3.1. Công trình, biện pháp thoát nước mưa, thu gom và xử lý nước thải
3.1.3. Xử lý nước thải
3.1.3.1. Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại cơ sở xử lý
* Chức năng: Xử lý nước thải phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của công nhân viên tại Nhà máy.
* Quy mô: Hiện tại Công ty sử dụng các bể tự hoại cải tiến, thể tích mỗi bể là 7,5 m3 (kích thước các bể dài x rộng x cao: 2,5 x 2 x 1,5 m) để xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của cán bộ công nhân viên.
* Thiết kế, cấu tạo:
Hệ thống bể phốt là các bể được thiết kế theo kiểu tự hoại thể tích mỗi bể là 7,5m3. Bể gồm 3 ngăn, xây âm dưới mặt đất. Đáy bể bằng bê tông cốt thép mác 200, dày 20cm, thành bể xây bằng gạch đặc, trát vữa chống thấm.
Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại được thể hiện trong hình sau:
Hình 3.3 mô phỏng bể tự hoại Quy trình xử lý nước thải sinh hoạt:
Nước thải từ hoạt động vệ sinh của công nhân được dẫn theo đường ống chảy vào ngăn chứa của hệ thống bể tự hoại. Tại đây, nước thải được phân hủy và lên men trong điều kiện kỵ khí. Các chất ô nhiễm có trong nước thải được các sinh vật kỵ khí hấp thụ và chuyển hóa. Nước thải từ quá trình chuyển ngăn được lắng đọng các tạp chất, nước trong theo đường dẫn đi ra khỏi hệ thống bể tự hoại đến bể gom. Định kỳ thu gom bằng xe hút về bể chứa nước thải đầu vào tại Trạm xử lý nước thải tập trung. Nước thải sau đó được xử lý bằng phương pháp vi sinh đảm bảo đạt chuẩn trước khi thải ra hồ chứa nước sau xử lý.
Bể tự hoại có vai trò đồng thời làm 2 chức năng: lắng và phân huỷ yếm khí cặn lắng. Dưới tác động của vi sinh vật yếm khí các chất hữu cơ được phân huỷ thành khí CO2, CH4 và các chất vô cơ. Cặn lắng được lưu giữ trong bể từ 3 tháng được Công ty định kỳ bơm hút lên để xử lý tại hệ thống sấy bùn.
Ngăn 1 Ngăn 2 Ngăn 3
Hóa chất sử dụng: Định kỳ 1 tháng bổ sung chế phẩm vi sinh vào bể tự hoại 1 lần. Khối lượng mỗi lần: 1 kg/lần.
3.1.3.2. Hệ thống xử lý nước thải sản xuất tại cơ sở xử lý
* Chức năng: Xử lý nước thải thu gom từ các chủ nguồn thải và nước thải phát sinh nội bộ của Công ty
* Quy mô công suất: Công suất xử lý 5 m3/giờ
* Hóa chất, điện năng sử dụng:
- Hóa chất: NaOH: 7-11 kg/m3; H2SO4: 7-15 kg/m3; PAC: 10-15 kg/m3; Polymer:
1-3 kg/m3; Na2S: 1-3 kg/m3; FeSO4: 11-17 kg/m3; H2O2: 11-15 kg/m3; Javen: 9-13 kg/m3; CaO: 15-25 kg/m3
- Điện năng: 160 kW/giờ
* Thiết kế cấu tạo
Hệ thống xử lý nước thải bao gồm: Dây chuyền xử lý hóa lý, dây chuyền xử lý phân bùn bể phốt và xử lý sinh học. Dây chuyền xử lý hóa lý bao gồm các bể điều hòa, bể điều chỉnh pH, bể phản ứng và keo tụ, lắng. Dây chuyền bể xử lý sinh học bao gồm bể sinh học (kết hợp xử lý hiếu khí và kỵ khí).
Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải
TT Thông số kỹ thuật Xuất xứ Ghi chú
I Cụm bể chứa và điều hòa nước thải:
1.1
+ Bể có kích thước 6000x4000x4000 mm + Kết cấu: BTCT liền khối dày 250mm.
+ Thành mặt ngoài được quét bitum chống thấm + Bể bọc lót chống ăn mòn bằng FRP
VN
1.2
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm:
Máy thổi khí, Dàn ống phân phối khí đặt dưới đáy bể, có khoan dỗ dọc thân ống hoặc lắp đặt đĩa phân phối khí để làm đồng đều các thành phần ô nhiễm.
VN
II Cụm bơm nước thải
2.1
Bơm có nhiệm vụ bơm nước thải từ bể chứa và điều hòa lưu lượng lên các hạng mục tiếp theo của hệ thống xử lý
Lưu lượng Q=30-48 m3/giờ
Italya
Cột áp H:8-10m
Vật liệu chế tạo SUS304
2.2
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm:
Hệ thống đường ống, tê cút, van 1 chiều, van điều chỉnh lưu lượng...
Kích thước chính Dy48-60
Vật liệu PVC, PPR, HDPE, ... chịu môi trường ăn mòn hóa chất
VN
III Bể điều chỉnh pH
3.1
Bể điều chỉnh pH có nhiệm vụ điều chỉnh pH của nước thải từ pH nước thải tiếp nhận đến chế độ pH tối ưu
Bể có kích thước 2000x2000x2000 mm Kết cấu: BTCT liền khối
Bể bọc lót chống ăn mòn bằng FRP hoặc nhựa
VN
3.2
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm Động cơ khuấy giảm tốc
Công suất 2.2 kw, tốc độ 50-100v/phút
Hệ thống giá đỡ động cơ chế tạo bằng thép U100x50x5mm
Cụm cánh khuấy mái chèo chế tạo bằng SUS304 Cụm thiết bị điều chỉnh pH
Hệ thống panel điều khiển pH Hệ thống sensor đo và hiển thị pH
Cụm này liên thông điều khiển bơm định lượng cấp hóa chất điều chỉnh pH từ thiết bị pha chế hóa chất
Đài Loan
IV - Bể phản ứng số 1:
4.1
Bể có kích thước 2000x2000x2000 mm Kết cấu: BTCT liền khối
Bể bọc lót chống ăn mòn bằng FRP hoặc nhựa
VN
4.2
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm:
Động cơ khuấy giảm tốc
Công suất 2.2 kw, tốc độ 50-100v/phút
Hệ thống giá đỡ động cơ chế tạo bằng thép U100x50x5mm
Cụm cánh khuấy mái chèo chế tạo bằng SUS304
Đài Loan
V Bể phản ứng số 2
5.1
Bể có kích thước 2000x2000x2000 mm Kết cấu: BTCT liền khối
Bể bọc lót chống ăn mòn bằng FRP hoặc nhựa
VN
5.2
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm:
Động cơ khuấy giảm tốc
Công suất 2.2 kw, tốc độ 50-100v/phút
Hệ thống giá đỡ động cơ chế tạo bằng thép U100x50x5mm
Cụm cánh khuấy mái chèo chế tạo bằng SUS304
Đài Loan
VI Bể tạo bông
6.1
Bể có kích thước 2000x2000x2000 mm Kết cấu: BTCT liền khối
Bể bọc lót chống ăn mòn bằng FRP hoặc nhựa
VN
6.2
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm: Động cơ khuấy giảm tốc
Công suất 2.2 kw, tốc độ 50-100v/phút
Hệ thống giá đỡ động cơ chế tạo bằng thép U100x50x5mm
Cụm cánh khuấy mái chèo chế tạo bằng SUS304
Đài Loan
VII Cụm bể lắng
7.1
Bể có kích thước 4000x4000x4000 mm Kết cấu: BTCT liền khối
Bể bọc lót chống ăn mòn bằng FRP hoặc nhựa
VN
7.2
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm:
Hệ thống động cơ gạt bùn trung tâm CS 0,2kw, tốc độ 3m/p, cụm cánh gạt bùn chế tạo bằng SUS304, cánh gạt bằng cao su tấm dày 10mm Hệ thống sàn đỡ động cơ và ống gom trung tâm Bơm bùn Công suất 0,75kw, P=2-4 m3.giờ
Đài Loan
VIII Bể chứa trung gian + Bơm
8.1
Bể có kích thước 2000x2000x2000 mm Kết cấu: BTCT liền khối
Bể bọc lót chống ăn mòn bằng FRP hoặc nhựa
VN
8.2
Bơm:
Số lượng: 02 cái, Bơm có nhiệm vụ bơm nước thải từ bể chứa và điều hòa lưu lượng lên các hạng mục tiếp theo của hệ thống xử lý
Lưu lượng Q=30-48 m3/h Cột áp H:8-10m
Vật liệu chế tạo SUS304
Italya
8.3
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm:
Hệ thống đường ống, tê cút, van 1 chiều, van điều chỉnh lưu lượng...
Kích thước chính Dy48-60
Vật liệu PVC, PPR, HDPE, ... chịu môi trường ăn mòn hóa chất
VN
IX
Cụm máy lọc ép bùn băng tải Lưu lượng Q=2-5 m3/giờ Hệ thống thiết bị đi kèm gồm:
Hệ thống đường ống, tê cút, van 1 chiều, van điều chỉnh lưu lượng...
Hệ thống bơm rửa màng lọc
VN
X Cụm thiết bị lọc áp lực
10.1 - Kích thước D1500xH2300 VN
Vật liệu thép SS400 Vật liệu lọc Than+ Cát
10.2
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm:
Hệ thống đường ống, tê cút, van 1 chiều, van điều chỉnh lưu lượng...
Kích thước chính Dy48-89
Vật liệu PVC, PPR, HDPE, ... chịu môi trường ăn mòn hóa chất
VN
XI Cụm các thiết bị pha chế hóa chất
11.1
- Số lượng: 10
Kích thước V=1500l Vật liệu PVC
Hệ thống thiết bị đi kèm gồm: Động cơ khuấy giảm tốc
Công suất 2,2kw, tốc độ 50-100v/phút
Đài Loan
11.2 Hệ thống giá đỡ động cơ chế tạo bằng thép
L50x50x5mm VN
11.3 Cụm cánh khuấy mái chèo chế tạo bằng SUS304 VN
11.4
Bơm định lượng hóa chất Công suất 0,25kw
Lưu lượng Q=155l/h
Italy
Hệ thống xử lý nước thải thu gom từ bên ngoài và nước thải phát sinh nội bộ tại nhà máy. Với các dòng thải chính như sau:
Dòng thải 1: Dòng thải có mức độ ô nhiễm hữu cơ và độ màu cao…
Dòng thải 2: Nước thải có chứa dầu mỡ, dung môi hữu cơ
Dòng thải 3: Dòng thải có chứa các kim loại nặng như Niken, Kẽm, Chì, Cadimi….
Dòng thải 4: Nước thải có chứa Crôm (VI)
Dòng thải 5: Nước thải có chứa dung dịch axit HF, HCl Dòng thải 6: Nước thải có chứa Cyanua
Dòng thải 7: Nước thải có chứa Amoni nồng độ cao
Dòng thải 8: Nước thải phân bùn bể phốt Sơ đồ công nghệ xử lý:
Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Dòng thải
có chứa chất hữu cơ và độ màu cao
Dòng thải có
chứa dầumỡ
thải
Dòng thải có
chứa Cr+6 và
Cr+3 Dòng thải
chứa dung
dịch axit HF, HCl,
….
Bể xử lý Septic
Bể trung gian
Bể xử lý sinh học theo mẻ
SBR
bằng
Bể khử trùng
Nước thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT
cột B thải vào hồ chứa và tái
Bể phân ly
dầu mỡ Bể điều hòa
Bể điều hòa
Bể điều hòa
Khử Cr+6 thành Cr+3 Khí thải
qua ống thông
hơi
Bể điều chỉnh pH Dầu mỡ thải
đưa đến lò đốt
Bể trung hòa, đông tụ
Bể tạo bông Dòng
thải có chứa kim loại nặng, …
Dòng thải có
chứa Cyanua Dòng
thải có chứa Amoni Dòng
thải phân bùn bể
phốt
Song chắnrác
Bể lắng
sơ bộ
Bùn thải Máy ép bùn
Ghi chú:
Đường nước thải
Đường chất thải thứ cấp
Bùn thải
Thuyết minh công nghệ:
Thuyết minh quy trình xử lý dòng thải 1
Nước thải được thu gom từ các cơ sở sản xuất bằng xe téc về trạm xử lý nước thải sẽ được kiểm tra độ pH. Nếu pH của nước thải < 7 cần phải bổ sung thêm kiềm để nâng pH lên khoảng trung tính sau đó toàn bộ dòng thải này được đưa vào bể phân hủy yếm khí Septic.
Nước thải sau quá trình xử lý yếm khí được bơm vào bể chứa trung gian. Tại bể này, cùng với nước thải sau quá trình xử lý hóa học sẽ được bơm vào bể phản ứng sinh học SBR.
Bể phản ứng sinh học được thiết kế gồm thiết bị sục khí kiểu nhúng chìm để cấp khí cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình Oxy hóa các chất hữu cơ. Bể làm việc gián đoạn mỗi ngày 1 mẻ trong thời gian 8 giờ. Quy trình vận hành như sau (áp dụng sau khi bể đã nuôi cấy đủ vi sinh vật):
Xả nước vào bể khử trùng: kết thúc ngày làm việc hôm trước bể SBR dừng hoạt động tạo điều kiện cho bông bùn sẽ lắng xuống đáy bể. Vì vậy, bắt đầu ca làm việc ngày hôm sau sẽ là việc xả nước trong.
Điền đầy: sau khi lớp nước trong rút xuống mức nhất định sẽ đóng van xả và bơm cấp nước từ bể trung gian vào bể phản ứng SBR.
Phản ứng: sau khi điền đầy, các thiết bị cấp khí sẽ được khởi động để cấp khí cho quá trình Oxy hóa chất hữu cơ.
Lắng nước: sau quá trình phản ứng, các thiết bị cấp khí sẽ dừng hoạt động để cho quá trình lắng nước. Quá trình lắng nước xảy ra vào thời gian dừng làm việc của hệ thống.
Thuyết minh quy trình xử lý dòng thải 2:
Nước thải có chứa dầu mỡ, cặn thải sau khi được thu gom về sẽ được chứa trong các bể chứa. Khi bể chứa đầy nước thải này sẽ được bơm qua bể phân ly.
Để tăng hiệu quả quá trình phân ly, nước thải từ bể chứa được bơm lên bể trộn để khuấy trộn đều với polymer họ cation nhằm phá vỡ trạng thái cân bằng của nhũ tương.
Từ bể trộn, nước thải được dẫn sang bể phân ly; tại bể này, dầu mỡ do có trọng lượng nhỏ hơn sẽ nổi lên trên và được định kỳ hớt ra ngoài đưa đến lò đốt.
Sau bể phân ly, nước thải được dẫn qua bể phản ứng đông tụ để tách các kim loại nặng và các chất lơ lửng khác (nếu có) không tách được bằng quá trình phân ly. Chất đông tụ sử dụng là FeCl3 được cấp bằng bơm định lượng, hóa chất điều chỉnh pH là NaOH. Khi đưa FeCl3 vào nước xảy ra các phản ứng sau:
FeCl3 Fe3+ + 3Cl- (1) Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ (2)
Phản ứng (2) được gọi là phản ứng thủy phân, quá trình này làm giảm pH của nước, vì vậy NaOH được sử dụng để trung hòa và điều chỉnh pH trong quá trình xử lý.
Fe(OH)3 không tan trong nước tạo thành bông keo nhỏ, các bông keo này sẽ hấp phụ các chất lơ lửng, chất màu và một phần chất hữu cơ không tan. Ngoài ra, khi trong nước có mặt các kim loại khác sẽ xảy ra các phản ứng tương tự. Ví dụ, khi trong nước có chứa Niken, Đồng, cadimi… quá trình đông keo tụ sẽ tạo thành các kết tủa hydroxyt như sau:
Ni+2 + 2OH- Ni(OH)2 (3)
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 (4)
Cd2+ + 2OH- Cd(OH)2 (5)
Hỗn hợp nước thải và bông bùn do hydroxyt sắt và hydroxyt của các kim loại nặng khác tạo thành có kích thước nhỏ, khó lắng sẽ được dẫn sang bể keo tụ. Tại bể này, nước thải được khuấy trộn đều với chất trợ đông tụ là Polymer họ Cation để tạo thành bông bùn có kích thước lớn dễ lắng. Hỗn hợp này sẽ được dẫn qua bể lắng sơ bộ để tách bông bùn, nước sau lắng sẽ được đưa vào bể chứa nước trung gian và được xử lý hòan thiện bằng quá trình xử lý sinh học bùn hoạt tính.
Thuyết minh quy trình xử lý dòng thải 3:
Nước thải có độ kiềm, axit cao hoặc chứa các kim loại nặng khác (không phải là crôm) như chì, niken, kẽm, sắt, mangan, cadimi, đồng, thiếc… và không chứa thủy ngân sẽ được xử lý bằng quá trình kết tủa hóa học hydroxyt kết hợp đông keo tụ bằng FeCl3. Chi tiết quá trình xử lý này xem trong phần mô tả xử lý dòng thải 2.
Thuyết minh quy trình xử lý dòng thải 4:
Dòng thải 4 có chứa Cr+6 và Cr+3 được tập trung tại bể chứa, quá trình xử lý được thực hiện gồm 4 bước:
Bước 1: khử Cr+6 thành Cr+3 trong môi trường Axit với chất khử là Fe2+ được cung cấp ở dạng dung dịch FeSO4.
Bước 2: nước thải sau quá trình khử Cr+6 thành Cr+3 sẽ được dẫn chảy vào bể kết tủa Cr+3 ở dạng hydroxyt cùng với kết tủa Fe+3 trong môi trường kiềm. Quá trình tạo bông được thực hiện bằng việc bổ sung polymer họ Anion sau đó được dẫn sang bể lắng sơ bộ để tách toàn bộ bông keo.
Nước thải sau lắng được dẫn vào bể chứa nước trung gian sau đó được bơm vào bể xử lý sinh học SBR theo mẻ và khử trùng trước khi thải ra bên ngoài.
Thuyết minh quy trình xử lý dòng thải 5:
Quy trình xử lý HF:
Bước 1: Cho dung dịch chứa HF chảy qua bể chứa cát thạch anh (thành phần chủ yếu là SiO2) phản ứng sẽ xảy ra như sau:
SiO2 + 4 HF = SiF4 + 2H2O
SiF4 (Silic tetraflorua) + 2HF = H2SiF6 (Acid hexaflosilixic) Acid H2SiF4 tan trong nước tồn tại dạng dung dịch
Nếu trong dung dịch có tồn tại thành phần NaOH thì phản ứng sau sẽ xảy ra:
H2SiF46 + 2NaOH = Na2SiF6 + 2H2O
Na2SiF6 + 4NaOH = 6NaF + SiO2 + 2H2O
Sản phẩm hỗn hợp dung dịch sinh ra sau bể phản ứng giữa SiO2 với HF sẽ bao gồm H2SiF6, SiO2, H2O hoặc còn có thể là lượng HF dư nếu lượng SiO2 sử dụng cho quá trình phản ứng trên là không đủ.
Bước 2: Tiến hành quá trình keo tụ sử dụng PAC và các chất Polyme anion thì phương trình phản ứng sau sẽ xảy ra:
H2SiF6 + Al2O3 = 2AlF3↓ + SiO2 + H2O 3HF + Al(OH)3 = AlF3↓ + 3H2O
Sản phẩm thu được sau keo tụ gồm: AlF3↓, SiO2, H2O
Bước 3: Lắng – gạn – lọc và ép bùn băng tải, phân tách phần bã rắn ra khỏi phần nước Nhờ tác dụng của Polyme Anion sẽ làm keo tụ các hợp chất Anion (-) cần tách loại lắng xuống đáy bể phản ứng, còn lượng chất lỏng không nguy hại sẽ nổi lên trên và được lắng gạn sang bể tràn.
Lượng chất rắn lắng xuống đảy bể phản ứng được thu gom và tiến hành xử lý qua hệ thống ép bùn mang tải
Lượng chất lỏng qua bể tràn sẽ được cho qua hệ thống lọc. Sau khi nước đã được lọc sạch được thải ra môi trường
Bước 4: Thu gom sản phẩm cuối của quá trình:
Phần bã: AlF3↓
Phần nước: SiO2 , H2O Quy trình xử lý HCl:
Bước 1: Cho dung dịch chứa HCl tác dụng với Bột CaCO3, phản ứng xảy ra như sau:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
Sản phẩm hỗn hợp dung dịch thu được: CaCl2, H2O và CO2 bay lên Bước 2: Tiến hành lắng – gạn – lọc hỗn hợp dung dịch trên
Sản phẩm thu được gồm: Phần chất rắn: CaCl2; phần chất lỏng: H2O Bước 3:
Ép bùn để phân tách phần chất rắn với phần chất lỏng và thu gom phần chất lỏng thải hồi: H2O