PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.2. Hiện trạng nước thải và đặc điểm của hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
4.2.4. Sơ đồ công nghệ của hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm
Địa điểm xây dựng tại: Khoảng đất trống giáp ranh gữa VP Khoa CNTY và Viện KHSS.
Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ của hệ thống xử lý nước thải PTN
Nguyên tắc xử lý
Các hoá chất sau khi trộn lẫn sẽ xảy ra các phản ứng hoá học sau:
Các axit sẽ trung hoà các bazơ, với lượng nước thải tương đối loãng ở đây thì pH chỉ dao động bằng 7, không cần phải tính đến bổ sung axit hay bazơ. Chất oxy hoá sẽ phân huỷ các chất khử nói chung và chuyển hoá thành các chất có cấu trúc đơn giản hơn và ít độc hơn. Các cation sẽ kết hợp với các anion tạo thành các chất mới nếu chất mới này có tích số tan nhỏ để tạo kết tủa lắng xuống tách khỏi pha nước tạo thành bùn. Còn lại trong nước thải bây giờ sẽ là các cation và các anion
Trong môi trường tự nhiên, các vi sinh vật chính là đội quân đông đảo tham gia xử lý ô nhiễm môi trường. Các vi sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng dùng nguồn CO2 và CO3- như là nguồn cung cấp cacbon. Cả vi sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng đề phải dùng các hoá chất như là nguồn cung cấp các nguyên tố đa lượng, trung lượng, vi lượng và siêu vi lượng. Vi sinh vật yếm khí và hiếu khí sẽ thu gom toàn bộ các chất trong môi trường nước để sinh trưởng và sinh sản tạo thành sinh khối tách khỏi pha nước, trả lại môi trường trong sạch cho nước sau khi xử lý
Do các hoá chất sử dụng trong phòng thí nghiệm là khác nhau nên cần có sự thu gom lưu giữ toàn bộ nước thải trong vài ngày để hoà trộn.
Kích thước hệ thống
1/ Bể thu gom và phân giải yếm khí có 4 vách ngăn: 10m3 2/ Bể hiếu khí (Inox): 2m3 3/ Bể lắng (Inox): 1m3
4/ Thiết bị lọc áp D300xH1320
Thiết bị chủ yếu
1/ Bơm sục khí công suất 1,5m3/phút thay nhau: 2 cái 2/ Bơm hút bùn thải công suất nhỏ nhất có thể: 1 cái 3/ Bơm hồi lưu bùn công suất nhỏ nhất có thể: 1 cái 4/Bơm nước thải công suất 1m3/h : 2 cái 5/ Tủ điện thiết kế vận hành tự động: 1 bộ
6/ Máy ô zôn 2g/h: 1 cái
Vận hành
Toàn bộ nước thải trong ngày của các phòng thí nghiệm của Viện KHSS và các Khoa CNSH, Khoa CNTY, Khoa NH được thu gom về bể lắng. Bể được xây
kín, có nắp đậy tháo dỡ được, để xử lý bể khi cần thiết. Bể này được hòa trộn đều với lượng nước thải của 5 ngày và được phân hủy nhờ các vi khuẩn yếm khí, nhằm chuyển hóa các chất đến mức thuận lợi cho quá trình xử lý hiếu khí tiếp theo.
Nước qua tiền xử lý từ bể yếm khí được chảy tràn qua bể hiếu khí, không khí được cấp vào bể hiếu khí trong suốt thời gian hệ thống hoạt động. Thời gian lưu ở đây được 12 giờ, đủ để các vi khuẩn hiếu khí hoạt động. Có thể cần bổ xung thêm đường nếu hàm lượng các chất hữu cơ trong nước thải quá ít.
Nước từ bể hiếu khí chảy tràn qua bể lắng có thời gian lưu trên 12 giờ đủ cho sinh khối lắng xuống đáy bể, đáy bể lắp bơm lúc đầu hồi lưu 100%. Sau sẽ hồi lưu 50% và thải 50%. Có thể làm 2 bể lắng vuông nhưng đáy phải dốc về rốn bể nơi đặt bơm chìm, mỗi bể có thể tích 0,5m3, bùn bể lắng thứ nhất là sinh khối già lắng nhanh thì loại đi. Bùn bể lắng thứ hai là sinh khối non được hồi lưu hoàn toàn về bể hiếu khí, nước sau bể lắng được bơm qua bể lọc để xử lý triệt để về mầu, mùi. Nước sau khi qua bể lọc được sục khí ô zôn để khử trùng trước khi xả ra ngoài nguồn tiếp nhận. Lúc này đã đạt theo QCVN 40:2011/ Bộ Tài nguyên môi trường, bùn thải được thu gom làm phân bón cho cây cảnh.
Nước thải PTN
Bùn tuần hoàn Cấp khí SCR + Yếm khí
Xử lý hiếu khí Bể lắng
Bể lọc
Ôzôn khử trùng
Nước thải đạt QCVN 40:2011/BTNMT
Hình 4.2: Sơ đồ các giai đoạn xử lý của hệ thống xử lý nước thải PTN
Hướng dẫn vận hành (Xem sơ đồ van hình vẽ ở phụ lục)
Trước khi hệ thống đi vào hoạt động kiểm tra tất cả các điều kiện cần thiết sau để đảm bảo an toàn cho thiết bị.
- Kiểm tra hệ thống điện (điện nguồn, động cơ bơm).
- Kiểm tra các van nước (trạng thái mở).
- Kiểm tra các van xả dưới đáy bể đáy bình lọc (trạng thái đóng).
- Kiểm tra máy thổi khí và các van dẫn khí.
1, Mở các van:
V1, V2, V3 (van V3 mở 03lần/ngày mỗi khi binhh khử trùng đầy van mở xả hết nước sau khi khử trùng bằng máy ozone).
Mở các van thổi khí: Vk1, Vk2, Vk3 2, Khóa các van:
Khóa các van xả đáy: Vx1, Vx2, Vx3, Vx4, Vx5, Vx6 (chỉ mở khi xả bùn đáy) 3, Máy thổi khí:
Bật máy thổi khí cấp vào ngăn điều hòa và vào bể hợp khối sinh học liên tục trong 30 phút và nghỉ 30 phút cài theo chế độ tự động (chú ý: trong quá trình vận hành cho 2 máy thổi khí chạy luân phiên nhau để đảm bảo độ bền cho máy).
4, Bơm bùn tuần hoàn:
Mở van Vb1, Vb2 (mở 1/3 van) bật máy bơm bùn tuần hoàn.
Bơm 1/2 dung tích bùn tại ngăn lắng thì dừng tắt máy bơm bùn tuần hoàn.
Khóa các van Vb1, Vb2.
5, Bơm rửa lọc:
Khóa các van V1, V2.
Mở các van Vr1, Vr2.
Bật máy bơm rửa lọc nước chảy ngược từ dưới lên đưa các cặn bẩn ra ngoài theo đường xả tràn cho đến khi sạch thì dừng bơm.
Đóng các van Vb1, Vb2.
6, Vận hành máy ô zôn.
Khi nước thải chảy gần đầy bình khử trùng (khoảng 4h) ta tiến hành bật máy ô zôn 30 phút, sau đó tắt máy ô zôn đồng thời mở van V3 xả nước ra hệ thống mương.
Sau khi xả hết ta khóa van V3 lại.
7, Nuôi cấy vi sinh:
Sau một thời gian hoạt động lượng vi sinh già cỗi và trậm phát triển, nên quá trình xử lý vi sinh trậm nên cần bổ xung men vi sinh theo định kì sau mỗi lần xả bùn cặn và sục rửa hệ thống.
Sự phát triển của vi sinh còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường vi sinh hoạt động tốt ở 25-30 độ. Khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 38 độ hoặc nhỏ hơn 20 độ cũng cần bổ xung men vi sinh để kích thích sự phát tiển.
Quy trình, nguyên lý hoạt động của hệ thống
Nước thải từ các điểm thu gom (Phòng thí nghiệm Viện KHSS, phòng thí nghiệm Khoa CNTY, phòng thí nghiệm Khoa Nông học, Phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ sinh học) được thu gom bằng đường ống dẫn về bể điều hoà. Tại bể điều hoà được bổ sung một lượng nước sạch (tỷ lệ 1:3- 1:4) nhằm mục đích pha loãng và điều hoà lưu lượng cũng như nồng độ nước thải. Tại bể này ngăn đầu tiên được sục khí để cấp thêm oxy cho quá trình pha trộn nước thải được diễn ra đồng đều. Ngay sau đó nước thải được truyền sang ngăn 2 và ngăn 3 hai ngăn này diễn ra quá trình phân huỷ yếm khí nước thải, tức là nước thải phân huỷ các hợp chất bẩn trong điều kiện thiếu oxy và thiếu ánh sáng. Phản ứng xảy ra trong quá trình yếm khí là.
Lên men
Chất hữu cơ ---> CH4 +CO2 +H2 +NH3 H2S Yếm khí
Ở quá trình yếm khí này chỉ xảy ra ở mức trung bình do thời gian diễn ra nhanh nồng độ các chất hữu cơ lại có sự pha loãng do đó sản phẩm sinh ra rất ít khí ở dạng hỗn hợp gồm: (CH4, CO2, H2, NH3, H2S) và hỗn hợp khí này không gây ảnh hưởng tới môi trường cũng như sức khoẻ con người. Hỗn hợp khí sẽ qua ống thông hơi thoát khí ra ngoài, sinh khối của quá trình lắng xuống còn nước thải tiếp tục được đưa xang bể hiếu khí bằng ngăn thu.Tại bể sinh học hiếu khí nước thải được hoà trộn đều với O2 không khí nhờ hệ thống cấp khí. Tại hợp khối sinh học diễn ra quá trình phân huỷ chất hữu cơ bằng vi sinh vật. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, nitơ tổng organic photpho, NH4.
Nguyên tắc chung:
Chất thải oxygen ---> vi khuẩn mới +sản phẩm (CO2, H2O, chất thải mới không ô nhiễm ).
Nước thải chứa các chất dinh dưỡng, hữu cơ phân huỷ thành dạng sinh khối hiếu khí có các vi sinh vật hiếu khí tồn tại trong lớp bùn vi sinh, chính lớp bùn này đã duy trì quá trình phân huỷ hiếu khí đạt hiệu quả, trong bể sinh học hiếu khí có đệm sinh học dạng cầu, đây chính là nơi cư trú của các vi sinh vật ưa khí. Nước thải sau khi qua bể hiếu khí sẽ có các thành phần: BOD, COD, SS.. giảm được khoảng 90% so với tải trọng ban đầu hàm lượng NH4, tổng nitơ, tổng phospho giảm được 70% NH4+ chuyển hoá thành N. Nước thải từ bể hiếu khí sẽ chảy sang bể lắng tại đây sẽ lắng đọng các chất phù du hữu cơ trôi theo dòng nước xuống dưới đáy bể để tạo thành bùn, lớp bùn này được bơm tuần hoàn ngược trở lại ngăn đầu tiên của bể hiếu khí để tiếp tục quá trình phân huỷ. Nước trong bể lắng tiếp tục chảy sang cột lọc hấp thụ, lớp than hoạt tính trong bể lọc hấp thụ sẽ làm cho nước sạch hơn trong hơn, không còn màu. Sau khi nước ra khỏi bể lọc hấp thụ về bể khử trùng tại đây khí ô zôn được sục vào để khử trùng nước thải trước khi xả thải ra nguồn tiếp nhận.