D. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
E. Giới hạn đề tài
2.2.2 Phƣơng pháp oxy hĩa khử
Để làm sạch nƣớc thải cĩ thể dùng các chất oxy hĩa nhƣ Clo ở dạng khí và hĩa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy khơng khí, ozon...
Trong quá trình oxy hĩa, các chất độc hại trong nƣớc thải đƣợc chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nƣớc thải. Quá trình này tiêu tốn một lƣợng lớn tác nhân hĩa học, do đĩ quá trình oxy hĩa học chỉ đƣợc dùng trong những trƣờng hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nƣớc thải khơng thể tách bằng những phƣơng pháp khác.
Oxy hĩa bằng Clo
Clo và các chất cĩ chứa clo hoạt tính là chất oxy hĩa thơng dụng nhất. Ngƣời ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nƣớc thải.
Khi clo tác dụng với nƣớc thải xảy ra phản ứng Cl2 + H2O = HOCl + HCl
Tổng clo, HOCl và OCl-
đƣợc gọi là clo tự do hay clo hoạt tính.
Các nguồn cung cấp clo hoạt tính cịn cĩ clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit, clorat, dioxyt clo, clorat canxi đƣợc nhận theo phản ứng
Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O
Lƣợng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nƣớc thải là: 10 g/m3
đối với nƣớc thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3
sau xử lý sinh học hồn tồn.
Phương pháp Ozon hĩa
Ozo tác động mạnh mẽ với các chất khống và chất hữu cơ, oxy hĩa bằng ozo cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nƣớc. Sau quá trình ozo hĩa số lƣợng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, ozo cịn oxy hĩa các hợp chất Nito, Photpho...
2.3 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP HĨA - LÝ
Cơ chế của phƣơng pháp hĩa lý là đƣa vào nƣớc thải chất phản ứng nào đĩ, chất này phản ứng với các tập chất bẩn trong nƣớc thải và cĩ khả năng loại chúng ra khỏi nƣớc thải dƣới dạng cặn lắng hoặc dạng hịa tan khơng độc hại.
Các phƣợng pháp hĩa lý thƣờng sử dụng để khử nƣớc thải là quá trình keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi...
2.3.1 Quá trình keo tụ tạo bơng
Quá trình này thƣờng đƣợc áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và vi sinh vật. Khi cho chất keo tụ vào nƣớc thơ chứa cặn lắng chậm (hoặc khơng lắng đƣợc), các hạt mịn kết hợp lại với nhau thành các bơng cặn lớn hơn và nặng, các bơng cặn này cĩ thể tự tách ra khỏi nƣớc bằng lắng trọng lực.
Hầu hết chất keo tụ ở dạng Fe(III), Al(III); Al2(SO4)3.14H2O, FeCl3. Tuy nhiên trong thực tế ngƣời ta thƣờng sử dụng phèn sắt hơn do chúng cĩ ƣu điểm nhiều hơn phèn nhơm. Trong quá trình keo tụ ngƣời ta cịn sử dụng chất trợ keo tụ để tăng tính chất lắng nhanh và đặc chắc do đĩ sẽ hình thành bơng lắng nhanh và đặc chắc nhƣ sét, silicat hoạt tính và polymer.
Trích ly pha lỏng đƣợc ứng dụng để làm sạch nƣớc thải chứa phenol, dầu, axit hữu cơ, các ion kim loại... Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3 – 4g/l, vì khi đĩ giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly.
Làm sạch nước bằng trích ly gồm 3 giai đoạn
- Trộn mạnh nƣớc thải với chất trích ly (dung mơi hữu cơ) trong điều kiệm bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng, một pha là chất trích ly với chất đƣợc trích ly, một pha là nƣớc thải với chất trích ly.
- Phân riêng hai pha lỏng nĩi trên.
- Tái sinh chất trích ly.
Để giảm nồng độ chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chất trích ly và vận tốc của nĩ khi cho vào nƣớc thải.
2.4 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC
Phƣơng pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ cĩ trong nƣớc thải của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khống làm nguồn dinh dƣỡng và tạo năng lƣợng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dƣỡng để xây dựng tế bào, sinh trƣởng và sinh sản. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để xử lý hồn tồn các chất hữu cơ cĩ khả năng phân hủy sinh học trong nƣớc thải. Cơng trình xử lý sinh học thƣờng đƣợc đặt sau khi nƣớc thải đã qua xử lý sơ bộ qua các cơng trình xử lý cơ học, hĩa học, hĩa lý.
Quá trình sinh học gồm các bước
- Chuyển các hợp chất cĩ nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hịa tan thành thể khí và các vỏ tế bào vi sinh.
- Tạo ra các bơng cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vơ cơ trong nƣớc thải.
Chất nhiễm bẩn trong nƣớc thải dệt nhuộm phần lớn là những chất cĩ khả năng phân hủy sinh học. Thƣờng nƣớc thải dệt nhuộm thiếu nguồn N và P dinh dƣỡng. Khi xử lý hiếu khí cần cân bằng dinh dƣỡng theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1 hoặc trộn nƣớc thải dệt nhuộm với nƣớc thải sinh hoạt để các chất dinh dƣỡng trong hỗn hợp cân đối hơn. Các cơng trình sinh học nhƣ: lọc sinh học, bùn hoạt tính, hồ sinh học hay kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc...
2.5 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM NHUỘM
2.5.1 Cơng nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm trong nƣớc
2.5.1.1Qui trình cơng nghệ tổng quát xử lý nƣớc thải nhuộm vải
Trong ngành cơng nghiệp dệt nhuộm, nƣớc thải nhuộm gồm ba loại chính:
Nƣớc thải phẩm nhuộm hoạt tính.
Nƣớc thải phẩm nhuộm sunfua.
Nƣớc thải tẩy.
Thành phần tính chất nƣớc thải nhuộm đƣợc trình bày theo bản sau:
Chỉ tiêu Đơn vị
Kết quả
Nƣớc thải hoạt tính Nƣớc thải sunfua Nƣớc thải tẩy
pH COD BOD5 N tổng P tổng SS Màu Độ đục mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Pt-Co FAU 10-11 450-1.500 200-800 5-15 0.7-3 - 7.000-50.000 140-1.500 >11 10.000-40.000 2.000-10.000 100-1.000 7-30 - 10.000-50.000 8.000-200.000 >12 9.000-30.000 4.000-17.000 200-1.000 10-30 - 500-2.000 1.000-5.000
Do mỗi loại nƣớc thải cĩ thành phần và tính chất đặc trƣng riêng nên cơng nghệ xử lý tƣơng ứng cũng khác nhau. Trƣớc tiên, ta phải tách riêng và xử lý sơ bộ loại trừ các tác nhân gây hại đối với vi sinh vật rồi nhập chung xử lý bằng sinh học. Nƣớc thải nhuộm vải cĩ nồng độ chất hữu cơ cao, thành phần phức tạp và chứa nhiều hợp chất vịng khĩ phân hủy sinh học đồng thời các hĩa chất phụ trợ trong quá trình nhuộm cĩ khả năng gây ức chế vi sinh vật. Hơn nữa nhiệt độ nƣớc thải rất cao, khơng thích hợp đƣa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học. Vì vậy, ta phải tiến hành xử lý hĩa lý trƣớc khi đƣa vào các cơng trình sinh học nhằm loại trừ các yếu tố gây hại và tăng khả năng xử lý của vi sinh.
Sơ đồ qui trình cơng nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải
Trong cơng nghệ này, nƣớc thải nhuộm ở các cơng đoạn sẽ đƣợc thu gom và xử lý sơ bộ riêng:
Hĩa chất Nƣớc thải chắn rác Song Bể điều
hịa Bể tuyển nổi Bể lọc sinh học Bể chứa Bể lọc áp lực Nguồn tiếp nhận
- Nƣớc thải hoạt tính đƣợc tiến hành keo tụ bằng phèn sắt với pH là 10- 10.5, hiệu quả khử COD là 60-85%.
- Nƣớc thải sunfua keo tụ ở pH khoảng 3, hiệu quả khử COD khoảng 70%.
- Nƣớc thải tẩy đƣợc tiến hành trung hịa nhằm đƣa pH về 6.5. Khi đĩ H2O2 sẽ bị phân hủy thành O2 bay lên gây ra bọt đồng thời hồ sẽ đƣợc tách ra khỏi nƣớc.
Sau đĩ, nƣớc tẩy sẽ đƣợc đƣa vào bể trộn cùng với nƣớc sau lắng của nƣớc thải hoạt tính và nƣớc thải sunfua. Bể trộn đĩng vai trị điều hịa chất lƣợng nƣớc thải, vừa là nơi hiệu chỉnh pH cho quá trình lọc sinh học kỵ khí tiếp theo. Ở bể lọc kỵ khí, chất hữu cơ một phần sẽ bị phân hủy thành khí biogas hoặc chuyển hĩa thành những hợp chất dễ phân hủy hơn và sẽ đƣợc tiếp tục oxy hĩa sinh học trong bể aerotank. Nƣớc thải sau xử lý sinh học vẫn chƣa đạt tiêu chuẩn nên phải tiến hành xử lý bậc cao bằng phƣơng pháp keo tụ. Phần bùn thải ra từ các bể lắng đƣợc đƣa vào máy ép bùn, nƣớc tách từ bùn đƣợc đƣa trở lại bể trộn, bùn sau ép đƣợc đƣa đi chơn lấp.
2.5.1.2 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đang đƣợc áp dụng:
Nƣớc thải trƣớc tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác chảy vào bể điều hịa. Sau khi tập trung tại bể điều hịa, nƣớc thải đƣợc bơm lên bể tuyển nổi. Trên ống dẫn vào bể tuyển nổi cĩ 03 đƣờng hĩa chất châm vào là dung dịch trung hịa, dung dịch phản ứng và dung dịch trợ lắng. Quá trình xử lý trong bể tuyển nổi đƣợc thực hiện bằng cách hịa tan trong nƣớc những bọt khí nhỏ, các bọt khí này bám vào các hạt cặn làm cho tỷ trọng tổ hợp cặn khí giảm, lực đẩy nổi xuất hiện. Khi lực đẩy nổi đủ lớn, hỗn hợp cặn - khí nổi lên mặt nƣớc và đƣợc gạt ra ngồi bằng tấm gạt cao su gắn phía trên bể. Bên cạnh đĩ bể tuyển nổi cịn thực hiện chức năng lắng. Do nƣớc thải vào bể đã đƣợc hịa trộn với các chất tạo pH, chất keo tụ nên trong bể tuyển nổi cịn xảy ra quá trình keo tụ. Trên bể tuyển nổi cĩ sử dụng một mơtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bơng. Các hạt bùn keo tụ tạo ra cĩ tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể sẽ đƣợc lấy ra ngồi nhờ van xả đáy.
Nƣớc thải từ máng thu nƣớc bể tuyển nổi tràn vào bể lọc sinh học từ dƣới lên trên qua lớp vật liệu nổi là các hạt polystyren. Các vi khuẩn hiện diện trong nƣớc thải dính bám lên lớp sinh khối nổi là những hạt polystyrene hay cịn gọi là Biostyrene và chúng đƣợc loại bỏ bằng cách khống chế mơi trƣờng hoạt động. Xác vi sinh vật và chất rắn lơ lửng trong nƣớc thải đƣợc loại bỏ bằng quá trình rửa ngƣợc. Đây là cơng nghệ lọc sinh học mới đƣợc áp dụng tại Việt Nam, cĩ hiệu quả sử dụng rất cao, chiếm mặt bằng ít, giá thành thấp.
Nƣớc thải tiếp tục tự chảy đến bể chứa để từ đĩ cĩ thể bơm đến thiết bị lọc áp lực Bể lọc áp lực là cơng trình xử lý cuối cùng trong hệ thống xử lý nƣớc thải. Sau khi qua bể lọc áp lực, nƣớc thải cĩ thể đƣợc xả ra cống.
Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác
- Nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam (QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải cơng nghiệp nguồn xả loại B).
- Giá thành xử lý 1m3 nƣớc thải: 1500 - 2000đ/m3
Ƣu điểm của CN/TB
- Các thiết bị đƣợc chế tạo bằng thép nên cĩ thể tháo ráp dễ dàng khi cần di dời - Mặt trong thiết bị đƣợc phủ epoxy chống ăn mịn, tăng thời gian sử dụng
- Hệ thống đƣợc điều khiển tự động, tránh cho cơng nhân cĩ thể tiếp xúc trực tiếp với nƣớc thải độc hại
- Diện tích chiếm dụng mặt bằng giảm 50% so với bể xây bằng xi măng - Thời gian thi cơng ngắn
2.5.2 Cơng nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm trên thế giới
2.5.2.1 Cơng nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm sợi bơng ở Hà Lan
Trong hệ thống cĩ cơng đoạn xử lý hĩa lý trƣớc cơng đoạn xử lý sinh học. Với các thơng số nhƣ:
Nƣớc thải cĩ lƣu lƣợng 3.000 - 4.000 m3
/h; COD = 400 - 1.000 mg/l; BOD5 = 200 - 400 mg/l.
Nƣớc sau xử lý BOD5 < 50 mg/l, COD < 100 mg/l.
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nƣớc thải của cơng ty Stork Aqua (Hà Lan) 1. Sàng chắn rác; 2. Bể điều hịa; 3. Bể keo tụ; 4. thiết bị lắng bùn; 5. Bể sinh học;
6. Thiết bị xử lý bùn
2.5.2.2 Cơng nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức)
Nƣớc thải ở đây cĩ chứa 15-20% nƣớc thải dệt nhuộm. Cơng suất của hệ thống là 6.000 - 7.000 m3/ngày, trong đĩ cĩ 1100 - 1300m3/ngày nƣớc thải dệt nhuộm.
Ca(OH)2
Nƣớc thải 1
Nƣớc thải 2 Bể điều hịa Keo tụ Lắng Xử lý sinh học nhiều bậc Lắng Hồ nhân tạo Nguồn tiếp nhận Xừ lý bùn yếm khí Lọc ép Bùn Phèn sắt
Hình 3.2:Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt lần nƣớc thải dệt nhuộm
(nƣớc thải dệt nhuộm chiếm 15 đến 20%) ở Greven – CHLB Đức ).
Sơ đồ này theo nguyên lý kết hợp xử lý hĩa lý và sinh học nhiều bậc, sau lắng 2 là một hồ nhân tạo (cĩ thể là một hồ chứa lớn). Phần bùn lấy ra từ các bể lắng khơng đƣa tuần hồn sử dụng lại mà đƣa vào xử lý kị khí, rồi lọc ép và đƣa đi chơn lấp.
Nƣớc thải sau bể điều hịa cần điều chỉnh về pH tới 9.5 bằng vơi sữa. Phèn sắt đƣợc đƣa vào làm keo tụ là 170 g/m3
.
Ưu điểm:
Lƣợng bùn tạo ra nhỏ (1m3
nƣớc thải tạo ra 0.6 kg bùn khơ tuyệt đối). Kết hợp vừa xử lý nƣớc thải sinh hoạt vừa xử lý nƣớc thải dệt nhuộm.
CHƢƠNG 3
ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ
CƠNG SUẤT 300M3/NG.Đ 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ
3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ cơng nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau:
Cơng suất trạm xử lý.
Thành phần và đặc tính của nƣớc thải.
Tiêu chuẩn xả nƣớc thải vào các nguồn tiếp nhận tƣơng ứng.
Phƣơng pháp sử dụng cặn.
Khả năng tận dụng các cơng trình cĩ sẵn.
Điều kiện mặt nằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng.
Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý.
Chi phí đầu tƣ xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì.
3.1.2 Yêu cầu xử lý Nƣớc thải trƣớc xử lý: Nƣớc thải trƣớc xử lý: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) Tổng N : 3,78 mg/l Tổng P : 1,54 mg/l
Nƣớc thải sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT – Cột B
pH = 5,5 - 9 BOD5 < 50 (mg/l)
COD < 100 (mg/l)
3.2 ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ NGUỒN TIẾP NHẬN NGUỒN TIẾP NHẬN QCVN 24:2009, CỘT B Hĩa chất NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM BỂ THU GOM BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ ( AEROTANK) BỂ LẮNG II BỂ KHỬ TRÙNG MÁY TÁCH RÁC TỰ ĐỘNG THÁP GIẢI NHIỆT BỂ ĐIỀU HÕA Máy thổi khí
BỂ KEO TỤ, TẠO BƠNG
BỂ LẮNG I Máy thổi khí Hĩa chất MÁY ÉP BÙN BỂ NÉN BÙN THÙNG CHỨA RÁC BÙN KHƠ
3.2.1 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ A. Bể thu gom
Nƣớc thải từ quá trình sản xuất của nhà máy đƣợc dẫn về bể thu gom. Bể thu gom là cơng trình chuyển tiếp giữa điểm phát sinh nƣớc thải và trạm xử lý. Bể thu gom cĩ nhiệm vụ tiếp nhận, trung chuyển và tận dụng đƣợc cao trình của các cơng trình đơn vị phía sau. Nƣớc thải từ bể thu gom đƣợc bơm nƣớc thải bơm lên máy tách rác tự động trƣớc khi đến thiết bị giải nhiệt nƣớc thải.
B. Máy tách rác tự động
Máy tách rác cĩ cấu tạo gồm một hoặc nhiều lƣợc cào rác đồng thời cĩ hai má cao su làm kín mƣơng dẫn nƣớc thải. Điều này cho phép tồn bộ dịng nƣớc thải chảy vào máy tách rác và máy cĩ thể hoạt động trong điều kiện mực nƣớc của dịng chảy thay đổi. Lƣợc cào rác hoạt động lên xuống liên tục cho phép tránh đƣợc hiện tƣợng tắc nghẽn của dịng chảy. Máy tách rác đƣợc thiết kế, chế tạo đồng bộ và kết