CHƯƠNG III. KẾT QUẢ HOÀN THÀNH CÁC CÔNG TRÌNH, BIỆN PHÁP
3.1.3. Xử lý nước thải
3.1.3.1. Thông tin về đơn vị thiết kế, thi công, giám sát thi công, nhà thầu xây dựng - Đơn vị thiết kế, giám sát, xây dựng: Công ty TNHH Máy và Thiết bị công nghiệp hóa chất môi trường MECIE.
3.1.3.2. Hệ thống xử lý nước thải sơ bộ a. Bể tự hoại
- Chức năng: Xử lý toàn bộ nước thải phát sinh từ khu nhà vệ sinh trước khi dẫn về trạm XLTTT của Nhà máy.
- Quy mô: Số lượng 3 và thể tích 68 m3/bể
- Kết cấu: bể bằng BTCT có cấu tạo 3 ngăn, thành bể dày 200mm; đáy bê tông lót đá dày 10x20 mác 200, dày 50mm.
- Quy trình xử lý: Nước thải sinh hoạt từ khu vệ sinh được xử lý sơ bộ tại bể tự hoại 3 ngăn, sau đó được dẫn về trạm xử lý nước thải của Nhà máy để xử lý. Nước thải qua bể tự hoại sẽ được lắng cặn, nồng độ các chất hữu cơ còn lại trong nước thải khoảng 30-40%, riêng các chất lơ lửng hầu như được giữ lại hoàn toàn.
Hình 3. 3. Cấu tạo bể tự hoại Nguyên tắc hoạt động của bể tự hoại:
- Nước thải sinh hoạt qua bể tự hoại được lắng cặn và lên men cặn lắng, cặn lắng được giữ lại trong bể, dưới tác động của vi khuẩn yếm khí, cặn được phân huỷ thành các chất khí và khoáng hoà tan. Nước thải sinh hoạt sau khi đã xử lý sơ bộ qua bể tự hoại, cơ sở dùng xe bồn hút nước thải về Hệ thống XLNT công suất 200 m3/ngày.đêm của Nhà máy để xử lý. Định kỳ 12 tháng/lần bùn
3.1.3.3. Hệ thống xử lý nước thải tập trung công suất 200 m3/ngày.đêm
Hệ thống xử lý nước thải tập trung công suất 200 m3/ngày.đêm được xác nhận công trình bảo vệ môi trường tại Giấy xác nhận số 14/GXN-TCMT ngày 06/02/2015 việc đã thực hiện các công trình, biện pháp bảo vệ môi trường phục vụ giai đoạn vận hành của dự án “Đầu tư xây dựng khu xử lý chất thải rắn Trường Lâm”.
❖ Chức năng
Xử lý toàn bộ nước thải phát sinh 168,7 m3/ngày.đêm từ nhà máy bao gồm:
Cống thu gom chung Ngăn chứa
nước
Ngăn lắng Ngăn lọc Nước thải
sinhhoạt
+ Nước thải sản xuất: 129 m3/ngày.đêm, thông số ô nhiễm đặc trưng là màu, BOD, COD, TSS, ...
+ Nước thải sinh hoạt: 39,7 m3/ngày.đêm; thông số ô nhiễm đặc trưng là chất cặn bã, các chất lơ lửng (SS), BOD, COD, các chất dinh dưỡng (N, P) và các vi sinh vật,...
Nước thải sau khi xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột B (Kq = 0,9; Kf = 1,1) được tái sử dụng cho cơ sở.
- Công suất: 200 m3/ngày.đêm - Công nghệ:
Dòng 1 (NT nhiễm KL nặng
và hóa chất)
Dòng 2 (NT nhiễm dầu)
Dòng 3 (NT có TP hữu cơ
cao)
Dòng 4 (NT tổng hợp)
Tháp tách kim loại Bể tuyển nổi Tháp keo tụ
Bể điều hòa
NaOH, PAC, Polymer, H2SO4, FeSO4, NaOHSO3, H2O2
Bể phản ứng hóa lý
Bể Aerotank 1
Bể lắng sinh học
Thiết bị lọc TFM
Bể tiền RO
Hệ thống lọc RO
Bể chứa nước
sau xử ly Cơ sở
Bể chứa bùn
Bể Aerotank 1 Bể Aerotank 1 Sục khí
Bể chứa bùn
Máy ép bùn
Lò đốt CTNH
NaOH, H2SO4
PAC, Polymer
PAC, Polymer
Bồn chứa dầu
Tái sử dụng
Nước thải
Hình 3. 4. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải 200 m3/ngày.đêm
Thuyết minh quy trình công nghệ:
Các dòng nước thải 1+2+4 sau khi xử lý sơ bộ và dòng nước thải số 3 được thu gom chung về bể điều hòa để ổn định lưu lượng, tính chất nước thải, điều chỉnh pH nhằm tăng hiệu suất keo tụ, kết tủa trước khi vào bể phản ứng hóa lý. Các thành phần hữu cơ được xử lý tại bể sinh học hiếu khí và bùn hoạt tính được loại bỏ qua bể lắng.
Nước thải được loại bỏ cặn, bùn lần cuối qua thiết bị lọc TFM trước khi sang hệ thống lọc RO.
Chức năng xử lý của các đơn nguyên trong quá trình xử lý của hệ thống xử lý nước thải được mô tả trong bảng sau:
Bảng 3. 3. Chức năng xử lý của các đơn nguyên
Hạng mục Chức năng xử lý
Tháp tách kim loại
Với các hóa chất trợ kết tủa, thiết bị Fenton sẽ tạo kết tủa của các cation kim loại nặng với gốc muối vô cơ, làm giảm hàm lượng các ion này trong nước thải. Đồng thời, tùy theo tính chất của nước thải đầu vào, sử dụng hóa chất thích hợp cho đơn nguyên để trung hòa hoặc phản ứng nhằm làm giảm hoặc loại trừ tính chất ô nhiễm của hóa chất cho nước thải.
Bể tuyển nổi kết hợp với keo tụ
Các hạt cặn nhỏ hoặc các hạt keo hữu cơ như váng dầu có đường kớnh >100 àm được tỏch lờn trờn và loại bỏ bằng phương phỏp trọng lực nhờ thiết bị tách dầu API. Đồng thời loại bỏ chất lơ lửng và chất hữu cơ, khử một phần độ màu.
Bể điều hòa
Điều chỉnh pH của nước thải về khoảng tối ưu để tạo điều kiện cho các quá trình keo tụ và kết tủa đạt được hiệu quả tốt nhất.
Đồng thời xử lý một phần hàm lượng các chất hữu cơ nhờ hệ thống sục khí, ổn định lưu lượng nước thải, hàm lượng các chất ô nhiễm và tính chất của nước thải.
Bể Phản ứng hóa lý
Diễn ra quá trình keo tụ, lắng trọng lực có sử dụng hóa chất keo tụ và chất trợ lắng Polymer nhằm tăng hiệu suất quá trình loại bỏ các hạt cặn lơ lửng hoặc hạt keo hữu cơ như dầu hoặc mỡ có kích thước rất nhỏ mà mắt thường không quan sát được.
Bể xử lý sinh học hiếu khí
Để xử lý loại nước thải có hàm lượng COD từ 500-1000 mg/l.
Quá trình xử lý sử dụng oxy để vi sinh vật hiếu khí oxy hoá các hợp chất hữu cơ. Quá trình được cấp khí cưỡng bức đảm bảo độ oxy hoà tan cho quá trình oxy hoá các chất ô nhiễm có trong nước. Trong bể Aerotank khuấy trộn đều nước thải với bùn hoạt tính lơ lửng nhờ thiết bị sục khí là hệ thống phân phối khí đặt dưới đáy bể đồng thời khuếch tán oxy vào nước đảm bảo điều kiện cho quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra. Bùn hoạt tính được tuần hoàn thường xuyên từ bể chứa bùn (sau bể lắng 2) để duy trì vi sinh vật trong quá trình xử lý.
❖ Nước thải dòng 1:
- Tính chất: Nước thải nhiễm kim loại nặng cao và hóa chất - Phương pháp xử lý:
+ Đối với các kim loại nặng trong nước thải được xử lý bằng phương pháp kết tủa hóa học, phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước thải với kim loại cần tách, ở độ pH thích hợp đối với từng loại hóa chất thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được tách ra bằng phương pháp lắng. Dòng nước thải đưa vào có nhiều nguồn và tính chất khác nhau nên cần kiểm tra nguồn và phân tích để định hướng xử lý như sau:
+ Với nước thải ô nhiễm chính do kim loại nặng, và nước thải chứa hóa chất được xử lý tại thiết bị phản ứng keo tụ để xử lý kim loại nặng, chất rắn lơ lửng còn lại (nếu có). Các bông kết tủa sẽ được tách ra tại tháp kết tủa, với các phản ứng chưa xảy ra hoàn toàn sẽ được xúc tác điều chỉnh pH tại bể điều hòa gom tổng các dòng nước thải và sẽ được xử lý tiếp tại bể phản ứng keo tụ lần nữa. Các chất lơ lửng và thành phần hữu cơ còn lại sẽ được xử lý ở các quá trình tiếp theo trong hệ thống.
Xử lý sơ bộ
Cơ chế sử dụng các hóa chất trong quá trình xử lý sơ bộ tại tháp tách kim loại như sau:
Sử dụng hóa chất khử (NaHSO3, hoặc FeSO4) để khử Cr6+ → Cr3+ theo phản ứng sau:
Cr6+ + 3Fe2+ = Cr3+ + 3Fe3+
Cr3+ và Fe3+ dễ dàng kết tủa trong môi trường kiềm theo phản ứng:
Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3 ↓ Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 ↓
Sử dụng hóa chất Fenton để xử lý nguồn nước thải có độ hữu cơ, độ màu và mùi và kim loại nặng trong nước thải (nước thải từ quá trình xử lý khí thải lò đốt CTNH).
Phản ứng Fenton với hỗn hợp gồm ion sắt II (muối FeSO4) và Hydro peroxit (H2O2), chúng có phản ứng sinh ra gốc tự do OH, còn Fe2+ oxy hóa thành Fe3+ theo phản ứng (trong môi trường pH< 4):
2Fe2+ + 2H+ + H2O2 → 2Fe3+ + 2H2O
Hạng mục Chức năng xử lý
Bể lắng sinh học
Bể lắng có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước thải, một phần sẽ tuần hoàn trở lại bể Aerotank (25-75% lưu lượng) giữ ổn định mật độ vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, đồng thời ổn định nồng độ MLSS = 3000 mg/l.
Thiết bị lọc TFM
Giữ lại các hạt cặn, bùn khi nước thải chảy thiết bị nhằm làm giảm hàm lượng các chất rắn lơ lửng và độ màu triệt để trước khi sang hệ thống lọc RO, đảm bảo màng lọc RO tiếp nhận nguồn nước trước xử lý đạt yêu cầu về độ đục.
Các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước tham gia phản ứng oxy hóa, chuyển các chất hữu cơ dạng cao thành các chất hữu cơ khối lượng phân tử thấp.
CHC (cao phân tử) + 0OH → CHC (thấp phân tử) + CO2 + H2O + OH-
Sau quá trình oxy hóa nâng pH >7 để kết tủa Fe3+ mới hình thành và kim loại trong nước thải sẽ kết tủa theo phản ứng:
Mn+ + nOH- = M(OH)n
Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn dùng phương pháp keo tụ sử dụng hóa chất keo tụ PAC và chất trợ lắng Polymer để tách bùn cặn tại bể phản ứng hóa lý. Các bông keo sau hình thành sẽ lắng xuống làm giảm COD, màu, mùi trong nước thải. Các chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp được xử lý tiếp bằng phương pháp sinh học. Các quá trình xử lý tiếp theo tại các đơn nguyên khác diễn ra tương tự như các dòng nước thải khác.
❖ Nước thải dòng 2: Nước thải nhiễm dầu - Phương pháp xử lý:
+ Phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu chủ yếu tách dầu bằng trọng lực, tuyển nổi kết hợp với keo tụ, độ màu và chất lơ lửng còn lại (nếu có) sau tách dầu được xử lý tiếp bằng phương pháp hóa lý, chất hữu cơ còn lại (nếu có) sẽ tiếp tục được xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí và loại bỏ triệt để chất lơ lửng tại bể lọc cát trước khi sang hệ thống lọc RO. Cần kiểm tra đầu vào nước thải nhiễm dầu tùy thuộc vào nguồn thu gom về để được định hướng xử lý theo từng phương án.
+ Xử lý sơ bộ: Có thể sử dụng các bể tiếp nhận nước thải để xử lý sơ bộ. Bể chứa có khả năng lưu trữ nước một thời gian từ 1 đến 2 giờ, tại đây nước thải được để yên tĩnh, các hạt có trọng lượng riêng lớn hơn sẽ lắng xuống dưới, chất có khối lượng riêng nhẹ nổi lên với nước ra khỏi bể từ phía dưới và dầu nổi lên trên mặt. Lớp bùn hình thành ở đáy bể được xả đáy thường xuyên để đảm bảo chỉ số MLSS của dòng nước thải ổn định trước sau khi qua bể chứa.
• Xử lý sơ bộ cấp I:
Với thiết bị tách dầu API sẽ loại bỏ các chất lơ lửng (cát, sét, sỏi nhỏ), dầu nổi có đường kớnh >100 àm với hiệu suất đạt 50 – 60 %, nồng độ dầu sau xử lý đạt 50-100 ppm. Thiết bị tách API có thể tách dầu mà không cần dùng một hoá chất, chất đông tụ hay chất trợ gúp nào. Dầu và mỡ được tách từ thiết bị này chính là dầu ưu sẽ được thu hồi để chôn lấp tại bãi chôn lấp hoặc thiêu đốt tại lò đốt chất thải nguy hại
• Xử lý sơ bộ cấp II
Nước thải tiếp tục được xử lý tuyển nổi kết hợp với keo tụ (tuyển nổi hóa học) để loại bỏ dầu còn lại sau tách pha.
- Lượng dầu tận thu được lưu chứa trong bồn chứa dầu được quay lại quy trình tái chế dầu nhớt thải.
❖ Nước thải dòng 3: Nước thải có thành phần hữu cơ cao
Phương pháp xử lý:
Nước thải có thành phần hữu cơ cao được xử lý chính bằng phương pháp sinh học.
Sau khi được thu gom về bể chứa, sau khi lưu giữ ổn định nước thải sẽ bơm lên bể phản ứng lý hóa và được xử lý cùng với các dòng nước thải còn lại tại hệ thống tiền xử lý qua xử lý hóa lý, sinh học và lắng thô. Tại bể phản ứng sinh học hiếu khí, đơn nguyên xử lý chính đối với dòng nước thải này, các thành phần hữu cơ được phân hủy nhờ hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí. Quá trình xử lý được cung cấp khí oxy cưỡng bức và khuấy trộn đều bùn hoạt tính để đảm bảo hiệu quả xử lý tối ưu nhất.
Xử lý sơ bộ
Nước thải có thành phần hữu cơ cao được xử lý sơ bộ tại bể thu gom nhờ hệ thống cung cấp khí oxy hoạt động liên tục. Các chất hữu cơ được oxy hóa một phần, làm giảm giá trị hàm lượng COD, ổn định tính chất nước thải để đạt hiệu quả xử lý sinh học tốt nhất.
Các quá trình xử lý tiếp theo trong hệ thống tiền xử lý đối với dòng nước thải có thành phần hữu cơ cao cũng tương tự như đối với các dòng nước thải khác từ bể phản ứng hóa lý (đã được mô tả chi tiết tại quy trình xử lý dòng nước thải nhiễm dầu).
❖ Nước thải dòng 4: Nước thải tổng hợp
- Phương pháp xử lý: Nước thải tổng hợp được xử lý sơ bộ bằng quá trình keo tụ sử dụng hóa chất keo tụ PAC và chất trợ lắng Polyme tại tháp keo tụ. Sau đó được thu gom vào bể gom tổng cùng với các dòng nước thải khác sau khi được xử lý sơ bộ để xử lý tiếp bằng các phương pháp tiếp theo.
Sau khi các dòng nước thải được xử lý sơ bộ sẽ được thu gom chung vào bể điều hòa và tiếp tục xử lý nước thải cho các bước tiếp theo.
Xử lý hóa lý:
Sau khi được điều chỉnh pH cùng với các dòng nước thải khác tại bể điều hòa, nước thải nhiễm dầu được bổ sung các chất trợ keo tụ để lắng hóa lý, giảm nồng độ các chất lơ lửng. Lượng hóa chất được tính toán dựa theo hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải để đạt hiệu quả keo tụ tốt nhất. Các bông lắng được khuấy trộn đều, kết hợp với các hạt cặn lơ lửng hoặc các hạt keo hữu cơ còn sót lại bám dính vào hình thành các hạt keo có trọng lượng lơn hơn và lắng xuống dưới. Hàm lượng các chất lơ lửng được giảm đi khi nước thải qua bể phản ứng hóa lý nhằm làm tăng hiệu quả oxy hóa tại bể sinh học hiếu khí tiếp theo trong hệ thống xử lý.
Xử lý sinh học hiếu khí:
Các vi sinh vật hiếu khi phân giải các chất hữu cơ trong nước thải ở điều kiện được cung cấp oxy cưỡng bức trong suốt quá trình xử lý. Mật độ vi sinh vật trong bể sinh học được đảm bảo nhờ bùn hoạt tính được tuần hoàn liên tục từ bể chứa bùn (sau bể lắng 2) và bổ sung mới. Hệ thống phân phối khí vừa cung cấp oxy cho hoạt động của vi sinh vật vừa khuấy trộn đều bùn hoạt tính trong bể để xử lý nước thải được đồng đều.
Sau đó, nước thải nhiễm dầu tiếp tục đưa sang bể lắng 2 để lắng và thu hồi lại bùn hoạt tính. Bùn lắng được xả đáy sang bể chứa bùn để tuần hoàn lại một phần cho bể sinh học và phần còn lại được chuyển sang máy nén bùn cùng với bùn của bể hóa lý để ép nén, xử lý tại lò đốt.
Hệ thống lọc TFM:
Nước thải sau khi được xử lý hóa lý và sinh học được chuyển sang đơn nguyên cuối cùng là thiết bị lọc TFM. Các hạt cặn, chất lơ lửng, bùn keo còn lại qua các quá trình xử lý trước đó được giữ lại ở hệ lọc. Hàm lượng chất lơ lửng, độ đục của dòng nước thải được giảm triệt để và ổn định độ màu trước khi được xử lý tiếp tại hệ thống lọc RO.
Hệ thống RO bao gồm 2 cụm điều khiển: cụm A và cụm B Tại cụm A:
Nước thải từ bể tiền xử lý RO được bơm vào hệ thống thông qua bơm đầu vào ở áp suất 3-3.5 bar. Nước thải được dẫn vào hệ thống bồn lọc cát và hệ thống lọc các hạt lơ lửng. Tại đây các hạt vật chất sẽ được loại bỏ, phần nước thải sau khi đi ra khỏi hệ thống được dẫn đến hệ thống bơm cao áp. Hệ thống bơm cao áp sẽ tăng áp lực nước lên đến tối đa 60 bar sau đó nước thải sẽ lần lượt được dẫn qua 3 hệ thống mođun màng lọc.
Hệ thống 1 gồm 9 mođun, hệ thống 2 gồm 21 mođun, và hệ thống 3 gồm 10 mođun.
Nhiệm vụ của hệ thống bơm tăng áp là để giữ cho áp suất nước khi đi qua hệ thống màng lọc luôn được giữ trong khoảng giá trị tương đương nhau.
Bên trong các màng lọc, 10-12% lượng nước thải dưới tác dụng của áp suất cao sẽ đi qua các lớp màng lọc vô cùng mỏng. Các muối dưới dạng ion và các hạt vật chất khác được loại bỏ bởi lớp màng lọc và được đẩy ra ngoài. Nước thải đầu ra sau khi đi qua hệ thống màng lọc sẽ đậm đặc hơn và có áp suất thấp hơn so với nước thải đầu vào.
Nước sau khi được lọc qua hệ thống màng được dẫn đến bể chứa trung gian, sau đó được dẫn đến hệ thống lọc tiếp theo.
Tại cụm B:
Nước thải tiếp tục được dẫn qua hệ thống lọc hạt lơ lửng trước khi được tăng áp bởi bơm cao áp và dẫn qua các mođun màng lọc được đặt nằm ngang.
Sơ đồ công nghệ xử lý của hộ thống lọc RO được minh họa dưới đây: