CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG MÍA
3.2. Một số cơng nghệ xử lý nước thải mía đường đang được áp dụng ở việt nam
3.2.1. Hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường bình dương cơng xuất 450m3/ngày đêm
44
Hình 3. 1: Hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Bình Dương
Nước thải từ khu ép mía Song chắn rắc Bể chứa Hố tập Bể điều hịa Xử lý kị khí Xử lý hiếu khí Nguồn tiếp nhận Nước thải từ lị hơi – Nước rửa nồi nấu – phịng thí nghiệm;
sinh hoạt, Nước thải từ q trình lọc bùn – rị rỉ mật
45 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Nước thải trong quá trình ngành sản xuất được dẫn qua song chắn rác, ở đây các loại chất rắn có kích thước lớn sẽ bị giữ lại và đem đi xử lý đúng nơi quy định và vào bể chứa
Nước thải từ bể chứa tự chảy vào hố tập ở đây tích hợp cả nước thải của khu lị hơi, nước rửa nồi nấu,.. để xử lý cùng nước thải mía đường, hố tập có tác dụng tập hợp nước lại một chỗ để dễ xử lý.
Sau đó sẽ được đưa qua bể điều hịa. Bể điều hịa có nhiệm vụ điều hịa về lưu lượng và nồng độ các hợp chất hữu cơ trong nước thải nhằm tránh gây quá tải cho vi sinh vật trong các bể phía sau. Bể điều hịa làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các cơng trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải.
Nước thải khó xử lý sẽ được đưa tới bể xử lý sinh hóa học kỵ khí (UASB), trong điều kiện kỵ khí dịng chảy ngược các vi sinh vật thực hiện q trình sinh hóa học chuyển hóa sử dụng các loại chất hữu cơ làm thức ăn, sinh ra các khí như metan, CO2, các chất hữu cơ đơn giản khác. Thông thường bể UASB có hiệu quả xử lý khoảng từ 60 – 80% hàm lượng BOD, COD. Tiếp đó nước thải khó xử lý sẽ đưa tới bể sinh hóa học hiếu khí (Aeroten). Tại bể sinh học hiếu khí nơi diễn ra q trình phân huỷ hợp chất hữu cơ và q trình Nitrat hố trong điều kiện cấp khí nhân tạo bằng máy thổi khí.
Lượng khí cung cấp vào bồn với mục đích: Cung cấp oxi cho sinh vật có lợi hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hịa tan thành nước uống và CO2; xáo trộn đều nước thải và bùn vi sinh tạo điều kiện để sinh vật tiếp xúc tốt với các cơcác chất cần xử lý; giải phóng các khí ức chế q trình sống của sinh vật có lơi, các khí này sinh ra trong quá trình sinh vật phân giải các chất ơ nhiễm; tác động tích cực đến q trình sinh sản của vi sinh vật .
Trong bồn phản ứng sinh học các sinh vật có lơi (VSV) hiếu khí sử dụng oxi được cung cấp chuyển hóa chất hữu cơ hịa tan trong nước thải khó xử lý một phần
46 thành vi sinh vật mới, một phần thành khí CO2 và NH3 bằng phương trình phản ứng sau:
VSV + C5H7NO2(chất hữu cơ) + 5O2→ 5CO2+ 2H2O + NH3+ VSV mới
Phần nước sau xử lý sẽ theo hệ thống thoát nước uống dẫn thẳng ra nguồn tiếp nhận đạt quy chuẩn Cột B QCVN40:2011/BTNMT.
47 3.2.2. Hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Long An công xuất xử lý 800m3/ngày đêm.
Thuyết minh sơ đồ công nghệ Bơm định lượng vôi Bể trộn vôi Dầu, nhớt tách Nhiệt đốt Bùn lắng Sân phơi bùn Nguồn tiếp nhận Song chắn rác Bể tách dầu nhớt
Bơm nước thải chuyển tiếp Aroten bậc 1 Aroten bậc 2 Lắng ly tâm Máng đo lưu lượng Nguồn tiếp nhận
48 Nước thải sản xuất được dẫn theo đường thoát nước riêng ra hệ thống xử lí nước thải. Dịng thải sau khi qua song chắn rác (SCR) Ở đầu mỗi cống thu chảy qua hố thu Ở đây sẽ giữ lại cát và các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn. Phần rác thải thu được có thể dùng để sản xuất giấy, phân bón…
Tiếp theo, nước thải sẽ được bơm đến bể tách dầu, do nước thải thường chứa nhiều dầu mỡ từ việc làm sạch máy móc, thiết bị sản xuất, lượng dầu này sẽ nỗi lên trên và được thu trên bề mặt sau đó được thu gom và đem đi xử lý bằng nhiệt đốt. Nước thải được bơm chuyển tiếp sang bể aroten bậc 1 trong q trình bơm tích hợp bơm vôi vào chung để xử lý photpho. Trong bể sinh học các vi sinh vật (VSV) hiếu khí (các vi sinh vật sống trong mơi trường có oxy) sẽ sử dụng các chất hữu cơ có trong nước thải như là thức ăn để sinh trưởng và phát triển thành VSV mới. Một phần chất hữu cơ cũng bị oxi hóa thành khí CO2 và NH3 bằng phương trình phản ứng sau:
Chất hữu cơ + C5H7NO2 (VSV) + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + VSVmới Ngoài ra cịn diễn ra q trình Nitrate hố trong điều kiện cấp khí nhân tạo. Q trình nitrate hóa amonia diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 loại vi sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter.
Bước 1: Ammonium được chuyển thành nitrite được thực hiện bởi Nitrosomonas
NH 4+ + 1,5O2 NO 2 -
+ 2H+ + H2O
Bước 2: Nitrite được chuyển thành nitrate được thực hiện bởi loài Nitrobacter NO 2 - + 0,5O2 NO 3 -
Nhờ quá trình hoạt động trên của VSV mà các nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sẽ giảm dần đến một mức độ chấp nhận (đạt quy chuẩn xả thải).
Oxy được cung cấp liên tục vào bể bằng các máy thổi khí hoạt động luân phiên và hệ thống phân phối khí đến tận đáy bể. Nhờ đó mà q trình sinh trưởng của hệ VSV được diễn ra liên tục và ổn định. Nước thải chảy liên tục vào bể sinh học trong
49 đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn. Tiếp đến nước sẽ được chuyển qua bể lắng ly tâm tại đây nước sẽ được loại bỏ các cặn hữu cơ cũng như cặn sinh học hoặc lượng bùn có trong nước. Lượng bùn thải sẽ được đem đi xử lý. Cuối cũng trước khi xả thải nước sẽ được qua máy kiểm tra lại lưu lượng đảm bảo ổn định rồi mới xả thải ra sông đạt tiêu chuẩn theo cột B QCVN 40:2011/BTNMT
50 3.2.3. Công nghệ xử lý của công ty môi trường Ngọc Lân
Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước đầu vào Nước đầu vào polymer Phèn Clo Bể nén bùn Máy ép bùn SCR Bể điều hòa Bể keo tụ Bể tạo bông Bể lắng sơ cấp Bể UASB Bể lắng 2 Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận
51 Nước thải từ hệ thống được thu gom lại tại bể thu gom, sau đó được chuyển qua song chắn rác để loại bỏ bớt các cặn bẩn có kích thước lớn để trắng làm ảnh hưởng tới các cơng trình xử lý tiếp theo. Nước sau đó được cho tự chảy vào bể điều hòa, tại đây nước thải được điều hòa lưu lượng và nồng độ, sau đó được bơm sang bể keo tụ tạo bông. Tại đây, các chất phụ trợ như phèn và polymer sẽ được châm vào theo định lượng nhằm tăng khả năng loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Nước tự chảy sang bể lắng 1 để loại bỏ các cặn lắng và nước được thu qua máng răng cưa để thu nước và chuyển sang bể kị khí UASB để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ. Nước thải ra khỏi UASB sẽ được đưa vào lắng vi sinh và khử trùng nhằm tiêu diệt các vi sinh vật gây hại. Bùn dư sẽ được thu gom vào bể nén bùn và được ép để xử lý theo nhu cầu. Nước đầu ra đảm bảo đạt cột B QCVN 40:2011/BTNMT.
3.3. Đề xuất sơ đồ công nghệ phù hợp cho việc xử lý nước thải ngành mía
52
Phương án 1 Phương án 2
Nước thải đầu vào
Song chắn rác Bể lắng cát Hố thu gom Bể trung hòa Bể điều hòa Bể UASB Bể aerotank Bể lắng 2 Bể khử trùng Sông Ayun Pa
Nước thải đầu vào
Song chắn rác Bể lắng cát Hố thu gom Bể trung hòa Bể điều hòa Bể UASB Bể SBR Bể khử trùng Sông Ayun Pa
53 3.3.1. Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương án 1
Nước thải từ các quá trình sản xuất, sẽ được thu gom dẫn về bể lắng cát, trước khi đến bể lắng, nước thải sẽ đi qua song chắn rác thô để loại bỏ các cặn, rác thải có kích thước lớn tồn tại trong nguồn nước, đảm bảo an tồn cho các cơng trình, thiết bị ở các cơng đoạn sau. Trong bể lắng cát, cặn có trong nước thải phát sinh từ nguyên liệu sẽ lắng xuống đáy, nước thải chảy trên bề mặt nhằm loại bỏ các cặn thô nặng như: cát, sỏi, tro, than vụn,...
Từ bể lắng cát, nước thải chảy tiếp qua bể trung hịa. Mục đích của việc trung hịa chính là làm cho độ pH ổn định bằng cách them lượng NaOH vào để nâng pH lên trung hòa để các cơng tác xử lý sau đó tiến hành theo đúng tiến độ. Q trình trung hịa sẽ diễn ra trong bể trung hòa với kiểu liên tục gián đoạn theo chu kỳ. Sau đó sẽ đến bể điều hịa, nhằm mục đích điều hịa lưu lượng và đặc biệt điều hịa chất lượng để đảm bảo cho cơng trình xừ lý sinh học phía sau. Trong bể được lắp đặt hệ thống thổi khí dưới đáy, nhằm trộn đều nước thải, xứ lý một phần các chất hữu ngoài ra ta cịn châm các hóa chất vào bể này để đảm bảo độ pH tối ưu của nước cho quá trình xứ lý sinh học phía sau.
Từ bể điều hịa nước thải sẽ được bơm sang bể sinh học kỵ khí UASB. Trong điều kiện kỵ khí và dịng chảy ngược, sẽ tạo điều kiện các vi sinh vật thực hiện q trình sinh học kỵ khí, sử dụng các chất hữu cơ làm thức ăn, sinh ra các khí như metan, CO2, các chất hữu cơ đơn giản. Theo ước tính bể UASB có thể xử lý khồng từ 60 – 80% lượng BOD, COD.
Phần nước trong sau xử lý sẽ được bơm tiếp tục qua bể sinh học hiếu khí; lượng bùn phát sinh dư trong quá trình sẽ được thu gom và đưa đi xử lý. Phần nước còn lại sẽ được đưa qua bể hiếu khí (Aerotank) để xử lý COD và những chất hữu cơ còn lại trong nước.
54
Hình 3. 4: Sơ đồ cơng nghệ phương án 1
Nước thải đầu vào
Song chắn rác Bể lắng cát Hố thu gom Bể trung hòa Bể điều hòa Bể UASB Bể aerotank Bể Lắng 2 Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận (Sông Ayun Pa)
rác Chơn lấp NaOH, H2SO4 Máy thổi khí Thu khí Đốt Bể nén bùn cát San lấp chlorine Máy ép bùn polimer Bánh bùn Máy khuấy chìm
55 Sau khi đã được xử lý sinh học hiếu khí, hỗn hợp nước và bùn được dẫn sang bể lắng để lắng để tách riêng nước và bùn, nước nổi lên trên, bùn lắng xuống đáy bể và được dẫn ra bể chứa bùn, đễ nén bùn, giảm lượng nước trong bùn. Phần bùn cặn lắng phát sinh hàng ngày cũng sẽ được bơm về bể nén bùn.
Nước thải sau bể lắng sẽ được dẫn sang bể khử trùng để loại bỏ các vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh trong nước thải đảm bảo vệ sinh. Sau khi khử trùng, nước thải đầu ra đạt quy chuẩn môi trường QCVN 40/2011BTNMT cột B, xả thải vào nguồn tiếp nhận.
3.3.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương án 2
Nước thải sẽ đi qua song chắn rác thô để loại bỏ các cặn có kích thước lớn, đảm bảo an tồn cho các cơng trình, thiết bị ở các cơng đoạn sau. Sau đó sẽ được dẫn sang bể lắng cát, giữ lại các chất khơng tan, trong đó 80% dạng vơ cơ, 20% dạng hữu cơ. Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ >0.2mm ra khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các cơng trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát.
Từ bể lắng cát, nước sẽ đến bể trung hòa điều chỉnh pH lên ổn định và sẽ giúp ổn định lại độ axit và bazơ có trong nước thải nhằm ngăn ngừa hiện tượng xâm thực ở các cơng trình thốt nước và tránh cho các q trình sinh hóa ở các cơng trình xử lý khơng bị phá hoại. Q trình trung hịa cịn có vai trị tách một số muối kim loại nặng lắng xuống đáy bể, giúp các khâu xử lý sau đó tiến hành dễ dàng, đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra.
Nước thải chảy tiếp qua bể điều hòa nhằm mục đích điều hịa lưu lượng và đặc biệt điều hịa chất lượng để đảm bảo cho cơng trình xừ lý sinh học phía sau. Trong bể được lắp đặt hệ thống thổi khí dưới đáy, nhằm trộn đều nước thải, xứ lý một phần các
56 chất hữu ngồi ra ta cịn châm các hóa chất vào bể này để đảm bảo độ pH tối ưu của nước cho quá trình xứ lý sinh học phía sau.
57
Từ bể điều hòa nước thải sẽ được bơm sang bể sinh học kỵ khí UASB. Trong điều kiện kỵ khí và dịng chảy ngược, sẽ tạo điều kiện các vi sinh vật thực hiện q trình sinh học kỵ khí, sử dụng các chất hữu cơ làm thức ăn, sinh ra các khí như metan,
rác Chơn lấp NaOH, H2SO4 Máy thổi khí Thu khí Đốt Bể nén bùn cát San lấp
chlorine Máy ép bùn polimer
Bánh bùn Nước thải đầu vào
Song chắn rác Bể lắng cắt Hố thu gom Bể trung hòa Bể điều hòa Bể UASB Bể SBR Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận (Sơng Ayun Pa)
Hình 3. 5: Sơ đồ cơng nghệ phương án 2
Máy khuấy chìm
58 CO2, các chất hữu cơ đơn giản. Theo ước tínhbể UASB có thể xử hồng từ 60 – 80% lượng BOD, COD và photpho sẽ được hệ vi sinh trong đây xử lý.
Sau khi đã được xử lý, hỗn hợp nước và bùn được dẫn sang bể SBR (Bể phản ứng làm việc theo mẻ bằng bùn hoạt tính..) để loại một phầm nito cịn xót lại và xử xý chủ yếu lượng photpho tồn tại trong nước.
Nước thải sau bể SBR sẽ được dẫn sang bể khử trùng để loại bỏ các vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh trong nước thải đảm bảo vệ sinh. Sau khi khử trùng, nước thải đầu ra đạt quy chuẩn môi trường QCVN 40/2011BTNMT cột B, xả thải vào nguồn tiếp nhận.
3.4. Lựa chọn cơng nghệ xử lí nước thải cho công ty TNHH BOURBON
3.4.1. Cơ sở lựa chọn UASB
Đặc tính của nước thải mía đường có nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy cao nên cơng đoạn xử lý kị khí rất cần thiết
3.4.1.1. Nguyên lý phương pháp xử lý kị khí.
Q trình phân hủy kị khí là q trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong điều kiện khơng có O2 để tạo ra sản phẩm là CH4 và CO2.
59
Bảng 3. 2: So sánh giữa các phương pháp kị khí
Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm
Hồ kị khí
- Rẻ
- Quản lý, bảo trì, vận hành đơn giản
- Cần diện tích lớn - Gây mùi hơi
- Khơng thu được khí sinh ra
Phân hủy khí xáo trộn hồn tồn
- Thích hợp nước thải có hàm lượng SS cao
- Đảm bảo tính chất nước thải đồng đều trong thiết bị - Tải trọng thấp - Thể tích thiết bị lớn - Sự xáo trộn trở nên khó khi nồng độ SS quá lớn Tiếp xúc kị khí - Thích hợp với nước thải có hàm lượng SS từ trung bình đến cao - Tải trọng trung bình - Vận hành phức tạp Lọc kị khí - Vận hành đơn giản - Phù hợp với các loại nước có COD từ thấp đến cao - Khơng phù hợp với nước thải có hàm lượng SS cao
- Dễ bị tắt nghẽn