Giới thiệu các công nghệ xử lý nước thải đang áp d- 123docz.net

Có 7 công nghệ chính áp dụng cho các nhà máy XLNT đô thị Việt Nam gồm công nghệ bùn hoạt tính truyền thống (CAS), công nghệ bùn hoạt tính dạng mẻ (SBR), công nghệ bùn hoạt tính hiếu – thiếu – yếm khí kết hợp (A2O), công nghệ mương oxy hóa (OD), lọc sinh học nhỏ giọt (TF), công nghệ Hồ (gồm hồ hiếu khí, yếm khí hay ổn định, sục khí, tùy nghi). Trong số này, CAS, SBR, A2O thuộc nhóm công nghệ bùn hoạt tính – là công nghệ phổ biến nhất như Bảng 1-10. Sơ đồ các công nghệ CAS, SBR, A2O, OD, TF, Hồ sinh học như các Hình I-2 ÷ Hình I-7, hình ảnh thực tế các nhà máy XLNT tại Việt Nam áp dụng các công nghệ khác nhau như Phụ lục I.

Xây dựng tiêu chí đánh giá các công nghệ xử lý nước thải đô thị. Áp dụng cho đánh giá một vài công nghệ đã và đang áp dụng tại các trạm XLNT đô thị ở Việt nam

CAS là công nghệ trong đó quá trình phản ứng sinh học và quá trình lắng xẩy ra trong 2 bể riêng biệt (Hình I-2). Nước thải được tiếp nhận liên tục vào bể sục khí (bể Aeroten), quá trình sục khí vừa cấp khí Oxy cho vi sinh vật, vừa duy trì vi sinh vật ở trạng thái lơ lửng trong nước thải. Vi sinh vật sử dụng chất ô nhiễm trong nước thải như nguồn thức ăn để phát triển, sinh ra tế bào mới, do đó chất ô nhiễm được xử lý [8]. Quá trình này thường là hiếu khí (sục khí liên tục), hoặc hiếu – thiếu – yếm khí kết hợp nếu sục khí gián đoạn, tuy nhiên công nghệ CAS áp dụng cho các nhà máy XLNT ở Việt Nam là sục khí liên tục.

Nước thải sau phản ứng sinh học tự chảy tràn sang bể lắng. Tại bể lắng, vi sinh vật (ở dạng bùn – bùn hoạt tính) lắng xuống đáy bể theo nguyên lý lắng trọng lực, nước trong trên mặt bể (nước sau xử lý) chảy tràn vào máng thu nước và ra ngoài. Một phần bùn lắng dưới đáy bể lắng sẽ được hồi lưu lại bể sục khí, một phần (bùn dư) thải bỏ.

Hình I.3. Sơ đồ mô tả công nghệ A2O [19]

A2O là biến thể của CAS, theo đó quá trình phản ứng sinh học và quá trình lắng xẩy ra trong 2 bể riêng biệt nhưng bể phản ứng sinh học được chia thành 3 ngăn duy trì các điều kiện yếm khí, thiếu khí và hiếu khí khác nhau (Hình I-3). Nước thải đầu tiên được tiếp nhận vào ngăn yếm khí được khuấy trộn (không cấp oxy) để duy trì vi sinh vật trong bùn hồi lưu từ bể lắng ở trạng thái lơ lửng. Sau quá trình thiếu khí, hỗn hợp bùn – nước thải tự chảy sang ngăn tiếp theo được khuấy trộn (không cấp oxy) với hỗn hợp bùn - nước thải hồi lưu từ bể hiếu khí nơi có NO3- do quá trình nitrat hóa xẩy ra ở ngăn hiếu khí. Vi sinh vật sử dụng oxy của phần tử

NO3- để phát triển (quá thiếu thiếu khí). Hồn hợp bùn – nước thải từ ngăn thiếu khí tiếp tục tự chảy sang ngăn hiếu khí – khí oxy được cấp vào để duy trì điều kiện hiếu khí trong ngăn này. Nước thải sau đó được lắng tại bể lắng riêng biệt, bùn được hồi lưu theo nguyên lý tương tự như CAS.

Hình I.4. Sơ đồ công nghệ mương oxy hóa [19]

Năm 1950, lần đầu tiên ở Hà Lan, công trình đưa mương oxy hóa vào xử lý nước thải do tiến sĩ Pasveer công tác tại Viện nghiên cứu Public Engineering chủ trì [12]. Đến nay mương oxy hóa có nhiều cải tiến và được áp dụng rộng rãi, đặc biệt ở các trạm xử lý với quy mô nhỏ. OD là một dạng cải tiến của aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiệm hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính (sinh trưởng lơ lửng của vi sinh vật trong nước thải) chuyển động tuần hoàn trong mương. Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20=1000-5000mg/l có thể đưa vào xử lý mương oxy hóa. Đối với nước thải sinh hoạt chỉ cần qua chắn rác, lắng cát và không qua lắng 1 là có thể đưa vào mương oxi hóa. Tải trọng của mương tính theo bùn hoạt tính khoảng 200g BOD5/kg.ngày. Một phần bùn được khoáng hóa ngay trong mương. Do đó, số lượng bùn giảm khoảng 2,8 lần. Thời gian xử lý hiếu khí là 1-3 ngày [19]

OD cũng là công nghệ trong đó quá trình phản ứng sinh học và quá trình lắng xẩy ra trong 2 bể riêng biệt tương tự như CAS, A2O (Hình I-4). Tuy nhiên bể phản ứng sinh học của OD được cấu tạo để nước chảy theo tuần tự dọc theo chiều dài của bể. Thiết bị sục khí bề mặt dạng roto vừa có tác dụng cấp khí, vừa có tác

dụng đẩy nước chảy theo chiều dài bể. Thiết bị cấp khí được lắp đặt tại một số vị trí để tạo ra các vùng hiếu khí (gần roto) và thiếu khí, yếm khí (khi chảy xa vùng roto). Nước thải sau đó được lắng tại bể lắng riêng biệt, bùn được hồi lưu theo nguyên lý tương tự như CAS và A2O [11].

Hình I.5. Sơ đồ công nghệ Lọc sinh học nhỏ giọt [20]

TF cũng là công nghệ trong đó quá trình phản ứng sinh học và quá trình lắng xẩy ra trong 2 bể riêng biệt tương tự như CAS, A2O, OD, tuy nhiên điểm khác biệt là quá trình phản ứng sinh học theo nguyên lý hoàn toàn khác (Hình I-5). Về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học, là tập thể các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kị khí và kị khí tùy tiện. Các vi khuẩn hiếu khí được tập trung ở phần lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng dính bám). Trong quá trình làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau đó nước thải đã được làm sạch được thu gom xả vào lắng 2. Nước vào lắng 2 có thể kéo theo những mảnh mỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọc làm việc. Trong thực tế, một phần nước đã qua lắng 2 được quay trở lại làm nước pha loãng cho các loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh học làm việc. Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxi hóa bởi quẩn thế vi sinh vật ở màng sinh học. Màng này thường dầy khoảng 0,1-0,4

mm. Các chất hữu cơ trước hết bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxi hòa tan và sẽ chuyển sang phân hủy bởi vi sinh vật kị khí. Khi các chất hữu cơ có trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc. Hiện tượng này gọi là “tróc màng”. Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện.

Bể lọc sinh học nhỏ giọt được thiết kế có lớp đệm như là giá thể để vi sinh vật bám dính vào đệm thành một lớp màng mỏng. Đầu tiên, nước thải được bơm lên đỉnh tháp, qua một giàn phun vào lớp đệm. Nước thải khi chảy qua lớp đệm, tiếp xúc với vi sinh vật sẽ diễn ra quá trình phản ứng sinh học. Oxy được cấp bằng quạt từ đáy tháp thổi ngược lên, hoặc được cung cấp bởi quá trình tiếp xúc tự nhiên với không khí trong quá trình nước thải rơi từ đỉnh tháp xuống đáy tháp. Nước thải sau khi rơi xuống đáy tháp được hồi lưu, bơm cùng nước thải vào ngược lại đỉnh tháp. Nước thải sau đó được lắng tại bể lắng riêng biệt tương tự như CAS và A2O nhưng không có hồi lưu bùn. Bùn dư định kỳ rút từ bể lắng [19].

SBR khác với CAS, A2O, OD, TF là toàn bộ quá trình phản ứng sinh học và lắng xẩy ra trong cùng một bể, do đó SBR thường phải có 2 bể luân phiên nhau (Hình I-6). Nước thải được tiếp nhận vào 1 bể SBR, tiếp xúc với vi sinh vật có sẵn trong bể được duy trì ở trạng thái lơ lửng (sục khí để duy trì điều kiện hiếu khí hoặc khuấy trộn để duy trì điều kiện thiếu khí, yếm khí) và diễn ra quá trình phản ứng sinh học. Sau quá trình phản ứng sinh học, việc sục khí (hoặc khuấy trộn) dừng lại, vi sinh vật được lắng xuống đáy bể và nước trong được rút ra ngoài. Bùn dư được gián đoạn rút ra. Thường thì nước thải không được tiếp nhận vào bể khi đang diễn ra quá trình lắng và rút nước (trừ SBR liên tục), khi đó nước thải được tiếp nhận vào bể thứ 2. Cứ thế 2 (hoặc nhiều bể) luân phiên lặp đi lặp lại quá trình này. SBR đang áp dụng cho các nhà máy XLNT ở Việt Nam là SBR tiếp nhận nước thải gián đoạn [16].

Hình I.6. Sơ đồ công nghệ SBR [20]

Hồ sinh học là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ thời xa xưa (Hình I-6). Khi vào hồ, do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng xuống đáy. Các chất hữu cơ còn lại trong nước thải sẽ bị các vi sinh vật hấp thụ và oxy hóa bởi vi sinh vật, rong, tảo và các thực vật bậc cao có trong nước thải. Lượng oxy cho quá trình sinh hóa chủ yếu là do không khí xâm nhập qua mặt thoáng của hồ và do quá trình quang hợp của thực vật nước. Hồ hiếu khí (tự nhiên) có chiều sâu khoảng 0,3 ÷ 0,6m; hồ tùy tiện có chiều sâu khoảng 1,5 ÷ 2,5m với thời gian lưu từ 25 đến hơn 180 ngày; hồ sục khí có chiều sâu khoảng 3 ÷ 6m với thời gian lưu khoảng 5 ÷ 30 ngày; hồ yếm khí có chiều sâu khoảng 2,5 ÷ 6m và thời gian lưu khoảng 30 ÷ 50 ngày [20]. Vì chất rắn lơ lửng trong hồ thấp nên không cần bể lắng sau quá trình xử lý như các công nghệ khác.

CHƯƠNG II. CƠ SỞ XÂY DỰNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

II.1. Khái niệm đánh giá công nghệ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Theo Giáo sư David Banta thuộc đại học Maastricht, Công nghệ nói chung được định nghĩa là "khoa học hay kiến thức áp dụng cho một mục đích nhất định". Đánh giá công nghệ được định nghĩa là một hình thức của nghiên cứu chính sách nhằm kiểm tra hậu quả ngắn hạn và dài hạn (ví dụ: xã hội, kinh tế, đạo đức, pháp lý) của một công nghệ đã được ứng dụng. Mục tiêu của đánh giá công nghệ được cho là để cung cấp cho các nhà hoạch định chính sách các thông tin về các chính sách và các lựa chọn tôi ưu có thể thay thế [31].

Coates (1976) định nghĩa đánh giá công nghệ là "một loại của các nghiên cứu chính sách, trong đó có hệ thống kiểm tra những tác động về xã hội có thể xảy ra khi một công nghệ được áp dụng, mở rộng hoặc sửa đổi. Nó nhấn mạnh đến những hậu quả ngoài ý muốn được áp dụng trực tiếp, gián tiếp, hoặc trì hoãn " [4]. Ngoài ra theo Decker, 2005, đã định nghĩa "Đánh giá công nghệ (TA) là một quy trình khoa học, tương tác và giao tiếp, nhằm mục đích góp phần vào sự hình thành của dư luận và chính trị trên các khía cạnh xã hội của khoa học và công nghệ" [4].

Có nhiều nhà khoa học, tổ chức đưa ra các định nghĩa đánh giá công nghệ khác nhau, nhưng mục đích chung của đánh giá công nghệ là:

- giúp các nhà hoạch định chính sách đưa ra quyết định; - chỉ ra những đồng tình và tranh luận;

- phát hiện ra giả thiết và trở ngại; và

- xác định rủi ro của các tùy chọn khác nhau

Theo mục 13 điều 3 luật chuyển giao công nghệ số 80/2006/QH11 do Quốc hội ban hành tại khóa XI, kỳ họp thứ 10 từ ngày 17-10-2006 đến 29-11-2006 nói rõ “Đánh giá công nghệ là hoạt động xác định trình độ, giá trị, hiệu quả kinh tế và tác

động kinh tế - xã hội, môi trường của công nghệ”. Điều 16, nghị định số 80/2014/NĐ-CP ngày 6/8/2014 về thoát nước và xử lý nước thải quy định về hoạt động thoát nước và xử lý nước thải tại các đô thị, các khu công nghiệp, khu kinh tế, khu chế xuất, khu công nghệ cao (sau đây gọi tắt là khu công nghiệp), khu dân cư nông thôn tập trung đã đưa ra các tiêu chí lựa chọn công nghệ xử lý nước thải như sau:

1. Hiệu quả xử lý của công nghệ: Đảm bảo mức độ cần thiết làm sạch nước thải, có tính đến khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận.

2. Tiết kiệm đất xây dựng.

3. Quản lý, vận hành và bảo dưỡng phù hợp với năng lực trình độ quản lý, vận hành của địa phương.

4. Chi phí đầu tư hợp lý trong đó tính đến cả sự phụ thuộc vào công nghệ nhập khẩu.

5. Phù hợp với đặc điểm điều kiện khí hậu, địa hình, địa chất thủy văn của khu vực và khả năng chịu tải của nguồn tiếp nhận.

6. An toàn và thân thiện với môi trường

7. Có khả năng mở rộng về công suất hay cải thiện hiệu quả xử lý trong tương lai.

8. Đảm bảo hoạt động ổn định khi có sự thay đổi bất thường về chất lượng nước đầu vào, thời tiết và biến đổi khí hậu.

9. Mức độ phát sinh và xử lý bùn cặn.

10. Tiết kiệm năng lượng, có khả năng tái sử dụng nước thải, bùn thải sau xử lý. Căn cứ vào điều kiện cụ thể, Ủy ban nhân dân cấp tỉnh quyết định việc áp dụng các tiêu chí lựa chọn cho phù hợp. Công nghệ phù hợp là công nghệ có thể đáp ứng các quy chuẩn/tiêu chuẩn về xả thải và thích nghi của công nghệ đó đối với điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội. Công nghệ phù hợp có thể là công nghệ hiện

đại hay đơn giản. Như vậy, một công nghệ phù hợp trong bối cảnh phát triển bền vững là khi công nghệ này có chi phí thấp nhất (chi phí đầu tư và vận hành), khả thi về mặt kỹ thuật và pháp lý, đảm bảo hiệu quả xử lý ô nhiễm và được cộng đồng chấp nhận [6]. Việc chọn lựa công nghệ xử lý nước thải phù hợp được thực hiện dựa trên việc xem xét, đánh giá rất nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nhau. Vấn đề được quan tâm hàng đầu trong việc lựa chọn công nghệ là bản chất ứng dụng công nghệ chẳng hạn công nghệ xử lý/ tái chế/ tái sử dụng,…tiếp theo đó các yếu tố ảnh hưởng bao gồm hiệu quả, chi phí, các yếu tố xã hội và thể chế cũng được quan tâm trong việc lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp [24].

II.2. Nguyên tắc chung về việc lựa chọn, định hướng các tiêu chí

Định hướng lựa chọn công nghệ:

Công nghệ phù hợp là công nghệ có thể đáp ứng các quy chuẩn/ tiêu chuẩn

Giới thiệu các công nghệ xử lý nước thải đang áp dụng tại Việt Nam [19]

Thuyết minh quy trình công nghệ

Giới thiệu công nghệ nhà máy