CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN MỦ CAO SU THUẬN PHÚ
3.1.3 Yêu cầu cơng nghệ.
Yêu cầu cơng nghệ xử lý của nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú như sau :
• Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra.
• Chi phí xử lý tính cho 1 tấn/DRC cao su thấp.
• Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vàø bảo trì thấp.
• Vận hành đơn giản
• Cĩ thể thay đổi tải trọng của các đơn vị cơng trình khi nhà máy tăng hoặc giảm sản xuất.
• Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của nhà máy.
3.2.Lựa chọn cơng nghệ
Kết quả phân tích nước thải tổng hợp của nhà máy cho thấy, tỷ lệ BOD/COD bằng 0,7, nên cơng nghệ xử lý phù hợp là cơng nghệ xử lý sinh học. Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải khá lớn nồng độ COD là 3500mg/l, nên cơng nghệ xử lý sinh học kết hợp hai quá trình kị khí và hiếu khí.
Xử lý sinh học kị khí gồm cĩ quá trình sinh học xử lý nhân tạo và sinh học tự nhiên.
Quá trình xử lý sinh học tự nhiên sử dụng các loại hồ yếm khí, cơng nghệ được áp dụng phổ biến tại Malayxia. Ưu điểm của hệ thống hồ này là chi phí khơng cao, khơng địi hỏi bảo trì thường xuyên. Tuy nhiên lại cĩ nhược điểm yêu cầu diện tích lớn, gây mùi thối rất khĩ chịu cho khu vực xung quanh, khơng thu hồi được khí. Ví trí nhà máy cách khu dân cư khá gần khoảng 300m. Do vậy cơng nghệ xử lý nước thải theo dạng hồ tự nhiên kị khí là khơng khả thi.
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 thảo 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 Thuận Phú.
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.
Cơng trình xử lý bể kị khí UASB là phù hợp so với các yêu cầu xử lý của nhà 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) và việc chon tỷ lệ F/M thích hợp cho hệ thống xử lý là rất quan trọng.
Khi tỷ lệ F/M cao tuổi bùn ngắn, trong bùn cịn hàm lượng chất hữu cơ cao, do đĩ cần phải tiếp tục ổn định bùn dư trước khi lấy ra khỏi hệ thống xử lý. Khi lấy tỷ lệ F/M cao, diện tích cần cho hệ thống xử lý sẽ thấp hơn so với trường hợp áp dụng tỷ lệ F/M nhỏ. Tuy nhiên, quá trình ổn định bùn dư thường tốn kém hơn. Do đĩ trong điều kiện nhà máy cao su Thuận phú cĩ mặt bằng tương đối rộng nên chọn tỷ lệ F/M thấp thì cĩ lợi hơn.
Với tỷ lệ F/M thấp, thời gian lưu bùn trong hệ thống xử lý sẽ cao hơn, ví dụ với hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính theo phương pháp làm thống tăng cường tỷ lệ F/M bằng 0,1-0,15kgBOD/kgMLSS.ngày. Thời gian lưu bùn dao động trong khoảng 10 -30 ngày. Trong khi đĩ với hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính theo phương pháp cổ điển tỷ lệ F/M bằng 0,5-0,7kgBOD/kgMLSS.ngày, thời gian lưu bùn chỉ cĩ 2-10 ngày.
Thời gian lưu bùn càng lâu và nhiệt độ khí quyển càng cao thì lượng bùn dư càng ít. Với hệ thống xử lý bằng phương pháp làm thống tăng cường, lượng bùn tạo ra bằng 0,12-0,16kg/kgBOD được xử lý. Trong khi đĩ hệ thống xử lý theo phương pháp cổ điển, lượng bùn sinh ra bằng 0,55-0,65kg/kgBOD được xử lý. Như vậy lượng bùn cần được xử lý của hệ thống này nhiều gấp 4 lần so với hệ thống kia. Do đĩ xét khía cạnh này việc chọn tỷ lệ F/M thấp cĩ lợi ích hơn.
Như vậy với các điều kiện thực tế của nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú quá trình xử lý sinh học hiếu khí thích hợp nhất một trong 2 loại cơng trình sau :
Cơng trình xử lý hồ làm thống cơ học – hồ tự nhiên và mương oxi hĩa.
Cơng trình xử lý dạng hồ làm thống cơ học – hồ tự nhiên : khơng gây mùi hơi vì nước thải sau bể UASB chảy ra hồ làm thống, hồ được cung cấp oxi nhờ thiết bị làm thống nên khơng xảy ra quá trình phân hủy yếm khí. Quá trình xử lý tiếp tục được thực hiện tại hồ xử lý tự nhiên, tận dụng các hồ sẵn cĩ của nhà máy. Ưu điểm các đơn vị cơng trình này là : chi phí xây dựng và vận hành thấp, vận hành đơn giản, yêu cầu về năng lượng rất thấp, khơng cĩ chi phí xử lý bùn, chịu sự thay đổi tải trọng lớn, tạo mơi trường cảnh quan, đảm bảo chất lượng dịng thải. Nhược điểm tốn diện tích đất xây dựng.
Cơng trình mương oxi hĩa : Lượng bùn sinh ra và năng lượng cung cấp nhỏ hơn so phương án cổ điển. Mương oxi hố là dạng cải tiến của hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng bùn hoạt tính. Đặc điểm nổi bậc của mương oxi hĩa là thời gian lưu bùn (STR) dài nên xử lý chất hữu cơ triệt để. Trong mương oxi hĩa sự khuếch tán của oxi đủ để khuấy trộn và đồng thời tăng khả năng tiếp xúc của vi khuẩn trong bùn hoạt tính với nước thải. Mương oxi hố cĩ thể gồm 1 hay nhiều mương dẫn hình trịn, oval, dạng đường đua (racetrack). Nước thải trước khi vào mương oxi phải qua quá trình tiền xử lý (xử lý cơ học, hĩa lý, sinh học kỵ khí..) và nước thải sau khi ra khỏi mương oxi hĩa được đưa bể lắng tách sinh khối của vi khuẩn sinh ra trong mương. Mương oxi hĩa cĩ những ưu nhược điểm sau:
+Ưu điểm mương oxi hĩa:
o Mực nước luơn ổn khi cơng trình gặp sự cố như lưu lượng nước thải tăng hoặc giảm đột ngột nhờ điều chỉnh máng tràn ở cuối mương.
o Thời gian lưu nước lớn nên cĩ khả năng chịu sốc tải.
o Lượng bùn sinh ra ít hơn so với các cơng trình xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính. o Năng lượng cung cấp ít hơn các cơng trình xử lý hiếu khí.
+ Nhược điểm mương oxi hĩa: Bên cạnh những ưu điểm thì mương oxi hĩa cũng cĩ những nhược điểm chất rắn lơ lửng (SS) đầu ra và yêu cầu về diện tích xây dựng cao hơn cơng trình xử lý sinh học hiếu khí khác.
Sơ đồ cơng nghệ 2 phương án xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú được trình bày trong hình 3.1 và 3.2. Hai phương án này được xem xét tính tốn một các chi tiết ở chương sau.
NƯỚC THẢI MỦ TẠP NƯỚC THẢI MỦ NƯỚC, MỦ LY TÂM
Hình 3.1 : Sơ đồ cơng nghệ phương án I
Đốt bỏ Khí sinh học BẪY MỦ CAO SU SONG CHẮN RÁC SONG CHẮN RÁC BỂ LẮNG CÁT BỂ UASB KHÍ NÉN BỂ ĐIỀU HỊA NGUỒN TIẾP NHẬN HỒ TÙY NGHI BẬC I BỂ ĐIỀU HỊA HỒ TÙY NGHI BẬC II HỒ HỒN THIỆN
NƯỚC THẢI MỦ TẠP NƯỚC THẢI MỦ NƯỚC VÀ MỦ LY TÂM
Hình 3.2: Sơ đồ cơng nghệ phương án II
Đốt bỏ Khí sinh học BẪY MỦ CAO SU SONG CHẮN RÁC SONG CHẮN RÁC BỂ LẮNG CÁT BỂ UASB
MƯƠNG OXI HĨA
BỂ LẮNG HỒ TÙY NGHI BẬC I HỒ TÙY NGHI BẬC II HỒ HỒN THIỆN KHÍ NÉN BỂ ĐIỀU HỊA Bùn tuần hồn NGUỒN TIẾP NHẬN BỂ NÉN BÙN TRỌNG LỰC Bùn dư BỂ CHỨA BÙN Bùn khơ
3.3.Các cơng trình trong hệ thống xử lý nước thải.
Trong 2 phương án đã nêu ở trên dựa trên nền tảng là những phương pháp xử lý cổ điển và việc hiểu rõ cơ chế hoạt động của từng quá trình và những yếu tố ảnh hưởng của chúng là rất quan trọng để thiết kế một hệ thống xử lý hồn chỉnh. Trong hệ tồn bộ hệ thống xử lý thì cĩ ba quá trình cơ bản cần được tìm hiểu chi tiết :
• Quá trình xử lý kỵ khí: sử dụng bể UASB.
• Quá trình xử lý bằng hệ thống hồ sinh học bao gồm hồ sục khí, hồ tuỳ nghi và hồ hồn thiện.
• Quá trình xử lý hiếu khí bằng phương pháp làm thống tăng cường: sử dụng mương oxi hĩa.