Trong thời gian tới đây công ty sẽ mở rộng sản xuất, với lưu lượng nước thải trung bình dự tính sau khi mở rộng sản xuất là 300m3/ngày đêm. Với lưu lượng như vậy thì hệ thống xử lý nước thải hiện tại sẽ hoạt động không còn hiệu quả. Nước thải sau xử lý bằng hệ thống hiện tại sẽ có pH, SS, BOD5, COD cao, không đạt tiêu chuẩn xả thải do các nguyên nhân sau:
Với lưu lượng nước thải sau khi mở rộng sản xuất trung bình là 300m3/ngày đờm, thì bể xử lý hiếu khí hiện tại sẽ không đủ thể tích xử lý.
Lưu lượng nước thải của khu sản xuất không ổn định, để đảm bảo cho các công trình xử lý trong hệ thống làm việc ổn định, tính toán thiết kế xây dựng chính xác thể tích các công trình xử lý cũng như bố trí chọn máy bơm nước thải phù hợp thì phải có bể điều hòa. Hiện tại hệ thống xử lý không có bể điều hòa.
Nước thải sản xuất Nước thải sản xuất
Hố thu Hố thu Bể xử lý hiếu khí Bể xử lý hiếu khí Bể lắng Bể lắng Ao bèo tây Ao bèo tây 2 2 1 1
1: Bơm cấp nước thải 2: Máy thổi khí
Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt
Tính chất nước thải sản xuất bánh kẹo có pH thấp, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, đồng thời có một lựợng dầu mỡ nhất định vì vậy để đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học diễn ra hiệu quả thì cần phải điều chỉnh pH và loại bỏ các váng dầu mỡ, giảm lượng chất rắn lơ lửng. Hệ thống hiện tại chưa có các công trình xử lý để giảm SS và loại bỏ váng dầu, mỡ. Cần phải xây dựng bổ sung.
Khi lưu lượng tăng lên thì kết cấu bể lắng hiện tại sẽ không còn hợp lý, bùn sẽ không lắng được. Do diện tích lắng không đủ, bể lắng hiện tại không có phần đáy thu cặn.
Trong hệ thống hiện tại không có hệ thống hồi lưu bùn hoạt tính về bể hiếu khí nờn khụng duy trì được nồng độ bùn hoạt tính cần thiết trong bể xử lý hiếu khí. Khi lưu lượng nước thải tăng lên thì lượng bùn cần thiết trong bể hiếu khí sẽ tăng để đảm bảo quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong nước, vì vậy phải có phương án mới để đảm bảo lượng bùn hoạt tính trong bể đạt yêu cầu xử lý cần thiết.
4.4. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho công ty
Như đã nói nước thải của nhà máy sản xuất bánh kẹo nói riêng ngành sản xuất thực phẩm nói chung có hàm lượng chất hữu cơ cao, trong đó phần lớn là các chất hữu cơ hòa tan, dễ phân hủy sinh học. Tỷ lệ COD/BOD của nước thải ngành sản xuất bánh kẹo nằm trong khoảng 1,3-1,5 là khoảng thích hợp cho xử lý bằng biện pháp sinh học [9]. Nước thải chứa nhiều tinh bột, đường, các dạng chất bộo…là nguồn dinh dưỡng tốt cho các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Nước thải hầu như không chứa các chất độc đối với vi sinh vật. Xử lý sinh học với bùn hoạt tính mang lại hiệu quả loại bỏ BOD cao, dễ thích ứng khi xử lý với tải trọng tăng đột biến. Do tính chất nước thải của khu sản xuất thường không ổn định theo từng giờ trong ngày và trong cỏc thỏng khác nhau. Như vậy xử lý nước thải ngành sản xuất bánh kẹo bằng biện pháp sinh học là rất
Bảng 2: So sánh Phương pháp hiếu khí và yếm khí
Chỉ tiêu Xử lý hiếu khí Xử lý yếm khí BOD5 ứng dụng hiệu quả mg/l) ˂ 1000 ˂50 Tải lượng làm việc
KgBOD/m3.ngày ˂2 10-40 Bùn tạo thành
(Kg bùn/1Kg BOD) 0,5- 0,7 0,08- 0,2 Điện năng sử dụng
(KW/h/ Kg BOD) 1-2 ≈ 0 Năng lượng thu hồi
(m3 CH4/Kg BOD) s0 0,7
Thời gian khởi động Ngắn (2 tuần1-tháng) Dài (2- 4 tháng)
Thời gian phục hồi sau sự cố Nhanh Chậm
Biến động điều kiện MT Bị ảnh hưởng nhiều Bị ảnh hưởng ít
(Nguồn: Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học)
Nhận xét:
Về khoảng BOD ứng dụng hiệu quả: Phương pháp xử lý hiếu khí sẽ
đạt hiệu quả xử lý cao khi nước thải có hàm lượng BOD ˂ 1000mg/l. Ngược lại phương pháp kị khí lại đạt hiệu quả xử lý cao khi nước thải có hàm lương BOD cao, BOD > 500mg/l. Phương pháp yếm khí thích hợp cho các loại ô nhiễm nặng, nhưng nồng độ các ion kim loại cần phải thấp, vỡ cỏc VSV yếm khí rất mẫn cảm với các ion kim loại. Phương pháp hiếu khí chỉ thích hợp với các loại nước thải ô nhiễm trung bình hoặc nhẹ.
Tải lượng làm việc: Xử lý hiếu khí có tải lượng làm việc < 2kg
BOD/m3.ngày, xử lý yếm khí là 10- 40kg BOD/m3.ngày. Như vậy khả năng xử lý nước thải COD cao của quá trình xử lý hiếu khí kém hơn nhiều so với quá trình xử lý yếm khí. Để xử lý một lượng chất hữu cơ bằng nhau thì thể tích của bể xử lý hiếu khí sẽ lớn hơn nhiều lần bể xử lý yếm khí. Đi theo đó là phải xây
dựng lắp đặt hệ thống thổi khí, phân phối khớ trờn diện tích lớn, tiêu tốn một nguồn điện lớn cho bể xử lý hiếu khí trong quá trình vận hành.
Hiệu suất tạo bùn: Quỏ trình hiếu khí có hiệu suất tạo bùn cao 0,5-
0,7 Kg bùn/Kg BOD, quá trình yếm khí chỉ từ 0,08 - 0,2 Kg bùn/Kg BOD. Vì vậy lượng bùn dư sau quá trình xử lý hiếu khí sẽ lớn hơn nhiều so với lượng bùn dư sau quá trình yếm khí, kéo theo đó chi phí xử lý bùn sẽ cao hơn.
Điện năng tiêu thụ và năng lượng có thể thu hồi: Quá trình hiếu khí
sử dụng một lượng điện vào khoảng 1-2 KWh/Kg BOD, năng lượng thu hồi bằng không. Trong khi đó quá trình yếm khí hầu như không cần cung cấp năng lượng điện năng ngược lại còn tạo ra năng lượng là khí metan (0,7 m3 CH4/1Kg BOD).
Thời gian khởi động, thời gian phục hồi sau sự cố: Thời gian khởi
động qỳa trỡnh xử lý hiếu khí (2tuần - 1 tháng) ngắn hơn nhiều so với quá trình yếm khí (1 - 3 tháng). Tương tự thời gian khôi phục sau sự cố của quá trình xử lý hiếu khí cũng nhanh hơn nhiều so với quá trình yếm khí.
Biến động điều kiện môi trường: Khi điều kiện môi trường biến
động thì quá trình hiếu khí bị ảnh hưởng nhiều trong khí quá trình yếm khí hầu như không bị ảnh hưởng. Do theo tiêu chuẩn thiết kế lắp đặt các công trình xử lý nước thải thỡ cỏc công trình phải được đặt ở ngoài trời, trong quá trình hiếu khí nước thải tiếp xúc chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các biến động của môi trường, chế độ, tốc độ gớo, nhiệt độ…mà các VSV hiếu khí biến động nhiều về số lượng khi thay đổi nhiệt độ và nồng độ oxi trong nước thải. Ngược lại quá trình yếm khí không cần cung cấp oxi và năng lượng làm ấm cũng hầu như không cần thiết do bản thân các VSV yếm khí phân hủy chất hữu cơ và sản sinh năng lượng làm tăng nhiệt độ trong nước thải, vì vậy không chịu ảnh hưởng nhiều từ môi trường.
Mùi hôi thối: Phương pháp yếm khí sinh ra nhiều khí có mùi hôi
Khả năng tách chất rắn: Phương pháp yếm khí khó lắng cặn do vậy
nồng độ đã xử lý bằng phương pháp này vẫn còn nhiều chất lơ lửng.
Hiệu quả xử lý: Phương pháp hiếu khí loại bỏ BOD được nhiều hơn
trong thời gian ngắn hơn và còn có thể loại bỏ nito cũng như phốt pho. Hiệu suất khử BOD cao nhất của phương này có thể đến 99%. Trong khi đó phương pháp yếm khí khử BOD kém hơn, tối đa cũng chỉ được 85%, trong thời gian dài hơn. Nước ra từ các công trình xử lý yếm khí nên tiếp tục xử lý hiếu khí.
Với đặc tính và lưu lượng nước thải của công ty CP Tràng An 2, lưu lượng xả thải Q = 300m3/ngày đêm, nồng độ COD = 800 - 1000mg/l, BOD5 = 600 - 800mg/l (theo Viện Công nghệ Môi trường) nếu chỉ áp dụng xử lý sinh học hiếu khí nước thải đầu ra vẫn có khả năng đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 24: 2009/BTNMT, loại B*. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả đó bể xử lý phải có dung tích xử lý rất lớn, lượng điện cung cấp để khuấy trộn không khí cũng rất lớn. Hiệu suất tạo sinh khối của quá trình hiếu khí cũng lớn vì vậy tạo ra một lượng bùn thừa lớn, bể lắng đợt hai sẽ phải xây dựng lớn hơn để tăng hiệu quả lắng, và kéo theo đó chi phí xử lý cặn, bùn lắng sẽ tăng lên. Nếu chỉ xử lý bằng quá trình yếm khí sẽ có nhiều vấn đề khó khăn trong quá trình vận hành, bảo dưỡng hệ thống do quá trình khởi động bể xử lý yếm khí lâu. Bể yếm khí thường gây ra mùi hôi thối rất khó chịu nếu bể có dung tích lớn hoặc thời gian xử lý lâu, đồng thời nước thải ra khỏi bể yếm khí vẫn còn nhiều chất lơ lửng. Để đảm bảo nước thải ra không còn mùi và đảm bảo chất lượng yêu cầu thường phải đặt bể xử lý hiếu khí sau bể yếm khí.
Như vậy kết hợp cả hai biện pháp xử lý yếm khí và hiếu khí sẽ đem lại hiệu quả xử lý cao nhất và giảm chi phí xử lý xuống thấp nhất. Hiện nay trong thiết kế và lắp đặt hệ thống xử lý có thể chọn thiết kế và lắp đặt bằng vật liệu composite để tiện lợi trong lắp đặt, dịch chuyển và bố trí trong mặt bằng khu vực phân xưởng sản xuất. Khi cần có thể tháo dỡ và di chuyển đi nơi khác. Tuy nhiên khi các cơ sở có điều kiện về mặt bằng, hệ thống xử lý có thể xây dựng cố định bằng bê tông, khi đó kinh phí đầu tư sẽ giảm xuống. Kích thước các ngăn, vật liệu lắp đặt trong bể và các thiết bị khác giống như thiết kế cho composite. Đối
chiếu với điều kiện mặt bằng hiện tại của công ty, lựa chọn xây dựng hệ thống xử lý nước thải cố định bằng vật liệu bê tông.
4.5 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho công ty 4.5.1. Công nghệ xử lý nước thải
Công nghệ lựa chọn để xử lý nước thải cho công ty là áp dụng xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học. Trong đó bao gồm cả hai quá trình xử lý sinh học kỵ khí và xử lý sinh học hiếu khí. Trong cả hai bể yếm khí và hiếu khí lắp đặt vật liệu đệm vi sinh làm giỏ thể cho vi sinh vật bỏm dớnh.
Hình 14 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đề xuất cho công ty CP Tràng An 2
Nước thải sản xuất
Nước thải sản xuất Nước thải sinh hoạtNước thải sinh hoạt Song chắn rác, hố thu Song chắn rác, hố thu Tuyển nổi, gạt váng Tuyển nổi, gạt váng Bể điều hòa Bể điều hòa Điều chỉnh pH Điều chỉnh pH Bể lọc sinh học yếm khí Bể lọc sinh học yếm khí Bể lọc sinh học hiếu khí Bể lọc sinh học hiếu khí Bể lắng
Bể lắng Bể phân hủy bùnBể phân hủy bùn
1 1 2 2 Thùng chứa NaOH Thùng chứa NaOH Bùn hút thải định kỳ Bùn hút thải định kỳ 4 4
Nước trong chảy
Nước trong chảy
1. Bơm thu nước thải 2. Bơm nước thải 3. Bơm định lượng 4. Máy thổi khí
3
4.5.2. Tính toán các thông số công nghệ của các thiết bị trong hệ thống
4.5.2.1. Điều kiện tính toán các thông số công nghệ của các thiết bị trong hệ thống
Lưu lượng nước thải: Lưu lượng trung bình của nhà máy là Q = 300m3/ngày đêm (đây là lưu lượng nước thải dự tính sau khi nhà máy mở rộng quy mô sản xuất, tính toán dựa vào lưu lượng nước thải của quy mô sản xuất hiện tại là 150m3/ngày đêm.)
Chất lượng nước thải: Nồng độ BOD5, COD, SS lấy theo số liệu đo và tính toán của viện công nghệ môi trường.
Chất lượng nước thải đầu ra đạt QCVN 24: 2009/BTNMT, loại B*.
Giá trị các thông số sử dụng trong tính toán, lựa chọn công nghệ được nêu trong bảng 3
Bảng 3: Các thông số trong tính toán, lựa chọn công nghệ
Thông số Đơn vị Đầu vào Đầu ra, QCVN 24: 2009, B*
pH - 4 5,5-9
BOD mg/l 800 33
COD mg/l 1200 66
SS mg/l 400 66
4.5.2.2. Song chắn rác
Yêu cầu chung
Song chắn rác loại bỏ các tạp chất nổi, lơ lửng có kích thước lớn, làm sạch nước thải, đảm bảo quỏ trình hoạt động của hệ thống xử lý phía sau. Khử các tạp vật trong quá trình sản xuất tránh sự cố trong quá trình vận hành như tắc đường bơm tắc đường ống. Nước thải sau đi qua song chắn rác được bơm sang bể tuyển nổi, gạt váng dầu.
Điều kiện thiết kế:
SCR đặt nghiêng một góc 30o so với dòng chảy [16]
Cac SCR được thiết kế dạng thanh chữ nhật cố định, loại song chắn mịn.
Song chắn làm bằng thép không gỉ đặt trong khung thép hàn.
Chọn thanh chắn có kích thước: rộng S = 10mm, dày 30mm
Khoảng cách giữa các thanh là: b = 0,03 m [16]
Vận tốc nước qua song chắn: Vs = 0,9 [16]
Chiều cao lớp nước qua song chắn: h = 0,3 m
Lưu lượng tối đa Qmax = 37,5 m3/h
Tính toán thiết kế Số khe hở: n = V Qb h s × × max = 12,3 3 , 0 03 , 0 9 , 0 1 , 0 = × ×
Chọn n = 13, vậy số song chắn cần sử dụng là 12 thanh
Chiều rộng của buồng chắn rác là: Bs = bìn+Sì(n-1) = 0,03ì13+0,01ì(13-1)= 0,51m
Chiều cao buồng chắn là H = 1m
4.5.2.3. Bể tuyển nổi gạt váng dầu
Yêu cầu chung
Bể tuyển nổi được ứng dụng để loại ra khỏi nước các tạp chất phân tán không tan và khó lắng, kết hợp với gạt váng để tách dầu mỡ, đây là những chất tạo thành lớp màng phủ bề mặt ngăn cản quá trình hấp thụ O2 từ không khí vào nước ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch, phá vỡ cấu trúc bùn hoạt tính trong bể phản ứng sinh học yếm khí và hiếu khí. Tại bể tuyển nổi có lắp đặt hệ thống phân phối khí, tạo bọt tăng quá trình kết dính các hạt cặn. Nước sau khi qua ngăn tuyển nổi tách dầu sẽ chảy tràn qua ống PVC sang bể điều hòa.
Tính toán các thông số công nghệ của bể tuyển nổi Điều kiện thiết kế
Tải trọng bề mặt: U0 = 60m3/m2.ngày. Ở tải trọng bề mặt này tại bể tuyển nổi đạt hiệu quả khử cặn lơ lửng 90%, khử dầu mỡ 85% [15]
Chọn bể tuyển nổi hình chữ nhật Chiều cao phần tuyển nổi là: h1 = 2m Chiều cao phân lắng bùn là: h2 = 1m Chiều cao bảo vệ là: h3 = 0,5m
Tính toán thiết kế Diện tích bề mặt của bể là: 2 0 5 60 300 m U Q F = = = Kích thước bể chọn là: DàiìRộng = 5mì1m
Chiều sâu của bể là: H = h1+h2+h3=2+1+0,5 = 3,5m
Thể tích vùng tuyển nổi là: V = h1ìF = 2ì5 = 10m3
Thời gian lưu nước trong bể là: t = h phút Q V 48 8 , 0 5 , 12 10 = = =
Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại sau khi đi qua bể tuyển nổi gạt váng là: SSra = SSvàoì(1-0,85) = 400ì(1-0,85) = 60mg/
Lượng SS được xử lý là: MSS1 = (400-60) = 340mg/l =102 (kg/ngày đêm)
Bùn tươi có nồng độ cặn là P = 4%, khối lượng riêng của cặn là S = 1,0072kg/l. Khi đó ta có dung tích bùn tươi cần xử lý mỗi ngày là:
V1= 2,53 04 , 0 10 0072 , 1 102 3 1 = × × = ×P S MSS m3/ngày 4.5.2.4. Bể điều hòa
Yêu cầu chung
Do Tính chất nước thải của nhà máy ít có sự biến động mà chủ yếu biến động về lưu lượng nên bể điều hòa ở đây có nhiệm vụ chủ yếu là điều hòa lưu lượng nước thải, đảm bảo cho hệ thống xử lý làm việc liên tục. Nâng cao hiệu