CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.2. Công nghệ xử lý của hệ thống xử lý nƣớc thải tại 02 CSGG
Với yêu cầu xử lý đặt ra trong thực tiễn, Bộ Công an đã quyết định lựa chọn một công nghệ áp dụng để XLNT chung trong tổng dự án, hầu hết các trạm XLNT cho Trại tạm giam được thiết kế như nhau nhưng khác nhau về quy mô các cơng trình.
Các trạm xử lý nước thải sử dụng các kết cầu bền vững và chịu được tác động của thời tiết cực đoan với trang thiết bị ngoài trời sử dụng chất liệu inox, các hạng mục bể sử dụng kết cấu bê tông cốt thép đặt nửa nổi nửa chìm. Cơng nghệ gồm các bước chính như sau:
Bước 1: Xử lý sơ bộ: Tách rác bằng phương pháp cơ học để loại bỏ các tạp chất thô trong nước thải tránh gây tắc bơm và đường ống. Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ơ nhiễm bằng bể điều hịa trước khi bơm lên xử lý ở các bước tiếp theo.
Bước 2: Xử lý thứ cấp: Q trình sử dụng bùn hoạt tính kết hợp lớp bùn bám dính để tiêu hủy chất ơ nhiễm hữu cơ có trong nước thải. Phương pháp kết hợp 2 quá trình xử lý sinh học trong cùng một hệ thống làm giảm đáng kể thể tích xây dựng, tăng hiệu quả xử lý và dễ dàng hơn trong vận hành, kiểm tra chất lượng nước sau xử lý. Các chất ô nhiễm bao gồm cả các chất ơ nhiễ khó xử lý như nitơ, phốtpho sẽ được xử lý lần lượt qua các bước công nghệ. Công nghệ AO và công nghệ cố
định lớp VSV được sử dụng trong dây chuyền này đảm bảo chất lượng nước sau xử lý về các chỉ tiêu ơ nhiễm chính như BOD, COD, nitơ, phốtpho…
Bước 3: Lắng và khử trùng: Đây là bước cuối cùng trong quy trình XLNT. Quá trình lắng đảm bảo lượng cặn lơ lửng, màu…đảm bảo đúng tiêu chuẩn. Trong q trình lắng có thể bổ sung thêm các hóa chất keo tụ làm tăng hiệu quả của quá trình. Trước khi thải ra mơi trường, nước thải được khử trùng bằng hóa chất khử trùng đảm bảo các VSV có hại được tiêu diệt hết.
Bước 4: Xử lý bùn dư: Bùn thải sinh học trong quá trình xử lý một phần được hồi lưu quay lại hệ thống xử lý đảm bảo mật độ VSV tiêu thụ chất ô nhiễm trong nước thải, cung cấp một phần các chất cần thiết cho quá trình hoạt động của VSV. Phần bùn dư được chứa trong bể chứa và được hút định kỳ. DO lượng bùn sinh ra khơng nhiều, đa số có thể được xử lý trong dây chuyền bằng cách hồi lưu ngược nên quá trình xử lý bùn đơn giản sẽ tiết kiệm được nhiều chi phí đầu tư.
Sơ đồ công nghệ XLNT tại 02 CSGG được thể hiện trên Hình 3.3.
QCVN 14 – MT: 2015
Thuyết minh dây chuyền công nghệ
Nước thải từ hệ thống thu gom vào rọ chắn rác thô trước khi vào bể điều hịa. Bể điều hịa có tác dụng cân bằng sự dao động nồng độ chất ô nhiễm của nước thải sau đó, nước thải lần lượt đi qua các bể xử lý sinh học chính bao gồ bể Anoxic (De- nitrogen), bể Oxic, tháp lọc sinh học biofil. Mỗi bể có một chức năng nhất định xử lý các chất ơ nhiễm hữu cơ chính trong nước thải. Đây là bước quan trọng đảm bảo nước thải có đạt tiêu chuẩn để xả thải ra mơi trường hay khơng, dịng nước, dịng bùn trong hệ thống đảm bảo cho các bể hoạt động đúng chức năng và hiệu quả nhất. Công đoạn lắng tiếp theo ở bể lắng thứ cấp sẽ giữ lại lượng bùn trơi theo dịng nước, lượng bùn lắng được bơm vào bể bùn chứa hoặc tuần hoàn lại quá trình xử lý, nước tự chảy tràn vào bể khử trùng và được bổ sung hóa chất khử trùng đảm bảo tiêu diệt hết các vi khuẩn có hại trước khi thải ra mơi trường.
Dịng thải đi qua hệ thống từng bước cụ thể như sau:
Nước thải từ các nguồn phát sinh được thu gom và vận chuyển thông qua hệ thống thu gom nước thải về trạm XLNT.
Lưới chắn rác
Rác lẫn trong nước thải theo đường ống dẫn vào lưới tách rác, tại đây rác thải kích thước lớn được tách rác khỏi nước thải trước khi vào bể gom và điều hòa tại bể điều hòa.
Bể Điều hoà
Bể điều hoà để làm cân bằng sự dao động dòng và nồng độ nước thải. Sự cân bằng này là để đảm bảo hiệu suất của vi khuẩn trong bể phản ứng AO, do vậy thông qua việc sử dụng bể phản ứng, chất lượng mong đợi của nước thải đã xử lý sẽ được đảm bảo. Để duy trì các hạt vật chất ở trạng thái lơ lửng, một máy thổi khí chìm được lắp đặt dưới đáy bể đảo trộn đều nồng độ nước thải trong bể. Nước thải từ bể điều hồ được 02 bơm nước thải chìm ln phiên hoạt động theo mức bơm trước khi vào bể xử lý sinh học.
Bể phản ứng (bể thiếu khí và bể hiếu khí): Tại Bể Anoxic, NO3-
trong nước thải sinh ra từ q trình oxy hóa amoni ở trong bể hiếu khí, được bơm tuần hồn về bể anoxic, cùng với bùn hoạt tính, và nước thải nạp vào, với điều kiện thiếu oxy (anoxic), quá trình khử NO3- thành N2 tự do được thực hiện,và N2 tự do sẽ thốt ra ngồi khơng khí. Hàm lượng Nitơ tổng trong nước thải giảm xuống mức cho phép. Q trình chuyển hóa Nitơ hữu cơ trong nước thải dưới dạng amoni thành nitơ tự do được diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 loại VSV tự dưỡng nitrosomonas và
nitrobacter:
+ Quá trình Nitrification: NH4+ + 1.5 O2 => NO2- + 2 H+ + H2O + Quá trình Denitrification: NH4+ => NO2- => NO3- => N2
Tại bể Anoxic có gắn máy khuấy chìm nhằm tạo ra điều kiện thiếu khí cho sự hoạt động của chủng vi khuẩn khử nitrat sẽ tách oxy từ nitrat cho q trình oxy hóa các chất hữu cơ.
Tại Bể sinh học hiếu khí hỗn hợp bùn và nước được xáo trộn đều bằng hệ thống phân phối khí từ Máy thổi khí. Thiết bị thổi khí được vận hành liên tục nhằm cung cấp oxy cho VSV hiếu khí hoạt động. Trong điều kiện thổi khí liên tục, quần thể VSV hiếu khí sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp chất vô cơ đơn giản như CO2 và nước,… theo phản
ứng sau: Chất hữu cơ + VSV hiếu khí => H2O + CO2 + sinh khối mới +… Bên cạnh đó, trong bể được lắp đặt các giá thể vi sinh đặt ngập trong nước và được cố định bằng khung inox. Giá thể đệm vi sinh bám được sản xuất từ các tấm nhựa PVC có độ dày = 0,5 mm, gắn chặt với nhau bằng keo hoá học
chịu cường độ cao và được sản xuất thành từng khối có kích thước: dài x rộng x cao = 0,75m x 0,4m x 0,4m. Khối đệm vi sinh có các tính chất:
- Độ rỗng: 95 - 98 %
- Trọng lượng khô: 48 - 50 kg/m3. - Trọng lượng ướt: 230 - 250 kg/m3
.
- Khả năng chịu lực nén 1500 kg/m2 bề mặt của khối đệm ngâm trong nước. Đệm vi sinh được sản xuất theo công nghệ của các nước như Mỹ, Canada và Nhật Bản. Theo đánh giá ở một số tài liệu của nước ngoài, đệm vi sinh chịu được các mơi trường ăn mịn khác nhau, chịu được nhiệt độ 500C, tuổi thị trung bình khoảng 20 năm. Đệm vi sinh chỉ lắp 01 lần trong các bể XLNT, ngoài khả năng tăng hiệu suất phân bổ khơng khí và dịng nước thải, đệm cịn đảm nhiệm việc tích lũy 70 % lượng bùn hoạt tính dưới dạng các màng vi sinh dính bám và tham gia
q trình ổn định và oxy hố bùn hoạt tính trên lớp đệm, trong quá trình này khỏang 50 % lượng bùn hữu cơ sẽ bị phân hủy. Chiều dày tối đa của lớp bùn hoạt tính đạt 1,5 - 2,5 mm và khi đó, độ rỗng của đệm sẽ thay đổi trong khoảng 95 - 92 % và đệm được làm sạch bằng quá trình ổn định và oxy hố bùn. Giá thể vi sinh có chức năng xử lý hồn thiện các hợp chất nitơ, phốtpho cịn lại trong nước thải. Khối vật liệu này bằng nhựa Polypropylen, có đỗ rỗng và diện tích tiếp xúc lớn giữ để các VSV XLNT bám vào đó mà sinh trưởng và phát triển, tạo thành màng mỏng nhầy nhầy gelatin bám trên bề mặt tiếp xúc với giá thể. Sau một thời gian, chiều dày lớp gelatin dày lên ngăn cản oxy của khơng khí khơng thấm vào trong lớp màng nhầy được. Do thiếu oxy, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân hủy yếm khí cuối cùng làm mêtan và CO2 làm tróc lớp màng nhầy ra khỏi giá thể rồi bị nước cuốn trơi. Sau đó, trên bề mặt quả cầu tiếp tục hình thành lớp màng mới, hiện tượng này được lập đi lập lại tuần hoàn và nước thải được làm sạch BOD và các chất dinh dưỡng. Ngồi ra, trong bể sinh học hiếu khí có một lượng khá lớn các vi sinh hiếu khí dạng lơ lửng. Chúng tồn tại dưới dạng các bơng bùn hoạt tính lơ lửng, cùng sinh trưởng và phát triển song song các VSV hiếu khí dạng dính bám. Nhờ vậy, hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí sẽ cao hơn nhiều so với các dạng bể sinh học hiếu khí khác. hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí: BOD giảm 85 - 95 %, nitơ tổng giảm: 80 - 85 %, lượng phốtpho tổng giảm 70 -75 %,… sau đó nước chảy qua tháp lọc sinh học Biofil.
Thiết bị lọc sinh học biofill
Thiết bị lọc sinh học có cấu tạo bao gồm các khoang chứa vật liệu đệm sinh học, hệ thống phân phối khí và phân phối dịng. Các khoang liên tiếp có chế độ cấp khí khác nhau tương tự như hệ thống xử lý AO liên hồn, Bản thân trên vật liệu đệm có các lớp sinh học có cơ chế tương tự như cơ chế xử lý AO. Thiết bị này kết hợp với các bể phản ứng trước đó tạo một hệ thống liên hoàn nâng cao hiệu quả xử lý. Nếu chỉ sử dụng cơng nghệ các bể phản ứng thì thể tích bể lớn, tốn diện tích, chi phí đầu tư cao. Nếu chỉ sử dụng tháp lọc biofill thì hiệu quả xử lý khó đáp ứng được tính chất nước thải với dao động lớn về nồng độ ô nhiễm. Hệ thống bể phản ứng có thể hiểu là giai đoạn xử lý thô, hệ thống thiết bị lọc sinh học đuợc coi như giai đoạn xử lý triệt để. Ngồi ra, thiết bị lọc sinh học có cấu tạo dạng tháp với chế độ dòng ổn định, phân lớp cũng có tách dụng giảm động năng các chất rắn lơ lửng, làm giảm thể tích bể lắng phía sau.
Bể lắng thứ cấp
Bể lắng thứ cấp dùng để tách bùn lỏng hỗn hợp thành bùn và phần nước thải đã lắng trong ở trên. Việc tách chất rắn/lỏng xảy ra bởi trọng lực. Hỗn hợp bùn/nước trong thiết bị lọc biofill được dẫn sang bể lắng thứ cấp theo nguyên tắc tự chảy. Tại bể lắng thứ cấp này bùn nước được phân ly, bùn (Tế bào VSV) được lắng xuống đáy bể, nước trong tràn qua máng tràn vào bể khử trùng. Bùn lắng được thu xuống đáy dốc của bể lắng và tự động được bơm hồi lưu bằng bơm điện trở lại bể xử lý sinh học thiếu khí (Anoxic). Phần bùn cịn lại (bùn dư) được bơm điện định kỳ bơm sang bể nén bùn. Bể lắng thứ cấp được thiết kế thu bùn về đáy. Các cặn nổi trên mặt bể được thu gom về bể nén bùn. Các bơm tuần hoàn được lắp đặt để tuần hoàn dung dịch bùn lỏng hỗn hợp từ các bể hiếu khí trở lại các bể thiếu khí (Anoxic) để khử Nitrat và Nitrít. Bùn thải từ các cơng đoạn xử lý được bơm bùn bơm tới bể chứa bùn, để làm đặc bùn, một phần bùn cũng được bơm trở lại hệ thống xử lý sinh học để hỗ trợ ổn định hệ thống sinh học, phần nước trong được đưa trở lại ngăn tách rác, bùn đặc được định kỳ hút đem xử lý theo quy định.
Q trình cơ đặc là rất quan trọng trong trạm XLNT. Thơng qua q trình cơ đặc, độ ẩm và thể tích của bùn sơ cấp sẽ giảm. Do đó q trình cơ đặc góp phần giảm thiểu thể tích của dây chuyền và cơng việc bảo hành cho việc xả bùn. Bùn ở bể này cũng được tuần hoàn lại hệ thống sinh học để ổn định hệ thống sinh học và xử lý một lượng bùn nhất định.
Bể khử trùng
Nước thải sau quá trình xử lý được đưa vào bể khử trùng bằng dung dịch nước Javen. Nước thải sau khi khử trùng đạt tiêu chuẩn đạt Quy chuẩn QCVN 14: 2008/BTNMT mức B trước khi thải ra môi trường.