1 – Bể chứa cặn vẩn nguyên liệu; 2 – Bẫy cát; 3 – Bể hốn hợp tập trung nước thải;
6 – Bể hiếu khí (aeroten); 7 – Ngăn tái sinh bùn hoạt tính; 8 – Bể lắng bổ sung;
9 – Giếng nước trong ra; 10 – Lọc; 11 – Clo hóa; 12 – Giếng chứa bùn hoạt tính;
13 – Trạm bơm; 14 – Trạm khí nén; 15 – Nghiền nát cặn vẩn (máy nghiền); 16 – Bãi chứa cặn bùn và phơi khô.
Nước thải từ dây chuyền cơng nghệ chính được xử lý ngun liệu, pha môi trường, lên men, chưng cất, dịch sau tách men được đưa vào bể chứa 1 và các bẫy cát 2. Từ 1 cịn có nhiều các tạp chất thơ có nguồn gốc hữu cơ như cặn vẩn của rỉ đường với các protein xác men, xenlulose, lignin,… thì được đưa qua máy nghiền 15 để nghiền nát rồi đưa tiếp vào hòa lại với nước ở giếng 4. Các loại nước thải được trộn chung ở bể điều hịa 3. Thể tích bể 3 tính tốn sao cho phù hợp với lượng nước thải có thời gian lưu là 4h. Sau đó nước thải được chảy vào giếng 4 hịa với bùn hoạt tính hồi lưu từ 10 hoặc 8. Ở quy trình cơng nghệ này sử dụng kỹ thuật bùn hoạt tính làm tăng cường hiệu quả xử lý hiếu khí ở 2 mức độ: Bổ sung thêm bùn hoạt tính hồi lưu vào giếng hịa trộn 4 sao cho nước vào các bể lắng sơ bộ 5 bổ sung bùn hiếu khí 6. Ở các bể 5 nước được lưu lại 60 – 90 phút. Trong thời gian này, nước bắt đầu sáng màu và phân hủy các chất hữu cơ nhờ tác dụng cả bùn hoạt tính, một số tạp chất lơ lửng được lắng xuống đáy bể và lấy ra đưa vào bãi chữa 16 cho phơi sấy khô.
Sau bể lắng 5, nước được đưa vào bể hiếu khí 6 trộn lẫn với phần chính của bùn hoạt tính hồi lưu từ 8 và 10. Bùn hoạt tính có thể được hoạt hóa bằng cách bổ sụng nguồn dinh dưỡng như N, P tính theo hàm lượng BOD của nước thải. Qua thực nghiệm, các chuyên gia đã xác định tỉ lệ thích hợp BOD:N:P = 100:7:0,5. Thể tích bể hiếu khí được tính tốn theo lưu lượng dòng chảy sao cho nước lưu ở đây được từ 12 – 18h. Thổi khí từ trạm khí nén 14 với mức độ 20 – 30m3/m3 nước. Trong bể hiếu khí 6, dành một ngăn 7 để hoạt hóa bùn chứa khoảng 30% thể tích. Bùn hồi lưu được đưa vào đây, hịa với nước chung sao cho lượng bùn có ở bể hiếu khí trong thời gian làm việc là 3 – 3,5 g/lit.
Nước sau khi được oxy hóa ở bể hiếu khí sẽ được chảy vào bể lắng bổ sung 8 và lưu lại ở đây khoảng 2 – 2,5h. Cặn bù ở 8 được đưa về giếng chứa 12 và được bơm 13 đưa trở lại bổ sung cho 4 và 7.
Nước sau khi lắng 8 được tập trung vào 9 rồi qua lọc 10 và clo hóa ở 11 (5g/m3). Nước ra có các chỉ tiêu pH = 7,8 – 8,1; các chất khoáng 350 mg/lit; tổng ni tơ 14 – 28 mg/lit; BOD20 = 15 – 20 mg/lit.
Màu nước vàng nhạt, nếu pha loãng 1:20 – 1:25 thì sẽ mất màu. Trường hợp nước ra qua xử lý một lần không đạt yêu cầu để đưa vào sơng hồ thì từ 9 có
thể cho trở lại 6 để xử lý lần thứ hai, điều chỉnh q trình thổi khí sao cho các VSV nitrat hoạt động để khử nitrat thành N2 ở điều kiện hiếu khí (anoxic) trong thời gian ngắn.
Ngồi quy trình xử lý nước thải nhà máy rượu cồn từ rỉ đường bằng công nghệ bể hiếu khí với kỹ thuật bùn hoạt tính vừa nêu ở trên, người ta còn dùng quy trình cơng nghệ xử lý kỵ khí nước thải với hàm lượng cao các chất hữu cơ, quy trình này gồm 2 giai đoạn: Thủy phân hydrat cacbon, protein, chất béo có trong nước thải; Biến đối các sản phẩm thủy phân của các hợp chất hữu cơ thành khí, đồng thời tạo muối khống và các hợp chất humic còn lại ở trong bùn.
Như đã biết, sự phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ chủ yếu nhờ các VSV tạo thành axit và metan. Các hydratcacbon và một phần chất béo bị phân hủy tạo thành hỗn hợp các axit béo phân tử thấp, các axit hữu cơ như axit axetic, butyric, propionic, pH môi trường giảm tới 5 hoặc thấp hơn. Các axit hữu cơ và các hợp chất ni tơ hòa tạn lại bị phân hủy tiếp thnafh các hợp chất amon, amin, muối cacbonat và một lượng nhỏ các khí CO2, N2, CH4 và H2. Kết quả, độ axit hoạt động của nước thải được nâng dần lên. Để giữ được mức độ cần thiết của 2 giai đoạn, người ta cần phải đưa hỗn hợp các chủng VSV xác định vào các bể kỵ khí. Ở giai đoạn đầu, lên men có tính axit, các vi khuẩn phân hủy các hợp chất hydratcacbon, protein, lipit là chủ yếu; giai đoạn sau cần các vi khuẩn sử dụng chất hữ cơ tạo metan.
Phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ trong nước thải ửo khoảng nhiệt độ ơn hịa từ 29 0 40oC và ở nhiệt độ cao từ 50 – 57oC.
Riêng với bã thải rượu – rỉ đường có nồng độ các chất hữu cơ cao nên chọn quy trình cơng nghệ xử lý gồm 3 cơng đoạn:
+ Xử lý kỵ khí.
+ Xử lý hiếu khí có kết hợp với kỹ thuật bùn hoạt tính. + Xử lý bằng ao hồ sinh học hoặc phương pháp lý – hóa.
2.2.2. Cơng nghệ xử lý nước thải cồn của Công ty TNHH Cơng nghệ Mơi trường Hịa Bình Xanh. Hịa Bình Xanh.
Hình 2.13 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải cồn của Công ty TNHH Cơng nghệ Mơi trường Hịa Bình Xanh. [15]
Cơng nghệ xử lý nước thải sản xuất cồn của Công ty TNHH Công nghệ Mơi trường Hịa Bình Xanh có các ưu điểm:
- Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu BOD, COD, Nitơ cao. - Đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra.
- Chi phí vận hành thấp chủ yếu bằng phương pháp sinh học, dễ vận hành (có thể đào tạo những người chưa có chun mơn về xử lý nước thải vận hành hệ thống).
- Giảm thiểu tối đa thể tích bùn thải, dễ dàng vận chuyển và bảo quản có thể sử dụng bùn để làm phân vi sinh bón cho cây trồng.
- Có thể tái sử dụng nước thải sau xử lý cho mục đích tưới cây, tưới đường …
2.2.3. Cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy rượu cồn của Công ty Cổ phần cơ khí mơi trường ETM [16]
Nước thải sau khi qua song chắn rác để loại bỏ các loại rác thải và cặn có lẫn trong dịng nước sẽ được dẫn đến bố thu gom. Dung tích của hố thu gom là 70m3, sâu
2m. sau đó được bơm vào 2 tank yếm khí và chảy tràn vào bể điều hòa. Từ đây nước thải được bơm qua bể Aerotank sau đó chuyển qua bể lắng thứ cấp và tới bể tạo bông. Nước sau khi qua bể lắng cuối sẽ được thải ra theo hệ thống thoát nước của khu CN.
Hố thu gom: Có nhiệm vụ thu hết toàn bộ các nguồn nước thải cần được xử lý
trong quá trình sản xuất và sinh hoạt của cán bộ nhân viên, trung hịa và pha lỗng nồng độ nước thải cũng như làm đồng đều nguồn nước cần xử lý. Hố thu gom đồng thời cũng là nơi dự trữ nước thải cho hệ thống xử lý hoạt động liên tục. Trong bể chứa, có 2 hệ thống song chắn rác, tại đây công nhân phải kiểm tra và vệ sinh định kì hàng tháng. Nồng độ COD và pH trong hố thu cần được kiểm tra theo định kì ít nhất 10 ngày/1 lần để đảm bảo nồng độ các chất ô nhiễm không vượt cao quá chỉ số cho phép. Nếu nồng độ pH vượt quá ngưỡng từ 4.5-7 thì phải tiến hành điều chỉnh lại ngay để ổn định lại các thành phần có trong nước thải.
Tank yếm khí: Có tác dụng xử lý một phần các chất gây ô nhiễm trong nước thải và góp phần nâng độ pH của nước thải lên để phù hợp với hệ thống xử lý hiếu khí tiếp theo. Độ pH trong quá trình xử lý này giao động trong khoảng 5.5-8.0
Bể lắng sơ bộ: Nước thải sau khi được xử lý tại tank yếm khí sẽ được chảy tràn
qua bể lắng sơ bộ. taị đây các chất cặn còn tồn tại trong nước sẽ được lắng xuống và loại ra khỏi hệ thống. Bể lắng sơ bộ, đồng thời cũng là bể trung hịa và thu khí. Tại đây khí Metan được thu gom và nước thải được trung hịa bằng NaOH. Dung tích của bể điều hịa là 10m3. Tại bể điều hòa, pH sẽ được điều chỉnh để phù hợp với hệ thống xử lý hiếu khí. pH sau khi được điều chỉnh sẽ giao động trong khoảng 7.6 đến 7.8. nếu trong trường hợp độ pH thấp sẽ sử dụng NaOH 25%, còn trong trường hợp pH quá cao, sẽ sử dụng H3PO4 5%. Trong q trình xử lý hệ thống sục khí sẽ đảm nhiệm vai trị sục khí vào nước thải để đẩy nhanh q trình xử lý và hịa tan khơng khí.
Bể aerotank (Hiếu khí): Từ bể lắng sơ bộ, nước thải được chảy tràn qua bể aerotank (Bể hiếu khí). Tại đây, hệ thống máy thổi khí sẽ có nhiệm vụ cung cấp oxy cho bùn hoạt tính, đồng thời hệ thống máy khuấy sẽ trộn đều nước thải với bùn hoạt tính để tăng khả năng phân giải hiếu khí. Lượng bùn dư trong q trình xử lý sẽ được bơm sang bể chứa bùn.
Bể lắng thứ cấp: Nước thải sau khi xử lý hiếu khí sẽ được chuyển qua bể lắng
thứ cấp. Tại đây một lần nữa các chất cặn bẩn sẽ được thu hồi một lần nữa trước khi chuyển qua bể tạo bông.
Bể tạo bông: Nước thải từ bể lắng thứ cấp chảy sang vẫn còn chứa một số chất
rắn lơ lửng, tại đây các chất này sẽ được xử lý keo tụ bằng hóa chất keo tụ là PAC để làm trong nước.
Bể lắng cuối: Nước thải sau khi xử lý PAC xong sẽ chuyển qua bể lắng cuối để
lọc lượng chất rắn lơ lửng cịn sót lại sau q tình keo tụ. Tại đây nước thải sẽ được khử trùng nhằm diệt các loại vi sinh vật, vi khuẩn tảo, nấm,… cịn sót lại trước khi thải ra hệ thống thốt nước chung của khu cơng nghiệp.
CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3.1. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
3.1.1. Chất lượng nước thải đầu vào
Lưu lượng nước thải tại hệ thống xử lý tập trung: Q = 5000 m3/ngày.đêm;
Căn cứ vào kết quả phân tích nước thải tại cơ sở sản xuất cồn có cơng nghệ tương tự và dự báo nồng độ trung bình của các chất ơ nhiễm trong nước thải sản xuất của nhà máy được đưa ra trong Bảng 1.8 và tham khảo các tài liệu có liên quan thì tính chất nước thải trước khi vào HTXLNT được trình bày trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1 Tính chất nước thải trước khi vào HTXLNT
STT Thông số Đơn vị Giá trị
trước Cột B QCVN 40:2011/BTNMT 01 pH - 5,6 5,5 - 9 02 TSS mg/l 450 100 03 COD mg/l 4500 150 04 BOD5 mg/l 2700 50 05 Tổng N mg/l 100 40 06 Tổng P mg/l 14 6 07 Coliform MPN/100ml 5.104 5000 3.1.2. Mức độ yêu cầu xử lý
- Phân loại: Nước thải sản xuất cồn (cồn thực phẩm và cồn nhiên liệu), áp dụng QCVN 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, ta cần xử lý tất cả các tiêu chí sau: tổng chất rắn lơ lửng, BOD, COD, tổng N, P và coliform.
- Nguồn tiếp nhận: sông Thu Bồn, dựa vào mục 2.3 và 2.4 QCVN 40:2011/BTNMT, ta chọn:
+ Chất lượng nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột B quy định giá trị C - các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả thải và các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
+ Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf = 1,0.
+ Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải được tính theo cơng thức sau:
Cmax =C x Kq x Kf = C x 1,1 x 1,0 = C x 1,1.
+ Áp dụng giá trị tối đa cho phép Cmax = C (không áp dụng với hệ số Kq, Kf) đối với các thông số: pH, coliform.
Bảng 3.2 Tính chất nước thải sau khi vào HTXLNT
STT Thông số Đơn vị Giá trị
trước Giá trị sau Cmax 01 TSS mg/l 450 110 02 COD mg/l 4500 165 03 BOD5 mg/l 2700 55 04 Tổng N mg/l 100 44 05 Tổng P mg/l 14 6,6 06 Coliform MPN/100ml 5.104 5000 3.1.3. Một số yêu cầu khác
Việc lựa chọn phương pháp tối ưu là một vấn đề hết sức quan trọng trong việc giải quyết ô nhiễm. Làm thế nào vừa giảm được nồng độ ô nhiễm xuống mức đạt tiêu chuẩn cho phép, mà lại vừa có hiệu quả kinh tế cao, phù hợp với điều kiện của nhà máy.
Sơ đồ công nghệ và thành phần các cơng trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải còn phụ thuộc vào:
- Vị trí đặt hệ thống xử lý;
- Đáp ứng được diện tích cho phép của hệ thống xử lý nước thải;
- Các cơng trình phải được bố trí phù hợp để hạn chế sử dụng các thiết bị (Bơm, đường ống, …)
- Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và an toàn lao động… - Phương án xử lý phải chịu được sốc tải và công suất thay đổi đột ngột; - Để tiết kiệm nhiên liệu.
3.2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ
- Theo kết quả phân tích nước thải, tỷ lệ BOD/COD bằng 0,6 nên công nghệ xử lý phù hợp là xử lý sinh học. Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải khá lớn, COD là 4500 mg/l nên công nghệ xử lý sinh học kết hợp 2 q trình kị khí và hiếu khí. Ngồi ra, cần thêm q trình thiếu khí để xử lý TN, TP.
- Trước khi đi vào hệ thống xử lý sinh học, nước thải sẽ đi qua xử lý sơ bộ để nâng cao hiệu quả xử lý của các cơng trình tiếp theo. Bể điều hịa có chức năng điều hòa lưu lượng, nồng độ của nước thải đồng thời giảm kích thước giá thành các cơng trình đơn vị phía sau, tránh tình trạng q tải vào các giờ cao điểm. Nước thải sau khi qua bể điều hịa được bơm lên cụm bể hóa lý như: bể tuyển nổi, cụm bể keo tụ - tạo bông kết hợp lắng, … để xử lý TSS và một phần BOD, COD.
Như vậy, dựa vào nội dung đã phân tích, có thể đề xuất 2 phương án cụ thể như sau:
3.2.1. Phương án 1
Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệ phương án xử lý 1.
Ghi chú :
Đường nước Đường khí
Đường hóa chất Đường bùn
Bể trung gian Bể Aerotank NaOCl Máy thổi khí Bể khử trùng Bể lắng 2 (sinh học) Bể Anoxic Máy ép bùn Xử lý theo quy định IR Bể UASB Bể keo tụ – tạo bông
Bể lắng 1 (hóa lý) PAC, Polymer
Bể chứa bùn Hố thu gom
Bể điều hịa sục khí Máy thổi khí
Nguồn tiếp nhận loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT Thu hồi CH4 đốt
nồi hơi và chạy máy phát điện
Bể nén bùn Nước thải
3.2.1.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải được dẫn về hệ thống xử lý nước thải tập trung tại hố thu gom. Hố thu được thiết kế đảm bảo thu gom toàn bộ lượng nước thải phát sinh từ nhà máy. Nước thải tiếp tục được bơm qua bể điều hòa.
Bể điều hịa có chức năng điều hịa lưu lượng, nồng độ của nước thải tránh gây hiện tượng quá tải cho các cơng trình phía sau. Trong bể điều hòa được lắp đặt hệ thống phân phối khí dưới đáy bể với mục đích xáo trộn nước thải đồng thời ngăn quá trình lắng cặn và q trình lên men yếm khí xảy ra ở bể điều hịa tránh mùi hôi phát