1.7.1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống xử lý nước thải tập trung tại KCN Biên Hòa II hiện nay được vận hành tương đối ổn định. Theo báo cáo định kỳ của nhà máy quí I năm 2012, nước thải sau khi qua hệ thống xử lý đạt yêu cầu theo QCVN 40:2011 về nước thải công nghiệp cột A. Tuy nhiên, các chỉ tiêu thường xuyên vượt tiêu chuẩn đầu ra như Ni, amoni, coliform do nước thải của các đơn vị trong khu công nghiệp vượt quá giới hạn cho phép, gây nhiễm độc cho hệ thống sinh học, ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải tại các công trình đơn vị thuộc hệ thống xử lý nước thải. Vì vậy, hệ thống xử lý nước thải của nhà máy rất cần có những biện pháp kỹ thuật hợp lý để khắc phục sự cố tại các công trình đơn vị và những quy định nghiêm ngặt về việc đấu nối nước thải của các công ty tại hai KCN Biên Hòa I và KCN Biên Hòa II.
1.7.2. Mục tiêu của đề tài
Đề tài thực hiện nhằm các mục tiêu chính sau đây:
- Theo dõi, lấy mẫu đo đạc và phân tích diễn biến một số chỉ tiêu (pH, BOD, COD, TSS, tổng Nitơ, tổng photpho…) trong quá trình xử lý và từ đó đánh giá chất lượng nước thải đầu ra và đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý các chỉ tiêu còn vượt so với yêu cầu nước thải đầu ra.
- Theo dõi, giám sát quá trình hoạt động của các công trình đơn vị từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm khắc phục sự cố tại các công trình này nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của các công trình trong hệ thống xử lý nước thải tập trung tại KCN Biên Hòa II – Tỉnh Đồng Nai.
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là quy trình công nghệ xử lý nước thải của nhà máy xử lý nước thải tập trung tại KCN Biên Hòa II – Tỉnh Đồng Nai.
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là quy trình xử lý nước thải của nhà máy giai đoạn I công suất 4000 m3/ngđ và chất lượng nước thải đầu ra của nhà máy sau khi xử lý, từ đó đề xuất ra các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý.
2.2. Hóa chất và thiết bị sử dụng 2.2.1. Hóa chất 2.2.1. Hóa chất
Toàn bộ hóa chất được sử dụng trong quá trình xử lý được nhập từ Công ty Hóa chất và Môi trường Vũ Hoàng.
Danh mục tài nguyên hóa chất được thống kê qua bảng 2.1 và bảng 2.2
Bảng 2.1: Các hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý
TT Hóa chất sử dụng Mục đích sử dụng Nồng độ
1 NaOH Nâng pH của nước thải 32%
2 FeCl3 Keo tụ 40%
3 Polymer Chất trợ keo tụ 2 kg polymer/1 m3 nước
4 Javen Khử trùng nước thải 10%
5 Dinh dưỡng (Urê + DAP)
Bổ sung dinh dưỡng cho quá trình xử lý tại hệ thống xử lý
sinh học
–
(Nguồn: Nhà máy XLNT KCN Biên Hòa II)
Bảng 2.2: Tài nguyên và hóa chất tiêu thụ
Tài nguyên và hóa chất sử dụng trong
nhà máy Lượng tiêu thụ trung bình /tháng
Điện 88,35 (nghìn kw giờ)
Tài nguyên
Phèn sắt FeCl3 220kg
Dung dịch kiềm NaOH 2901 kg
Polymer 280 kg
Hóa chất
Javen 5250 kg
Nhiên liệu Dầu DO 90 lit
(Nguồn: Nhà máy XLNT KCN Biên Hòa II, 2011)
2.2.2. Dụng cụ và thiết bị sử dụng
Danh mục các thiết bị phân tích mẫu được trình bày trong bảng 2.3
Bảng 2.3: Các thiết bị phân tích
TT Thiết bị sử dụng Mục đích sử dụng Hãng sản xuất
1 Máy HI8424 Đo pH/mV/nhiệt độ HANNA – Ý
2 Máy HI9143 Đo DO HANNA – Ý
3 Máy FS410- 2 Đo Nitơ tổng, Photpho tổng Shenzhen - Trung Quốc 4 Máy HACH – DR
2010 Đo độ đục, đo độ màu HACH
Hình 2.3: Máy FS410- 2 Hình 2.4: Máy HACH – DR 2010
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp kiểm soát và theo dõi hệ thống
Hệ thống XLNT tập trung tại KCN Biên Hòa II được kiểm soát theo lưu đồ sau:
Hình 2.5: Lưu đồ kiểm soát quá trình xử lý nước thải
Tiếp nhận nước thải Kiểm tra nước thải
Báo cáo Ban giám đốc công ty
Công đoạn xử lý sinh học Công đoạn xử lý hóa lý Công đoạn xử lý bùn dư Kiểm tra Đề xuất xử lý lại
2.3.1.1. Kiểm soát bể Unitank một bậc hiếu khí khi vận hành
- Tải trọng hữu cơ BOD, COD: Tải trọng hữu cơ ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Do đó cần có sự kiểm soát BOD, COD để giữ cho tải trọng bể ổn định và đạt hiệu quả tối ưu.
- Nồng độ oxy hòa tan – DO: Nồng độ tối ưu cần đạt từ 1,5 – 2,5 mg/l. Nhu cầu oxy tùy thuộc vào tải trọng hữu cơ (BOD, COD) và nồng độ bùn (MLSS) trong bể Unitank. Nồng độ oxy hòa tan nên được đo thường xuyên và tại nhiều vị trí khác nhau trong bể Unitank.
- Kiểm soát bùn:
Đối với bể Unitank cần phải theo dõi chặt chẽ quá trình hình thành bùn trong bể. Tính quan trọng của bùn là khả năng tạo bông. Bùn trong bể Unitank thường có tuổi lớn, từ 3 – 15 ngày. Hoạt tính của bùn giảm theo tuổi của bùn.
SV/SVI là chỉ tiêu đánh giá khả năng lắng và chất lượng của bùn hoạt tính. SV là một điều cần kiểm soát và theo dõi mỗi ngày.
SV SVI =
MLSS × 1000
SV: thể tích bùn lắng (ml/l)
MLSS: hàm hượng chất rắn lơ lửng (mg/l)
Bảng 2.4: Các khoảng giá trị SV/SVI
STT Khoảng giá trị Cách đánh giá
1 SV = 300 – 600 ml/l SVI = 80 – 150 ml/g Chỉ số SV/SVI càng nhỏ, bùn lắng càng nhanh và càng đặc 2 600 < SV <700 ml/l 150 < SVI < 200 ml/g Khó lắng 3 SV > 700 ml/l SVI > 200 mg/l Rất khó lắng
- Tỷ số F/M và MLSS: Điểm nổi bật của Unitank đó là quá trình xử lý phụ thuộc vào lượng bùn hoạt tính trong hệ thống và hoạt tính của vi sinh vật nên cần thiết phải duy trì sự quan sát và kiểm tra liên tục hàng ngày hàm lượng bùn hoạt tính MLSS.
+ Tỷ số tải trọng F/M là tỷ số lượng thức ăn (BOD) cung cấp mỗi ngày cho khối lượng vi sinh vật trong bể. Tỷ số F/M được sử dụng để kiểm soát lượng MLSS trong bể Unitank và có giá trị dao động từ 0,025 – 0,125 kgBOD/kgMLSS/mẻ.
Bảng 2.5: Các khoảng giá trị F/M
STT Khoảng giá trị Cách xử lý
1 0,025 – 0,125 Khoảng giá trị F/M cần duy trì
2 > 0,125
Giảm tải trọng đầu vào bể Unitank bằng cách - Tăng thời gian sục khí
- Giảm lượng bùn thải bỏ 3 < 0,025 - Giảm thời gian sục khí.
- Tăng lượng bùn thải bỏ
(Nguồn: Nhà máy XLNT KCN Biên Hòa II)
+ Chỉ số MLSS: chất rắn lơ lửng có trong bùn lỏng. Đây chính là hàm lượng bùn cặn (bao gồm cả sinh khối vi sinh vật và các loại chất rắn có trong bùn). MLSS cần duy trì trong khoảng 2500 – 4000 mg/l.
Bảng 2.6: Các khoảng giá trị MLSS
STT Khoảng giá trị Cách xử lý
1 2500 – 4000 mg/l Khoảng giá trị MLSS tốt, cần duy trì
2 < 2500 mg/l Giảm lượng bùn hoạt tính rút ra khỏi bể Unitank (giảm thời gian của pha xả cặn)
3 > 4000 mg/l Tăng lượng bùn hoạt tính rút ra khỏi bể Unitank (tăng thời gian pha xả cặn)
(Nguồn: Nhà máy XLNT KCN Biên Hòa II)
- Sự tạo bọt
Lớp bọt trắng nổi trong bể Unitank là nét đặc trưng của hệ sinh học. Những bọt này thường xuất hiện nhiều ở giai đoạn khởi động và xuất hiện ít khi bể hoạt
động ổn định. Sự thay đổi màu và số lượng bọt cho biết tình trạng của bể trong khi vận hành quá trình.
- Mùi – Màu
Mỗi loại nước thải có mùi và màu đặc trưng, tùy thuộc vào thành phần hóa học của nước thải ấy. Sự thay đổi của tính chất này có thể do thành phần nước thải thay đổi và nó ảnh hưởng đến quá trình sinh học.
Bùn sinh học thường có màu vàng nâu. Khi quá tải hoặc không đủ oxy thì màu vàng nâu sẽ trở thành màu xám hay đen. Khi thiếu oxy, quá trình sinh học yếm khí xảy ra và sinh ra mùi khó chịu của H2S, mercaptans…
Trong bể Unitank, mẫu bùn hoạt tính lấy từ độ cao khác nhau có màu vàng nâu thể hiện bể hoạt động tốt. Nếu lớp bùn bông màu đen cần lập tức kiểm tra các thông số liên quan và tìm biện pháp khắc phục ngay.
2.3.1.2. Kiểm soát chất lượng nước đầu vào
- Lưu lượng: Kiểm tra lưu lượng nước thải là cần thiết cho sự duy trì ổn định hoạt động của hệ thống.
- BOD/COD: Kiểm tra nồng độ COD để kiểm soát các quá trình trong hệ thống xử lý. Tỷ số BOD/COD cho biết tỷ lệ các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học có trong nước thải. Tỷ số BOD/COD < 2 thích hợp cho hệ thống xử lý sinh học hoạt động. Tải trọng BOD/COD cao ở dòng đầu vào cho thấy chất lượng nước đầu vào không đảm bảo. Nếu tải trọng đầu vào vượt quá so với thiết kế (tải trọng BOD là 2000 kg/ng) thì sẽ ảnh hưởng xấu đến hệ thống xử lý (tải trọng hữu cơ cao gây sốc đối với vi sinh vật) và chất lượng nước đầu ra (nồng độ BOD, COD cao ở đầu ra).
- Các hợp chất N, P: là những chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt động sống của vi sinh vật, vì vậy cần phải kiểm tra chỉ tiêu này để đảm bảo vi sinh vật không thiếu chất dinh dưỡng, nếu chỉ số này không đảm bảo thì phải cung cấp chất dinh dưỡng từ bên ngoài vào sao cho đảm bảo tỷ số BOD: N: P = 100: 5: 1.
- pH: Giá trị trong dòng nước vào được điều chỉnh sao cho thích hợp với hoạt động của vi sinh vật trong bể sinh học, giá trị pH này được điều chỉnh nằm trong khoảng 6,5 – 8,5.
2.3.1.3. Kiểm soát chất lượng nước đầu ra
- pH: Giá trị pH trong dòng ra gần với giá trị pH trong bể sinh học, giá trị này cũng thường nằm trong khoảng 6,5 – 8,5.
- BOD, COD: Nồng độ BOD, COD trong dòng ra phải đạt tiêu chuẩn nước loại A, tức BOD < 30 mg/l và COD < 75 mg/l.
- Chất rắn lơ lửng:Nồng độ chất rắn trong dòng ra cao chứng tỏ hoạt động của bể lắng không được tốt.
- N, P: Nitơ trong dòng ra phải nhỏ đến mức có thể. Photpho là nguyên nhân gây phú dưỡng hóa nếu như nồng độ của nó trong nước lớn, vì vậy phải khống chế nồng độ photpho.
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu 2.3.2.1. Tần xuất lấy mẫu 2.3.2.1. Tần xuất lấy mẫu
Lịch lấy mẫu của trạm xử lý được trình bày trên bảng 2.7
Bảng 2.7: Lịch lấy mẫu
Vị trí lấy mẫu Ngày lấy
mẫu Trước bể điều hòa Sau máng răng cưa Cụm 3 bể sinh học Hồ hoàn thiện Thứ 2 x x x x Thứ 3 x x x Thứ 4 x x x Thứ 5 x x x x Thứ 6 x x x Thứ 7 x x x
(Nguồn: Nhà máy XLNT KCN Biên Hòa II)
Nếu nước đầu vào có sự khác lạ, hoặc sinh khối bùn nổi…có thể lấy mẫu để phân tích không theo lịch trình sẵn có.
Bảng 2.8: Lịch trình lấy mẫu và phân tích
Thông số kiểm tra
Điểm lấy mẫu
Tần suất lấy mẫu trong điều kiện không ổn định
Tần suất lấy mẫu trong điều kiện ổn định pH 1 2 3 4 Liên tục Hàng ngày Hàng ngày Không thường xuyên
Liên tục 1 – 3 lần/tuần 1 – 3 lần/tuần Không thường xuyên
BOD, COD, SS 1 3 4 Hàng ngày Hàng ngày Không thường xuyên
3 lần/tuần 3 – 5 lần/tuần Không thường xuyên KjN- N, N- NH4+, N- NO3-, N- NO2-, P- PO43-, Plot- P 1 3 4 3 – 5 lần/tuần 3 – 5 lần/tuần Không thường xuyên
1 – 3 lần/tuần 1 – 3 lần/tuần Không thường xuyên Chất rắn có thể lắng 1 3 3 – 5 lần/tuần Hàng ngày 1 – 3 lần/tuần 1 – 3 lần/tuần DO 2 Hàng ngày 1 – 3 lần/tuần MLSS 2 3 – 5 lần/tuần 1 – 3 lần/tuần
MLVSS 2 3 – 5 lần/tuần Không thường xuyên
SVI 2 3 – 5 lần/tuần 1 – 3 lần/tuần
Soi vi sinh vật
bằng kính hiển vi 2 1 lần/tuần Không thường xuyên
Chất rắn khô 4 3 – 5 lần/tuần 1 lần/tuần
(Nguồn: Nhà máy XLNT KCN Biên Hòa II)
Chú thích:
(1) = Bể điều hòa (2) = Unitank
(3) = Bể chứa nước sạch (4) = Bể nén bùn.
- Đối với nước thải đầu vào: từ 1 – 5 lần tùy theo tình hình sản xuất của từng công ty trong KCN Biên Hòa I và KCN Biên Hòa II.
- Đối với nước thải đầu ra: theo quy định nghiêm ngặt của nhà máy nên chỉ tiến hành phân tích 3 lần vào thảng 5 năm 2012.
2.3.2.2. Số mẫu chính thức
- Số lượng mẫu chính thức : 1 lần/mẫu nếu có 1 cống xả (1 công ty).
- Nếu một công ty có nhiều cống xả thì lấy ở các cống xả khác nhau và gộp thành một mẫu.
2.3.2.3. Vị trí lấy mẫu nước thải
- Nước thải được lấy tại cống xả cuối cùng của 1 công ty trước khi đổ ra đường ống thoát nước chung của KCN và tại các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải của nhà máy xử lý nước thải tập trung tại KCN Biên Hòa II – Tỉnh Đồng Nai.
- Thời điểm lấy mẫu: buổi sáng từ 8 giờ - 12 giờ sáng.
2.3.2.4. Quy trình lấy mẫu
- Bước 1. Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ lấy mẫu.
Nhà máy dùng ca múc nước thải bằng thép không rỉ để phục vụ cho việc lấy mẫu. - Bước 2. Ghi hoặc dán ký hiệu mẫu lên bình đựng.
- Bước 3. Đeo găng tay, khử trùng ca múc nước thải bằng cồn 70% – đốt và để nguội.
- Bước 4. Lấy mẫu phân tích vi sinh vật: Dùng ca đã khử trùng nước thải, mở nắp bình chứa mẫu đã khử trùng, đổ nước thải vào, mực nước cách miệng bình khoảng 1 cm – 1,5 cm thì đậy nắp bình lại, giữ mẫu trong thùng bảo quản ở nhiệt độ 1 – 50C. Nếu phải lấy mẫu gộp, thì lần thứ 2 và lần thứ 3 cũng làm tương tự như trên, gộp 3 mẫu thành một mẫu chính thức (100ml).
- Bước 5. Lấy mẫu phân tích kim loại nặng: Dùng ca múc khoảng ½ ca nước thải, sử dụng pH kế và dung dịch axit nitric 50% chuẩn cho pH < 2, sau đó mở nắp bình chứa mẫu đổ nước thải vào, mực nước cách miệng bình khoảng 1 cm – 1,5 cm thì đậy nắp bình lại bảo quản ở nhiệt độ.
- Bước 6. Lấy mẫu phân tích chất hóa học: Dùng ca múc khoảng ½ ca nước thải, sử dụng pH kế và dung dịch axit sunfuric 50% chuẩn cho pH < 2, sau đó mở nắp bình chứa mẫu đổ nước thải vào, mực nước cách miệng bình khoảng 1 cm – 1,5 cm thì đậy nắp bình lại bảo quản ở nhiệt độ thường. Nếu phải lấy mẫu gộp, thì lần thứ 2 và lần thứ 3 cũng làm tương tự như trên (bước 4 – 6), gộp 3 mẫu thành một mẫu chính thức.
- Bước 7. Lấy các mẫu khác (thực hiện tương tự như hai bước 5 và 6)
Bảng 2.9: Các dụng cụ lấy mẫu và chất bảo quản
Thông số Bình đựng Số lượng Chất bảo quản
pH Chất rắn lơ lửng Chất rắn có thể lắng BOD Nhựa polyetylen 21 Không cần Phân tích càng sớm càng tốt
Bảo quản ở nhiệt độ 1 – 50C (khi địa điểm lấy mẫu ở quá xa).
COD Thủy tinh 50 ml Dung dịch H2SO4 (pH < 2) Amoniax
Nitrate Nitrite Phosphate
Thủy tinh 50 ml 1 ml chloroform
Bảo quản ở nhiệt độ 1 – 50C (khi địa điểm lấy mẫu ở quá xa).
Tổng N Tổng P
Thủy tinh 50 ml Dung dịch H2SO4 (pH < 2)
Hàm lượng sinh khối Sinh khối lắng
Nhựa polyetylen
50 ml Không cần
Phân tích càng sớm càng tốt
Bảo quản ở nhiệt độ 1 – 50C (khi địa điểm lấy mẫu ở quá xa).
(Nguồn: Nhà máy XLNT KCN Biên Hòa II)
2.3.3. Phương pháp đo và phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước[6]
Phòng phân tích với các thiết bị hiện đại có thể phân tích hầu hết các chỉ tiêu trong QCVN 40/2011 về nươc thải công nghiệp. Bên cạnh đó phòng thí nghiệm