Qua việc phân tích, đánh giá dòng photpho trong nước thải, kết quả khỏa sát xử lý và thu hồi P trong nước thải làng nghề chế biến tinh bột sắn Dương Liễu có thể đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải có thu hồi P như sau:
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
55
Hình 3.18. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải và đề xuất giải pháp tận thu P từ bùn thải Thuyết minh quy trình
Nước thải được keo tụ nhằm trung hòa điện tích hạt keo, làm các hạt keo co cụm lại với nhau và có khả năng lắng được bằng trọng lực, nhưng khi cho quá nhiều chất keo tụ thì những hạt keo sau khi trung hòa về điện sẽ hấp phụ thêm chất keo tụ mang điện, khi đó sẽ có hiện tượng đổi dấu điện tích bề mặt của hạt keo, các hạt keo sau khi mang điện cùng dấu sẽ đẩy nhau ra làm phá vỡ bông cặn và hệ keo tái xuất hiện. Đồng thời quá trình keo tụ còn làm giảm một phần photpho do tạo ra kết tủa phôtphat với Al3+:
PO43- + Al3+ AlPO4
Ngoài ra cặn lơ lửng của nước thải này chủ yếu là thành phần hữu cơ như tinh bột, xác vi sinh vật. Do vậy khi giảm hàm lượng cặn lơ lững cũng giảm được một phần COD.
Chất keo tụ được dùng hiện nay gồm phèn đơn (nhôm sunfat – Al2(SO4)3.18H2O) và poly nhôm clorua (PAC – [Al2(OH)nCl6-n]m ):
Phèn đơn: Là loại chất keo tụ được dùng phổ biến ở Việt Nam, khi dùng phèn đơn làm chất keo tụ sẽ xảy ra phản ứng thủy phân:
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
56
Như vậy khi sử dụng phèn đơn sẽ tạo ra ion H+ tạo phản ứng với các chất hòa tan trong nước đặc biệt là các ion bicacbonat:
HCO3- + H+ ↔ H2O + CO2
Do vậy, khi sử dụng phèn đơn sẽ tiêu thụ một phần độ kiềm làm giảm pH của nước, ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình keo tụ đồng thời tốn chi phí thay đổi pH sau khi keo tụ để phù hợp với điều kiện cho các công đoạn xử lý phía sau. Khi sử dụng phèn đơn tạo ra ion SO42- rất độc với vi sinh nên không thích hợp cho hệ xử lý sinh học phía sau. Ngoài ra, khi sử dụng phèn đơn thì thời gian để thủy phân và trung hòa điện tích của hạt keo chỉ tính bằng micro giây và giây nên Al3+
chưa kịp thực hiện chức năng đã kết tủa hết thành Al(OH)3 do vậy chi phí hóa chất lớn hơn thực tế cần dùng và chi phí xử lý bùn lớn đồng thời có thể hàm lượng Al3+ vượt quá tiêu chuẩn.
PAC: là polime vô cơ chứa các thành phần là nhôm, oxy, hydroxyl và clorua, có phân tử lượng 7000-35000 có độ dài của mạch tới 350A0. Do trong quá trình sản xuất PAC đã được trung hòa với kiềm nên khả năng sinh axit thấp, mạch phân tử của PAC dài nên quá trình keo tụ xảy ra nhanh. Khi sử dụng PAC quá trình hòa tan sẽ tạo các hạt polime Al13 với điện tích vượt trội do vậy các hạt polime này có khả năng trung hòa điện tích hạt keo và khả năng keo tụ mạnh. Ngoài ra, khi sử dụng PAC tốc độ thủy phân cũng chậm hơn phèn đơn nên giảm được chi phí sử dụng hóa chất và giảm khối lượng bùn đồng thời không có nguy cơ nhiễm ion Al3+. Vùng pH hoạt động tối ưu của PAC rộng nên việc áp dụng PAC dễ thực hiện hơn.
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Qua quá trình điều tra, nghiên cứu hiện trạng môi trường cũng như phân tích dòng photpho và đặc tính nước thải làng nghề chế biến tinh bột sắn tại Dương Liễu – Hoài Đức – Hà Nội có thể đưa ra một số kết luận sau:
Áp dụng mô hình phân tích dòng vật chất được chứng minh là thích hợp để mô phỏng các tác động, dòng di chuyển của photpho trên địa bàn làng nghề chế biến tinh bột sắn Dương Liễu nói chung và dòng photpho trong nước thải làng nghề nói riêng mặc. Sử dụng mô hình cho phép xác định các thông số nhất định mà cụ thể ở đây là photpho. Điều này không chỉ tăng cường hiệu quả thiết kế phương án xử lý nước thải mà đồng thời giúp tối ưu hóa việc tính toán, đo lường dòng photpho trong nước thải.
Dòng di chuyển của photpho ở làng nghề Dương Liễu chủ yếu qua các đối tượng chính sau đây: Thị trường, nước ngầm, quá trình chế biến tinh bột sắn, sinh hoạt hộ gia đình, bãi chôn lấp chất thải rắn, cống thải.
Lưu lượng nước thải sản xuất ở làng nghề Dương Liễu trung bình khoảng 1.200 m3/ngày. Khối lượng photpho có trong nước thải là khoảng 47.330 kg/năm. Tổng khối lượng nước phục vụ sinh hoạt cho toàn xã khoảng 640 – 768 m3/ngày. Khối lượng photpho có trong nước thải sinh hoạt khoảng 5.888 kg/năm.
Hệ thống tiêu thoát là kênh Tiêu và kênh Đan Hoài không đáp ứng kịp nhu cầu trong những tháng niên vụ dẫn đến tình trạng ứ đọng, gây ô nhiễm, là mầm mống gây nên các dịch bệnh ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người dân đặc biệt gây ra những bệnh về mắt, da.
Hầu hết các chỉ tiêu của hai loại nước thải chính trong quá trình sản xuất là nước rửa củ và nước bột đen đều vượt giới hạn cho phép của QCVN 24:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp: chỉ tiêu COD của nước bột đen cao gấp 173 lần so với quy chuẩn, Pts của nước bột đen cao gấp 40 lần so với quy chuẩn, chỉ tiêu SS của nước rửa cao gấp 47 lần so với quy chuẩn.
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
58
Hiệu quả xử lý P trong nước thải sau khi keo tụ đạt tới 74% (nước bột đen) và 65% (nước rửa), do vậy phần lớn P trong nước thải sản xuất tinh bột sắn đã được chuyển vào bùn.
Hiệu quả tận thu P trong bùn từ các tác nhân như Ca2+, Fe2+ hay hỗn hợp Fe2+/ Ca2+ là rất cao từ 10 – 40% ở điều kiện pH thấp (1-2) và 73 – 98% ở pH tối ưu cho mỗi tác nhân (pH từ 8 đến 11).
So sánh chi phí hóa chất và tính thực tiễn của sản phẩm tận thu P thì việc tận thu P từ mẫu tro với tác nhân là Ca2+ có chi phí thấp nhất so với các tác nhân là Fe2+ và hỗn hợp Fe2+/ Ca2+(khoảng 63.000 đồng/1kg sản phẩm). Sản phẩm sau khi tận thu (Canxi photphat) là nguyên liệu cho ngành công nghiệp P và sản xuất phân bón. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kiến nghị
Đối với một nước đang phát triển như Việt Nam, việc tiếp tục nghiên cứu và sử dụng mô hình phân tích dòng vật chất (MFA) là một hướng đi thích hợp nhằm phát hiện sớm các vấn đề môi trường và kịp thời đề xuất các giải pháp. Hiệu quả của phương pháp keo tụ trong xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn
là rất cao (65 - 74 %) nên được áp dụng trong thực tế. Tuy nhiên, quá trình xử lý chưa được triệt để, chỉ xử lý được một phần chất ô nhiễm do vậy sau khi xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ cần kết hợp với phương pháp sinh học hoặc oxi hóa cấp tiến để đảm bảo xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.
Hóa chất keo tụ được sử dụng là PAC khả thi về mặt kỹ thuật cũng như kinh tế. Tuy nhiên để tăng hiệu quả lắng nên nghiên cứu hiệu quả keo tụ khi sử dụng thêm chất trợ lắng như PAA.
Quá trình tận thu P trong bùn từ quá trình xử lý nước thải đạt hiệu quả cao, trong đó với tác nhân Ca2+ có chi phí thấp nhất, giảm chi phí xử lý bùn và có tính ứng dụng cao nên có thể ứng dụng để thiết kế hệ thống tận thu P trong bùn thải từ quá trình xử lý nước thải giàu P.
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
59
Quá trình tận thu P trong bùn với tác nhân Fe2+ hay hỗn hợp Fe2+/Ca2+ tạo ra các muối phôtphat sắt có chi phí không cao nhưng hiện nay chưa được ứng dụng. Do vậy cần mở rộng các nghiên cứu ứng dụng muối sắt phôtphat. Xét về hiệu quả kinh tế, kết quả khảo sát, tính toán sơ bộ chi phí tận thu P
trong Luận văn này khá cao. Tuy nhiên đây là hướng đi mới, trong tương lai cần tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xử lý nước thải theo hướng thu hồi photpho vào thực tiễn nhằm góp phần giải quyết bài toán kinh tế - môi trường.
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
60
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1. Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn cục chế biến nông lâm sản và nghề muối (2001), Chế biến tinh bột sắn, dong riềng quy mô hộ gia đình, Hà Nội.
2. CEETIA ĐH xây dựng, 2007, đề tài KC 08-09.2005, Hà Nội.
3. Đỗ Khắc Uẩn, Đặng Kim Chi (2008), Tình trạng khan hiếm Photpho và sự cần thiết của việc tái sử dụng nguồn thải chứa photpho, Hà Nội.
4. Đặng Kim Chi (2005), Đề tài KC 08-09: Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng các chính sách và biện pháp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường ở các làng nghề Việt Nam, Đại học Bách khoa Hà Nội.
5. Đặng Kim Chi (2005), Tài liệu hướng dẫn áp dụng các giải pháp cải thiện môi trường cho làng nghề chế biến nông sản thực phẩm, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật.
6. Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ, Phốtpho, Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên và công nghệ, Hà Nội.
7. Nguyễn Thị Kim Thái (2001), Xử lý nước thải tinh bột sắn băng phương pháp sinh học kỵ khí trong điều kiện khí hậu Việt Nam, Đại học Xây dựng Hà Nội.
8. Trường đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm sản xuất sạch hơn, 2009 Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn ngành sản xuất tinh bột sắn, Hà Nội.
Tiếng Anh
9. Brunner & Rechberger (2004), Practical Handbook of Material Flow Analysis,
Lewis Publishers.
10.C. W. Randall (2003). Potential societal and economic impacts of wastewater nutrient removal and recycling. Wat. Sci. Technol. Vol. 48, No. 1, 11 - 17.
11.Huynh Ngoc Phương Mai (2006), Integrated Treatment of Tapioca Processing Industrial Wastewater Based on Environmental Bio-Technology, Van Lang University, Viet Nam.
12.Institute of Environmental Engineering, RWTH Aachen University, Germany (2002- 2004), Phosphorus recovery from waste water and sewage sludge.
13.J. D. Lee (28. 7. 2001), “Biological nutrient removal Tech. concept & design”, Workshop on wastewater treatment, Hanoi.
14.H. Bode, R. Klopp (2001), Nutrient removal in the river bank of Ruhr - a German case study, “Wat. Sci. Technol. Vol. 44”, No. 1, 14 - 24.
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
61
PHỤ LỤC
Phụ lục 1. SƠ ĐỒ ĐỊNH TÍNH, ĐỊNH LƢỢNG PHOTPHO LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
62
Phụ lục 2. QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƢỚC THẢI CÔNG NGHIỆP (QCVN 24/2009-BTNMT)
1. QUY ĐỊNH CHUNG 1.1. Phạm vi điều chỉnh
Quy chuẩn này quy định giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận.
1.2. Đối tƣợng áp dụng
1.2.1. Quy chuẩn này áp dụng đối với tổ chức, cá nhân liên quan đến hoạt động xả nước thải công nghiệp vào nguồn tiếp nhận.
1.2.2. Nước thải của một số ngành công nghiệp và lĩnh vực hoạt động đặc thù được quy định riêng.
1.3. Giải thích thuật ngữ
Trong Quy chuẩn này, các thuật ngữ dưới đây được hiểu như sau:
1.3.1. Nước thải công nghiệp là dung dịch thải ra từ các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp vào nguồn tiếp nhận nước thải.
1.3.2. Kq là hệ số lưu lượng/dung tích nguồn tiếp nhận nước thải ứng với lưu lượng dòng chảy của sông, suối, kênh, mương, khe, rạch hoặc dung tích của các hồ, ao, đầm nước.
1.3.3. Kf là hệ số lưu lượng nguồn thải ứng với tổng lưu lượng nước thải của các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận nước thải.
1.3.4. Nguồn tiếp nhận nước thải là nguồn nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ, có mục đích sử dụng xác định, nơi mà nước thải công nghiệp được xả vào.
1. QUY ĐỊNH KỸ THUẬT
2.1. Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp được tính toán như sau:
Cmax = C x Kq x Kf Trong đó:
- Cmax là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải, tính bằng miligam trên lít (mg/l);
- C là giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp quy định tại mục 2.3;
- Kqlà hệ số lưu lượng/dung tích nguồn tiếp nhận nước thải quy định tại mục 2.4; Kf là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.5.
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
63
2.2. Áp dụng giá trị tối đa cho phép Cmax = C (không áp dụng hệ số Kq và Kf) đối với các thông số: nhiệt độ, pH, mùi, mầu sắc, coliform, tổng hoạt độ phóng xạ α, tổng hoạt độ phóng xạ β.
2.3. Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp được quy định tại Bảng 1 dưới đây:
Bảng 1: Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp
TT Thông số Đơn vị Giá trị C
A B 1 Nhiệt độ 0C 40 40 2 pH - 6-9 5,5-9 3 Mùi - Không khó chịu Không khó chịu 4 Độ mầu (Co-Pt ở pH = 7) - 20 70 5 BOD5 (200C) mg/l 30 50 6 COD mg/l 50 100 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 8 Asen mg/l 0,05 0,1 9 Thuỷ ngân mg/l 0,005 0,01 10 Chì mg/l 0,1 0,5 11 Cadimi mg/l 0,005 0,01 12 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 13 Crom (III) mg/l 0,2 1 14 Đồng mg/l 2 2 15 Kẽm mg/l 3 3 16 Niken mg/l 0,2 0,5 17 Mangan mg/l 0,5 1 18 Sắt mg/l 1 5 19 Thiếc mg/l 0,2 1 20 Xianua mg/l 0,07 0,1 21 Phenol mg/l 0,1 0,5 22 Dầu mỡ khoáng mg/l 5 5 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
64
24 Clo dư mg/l 1 2
25 PCB mg/l 0,003 0,01
26 Hoá chất bảo vệ thực vật lân hữu cơ
mg/l 0,3 1
27 Hoá chất bảo vệ thực vật Clo hữu cơ
mg/l 0,1 0,1
28 Sunfua mg/l 0,2 0,5
29 Florua mg/l 5 10
30 Clorua mg/l 500 600
31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 5 10
32 Tổng Nitơ mg/l 15 30 33 Tổng Photpho mg/l 4 6 34 Coliform MPN/100ml 3000 5000 35 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 36 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 Trong đó:
- Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt;
- Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt;
- Thông số clorua không áp dụng đối với nguồn tiếp nhận là nước mặn và nước lợ.
2.4. Hệ số lưu lượng/dung tích nguồn tiếp nhận nước thải Kq được quy định như sau:
2.4.1. Hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải là sông, suối, kênh, mương, khe, rạch được quy định tại Bảng 2 dưới đây:
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
65
Bảng 2: Hệ số Kq của nguồn tiếp nhận nƣớc thải là sông, suối, kênh, mƣơng, khe, rạch
Lƣu lƣợng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nƣớc thải (Q)
Đơn vị tính: mét khối/giây (m3/s) Hệ số Kq
Q 50 0,9
50 < Q 200 1
200 < Q 1000 1,1
Q > 1000 1,2