4.4.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý
4.4.2. Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý
Nƣớc thải từ các nơi trong nhà máy đƣợc tập trung và đi qua song chắn rác, để loại bỏ những rác thô có kích thƣớc lớn tránh tình trạng ảnh hƣởng đến các quá trình phía sau nhƣ nghẹt bơm, nghẹt ống. Nƣớc khi vào đến bể thu gom đã đƣợc xử lý cơ học nhƣng trong nƣớc thải vẫn còn các chất nổi chủ yếu là dầu mở từ khâu rửa máy móc nhà xƣởng của các các nhà máy và một phần các rác có kích thƣớc nhỏ. Lƣợng chất nổi này sẽ đƣợc tích lũy lại cho đến khi tạo thành lớp váng nổi tƣơng đối dày và đƣợc công nhân vớt thủ công ra khỏi bể đƣa vào bể nén bùn.
Nƣớc thải đƣợc hai bơm luân phiên bơm vào tự bể điều hòa, bể có nhiệm vụ làm cân bằng các thay đổi lớn về lƣu lƣợng, nồng độ các chất ô nhiễm và pH, bảo
H2O2 30% Cl2 Nguồn tiếp nhận Song chắn rác Bể thu gom Bể điều hòa Cụm xử lý hóa lý Cụm Fenton Bể Unitank Bể lọc áp lực Bể tiếp xúc khử trùng Phèn PAC10% Phèn sắt 10% Nƣớc thải Bể chứa bùn Xử lý Ghi chú: Đƣờng nƣớc thải Đƣờng bùn Đƣờng hóa chất t
69
đảm cho các công đoạn xử lý chính của hệ thống xử lý nƣớc thải đƣợc hoạt động ổn định. Bƣớc ổn định này rất quan trọng vì bảo đảm đƣợc hoạt động đồng nhất của từng thiết bị xử lý và không gây xáo trộn trong quá trình sinh học, là nguyên nhân có thể ảnh hƣởng đến tốc độ sinh trƣởng của vi sinh vật. Đặc biệt trong quá trình nƣớc thải đƣợc dẫn về có sinh ra các khí độc nhƣ H2S, SO2… có khả gây độc cho các vi sinh vật. Nên sẽ sử dụng các ống cung cấp khí hoạt động liên tục để đuổi các khí này ra khỏi nƣớc thải và giúp cho bùn không lắng tại bể điều hòa. Nƣớc thải tiếp tục đƣợc bơm qua cụm công trình đơn vị xử lý hóa lý.
Hệ thống xử lý hóa lý (cụm xử lý hóa lý) bao gồm các công trình đơn vị: bể hòa trộn ph n, bể khuấy trộn, bể phản ứng và bể lắng 1 (bể lắng ngang). Bể hòa trộn ph n có nhiệm vụ hòa tan ph n ở dạng rắn vào nƣớc thải, và định lƣợng ph n dung dịch có nồng độ 10 sang bể khuấy trộn. Nƣớc thải từ bể diều hòa đƣợc bơm vào bể khuấy trộn, và đƣợc châm hóa chất điều chỉnh pH trên đƣờng ống lên 7,5, nhằm tạo điều kiện tối ƣu cho quá trình keo tụ đƣợc xác định ở thí nghiệm jartest. Tại bể khuấy nƣớc thải đƣợc hòa trộn với chất keo tụ PAC đƣợc khuấy trộn mạnh nhằm trộn đều nƣớc thải và hóa chất. Nƣớc thải tiếp tục tự chảy tràn qua bể phản ứng là nơi thúc đẩy quá trình kẹo tụ tạo bông sảy ra, tạo thời gian cho chất kẹo tụ phản ứng tạo bông cặn kết tủa.
Nƣớc thải tiếp tục tự chảy vào bể lắng 1 là loại bể lắng ngang, có nhiệm vụ lắng bùn đã bị keo tụ hóa lý, và bùn đƣợc hút vào bể chứa làm đặc bùn bằng bơm hút bùn. Nƣớc thải tự chảy vào cụm công trình xử lý bằng phƣơng pháp oxy hóa nâng cao hệ fenton (cụm fenton). Và đƣợc châm pH trên đƣờng ống trƣớc khi vào bể trộn để đảm bảo điều kiệu pH tối ƣu cho quá trình fenton.
Cụm fenton bao gồm bể hòa trộn ph n sắt, bể khuấy trộn ph n sắt, bể phản ứng fenton, bể phản ứng NaOH và bể lắng. Bể hòa trộn ph n sắt có nhiệm vụ hòa trộn nƣớc với ph n sắt cục ở dạng rắn để tạo ra dung dịch ph n sắt 10 và bơm định lƣợng sang bể khuấy trộn ph n sắt. Nƣớc thải từ bể lắng ngang sau khi đƣợc châm hóa chất là axit H2SO4 để hạ pH nƣớc thải xuống 4 (pH tối ƣu của phản ứng Feton đƣợc xác định từ thực nghiệm) nhằm tạo điều kiện pH tối ƣu cho quá trình
70
oxy hóa fenton diễn ra. Nƣớc thải tiếp tục chảy vào bể khuấy trộn ph n sắt, tại đây nƣớc thải đƣợc các cánh khuấy hòa trộn đều với ph n sắt (10%) và H2O2 (30%) đƣợc châm vào bởi các bơm định lƣợng. Sau đó, nƣớc thải chảy sang bể phản ứng fenton quá trình phản ứng fenton xảy ra trong vòng 60 phút. Để kết thúc quá trình fenton và lắng ph n sắt, nƣớc thải tiếp tục tự chảy qua bể phản ứng NaOH, lúc này hai bơm định lƣợng làm việc luân phiên châm NaOH 10 vào bể, để nâng pH lên 7. Quá trình này rất cần thiết ngoài việc kết thúc quá trình fenton và tạo điều kiện lắng các chất còn lại sau phản ứng fenton nhƣ ph n sắt dƣ, còn có nhiệm vụ điều chỉnh pH phù hợp với điều kiện sống của vi sinh vật trong bể Unitank. Nƣớc thải tiếp tục chảy vào bể lắng cụm fenton, bể lắng này có chức năng tƣợng tự bể lắng 1 (bể lắng ở cụm hóa lý). Sau đó nƣớc thải sẽ tự chảy vào bể Unitank.
Nƣớc thải trƣớc khi vào bể Unitank sẽ đƣợc cung cấp dinh dƣỡng bằng cách châm trực tiếp trên đƣờng ống nhằm đảm bảo nhu cầu BOD:N:P là 100:5:1. Các vi sinh vật hiếu khí tồn tại ở dạng lơ lững sẽ tiếp nhận oxy từ máy thổi khí (kiểu tuabin) là một dạng máy thổi khí bể mặt. Vi sinh vật sẽ chuyển hóa chất hữu cơ thành thức ăn để phát triển, tăng sinh khối và làm giảm tải lƣợng ô nhiễm trong nƣớc thải đến mức thấp nhất. Nƣớc sau khi ra khỏi công trình đơn vị này, hàm lƣợng COD và BOD giảm 80 – 95 . Bể Unitank không cần hoàn lƣu bùn, và không cần có bể lắng 2, lƣợng bùn dƣ trong bể sẽ đƣợc bơm định kỳ ra khỏi bể và đƣa về bể nén bùn. Nƣớc từ bể Unitank đƣợc dẫn vào bể trung gian tại đây hai bơm sẽ đƣợc sử đụng dể bơm nƣớc luân phiên vào các bể lọc. Nƣớc thải sử dụng trong quá trình rửa lọc sẽ đƣợc dẫn tuần hoàn lại bể điều hòa tiếp tục xử lý.
Sau các giai đoạn xử lý trên đã làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định, tuy nhiên lƣợng vi trùng vẫn còn khá cao vì vậy cần thực hiện giai đoạn khử trùng nƣớc thải. Nƣớc thải từ bể lọc tự chảy vào máng trộn Clo, bể có nhiệm vụ hòa trộn Clo lỏng với nƣớc thải, nƣớc tiếp tục đi vào bể tiếp xúc khử trùng nhằm tăng thời gian tiếp xúc giửa Clo với nƣớc thải tăng hiệu quả khử trùng. Bể tiếp xúc khử trùng là loại bể tiếp xúc kiểu bể lắng ngang, trong quá trình khử
71
trùng sẽ làm lắng một lƣợng cặn xuống đáy bể, tại đây 1 bơm hút bùn đƣợc sử dụng để bơm bùn vào bể nén bùn.
Nƣớc đi ra từ bể tiếp xúc khử trùng đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp giấy và bột giấy (QCVN 12:2008/BTNMT, cột A, Kq = 0,9; Kf = 0,9). Nƣớc tiếp tục tự chảy vào bể chứa, bể chứa có nhiệm vụ chứa nƣớc trong trƣờng hợp muốn tuần hoàn sử dụng lại nƣớc, nếu không hai bơm chìm sẽ có nhiệm vụ luân phiên bơm nƣớc ra ngoài.
Hệ thống xử lý bùn bao gồm các công trình đơn vị: bể nén bùn và máy ép bùn, bùn từ các công trình: bể lắng của cụm xử lý hóa lý và cụm fenton, bể tiếp xúc khử trùng và từ bể Unitnank đƣợc hút vào bể nén bùn. Tại đây bùn đƣợc cô đặc và đƣợc một máy bơm bùn dẫn vào máy ép bùn để loại bỏ nƣớc và giảm thể tích bùn rồi đem đi chôn lấp. Nƣớc tách ra từ bể nén bùn và máy ép bùn đƣợc dẫn trở lại bể điều hòa để xử lý tiếp.
4.4.3. Hiệu suất xử lý của các công trình đơn vị trong dây chuyền công nghệ xử lý xử lý
Công trình COD (mg/l) BOD (mg/l) SS (mg/l) Độ màu (Pt-Co)
Nƣớc thải đầu vào 2500 990 1300 1600
Song chắn rác Đầu ra 2500 990 1300m 1600 Hiệu suất (%) 0% 0% 0% 0% Bể điều hòa Đầu ra 2500 990 1300 1600 Hiệu suất (%) 0% 0% 0% 0% Cụm keo tụ Đầu ra 1125 544,5 520 800 Hiệu suất (%) 55% 45% 60% 50% Fenton Đầu ra 450 326,7 182 80 Hiệu suất 60% 40% 65% 90%
72 Unitank Đầu ra 81 39,2 36,4 40 Hiệu suất 82% 88% 80% 50% Bể lọc áp lực Đầu ra 36,45 23,52 21,84 16 Pt-Co Hiệu suất 55% 40% 40% 60%
Bảng 4.21. QCVN 12:2008 /BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp giấy và bột giấy
Thông số Đơn vị A A Giá trị C kq=0,9 kf=0,9 B Cơ sở chỉ sản xuất giấy (B1) Cơ sở có sản xuất bột giấy (B2) pH - 6 - 9 6-9 5,5 - 9 5,5 - 9 BOD5 ở 200C mg/l 30 24,3 50 100
COD Cơ sở mới mg/l 50 40,5 150 200
Cơ sở đang hoạt động
mg/l 80 200 300
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50 40,8 100 100 Độ
màu
Cơ sở mới Pt-Co 20 16,2 50 100
Cơ sở đang hoạt động
Pt-Co 50 100 150
Halogen hữu cơ dễ bị hấp thụ (AOX)
mg/l 7,5 6,075 15 15
73 ST T Đƣờng kính/Dài (m) Rộng (m) Cao (m) Diện tích (m2) Thể tích (m3) Số lƣợng Vật liệu Thời gian lƣu (phút) Ghi chú Giá trị Vật liệu 1 Song chắn rác 3,3 1,85 0,7 1 CT3 Số thanh 77 Inox 2 Hố thu gom 4,2 4,2 7 17,64 123,48 1 BTCT 10 Bơm 31Hp Đƣờng kính ống dẫn nƣớc 520mm Thép 3 Bể điều hòa
50,1 21 5 1052,1 5260,5 1 BTCT 276 Công suất máy nén khí 10Hp
Đƣờng kính ống dẫn khí chính 290mm PE Đƣờng kính ống dẫn khí phụ 90mm PE 4 Bể hòa trộn phèn PAC 2,2 2,2 2 5 9,68 1 BTCT 60 Lcánh 1m Inox Bcánh 2,25m Inox Số vòng/phút 30 5 Bể khuấy trộn cơ khí 1,5 1,5 3,2 2,25 7,2 2 BTCT 1 L cánh 0,375m Inox
Công suất mô tơ 4kW
6 Bể phản ứng keo tụ
74 7 Bể lắng ngang 45 6,3 3,6 162 1020,6 2 BTCT 30 Đƣờng kính ống xả cặn 0,09m 8 Bể hòa trộn phèn sắt II 1,9 1,9 2 3,61 7,22 1 BTCT 20 Vòng/phút 30 Lcánh 0,8m Inox Bcánh 0,21m Inox 9 Bể khuấy trộn 1,5 1,5 3,2 2,25 7,2 2 BTCT 1 Vòng/phút 136 Lcánh 375mm Inox Bcánh 150mm Inox
Công suất mô tơ 4kW
10 Bề phản ứng Fenton
12,3 7,8 4,1 95,94 393,354 2 BTCT 60 Chiều rộng 1 bản cánh khuấy
170mm Inox Công suất máy khuấy 0,632kW
11 Bể phản ứng NaOH
12,3 3,9 4,1 47,97 196,68 2 BTCT 30 Cống suất máy khấy 1 109kW Công suất máy khuấy 2 55,7kW Công suất máy khuấy 3 23,5kW
12 Bể lắng ngang cụm Fenton
45 6,3 3,6 162 1020,6 2 BTCT 30
13 Bể Unitank
75
14 Bể trung gian
12,45 3,7 4,5 46,046 207,29 1 BTCT 15 Công suất bơm 29kW
15 Bể lọc áp lực
2 2,89 3,125 11,4 12 CT3 15
16 Bể tiếp xúc khử trùng
16 3 2,9 48 139,2 4 BTCT 30
17 Bể nén bùn
6,5 6,75 42,25 285,2 1 BTCT Công suất bơm bùn 0,08kW
Chi phí xây dựng hệ thống:
- Chi phí xây dựng cơ bản là 10.345.307.500VNĐ - Chi phí tiêu thụ điện năng là 1.810.048 VNĐ ngày - Chi phí hóa chất hàng tháng 1.175.797.700 VNĐ/tháng - Chi phí vận hành 1.490.467.617VNĐ tháng
- Chi phí nhân công 7.000.000 VNĐ tháng
- Chi phí trả ngân hàng với lãi suất 12 là 1.948.366.246VNĐ tháng - Giá thành xử lý 1 m3 nƣớc thải của phƣơng án: 5.800 VNĐ.
76
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
5.1.1. Kết luận chung
Nƣớc thải Nhà máy giấy Tân Mai có hàm lƣợng COD cao và có màu nâu sẫm rất đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy giấy, nƣớc thải có t số BOD COD thấp nên cần tiền xử lý trƣớc khi xử lý bằng biện pháp sinh học. Với lƣu lƣợng xã thải dự kiến là 18.000 m3 ngày và tính chất nƣớc thải tƣơng tự Nhà máy giấy Tân Mai, Nhà máy giấy Tân Mai-Miền Đông khi đi vào hoạt động sẽ có khả năng làm ảnh hƣởng đến môi trƣờng rất lớn. Nếu không đƣợc xử lý triệt để sẽ gây ra những rũi ro cho môi trƣờng và ngƣời dân xung quanh.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng áp dụng phƣơng pháp keo tụ và oxy hóa nâng cao hệ Fenton có khả năng xử lý hiệu quả nƣớc thải Nhà máy giấy Tân Mai, độ màu giảm rõ rệt, và nƣớc thải sau xử lý phù hợp với quá trình xử lý sinh học, điển hình là chỉ số BOD COD sau xử lý Fenton lớn hơn 0,5.
5.1.2. Kết luận chi tiết
thí nghiệm hóa lý:
Ph n thích hợp để xử lý nƣớc thải giấy là ph n PAC với các thông số đã đƣơc xác đinh nhƣ sau:
- pH tối ƣu tại 7,5
- Lƣợng phèn tối ƣu 0,6ml ph n PAC.
Là lƣợng phèn PAC sử dụng cho mỗi 500mL nƣớc thải ở nồng độ COD là 2500mgO2 L đạt hiệu suất 57 .
thí nghiệm Oxy hóa năng cao hệ Fenton:
- pH tối ƣu tại pH = 4
- Lƣợng phèn sắt tối ƣu là 6,1ml, lƣợng H2O2 tối ƣu là 1,2ml tƣơng ứng t lệ số mol FeSO4/ H2O2 là 1 7 đạt hiệu suất 61 .
77
Lƣợng phèn sắt và H2O2 sử dụng cho mổi 350ml nƣớc thải ở nồng độ COD là 1075mgO2 L đạt hiệu suất 61
Từ kết quả thí nghiệm trên đề xuất dây chuyền xử lý sử dụng phƣơng pháp hóa lý: kết hợp quá trình keo tụ tạo bông và quá trình Fenton để tiền xử lý, nhằm đảm bảo các điều kiện đầu vào BOD và COD, pH… của nƣớc thải Nhà máy giấy Tân Mai phù hợp để xử lý tiếp bằng công nghệ Unitank. Dây chuyền công nghệ xử lý nhƣ sau:
Chi phí xây dựng cơ bản là 10.509.082.500 VNĐ Giá thành xử lý 1 m3
nƣớc thải của phƣơng án: 5.900 VNĐ
5.2. Kiến nghị
Từ kết quả nghiên cứu trên chúng tôi đưa ra các kiến nghị sau:
- Do đề tài đƣợc thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm nên còn rất nhiều hạn chế: đƣợc phân tích thủ công nên độ chính xác chƣa tuyệt đối, thiếu kinh phí và kinh nghiệm thực tiễn… Vì thế các kết quả cần đƣợc kiểm tra lại bằng các máy móc thiết bị điện tử chính xác, cần có thêm những nghiên cứu bên ngoài thực tế để có thể đánh giá chính xác tính hiệu quả của hệ thống xử lý Bể khử trùng Bể điều hòa Hầm tiếp nhận Song chắn rác Nƣớc thải Bể trộn keo tụ Bể phản ứng Bể lọc áp lực Unitank bể lắng Fenton Bể phản ứng NaOH Bể phản ứng Fenton Bể trộn Fenton Bể lắng keo tụ Nguồn tiếp nhận
78
- Khi nghiên cứu áp dụng bằng phƣơng pháp Fenton cần tính toán kỹ t lệ số mol FeSO4/H2O2 vì t lệ này ảnh hƣởng rất lớn tới hiệu quả xử lý cũng nhƣ hƣớng giải quyết xử lý ở những bƣớc tiếp theo. Ngoài ra lƣợng hóa chất cần dùng để xử lý cho hệ thống tƣơng đối lớn, vì vậy cần có biện pháp để giảm lƣợng hóa chất tới mức tối đa và giảm chi phí xử lý
- Tiến hành các nghiên cứu áp dụng sản xuất sạch hơn vào hệ thống sản xuất của nhà máy nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm thiểu tại nguồn, tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lƣợng, hóa chất đồng thời giảm nhẹ các gánh nặng về môi trƣờng, đặc biệt là vấn đề nƣớc thải.
Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài
- Tiến hành tiếp nghiên cứu khả năng xử lý của công nghệ Unitank cho nƣớc thải Nhà máy giấy Tân Mai sau khi xử lý keo tụ và oxy hóa nâng cao hệ Fenton
- Áp dụng dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải đã nói trên để xử lý nƣớc thải Nhà máy Giấy Tân Mai – Miền Đông, công suất dự kiến là 18.000 m3/ngày.đêm nhằm xử lý nƣớc thải đạt QCVN 12:2008/BTNMT, cột A (kq=0,9; kf = 0,9).
- Nghiên cứu khả năng xử lý của quá trình oxy hóa nâng cao hệ Fenton, cho các loại nƣớc thải khó phân hủy sinh học nhƣ nƣớc thải của các ngành