Chương 2: Vật liệu – Nội dung và phương phỏp nghiờn cứu
2.2.3 Sơ Đồ Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Của Nhà Mỏy Bia HADO: Chụn Lấp
Chụn Lấp Bể Gom (TK-101) Bể Điều Hũa (TK-103) Bể UASB (TK-104) Bể Lắng (TK-107) Thỏp Giải Nhiệt (TK-102) Bể Aerotank (TK-106) Mỏy Thổi Khớ (ABRL0204-01/02) Bể Nộn Bựn (TK-105) Bựn được xử lý NAOH Nướ c Dư Bựn tuần hoàn Nước Thải Sản Xuất Bia Hơi
Bể Khử Trựng (TK-108)
Đạt QCVN L4: 2009(BTNMT) Giỏ
Húa chất chlorine
Trạm xử lý nước thải tập trung của nhà mỏy bia HADO gồm cỏc cụng đoạn sau: Giai đoạn tiền xử lý.
+) Loại bỏ rỏc, cặn khụ cú kớch thước lớn hơn 10mm. +) Giải nhiệt làm giảm nhiệt độ trước khi xử lý sinh học. +) Điều Hũa nồng độ và lưu lượng dũng thải.
Giai đoạn xử lý bậc 2(Xử lý sinh học lỵ khớ và hiếu khớ lơ lửng)
+) Sử dụng cụng nghệ xử lý sinh học lỵ khớ UASB(Upflow Anaerobic Sludge blanket) để khử chuyển húa cỏc chất hữu cơ cú cấu trỳc phức tạp thành khớ CH4và H2O, làm giảm nồng độ BOD,COD…của nước thải
+) Sử dụng cụng nghệ xử lý sinh học hiếu khớ Ferotank( Activated
Sludge process). Để khử;chuyển húa cỏc chất hữu cơ một cỏch triệt để, làm giảm nụng độ BOD, COD, SS…của nước thải.
+) Khử cỏc chất dinh dưỡng Nitơ, photphose cú trong nươc thải nếu dư. Giai đoạn xử lý bậc 3.
+) Xử lý hoàn toàn nước thải sau xử lý sinh học bằng cỏch khử trựng nước thải và lọc ỏp lực nhằm triệt tiờu cỏc vi trung gõy bệnh, loại bỏ triệt để cặn bó cũn lại trong nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.
Giai đoạn phốn dư.
+) Bựn được nộn tỏch nước taị bể nộn. -Giai đoạn làm khụ bựn.
+) Bựn sau khi nộn được hỳt đi chụn lấp hoặc làm phõn bún.
2.2.4.Thuyết Minh Hệ Thống.
Tram xử lý nước thải của cụng ty bia HADO là trạm xử ly nổi. Hầu hết cỏc hệ thống bể đều nằm trờn mặt đất, riờng chỉ cú bể gom nằm dưới lũng đất và bờn trờn bể gom là nhà điều hành của tram xử lý.
Nước thải của tất cả cỏc khu vực của xưởng sản xuất bia hơi được tỏch riờng với nước mưa theo hệ thống thoỏt nước bẩn tập trung về bể gom (Tk-101) của trạm xử lý nước thải (khụng cần ngăn lắng cỏt và toàn bộ hệ thống thu gom của nhà mỏy đó cú cỏc hố ga trước khi chảy về bể thu gom của trạm) với lưu lượng trung bỡnh khoảng 7,5m3/h. Trước khi bơm vào mỏy bơm cấp 1(P-01) nước thải được dẫn qua song chắn rỏc để loại bỏ rỏc cú kớch thước lớn hơn 0,2mm ra khởi dũng thải bằng phương phỏp thủ cụng. Từ bể gom hai bơm P- 01(chạy luõn phiờn) bơm lờn thỏp giải nhiệt (Tk - 102) cú nhiệm vụ giảm nhiệt độ.
Tại thỏp giải nhiệt nước tự chảy vào bể diều hũa nhờ chờnh lệch cao độ,ở bể điều hũa cú nhiệm vụ điều hũa lưu lượng và thành phần(SS, BOD, COD…) củ nước thải. Trong bể điều hũa được bố trớ một hệ thống sục khớ, nhằm tạo sự xỏo trộn nước thải trỏnh hiện tượng lắng cặn và phõn hủy kỵ khớ trong bể này, tạo mụi trường đồng nhất cho dũng thải trước khi qua cỏc bước xử lý tiệp theo, đồng thời dung dịch NAOH cũng được chõm vào đõy để nõng PH của nước thải.
Tại bể điều hũa được hai bơm P – 02(chạy luõn phiờn) bơm sang bể UASB (TK - 104) để bắt đầu quỏ trỡnh xử lý sinh học kỵ kh. Trong bể UASB (TK - 104) nước thải được phõn bố đều trờn diện tớch đỏy bể và đổ từ dưới lờn qua lớp bựn lơ lửng, khi qua lớp bựn này, hỗn hợp bựn(vi sinh vật) yếm khớ trong bể sẽ hấp thụ chất hữu cơ (BOD, COD) hũa tan trong nước thải, đồng thời phõn hủy và chuyển húa thành khớ bioga bay lờn (70-80% la khớ metan và 20 – 30% là cacbonic và cỏc khớ khỏc) khớ bjoga được thu hồi và đốt tại đầu đốt khi, nước sau khi xử lý dõng lờn theo mỏng thu cahyr sang bể Aerotank (TK-106)
Trong bể Aerotank (TK-106) quỏ trỡnh xử lý sinh học hiếu khớ diễn ra nhờ vào lượng oxy hũa tan trong nước nhờ cỏc đĩa phõn phối khớ bọt mịn, một lượng oxy thớch hợp đươcj cung cấp cho bựnhoạt tớnh đẻ phõn hủy cỏc chất hữu cơ cú
trong nước thải. Hầu hết cỏc chất thải hữu cơ được sủ dụng đẻ duy trỡ sự sống của vi sinh vật, vỡ vậy chỉ cú một lượng nhở bựn hoạt tớnh được sinh ra.
Từ bể Aerotank nước thải tự chảy vào bể lắng (TK-107), ở đõy sẽ sảy ra quỏ trỡnh tỏch bựn hoạt tớnhvà nước thải đó qua xử lý sinh học, lượng lớn bựn hoạt tớnh được bơm bựn tuần hoàn trở lại bể hiếu khớ Aerotank(TK-107), lượng bựn cũn lại được bơm lờn bể nộn bựn(TK-105). Nước sau khi lắng tiếp tục chảy vào bể khử trựng(TK-108) để tiờu diệt hoàn toàn vi sinh vật gõy bệnh cũn sút lại trong nước thải. Tại đõy, nước thải sẽ được tiếp xỳc với húa chất chlorine theo dũng chảy nhằm tạo thời gian tiếp xỳc giữa nước thải với húa chất khử trựng, sau đú nước tự chảy ra hệ thống nước thải chung của thành phố đảm bảo sau khi xử lý luụn đật tiờu chẩn xả thải loại B theo QCVN 24:2009/BTNMT, giỏ trị C cột B trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Bảng 2.2.4.Một số chỉ tiờu cơ bản của QCVN 24:2009/BTNMT giỏ trị C cột B. STT Thụng Số Đơn vị QCVN 24:2009/BTNMT giỏ trị C cột B 01 pH - 5,5-9 02 BOD5 mg/l 50 03 COD mg/l 100 04 SS mg/l 100 05 PO43- mg/l 6 06 N-NH3 mg/l 30 07 Tổng colifom5 MPL/100ml 5000 08 Nhiệt độ oC ≤40 Xử lý bựn và cặn rỏc
Bựn ở bể lắng (TK-107) , phần lớn bựn hoạt tớnh sau khi lắng, được bộ hỳt bựn tuần hoàn trở về aerotank để duy trỡ chức năng sinh học và giữ nồng độ bựn ở mức ổn định. Lượng bựn sinh học dư được bơm bựn dư bơm về bể nộn bựn (TK-105), với thời gian lưu thớch hợp bựn được nộn từ nồng độ 1% đến 2-2.5% sau đú được chuyển đi chụn lấp theo quy định hoặc làm phõn bún vi sinh.
2.3 Phương phỏp nghiờn cứu
Đỏnh giỏ bằng cảm quan: Mựi, màu sắc, độ đục, pH Lấy mẫu phõn tớch
Xử lý số liệu
Phương phỏp đo nhanh cỏc thụng số tại hiện trường Chỉ tiờu theo dừi
Đỏnh giỏ chỉ tiờu theo dừi xỏc định chỉ số COD, BOD5, ∑N, ∑p phương phỏp xỏc định COD (chemical oxigen Demand )
+ COD là lượng oxi cần thiết cho quỏ trỡnh oxi húa cỏc chất hữu cơ cú trong mẫu nước thành CO2 và H2O
Đơn vị tớnh O2/l
+ Để xỏc định con người ta thường sử dụng một chất oxi húa mạnh trong mụi trường axớt. Chất oxi húa hay được dựng là kalibicromat ( K2Cr2O7)
Chất hữu cơ + K2Cr2O7+ H+ Ag2SO4 CO2+ H2O +2Cr +2K+
t0
Lượng bicromat dư được chuẩn dộ bằng dung dịch muối Mohr- [Fe(NH4)2(SO4)2]. Với chất chỉ thị là dung dịch Ferroin:
Cr2O7+ Fe2++H+ Cr+3 +Fe+3 + H2O
Chất chỉ thị sẽ chuyển từ mựa xanh lam sang màu đỏ nhạt
-Ta tiến hành tớnh toỏn theo cụng thức sau.(cần tiến hành như vậy với mẫu trắng làm đối chứng)
COD (mg/l) =
Trong đú:
a: Là số ml dung dịch muối dựng để chuẩn độ mẫu trắng. Số ml mẫu tự nhiờn
b: Là số dung dịch Mohr dựng để chuẩn độ mẫu nước kiểm tra. N: Là nồng độ đương lượng của dung dịch muối Mohr.
80000: Là hệ số chuyển đổi kết quả sang mg/l.
Để xỏc định COD người ta tiến hành như sau: lấy 20ml mẫu nước thải cho vào ống bỡnh cú sinh hàn đối lưu, rồi thờm HgSO4(nếu trong mẫu nước cú hàm lượng 10mg Cl-/1lớt thỡ thờm 0,1g H2SO4và 10ml dung dịch k2Cr2O70,25N và vài hạt thủy tinh)
Lắp ống sinh hàn với nỳt thủy tinh nhỏm. Thờm vào từ từ 30ml H2SO4cú chứa Ag2SO4qua phần cuối ống sinh hàn và lắc đều dịch khi thờm axit.
Đun mẫu trong khoảng 2h ở nhiệt độ 140oC-150oC. Để nguội và trỏng bỡnh hàn đối lưu bằng nước cất và pha loóng hỗn hợp bằng nước cất tới khoảng 150ml. đưa chuẩn độ K2Cr2O7dư bằng dung dịch muối Mohr với chỉ thị màu là Ferroin cho đế khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu nõu đỏ thỡ dựng lại và tớnh kết quả.
Ta tiến hành song song với mẫu trắng để so sỏnh kết quả. Lưu ý: Cỏc dung dịch húa chất.
Dung dịch kali bicronat, cõn 12,259g k2Cr2đó sấy khụ 2h ở nhiệt độ 103oC, hũa tan vào nước cất, thờm vào cho tới 1l.
Axit Sunfuric đặc cú Ag2SO4: thờm 22g Ag2SO4cho 1 chai 9l H2SO4.
Dung dịch muối Mohr 0,1N: hũa 33g Fe(NH4)2.6H2O vào nước cất, rồi thờm nước cho đử 1l.(chuẩn bị dung dịch muối Mohr bằng K2Cr4O7chuẩn bị trước khi dựng)
Chỉ thị perroin: hũa tan 1,735 chất 1,10-phenolthrplindihidrat cựng với 695 mg FeSO4.7H2O trong nước và thờm nước tới 100ml.
Ag2SO4: Loại tinh dựng cho phõn tớch húa học (PA). H SO : Loại tinh dựng cho phõn tớch húa học (PA).
-Do quỏ trỡnh phõn hủy sinh học kộo dài hơn 20 ngày nờn khụng thể xỏc định được oxi cần thiết để phõn tớch hoàn toàn chất hữu cơ bằng phương phỏp sinh học mà chỉ cần xỏc định lượng oxi cần thiết trong 5 ngày đầu(vỡ 70% oxi được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo và 99% trong ngày, 100% ở ngày thứ 21) ở nhiệt độ 20oC trong búng tối(trỏnh hiện tượng quang hợp trong nước) chỉ số này được gọi là BOD5.
-Do trong nước thường cú hàm lượng chất hữu cơ khỏ lớn, do vậy lượng oxi khụng đủ cho 5 ngày ở 20oC. Để xỏc định BOD5thường dựng dung dịch pha loóng bằng cỏch bổ xung vào mẫu nước 1 xụ chất khoỏng và làm bóo hũa oxi hũa tan.
Dịch pha loóng được chuẩn bị ở bỡnh miệng to, bóo hũa oxi bằng cỏch thổi khớ vào 1l nước cất và lắc đều cho tới khi bóo hũa sau đú thờm cỏc dung dịch sau.
+) 1ml dung dịch điện phosphat pH = 7,2(hũa tan 8,5 KH2PO4; 21,75g K2HPO4; 33,4g Na2HPO4.7H2O; 1,7g NH4Cl trong nước cất định mức tới 1l).
+)1ml MgSO4(hũa tan 2,25g MgSO4.7H2O trong 100ml nước cất).
+)1ml CaCl2(hũa tan 2,75g CaCl2trong 100ml nước cất).
+)1ml FeCl3(hũa tan 0,25g FeCl3.6H2O trong 100ml nước cất định mức tới 1l).
-Cỏch xỏc định BOD5: Mẫu nước chứa trong lọ đầy, nỳt kớn. Trước khi phõn tớch cần trung hũa về pH=7 bằng H2SO4hoặc NAOH 1N. Pha loóng mẫu nước thể tớch yờu cầu (Lương dung dịch pha loóng cần dưa theo bảng hướng dẫn tỉ lệ pha loóng) Phụ thuộc vào tớnh chất của cỏc loại chất thải và chỉ số BOD cụ thể.
VD: Nếu nước thải cú BOD trong khoảng 1-6ml O2/l thỡ khụng cần pha loóng.
Nếu nước thải cú BOD khoảng 12mg O2/l thỡ pha loóng theo tỉ lệ 1:1(1 phần nước + 1 phần dung dịch pha loóng).
Khi pha loóng cần hết sức chỳ ý khụng để oxi bị cuốn theo mẫu nước(sau khi pha loóng) được cho vào 2 chai để phõn tớch BOD cú dung tớch 30ml, cho dầy, đậy nỳt kớn, một chai để ủ 5 ngày trong tối ở 20oC. Một chai đem xỏc định BOD ở thời diểm ban đầu, chai ủ 5 ngày đem phõn tớch cho kết quả tớnh như sau:
BOD5,mg O2/l=
Trong đú:
D1: Lượng O2hũa tan sau khi pha loóng ở thời điểm ban đầu phõn tớch(mg/l). D2: Lượng O2hũa tan sau 5 ngày ủ ở nhiệt độ 20oC(mg/l).
p : Là hệ số pha loóng của nước thải.
Lưu ý: Trường hợp trong chất hưu cơ cú lượng vi sinh vật phõn hủy chất hữu cơ quỏ ớt, thỡ phải bổ xung vi sinh vật từ ngoài vào. BOD5sẽ được tớnh như sau:
BOD5(ml)=
(D1-D2)-(B1-B2)F P
Trong đú:
D1, D2: Là chỉ số DO trước và sau khi ủ(mg/l) của nước thải pha loóng giống cụng thức trờn.
B1,B2: Là chỉ số DO trước và sau khi ủ (mg/l) của nước thải pha loóng cú pha thờm nguồn vi sinh vật.
F: Là tỉ số giữa dịch bổ xung vi sinh vật trong mẫu và trong đối chứng.
D1-D2
p
V(của mẫu nước đem phõn tớch)
V(của mẫu nước phõn tớch)+ v(thể tớch được pha loóng)
%(ml) dung dịch bổ xung vi sinh vật trong D2
%(ml) dung dịch bổ xung vi sinh vật trong D1 F=
Phương phỏp xỏc định ∑ Nitro
Xử lý mẫu nước trước phõn tớch bằng cỏch.
+)Pipet lấy chớnh xỏch 15-20ml mẫu nước thải.
+)Thờm vào 5ml dung dịch NaOH 1mol/l.
+)trộn từ từ dung dịch trờn(trong thời gian 5 phỳt).
Sau đú ta cho mẫu vào ống nghiệm, đậy chặt nỳt cho vào lũ vi súng theo quy định.
Bước 1 2 3
oC 160 200 100
% 80 80 80
to(phỳt) 5 5 10
Sau đú quy trinh kết thỳc đợi mẫu để nguội ta mới mở nắp lũ vi súng lấy mẫu ra để phõn tớch.
Tiến hành phõn tich mẫu.
Mẫu sau khi được xử lý chuyển về dạng No3và xỏc định NO- bằng phương phỏp Natri salixylat(TCVN 6180:1996)(ở bước súng λ=415).
Húa chất.
Phương phỏp chuẩn gốc NO3-: 100(mg N/l). Phương phỏp làm việc NO3-: 1(mg N/l).
Phương phỏp NaOH: cõn 20g và pha trong 100ml nước cất. Phương phỏp Natri salixylat: 1g pha trong 100ml nước cất.
Phương phỏp H2SO4đặc. Tiến hành.
-Trước khi tiờn hành đo bước súng của mẫu mụi trường thỡ phải xõy dụng được mẫu chuẩn như sau:
-Ta lấy 5 ống nghiệm đó được trỏng rửa sạch sẽ đỏnh số thứ tự trong cỏc ống nghiệm và tiến hành như sau:
-Ta cho dung dich NO3-làm việc vào bỏt sứ theo trỡnh tự và số lượng ở bảng dưới đõy. STT Húa chất Đơn vị Ống nghiệm 1 2 3 4 5 Dung dịch NO3- là việc ml 0 1 2 3 4 Dung dịch Natri salixylat ml 1 1 1 1 1 Dung dịch H2SO4 ml 1 1 1 1 1 Nước Cất ml 5 5 5 5 5 Dung dịch NaOH ml 10 10 10 10 10 Nồng Độ 0 0, 04 0, 08 0, 12 0, 16 Xỏc định tổng P (TCVN 6202-1996)
+)Pha mẫu để chuyển poliphitphatvà photphat hữu cơ về dạng PO43-bằng pensunfat trong axit(pha mẫu trong lũ vi súng).
+)Cỏch pha:
Pha 500ml dung dịch kaliantimantatrat K(SbO)C4H4O6. 1/2H2O
Cõn 1,3715g K(SbO)C4H4O6.1/2H2O đựng trong chai thủy tinh 500ml. Dung dịch Amonimolyplat.
Hũa tan 80g (NH4)6Mo7)O24.4H2O trong 500ml nước cất giữ trong chai nỳt bằng thủy tinh.
Dung dịch axit ascobic 0,1M.
Hũa 1,76g axit ascobic trong 100ml nước cất. Dung dịch H2SO4đặc
Dung dịch K2S2O810%.
Thuốc thử hỗn hợp: trộn cỏc thuốc thử trờn theo thứ tự(50ml H2SO42,5M + 5ml dung dịch K(SbO)C4H4O6.0,5H2O + 15ml dung dịch Amonimolyplat + 30ml dung dịch axit ascobic ).
Lưu ý: Dung dịch chỉ bền trong 4h sau khi chuẩn bị.
Dung dịch photphat chuẩn gốc 100mgP/l pha từ KH2PO4khan.
Dung dịch photphat làm việc: 5mg/l pha loóng 20 lần từ dung dịch gốc. Xỏc đinh đường chuẩn.
Ta cũng lấy 5 úng nghiệm được trỏng rửa sạch sẽ và đỏnh số cho cỏc ống nghiệm, sau đú thờm cỏc húa chất vào ống nghiệm theo trỡnh tự ở bảng trờn.
STT Húa chất Đơn vị Ống Nghiệm 1 2 3 4 5 Dung dịch PO4 Chuẩn làm việc ml 0 0,5 1 1,5 2 Thuốc thử hỗn Hợp ml 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Nước Cất ml 10 10 10 10 10 C(nồng độ) ml 0 0,25 0,5 0,75 1
Sau đú thờm 5ml K2S2O810% và 1ml H2SO4đặc và đun ở 120oC trong 30 phỳt.
Sau đú chuyển tũan bộ mẫu vào binh định mức 50ml thờm nước cất đến hơn nửa bỡnh rồi chỉnh pH =3-10 bằng dung dịch NaOH.
Kết quả.
Ta cú phõn tớch đường chuẩn y=acx+b. a,b: Là hằng số.
cx: Là nộng độ cỏc ống nghiệm trong dóy chuẩn. y: Là kờt quả
Vđm: v định mức.
Cx; [] dóy chuẩn đo được. Vm: v mẫu mụi trường.
Xỏc đinh ∑ P trong nước thải thỡ ta cũng hỳt 5ml mụi trường vào ống nghiệm làm tương tự như ta xõy dụng dóy chuẩn, chỉ thay dung dịch PO43- bằng 5ml mẫu mụi trường(mẫu nước thải).
[PO43-]=
Vđm.Cx