B. Công nghệ xử lý nước thải
2.3. Nhà máy x ử lý nước thải Bắc Giang
2.3.1. Thông tin chung về nhà máy về NMXLNT Bắc Giang
Nhà máy xử lý nước thải tập Bắc Giang có công suất 10.000mP3P/ng.đêm được xây dựng tại lô KT1, KCN Quang Châu, huyện Việt Yên, Bắc Giang, với tổng mức đầu tư là 121.454.456.000 đồng.
Nhà máy được đầu tư và xây dựng bằng vốn ODA của Đan Mạch, được xây dựng từ năm 2007 đến tháng 10/2010 thì đưa vào hoạt động. Công suất 10.000 mP3P/ ngày đêm, dùng công nghệ bùn hoạt tính bể sinh học OCO - công nghệ Đan Mạch. Hình thức vận hành tự động hoá cao, sử dụng hệ thống điều khiển trung tâm cho hầu hết các công trình chính.
Hình 2.13: Hình ảnh tổng thế nhà máy xử lý nước thải Bắc Giang
2.3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý và vận hành
A. Đặc điểm nguồn và chất lượng nước thải đầu vào
Nhà máy có nhiệm vụ xử lý nước thải sinh hoạt cho toàn bộ khu vực thành phố Bắc Giang. Nồng độ chất thải được xác định trong ngày cao nhất như sau:
Bảng 2.7: Đặc tính nước thải đầu vào theo thiết kế NMXLNT Bắc Giang
Nước thải đầu vào nhà máy xử lý Bắc Giang có đặc điểm rất đặc trưng của nước thải sinh hoạt đô thị Việt Nam với nồng độ BODR5Rdao động khoảng 150 - 250 mg/L và hàm lượng cặn không cao.
B. Công nghệ xử lý
Nhà máy được thiết kế với công suất 10.000 mP3P/ngđ sử dụng dây chuyền gồm: song chắn rác tinh, bể lắng cát, bể xử lý sinh học tải trọng nhỏ (loại bỏ chất hữu cơ, cặn lơ lửng, nitơ và phốt pho), cũng như phần xử lý bùn cặn.
Nước thải từ hệ thống thoát nước thành phố được bơm vào ngăn tiếp nhận qua các bơm trung chuyển. Nước từ ngăn tiếp nhận chảy qua hệ thống song chắn rác (SCR) tinh hoạt động và làm sạch tự động. SRC này có mục đích loại bỏ các cặn rác mà có thể gây hỏng bơm cũng như các công trình phía sau. Trong trường hợp hệ thống SCR tự động bị ngừng hoạt động, chẳng hạn do mất điện, nước thải sẽ chảy
thiết kế
Công suất NM mùa khô m³/ngày 10,000
Lưu lượng giờ lớn nhất m³/giờ 588
BODR5
kg/ngày ppm
1,900 190
COD kg/ngày
ppm
5,000 500
SS kg/ngày
ppm
3,000 300
Tổng N kg/ngày
ppm
450 45
Tổng-P kg/ngày
ppm
91 9.1
Nhiệt độ nước thải °C 20-33
chảy vòng đến bể lắng cát.
Qua SCR, nước thải được đưa đến hai bể lắng cát thổi khí với các cần gạt tách dầu bề mặt để thực hiện hai mục đích là loại bỏ cát và dầu mỡ đồng thời. Cát sỏi được tập trung vào thùng đựng cát sỏi, gạn tách nước trước khi đưa đi thải bỏ.
Dầu mỡ thu hồi được đưa đến hai giếng dầu để khử bớt nước trước khi đem đi xử lý tiếp theo. Nước thải thu hồi được đưa trở lại ngăn tiếp nhận.
Từ bể lắng cát, nước thải được đưa đến bể xử lý bùn hoạt tính. Bể này là loại OCO, gồm một ngăn trộn trung tâm và một ngăn kị khí để xử lý phốt pho, bên ngoài là mương tròn chạy quanh, một nửa hiếu khí, một nửa thiếu khí. Trong ngăn trộn, nước thải được trộn với bùn hoạt tính bằng hệ thống bơm trộn chìm, hoạt động gián đoạn. Do hoạt động trộn gián đoạn, quá trình khử P có thể xảy ra, đồng thời tăng cường khả năng lắng của bùn hoạt tính.
Từ ngăn trộn, nước thải và bùn được đưa đến ngăn thiếu khí/hiếu khí. Ở đây xảy ra quá trình xử lý sinh học chính. Do các máy trộn hoạt động gián đoạn, kết hợp với các điều kiện thiếu khí, hiếu khí trong hai ngăn, việc loại bỏ chất hữu cơ, amôn và nitrat được diễn ra trong hai ngăn này.
Từ bể xử lý sinh học, nước thải và bùn tự chảy đến bể lắng nơi diễn ra quá trình lắng tách bùn. Nước sau lắng chảy sang bể tiếp xúc qua hệ thống đập tràn xung quanh bể. Tại bể tiếp xúc, hơi clo sẽ được hoà trộn để thực hiện việc khử trùng nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Nước được bơm ra nguồn tiếp nhận thông qua trạm bơm xả nước. Trường hợp bơm bị hỏng, nước đã xử lý sẽ được chảy qua đập tràn khẩn cấp và tự chảy ra khu vực xung quanh.
Bùn từ bể lắng một phần được bơm tuần hoàn trở lại bể OCO, một phần bùn dư được bơm đến máy ép bùn lọc băng chuyền với thiết bị kết hợp nén bùn cơ học và làm khô bùn. Bùn tuần hoàn thì được bơm bằng ba bơm chìm. Bùn dư được bơm
lớn để chở đi nơi chôn lấp.
Bùn trước khi làm khô được trộn với polyme để tăng hiệu quả khử nước.
Dung dịch polyme được bơm bằng bơm định lượng từ thùng trộn polyme.
Do tuổi của bùn dư cao, những bùn dư này đã ổn định sinh học và không bị phân huỷ thêm và gây mùi sau khi khử nước.
Việc vận hành và kiểm soát toàn bộ nhà máy được thực hiện thông qua hệ thống điều khiển tự động trung tâm PLC. Hệ thống này sẽ ghi lại dữ liệu về các thông tin về hoạt động của nhà máy. Tất cả các bộ phận chính của nhà máy hoạt động tự động, nhưng đều có thể chuyển sang điều khiển bằng tay. Khi vận hành hệ thống điều khiển bằng tay, mỗi động cơ có thể được điều khiển từ hộp điều khiển gần động cơ.
Song chắn rác thô Mương và song chắn
Bể xử lý sinh học OCO Bể lắng ly tâm Hình 2.14: Một số hình ảnh NMXLNT Bắc Giang C. Đánh giá công nghệ xử lý của NMXLNT Bắc Giang
* Ưu điểm
Chất lượng nước thải xử lý đầu ra bảo đảm theo quy chuẩn 40/2011 BTNMT, mức B.
Hệ thống OCO (mương ôxy hoá) là sự kết hợp giữa bể aeroten và bể SBR.
Các chất hữu có trong công trình hầu như được ôxy hoá hoàn toàn. Hiệu quả khử BOD đạt 85-95%. Hiệu quả khử nitơ đạt 40-80%. Do quá trình thổi khí bùn hoạt tính kéo dài, nên đảm bảo việc khử BOD và ổn định bùn qua cơ chế hô hấp nội bào, và do đó bùn hoạt tính dư ít gây hôi thối và khối lượng giảm đáng kể.
Bể OCO có thể xử lý được với nhiều công suất khác nhau. Có khả năng thay đổi chế độ vận hành để tạo chất lượng nước đầu ra theo yêu cầu.
Dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng thiết bị (các thiết bị ít) mà không cần phải tháo nước cạn bể. Chỉ tháo nước khi bảo trì các thiết bị như: cánh khuấy, motor, máy thổi khí, hệ thống thổi khí.
Hệ thống có thể điều khiển hoàn toàn tự động quá trình XLNT. Điều này sẽ làm tinh giảm số người thao tác, vận hành, giảm chi phí vận hành.
* Nhược điểm
bị hoạt động đồng thời với nhau nên yêu cầu trình độ của cán bộ kỹ thuật vận hành, đặc biệt là vận hành tự động phải cao.
D. Chi phí vận hành
- Chi phí hóa chất phòng thí nghiệm: 17 triệu/ tháng
- Chi phí hóa chất Clo để khử trùng là 150 kg/ngày hay 4500kg/tháng Clo lỏng. Như vậy chi phí dành cho khử trùng là 67.5 triệu/tháng
- Chi phí điện: 35 - 40 triệu/tháng - Chi phí nhân công: 96 triệu/tháng - Chi phí khác: 20 triệu/tháng
Như vậy chi phí xử lý 1 mP3Pnước thải khoảng 9700 đồng/mP3 E. Hiệu quả xử lý
Nhà máy XLNT Bắc Giang đã hoạt động hiệu quả trong thời gian đầu khi mới chuyển giao đi vào hoạt động. Các biểu đồ hiệu quả xử lý... cho thấy dù nhà máy có nhiều vấn đề trong quá trình vận hành, hiệu quả xử lý ở đầu ra vẫn đạt quy chuẩn quốc gia về nước thải sinh hoạt cột B QCVN 14:2008/BTNMT:
N-NHR3R < 5 mg/L
N-NOR3RP-P < 50 mg/L P-POR4RP3-P < 10 mg/L
BODR5R < 50 mg/L
COD < 75 mg/L
Hình 2.15: Nồng độ COD ở đầu vào và đầu ra từ 2011 đến 2013
Số liệu ở hình trên cho thấy nhà máy không có số liệu trong một thời gian dài do thiết bị phân tích bị trục trặc.
Hình 2.16: Nồng độ COD ở đầu vào và đầu ra năm 2013 (Sau 3 năm hoạt động)
Hình 2.17: Hàm lượng N-NH3 và N-NO3 đầu ra năm 2011
Hình 2.18: Hàm lượng Phosphorous đầu ra năm 2011
Lấy mẫu nước thải đầu vào và đầu ra tại nhà máy XLNT Bắc Giang để kiểm chứng được thực hiện vào tháng 5/2013. Kết quả cho thấy phần xử lý coliform không đạt (Coliform 6900 > 5000 MNP/100ml - Tiêu chuẩn). COD , T-N và SS đạt yêu cầu xả ra nguồn tiếp nhận. Khảo sát lại nhà máy cho thấy nhà máy đã không
nhiều vi khuẩn gây bệnh ra nguồn tiếp nhận trong một thời gian dài. Việc xử lý nước thải bảo vệ môi trường không được thực hiện triệt để.
102
113.33
58.9
11 7.9
20 26.2
6.9 0
20 40 60 80 100 120
SS COD Tổng N Coliform x1000
mg/l
Đầu vào Đầu ra
Hình 2.19: Chất lượng nước thải tại nhà máy XLNT Bắc Giang tháng 5/2013 F. Các vấn đề khó khăn trong quá trình hoạt động
- Con người:
Cũng như một số nhà máy xử lý nước thải mới được hình thành xây dựng và đưa vào sử dụng, trình độ vận hành và bảo dưỡng của kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, công nhân trong nhà máy còn hạn chế.
Một số cán bộ kỹ thuật được đào tạo ngắn hạn trong thời gian chuyển giao công trình bởi nhà thầu. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, do phần kỹ thuật và kinh nghiệm vận hành còn yếu nên các cán bộ kỹ thuật ở NMXL gặp nhiều khó khăn khi vận hành quản lý nhà máy.
Các cán bộ phải thường xuyên mời chuyên gia về XLNT đến khắc phục những sự cố trong quá trình vận hành, để từ đó học hỏi thêm kinh nghiệm. Đây cũng là một hướng đào tạo bồi dưỡng nghiệp vụ và kỹ năng vận hành, tuy nhiên lại phải trả chi phí khá cao cho việc khắc phục sự cố.
thải... ở nhà máy còn chưa làm tốt. Nhu cầu về người làm đúng chuyên môn, nhu cầu tại chỗ về đào tạo, tập huấn, tăng cường năng lực cho cán bộ và công nhân vận hành còn rất lớn. Sự sẵn sàng và trách nhiệm của đơn vị vận hành (công ty Thoát nước Bắc Giang) để phòng ngừa, ứng cứu và xử lý sự cố tại nhà máy còn rất hạn chế.
- Các thiết bị, công nghệ:
Mặc dù sự thiết hụt lưu lượng đầu vào không phải là vấn đề của Nhà máy XLNT Bắc Giang (như cho trường hợp của các nhà máy XLNT khác như Bắc Thăng Long - Vân trì), tuy nhiên khảo sát hoạt động tại nhà máy XLNT Bắc Giang cho thấy có mấy điểm chưa hợp lý trong quá trình thiết kế, dẫn đến hiệu quả hoạt động của nhà máy.
+ Thứ 1: Phía trước trạm bơm không có song chắn rác, do đó các bơm hoạt động bơm nước từ trạm bơm tập trung về trạm xử lý thường bị mắc rác, gây hỏng bơm mặc dù các bơm của Đan Mạch là các bơm có chất lượng tốt, có thể sử dụng tốt và bền đối với xử lý nước thải. Ngoài ra, các bơm bị hỏng (cháy) hàng loạt cũng do phần lắp đặt bơm không hợp lý như không có rơ le tự ngắt. Việc đầu tư mua sắm lại các bơm gây tốn kém về mặt tài chính của UBND tỉnh Bắc Giang.
+ Thứ 2: Hệ thống điều khiển tự động bị trục trặc khiến cho nhà máy phải chuyển sang hoạt động cầm chứng bằng tay (manual) trong vài tháng năm 2013.
Nguyên nhân khiến cho hệ thống PLC không hoạt động là do thiết kế chống sét (phần điện) không hợp lý.
+ Thứ 3: Hệ thống máy khuấy ở bể OCO bị hỏng dẫn đến vi sinh vật trong bể chết hàng loạt, ảnh hưởng xử lý quá trình xử lý sinh học nước thải. Nguyên nhân chính là do phần lắp đặt chưa hoàn chỉnh, các bộ phận cơ khí xiết với nhau chưa chặt, dẫn đến bị cánh khuấy bị lỏng và lắc mạnh, tăng tổn thất và cháy động cơ máy khuấy bùn.
trang bị đầy đủ. Nhà máy không có kinh phí mua sắm thiết bị để thay thế. Do đó, các thông số chất lượng để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải không có sẵn kể từ 2011 đến nay. Các chỉ tiêu phân tích online như VS30, lưu lượng, nhiệt độ...lại phụ thuộc vào hệ thống điều khiển tự động. Khi hệ thống bị trục trặc, nhà máy không có số liệu. Việc đánh giá hiệu quả xử lý của nhà máy XLNT Bắc giang bị hạn chế về mặt chất lượng nước sau xử lý.
- Yếu tố khác
+ Việc thiết kế dựa trên kinh nghiệm của nhà thầu, mà không có đầy đủ thông tin về số lượng, thành phần, tính chất nước thải đầu vào. Khi chưa có nước thải thực tế, các nhà thầu đề xuất trạm XLNT với kích thước công trình tối thiểu để giảm giá thành và thắng thầu. Điều này cũng đã xảy ra đối với nhà máy XLNT Bắc Giang.
Chất lượng nước thải đầu vào khác nhiều so với thiết kế. Chẳng hạn BOD thiết kế là 190 mg/L, tuy nhiên trong thực tế chỉ khoảng 80-100 mg/L, COD thiết kế là 500 mg/L trong khi đó thực tế chỉ khoảng 200-300 mg/L. Nước thải đầu vào thực tế
không giống với nước thải sinh hoạt đô thị thông thường do bị pha loãng với nước mưa (do thành phố sử dụng hệ thống cống chung) và do nước thải đã bị xử lý một phần khi qua bể tự hoại hộ gia đình. Điều đó dẫn đến không có lượng bùn dư sang bể lắng hai, các máy ép bùn không sử dụng đến kể từ khi nhà máy đi vào hoạt động 10/2010. Do chất lượng nước đầu vào "khá sạch", nhà máy không sử dụng đến khâu khử trùng nước trước khi xả ra nguồn.
+ Chi phí vận hành và bảo dưỡng khá lớn. Theo số liệu năm 2011 cho tổng chi phí vận hành và bảo dưỡng là 3.2 tỷ đồng, năm 2013 khoảng 2.9 tỷ đồng. Trong khi đó phí thu được để trang trải chỉ là phí Bảo vệ môi trường (10% giá nước). Do đó, phần lớn chi phí cho vận hành và bảo dưỡng vẫn phải từ ngân sách của tỉnh.
2.4. Đánh giá hiệu quả xử lý của các công nghệ theo các tiêu chí
Ba nhà máy được lựa chọn để đánh giá sử dụng 3 công nghệ sử dụng bùn hoạt tính khác nhau:
+ Bùn hoạt tính thông thường (AAO) + Mương oxi hóa (OD)
+ Mẻ kế tiếp giai đoạn (SBR)
Những đặc trưng cơ bản của 3 công nghệ này đã được khảo sát kỹ để đánh giá tổng thể trên 21 tiêu chí đã được xác lập trong chương 1. Việc cho điểm theo tiêu chí và chỉ tiêu của mỗi công nghệ được thực hiên qua hồ sơ thuyết minh thực tế của công nghệ, kết quả khảo sát thực tế, kết quả phân tích lấy mẫu thực tế tại 03 nhà máy.
Bảng 2.8: Kết quả đánh giá 03 hệ thống XLNT của 03 nhà máy nghiên cứu
STT Tiêu chí Điểm
tối đa
Trạm XLNT
Kim Liên (AAO)
NM XLNT Yên Sở (SBR)
NM XLNT
Bắc Giang (Kênh OD) I Tiêu chí về mặt kỹ thuật 48
1 Mức độ tuân thủ các quy định về nước
thải (TCVN/QCVN) 15 12 13 11
2 Hiệu quả của công nghệ (% loại bỏ
chất ô nhiễm) 3 3 3 2
3 Tuổi thọ, độ bền của công nghệ, thiết
bị 5 3 2 2
4 Tỷ lệ nội địa hóa của máy móc, thiết
bị 5 3 3 3
5 Khả năng thay thế linh kiện, thiết bị 5 3 4 3
6 Khả năng thích ứng khi tăng tải trọng /
lưu lượng nước thải 3 2 3 2
7
Thời gian xây dựng hệ thống (từ khi xây dựng đến khi chính thức đưa vào
sử dụng) 4 1 2 2
8 Mức độ hiện đại, tự động hóa của
công nghệ 3 2 3 1
9 công nghệ 2 1 2 1 10
Thời gian tập huấn cho cán bộ vận hành hệ thống nước thải cho đến mức
cán bộ vận hành thành thạo 3 2 3 2
II Tiêu chí về mặt kinh tế 25 11 Chi phí xây dựng và lắp đặt thiết bị(
tính theo suất đầu tư) 9 8 8 7
12 Chi phí vận hành (tính theo VNĐ/mP3
Pnước thải) 9 8 9 7
13 Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa (thiết bị
và nguyên liệu) 9 4 5 4
III. Tiêu chí về mặt môi trường 17