3.1. Nghiên cứu và triển khai công nghệ xử lý nước thải chế biến tiêu sọ:
3.1.1. Tổng quan đề tài:
Đề tài nghiên cứu này được thực hiện bởi Nguyễn Văn Nghĩa , Nguyễn Văn Phước của Trường Đại học Bách khoa, Viện Môi trường & Tài nguyên, ĐHQG- HCM.
Nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát, đo đạc thành phần và tính chất của nước thải tại các cơ sở sản xuất tiêu sọ thuộc huyện Đăk Rlấp, tỉnh Đăk Nông. Kết quả phân tích ban đầu được cho trong bảng 3.1
Bảng 3.1. Thành phần và tính chất nước thải tiêu sọ ( Theo kết quả nghiên cứu của đề tài)
Chỉ tiêu ô nhiễm
Đơn vị Kết quả đo đạt TCVN
5945:2005
thải ngâm tiêu thải chà vỏ tiêu (cột B) pH - 5,45 – 5,95 5,45 – 5,95 5,5-9,0 COD mgO2 /l 2.000-10.000 10.000-30.000 80 BOD5 mgO2 /l 400 - 2.000 2000 - 6000 50 SS mg/l 600 – 5.000 20.000-35.000 100 Tổng N mg/l 50 – 100 50 – 100 30 Tổng P mg/l 0,5 – 4,2 0,5 – 4,2 6 Độ màu Pt-Co 2000 – 4000 1000 – 2000 50
Nước thải tiêu sọ có hàm lượng COD, BOD, SS và có độ màu rất đậm với lưu lượng khoảng 15 m3/tấn tiêu sọ.
Thành phần nước thải chủ yếu là cellulose, chất béo, chất khoáng, chất đạm, piperine, lignin, tinh dầu…
Do tính đặc thù của nước thải và quá trình phân tích những chỉ số hóa học, sinh học nên nhóm nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải tiêu sọ như hình 3.1
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tiêu sọ
• Một số mô hình đề xuất của quá trình nghiên cứu xử lí nước thải tiêu sọ
Hình 3.2. Mô hình sân phơi cát
• Mô hình lọc sinh học kỵ khí.
Mô hình: Bình nhựa hình trụ 10 lít, bên trong có bố trí vật liệu lọc và bơm tuần hoàn.
Vật liệu: - Bùn kỵ khí 2000g - Xơ dừa làm giá thể
- Bơm tuần hoàn lưu lượng 200 l/h
Tiến trình thí nghiệm: thời gian thích nghi từ 2-3 tuần, sau đó chạy tải COD tăng dần từ 750 – 3000 mg/l; Kiểm tra COD, pH theo hàm lượng xơ dừa khác nhau, sau đó theo dõi sự biến đổi COD cần nghiên cứu theo thời gian tương ứng với lượng xơ dừa tối ưu.
Hình 3.3. Mô hình liên tục
• Mô hình hệ thực vật
Thực nghiệm hệ thực vật tự nhiên: Các hợp chất màu, lignin, hucmic,…trong nước thải không gây hại cho cây trồng cho nên được xử lý qua cơ chế lọc và hấp phụ. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm bãi cỏ voi tại cơ sở sản xuất tiêu sọ thuộc huyện Đắk Rlấp, Đắk Nông.
3.1.2. Kết quả thí nghiệm.
Kết quả mô hình sân phơi cát.
Đối với nước ngâm, SS không lớn nhưng COD và độ màu cao nên tốc độ lọc giảm nhẹ theo thời gian và chu kỳ lọc là 24h. Tốc độ lọc trung bình trong 1 chu kỳ là 0,225 m3/h.m2. Hiệu quả khử SS là 58,3% và COD là 18,1%.
Đối với nước chà bóc vỏ, vì SS rất cao nên tốc độ lọc giảm nhanh và dừng lại ở 4h nên chu kỳ lọc chỉ khoảng 4h.Tốc độ lọc trung bình trong 1 chu kỳ là 0,194 m3/h.m2. Hiệu quả khử SS là 99% và COD là 88,7%.
Kết quả xác định hàm lượng giá thể xơ dừa
Mô hình lọc sinh học kỵ khí (hình 5): khi COD từ 750mg/l - 1250mg/l thì lượng xơ dừa tối ưu 20 g/l và hiệu quả khử COD đạt 53,7-76,2%. Khi COD tăng 2000 -3000mg/l thì lượng xơ dừa tối ưu 25 g/l và hiệu qủa đạt 84% - 91,8% tương ứng thời gian lưu nước 1 ngày.
Mô hình lọc sinh học hiếu khí :khi COD từ 200mg/l - 500mg/l thì lượng xơ dừa tối ưu 20 g/l và hiệu quả khử COD đạt 50 - 80,6%. Khi COD 750 - 1250mg/l thì lượng xơ dừa tối ưu 25 g/l và hiệu qủa đạt 65,7% - 88,2% tương ứng thời gian lưu nước 24h.
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi COD theo thời gian
Kết quả nghiên cứu trên mô hình lọc kỵ khí COD sau lọc cát 3000mg/l và lượng xơ dừa 25g/l như bảng 2.
Bảng 3.2. Kết quả nghiên cứu trên mô hình tĩnh (COD = 3000mg/l và xơ dừa là
25g/l)
Mô hình liên tục.
Ưu điểm: mô hình đơn giản, dễ vận hành, đạt hiệu quả cao và ổn định (94,6 -96,6%).
Tuy nhiên cần lưu ý đặc tính của nước thải đầu vào có sự khác biệt giữa nước ngâm và nước chà.
Nước ngâm khó xử lý sinh học hơn nước chà tiêu.
Nhận xét đề tài nghiên cứu:Từ nghiên cứu trên chúng ta có thể nhận thấy được nhóm nghiên cứu áp dụng nguyên tắc sinh học và cơ học trong công nghệ xử lí nước thải.
3.1.3. Triển khai công nghệ xử lý nước thải chế biến tiêu sọ.
Công nghệ nghiên cứu đã được triển khai áp dụng thực tế tại cơ sở Đặng Nhân Tài, xã Đạo Nghĩa, huyện Đắk Rlấp, Đăk Nông với công suất thiết kế 10m3/ngày.
Hình 3.4. Sơ đồ ứng dụng
qui trình công nghệ xử lý
Bảng 3.4. Chất lượng nước thải sau xử lý
Hình 3.5. Hệ thống xử lí nước thải
Ủ bã tiêu làm phân Bãi cỏ voi
Công nghệ nghiên cứu có hiệu quả xử lý cao, giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải từ các cơ sở sản xuất tiêu sọ gây ra, đồng thời phù hợp với điều kiện cụ thể của địa phương và trình độ lao động tại các cơ sở tiêu sọ.
Công nghệ đã được triển khai áp dụng thực tế tại cơ sở Đặng Nhân Tài và đã được Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Đắk Nông nghiệm thu, công nghệ sẽ được triển khai nhân rộng cho một số địa phương trên địa bàn huyện Đăk Rlấp.
Với công nghệ này chi phí đầu tư thấp, chi phí xử lý nước thải chỉ 2.300 đ/m3 nếu sử dụng hệ sinh thái và 4.000 đ/m3 khi phải sử dụng hệ keo tụ. Ngoài ra, còn có thể khai thác các sản phẩm phụ từ hệ thống xử lý.
3.2. Nghiên cứu và ứng dụng xử lý bằng phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt trong việc xử lý nước thải bệnh viện.
3.2.1. Nghiên cứu
Được thực hiện bởi Viện Công nghệ Môi trường -Viện KHCNVN
Công nghệ xử lý bằng phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt cải tiến cấp khí tự nhiên. Lọc sinh học nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước. Nước thải được chia thành các màng nhỏ chảy qua vật liệu đệm sinh học và nhờ sự có mặt của các vi sinh vật phân hủy hiếu khí trên lớp màng vật liệu mà các chất hữu cơ trong nước thải được loại bỏ.
Hệ thống xử lý nước thải y tế của Viện Công nghệ Môi trường có chi phí đầu tư và vận hành, diện tích mặt bằng xây dựng thấp hơn hẳn các phương pháp sinh học thông thường. Mặt khác, quy trình vận hành nó rất đơn giản, các thao tác được thực hiện dễ dàng và hoàn toàn tự động bởi hệ thống điều khiển. Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt dựa trên các công đoạn xử lý sinh học diễn ra trong tháp dạng kín có thông khí tự nhiên nên không phải sục khí bằng máy bơm khí như những công nghệ khác. Do đó, lọc sinh học nhỏ giọt vẫn duy trì được sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật cả khi mất điện hoặc nguồn điện không ổn định, trong khi các công nghệ lọc khác (như lọc sinh học ngập nước, lọc sinh học trong thiết bị hợp khối, thiết bị sinh học theo mẻ và bùn hoạt tính tuần hoàn) đòi hỏi phải cung cấp không khí thường xuyên bằng các máy thổi khí (tiêu tốn điện năng lớn, gây tiếng ồn và có thể còn phát tán vi khuẩn gây bệnh ra môi trường xung quanh).
Hình 3.6. Thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt quay
• Ưu điểm công nghệ xử lí nước thải y tế của Viện Công nghệ môi trường:
- Toàn bộ hệ thống thiết bị và vật liệu được sản xuất hoặc có sẵn ở trong nước nên việc bảo trì các bộ phận, bổ sung hoặc thay thế một phần vật liệu đệm sinh học sau 10-15 năm hoạt động được thực hiện dễ dàng với chi phí rất thấp.
- Quy trình vận hành nó rất đơn giản, các thao tác được thực hiện dễ dàng và hoàn toàn tự động bởi hệ thống điều khiển
- Lọc sinh học nhỏ giọt vẫn duy trì được sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật cả khi mất điện hoặc nguồn điện không ổn định do Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt dựa trên các công đoạn xử lý sinh học diễn ra trong tháp dạng kín có thông khí tự nhiên.
3.2.2. Ứng dụng của phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt.
Trung tâm Ứng dụng và Chuyển giao Khoa học – Công nghệ Vĩnh Phúc vừa nghiên cứu ứng dụng thành công biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi Biogas bằng công nghệ bể lọc sinh học nhỏ giọt. Nước thải sau xử lý sạch hơn tiêu chuẩn Việt Nam cho phép, hàm lượng chất rắn lơ lửng giảm còn 113mg/l (so với tiêu chuẩn cho phép là 200mg), hàm lượng COD nguy hại giảm còn 298 mg/l ( tiêu chuẩn cho phép là 400mg/l). Nước thải có thể xả trực tiếp mà không ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe người dân.
(http://www.canhsatmoitruong.gov.vn/default.aspx?tabid=439&ID=6627&CateID=519)
Áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, Viện Công nghệ môi trường đã chuyển giao công nghệ, thi công, lắp đặt hàng chục dây chuyền công nghệ này tại
nhiều bệnh viện, các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm như chế biến sữa, sản xuất rượu bia... và đã thu được kết quả rất tốt như Bệnh viện Đa khoa Tuyên Quang (công suất Q = 330 m3/ngày đêm), Bệnh viện Lao Thái Nguyên (Q = 160 m3/ngày đêm), Bệnh viện C Thái Nguyên (Q = 360 m3/ngày đêm), Bệnh viện A Thái Nguyên (Q = 360 m3/ngày đêm), Bệnh viện Đa khoa Quỳnh Phụ Thái Bình (Q = 130 m3/ngày đêm), Bệnh viện tâm thần kinh Hưng Yên (Q = 150 m3/ngày đêm), Nhà máy sữa Mộc Châu (Q = 250 m3/ngày đêm), Trụ sở Công an Tỉnh Quảng Bình (Q = 50 m3/ngày đêm), Công ty cổ phần sữa Hà Nội, Hanoi Milk (Q = 300 m3/ngày đêm)...Và gần đây nhất là ngày 17/7/2012, hệ thống xử lý nước thải với công nghệ lọc sinh học cải tiến của Viện Công nghệ Môi trường cho Bệnh viện Quân dân y Tỉnh Đồng Tháp đã được khánh thành đưa vào sử dụng. Hệ thống có công suất 130 m3/ngày đêm, chất lượng xử lý đạt QCVN 28:2010, mức A. Đây là kết quả hợp tác Khoa học và phát triển công nghệ giữa Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và UBND Tỉnh Đồng Tháp.(trích dẫn).
Như vậy, phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt là phương pháp hiệu quả, rất phù hợp với điều kiện Việt Nam.
3.3. Nghiên cứu và ứng dụng xử lí nước thải sinh hoạt theo phương pháp sinh học hiếu khí.
3.3.1. Nghiên cứu *Vật liệu
Bùn được sử dụng trong hệ thống xử lí nước thải (HTXLNT) được lấy từ các bể sinh học hiếu khí đã vận hành ổn định ở các HTXLNT có tính chất tương tự.
Nước thải được sử dụng là nước thải sinh hoạt của Công ty TNHH Furukawa (Khu chế xuất Tân Thuận, Quận 7, TPHCM, Việt Nam).
* Phương pháp - Công nghệ xử lý
Nước thải sinh hoạt của 8000 công nhân thuộc Công ty TNHH Furukawa từ các Hầm tự hoại được bơm vào bể điều hòa. Trong thành phần nước thải có chứa dầu mỡ tương đối cao nên ngăn tách dầu sẽ được lắp đặt tại bể điều hòa để tách dầu mỡ và các tạp chất khác. Từ bể điều hòa, nước thải được đưa vào bể sinh học hiếu khí để được hòa trộn với bùn vi sinh hoạt tính để tạo thành hỗn hợp vi sinh và nước thải. Vi sinh vật hiếu khí trong hỗn hợp bùn hoạt tính sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải dưới dạng thức ăn thành các hợp chất đơn giản hơn và vô hại với môi trường. Hỗn hợp vi sinh và nước thải được chảy vào bể lắng, nơi bùn hoạt tính được lắng lại và nén ở đáy bể. Bùn lắng được tuần hoàn (khoảng 25-80 % tổng lưu lượng) vào bể sinh học hiếu khí để duy trì nồng độ vi sinh ổn định trong bể. Nước sau lắng đạt tiêu chuẩn môi trường loại C, TCVN 5945:2005 và được đưa vào nguồn tiếp nhận.
Công đoạn xử lý cuối cùng là xử lý và thải bỏ bùn từ bể lắng. Bùn từ bể lắng được bơm vào bể phân hủy bùn hiếu khínơi phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong bùn trong môi trường hiếu khí.
Hình 3.7. Sơ đồ xử lí nước thải sinh hoạt.
3.3.2. Ứng dụng
Quy trình công nghệ được ứng dụng để xử lí nước thải sinh hoạt của 8000 công nhân tại Công ty TNHH Furukawa.
Kết quả thu được:
Bảng 3.5. Tính chất nước thải đầu vào và đầu ra của HTXLNT tại Công ty TNHH
Hình 3.15 thể hiện hiệu quả xử lý COD của HTXLNT sinh hoạt Công ty TNHH Furakawa. Kết quả cho thấy sau bể sinh học hiếu khí, COD giảm đến 97,48%.
Hình 3.8. Hiệu quả xử lý COD của HTXLNT sinh hoạt
% COD bị xử lý=(COD đầu vào – COD đầu ra)/ COD đầu vào
Hiệu quả xử lý BOD được thể hiện ở hình , với hiệu quả xử lý lên đến 98,84%. Nồng độ BOD đầu ra thấp hơn tiêu chuẩn đầu ra loại A và loại C, TCVN
Hình 3.9. Hiệu quả xử lý BOD của HTXLNT sinh hoạt.
Hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng
Hình 3.10. Hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng của HTXLNT sinh hoạt
Hiệu quả xử lý N-NH3 được thể hiện ở hình 5, hiệu quả xử lý lên đến 96%, nồng độ N-NH3 sau xử lý thấp hơn nhiều.
Hình 3.11. Hiệu quả xử lý N-NH3 của HTXLNT sinh hoạt
Hiệu quả xử lý P
Sau HTXLNT sinh hoạt, tổng P được loại trừ đến 95,11%, nồng độ đầu ra là 0,23 mg/l