1. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
1.3. xuất công nghệ xử lý
1.3.1. Phƣơng án 1
Lƣới chắn rác Bùn hoàn lƣu Nguồn tiếp nhận Bể khử trùng Máy ép bùn Bánh bùn Bể lắng II (Lắng đứng ly tâm) Clorine Bể nén bùn Bể điều hòa và ổn định pH Bể UASB Bể Aerôtank Nƣớc thải Hầm tiếp nhận Máy nén khí Thu khí Nƣớc tách bùn Máy nén khí Đƣờng nƣớc Đƣờng dẫn khí Đƣờng xả cặn Đƣờng dẫn hóa chất Ghi chú
Hình. Sơ đồ dây chuyền công nghệ phƣơng án 1
Bể trung gian Bể lắng 1(Lắng đứng ly tâm) Thùng chứa rác Bể chứa bùn SCR
b. Thuyết minh công nghệ
Song chắn rác thƣờng đƣợc đặt ở của vào kênh dẫn. Làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất thô có trong nƣớc thải. Nƣớc thải từ các công đoạn đƣợc đƣa vào hầm tiếp nhận, có nhiệm vụ tập trung nƣớc thải đảm bảo lƣu lƣợng. Tại hầm tiếp nhận đƣợc gắn hai bơm chìm hoạt động luân phiên. Sau đó nƣớc thải đƣợc bơm tiếp lên bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nồng độ và lƣu lƣợng nƣớc thải tạo điều kiện cho các công trình đơn vị phía sau hoạt động ổn định. Bể điều hòa đƣợc sục khí nhằm tạo nên sự xáo trộn cần thiết để ngăn cản lắng và phát sinh mùi hôi.Tiếp tục nƣớc thải đƣợc bơm sang bể lắng 1(ly tâm) để loại bỏ các hạt cặn lơ lửng có kích thƣớc nhỏ.
Sau đó nƣớc thải tiếp tục đƣợc đƣa vào bể UASB. Tại đây, khâu xử lý chính đƣợc bắt đầu. Tại bể UASB, các chất hữu cơ phức tạp dễ phân hủy sinh học sẽ bị phân hủy, biến đổi thành các chất hữu cơ đơn giản đồng thời sinh ra một số khí nhƣ: CO2, SO2, CH4… Nƣớc thải sau khi qua bể này sẽ giảm một lƣợng đáng kể BOD và một phần COD ( hiệu quả xử lý của UASB tính theo COD, BOD là 60 – 80%). Nƣớc thải sau khi ra khỏi bể UASB đƣợc bơm lên bể trung gian để cho các vi sinh vật thích nghi với điều kiện hiếu khí sau đó nƣớc thải tiếp tục đƣợc đƣa sang bể Aerotank.
Tại bể Aerotank diễn ra quá trình sinh học hiếu khí đƣợc duy trì nhờ không khí cấp từ máy thổi khí. Tại đây các vi sinh vật ở dạng hiếu khí ( bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nƣớc thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản nhƣ: CO2, H2O… Hiệu quả xử lý của bể Aerotank là 85 – 90% tính theo COD, BOD. Sau đó nƣớc thải đƣợc dẫn qua bể lắng II (ly tâm). Bể lắng II (ly tâm) đƣợc xây dựng để loại bỏ các bông bùn (xác vi sinh vật) đƣợc hình thành trong quá trình sinh học lắng xuống đáy. Sau khi qua bể lắng II (ly tam), để giảm nồng độ chất ô nhiễm còn lại cho qua bể khử trùng rồi đƣa ra nguồn tiếp nhận.
Bùn thu đƣợc từ bể lắng II ( ly tâm), một phần dùng bơm định lƣợng bơm tuần hoàn lại bể Aerotank để bổ sung cho quá trình hiếu khí, phần bùn dƣ còn lại đƣa về bể nén bùn.
Và bùn thu đƣợc từ bể UASB đƣa đến bể nén bùn và tiếp tục chuyển sang máy ép bùn, sau đó chuyển ra sân phơi. Nƣớc tách ra từ bùn nén và máy ép sẽ đƣợc tuần hoàn lại hầm tiếp nhận để xử lý lại.
1.3.2. Phƣơng án 2
Lƣới chắn rác Bể chứa bùn Nguồn tiếp nhận Bể khử trùng Máy ép bùn Bánh bùn Bể lắng đứng ly tâm đợt II Clorine Bể nén bùn Bể điều hòa và ổn định pH Bể UASB Bể MBBR Nƣớc thải Song chắn rác Hầm tiếp nhận Máy nén khí Thu khí Nƣớc tách bùn Máy nén khí Đƣờng nƣớc Đƣờng dẫn khí Đƣờng xả cặn Đƣờng dẫn hóa chất Ghi chú
Hình. Sơ đồ dây chuyền công nghệ phƣơng án 2
Bể trung gian Bể lắng đứng ly
tâm đợt I Thùng
b. Thuyết minh công nghệ
Song chắn rác thƣờng đƣợc đặt ở cửa vào kênh dẫn. Làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất thô có trong nƣớc thải. Nƣớc thải từ các công đoạn đƣợc đƣa vào hầm tiếp nhận, có nhiệm vụ tập trung nƣớc thải đảm bảo lƣu lƣợng. Tại hầm tiếp nhận đƣợc gắn hai bơm chìm hoạt động luân phiên. Sau đó nƣớc thải đƣợc bơm tiếp lên lƣới chắn rác để loại bỏ các bã men trong qua trình nấu còn sót lại, tiếp tục nƣớc thải đƣợc bơm lên bể điều hòa, bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nồng độ và lƣu lƣợng nƣớc thải tạo điều kiện cho các công trình đơn vị phía sau hoạt động ổn định. Bể điều hòa đƣợc sục khí nhằm tạo nên sự xáo trộn cần thiết để ngăn cản lắng và phát sinh mùi hôi. Sau đó nƣớc thải đƣợc bơm sang bể lắng 1 ( ly tâm), tại bể lắng 1 hàm lƣợng chất rắn lơ lửng ,BOD, COD sẽ đƣợc xử lý đáng kể. Nƣớc thải sẽ đƣợc lƣu lại trong bể một thời gian nhất định tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý sinh học cho các công trình sau.
Nƣớc thải đƣợc bơm từ bể lắng 1vào bể UASB. Tại đây, khâu xử lý chính đƣợc bắt đầu. Tại bể UASB, các chất hữu cơ phức tạp dễ phân hủy sinh học sẽ bị phân hủy, biến đổi thành các chất hữu cơ đơn giản đồng thời sinh ra một số khí nhƣ: CO2, SO2, CH4… Nƣớc thải sau khi qua bể này sẽ giảm một lƣợng đáng kể BOD và một phần COD ( hiệu quả xử lý của UASB tính theo COD, BOD là 60 – 80%). Nƣớc thải sau khi ra khỏi bể UASB đƣợc bơm lên bể trung gian để cho các vi sinh vật thích nghi với điều kiện hiếu khí sau đó nƣớc thải tiếp tục đƣợc đƣa sang bể MBBR.
Tại bể MBBR, chất hữu cơ trong nƣớc thải bị ôxy hóa bởi các vi sinh vật có trong nƣớc thải và các vi sinh vật bám dính trên đệm sinh học lơ lửng trong nƣớc thải. Ban đầu, loại đệm này nhẹ hơn nƣớc nên chúng sẽ lơ lửng trên mặt nƣớc nhƣng khi có màng bám vi sinh vật xuất hiện trên bề mặt, khối lƣợng riêng của đệm sẽ tăng lên và trở nên nặng hơn nƣớc và sẽ chìm xuống dƣới. Tuy nhiên, nhờ có chuyển động thủy lực của nƣớc trong bể đƣợc cấp bởi hệ thống sục khí, các đệm này sẽ chuyển động liên tục trong nƣớc thải. Các chất hữu cơ cũng bám vào các khe nhỏ của đệm. Các vi sinh vật bám dính trên các đệm sẽ sử dụng chất hữu cơ để tạo thành sinh khối vi sinh vật, trong quá trình này các chất hữu cơ trong nƣớc thải sẽ đƣợc xử lý. Trƣớc khi qua bể lắng bậc 2, hỗn hợp trong bể MBBR đƣợc chảy qua một tấm lƣới chắn trong bể để ngăn các hạt nhựa lại. Dòng nƣớc đƣợc tách sinh khối và lắng bùn tại bể lắng đợt 2. Nƣớc trong sẽ chảy sang bể khử trùng đuợc hoà trộn chung với dung dịch chlorine nhằm diệt các vi khuẩn. Nƣớc thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột B và đƣợc xả ra nguồn tiếp nhận gần đó. Bùn từ bể UASB và bể lắng đợt 2 sẽ đƣợc bơm qua bể nén bùn sau đó đƣợc đƣa vào máy ép bùn, bùn khô sẽ đƣợc đƣa đi chôn lấp hoặc tận dụng.
Cơ sở lựa chọn bể kị khí UASB:
Nồng độ các chất ô nhiễm rất cao so với tiêu chuẩn. Tỉ lệ BOD5 : COD ≤ 0,55 và hàm lƣợng COD > 1000 mg/l. Do vậy, trong xử lý cơ bản bằng phƣơng pháp sinh học thƣờng có hai công đoạn : công nghệ kị khí đặt trƣớc và công nghệ xử lý hiếu khí đặt sau trong quá trình công nghệ. Trong nƣớc thải bia rất giàu chất hữu cơ, do đó khi xử lý cần cân bằng dinh dƣỡng cho vi sinh vật.
So sánh giữa UASB và các công nghệ kị khí khác
Bảng 4.2. So sánh giữa các phƣơng pháp xử lý kị khí
Quá trình Thuận lợi Bất lợi
Hồ kị khí
- Rẻ
- Hầu nhƣ không đòi hỏi quản lý thƣờng xuyên, bảo trì, vận hành đơn giản.
- Cần có một diện tích rất lớn.
- Gây mùi thối rất khó chịu
- Không thu hồi đƣợc khí sinh học ra. Phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn - Thích hợp cho nƣớc thải có hàm lƣợng SS cao. - Đảm bảo tính chất nƣớc thải( vật chất, pH, nhiệt độ) đồng đều trong thiết bị. - Tải trọng thấp. - Thể tích thiết bị lớn để đạt SRT cần thiết. - Sự xáo trộn trở nên khó khi hàm lƣợng SS quá lớn. Tiếp xúc kị khí - Thích hớp với nƣớc thải có hàm lƣợng SS từ trung bình đến cao. - Tải trọng trung bình - Vận hành tƣơng đối phức tạp. Lọc kỵ khí
- Vận hành tƣơng đối đơn giản.
- Phù hợp cho các loại nƣớc thải có hàm lƣợng COD từ thấp đến cao.
- Không phù hợp với loại nƣớc thải có hàm lƣợng SS cao.
- Dễ bị bit kín.
UASB - Vốn đầu tƣ và chi phí vận
hành thấp.
- Không phù hợp với loại nƣớc thải có hàm lƣợng
- Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích. - Phù hợp cho các loại nƣớc thải có hàm lƣợng COD từ thấp đến cao. - Có thể đạt đƣợc tải trọng rất cao. SS cao.
Những năm gần đây UASB đƣợc sử dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác do nguyên lý quá trình đƣợc xem là thuận tiện và đơn giản nhất. UASB có khả năng xử lý nƣớc thải hữu cơ với tải trọng cao, nhƣng ít tốn năng lƣợng. Hiệu quả xử lý cao từ 60 – 90% theo COD. Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích, lƣợng bùn sinh ra ít và có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt động.
Cơ sở lựa chọn phƣơng án 2:
Hiệu quả xử lý nƣớc thải chủ yếu là ở công trình phản ứng sinh học. Trƣớc các công trình sinh học hiếu khí của hai phƣơng án đều đƣa ra công trình sinh học yếm khí. Phƣơng pháp sinh học yếm khí là một phƣơng pháp phát triển tƣơng đối gần đây trong lĩnh vực công nghệ môi trƣờng. Việc áp dụng các công nghệ xử lý kị khí để xử lý nƣớc thải ở một số công ty bị ô nhiễm hữu cơ cao ngày càng đƣợc ƣa chuộng và tăng nhanh vì những ƣu điểm nổi bật của chúng.
- Ít tiêu hao năng lƣợng trong quá trình hoạt động. - Giá thành vận hành thấp hơn các công trình khác.
- Tự sản sinh ra năng lƣợng có thể thu hồi sử dụng dƣới dạng biogas.
Thêm vào đó, các hệ thống xử lý kị khí sản sinh ra ít bùn thải hơn các công trình hiếu khí, trung bình khoảng từ 0,03 – 0,15g bùn VSS trên 1g BOD đƣợc khử. Điều này làm cho chúng ngày càng trở nên ƣa chuộng vì rằng việc thải hồi bùn thừa đang là một vấn đề hết sức nan giải đối với các hệ thống xử lý hiếu khí. Sự duy trì sinh khối trong các hệ thống xử lý kị khí với tỉ lệ cao cho phép vận hành hệ thống xử lý ở các tải trọng hữu cơ cao và do đó làm giảm đáng kể khối tích của các công trình.
Với nƣớc thải nhà máy bia có hàm lƣợng COD và BOD cao thì 2 công nghệ trên với phƣơng pháp là xử lý kị khí trƣớc khi đƣa qua hiếu khí. Các phƣơng án xử lý trên đều giải quyết đƣợc vấn đề nƣớc thải sản xuất của nhà máy bia, và có tính ứng dụng thực tế cao và chi phí đầu tƣ hợp lý.
Phƣơng án 1
- Ƣu điểm
+ Hiệu quả xử lý cao, tiết kiệm năng lƣợng + Chi phí đầu tƣ hợp lý
+ Có thể thu hồi năng lƣợng để phục vụ cho hoạt động sản xuất từ bể UASB.
- Nhƣợc điểm
+ Phải tuần hoàn bùn, diện tích xây dựng lớn + Dễ sốc tải lƣu lƣợng và bùn kết tủa
+ Cần phải đào tạo kỹ cho nhân viên vận hành và bảo dƣỡng.
+ Aerotank nhất thiết phải có bể lắng 1 và lắng 2, tốn thêm chi phí xây dựng.
Phƣơng án 2
- Ƣu điểm
+ Hiệu quả xử lý cao BOD giảm đến 90%, COD giảm 85 – 90% và còn có thể loại bỏ đƣợc N, P.
+ Tiết kiệm năng lƣợng + Chi phí đầu tƣ hợp lý
+ Có thể thu hồi năng lƣợng để phục vụ cho hoạt dộng sản xuât từ bể UASB.
+ Quá trình oxy hóa để khử BOD, COD, N và P của bể MBBR diễn ra nhanh
+ Diện tích xây dựng nhỏ
+ Bảo dƣỡng tƣơng đối không phức tạp + Không phải tuần hoàn bùn
- Nhƣợc điểm
+ Tốn chi phí cho giá thể
+ Dùng bể MBBR nhất thiết phải có bể lắng đợt 1 và đợt 2. + Dễ gây sốc tải lƣợng
+ Cần phải đào tạo kỹ cho nhân viên vận hành và bảo dƣỡng .