Chƣơng 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.2. Mô tả hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy Cốc hoá
3.2.1. Nguồn gốc và thành phần nước thải
3.2.1.1 Nguồn phát sinh nước thải chứa phenol
Nƣớc thải chứa phenol đƣợc phát sinh chủ yếu từ các nguồn sau: - Nƣớc amoniac (NH3) tuần hoàn dƣ tại phân xƣởng cốc.
- Nƣớc làm lạnh cuối, nƣớc phân ly benzen tạp tại phân xƣởng hoá. - Nƣớc rửa, nƣớc phân ly dầu cốc trong phân xƣởng hoá.
- Nƣớc từ tháp chƣng NH3 ở cơng đoạn suphat mon hố tại phân xƣởng hố. - Nƣớc thải ở cơng đoạn chƣng dầu cốc.
- Nƣớc thải từ hơi nƣớc tạp có trong đƣờng ống dẫn khí thanol. - Nƣớc thải từ quá trình dập cốc.
Các nguồn nƣớc thải trên đƣợc các đƣờng cống ngầm dẫn vào bể lắng dầu cốc (bể chứa nƣớc phenol) để tách bớt dầu cốc. Sau khi đã lắng tách dầu cốc nƣớc phenol đƣợc đƣa sang hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol.
Nếu tính tốn theo tỷ lệ thì khi lị cốc sản xuất với 30 buồng cốc/ngày đêm, thì lƣợng nƣớc thải chứa phenol là 30m3/ngày đêm. Khi sản xuất 45 buồng cốc/ngày đêm, thì lƣợng nƣớc thải chứa phenol là 45m3/ngày đêm, khi công suất tối đa theo thiết kế, tính tốn cho thấy nƣớc thải chứa phenol có thể lên tới gần 70 m3/ngày đêm hay tƣơng ứng với 2300m3/tháng [16].
3.2.1.2. Thành phần của nước thải
Thành phần nƣớc thải chứa phenol ở nhà máy Cốc hoá gồm: dầu mỡ, chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ hoà tan, các đồng đẳng của phenol với hàm lƣợng cao gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn vệ sinh môi trƣờng.
Thành phần của nƣớc thải chứa phenol của Nhà máy Cốc hóa thƣờng khơng ổn định và có thể phân tích thấy mợt số chỉ tiêu nhƣ sau: pH, TSS, NH4+
3.2.2. Mô tả sơ bộ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Cốc hoá
Hệ thống xử lý nƣớc thải chứa phenol của Nhà máy cốc hóa Thái Nguyên đƣợc xây dựng từ những năm 1997 -1998, đến nay hệ thống đã cũ. Nƣớc thải phát sinh có chứa hàm lƣợng lớn phenol, các đợc tố và các hợp chất hữu cơ.
* Sơ đồ công nghệ bao gồm các bƣớc nhƣ sau: - Tách rác sơ bộ bằng song chắn rác;
- Cân bằng nƣớc và điều hòa lƣu lƣợng, điều chỉnh pH; - Lắng tách dầu mỡ và huyền phù;
- Xử lý sinh học hiếu khí; - Lắng keo tụ bậc 2; - Xử lý bùn thải.
Nƣớc Hồi lƣu
Bùn thải đã ép
Nƣớc thải chứa Phenol
Thiết bị phản ứng keo tụ Bể chứa điều hòa
Bơm cấp Bể lắng tách dầu huyền phù Định lƣợng HC1 Bể AEROTEN Hố ga Định lƣợng HC2 Bể lắng bậc 2 Bơm tuần hoàn Nén khí Bể lắng keo tụ Bể chứa dập cốc Bơm Bể chứa bùn loãng Ép khung bản Định lƣợng HC3
3.2.2.1. Các hạng mục cơng trình
a. Song chắn rác
Có chức năng chắn giữ những rác thơ, tạp chất có kích thƣớc lớn (lá cây, rác...), nhằm đảm bảo cho máy bơm, các cơng trình và thiết bị xử lý nƣớc thải hoạt động ổn định. Song và lƣới chắn rác đƣợc cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lƣới đan bằng thép hoặc các tấm thép đục lỗ...
b. Bể lắng, tách dầu mỡ huyền phù - Khuấy trợn hóa chất keo tụ
Thực hiện q trình khuấy trợn nƣớc thải với hóa chất keo tụ bằng hệ thống sục khí, tăng khả năng tiếp xúc của hóa chất với các chất ơ nhiễm làm tăng hiệu quả quá trình lắng.
- Lắng
Bể lắng đứng sử dụng tại hệ thống đƣợc thiết kế theo muđun hợp khối, tiết kiệm mặt bằng, thi công nhanh, vận hành và bảo trì đơn giản phù hợp với cơng trình của Nhà máy.
c. Bể thu gom nƣớc thải và điều điều hòa
- Điều hòa ổn định PH, lƣu lƣợng, tải lƣợng chất ô nhiễm, nâng cao hiệu quả, giảm kích thƣớc cơng trình phía sau.
- Duy trì sự ổn định của dòng thải, khắc phục những vấn đề vận hành do dao đợng lƣu lƣợng dịng nƣớc thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý ở cuối dây truyền xử lý
- Làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tƣợng quá tải của hệ thống về lƣu lƣợng cũng nhƣ hàm lƣợng các chất hữu cơ, giảm đƣợc diện tích xây dựng các cơng trình phía sau. Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ đƣợc pha lỗng hoặc trung hịa ở mức độ tối ƣu cho các hoạt động của VSV.
d. Bể xử lý sinh học (AEROTEN)
Bể sinh học thực hiện q trình oxi hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học nhờ hoạt đợng 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 q 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 quá 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 quá 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 xẽ bị oxi hóa hoàn toàn trong thời gian lƣu ngắn.
e. Bể lắng bậc 2:
Bể lắng thứ cấp thực hiện tách pha rắn lỏng nhờ quá trình lắng trọng lực. Chất rắn lơ lửng lắng xuống dƣới đáy bể, đƣợc hút định kỳ sang bể chứa bùn. Phần nƣớc trong đƣợc thu ở phía trên bằng máng thu đƣa sang cơng trình xử lý phía sau. Bên cạnh việc lắng trong nƣớc bể lắng thứ cấp, các VSV thiếu khí và tùy nghi hoạt đợng thực hiện q trình phản nitrat hóa chuyển hóa NO3- thành N2 giảm hàm lƣợng nitơ trong nƣớc thải.
3.2.2.2. Nguyên tắc xử lý
Nƣớc thải tập trung ở bể chứa, lắng tách sơ bộ dầu cốc và đƣa vào khử CN- bằng phƣơng pháp kết tủa hố học. Tiếp tục tách mợt phần dầu mỡ và các chất lơ lửng bằng phƣơng pháp keo tụ - lắng trọng lƣợng. Sau đó khử các hợp chất hữu cơ bằng bùn hoạt tính. Cuối cùng là giai đoạn tách triệt để các tạp chất lơ lửng bằng phƣơng pháp kết tụ keo lắng. Nƣớc thải sau khi đã đƣợc xử lý phenol đƣợc bơm đi dập cốc.
3.2.2.3. Quy trình xử lý
Nƣớc thải chứa Phenol sau khi tách sơ bộ dầu mỡ, bơm vào bể chứa nƣớc điều hòa, từ bể chứa nƣớc điều hòa đƣợc bơm cấp bơm vào thiết bị phản ứng keo tụ, tại đây điều chỉnh lƣợng hóa chất HC1 từ thùng pha vào thiết bị, khống chế độ pH trong nƣớc thải, tiếp tục nƣớc thải chảy vào bể lắng tách dầu mỡ huyền phù, phần cặn đƣợc lắng xuống đáy bể tháo về hố gas. Nƣớc thải đƣợc tách dầu mỡ, chảy về bể Aeroten đƣợc máy nén khí cấp khí chảy vào bể qua hệ thống phối khí, sục khí cấp Oxy cho quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ bằng bùn hoạt tính, hóa chất HC2 từ thùng định lƣợng chảy vào bể Aeroten theo định lƣợng. Hỗn hợp bùn và nƣớc
thải chảy vào bể lắng bậc 2 tại đây mợt phần bùn hoạt tính đƣợc bơm tuần hoàn đƣa trở lại bổ sung cho bể Aeroten, phần cịn lại bơm về bể chứa bùn lỗng.
Hỗn hợp nƣớc thải từ bể lắng bậc 2 chảy vào bể keo tụ lắng, hóa chất HC3 đƣợc định lƣợng vào bể đƣợc tháo về bể chứa bùn lỗng cịn nƣớc đã xử lý chảy về bể chứa nƣớc đƣa đi dập cốc.
Bể chứa bùn loãng tập trung từ hố gas, bể lắng bậc 2 bể keo tụ lắng khi đầy bể đƣợc bơm vào máy ép lọc khung bản. Phần cặn và bùn ép đã thành bánh đƣa vào nơi quy định, phần nƣớc sau khi lọc ép đƣa về bể chứa nƣớc dập cốc để đi dập cốc.
(Công nghệ xử lý nƣớc thải chứa phenol của nhà máy Cốc hố đƣợc thể hiện trên Hình 3.5).
3.2.2.4. Các thiết bị chủ yếu
- Thiết bị phản ứng keo tụ có cánh khuấy, n = 60 V/P, động cơ N= 1,5kW; - Bơm nƣớc vào bể Aeroten Q=6-8 m3/h, H=25m H2O động cơ N=1,5KW, n=2900V/P. - Thiết bị pha khuấy trộn: n= 30 V/P; V= 500 lít, bình định mức 50 lít; - Máy nén khí Q=56l/giờ, P=0,7at, đợng cơ N=5,5KW, n=1450V/P - Thiết bị lọc ép khung bản 25 bản (470x470) bằng gang đúc
- Bơm bùn lọc ép khung bản Q = 9m3/h, H=20m H2O, động cơ N =3KW, n =2900V/P.