
lắng xuống nhờ trọng lực, sau khoảng 45 phút lắng nước trong bể phân thành 2 lớp: lớp bùn sinh học và lớp nước trong.
Chu kỳ 4 (Xả): Sau khi lắng, lớp nước trong rút ra khỏi bể SBR.
Nước rút ra từ bể SBR ñược dẫn qua mương trộn Chlorine ñể tiêu diệt vi sinh gây bệnh có trong nước trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Bùn trong bể SBR ñịnh kỳ ñược xả bớt ñể duy trì hàm lượng bùn tối ưu trong bể là 2500 - 4000mg/L. Bùn cặn phát sinh từ tất cả các công ñoạn của quá trình xử lý ñược thu gom và xử lý bằng cách chôn lấp.
c. Lựa chọn phương án xử lý nước thải
Nhằm lựa chọn phương án tối ưu ñể ñưa vào triển khai, chúng ta tiến hành phân tích, so sánh ưu, nhược ñiểm của từng phương án.
Nội dung Phương án 1 Phương án 2
Phương thức vận hành Vận hành liên tục Vận hành gián ñoạn theo mẻ Chủng vi sinh sử dụng Vi sinh hiếu khí Vi sinh hiếu khí
Phương thức xử lý cặn Phân hủy kỵ khí Chôn lấp
Chi phí ñầu tư Thấp Cao
Kỹ thuật vận hành ðơn giản Phức tạp Lượng chất thải rắn ñưa vào Ít Nhiều
Nội dung Phương án 1 Phương án 2
bãi chôn lấp
Hiệu quả xử lý Cao Cao
Ta dễ dàng nhận thấy phương án 1 có nhiều ưu ñiểm hơn như: chi phí ñầu tư thấp hơn, vận hành ñơn giản hơn và xử lý bùn thải triệt ñể hơn. Do vậy nên triển khai thực hiện phương án 1 ñể xử lý toàn bộ lượng nước thải sinh hoạt phát sinh trên ñịa bàn quận.
4.5.2. ðề xuất công nghệ xử lý nước thải công nghiệp a. Thành phần, tính chất nước thải
Cụm công nghiệp tập trung dọc theo kênh Tham Lương thuộc ñịa bàn các phường 14 với 79 công ty, nhà máy, xí nghiệp hoạt ñộng trong các ngành nghề: may mặc, giặt tẩy, thực phẩm, mộc, cơ khí,…phần lớn các ñơn vị ñã trang bị hệ thống xử lý nước thải, tuy nhiên công tác vận hành còn nhiều bất cập do thiếu nhân viên chuyên trách, thiếu chuyên môn về môi trường và xử lý nước thải nên chất lượng nước thải sau xử lý thường không ổn ñịnh và vượt ngưỡng cho phép theo quy chuẩn quy ñịnh.
Lấy mẫu phân tích chất lượng nước thải tại các ñiểm xả của cụm công nghiệp, kết quả trung bình như sau:
Bảng 4.1: Tính chất nước thải cụm công nghiệp tập trung dọc kênh Tham Lương
STT Chỉ tiêu ðơn vị Giá trị QCVN 40:2011/BTNMT
cột A 1 pH - 5 - 9 6 - 9 2 BOD5 mg/l 900 50 3 COD mg/l 530 30 4 SS mg/l 330 50 5 Tổng N mg/l 55 15 6 Tổng P mg/l 7 4
STT Chỉ tiêu ðơn vị Giá trị QCVN 40:2011/BTNMT cột A
7 Dầu mỡ ðTV mg/l 25 10
Nguồn: Phòng TNMT quận Gò Vấp - 2012
Tổng lượng nước thải của toàn cụm vào khoảng 1.500m3/ngày.ñêm.
b. ðề xuất quy trình xử lý
Với thành phần, tính chất như trên ta có thể lựa chọn các công nghệ xử lý như sau:
Công nghệ 1:
Hình 4.3: Sơ ñồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công nghiệp - phương án 1.
Nước thải
Song chắn rác
Hố thu
Bể ñiều hòa
Bể phản ứng
Bể keo tụ tạo bông
Bể lắng Bể trung gian Bể SBR Lọc áp lực Bể khử trùng Sân phơi bùn Thổi khí Hóa chất Hóa chất Thổi khí Nguồn tiếp nhận Hóa chất
Công nghệ 2:
Hình 4.4: Sơ ñồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công nghiệp - phương án 2.
Nước thải
Song chắn rác
Hố thu
Bể ñiều hòa
Bể phản ứng
Bể keo tụ tạo bông
Bể lắng Bể trung gian Bể FBR Màng MBR Sân phơi bùn Thổi khí Hóa chất Hóa chất Thổi khí Nguồn tiếp nhận
Thuyết minh quy trình công nghệ
Công nghệ 1: Nước thải phát sinh từ các nhà máy trong cụm công nghiệp sau
khi ñược xử lý cục bộ sẽ ñược ñổ vào hệ thống cống thu gom nước thải chung của cụm công nghiệp, theo hệ thống cống dẫn nước thải ñược dẫn về hố thu gom. Hố thu gom ñóng vai trò tiếp nhận nước thải, tại hố thu gom nước thải ñược bơm nước thải nhúng chìm bơm vào bể ñiều hòa. Song chắn rác ñặt trước hố thu có vai trò giữ lại các vật có kích thước lớn nhằm mục ñích bảo vệ bơm, ñường ống. Bể ñiều hòa có tác dụng ñiều hòa lưu lượng và nồng ñộ nước thải, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao ñiểm, do ñó giúp hệ thống xử lý làm việc ổn ñịnh ñồng thời giảm kích thước các công trình ñơn vị tiếp sau. Dưới ñáy bể ñiều hòa bố trí một hệ thống ñĩa thổi khí cung cấp oxy, oxy hóa một phần chất hữu cơ trong nước và tránh hiện tượng sa lắng. Nước thải từ bể ñiều hòa ñược bơm lên bể phản ứng, tại ñây sử dụng các hóa chất như: Polymer, PAC, kết hợp với quá trình khuấy nhanh hòa tan các hóa chất vào nước và ñể chúng tiếp xúc với các phân tử cặn lơ lửng nhỏ, kết dính các phân tử này lại với nhau tạo thành bông cặn. Tại bể phản ứng có gắn thiết bị ñiều chỉnh pH tự ñộng nhằm mục ñích theo dõi và ñiều chỉnh pH phù hợp với ñiều kiện của quá trình keo tụ tạo bông làm tăng hiệu quả xử lý. Sau khi hoàn thành các quá trình phản ứng nước thải tiếp tục ñược bơm qua bể keo tụ tạo bông, ở ñây thực hiện quá trình khuấy chậm ñảm bảo không phá vỡ các bông cặn nhỏ mà kết dính chúng tạo thành bông cặn ngày càng lớn hơn và có khả năng lắng. Quá trình lắng sẽ ñược thực hiện tại bể lắng hóa lý loại bỏ bông cặn, nước thải lúc này ñã loại bỏ ñược phần lớn cặn lơ lửng và một phần chất hữu cơ. Sau bể lắng, nước qua bể trung gian ñể ổn ñịnh pH trước khi vào bể sinh học hiếu khí theo mẻ (SBR). Trong bể SBR hệ thống sục khí sẽ khuấy trộn mạnh mẽ nước thải với bùn hoạt tính nhằm tạo ñiều kiện cho vi sinh vật tiếp xúc với các chất ô nhiễm hữu cơ ở trạng thái lơ lửng, lấy chất bẩn làm thức ăn, phân hủy chất hữu cơ và tạo sinh khối tạo thành bông bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí - có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Vì thế sau thời gian sục khí thích hợp sẽ ngưng cấp khí, bể ở trạng thái tĩnh, bông bùn dần lắng xuống, nước sạch ñược bơm qua hệ thống lọc áp lực với các vật liệu lọc trở lực thấp, nước sau cột lọc ñã loại bỏ ñược lượng cặn và ñộ màu còn lại sau bể SBR. Trước
khi ñổ ra cống thoát nước chung của khu vực nước sạch ñược khử trùng loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh bằng chlorine.
Bùn thải từ bể lắng hóa lý, bể SBR và cặn từ quá trình rửa ngược của cột lọc áp lực sử ñược ñưa qua sân phơi bùn loại bỏ nước trở lại bể ñiều hòa, còn bùn ñược thu gom và xử lý dưới dạng chất thải nguy hại.
Công nghệ 2: Với công nghệ 2, bể SBR ñược thay thế bằng bể FBR và sử dụng
màng lọc MBR (Membrane Bio-Reactor) thay cho lọc áp lực. Bể FBR về cấu tạo và hoạt ñộng giống như bể Aerotank nhưng có bổ sung giá thể vi sinh bên trong bể cho hiệu quả xử lý cao hơn. Sử dụng màng MBR sẽ cho chất lượng nước ñầu ra luôn ổn ñịnh.
Phân tích ưu nhược ñiểm
Mỗi công nghệ ñều có những ưu, nhược ñiểm khác nhau, sự khác nhau giữa 2 công nghệ chính là sự khác nhau giữa Bể SBR, lọc áp lực và bể FBR, màng lọc MBR.
Sau ñây là so sánh ưu nhược ñiểm của 2 công nghệ:
Công nghệ 1 Công nghệ 1
Kiểu vận hành Theo mẻ Liên tục
Hiệu quả xử lý Trung bình Cao