3. Bố cục và hình thức trình bày báo cáo
2.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đang áp dụng tại Việt Nam
2.2.1. Công ty Cổ Phần Chế Biến Hàng Xuất Khẩu Long An – Nhà Máy Điều Long An
• Địa chỉ: số 81B, Quốc lộ 62, Phường 2, Thành phố Tân An, Tỉnh Long An.
• Thông số cơ bản:
• Tổng lưu lượng nước thải: 200 m3/ng.đ
• Lưu lượng nước thải trung bình giờ (24h): 8,4 m3/h
công suất 400 m/ngày đêm
Hình 2.21. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Công ty Cổ phần Chế biến hàng xuất khẩu Long An – Nhà máy điều Long An.
• Tính chất cơ bản của nước thải đầu vào:
+ pH: 6 – 8,5
+ SS: 180 - 290 mg/l
+ BOD5: 350 - 400 mg/l
+ COD: 600 - 750 mg/l
• Yêu cầu: Nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN 14: 2008)
Công nghệ: sử dụng công nghệ sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính Aerotank truyền thồng
• Ưu điểm:
+ Công nghệ đơn giản dễ vận hành
+ Khả năng xử lý nước thải có BOD cao
• Nhược điểm:
+ Đòi hỏi nhiều năng lượng trong suốt quá trình hoạt động
+ Hiệu quả xử lý nito thấp
2.2.2. Công ty Chế Biến Xuất Nhập Khẩu Nông Sản Thực Phẩm Đồng Nai – DONAFOODS DONAFOODS
• Địa chỉ: Khu phố 2, phường Long Bình, Thành Phố Biên Hòa, Tỉnh Đồng Nai.
• Thông số cơ bản
• Tổng lưu lượng nước thải: 200 m3/ng.đ
• Tính chất cơ bản của nước thải đầu vào
+ pH: 5 - 9
+ SS: 200 mg/l
+ BOD5: 410 mg/l
+ COD: 800 mg/l
• Yêu cầu: Nước thải đầu ra phải xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN 14: 2008/BTNMT)
công suất 400 m/ngày đêm
Hình 2.22. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Công ty Chế Biến Xuất Nhập Khẩu Nông sản Thực Phẩm Đồng Nai – DONAFOODS.
Công nghệ: sử dụng công nghệ bùn hoạt tính theo phương pháp thiếu khí và hiếu khí cổ diển
• Ưu điểm:
+ Tiết kiệm diện tích
+ Khả năng xử lý nước thải có BOD cao, khử nito
• Nhược điểm:
+ Chi phí đầu tư xây dựng tốn kém
+ Đòi hỏi nhiều năng lượng để cấp cho máy thổi khí trong suốt quá trình hoạt động
+ Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao vận hành phức tạp
2.2.3. Doanh Nghiệp Tư Nhân Biển Cát
• Địa chỉ: Số 8, Đường Nguyễn Đình Chiểu, Tp Phan Thiết, Tỉnh Bình Thuận.
• Sơ đồ công nghệ
Hình 2.23. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Doanh Nghiệp Tư Nhân Biển Cát.
• Thông số cơ bản
• Công suất thiết kế: 250 m3/ng.đ
• Yêu cầu: Nước thải đầu ra phải xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN 14: 2008/BTNMT)
• Ưu điểm:
+ Tiết kiệm diện tích xây dựng
+ Khả năng xử lý nước thải có BOD cao, khử nito
• Nhược điểm:
công suất 400 m/ngày đêm
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI GIGAMALL QUẬN THỦ ĐỨC, CÔNG
SUẤT 400 M3/NGÀY ĐÊM 3.1. Cơ sở lựa chọn phương án xử lý
Lưu lượng nước thải trung bình ngày của trung tâm thương mại Gigamall: Qtb ngày = 400 m3/ngày đêm
Qtb giờ = 16,7 m3/h
Nước thải trung tâm thương mại chủ yếu là nước thải sinh hoạt và được phát sinh từ các hoạt động của con người như tắm rửa, bài tiết, chế biến thức ăn,…
Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu cơ, các chất hữu cơ hòa tan (thông qua các chỉ tiêu BOD, COD), các chất dinh dưỡng (N,P), các vi trùng gây bệnh (Ecoli, coliform…).
Các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt gồm: protein (40-50%), hydratcarbon (40- 50%), chất béo (5-10%). Và nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt thường dao động trong khoảng từ 150 – 450 mg/l.
3.2. Xác định lưu lượng nước thải đen và xám
Trung tâm thương mại Gigamall khu vệ sinh chọn loại xí bệt, bồn nước tiết kiệm nên chọn lượng nước đen một người từ khu vệ sinh: Qđen = 30 l/người/ngày
(Bảng 1.4/13/[6]).
Tổng lượng nước đen của khu vệ sinh trong một ngày: Số người vào trung tâm thương mại là 2800 người
Qđen = 2800 x 30 : 1000 = 84 m3/ngày Lưu lượng trung bình giờ
Qđen.h = 84
24 = 3,5 m3/h Lưu lượng trung bình giây Qđen.s= 3,5
3600 = 9,72 x 10-4 m3/s = 0,972 l/s
Tổng lượng nước xám trong một ngày: Qxám = 400 - 84 = 316 m3/ngày
Qxám.h = 316
24 = 13,2 m3/h Lưu lượng trung bình giây Qxám.s = 13,2
3600 = 3,7 x 10-3 m3/s = 3,7 l/s Lưu lượng giờ lớn nhất
Q xám (max.giờ) = Qxám.h x Kmax = 13,2 x 1,2 = 15,84 (m3/h) Trong đó Kmax = 1,2 – 1,4 Chọn Kmax = 1,2
Lưu lượng giây lớn nhất: Qxám.s = 15,84
3600 = 4,4 x 10-3 m3/s = 4,4 l/s
Hàm lượng SS trong nước thải
Chọn hàm lượng SS trong phân và nước tiểu là 20 g/người.ngày SSđen = 20
30 x 1000 = 666,7 mg/l
Hàm lượng BOD5 trong nước thải đen:
Chọn BOD5 trong phân và nước tiểu là 18 g/người/ngày và 10 g/người/ngày: BOD5 đen = 18+10
30 x 1000 = 933,3 mg/l
Chọn khối lượng khô trong phân và nước tiểu là 10 g/người/ngày và 25 g/người/ngày
Hàm lượng N trong nước thải đen:
Chọn Nitơ trong phân và nước tiểu là 5% trong lượng khô và 15% trong lượng khô: Nđen = (5% 𝑥 10+15% 𝑥 25)
30 x 1000 =141,7 mg/l
Hàm lượng P trong nước thải đen:
Chọn Photpho trong phân và nước tiểu là 3% trọng lượng khô và 2,5% trọng lượng khô:
Pđen = (3% 𝑥 10+2,5% 𝑥 25)
công suất 400 m/ngày đêm
Bảng 3.1 Hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm khi vào bể tự hoại
Thành phần Đơn vị Nồng độ đầu vào Hiệu suất xử lý Nồng độ đầu ra
pH 7 - 8,1 0 7 – 8,1 BOD5 mg/l 933,3 40% 560 SS mg/l 666,7 70% 200 Tổng N mg/l 141,7 20% 113,4 Tổng P mg/l 30,83 50% 15,4 Tổng coliform MPN/100ml 4,5 x 105 0 4,5 x 105
Bảng 3.2 Thành phần nước thải xám khi qua song chắn rác
Thành phần Đơn vị Nồng độ đầu vào Hiệu suất xử lý Nồng độ đầu ra
pH - 6,8 - 6,8 BOD5 mg/l 310 5 294,5 TSS mg/l 150 5 142,5 Tổng N mg/l 40 0 40 Tổng P mg/l 10 0 10 Dầu mỡ mg/l 40 5 38 Tổng coliform MPN/100ml 4,5 x 104 0 4,5 x 104
Bảng 3.3 Thành phần nước thải xám khi qua bể tách dầu mỡ
Thành phần Đơn vị Nồng độ đầu vào Hiệu suất xử lý Nồng độ đầu ra
pH - 6,8 - 6,8 BOD5 mg/l 294,5 5 279,8 TSS mg/l 142,5 5 135,4 Tổng N mg/l 40 0 40 Tổng P mg/l 10 0 10 Dầu mỡ mg/l 38 40 22,8 Tổng coliform MPN/100ml 4,5 x 104 0 4,5 x 104
Bảng 3.4 Thành phần nước thải tổng hợp từ nước thải xám và đen tại bể thu gom
Thành phần Đơn vị Nồng độ nước thải xám Lưu lượng nước thải xám (m3/ngày) Nồng độ nước thải đen Lưu lượng nước thải đen (m3/ngày) Nồng độ tổng hợp pH - 6,8 316 7 – 8,1 84 7,2 BOD5 mg/l 279,8 316 560 84 338,6 TSS mg/l 135,4 316 200 84 148,7 Tổng N mg/l 40 316 113,4 84 55,4 Tổng P mg/l 10 316 15,4 84 11,1 Dầu mỡ mg/l 22,8 316 0 84 18 Tổng coliform MPN/100 ml 4,5 x 104 316 4,5 x 105 84 13 x 104
công suất 400 m/ngày đêm
Bảng 3.5 Thành phần và tính chất nước thải đầu vào
Thành phần Đơn vị Giá trị QCVN 14:2008/BTN MT, cột B Hệ số K Cmax Trạng thái so với tiêu chuẩn pH - 7,2 5 - 9 - - Đạt BOD5 mg/l 338,6 50 1 50 Vượt 6,8 lần TSS mg/l 148,7 100 1 100 Vượt 1,49 lần Tổng N mg/l 55,4 10 1 10 Vượt 5,5 lần Tổng P mg/l 11,1 10 1 10 Vượt 1,1 lần Dầu mỡ mg/l 18 20 1 20 Đạt Tổng coliform MPN/100 ml 13 x 104 5000 1 5000 Vượt 26 lần
Nhận xét: Bảng thành phần tính chất nước thải đầu vào bể thu gom cho thấy chỉ có pH và dầu mỡ là đạt QCVN 14:2008/BTNMT cột B, các thông số ô nhiễm còn lại vượt rất nhiều lần. Thành phần và lưu lượng nước thải là hai thông số quan trọng nhất, đóng vai trò quyết định trong việc xác định công nghệ, tính toán thiết kế các công trình đơn vị cũng như lựa chọn thiết bị. Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng là các chất rắn lơ lửng (SS), nhu cầu cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ (BOD) và lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ (COD), các chất dinh dưỡng (N, P), các vi khuẩn gây bệnh.
3.3. Đề xuất sơ đồ công nghệ
Dựa trên việc phân tích lưu lượng thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, kỹ thuật đề xuất 2 phương án xử lý nước thải Trung tâm Thương mại Gigamll, quận Thủ Đức như sau:
3.3.1. Phương án 1
Sơ đồ công nghệ 1:
Bể Aerotank
Bể khử trùng
Nguồn tiếp nhận cột B, QCVN 14:2008/BTNMT
Nước thải toilet Nước thải nhà hàng, bếp ăn
Bể tự hoại Bể lắng đứng II Bể tách dầu Bể thu gom Bể điều hòa sục khí Bể điều Anoxic Bể chứa bùn Xe hút bùn Cl2 Tuần hoàn bùn Máy thổi khí SCR thô Tuần hoàn nước
công suất 400 m/ngày đêm Chú thích: : Đường Nước : Đường khí : Đường bùn : Đường hóa chất Thuyết minh sơ đồ công nghệ 1:
Nước thải sinh hoạt có 2 loại là nước thải đen và nước thải xám. Nước thải đen là nước thải từ toilet chảy xuống bể tự hoại. Tại đây diễn ra quá trình lắng cặn và lên men, phân hủy sinh học kỵ khí cặn lắng. Các chất hữu cơ trong nước thải và bùn cặn đã lắng, chủ yếu là các hydrocacbon, đạm, béo,… được phân hủy bởi các vi khuẩn kỵ khí và các loài nấm men. Tiếp tục chảy vảo bể thu gom. Nước thải xám là nước thải từ nhà hàng, bếp ăn sẽ đi qua song chắn rác thô, tách các loại cặn có kích thước lớn hơn các khe của song chắn rác, mục tiêu khử cặn rắn thô như nhựa, giấy,… và bảo vệ bơm tránh tắc nghẽn, hư hại. Tiếp theo chảy qua bể tách dầu để loại bỏ dầu mỡ. Tiếp tục chảy vào bể thu gom. Tại bể thu gom nước thải xám và đen được tập trung lại, tự chảy qua bể lắng đứng I. Bể lắng đứng xử lý một phần SS. Nước thải tự chảy qua bể điều hòa. Tại bể điều hòa, nước thải sẽ được điều hòa lưu lượng và nồng độ ban đầu nhờ vào hệ thống phân phối khí. Nước từ bể điều hòa bơm vào bể Anoxic, để khử một phần BOD5. Nước tiếp tục tự chảy qua bể Aerotank. Tại bể Aerotank, các vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng các chất hữu cơ có trong nước thải như là thức ăn để sinh trưởng, phát triển, tạo thành tế bào mới. Nitơ ở dạng amonia (NH3) được nitrat hóa thành (NO3-). Nước thải một phần tự chảy qua bể lắng đứng II, một phần được tuần hòa trở về bể Anoxic. Ở bể Anoxic, vi sinh vật thiếu khí thực hiện quá trình khử Nitrat (NO3-) thành khí Nitơ (N2). Ở bể lắng đứng II, bùn sinh học lắng xuống đáy bể với tác dụng của trọng lực. Nước thải tự chảy qua bể khử trùng. Phần bùn cặn một phần được bơm vào bể chứa bùn, một phần được bơm về bể Anoxic để duy trì mật độ sinh khối của vi sinh vật. Tại bể khử trùng, vi khuẩn coliform được xử lý. Cuối cùng nước thải đạt cột QCVN 14:2008/BTNMT chảy ra cống thoát nước chung.
Bảng 3.6 Hiệu suất phương án 1
Công trình TSS BOD5 NO3- N P Dầu
mỡ Coliform Bể điều hòa sục khí Cvào (mg/l) 148,7 338,6 0 55,4 11,1 18 13 x 104 H% 0 5 0 0 0 0 0 Cra (mg/l) 148,7 321,7 0 55,4 11,1 18 13 x 104 Bể Anoxic Cvào (mg/l) 148,7 321,7 41,8 55,4 11,1 18 13 x 104 H% 0 30 70 ** 0 0 0 Cra (mg/l) 148,7 225,2 12,8 55,4 11,1 18 13 x 104 Bể Aerotank Cvào (mg/l) 148,7 225,2 12,8 55,4 11,1 18 13 x 104 H% 0 80 0 ** ** 0 0 Cra (mg/l) 148,7 45 12,8 4,6 9,3 18 13 x 104 Bể lắng đứng Cvào (mg/l) 148,7 45 12,8 4,6 9,3 18 13 x 104 H% 50 0 0 0 - Cra (mg/l) 74,4 45 12,8 4,6 9,3 18 13 x 104 Bể Khử trùng (Clo) Cvào (mg/l) 74,4 45 12,8 4,6 9,3 18 13 x 104 H% 0 0 0 0 0 0 98 Cra (mg/l) 74,4 45 12,8 4,6 9,3 18 2600
công suất 400 m/ngày đêm Cống chung Cvào (mg/l) 74,4 45 12,8 4,6 9,3 18 2600 QCVN 14:2008/BTN MT Cột B 100 50 50 10 10 20 5000
Lượng N được xử lý ở các công trình sinh học
Nồng độ BOD5 dòng vào bể Aerotank là 225,2 mg/l, N = 55,4 mg/l, H = 80% Tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 𝐵𝑂𝐷5 𝑁 = 100 5 => N = 𝐵𝑂𝐷5 𝑥 5 𝑥 85% 100 = 225,2 𝑥 5 𝑥 80% 100 = 9 mg/l
N đã sử dụng cho tổng hợp tế bào của bể Aerotank là 9 mg/l N còn lại ở bể Aerotank là 55,4 – 9 = 46,4 mg/l
Lượng N dạng amonia (NH3) để chuyển hóa thành NO3- trong bể Aerotank NO3- = 46,4 x 90% = 41,8 mg/l
Lượng amonia ra khỏi hệ thống nước thải:
46,4 – 41,8 = 4,6 mg/l < QCVN 14:2008 cột B (NH3) = 10 mg/l Lượng Nitrat (NO3-) vào bể Anoxic: 41,8 mg/l
Lượng Nitrat (NO3-) bị khử tại bể Anoxic: 41,8 x 70% = 29 mg/l
Lượng Nitrat ra khỏi hệ thống:
41,8 – 29 = 12,8 mg/l < QCVN 14:2008 cột B (NO3-) = 50 mg/l
Lượng P được xử lý ở các công trình sinh học
Nồng độ BOD5 dòng vào bể Aerotank là 225,2 mg/l, P = 11,1 mg/l, H = 80% Lượng P dùng để tổng hợp tế bào tại bể Aerotank:
𝐵𝑂𝐷5 𝑃 = 100 1 => P = 𝐵𝑂𝐷5 𝑥 1 𝑥 90% 100 = 225,2 𝑥 1 𝑥 80% 100 = 1,8 mg/l
Lượng P còn lại sau khi tổng hợp tế bào
11,1 – 1,8 = 9,3 mg/l < QCVN 14:2008 cột B (P) = 10 mg/l
3.3.2. Phương án 2
Nước thải toilet Nước thải nhà hàng, bếp ăn
Bể tự hoại Bể tách dầu
Bể điều hòa khuấy trộn
Bể MBBR Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận cột B, QCVN 14:2008/BTNMT Bể lắng đứng Bể chứa bùn Xe hút bùn Máy thổi khí SCR thô Javel Bể thu gom
công suất 400 m/ngày đêm Chú Thích: : Đường nước : Đường khí : Đường bùn : Đường hóa chất Thuyết minh sơ đồ công nghệ 2:
Nước thải sinh hoạt có 2 loại là nước thải đen và nước thải xám. Nước thải đen là nước thải từ toilet chảy xuống bể tự hoại. Tại đây diễn ra quá trình lắng cặn và lên men, phân hủy sinh học kỵ khí cặn lắng. Các chất hữu cơ trong nước thải và bùn cặn đã lắng, chủ yếu là các hydrocacbon, đạm, béo,… được phân hủy bởi các vi khuẩn kỵ khí và các loài nấm men. Tiếp tục chảy vảo bể thu gom. Nước thải xám là nước thải từ nhà hàng, bếp ăn sẽ đi qua song chắn rác thô, tách các loại cặn có kích thước lớn hơn các khe của song chắn rác, mục tiêu khử cặn rắn thô như nhựa, giấy,… và bảo vệ bơm tránh tắc nghẽn, hư hại. Tiếp theo qua bể tách dầu để loại bỏ dầu mỡ. Tiếp tục chảy vào bể thu gom. Tại bể thu gom nước thải xám và đen được tập trung lại, tự chảy qua bể lắng ngang. Bể lắng ngang xử lý một phần SS. Nước thải tự chảy qua bể điều hòa. Tại bể điều hòa, nước thải sẽ được điều hòa lưu lượng và nồng độ ban đầu nhờ vào hệ thống phân phối khí. Nước từ bể điều hòa bơm vào bể MBBR để xử lý BOD5, TSS, N, P bởi vi sinh vật hiếu khí và thiếu khí bám ở trên giá thể. Nước thải tiếp tục tự chảy vào bể lắng đứng. Vì một lượng nhỏ vi sinh vật chết sẽ bong tróc ra khỏi giá thể và trôi theo nước qua bể lắng đứng. Ở bể lắng đứng, vi sinh vật chết là bùn sinh học lắng