Chƣơng 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.4. Đề xuất phƣơng án nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc thải của nhà
3.4.1.2. Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải được đề xuất
a. Quá trình thu gom và cân bằng
Nƣớc thải chứa phenol đƣợc hệ thống thu gom nƣớc thải dẫn về khu vực xử lý tập chung, trƣớc khi đi vào hệ thống xử lý nƣớc thải đƣợc chảy qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thơ có kích thƣớc lớn có lẫn trong nƣớc thải. Tránh làm tắc và giảm hiệu quả của các cơng trình xử lý tiếp theo.
Sau khi nƣớc thải qua song chắn rác đƣợc dẫn vào bể thu gom. Từ bể thu nƣớc thải đƣợc bơm bơm chuyển lên ngăn tiếp nhận để lấy cao trình. Sau đó nƣớc thải cho tự chảy vào bể lắng cát qua hệ thống van điều lƣu để đảm bảo vận tốc dịng chảy, để khơng gây sự sáo trộn trong bể lắng. Ở bể lắng thực hiện quá trình lắng cát và các chất rắn vơ cơ khơng tan có kích thƣớc từ 0,2 - 2 mm có trong nƣớc thải, thời gian lƣu nƣớc trong bể khoảng 30 - 60s để tránh hiện tƣợng lắng và phân hủy các chất hữu cơ ở bể lắng. Trƣớc khi nƣớc thải chảy vào bể điều hịa cháy qua bợ phận thanh gạt loại bỏ dầu mỡ. Nƣớc thải sau khi ra khỏi bể lắng cát đƣợc dẫn vào bể điều hòa, tại bể điều hịa thực hiện q trình ổn định nồng đợ và lƣu lƣợng nƣớc thải. Tại bể điều hịa có bổ xung Ca(OH)2 hoặc H2SO4 (HC1) để điều chỉnh pH cho phù hợp thuận, đảm bảo pH ổn định cho các phản ứng tiếp theo. Nƣớc sau bể thu gom điều hòa đƣợc chảy vào bể Oxi hóa nâng cao.
b. Q trình xử lý oxi hóa nâng cao
Nƣớc thải chứa phenol sau bể thu gom điều hòa đƣợc chảy vào bể Oxi hóa nâng cao. Tại đây bổ sung đồng thời H2O2 vàO3 (HC2) thực hiện phản ứng cắt mở vòng Benzen (phenol) tạo ra các gốc Hydroxit thuận lợi cho các phản ứng sinh học tại bể Aeroten.
Vai trị bể oxy hóa nâng cao:
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.
Q trình Peroxon trong bể Oxi hóa nâng cao giúp oxy hóa các hợp chất khó phân hủy dựa vào các gốc tự do hoạt động hydroxyl *OH, gốc *OH là mợt tác nhân oxy hóa mạnh nhất trong các tác nhân oxy hóa từ trƣớc tới nay, có khả năng oxy hóa khơng lựa chọn với mọi hợp chất hữu cơ, cả những chất khó phân hủy hoặc
không phân hủy sinh học, biến chúng thành những hợp chất vô cơ nhƣ CO2, H2O, các axit vô cơ..., đồng thời cải thiện tỉ số BOD/COD trong nƣớc thải theo chiều thuận lợi để thực hiện quá trình sinh học tiếp theo.
Các tác nhân oxy hóa thơng thƣờng nhƣ H2O2, O3, có thể nâng cao khả năng oxy hóa của chúng bằng các phản ứng hóa học khác nhau để tạo gốc *OH, thực hiện q trình oxy hóa gián tiếp thơng qua gốc *OH.
Cơ chế q trình phản ứng tạo gốc *OH Từ hệ O3/H2O2:
Sự có mặt của H2O2 đƣợc xem nhƣ làm tác dụng khơi mào cho sự phân hủy O3 thông qua hydropeoxit HO2-, nhƣ mơ tả trong các phƣơng trình dƣới đây:
2 2 2 * * 2 3 3 2 H O HO H HO O O HO
Các phản ứng tiếp theo tạo thành gốc hydroxyl *OH xảy ra nhƣ sau: - Tạo gốc *OH từ O3: * * 3 3 * * 3 2 O H HO HO OH O
- Tạo gốc *OH từ *HO2:
* * 2 2 * * 2 3 3 2 * * 3 3 * * 3 2 HO H O O O O O O H HO HO OH O
Tổng hợp các phƣơng trình trên có thể viết lại dƣới dạng sau, đặc trƣng cho quá trình Peroxon O3/H2O2.
*
2 2 2 3 2 3 2
H O O OH O (*)
Phản ứng (*) cho thấy, q trình Peroxone có thể tiến hành trong điều kiện pH trung tính. Hiệu quả phân hủy các chất ơ nhiễm hữu cơ của hệ O3/H2O2 cao hơn nhiều so với tác dụng oxy hóa của O3 đơn vì có tác nhân *OH đƣợc sinh ra trong quá trình phản ứng.
Phƣơng trình phản ứng chuyển chất hữu cơ từ dạng cao phân tử thành dạng chất hữu cơ có khối lƣợng phân tử thấp
*
2 2
cpt ptt
CHC OHCHC CO H O OH
c. Bể xục khí xử lý Amoni.
Nƣớc thải đƣợc đƣợc nâng pH bằng dung dịch Ca(OH)2 và xục khí.
4 3 2
NH OH NH H O
Việc tăng PH nhƣ vậy xẽ làm cân bằng chuyển dịch theo hƣớng sinh ra NH3, kết hợp với q trình xục khí lƣợng NH3 sẽ bay lên theo khơng khí làm giảm hàm lƣợng Amoni (hàm lƣợng nito) trong nƣớc thải.
d. Q trình xử lý hiếu khí
Nƣớc thải sau khi qua bể oxi hóa nâng cao và bể xụ khí xử lý Amoni đƣợc chảy vào hệ thống Aeroten. Trong bể Aeroten xảy ra quá trình oxy hóa các chất ơ nhiễm trong nƣớc thải nhờ hệ VSV hiếu khí. Trong bể Aeroten đƣợc bổ sung hóa chất (HC3) và có đặt các giá thể cho VSV bám dính và sinh trƣởng, đồng thời bổ sung mợt lƣợng oxy thích hợp đƣợc đƣa vào bằng máy thổi khí đặt ở bên ngoài giúp cho q trình sinh hóa xảy ra nhanh hơn. Bể sinh học thực hiện q trình oxi hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học nhờ hoạt động của các VSV hiếu khí hoặc tùy nghi. Tại bể xử lý sinh học hiếu khí các VSV hiếu khí và tùy nghi thực hiện quá trình trao đổi chất, oxi hóa các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học tạo thành sinh khối (bùn hoạt tính). VSV đƣợc cấp khí cƣỡng bức, q trình trao đổi chất VSV sử dụng chất hữu cơ làm nguồn dinh dƣỡng làm giảm nồng độ chất ô nhiễm trong nuớc thải. Bên cạnh việc tổng hợp tế bào các VSV hiếu khí thực hiện q trình Nitrat hóa thực hiện q trình chuyển Amoni thành NO3-
và tổng hợp tế bào.
Việc cấp khí làm xáo trợn hoàn toàn bùn hoạt tính lơ lửng làm tăng q trình tiếp xúc giữa VSV và các chất ô nhiễm, làm tăng hiệu quả sử dụng chất nền của VSV. Nhƣ vậy các chất hữu cơ sẽ bị oxi hóa hoàn toàn trong thời gian lƣu ngắn.
e. Quá trình lắng cấp 2
Sau thời gian xử lý ở bể Aeroten nƣớc thải đã đƣợc xử lý sau đó đƣợc đƣa tới bể lắng cấp 2.
Ở bể lắng cấp 2 tuần hoàn lại một lƣợng bùn hoạt tính để ổn định VSV có trong bể Aroten, nhằm tăng cao hiệu quả xử lý của quá trình. Sau thời gian lƣu ở bể lắng cấp 2 để ổn lắng bùn sinh khối nƣớc thải đƣợc chuyển tiếp đến bể lắng keo tụ
đƣợc bổ sung chất keo tụ trợ lắng (HC4) sau đó nƣớc thải sau xử lý đƣa đến bể chứa nƣớc dập cốc. Rác thu gom đƣợc ở song chắn rác xử lý đảm bảo vệ sinh theo nội quy của nhà máy.
f. Xử lý bùn, cặn lắng
Cặn lắng từ bể lắng cặn tách dầu mỡ và bùn lắng từ bể lắng cấp 2 đƣa vào xử lý bùn cặn để giảm thể tích sau đó đƣợc xử lý theo quy định. Nƣớc sinh ra sau quá trình lọc ép bùn đƣợc dẫn trở lại bể thu gom bơm chuyển bậc.