Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
24
Nước thải sau khi được trung hòa để nâng nồng độ pH sẽ được dẫn đến bể điều hòa lưu lượng và nồng độ đồng thời xử lý một phần chất thải. Sau đó, nước thải sẽ được xử lý kỵ khí bằng UASB và hiếu khí bằng aerotank. Bùn sau lắng được đưa ra nhà máy nén bùn và sân phơi bùn.
Ưu điểm:
Hệ thống vận hành đơn giản, khơng tốn nhiều diện tích.
Nhược điểm:
- Không xử lý triệt để lượng CN- trong nước thải.
- Nếu muốn đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN: 24/2009) hệ thống phải xử lý với tải lượng lớn dẫn đến khó kiểm sốt.
1.4.4. Cơng nghệ xử lý nước thải có thu hồi P trong nước thải
Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải hiện nay một phần nhỏ được ủ để làm phân compost, hoặc tách nước làm phân bón cịn chủ yếu bùn thải được chơn lấp. Trong khi đó, bùn thải có chứa nhiều chất có khả năng thu hồi như sợi trong cơng nghiệp giấy – cacton và chế biến gỗ; Zn, Cu, Cr trong bùn từ các trạm lọc nước xử lý bề mặt kim loại,…đặc biệt là P trong bùn thải của quá trình xử lý nước thải giàu P. Như vậy, việc chơn lấp bùn thải một mặt gây lãng phí nguồn tài ngun nhất là nguồn tài ngun khơng tái tạo được như P, mặt khác khối lượng bùn thải lớn gây tốn chi phí xử lý bùn.
Một trong những ví dụ về cải tiến và phối hợp các đơn vị công nghệ khác nhau được thực hiện ở Mỹ (Virginia) là thu hồi photpho từ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt. Sinh khối thải từ quá trình xử lý hiếu khí được phân huỷ yếm khí, khi đó photpho trong sinh khối và amoniac được thải ra vào nước với nồng độ cao (73% trong sinh khối). Amoniac và photphat được thu hồi dưới dạng chất kết tủa struvite (MgNH4PO4). Sự có mặt của struvite và canxi photphat làm tăng giá trị sử dụng của phân vi sinh. Sinh khối qua xử lý như trên được dùng làm phân bón, đóng thành gói 18,2 kg với tên thương phẩm “Nutra Green” với giá thành 1 USD [6].
Tại Đan Mạch chương trình hành động giảm thiểu ô nhiễm chất dinh dưỡng được quốc hội thông qua vào năm 1987 và có hiệu lực thi hành đối với các hệ thống xử lý từ tháng 1/1993. Chương trình hành động của Đan Mạch qui định chỉ tiêu thải
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
25
chung cho nước thải sinh hoạt về BOD, tổng nitơ và tổng photpho. Các chỉ tiêu thải liên quan đến qui mô của hệ thống xử lý tính theo số người được phục vụ, hệ thống xây mới và các hệ thống đang tồn tại (bảng 1.5). Trong chương trình hành động có tới 289 hệ thống xử lý nước thải phải hạ thấp nồng độ photpho xuống dưới 1,5 mg/l, 165 hệ xử lý phải giảm nồng độ nitơ xuống dưới 8 mg/l. Thời gian dành cho chương trình hành động khơng dài: 138 hệ xử lý phải hoàn thành ngay trong năm 1993, 25 hệ được phép hoàn thành chậm hơn một năm, 25 hệ khác được phép hoàn thành chậm hơn hai năm, chỉ duy nhất một hệ xử lý (lớn nhất tại Lynetten) được phép kéo dài 4 năm.
Bảng 1.5. Tiêu chuẩn thải chung đối với nƣớc thải sinh hoạt của Đan Mạch Qui mô hệ xử lý (số ngƣời đƣợc phục vụ) T - N mg/l T - P mg/l BOD mg O2/l < 5000 - - - Hệ thống mới > 5000 8 1,5 15 Hệ thống hiện có 5000 - 15.000 >15.000 - 8 1,5 1,5 - 15 Nguồn: [6]
Để thực hiện chiến lược giảm thiểu ơ nhiễm do chất dinh dưỡng, chính phủ Na Uy đã chi 9 triệu NOK cho chương trình nghiên cứu trên. Mục đích chính của dự án nghiên cứu là tìm các biện pháp xử lý dinh dưỡng thích hợp với điều kiện của Na Uy là có khí hậu lạnh và nước thải bị pha lỗng, sao cho có thể giảm 50 - 80% hàm lượng dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt với chi phí xây dựng và vận hành hợp lý.
Dự án cấu trúc lại và phục hồi nguồn nước mặt thuộc lưu vực sông Ruhr (CHLB Đức) bằng các giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm bởi các chất dinh dưỡng do nước thải sinh hoạt tiêu tốn 2 tỉ Mark. Lưu vực trên có diện tích 4488 km2
với dân số khoảng 2,2 triệu người. Vùng nước có hiện tượng phú dưỡng do nguồn nước thải chứa nhiều chất dinh dưỡng, hiệu quả xử lý của các hệ thống chỉ đạt khoảng 25% đối với hợp chất nitơ và 10% đối với photpho. Sau nhiều năm thực hiện, cho đến
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
26
năm 1999 nồng độ amoniac giảm xuống còn 2,3 mg/l (năm 1972 là 20 mg/l), của photpho là 0,15 mg/l (vào những năm 70 là 0,8 mg/l) [14].
Ở Việt Nam, công nghệ xử lý nươc thải, đặc biệt là xử lý hợp chất dinh dưỡng mới chỉ ở giai đoạn đầu, chủ yếu ở khu vực sản xuất công nghiệp mà chưa chú trọng đến nước thải sinh hoạt.
Tuy nhiên trong giai đoạn này các dự án đều hướng tới mục tiêu loại bỏ các chất dinh dưỡng trong nước thải nhằm bảo vệ nguồn nước. Thực hiện các mục tiêu này rất tốn kém, không phải nước nào cũng có khả năng đáp ứng đủ kinh phí do khi xử lý chất dinh dưỡng cần đến năng lượng và hóa chất với chi phí khơng nhỏ. Mặt khác, các chất dinh dưỡng lại là nguồn nguyên liệu quí của con người mà nhiều nơi trên thế giới (như những nước nghèo) cịn đang thiếu và một trong số đó như P, S, K khơng có khả năng tái tạo và có lượng dự trữ hạn chế. Do vậy, hiện nay các nhà khoa học đang khởi động các nghiên cứu hướng vào việc thu hồi và tái sử dụng các chất dinh dưỡng từ phế thải.
Quặng photphat là nguồn tài nguyên không phục hồi được. Tổng trữ lượng quặng photphat trên thế giới ước tính khoảng 7.355 triệu tấn (tính theo hàm lượng P2O5). Cho đến nay, tổng sản lượng quặng đã được khai thác là 1.955 triệu tấn P2O5. Như vậy với tốc độ khai thác 64 triệu tấn/năm như hiện nay thì đến năm 2040 lượng quặng photphat sẽ cạn kiệt [3]. Như vậy, việc thu hồi và tái sử dụng chất dinh dưỡng vừa đáp ứng được mục tiêu bảo vệ môi trường, tiết kiệm năng lượng và hóa chất đồng thời cũng góp phần tiết kiệm tài nguyên.
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
27
Bảng 1.6. Một số quy trình tận thu P từ nƣớc thải và bùn thải
Cơng nghệ Quy trình Đặc điểm Dạng P
thu hồi Thu hồi P từ bùn thải
Xử lý hóa lý, thủy phân
Bùn ly tâm ở 1500C, thêm H2SO4 đến pH=1-2, khi đó chất hữu cơ và kim loại nặng lắng xuống. Lọc lấy dung dịch, thêm muối sắt II thì FePO4 nổi trên bề mặt và lượng sắt dư được coi như chất keo tụ
Chất hữu cơ trong bùn có thể sử dụng như nguồn cacbon để khử nitơ. Giảm thể tích bùn và chi phí xử lý bùn. Chi phí keo tụ và nhiệt độ thủy phân là cần thiết. FePO4
Phươg pháp hóa học NaHS được thêm vào trước khi đông tụ bùn tại bể lắng sơ cấp sử dụng FeCl2, FeS và H3PO4. Muối canxi được thêm vào để tạo kết tủa thu hồi dạng Ca3(PO4)2.Axit phản ứng FeS thu hồi H2S
Giảm chất hữu cơ, năng lượng, thể tích bể và có thể giảm lượng chất đông tụ. Chỉ muối canxi và axit không tái sử dụng được. H2S là khí độc Ca3(PO4)2 Thu hồi P từ bùn đã tách nƣớc
Phân bón Bùn sau khi sấy có thể sử dụng làm phân bón và chất đốt loại kém
Thu hồi được hầu hết các chất trừ tro bụi. Thích hợp cho bùn đã loại nước có độ ẩm 15-40%
Phân bón
Axit hóa cho than bùn H2SO4 được thêm vào than bùn, chiết photpho, nhôm và kim loại nặng ở 900C. Thêm kiềm để tách chiết.
Photpho, Al, Fe, Mn có thể được xử lý. Tăng khả năng hấp thụ bằng axit
Ca3(PO4)2
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
28
Cơng nghệ Quy trình Đặc điểm Dạng P
thu hồi
thu hồi được photpho và kim loại nặng
hóa trên 10 phút. Phương pháp gia nhiệt
cho than bùn
NaOH được thêm vào than bùn và được gia nhiệt lên 8000C, thu hồi được Na3PO4 và zeolit
Than bùn có thể sử dụng để đốt như nhiên liệu, thu hồi thì có thể dùng ở nhiệt độ thấp hơn
Na3PO4
Thu hồi P từ nƣớc thải
Điện phân Nhúng điện cực sắt vào sâu trong nước thải và cho dòng điện 1 chiều đi qua, sau đó Fe2+ tách ra khỏi điện cực và bị oxi hóa thành Fe3+ và photphat kết tủa Cơng nghệ đơn giản, dễ thực hiện có thể áp dụng tại từng hộ gia đình hay ở những qui mô nhỏ. FePO4
Hấp thụ Nước thải được đưa vào tháp lọc với Zr và nhôm hoạt động để hấp thụ photphat và được tách ra. Chất hấp thụ được tái sử dụng Tạo bùn. Chất hấp thụ có khả năng hấp thụ tốt với photphat, hypophotphat và polyphotphat. Dễ bị ảnh hưởng bởi có nhiều chất cùng tồn tại H3PO4 và Ca3(PO4)2 Nguồn:[12]
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
29
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của Luận văn này là chất thải (nước thải, CTR) liên quan đến sản xuất tinh bột sắn tại làng nghề Dương Liễu.
Đây là một loại nước thải gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do tải lượng chất hữu cơ cao, độ pH thấp, hàm lượng chất rắn lơ lửng và dinh dưỡng cao, khi thải ra môi trường không qua bất kỳ một khâu xử lý nào gây nguy hại trực tiếp cho hệ động vật thủy sinh, giảm hàm lượng oxi hịa tan, gây mùi hơi thối do phân hủy kỵ khí.
2.2. Phạm vi nghiên cứu
Trong giới hạn của đề tài này, phạm vi nghiên cứu là tại làng nghề chế biến tinh bột sắn Dương Liễu – Hoài Đức – Hà Nội. Dương Liễu là một trong những làng nghề chế biến tinh bột sắn lớn ở khu vực phía Bắc và đồng thời đây cũng là làng nghề ô nhiễm nhất khu vực Hà Nội.
2.2.1. Điều kiện tự nhiên làng nghề xã Dương Liễu
Hoài Đức là một vùng ở phía Tây Hà Nội bên dịng sơng Đáy. Xã Dương Liễu nằm ở phía Tây Bắc huyện Hồi Đức cách trung tâm Hà Nội khoảng 20 km (xem hình 2.1). Dương Liễu tiếp giáp các xã:
Phía Bắc: xã Minh Khai
Phía Đơng: xã Đức Thượng
Phía Nam: xã Cát Quế
Phía Tây: sơng Đáy
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
30