Khối xử lý cơ học

Chƣơng 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.4. Đề xuất phƣơng án nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc thải của nhà

3.4.2.1. Khối xử lý cơ học

Bảng 3.5. Lựa chọn thơng số đầu vào lấy theo cơng trình tương tự

STT Thơng số Đơn vị Đầu vào

1 Lƣu lƣợng (Q) m3/ng.đ 70 2 pH - 6,5 - 8,5 3 COD (mg/l) 2250 5 TSS (mg/l) 500 6 NH4-N (mg/l) 950 7 Phenol (mg/l) 1000 8 CN- (mg/l) 150 - 175 9 Dầu mỡ (mg/l) 950

a. Bể chứa điều hịa

- Thể tích bể điều hịa lƣu lƣợng:

Với lƣu lƣợng nƣớc thải phát sinh tối đa theo thiết kế đạt trung bình 70 m3/ngày đêm, Thể tích bể điều hòa lƣu lƣợng:

V = Q.t = 70 x 20/24 = 58,3 m3 Trong đó:

Q là lƣu lƣợng nƣớc Q= 70 m3 /ng.đ

t là thời gian lƣu t =20h;

Lựa chọn chiều cao an toàn bể 0,5m đảm bảo mực nƣớc thải khơng tràn bể; Tổng thể tích bể: 60 m3

Nhƣ vậy, bể chứa điều hòa cũ chƣa đảm bảo thể tích chứa và điều hịa với lƣu lƣợng Q = 70 m3/ngày. Do vậy đề xuất tăng kích thƣớc thiết kế của bể:

+ Kích thƣớc bể: Dài x Rợng x Cao =6 m x 3,2 m x 3,2 m;

b. Giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý dầu mỡ, cặn lắng huyền phù * Bể lắng cặn, tách dầu mỡ huyền phù

Đề xuất giữ nguyên kích thƣớc thiết kế của bể lắng căn tách dầu mỡ + Kích thƣớc bể: Dài x Rợng x Cao=3,6m x 2,6m x 2,8m

+ Tổng thể tích: 26,2 m3.

Bể lắng tách dầu mỡ có vai trị đặc biệt quan trọng trong việc lắng tách dầu mỡ và huyền phù trong khối xử lý cơ học. Theo kết quả đánh giá hiệu quả xử lý của khối cơ học ở phần trên cho thấy, nƣớc thải chứa phenol sau khi qua khối xử lý cơ học, hàm lƣợng dầu mỡ vẫn chƣa đƣợc xử lý hiệu quả (92,58%, giá trị giảm từ 259,5 mg/l xuống 18,75mg/l), tuy nhiên yêu cầu kỹ thuật nƣớc thải đầu vào bể Aeroten về thơng số dầu mỡ cần <15mg/l mới có thể đảm bảo cho quá trình xử lý tiếp theo.

Nhƣ vậy, để tăng khả năng xử lý và đạt hiệu quả đối với các chất cặn lắng, dầu mỡ, chất nổi khác trong nƣớc thải tại bể này, cần thiết phải bổ sung thêm thiết bị thanh gạt và ống thu hồi dầu mỡ. Dầu mỡ đƣợc thu hồi chảy vào bể xử lý bùn cặn. Ngoài ra, có thể đặt thêm thiết bị thu dầu mỡ trƣớc cửa xả vào bể thu gom nƣớc thải để tăng cƣờng xử lý đối với dầu mỡ trong nƣớc thải đầu vào. Đảm bảo xử lý đạt yêu cầu thông số đầu vào của các giai đoạn xử lý tiếp theo.

Theo sơ đồ công nghệ đề xuất, nƣớc thải sau khi đƣợc thu gom điều hòa lƣu lƣợng sẽ đƣợc xử lý qua bể lắng cặn, tách dầu mỡ trƣớc khi đƣợc đƣa vào bể điều hòa phản ứng điều chỉnh pH. Việc này sẽ đảm bảo cho quá trình phản ứng của các chất trong nƣớc thải với hóa chất bổ sung diễn ra thuận lợi, không bị ảnh hƣởng bởi dầu mỡ bám dính.

3.4.2.2. Khối xử lý hóa lý ( bể điều hòa, điều chỉnh pH nước thải) a. Bể điều hòa, điều chỉnh pH

Với lƣu lƣợng nƣớc thải chứa phenol theo thiết kế là 70m3/ngày đêm, thời gian lƣu là 4 h;

- Thể tích bể thu gom điều hịa lƣu lƣợng đƣợc tính nhƣ sau: V = Q.t = 70x (4/24) = 11,6 m3

Trong đó: Q là lƣu lƣợng nƣớc Q = 70 m3/ng.đ. t là thời gian lƣu t = 4 h

Lựa chọn chiều cao an toàn bể 0,5 m đảm bảo mực nƣớc thải khơng tràn bể. Kích thƣớc bể thu gom điều hòa lƣu lƣợng đƣợc xác định lựa chọn:

Dài x Rộng x Cao = 2,5m x 2,2 m x 2 m Tổng thể tích lựa chọn là: 12 m3

Kết cấu: móng bê tơng, tƣờng bằng gạch.

- Phƣơng án điều chỉnh pH nƣớc thải tại bể thu gom điều hòa nƣớc thải: Để đảm bảo pH theo yêu cầu, định lƣợng pha các hóa chất sao cho nƣớc thải đạt trung tính đối với nƣớc thải sau khi qua thiết bị phản ứng keo tụ. Tại đây điều chỉnh lƣợng hóa chất HC1 nhƣ sau: Axit sunfuric 97% hoặc axit photphoric với nồng đợ pha 25% chứa trong bình pha 80 lít. Theo đó, trong q trình điều chỉnh sử dụng thiết bị đo nhanh pH hiện trƣờng hoặc quỳ tím theo dõi giá trị pH, điều chỉnh lƣợng hóa chất (axit) theo hƣớng tăng hoặc giảm pH của nƣớc thải trong thiết bị phản ứng keo tụ đảm bảo pH đạt trung tính phục vụ các cơng đoạn xử lý tiếp theo.

b. Xử lý Oxi hóa bậc cao Peroxon

Bể oxi hóa nâng cao (Q trình Peroxon O3/H2O2) là bể bổ sung mới cho hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol cũ của Nhà máy cốc hóa.

Việc lựa chọn q trình Peroxon vào nghiên cứu xử lý nƣớc thải chứa phenol của nhà máy cốc hóa là nhờ những ƣu điểm sau:

- Dễ thƣ̣c hiê ̣n, thao tác đơn giản, ít tốn hóa chất.

- Hiệu quả oxi hóa đƣợc nâng cao rất nh iều, áp du ̣ng quá trình Peroxon để xƣ̉ lý nƣớc thải sẽ dẫn đến oxi hóa hoàn toàn các chất hữu cơ nhƣ phenol,… thành CO2, H2O và các ion vô cơ,…hoă ̣c phân hủy tƣ̀ng phần, chuyển các chất hƣ̃u cơ khó

phân hủy sinh ho ̣c thành các c hất mới có khả năng phân hủy sinh ho ̣c nhờ vào tác nhân hydroxyl *HO đƣợc sinh ra trong quá trình phản ứng.

- Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý sinh học tiếp sau . - Tăng hàm lƣơ ̣ng DO sau quá trình xƣ̉ lý.

- Nƣớ c thải sau xƣ̉ lý không cần chỉnh pH và hàm lƣợng cặn thấp.

Bảng 3.6. Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lượng nước đầu ra bể Oxi hóa bậc cao

Thơng số Đầu vào Đầu ra Hiệu quả xử

lý(%) Lƣu lƣợng (Q) 70 70 - pH 7,5 7,5 - COD 1855 900 64,95 TSS 200 125 37,5 Phenol 850 210 75,29 CN- 70 18 74,28

- Thể tích bể oxi hóa bậc cao Peroxon V = Q.t = 70 x (3/24) = 8,75 m3

Trong đó:

Q là lƣu lƣợng nƣớc Q = 70 m3/ngđ t là thời gian lƣu t = 3 h

Chọn chiều cao bảo vệ 0,5m Chiều cao làm việc h = 1,5 m

Vậy chiều cao bể H = 1,5 + 0,5 = 2 m

Diện tích bề mặt bể: S = V/h = 8,75/1,5 = 5,83 m2 Chọn bể hình vng có cạnh a = 2 m

Thể tích xây dựng bể: V = a2.H = 22 x 2 = 8 m3

Chọn chiều cao an toàn là 0,5m; thể tích hữu dụng là 8m3

Tổng thể tích xây dựng bổ sung cho hạng mục bể Oxi hóa nâng cao là 10 m3 ; Kích thƣớc nhƣ sau: Dài x Rợng x Cao = 2,5m x 2m x 2m

- Tính tốn lƣợng hóa chất H2O2 và lƣợng hóa chất O3 (HC2)

+ Tính tốn lượng ozone cần cung cấp

Vậy lƣợng hóa chất O3 cần thiết để xử lý toàn bộ lƣợng nƣớc thải đầu vào là: GO3 = gO3x Q = 70 x (0,8/24) = 2,33(g/h).

+ Tính tốn lượng H202 cần cung cấp.

Tỉ lệ sử dụng H2O/O3 là 0,5 mol H2O2/1mol O3

Lƣợng H2O2 cần thiết sử dụng cho q trình oxi hóa bậc cao là.

GH2O2= (GO3x0,5xMH2O2)/1MO3 = (2,33 x 0,5 x 34)/48 = 0,83 (g/h)

Xử lý bằng hệ Peroxone (hệ O3/H2O2) có hiệu quả trong khoảng nồng độ H2O2 từ 250 - 500 mg/l, xử lý COD đạt 50 - 80%. Khi tăng nồng độ H2O2 đầu vào từ 250 mg/l lên 500 mg/l thì hiệu quả xử lý tăng. Tuy nhiên, khơng nên tăng nồng đợ H2O2 q cao vì sẽ ức chế việc sinh ra các gốc tự do *OH, làm giảm hiệu quả quá trình theo cơ chế *OH + H2O2 → H2O + *HO2.

Tỷ lệ H2O2/O3

Theo phƣơng trình: H2O2 + 2O3  2*HO + 3O2

Nhƣ vậy, 1 mol H2O2 tác dụng với 2 mol O3 tạo ra 2*HO. Theo nhiều nghiên cứu, tỷ lệ tối ƣu H2O2/O3 là 0,5 mol H2O2 cho 1 mol O3. Tuy nhiên, nhu cầu H2O2 cịn tùy tḥc vào sự có mặt của các gốc tìm diệt gốc *HO do đó tỷ lê ̣ này có thể thay đởi.

c. Đề xuất bổ sung bể sục khí xử lý Amoni

Bể sục khí xử lý Amoni là bể bổ sung mới cho hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol cũ của Nhà máy cốc hóa.

Bảng 3.7. Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lượng nước đầu ra bể xục khí xử lý Amoni

Thơng số Đầu vào Đầu ra

Hiệu quả xử lý(%) pH 8 7,5 - Amoniac N-NH3 (mg/l) 950 190 80 Q (m3/h) 70 70 - Thể tích bể sục khí xử lý amoni V = Q.t = (70 x 3,5)/24 = 10,2 m3 Trong đó: Q là lƣu lƣợng nƣớc Q= 70 m3/ngđ

t là thời gian lƣu t =3,5h Chọn chiều cao bảo vệ 0,5 m Chiều cao làm việc h= 1,5 m

Vậy chiều cao bể H = 1,5+0,5= 2 m

Diện tích bề mặt bể: S=V/h = 10,2/1,5 = 6,8 m2 Chọn bể: Dài x rộng x cao = 2,5 x 2 x 2 m

Hàm lƣợng amoni trong nƣớc đầu ra sau xục khí: (Cv – Cr)/Cv = 0,8

 Cr = (1 – 0,8).Cv = 0,2. 950 = 190 mg/l.

3.4.2.3. Khối xử lý sinh học (Aeroten)

Bảng 3.8. Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lượng nước đầu ra bể Aeroten

Thông số Thông số

Đầu vào Đầu ra

Lƣu lƣợng (Q) 70 70 pH 7,5 5,5 - 9 BOD5 (200C) 500 100 TSS 125 1500 Amoni NH4-N 190 25 Phenol <400 3-5 CN- <40 9 Dầu mỡ <15 5-10

Đề xuất giữ nguyên thông số thiết kế của bể Aeroten của Nhà máy: + Kích thƣớc bể Aeroten: Dài x Rợng x Cao= 12000 x 4400 x 4300 mm Tổng thể tích: 227,04 m3

+ Các thơng số kỹ thuật xử lý nƣớc thải tại bể Aeroten:

- Lƣợng dầu mỡ trong nƣớc thải < 15mg/l; - NH-

4 trong nƣớc khoảng 20 - 600 mg/l;

- Lƣu lƣợng thành phần ổn định: BOD <500 mg/l; - Tỷ lệ các thành phần (BOD: N: P) = (100: 5: 1); - Hàm lƣợng DO ≥ 2mg/l;

- Nhiệt độ nƣớc trong bể từ 20 - 35o C;

- CN < 40 mg/l;

- Bùn hoạt tính phải đạt: 2 - 2,5 g/l;

- Không chứa các hợp chất gây ngộ đợc bùn hoạt tính;

- Tỷ lệ hồi lƣu bùn hoạt tính trở lại bể Aeroten từ bể lắng bậc 2 quay lại là 70 - 75%; - Thời gian lƣu trong bể là từ 12 - 24h;

- Nhiệt độ nƣớc chứa phenol vào bể và nhiệt độ nƣớc trong bể Aeroten

chênh lệch không quá 5oC.

- Hàm lƣợng phenol trong nƣớc vào bể Aeroten < 400 mg/l.

Nƣớc thải sau xử lý oxi hóa bậc cao Peroxon hàm lƣợng chất ô nhiễm giảm đồng thời tỉ số BOD5/COD đƣợc cải thiện. Do vậy, các thông số đầu vào đủ điều kiện cho quá trình xử lý sinh học tại bể Aeroten. Trong quá trình xử lý, cần định lƣợng hóa chất HC3 (H3PO4 85%).

* Đề xuất các phương án nâng cao hiệu quả xử lý nước thải trong khối xử lý sinh học Aeroten:

- Sục khơng khí liên tục đảm bảo cấp O2 hịa tan đồng đều trong bể Aeroten để phân hủy hợp chất hữu cơ hịa tan bằng bùn hoạt tính. Lƣợng O2 hịa tan cần đạt >2mg/lít.

- Khi nồng đợ bùn trong bể đạt 20 - 30% thể tích trong bể Aeroten thì thao tác sản xuất bình thƣờng. Khi lƣợng bùn trong bể > 30% thì cần phải mở van đáy xả bớt bùn về bể chứa bùn lỗng đến khi đạt u cầu thì dừng

- Khống chế bơm tuần hoàn bùn hoạt tính về bể Aeroten tối thiểu đạt: 1 - 2g/lít (kiểm tra bằng cách lấy 500 ml nƣớc thải tại bể vào cốc định lƣợng, để lắng 30 phút, khi khối lƣợng lắng đạt > 15% thể tích cốc là đƣợc).

- Trong trƣờng hợp nồng độ phenol và CN- quá lớn (vƣợt ngƣỡng đầu vào bể Aeroten, cụ thể: nồng độ phenol ≥ 400 mg/lít hoặc nồng đợ CN+ ≥ 40mg/lít), cần chú ý tăng lƣợng khơng khí sục vào bể, tăng lƣợng bùn tuần hoàn trở lại bể, bổ sung dinh dƣỡng: C, N, P, K đồng thời giảm lƣợng nƣớc chứa phenol vào bể Aeroten, bổ sung nƣớc công nghiệp pha lỗng đạt đến nồng đợ quy định. Khi nhiệt độ nƣớc trong bể ≥ 380C cần bổ sung nƣớc công nghiệp để đạt nhiệt độ theo yêu cầu.

- Ổn định pH đảm bảo nằm trong giới hạn cho phép bằng cách điều chỉnh lƣợng hóa chất trong bể điều hịa phản ứng keo tụ để đạt yêu cầu.

3.4.2.4. Khối xử lý lắng bậc 2 kết hợp keo tụ a. Bể lắng bậc 2 a. Bể lắng bậc 2

Đề xuất giữ nguyên kích thƣớc thiết kể bể lắng bậc 2.

+ Kích thƣớc bể lắng bậc hai: Cao h = 4,7m, Bể trịn đƣờng kính D =3,4m Bể lắng bậc 2 rất quan trọng do tải lƣợng chất rắn cao và tính chất của các bơng bùn hoạt tính sinh học. Hơn nữa, nó cịn rất cần thiết để làm cho bùn tuần hoàn có đợ hoạt tính tốt giúp cho q trình oxy hóa sinh hóa ở bể Aeroten ln đƣợc ổn định. Trong q trình xử lý lắng bậc 2, cần đặc biệt chú ý đến chiều sâu mực nƣớc chứa bùn, bùn lắng, thời gian lắng và lƣợng bùn cung cấp tuần hoàn cho bể Aeroten. Hiện tại, bể lắng bậc 2 của Nhà máy vẫn hoạt động ổn định.

b. Bể keo tụ lắng

Đề xuất giữ nguyên kích thƣớc thiết kể bể lắng keo tụ.

+ Kích thƣớc bể keo tụ lắng: Dài x rợng x cao =6,9m x 2,6m x 4,8m. Cấu trúc bể bằng bê tông cốt thép. Tổng thể tích: 86,11 m3

Bể có tác dụng tạo các hợp chất hữu cơ thành bông keo tụ, lắng xuống đáy và đƣợc hút ra ngoài. Phần nƣớc trong đƣợc chảy tràn đi vào ống nƣớc dẫn ra bể chứa nƣớc dập cốc. Hiện tại, bể xử lý keo tụ của nhà máy vẫn hoạt động ổn định. Các chỉ tiêu theo dõi về hàm lƣợng chất rắn lơ lửng đáp ứng đƣợc yêu cầu kỹ thuật.

Bảng 3.9. Bảng thông số đầu vào yêu cầu chất lượng nước đầu ra bể keo tụ lắng

Thông số Đầu vào Đầu ra Hiệu quả xử

lý(%) Lƣu lƣợng (Q) 70 70 - pH 7,5 6,5 – 8,5 - BOD5 100 30 62,5 TSS 1500 80 94,66 NH4-N 25 <10 47 Phenol 3-5 <0,5 95 CN- 9 <0,1 98,88 Dầu mỡ 5-10 <5 >50

Tại đây, điều chỉnh pH đồng thời định lƣợng hóa chất (HC4) đảm bảo quá trình kết bơng, lắng diễn ra thuận lợi. Chất keo tụ là phèn nhôm sunfat Al2(SO4)3. 18H2O hoặc PAC đƣợc định lƣợng nồng đợ 2% pha trong bình 500lít. Các chỉ tiêu phân tích sau bể xử lý keo tụ kết hợp lắng đảm bảo quy chuẩn cho phép trƣớc khi đƣợc sử dụng dập cốc.

3.4.2.5. Xử lý bùn, cặn lắng (bể chứa bùn loãng và thiết bị ép bùn)

Bảng 3.10. Bảng tổng hợp yêu cầu sử dụng dung tích bể

TT Tên bể Thể tích Hiện trạng bể sử

dụng để cải tạo Ghi chú

1 Bể chứa điều

hòa 60 m3 - Xây mở rợng thể tích chứa

Thể tích bể thu gom hiện có cần tăng diện tích và thể tích đảm bảo chứa điều hịa; có thể thiết kế tách 2 ngăn nhận nước thải luân phiên khi nạo vét

2

Bể lắng cặn, tách dầu mỡ huyền phù

26,2 m3 - Đã có

Cần bổ dung thiết bị thu gom dầu mỡ tại cửa xả trước khi đổ vào bể thu gom; bổ sung thiết bị thanh gạt và ống thu dầu mỡ tại bể lắng tách dầu mỡ huyền phù 3 Bể thu gom, điều hòa nƣớc thải, điều chỉnh pH 10 m3 - Chƣa có

Xây dựng mới, đặt sau thiết bị phản ứng keo tụ định lượng HC1; nước được ổn định pH trước khi vào bể Oxi hóa nâng cao (Peroxon) 4 Bể oxi hóa bậc cao Peroxon 10 m3 - Chƣa có

Xây dựng mới, thiết kế sau bể điều hịa điều chỉnh pH; định lượng hóa chất HC2

5 Bể xục khí

xử lý Amoni 10 m3 - Chƣa có

Xây dựng mới, định lượng Ca(OH)2

6 Bể xử lý sinh

học Aeroten 227,04 m3 - Đã có

- Tiếp tục được sử dụng; định

lượng bổ sung chất dinh dưỡng, Oxy, hóa chất (HC3)

7 Bể lắng bậc 2

H = 4,7m;

D=3,4m - Đã có

- Tiếp tục được sử dụng (định

lượng bổ sung hóa chất keo tụ