II. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ
f. Bể anoxic– aerotank
Nước thải từ bể UASB tự chảy vào bể anoxic – aerotank. Đây là bể bùn hoạt tính hiếu khí kết hợp khử nitơ, xử lý tổng hợp các chất ơ nhiễm trong nước: khử BOD, nitrat hĩa khử NH4+ và khử NO3- thành N2, khử trùng nước thải nhưng khơng sử dụng hĩa chất khử trùng. Với việc lựa chọn bể bùn hoạt tính xử lý kết hợp như trên khơng những tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đĩ khơng phải cấp thêm lượng cacbon từ ngồi vào khi cần khử NO3-, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hĩa khử NH4+ do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3-, mà cịn giảm diện tích đất sử dụng.
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể dao động từ 1.000-5.000 mgMLSS/L. Nồng độ bùn hoạt tính càng cao, tải trọng hữu cơ áp dụng và hiệu suất xử lý của bể càng lớn. Oxy (khơng khí) được cung cấp bằng các máy thổi khí (airblower) và hệ thống phân phối khí cĩ hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ hơn 10 µm. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích: (1) cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hĩa chất hữu cơ hịa tan thành nước và carbonic, nitơ hữu cơ và amoni thành nitrat NO3-; (2) xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý. Tải trọng chất hữu cơ của bể hiếu khí thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m3.ngày đêm.
Oxy hĩa và tổng hợp
COHNS (chất hữu cơ) + O2 + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí —> CO2 + H2O + NH3 + C5H7O2N (tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác
C5H7O2N (tế bào) + 5O2 + vi khuẩn —> 5CO2 + 2H2O + NH3 + E
Bên cạnh quá trình chuyển hĩa các chất hữu cơ thành carbonic (CO2) và nước (H2O), vi khuẩn hiếu khí Nitrisomonas và Nitrobacter cịn oxy hĩa amoniac (NH3) thành nitrite (NO2-) và cuối cùng là nitrate (NO3-).
Vi khuẩn Nitrisomonas: 2NH4+ + 3O2 —> 2NO- 2 + 4H+ + 2H2O Vi khuẩn Nitrobacter: 2NO2- + O2 —> 2 NO3- Tổng hợp 2 phương trình trên: NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O
Lượng oxy O2 cần thiết để oxy hĩa hồn tồn amoni (NH4+) bằng 4,57g O2/g N với 3,43g O2/g được dùng cho quá trình nitrite và 1,14g O2/g NO-2 bị oxy hĩa.
Trên cơ sở phương trình tổng hợp sau:
NH4+ +1,731O2+1,962HCO3-—>0,038C5H7O2N +0,962NO3- +1,077H2O +1,769H+
Phương trình trên cho thấy rằng mỗi một (01)g nitơ nito-amoniac (N-NH3) được chuyển hĩa, 3,96g oxy O2 được sử dụng, 0,31g tế bào mới (C5H7O2N) được hình thành, 7,01g kiềm CaCO3 được tách ra và 0,16g carbon vơ cơ được sử dụng để tạo thành tế bào mới.
Quá trình khử nitơ (denitrification) từ nitrate NO3- thành nitơ dạng khí N2 đảm bảo nồng độ nitơ trong nước đầu ra đạt tiêu chuẩn mơi trường. Quá trình sinh học khử Nitơ liên quan đến quá trình oxy hĩa sinh học của nhiều cơ chất hữu cơ trong nước
Điều kiện này được tạo ra trong bể anoxic bằng máy khuấy trộn chìm. C10H19O3N + 10N0-
3—-> 5N2 + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 100H+
Quá trình chuyển hĩa này được thực hiện bởi vi khuẩn khử nitrate chiếm khoảng 10-80% khối lượng vi khuẩn (bùn). Tốc độ khử nitơ đặc biệt dao động 0,04 đến 0,42 gN-NO3-/g MLVSS.ngày, tỉ lệ F/M càng cao tốc độ khử tơ càng lớn. Sau quá trình xử lý tại bể anoxic – bể aerotank, nước thải tự chảy qua bể lamella.
g. Bể lắng 2
Nước thải từ bể anoxic – aerotank được phân phối vào vùng phân phối nước của bể lắng lamella. Hiệu suất bể lắng được tăng cường đáng kể do sử dụng hệ thống tấm lắng lamella. Bể lắng lamella được chia làm ba vùng căn bản:
• Vùng phân phối nước;
• Vùng lắng ;
• Vùng tập trung và chứa cặn. Nước và bơng cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng lắng của bể là hệ thống tấm lắng lamella, với nhiều lớp mỏng được sắp xếp theo một trình tự và khoảng cách nhất đinh. Khi hỗn hợp nước và bơng cặn đi qua hệ thống này, các bơng bùn va chạm với nhau, tạo thành những bơng bùn cĩ kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bơng bùn ban đầu. Các bơng bùn này trượt theo các tấm lamella và được tập hợp tại vùng chứa cặn của bể lắng. Nước sạch được thu ở phía trên bể lắng và được đưa sang bể trung gian.
Bể trung gian Nước thải trước-sau xử lí
Bể nano dạng khơ
Bể trung gian là nơi trung chuyển nước từ bể lắng lamella lên bể nano dạng khơ. Nước được bơm từ bể lắng qua bể nano dạng khơ.
Các chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, màu… cịn sĩt lại trong nước thải sẽ bị loại bỏ tại bể nano dạng khơ.
Nước thải mủ cao su sau khi qua bể nano dạng khơ đạt quy chuẩn xả thải cho phép theo quy định của pháp luật.
Ghi chú:
Đường đi của nước thải Đường đi của bùn Đường đi của hĩa chất Đường đi của rác, cát, mủ Đường đi của khí
Nước thải từ qui trình cơng nghệ được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất thơ cĩ kích thước lớn sau đĩ nước thải được dẫn qua bể lắng cát, tại đây những hạt cát cĩ kích thước lớn hơn 0,25 mm sẽ được giữ lại để tránh ảnh hưởng đến hệ thống bơm ở các cơng trình phía sau. Sau đĩ nước thải qua bể điều hồ để điều hồ lưu lượng, tránh hiện tượng quá tải cục bộ các cơng trình phía sau. Nước thải từ bể điều hồ được bơm vào bể tuyển nổi để loại bỏ chất thải rắn lơ lửng cĩ trọng lượng riêng nhỏ hơn của nước, trên bể cĩ hệ thống thu gom bọt và các khối cao su đem tái chế. Nước thải được hịa trộn NaOH và chất dinh dưỡng để tạo mơi trường thuận lợi cho cơng trình xử lý sinh học phía sau. Nước thải tiếp tục đưa sang bể UASB, pH thuận lợi cho hoạt động của bể UASB là 6,7 – 7,5. Tại bể UASB, các vi sinh vật ở dạng kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ cĩ trong nước thải, hiệu suất xử lý của bể UASB tính theo COD, BOD đạt 60-80% thành các chất vơ cơ ở dạng đơn giản và khí Biogas (CO2, H2S, CH4, NH3…).
Sau bể UASB được thải dẫn qua bể Aeroten xử lý triệt để các hợp chất hữu cơ. Tại bể Aeroten diễn ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì từ máy thổi khí. Tại đây các vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ cịn lại trong nước thải thành các chất vơ cơ dạng đơn giản như: CO2, H2O …
Quá trình phân hủy của các vi sinh vật phụ thuộc vào các điều kiện sau: pH, nhiệt độ, các chất dinh dưỡng, nồng độ bùn và tính chất đồng nhất của nước thải. Do đĩ cần phải theo dõi các thơng số này trong bể Aeroten. Hiệu quả xử lí COD trong bể đạt từ 90-95%. Từ bể Aeroten nước thải dẫn sang bể lắng, tại đây diễn ra quá trình phân tách giữa nước và bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính lắng xuống đáy. Nước thải được đưa đến hồ sinh vật trước khi được xả ra nguồn tiếp nhận.
Bùn hoạt tính ở đáy bể lắng một phần được bơm tuần hồn về bể Aeroten nhằm duy trì hàm lượng vi sinh vật trong bể. Bùn dư được bơm vào bể nén bùn trọng lực để làm giảm thể tích. Sau đĩ được bơm đến ngăn khuấy trộn của máy lọc ép băng tải để khuấy trộn cùng polyme, rồi đi qua hệ thống băng tải ép bùn. Bùn thải ra cĩ dạng bánh đem đi chơn lấp hoặc sử dụng làm phân bĩn.
• Thời gian khởi động ngắn, việc kiếm bùn hoạt tính để khởi động dễ dàng và sẵn cĩ.
• Hiệu quả xử lý sinh học cao.
• Cĩ thể tận dụng được lượng cao su thất thốt, tận dụng được lượng khí CH4 làm năng lượng.
Nhược điểm:
• Chi phí vận hành lớn.
• Diện tích xây dựng lớn.
• Vận hành địi hỏi kỹ thuật cao
II.2) Lựa chọn cơng nghệ
Mủ cao su là thành phần chính trong nước thải cao su, sau khi đi qua mương thu nước và bể chứa cần phải tách để đưa vào cơng đoạn chế biến lại. Hơn nữa việc tách mủ cao su cịn thuận lợi cho quá trình xử lý sau, nên nhĩm lựa chọn bể keo tụ tạo mủ và bể tách mủ cho hệ thống xử lý
Quá trình xử lý sinh học nhân tạo cĩ rất nhiều dạng cơng trình khác nhau bao gồm ví dụ như bể kị khí xáo trộn hồn tồn, bể tiếp xúc kị khí, bể UASB, lọc sinh học kị khí, bể biogas…
Đối với cơng trình kị khí xáo trộn hồn tồn cĩ các ưu điểm vận hành khơng phức tạp, chịu được nước thải cĩ SS cao, nhưng lại cĩ nhược điểm tải trọng thấp, thể tích thiết bị phản ứng lớn để đạt SRT cần thiết. Dạng cơng trình này khơng thỏa mãn yêu cầu của nhà máy.
Cơng trình xử lý dạng tiếp xúc kị khí chỉ thích hợp đối loại nước thải cĩ nồng độ SS cao, khả năng chịu tải của bể xử lý nhỏ, vận hành địi hỏi kỹ thuật cao, nên cơng trình này khơng khả thi để áp dụng cho nhà máy cao su .
Cơng trình xử lý dạng lọc sinh học kị khí chỉ thích hợp nươc thải cĩ nồng độ COD tương đối nhỏ. Khơng phù hợp với nước thải cao su vì mủ cao su trong nước thải rất dễ bịt kín các vật liệu lọc.
máy, nhờ vào các ưu điểm của cơng trình như vận hành đơn giản, chịu được tải trọng cao, lượng bùn sinh ra ít (5-20% so với xử lý hiếu khí), cĩ thể điều chỉnh tải trọng theo từng thời kỳ sản xuất của nhà máy. Ngồi ra bùn cĩ khả năng tách nước tốt, nhu cầu chất dinh dưỡng thấp, năng lượng tiêu thụ ít, thiết bị đơn giản cơng trình ít tốn diện tích và khơng phát tán mùi hơi.
Nước thải sau khí qua bể UASB cĩ nồng độ COD khoảng 400-800mg/l chưa đạt tiêu chuẩn xả thải do đĩ cần phải tiếp tục xử lý bằng quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Trong cơng nghệ xử lý hiếu khí, cũng cĩ rất nhiều đơn vị cơng trình khác nhau như: các dạng hồ xử lý tự nhiên, hồ làm thống cơ học, mương oxi hĩa, bể AEROTANK, bể lọc sinh học, bể tiếp xúc… Cĩ rất nhiều đơn vị cơng trình xử lý khác nhau mà ta cần cân nhắc lựa chọn sao cho phù hợp với điều kiện thực tế (lưu lượng, nồng độ các chất ơ nhiễm, vị trí nơi xử lý, tận dụng cơng trình sẵn cĩ, đặc điểm nguồn tiếp nhận) là rất quan trọng. Và nhĩm chọn bể anoxic- aerotank là thích hợp.
Với việc lựa chọn bể anoxic-aerotank khơng những tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đĩ khơng phải cấp thêm lượng cacbon từ ngồi vào khi cần khử NO3-, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hĩa khử NH4+ do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3-, mà cịn giảm diện tích đất sử dụng.
Trước khi thải ra nguồn tiếp nhận thì nước thải qua bể nano dạng khơ. Tại đây: các chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, màu… cịn sĩt lại trong nước thải sẽ bị loại bỏ. Nếu lựa chọn cho nước thải qua hồ thực vật thì hiệu suất lọc khơng cao hơn nữa tốn diện tích hơn so với bể nano dạng khơ.
I. KẾT LUẬN
Ngành cơng nghiệp sản xuất và chế biến cao su là một trong những ngành gĩp phần quan trọng vào sự phát triển kinh tế của đất nước.
Ngành cơng nghiệp sản xuất và chế biến cao su đã đem lại những ảnh hưởng xấu đến các vấn đề mơi trường, đặc biệt là mơi trường nước và khơng khí.
Tuỳ theo cơng nghệ sản xuất, loại hình sản phẩm mà nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải sản xuất và chế biến cao su cĩ sự biến đổi khác nhau. Nhìn chung nước thải ngành sản xuất và chế biến cao su chứa nồng độ các chất ơ nhiễm cao gấp nhiều lần so với nước thải đơ thị và một số ngành sản xuất khác.
Đã cĩ nhiều nghiên cứu về cơng nghệ xử lý nước thải của ngành chế biến cao su, tuỳ theo đặc trưng của từng loại nước thải cao su mà áp dụng các biện pháp xử lý phù hợp. Trong đĩ quá trình xử lý sinh học diễn ra trong sự thay đổi giữa các mơi trường Kị khí – Thiếu khí – Hiếu khí là phù hợp cho nước thải sinh ra từ quá trình chế biến mủ Latex.
Do nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải sản xuất và chế biến cao su cao nên chi phí xử lý cho 1m3 nước thải cao.
Vấn đề mùi hơi tại các cơ sở sản xuất và chế biến cao su vẫn chưa được giải quyết.
II. KIẾN NGHỊ
Cần cĩ những nghiên cứu cụ thể hơn về biện pháp xử lý nước thải chế biến cao su và nghiên cứu xử lý kết hợp mùi hơi trong nước thải chế biến cao su.
Cần xây dựng tiêu chuẩn thải đặc thù cho ngành cơng nghiệp chế biến cao su. Vì nước thải ngành sản xuất và chế biến cao su mang tính đặc thù, trong đĩ một số chỉ tiêu vựơt tiêu chuẩn quy định rất nhiều (VD: Amoniac trong nước thải cao su rất cao, dao động trong khoảng 130 – 840 mg/l, theo tiêu chuẩn 5945 – 1995 thì nước thải loại A là 0,1mg/l – loại B là 1mg/l – loại C là 10mg/l) . Vì vậy việc xử lý nước thải của ngành sản xuất và chế biến cao su dựa theo những tiêu chuẩn chung cho tất cả các ngành sản xuất khác là khơng phù hợp.
khơng tạo ra sự chủ động trong việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải của các cơ sở sản xuất và chế biến cao su hoặc cĩ xây dựng thì phần lớn chỉ mang tính tạm thời. Do đĩ cần cĩ những qui định cụ thể đối với các cơ sở sản xuất và chế biến cao su để đảm bảo các vấn đề về mơi trường. Bên cạnh đĩ cần cĩ những chính sách hỗ trợ của Nhà nước để tạo ra sự chủ động trong cơng tác bảo vệ mơi trường tại các cơ sở sản xuất nĩi chung và ngành chế biến cao su nĩi riêng.
1. Bài giảng Nước và các quá trình xử lý, Vũ Văn Quang, ĐHNL TPHCM
2. Hồng Văn Huệ, Thốt nước và xử lý nước thải cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình, Viện Mơi Trường và Tài Nguyên, Năm 2002.
3. Lâm Minh Triết (Chủ biên), Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp - Tính tốn thiết kế cơng trình, NXB Đại học Quốc gia TP. HCM, Năm 2008.
4. Lương Đức Phẩm, Cơng nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Năm 2002.
5. Tiêu chuẩn Xây Dựng TCXD – 51 – 84, Thốt nước màng lưới bên ngồi và cơng trình, Viện Mơi Trường và Tài Nguyên, Đại học Quốc gia TP. HCM. 6. TCVN 5945 – 1995.
7. Trần Huế Nhuệ, Thốt nước và xử lý nước thải cơng nghiệp, NXB Xây Dựng, năm 2000.
8. Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và cơng nghiệp, NXB Xây Dựng, năm 2004.