Bể tự hoại 3 ngăn Nƣớc thải
sinh hoạt Mƣơng tiêu
nƣớc Hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung Song chắn rác, bể lắng Nhà bếp Song chắn rác Nƣớc thải sản xuất NGĂN 1 - Điều hòa - Lắng
- Phân hủy sinh học
NGĂN 2 - Lắng
- Phân hủy sinh học Nƣớc thải sinh hoạt Thu gom về HTXL tập trung NGĂN 3 - Lắng
Nƣớc thải sinh hoạt của nhà máy đƣợc chảy vào bể tự hoại ba ngăn. Ngăn thứ nhất có vai trị làm ngăn lắng-lên men kỵ khí, đồng thời điều hịa lƣu lựợng và nồng độ chất bẩn. Ngăn tiếp theo là ngăn lên men axit, ngăn lên men kiềm. Nhờ vách ngăn hƣớng dòng, ở ngăn tiếp theo, nuớc thải chuyển động theo chiều từ dƣới lên, tiếp xúc với vi sinh vật kỵ khí trong lớp bùn. Các chất bẩn đƣợc vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa thành CO2, H2O, CH4, H2S. Ngăn cuối cùng là ngăn lọc sinh học kỵ khí, có tác dụng làm sạch, bổ sung nƣớc thải nhờ vi sinh vật kỵ khí gắn bám trên bề mặt của các hạt vật liệu lọc ngăn cặn lơ lửng trơi theo nƣớc ra ngồi.
Nƣớc thải sản xuất đƣợc thu gom chung cùng với nƣớc thải sinh hoạt về hố bơm, tại đây nƣớc thải đƣợc qua song chắn rác để loại chất thải thô trƣớc khi bơm về hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung.
Hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung của công ty đƣợc thiết kế với công suất là 1.000 m3/ngày đêm theo cơng nghệ lý-hóa-sinh để đạt chất lƣợng theo QCVN 40:2011/BTNMT (cột B). Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải tập trung nhà máy bia nhƣ sau:
Hình 3.38. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải của nhà máy bia Hà Nội
* Thuyết minh công nghệ xử lý Bước 1. Xử lý sơ bộ
Nƣớc thải sinh hoạt của công ty bao gồm nƣớc thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên trong công ty (đã đƣợc xử lý sơ bộ qua bể phốt) và nƣớc thải từ nhà bếp. Nƣớc thải sau khi đƣợc xử lý sơ bộ qua bể phốt sẽ đƣợc dẫn theo hệ thống cống ngầm cùng với nƣớc thải sản xuất tập trung về bể chứa của hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung của công ty.
Riêng nƣớc thải từ nhà bếp trƣớc khi chảy vào bể chứa đƣợc dẫn vào bể thu váng dầu mỡ nhằm tách dầu mỡ ra khỏi nƣớc thải để thuận tiện cho việc xử lý. Ở đây, dẫu mỡ sẽ đƣợc tách theo nguyên tắc tự nổi và đƣợc giữ lại ở một ngăn bằng
Hố bơm
MÁY THỔI KHÍ Ngăn xử lý yếm khí
(anoxi) Ngăn sinh học hiếu
khí Bể điều hịa Bể lắng Bể khử trùng Bùn thải Xe chở bùn thải Nƣớc thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) Hóa chất khử trùng
song chắn rác, váng mỡ sẽ đƣợc vớt định kỳ bằng phƣơng pháp thủ công. Nƣớc sau khi đƣợc tách phần lớn mỡ tự chảy sang ngăn thứ hai của hố thu nƣớc tập trung.
Trƣớc khi nƣớc thải vào bể chứa đƣợc chảy qua hệ thống song chắn rác thơ. Song chắn rác thơ có nhiệm vụ tách các loại rác thải có kích thƣớc lớn ra khỏi nƣớc thải.
Nƣớc thải sau đó đƣợc thu gom vào bể điều hịa
Bước 2. Bể điều hòa
Nƣớc thải sản xuất và sinh hoạt từ bể tự hoại đƣợc bơm đến bể điều hòa nƣớc thải. Trƣớc khi vào bể điều hòa, nƣớc thải đƣợc tách rác bằng thiết bị tách rác tinh dạng tĩnh có kích thƣớc khe 2mm để loại bỏ hết các tạp chất có kích thƣớc lớn hơn hơn 2mm có lẫn trong nƣớc thải. Việc tách rác là cần thiết nhằm tránh xảy ra hiện tƣợng các tạp chất đi vào hệ thống làm hƣ thiết bị, tắc nghẽn đƣờng ống, phân hủy làm tăng hàm lƣợng chất ô nhiễm trong nƣớc thải, gây mùi hôi cho hệ thống.
Bể điều hịa có tác dụng điều hịa lƣu lƣợng và nồng độ chất ơ nhiễm có trong nƣớc thải. Do lƣu lƣợng và tính chất của nƣớc thải thay đổi theo từng giờ sinh hoạt và hoạt động của ngƣời lao động trong cơng ty nên việc điều hịa nƣớc thải là cần thiết. Điều này tránh gây sốc tải đối với vi sinh vật trong các bể sinh học và giảm bớt các sự cố về vận hành hệ thống. Bên cạnh đó, việc ổn định lƣu lƣợng và nồng độ nƣớc thải trƣớc khi vào các thiết bị xử lý còn giúp đơn giản hóa cơng nghệ, tăng hiệu quả xử lý và giảm kích thƣớc các cơng trình đơn vị một cách đáng kể.
Hệ thống phân phối khí thơ đƣợc lắp đặt tại đáy bể điều hịa để cung cấp khí vào bể nhằm tránh hiện tƣợng lắng đọng các chất lơ lửng gây ảnh hƣởng đến quá trình bơm nƣớc tới cơng trình xử lý sinh học và gây mùi hơi khó chịu trong bể. Sau đó nƣớc thải đƣợc đƣa sang bể yếm khí
Bước 3. Xử lý yếm khí (Anoxic)
Q trình xử lý yếm khí: Q trình xử lý yếm khí sẽ giúp biến đổi nitrat trong nƣớc thành khí N dƣới sự có mặt của vi sinh vật. Ngồi ra, trong q trình này khoảng 50-55% COD và 15-25% BOD cũng sẽ đƣợc phân hủy.
Nƣớc thải sau đó đƣợc thu gom vào bể sinh học hiếu khí
Bước 4. Xử lý sinh học hiếu khí
Hệ thống bể xử lý sinh học có mục đích là ơxy hố COD, BOD, đồng thời hấp thụ P và nirat hóa. Ngồi ra cịn phân hủy một số hợp chất khác thể hiện nhƣ sau:
Nƣớc thải từ bể lắng sơ bộ cùng với bùn hoạt tính tuần hồn từ bể lắng vào bể xử lý sinh học. Nồng độ bùn hoạt tính từ 1.000-3.000 mg/L và nồng độ bùn tuần hồn từ 5.000-7.000 mg/L. Nồng độ bùn hoạt tính càng cao, khả năng xử lý BOD của bể càng lớn. Oxi đƣợc cung cấp bằng máy thổi khí và hệ thống phân phối khí từ đáy bể có hiệu quả khuếch tán oxi vào trong nƣớc thải cao tạo điều kiện cho vi sinh vật sử dụng để ơxi hố nƣớc thải. Phƣơng trình phản ứng:
Chất hữu cơ + O2 + Chất dinh dƣỡng + vi khuẩn hiếu khí CO2 + H2O + NH3 + C5H7NO2 (sinh khối) + Năng lƣợng (1.15)
Q trình hơ hấp nội bào là q trình ơxi hố bùn (vi khuẩn) đƣợc thể hiện bằng phƣơng trình sau:
C5H7NO2 + 5O2 + vi khuẩn 5CO2 + 2H2O + NH3 (1.16)
Bên cạnh quá trình phân giải các chất hữu cơ thành CO2 và H2O, vi khuẩn hiếu khí Nitrosomonas và Nitrobacter cịn oxi hố NH3 thành Nitrit và cuối cùng thành Nitrat. Các phƣơng trình phản ứng nhƣ sau:
Vi khuẩn Nitrosomonas:
NH4+ + 1,5O2 NO2-
+ H2O + 2H+ (1.17) Vi khuẩn Nitrobacter:
NO2- + 0,5O2 NO3- (1.18)
Trong bể xử lý sinh học cũng diễn ra quá trình khử N (denitrification) từ nitrat thành phần N dạng khí N2 đảm bảo nồng độ N trong nƣớc thải đầu ra đạt tiêu chuẩn mơi trƣờng. Q trình sinh học khử N liên quan tới q trình ơxi hố sinh học của nhiều cơ chất hữu cơ trong nƣớc thải sử dụng Nitrat hoặc Nitrit nhƣ chất nhận electron thay vì dùng ơxi. Trong điều kiện thiếu oxi diễn ra phản ứng khử N:
C10H19O3N + 10NO3- 5N2 + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 10OH- (1.19)
Q trình chuyển hố này đƣợc thực hiện bởi vi khuẩn nitrat chiếm khoảng 10-80% khối lƣợng vi khuẩn trong bùn hoạt tính. Tốc độ khử N đặc biệt dao động 0,04 đến 0,42 gN-NO3-/g MLSS.ngày, tỉ số F/M càng cao thì tốc độ khử N càng lớn. Hệ thống bể xử lý sinh học bao gồm có bể sinh học hiếu khí aerotank 1, 2; bể sinh học thiếu khí và kết hợp với bể lắng sinh học.
Nƣớc thải từ bể xử lý sinh học tự chảy sang bể lắng, tại đây, nƣớc trong đƣợc tự chảy sang bể khử trùng, váng nổi đƣợc tuần hoàn lại bể xử lý sinh học, bùn sinh học ở đáy bể lắng đƣợc hồi lƣu lại bể, phần bùn dƣ đƣợc định kỳ bơm sang bể xử lý bùn.
Hệ thống cấp khơng khí cho bể xử lý sinh học đƣợc cấp bởi 1 máy thổi khí thơng qua hệ thống đƣờng ống dẫn khí.
Bước 5. Xử lý bùn
Bùn đƣợc sinh ra từ quá trình xử lý sinh học ở bể lắng đƣợc bơm về bể xử lý bùn. Bùn từ bể xử lý bùn sau khi đã ổn định đƣợc hút bớt nƣớc trong nhằm làm đặc nồng độ bùn. Sau đó định kỳ th xe của cơng ty vệ sinh đến hút và trở đi xử lý theo tần suất 1-2 tháng hút 1 lần.
Bước 6. Bể lắng
Nƣớc thải sau khi qua bể xử lý hiếu khí đƣợc tiếp tục dẫn qua bể lắng nhằm tách loại vi sinh trong nƣớc bằng kĩ thuật lắng lamen, toàn bộ vi sinh đƣợc lắng ở
đáy bể và trên các tấm lắng lamen. Tại bể lắng, nƣớc thải đƣợc lƣu lại một thời gian nhất định để các cặn lơ lửng có trong nƣớc thải sau khi xử lý sinh học có thời gian lắng xuống, tách ra khỏi nguồn nƣớc thải. Cặn lắng trong bể sẽ định kỳ đƣợc hút, nạo vét đƣa về bể chứa bùn. Nƣớc thải trong bể lắng sẽ đƣợc tách một phần chất rắn lơ lửng có khối lƣợng lớn.
Bước 7. Khử trùng
Nƣớc thải từ bể lắng còn chứa vi sinh vật gây bệnh, để đảm bảo vệ sinh môi trƣờng nƣớc thải đƣợc khử trùng bằng clo trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Nƣớc sau khi thải ra bên ngồi mơi trƣờng đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2011/ BTNMT (Cột B)- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp.
3.4.1.5. Hệ thống dẫn, xả nước thải sau xử lý vào nguồn tiếp nhận
Nƣớc thải sau xử lý với lƣu lƣợng nƣớc thải lớn nhất 750 m3/ngày.đêm đƣợc thoát ra kênh thoát nƣớc mƣa của khu vực rồi chảy vào sơng Bần Vũ Xá. Sơng có chiều dài 17 km trong đó 15,2 km thuộc địa phận huyện Văn Lâm và Mỹ Hào tỉnh Hƣng Yên và 2,8 km thuộc xã Trƣờng Kỷ tỉnh Hải Dƣơng. Sông Bần Vũ Xá bắt nguồn từ ngã ba sông Cầu Treo thị trấn Bần tới địa phận xã Hịa Phong và đổ ra sơng Bắc Hƣng Hải tại địa phận xã Trƣờng Kỷ. Theo quyết định số 2416/QĐ- UBND của UBND tỉnh Hƣng Yên ngày 28/8/2017 về việc phê duyệt quy hoạch cấp nƣớc sạch tỉnh Hƣng Yên đến năm 2020 và định hƣớng đến năm 2030 thì đến năm 2020 nguồn nƣớc lấy từ sông Bắc Hƣng Hải để cấp nƣớc sinh hoạt là 13.200 m3/ ngày.đêm. Vì vậy tại quyết định số 28/2017/QĐ-UBND của UBND tỉnh Hƣng Yên ngày 5/12/2017 về việc ban hành quy định bảo vệ môi trƣờng tỉnh Hƣng Yên đã yêu cầu các khu sản xuất, kinh doanh, dịch vụ tập trung; các cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ phải có hệ thống thu gom và xử lý nƣớc thải đạt giá trị giới hạn quy định tại cột A (tức nƣớc thải phải đáp ứng yêu cầu xả thải vào nguồn nƣớc có thể cấp nƣớc cho sinh hoạt). Theo quyết định này Nhà máy bia Hà Nội tại Hƣng Yên phải nâng cấp hệ thống xử lý nƣớc thải hiện tại của mình đang đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) thành (Cột A) để đáp ứng yêu cầu cao về môi
trƣờng xả thải của tỉnh Hƣng Yên. Để đạt đƣợc điều này, cần phải có nghiên cứu các biện pháp phù hợp cho việc nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc thải của nhà máy bia, đặc biệt với chỉ tiêu về N và P.
3.4.2. Tính chất nƣớc thải sinh hoạt tại nhà máy bia Hà Nội
Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải sinh hoạt sau bể phốt và trƣớc khi đƣa vào hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung của nhà máy đƣợc thể hiện ở Bảng 3.5.
Bảng 3.5. Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải sinh hoạt tại nhà máy bia Hà Nội tại nhà máy bia Hà Nội
TT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN 14:2008/BTNMT
A B 1 pH - 7,68 5-9 5-9 2 TSS mg/L 310 50 100 3 BOD5 mg/L 380 30 50 4 COD mg/L 450 - - 5 NTS mg/L 82,5 - - 6 N-NH4+ mg/L 48,4 5 10 7 N-NO2- mg/L 0,55 - - 8 N-NO3- mg/L 2,05 30 50 9 Tổng P mg/L 14,2 - - 10 P-PO43- mg/L 9,0 6 10 11 Tổng Coliform MPN/100ml 1,2 x 106 3.000 5.000 12 Pb mg/L 0,007 - - 13 Cd mg/L 0,005 - - 14 Cu mg/L 0,012 - - 15 Zn mg/L 0,098 - -
Kết quả phân tích tại Bảng 3.5 cho thấy, nƣớc thải sinh hoạt tại nhà máy bia Hà Nội có các thơng số đặc trƣng cho ơ nhiễm về chất dinh dƣỡng, chất hữu cơ và Coliform là rất cao. Nếu so sánh với QCVN 14:2008/BTNMT-Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nƣớc thải sinh hoạt (Cột A) thì TSS, BOD5, NH4+, P-PO43- và Coliform tƣơng ứng cao hơn tiêu chuẩn cho phép (TCCP) là 6,2; 12,7; 9,68; 1,5 và 400 lần.
Nƣớc thải sinh hoạt này sẽ đƣợc thu gom vào hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung trƣớc khi xả thải ra mơi trƣờng.
3.4.3. Tính chất nƣớc thải sản xuất tại nhà máy bia Hà Nội
Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải sản xuất trƣớc khi đƣa vào hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung của nhà máy đƣợc thể hiện ở Bảng 3.6.
Bảng 3.6. Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải sản xuất tại nhà máy bia Hà Nội tại nhà máy bia Hà Nội
TT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN 40:2011/BTNMT
A B 1 Nhiệt độ oC 34,2 40 40 2 Màu Pt/Co 240 50 150 3 pH - 5,2 6 đến 9 5,5 đến 9 4 BOD5 (20oC) mg/L 1.100 30 50 5 COD mg/L 1.820 75 150 6 TSS mg/L 520 50 100 7 Pb mg/L 0,012 0,1 0,5 8 Cd mg/L 0,008 0,05 0,1 9 Cu mg/L 0,035 2 2 10 Zn mg/L 0,118 3 3 11 Mn mg/L 0,092 0,5 1 12 Fe mg/L 0,521 1 5 13 Tổng dầu mỡ khoáng mg/L 1,05 5 10 14 Sunfua mg/L 4,28 0,2 0,5 15 NTS mg/L 64,3 20 40 16 N-NH4+ mg/L 29,8 5 10 17 N-NO3- mg/L 12,63 - - 18 N-NO2- mg/L 1,25 - - 19 Tổng P mg/L 32,1 4 6 20 P-PO43- mg/L 18,5 - - 21 Coliform VK/100ml 32x104 3000 5000
Kết quả phân tích tại Bảng 3.6 cho thấy, nƣớc thải sản xuất trƣớc xử lý tại nhà máy bia Hà Nội cũng có các thông số đặc trƣng cho ô nhiễm về chất dinh
dƣỡng, chất hữu cơ và Coliform là rất cao. Nếu so sánh với QCVN 40:2011/ BTNMT-Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải cơng nghiệp (Cột A) thì TSS, BOD5, COD, NTS, NH4+, Tổng P và Coliform tƣơng ứng cao hơn TCCP là 10,4; 36,7; 24,3; 3,2; 5,96; 8,02 và 100,7 lần. Ngồi ra cịn độ màu và sunfua cũng đã vƣợt tiêu chuẩn tƣơng ứng là 4,8 và 21,4 lần. Tuy nhiên các thông số về kim loại, kim loại nặng nhƣ Fe, Mn, Cu, Pb, Zn, Cd lại rất nhỏ so với TCCP. Vì vậy, nếu sử dụng Fe0 nano để xử lý nƣớc thải nhà máy bia sẽ thuận lợi do không chịu ảnh hƣởng của các thông số này đến hiệu quả xử lý [theo kết quả nghiên cứu tại nhóm tiểu mục 3.3.5 luận án này].
3.4.4. Hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội
Để đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội, tiến hành lấy mẫu nƣớc thải sau từng cơng đoạn xử lý để phân tích và so sánh, đánh giá theo QCVN 40:2011/ BTNMT. Kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng 3.7.
Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội qua từng công đoạn xử lý qua từng công đoạn xử lý
TT Thông số Đơn vị Sau bể điều hòa Sau xử lý yếm khí Sau xử lý hiếu khí Sau bể lắng Sau khử trùng QCVN 40: 2011/BTNMT A B 1 Nhiệt độ oC 26,4 23,3 24,2 24,8 24,5 40 40 2 Màu Pt/Co 160 90 75 45 45 50 150 3 pH - 6,42 6,83 6,95 6,92 6,90 6-9 5,5-9 4 BOD5 mg/L 980 478 88,7 45,2 45,0 30 50