Khử trùng thông thường liên quan đến việc tiêm dung dịch clo vào đầu cuối một
lưu vực tiếp xúc clo. Liều lượng clo phụ thuộc vào cường độ của nước thải và các yếu tốkhác, nhưng liều lượng 5 đến 15 mg/l là phổ biến. Tác dụng diệt khuẩn của clo và các chất khác chất khử trùng phụ thuộc vào độ pH, thời gian tiếp xúc, hàm lượng chất hữu
cơ và nhiệt độnước thải. [10]
Sau khi xửlý cơ học và sinh học, nồng độ các chất ô nhiễm đã đáp ứng các yêu cầu quy định thì sốlượng vi khuẩn gây bệnh đặc trưng cũng bị giảm theo đáng kể. Tuy
nhiên đểđáp ứng quy chuẩn cần thực hiện các biện pháp khử trùng và diệt khuẩn để loại bỏlượng vi khuẩn gây bệnh còn lại. Đặc biệt đối với một sốdòng nước thải đặc thù như nước thải y tế là quá trình rất quan trọng để loại bỏ mầm bệnh trước khi xả thải. Mục tiêu của khử trùng:
+ Giảm mầm bệnh vi khuẩn xuống dưới tiêu chuẩn tối thiểu.
+ Không dẫn đến nguy cơ gia tăng đối với sức khỏe con người hoặc môi
trường do việc vận chuyển, lưu trữ hoặc xử lý hóa chất khử trùng. Theo nguyên lý, các quá trình khử trùng có thể là lý học hoặc hóa học.
Hình 2.19 Bể khử trùng. [20] 2.4.1 Các phương pháp lý học [22]
a. Phương pháp nhiệt
Xử lý bằng nhiệt độcao hơn nhiệt độ tối đa của vi sinh vật làm biến tính các phân tử (cấu trúc, chức năng) của tế bào vi sinh vật.Khi đun sôi nước ở 1000C đa số các vi sinh vật bị tiêu diệt. Còn một số ít khi nhiệt độ tăng lên cao liền chuyển sang dạng bào tử với lớp bảo vệ vững chắc.. Để tiêu diệt được nhóm vi khuẩn bào tử này, cần đun sôi nước đến 1200C hoặc đun theo trình tự sau: đun sôi ởđiều kiện bình thường 15 đến 20
phút, đểcho nước nguội đi đến dưới 350C và giữ trong vòng hai giờ cho các bào tử phát triển trở lại, sau đó lại đun sôi nước một lần nữa.
Phương pháp nhiệt tuy đơn giản nhưng tốn năng lượng nên thường chỉ được áp dụng ở quy mô nhỏ.
b. Khử trùng bằng tia cực tím
Tia cực tím (UV) là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400nm
(nanometer). Độ dài sóng của tia cực tím nằm ngoài vùng phát hiện, nhận biết của mắt
thường. Dùng tia cực tím để khử trùng không làm thay đổi tính chất hóa học và lý học của nước.
Tia cực tim tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khuẩn, các axit nucleic hấp thụnăng lượng bước sóng 240 – 280 nm và kìm hãm quá trình sinh sản và phát triển của tế bào vi khuẩn. Do đó, tia cực tím có độ dài bước sóng 254nm có khảnăng diệt khuẩn cao nhất.
Nhược điểm của phương pháp này là chi phí vận hành cao, độ đục của nước và chất nhờn bám vào đèn có thểngăn cản tia cực tím tác dụng vào vi khuẩn làm giảm hiệu quả khử trùng
c. Phương pháp siêu âm
Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏhơn 2 w/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có khảnăng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước. Tuy nhiên việc lắp
đặt và sử dụng phương pháp này thường phức tạp và khó điều khiển.
d. Phương pháp lọc
Đại bộ phận vi sinh vật có trong nước (trừsiêu vi trùng) có kích thước 1 – 2 µm. Nếu đem lọc nước qua lớp lọc có kích thước khe rỗng nhỏhơn 1 µm có thể loại trừđược
đa số vi khuẩn. Lớp lọc thường dùng là các tấm sành, tấm sứ có khe rỗng cực nhỏ. Với phương pháp này, nước đem lọc phải có hàm lượng cặn nhỏhơn 2mg/l. Phương pháp có nhược điểm là thường xuyên phải thay lõi lọc và bản chất của phương pháp này không
tiêu diệt được vi sinh vật.
Khử trùng bằng các phương pháp vật lý có ưu điểm cơ bản là không làm thay đổi tính chất lý hóa của nước, không gây nên tác dụng phụ. Tuy nhiên do hiệu suất thấp nên
thường chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép.
2.4.2 Các phương pháp hóa học [22]
Cơ sở của phương pháp hóa học là sử dụng các chất oxy hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào vi sinh và tiêu diệt chúng. Các hóa chất thường dùng là: Clo, brom, iod, clo dioxit, axit hypoclorit và muối của nó, ozone, kali permanganate, hydro peroxit. Do hiệu suất cao nên ngày nay khử trùng bằng hóa chất đangđược áp dụng rộng rãi ở mọi qui mô.
a. Khử trùng nước bằng Clo và các hợp chất của nó
Đây là phương pháp đơn giản, rẻ tiền và hiệu quảcao. Người ta thường dùng các loại clo sau để khử trùng:
+ Clo lỏng Cl2
+ Natri hypoclorit dạng lỏng NaClO
+ Canxi hypoclorit dạng rắng CaCl2(ClO)2.2H2O
Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử axit hypoclorit HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh.
HClO rất yếu, không bền và dễ phân hủy ngay thành HCl và oxy nguyên tử hoặc tạo thành H+ + OCl–:
Cl2 + H2O -> HCl + HOCl HOCl -> HCl + O HOCl -> H+ + OCl–
Hoặc CaCl2O + 2H2O -> Ca(OH)2 + 2HClO + CaCl2
Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua 2 giai đoạn: đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại
quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào.
Tốc độ của quá trình khửtrùng được xác định bằng động học của quá trình khuếch tán chất diệt trùng qua vỏ tếbào và động học của quá trình phân hủy men tế bào.
Nhược điểm của phương pháp này là ảnh hưởng bởi pH và nhiệt độ, có thể làm giảm pH của nước.
b. Khử trùng nước bằng iod
Iod là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để khửtrùng nước ở các bể bơi.
Là chất khó hào tan nên iod được dùng ở dạng dung dịch bảo hòa.
Khi độ pH của nước nhỏhơn 7, liều lượng iod sử dụng lấy từ 0,3 đến 1 mg/l. Nếu sử dụng cao hơn 1,2mg/l sẽlàm cho nước có mùi vị iod.
c. Khử trùng bằng ozone
Ozon là chất khí, có khảnăng oxy hóa mạnh. Trong nước, ozon bị phân ly theo các phản ứng:
O3 + H2O -> HO3+ + OH– HO3+ + OH– -> 2HO2 O3 + HO2 -> HO + 2O2 HO + HO2 -> H2O + O2
Ozone được tạo ra bằng cách cho oxy hoặc không khí đi qua thiết bị phóng tia lửa điện. Để cấp đủlượng ozone khử trùng cho nhà máy xửlý nước, dùng máy phát tia lửa điện gồm hai điện cục kim loại đặt cách nhau một khoảng cho không khí chạy qua. Cấp dòng điện xoay chiều vào các điện cực để tạo ra tia hồ quang, đồng thời với việc thổi luồng không khí sạch đi qua khe hở giữa các điện cực để chuyển một phần oxy thành ozone.
Ưu điểm của phương pháp này là làm giảm nhu cầu oxy của nước, giảm nồng
độ chất hữu cơ, nồng độ các chất hoạt tính, khử màu, phenol và xyanua; không gây mùi;
tăng nồng độ oxy hòa tan; khong cso sản phẩm phujgaay độc hại; tăng vận tốc lắng cặn
lơ lửng; ít ảnh hưởng bởi nhiệt độ và pH và không cần khâu định lượng như Clo.
Tuy nhiên, phương pháp này có vốn đầu tư ban đầu cao và tiêu tốn nhiều năng lượng điện.
2.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN CẶN [23]
Trong các trạm xửlý thường có khối lượng cặn lắng tương đối lớn từ song chắn rác, bể lắng đợt I, II… Trong cặn chứa rất nhiều nước (độ ẩm từ 97 – 99%), và chứa chất hữu cơ có khảnăng, do đó cặn cần phải xửlý để giảm bớt nước, các vi sinh độc hại
trước khi thải cặn ra nguồn tiếp nhận.
2.5.1 Xử lý bùn thải bằng phương pháp lược bỏ các tạp chất khô [23]
Một trong những cách xử lý bùn thải thường được áp dụng nhất là sử dụng
phương pháp lược bỏ các tạp chất khô. Cách này thực hiện khá đơn giản, chúng ta chỉ
cần lược bỏđi những tạp chất khô để tránh gây tắc nghẽn đường ống và máy bơm. Điều này sẽ không làm cản trở các công tác quản lý vận hành của đường ống và máy bơm
nữa.
2.5.2 Xử lý bằng phương pháp nén bùn [23]
Phương pháp nén bùn hay cô đặc bùn cũng là một trong những cách xử lý rất hay
được áp dụng hiện nay. Mục đích chính của việc nén bùn chính là tăng nồng độ chất rắn của bùn và đồng thời làm giảm đi độ ẩm của bùn. Đây cũng là cách xử lý bùn thải khá hiệu quả và tiết kiệm, giúp bảo vệmôi trường sạch sẽ.
Hình 2.20 Bể nén bùn. [23] 2.5.3 Xử lý bằng phương pháp tách nước [23]
Chúng ta cũng có thểdùng phương pháp tách nước để xử lý bùn thải. Tách nước trong bùn thải bằng cách lọc ép cơ giới hoặc có thể sử dụng sân phơi bùn. Tách nước bằng cách lọc ép cơ giới phổ biến hơn so với việc sử dụng sân phơi bùn. Thiết bị lọc ép
thường được sử dụng là vải lọc hoặc màng lọc. Với phương pháp lọc ép, hàm lượng chất rắn được đưa ra có thể lên trong khoảng dao động từ20% đến 40%. Hàm lượng chất rắn
2.5.4 Xử lý bằng phương pháp ổn định bùn cặn [23]
Mục đích của việc xử lý bùn thải bằng cách ổn định bùn cặn nhằm phân hủy thành phần hữu cơ, làm giảm khối lượng và tạo ra sản phẩm ít có mùi hôi cũng như an toàn đối với cộng đồng. Có rất nhiều cách đểổn định bùn cặn như phân hủy hiếu khí, kỵ khí,
ủ phân compost hay ổn định bằng vôi, xử lý nhiệt.
Xuyên suốt quá trình xử lý bùn, với mục đích làm giảm hàm lượng bùn phát sinh từ hệ thống xửlý nước thải, bắt đầu từ khâu xử lý nước thải trở về sau. Việc bổ sung các chế phẩm sinh học với mục đích giúp gia tăng đáng kể tốc độ phân huỷ các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ của vi khuẩn, là biện pháp đang được áp dụng. Nhờ hoạt động của các vi sinh, dẫn đến kết quả là thể tích bùn giảm đáng kể qua việc oxy hoá nhanh chóng các hợp chất hữu cơ phân huỷ chậm và khó phân huỷ sinh học.
2.6 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU TRÊN THỰC TẾ THỰC TẾ
Hình 2.21 Sơ đồ công nghệ xửlý nước thải nhiễm dầu công ty PTSC Dầu khí Việt Nam. Nước thải vào Hóa chất Hóa chất Xử lý định kỳ Xử lý định kỳ Bể chứa dầu Bể chứa bùn Nguồn tiếp nhận QCVN 40:2011/BTNMT cột A Bể lọc áp lực Bể trung gian Bể lắng Bể keo tụ tạo bông
Bể phản ứng Bể tách dầu Bể điều hòa
Hình 2.22 Sơ đồ công nghệ xửlý nước thải khai thác đá vôi nhà máy lọc dầu Dung Quất. Bùn hoàn lưu Nước thải vào PAC, Polymer Điều chỉnh pH Xử lý định kỳ Bể chứa dầu Bể chứa bùn Nguồn tiếp nhận QCVN 40:2011/BTNMT Bể lọc áp lực Bể trung gian Bể lắng Bể keo tụ tạo bông Bể phản ứng Bểđiều hòa Bể tách dầu Hố gom Song chắn rác Thổi khí
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Hệ thống xử lý nước thải tập trung bao gồm các loại nước thải :
Nước thải sinh hoạt: Với số lượng lao động dao động tối đa 70 người/ngày thì
lượng nước thải phát sinh hàng ngày khoảng 7 m3/ngày đêm [1] sẽ được xử lý sơ bộ
bằng bể tự hoại 3 ngăn hiện hữu tại Xí nghiệp trước khi đi vào hệ thống xử lý tập trung.
Nước thải sản xuất: nước thải từ quá trình hoạt động vệ sinh thiết bị, đường ống, tàu, sà lan; nước xả đáy các bồn chứa dầu sau mỗi lần nhập dầu vào bồn chứa..
Vậy lưu lượng nước thải trung bình ngày của Kho là Qtbngày = 60 m3/ ngày đêm.
Yêu cầu lựa chọn hệ thống xử lý xử lý phải thỏa mãn các yếu tố:
• Nước sau xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia vềnước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT cột B.
• Hiệu quả quá trình xử lý cần thiết và hiệu quả xử lý các công trình đơn vị.
• Chi phí vận hành phù hợp yêu cầu của Xí nghiệp
3.2 THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO
Dựa vào thời gian hoạt động, quy mô, loại hình hoạt động ta có bảng tính chất, thành phần nước thải đầu vào như sau.
Bảng 3.1 Thành phần và tính chất của nước thải đầu vào [1] STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả QCVN 40:2011/ BTNMT cột B Cmax = C × 0,9 × 1,1 (*) So sánh 1 pH - 7,7 5,5 – 9 5,45 – 8,91 Đạt 2 TSS mg/l 313 100 99 Vượt 3,16 lần 3 COD mg/l 180 150 148,5 Vượt 1,2 lần 4 BOD5 mg/l 100 50 49,5 Vượt 2,02 lần 5 Tổng N mg/l 38 40 39,6 Đạt 6 Tổng P mg/l 4 6 5,94 Đạt 7 Dầu khoáng mg/l 49,7 10 9,9 Vượt 5,02 lần 8 Coliform mg/l 3000 5000 4950 Đạt
Kết luận: Nước thải tập trung gồm nước thải sinh hoạt của công nhân làm việc trong Kho và nước thải nhiễm dầu từ việc rửa máy móc, thiết bị muốn xử lý tốt thì công nghệ
phải có sự kết hợp giữa cơ học và sinh học.
Ta có:
𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵5
𝐶𝐶𝐵𝐵𝐵𝐵 =
100
180 = 0,56 > 0,5
Nên ta sử dụng công trình sinh học xử lý nước thải và công trình chính là bể Aerotank.
3.3 ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH 3.3.1 Phương án I 3.3.1 Phương án I a. Sơ đồ công nghệ Hình 3.1 Sơđồ công nghệ phương án I. Bùn dư Polymer Bể lắng đứng Bể Aerotank Bểđiều hòa khuấy trộn Bể tách dầu Bể thu gom Bể chứa dầu Nước thải vào Nguồn tiếp nhận đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột B Xửlý định kỳ Clo Bể khử trùng Máy thổi khí Bể nén bùn Tuần hoàn bùn Xửlý định kỳ Song chắn rác cơ khí Đường nước Đường bùn Đường dầu Đường hóa chất Đường nước tách bùn Đường khí Máy nén bùn Nước sau tách bùn
b. Thuyết minh công nghệ
Nước thải đi theo hệ thống mương dẫn chảy qua song chắn rác cơ khí để khử cặn. Tại đây sẽcó hai bơm chìm thay phiên nhau hoạt động đểđưa nước thải lên bể tách dầu Nước chảy qua ngăn thứ nhất bể tách dầu, dầu có tỉ trọng nhẹhơn nước sẽ nổi lên trên mặt nước và được công nhân vớt và đem đi xửlý định kỳ. Nước chảy tiếp qua ngăn thứ
2, và được tự chảy tiếp sang bểđiều hòa. Bểđiều hòa khuấy trộn có tác dụng điều hoà
lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do đó
giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định đồng thời giảm kích thước các công trình đơn vị
tiếp sau. Tại bểđiều hòa có bốtrí bơm chìm bơm nước thải vào bể Aerotank. Ở bể này,
hàm lượng BOD và COD còn lại trong nước thải sẽđược xử lý tiếp với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Hiệu quả khử BOD và COD có thểđạt 80 – 90%. Quá trình chuyển
hóa cơ chất. Oxi hóa và tổng hợp tế bào:
Chất hữu cơ + O2 => CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian.
Không khí được cung cấp cho bể sinh học nhờ máy sục khí. Nước thải mang những chất hữu cơ khi đi ngang qua và tiếp xúc với lớp màng vi sinh này sẽđược vi sinh vật dùng để làm thức ăn tồn tại và phát triển. Từđó nồng độ các chất ô nhiễm trong
nước thải được giảm thiểu và ít ô nhiễm hơn. Sau khi qua bể Aerotank nước sẽ chảy tràn qua bể lắng sinh học. Tại đây xảy ra quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bùn (vi sinh