6. Nội dung ch nh của luận văn
3.3.8. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng PAC
Cách tiến hành: Chuẩn bị 6 cốc loại 500 mL, lần lượt đánh số thứ tự
từ 1 – 6. Thứ tự cho 250 mL nước thải vào mỗi cốc. Cho vào mỗi cốc 5mL Al3+ 10%, 5mL Fe2+ 10%; điều chỉnh giá trị pH = 8.0 (bởi dung dịch NaOH 2%). Cho tiếp dung dịch PAC 10% vào từng cốc theo thứ tự: 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2, 2.5 mL. Sục kh ozon trong thời gian 45 phút (5 phút trên máy lắc ngang và trong 40 phút trong máy khuấy từ); tốc độ khuấy: 40 vòng/phút. Thực hiện th nghiệm 03 lần. Tiến hành tương tự cho mẫu trắng, kết quả như sau:
Bảng 3.18. Kết suất khảo sát ảnh hƣởng của hàm ƣợng chất trợ keo tụ PAC ên hiệu quả xử ý COD quá trình Catazon
STT 1 2 3 4 5 6 VPAC (ml) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 COD 418±7 304±6 239±5 217±5 169±4 168±4 H COD (%) 49.09 62.97 70.89 73.57 79.42 79.53 Pt - Co 316±6 189±5 164±4 115±3 105±3 103±3 H Pt - Co (%) 72.76 83.71 85.00 89.22 90.09 90.26
Hình 3.15. Đồ thị mối iên hệ giữa thể t ch PAC với hiệu suất xử ý COD của quá trình Catazon
Nhận xét: Giá trị tối ưu khi dùng PAC 10% là 2 mL. Khi tăng hàm lượng PAC thì hiệu suất phản ứng tăng không đáng kể. Vì vậy chúng tôi chọn 2 mL PAC 10% để thực hiện quy trình xử lý thải.
Về mặt cơ chế: Trong cấu trúc PAC có các anion SO4 2-
, Cl- với mật độ khá cao nên khi phân li tạo thành mạng polyme có mật độ điện t ch dương cao hơn phèn sắt, phèn nhôm; nên khả năng hấp phụ, trung hòa điện t ch các hạt huyền phù gây bẩn tốt hơn nên liều lượng sử dụng không nhiều mà hiệu quả keo tụ lại cao. PAC là các polyme tan có chứa Al, O, H, Cl-
, SO4 2-
sử dụng trực tiếp cho quá trình keo tụ. Hàm lượng Al2O3 trong PAC đạt khoảng 36% trong khi phèn nhôm chỉ 15%. Do không phải trải qua bước hình thành polyme (bước rất chậm) nên tốc độ keo tụ lớn và bước tạo ra kết tủa vô định hình Al(OH)3 rất thuận lợi. Trong các quá trình PAC cho vào không phải là xúc tác mà chỉ nhằm mục đ ch tạo cầu nối cho các chất lơ lửng trong dung dịch có thể dễ dàng keo tụ, tạo bông lớn và lắng xuống (trợ keo tụ). Nếu dùng PAC dư thừa sẽ làm tăng COD do chúng bị phân hủy trong hỗn hợp cromic và hỗn hợp axit sunfuric. Từ
đó các thông số về độ màu khi cho nhiều PAC đạt hiệu quả xỷ lý cao tuy nhiên COD lại tăng lên. Bông cặn khi cho thêm PAC thì lớn hơn và nhiều.
3.4. Quy trình công nghệ hệ thống xử ý nƣớc thải tại Trung tâm th nghiệm thực hành - Đại học Phú Yên
3.4.1. Lựa chọn phương pháp xây dựng quy trình công nghệ
So sánh hiệu quả xử lý 2 quá trình nước thải TTTNTH tôi đề xuất quy trình công nghệ: Hiệu suất xử lý theo phương pháp Catazon có t nh ưu việt hơn, đặc biệt khi xử lý đối tượng là POD, COD, NO3
-
, PO4
3-. Trên cơ sở đó chúng tôi thiết kế hệ thống xử lý nước thải (Phụ lục). Theo đó, quy trình công nghệ của hệ thống mạng lưới thoát nước thải và xử lý nước thải của TTTNTH trường ĐHPY được thể hiện theo sơ đồ như sau:
Hình 3.16. Sơ đồ mạng ƣới thu gom nƣớc thải
Nước thải (Từ các phòng thí nghiệm) Hố ga thu gom (1 hố) Bể xử lý nước thải Tự thấm tại chỗ Nước thải đầu ra sau xử lý
Nước thải từ phòng th nghiệm được dẫn theo đường ống tới bể chứa. Do t nh chất nước thải, lưu lượng nước thải và nồng độ các chất gây ô nhiễm trong nước thải ở mỗi thời điểm là khác nhau. Vì thế, để đảm bảo hiệu suất làm việc cũng như tránh trường hợp quá tải cho các công trình xử lý ph a sau thì nước thải trước khi vào hệ thống xử lý cần được cho vào bể thu gom để điều hòa lưu lượng và nồng độ. Xử lý sơ bộ vi sinh bởi ozon (máy sản xuất ozon sục liên tục, kèm hệ thống cánh quạt tự động). Đồng thời loại bỏ một phần các chất rắn vô cơ có khả năng lắng động.
Nước thải từ bể thu gom được bơm liên tục vào ngăn chứa thiết bị keo tụ-lắng để loại bỏ chất rắn lơ lửng có trong nước thải. Nguyên tắc hoạt động trong thiết bị này là các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ, chúng sẽ kết d nh lại với nhau tạo thành những bông cặn có k ch thước lớn, dễ dàng tách ra khỏi nước. Do lưu lượng nước thải ra từ phòng th nghiệm trong ngày tương đối thấp, nên để tiết kiệm chi ph thì thiết bị này sẽ được điều chỉnh làm việc theo mẻ, một ngày 2 mẻ, mỗi mẻ hoạt động 4 pha: điền nước, lắng, xả và pha chờ.
Đầu tiên, nước thải từ bể thu gom được bơm vào ngăn khử trùng sơ cấp, sau đó qua hệ thống thiết bị, đồng thời cho phèn và hóa chất keo tụ PAC vào, chỉnh pH bởi dung dịch NaOH (tại 03 ngăn: điều hòa sơ cấp, phản ứng bậc 1, bậc 2).
Motuer cánh khuấy sẽ được khởi động cùng lúc để hòa trộn đều hóa chất vào nước thải. Khi nước vào đầy thiết bị, bơm điền nước và châm hóa chất sẽ ngừng hoạt động. Motuer cánh khuấy được điều chỉnh với tốc độ chậm để các bông cặn được hình thành lớn hơn, tránh sự khuấy trộn mạnh làm vỡ các bông cặn. Sau thời gian phản ứng, thiết bị khuấy trộn ngừng hoạt động. Tại đây xảy ra quá trình lắng, các bông cặn nhờ tác dụng của trong lực được lắng xuống đáy bể và quá trình oxi hóa khử nâng cao bởi hệ Catazon.
Khi quá trình lắng kết thúc, các bông cặn lúc này đã được lắng xuống hoàn toàn, hệ thống xả nước hoạt động. Phần nước trong sẽ được dẫn vào hệ thống thu nước của thiết bị và được dẫn sang thiết bị oxy hóa.
Tại thiết bị phản ứng oxy hóa, hệ thống châm hóa chất sẽ bổ sung H2O2
tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa nâng cao tiếp tục xảy ra, cánh khuấy sẽ trộn đều hóa chất vào nước thải. Mục đ ch của thiết bị này là xử lý chất hữu cơ độc hại còn sót lại trong nước thải bởi Catazon. Các hợp hữu cơ độc hại nhờ tác dụng của chất oxy hóa sẽ được hoàn toàn thành các chất vô cơ đơn giản. Đồng thời trong thiết bị này, các loại vi trùng gây bệnh có trong nước thải cũng sẽ được loại bỏ. Nước thải từ thiết bị oxy hóa được bơm vào thiết lọc áp lực để loại bỏ các cặn lơ lửng còn lại trong nước thải.
Nước thải sau khi ra khỏi thiết bị lọc áp sẽ được dẫn theo đường ống ra nguồn tiếp nhận. Bùn từ thiết bị lắng hóa lý được đưa vào bể thu gom để tiếp tục xử lý. Định kỳ bùn lắng sẽ được hút xử lý theo quy định.
3.4.2. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Đại học Phú Yên
3.4.2.1. Mô tả tổng quát quy trình xử lý nước thải
- Công suất thiết kế của hệ thống xử lý nước thải: 10m³/ngày-đêm. - Phần xây lắp: Bể xử lý nước thải: Bể ch nh có k ch thước 5,0x2,0m cao 2,3m dày 20cm, đặt ngầm. Đáy bể, thành bể và nắp bể bằng BTCT đá 1x2 mác 300. Bên trong và bên ngoài thành bể được quét flinkote chống thấm, trát VXM mác 75 và quét nước xi măng 2 nước; đáy bể được quét flinkote chống thấm, láng VXM mác 75. Bên trong bể được ngăn thành nhiều bể nhỏ bằng gạch thẻ 5x9x19cm, xây dày 10cm, trát VXM mác 75 và quét nước xi măng 2 nước. Các hố ga: Hố ga thu nước thải và hố ga nước thải đầu ra có đáy bằng BTCT đá 1x2 mác 300 dày 150 cm, nắp BTCT đá 1x2 mác 300 dày 100cm; tường xây gạch thẻ 5x9x19cm, xây dày 20cm, cao 1,25m, trát VXM mác 75 và quét nước xi măng 2 nước; đáy hố ga láng VXM mác 75. Ngoài ra còn có hệ thống ống nhựa uPVC, hệ thống điện kèm theo.
- Phần thiết bị: Bao gồm toàn bộ các thiết bị xử lý nước thải đảm bảo nước thải từ phòng th nghiệm sau khi xử lý qua hệ thống sẽ đạt cột A, sau đó tự thấm xuống đất.
Hình 3.17. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử ý nƣớc thải
Nước thải phòng thí nghiệm
1 Bể khử trùng sơ cấp Song chắn rác 1A Hố ga
nước thải
2 Bể điều hòa sơ cấp
3 Bể phản ứng bậc I
4 Bể phản ứng bậc II
Nước sau khi xử lý cột A – Thấm tại chỗ Bơm bùn 7 Bể chứa bùn 5 Bể lắng bùn cặn 6 Bể khử trùng, Điều hòa Thiết bị vi lọc áp lực
Hố ga nước thải đầu ra
3.4.2.2. Thiết kế bảng vẽ
Bảng vẽ của hệ thống xử lý nước thải - Đại học Phú Yên được thiết kế trên cơ sở sử dụng phương pháp catazon được thể hiện dưới đây:
Bảng 3.19. Danh mục các oại bảng vẽ của hệ thống xử ý nƣớc thải - Đại học Phú Yên
Stt Tên bản vẽ Hình 1. Sơ đồ công nghệ 3.18 2. Bảng thống kê cốt thép 3.19 3. Mặt bằng xây dựng tổng thể 3.20 4. Mặt bố tr nắp đan 3.21 5. Mặt bằng bố tr ống chờ 3.22 6. Mặt bằng bố tr thép đáy 3.23 7. Mặt kết cấu thép tường 3.24 8. Mặt kết cấu dầm 3.25 9. Mặt kết cấu nắp bể 3.26 10. Mặt bằng bố tr ống nước thải 3.27 11. Mặt bằng bố tr ống bùn 3.28 12. Mặt bằng bố tr ống dẫn kh 3.29 13. Mặt bằng bố tr hóa chất 3.30 14. Mặt bằng bố tr ống ozon 3.31 15. Thiết bị vi lọc 3.32
Hình 3.18. Sơ đồ công nghệ
Ghi chú:
- Quy ước cao độ mốc ±0.00 là cao độ mặt đất hiện hữu
là hướng dòng chảy là tường gạch là vách NOX là song chắn rác
T01A: Bể nước thải vi sinh vật T01B: Bể nước thải dung môi T02: Bể khử trùng thứ cấp T03: Bể điều hòa sơ cấp T04: Bể phản ứng bậc 1 T05: Bể phản ứng bậc 2 T06: Bể lắng
T07: Bể khử trùng + Trung gian T08: Ngăn chứa bùn hóa lý T09: Thiết bị vi lọc áp lực
Hình 3.19. Bảng thống kê cốt thép
Hình 3.20. Mặt bằng xây dựng tổng thể
Ghi chú:
A: Quét 2 nước xi măng Trát trong bể VXM M75
Tường xây gạch đinh VXM M75 Quét 2 nước xi măng
B: Quét 2 nước xi măng Trát trong bể VXM M75 Quét Flinkote chống thấm Thành BTCT đá 1x2 Trát ngoài bể VXM M75 Quét 2 nước xi măng
C: Lắng VXM M75, dày TB 50 dốc về máy bơm bùn Quét Flinkote chống thấm
Đáy bể BTCT, B22,5
Bê tông lót đá 4x6 VXM M100 Đất tự nhiên san gạt đầm chặt
Hình 3.22. Mặt bằng bố tr ống chờ
Hình 3.24. Mặt kết cấu thép tƣờng
Hình 3.26. Mặt kết cấu nắp bể
Ghi chú: Quy ước cao độ mốc ±0.00 là cao độ mặt đất hiện hữu
T01A: Bể gom nước thải vi sinh vật T01B: Bể gom nước thải dung môi T02: Bể khử trùng thứ cấp
T03: Bể điều hòa sơ cấp T04: Bể phản ứng bậc 1 T05: Bể phản ứng bậc 2 T06: Bể lắng
T07: Bể khử trùng + Trung gian T08: Ngăn chứa bùn hóa lý T09: Thiết bị vi lọc áp lực T10: Bể sau xử lý
Hình 3.29. Mặt bằng bố tr ống dẫn kh
Hình 3.31. Mặt bằng bố tr ống ozon
3.4.2.3. Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý:
- Nước thải phát sinh trong quá trình hoạt động th nghiệm từ các Phòng th nghiệm Lý, Hoá, Sinh của Trường Đại học Phú Yên theo hệ thống thu gom nước thải dẫn vào hệ thống hố thu gom, sau đó dẫn về hệ thống xử lý nước thải. Trước khi chảy vào hố ga, nước thải sẽ chảy qua song chắn rác để tách các cặn rác như (nylon, giấy, …) có lẫn trong nước thải. Các loại rác thải này sẽ được thu gom vào các túi nylon màu vàng để xử lý cùng với chất thải nguy hại của Trường.
- Nước thải (1A) được thu gom tại hố ga đầu vào từ nguồn thải của Trung tâm th nghiệm, sau đó chảy qua ngăn khử trùng sơ cấp (1). Tại ngăn này, các vi sinh vật được xử lý bởi chất khử trùng ozôn.
- Ngăn điều hòa (2) có nhiệm vụ điều hòa nước thải ổn định giá trị pH
7, lưu lượng và nồng độ nước thải. Tại, ngăn này có hệ thống sục kh làm thoáng sơ bộ, xáo trộn nước thải và cung cấp oxy vào nước thải; xảy ra quá trình oxi hóa bởi oxi và ozon (dư), kết quả làm giảm k ch thước hạt. Ngoài ra, tại ngăn này tạo chế độ làm việc ổn định lưu lượng và tự chảy qua ngăn phản ứng (3) & (4), tránh gây hiện tượng quá tải.
- Tại ngăn phản ứng (3) và (4) nước thải được xử lý bằng hóa lý, kết hợp oxi hóa nâng cao với kết tủa tạo bông bởi hệ catazon.
Quá trình phản ứng hoá lý tại 02 ngăn này đã loại bỏ hoàn toàn các chất hoá học có hại trong nước thải. Sau đó, nước thải tự chảy qua ngăn lắng (5).
- Tại ngăn lắng (5) có tác dụng lắng cặn. Bùn lắng được bơm định kỳ qua ngăn bùn (7). Nước sau khi lắng cặn tự chảy qua ngăn chứa (6).
- Nước tại ngăn chứa (6) được điều hoà và được bơm lên thiết bị vi lọc áp lực (8).
- Nước tràn từ ngăn bùn (7) được chảy ngược lại qua ngăn lắng (5). Tại ngăn bùn (7), bùn sẽ được nạo vét, hút định kỳ từ 06 tháng đến 01 năm (tùy theo lượng bùn lắng, để kiểm tra và nạo vét). Bùn thải được xử lý theo quy định của chất thải nguy hại (Thông tư 36/2015/TT-BTNMT, ngày 30 tháng 06 năm 2015 của Bộ Tài nguyên Môi trường về quản lý chất thải nguy hại.
- Thiết bị vi lọc áp lực (8) là thiết bị hợp khối có tác dụng lọc cặn bẩn và khử trùng vi khuẩn có hại còn lại sau quá trình qua khối bể phản ứng. Nước thải sau khi qua thiết bị vi lọc áp lực (đạt cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp) được thu gom tại hố ga đầu ra (9) và thải ra môi trường (tự thấm tại chỗ) kết thúc quá trình xử lý.
3.5. Đánh giá hiệu quả xử ý nƣớc thải
Kết quả đánh giá mẫu nước thải tại Trung tâm th nghiệm thực hành cho kết quả bảng sau:
Bảng 3.20. Hiệu suất xử ý của Hệ thống xử ý nƣớc thải tại Trung tâm th nghiệm thực hành - trƣờng Đại học Phú Yên
Thông số ô nhiễm đặc trƣng Hiệu suất xử ý (H%)
pH Trước xử lý 7.62 ---- Sau xử lý 7.05 TSS (mg/L) Trước xử lý 362±8 92.43 Sau xử lý 27.4±0.7 TDS (mg/L) Trước xử lý 918±12 69.17 Sau xử lý 283±7 BOD5 (mgO2/L) Trước xử lý 454±9 96.0 Sau xử lý 18.2±0.95 COD (mgO2/L) Trước xử lý 811±11 95.9 Sau xử lý 33.0±0.7 Nitrat (NO3 - ) (mg/L) Trước xử lý 19.6±0.95 82.7 Sau xử lý 3.39±0.18 Photphat (PO43-) (mg/L) Trước xử lý 14.7±0.6 89.7 Sau xử lý 1.52±0,05 Độ màu (Pt – Co) Trước xử lý 1125±23 91.64 Sau xử lý 94±3 T. Coliforms (MPN/100mL) Trước xử lý Kphđ - Sau xử lý Kphđ
Nhận xét: Nhìn chung hiệu suất xử lý của toàn bộ hệ thống xử lý nước thải đạt hiệu xuất cao. Hiệu suất xử lý COD là 95.9%, hiệu suất xử lý TSS đạt 92.43%, hiệu suất xử lý độ màu lên đến 91.64%, ... Các chỉ tiêu chính sau xử lý đều đạt loại A, QCVN 40:2011/BTNMT.
Kết quả trên cho thấy quy trình xử lý nước thải đảm bảo đầu ra đối với Trung tâm th nghiệm thực hành trường Đại học Phú Yên.
Kết quả cũng đã khẳng định chất lượng nước đầu ra của Hệ thống xử lý nước thải và đã được Sở Tài nguyên – Môi Trường tỉnh Phú Yên nghiệm thu