Nghiên cứu, tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giấy Bình An

Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 13 CHÖÔNG III TOÅNG QUAN VEÀ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI VAØ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI NGAØNH COÂNG NGHIEÄP GIAÁY 3.1. Muïc ñích cuûa vieäc xöû lyù nöôùc thaûi Muïc ñích cuûa quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi laø loaïi bôùt caùc chaát oâ nhieãm coù trong nöôùc thaûi ñeán möùc ñoä chaáp nhaän ñöôïc theo tieâu chuaån qui ñònh. Möùc ñoä yeâu caàu xöû lyù nöôùc thaûi phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau: - Xöû lyù ñeå taùi söû duïng - Xöû lyù quay voøng - Xöû lyù ñeå xaû ra ngoaøi moâi tröôøng Haàu heát nöôùc thaûi ñöôïc xöû lyù ñeå thaûi ra ngoaøi moâi tröôøng. Trong tröôøng hôïp naøy, yeâu caàu möùc ñoä xöû lyù phuï thuoäc vaøo nguoàn tieáp nhaän nöôùc thaûi vaø quy ñònh cuûa töøng khu vöïc khaùc nhau. 3.2. Caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp 3.2.1. Phöông phaùp cô hoïc Trong nöôùc thaûi coù nhieàu taïp chaát nhö rôm, coû, goã maãu, bao bì chaát deûo, giaáy, gieû, daàu môõ noåi, caùt, soûi, caùc vuïn gaïch ngoùi,… caùc daïng haït lô löûng, huyeàn phuø khoù laéng. Caùc haït taïp chaát naøy neân duøng caùc phöông phaùp xöû lyù cô hoïc laø thích hôïp (tröø haït daïng chaát raén keo). 3.2.1.1. Song chaén raùc Nhaém giöõ laïi caùc haït thoâ nhö gieû, giaáy, raùc, voû hoäp, maãu ñaát ñaù, goã,… ôû tröôùc song chaén. Song laøm baèng saét troøn hoaëc vuoâng (saét troøn coù ø = 8 – 10mm) thanh noï caùch thanh kia moät khoaûng 60 – 100mm ñeå traùnh vaät thoâ vaø 10 – 25mm ñeå traùnh vaät nhoû hôn, ñaët nghieâng 1 goùc 60 – 750. Vaän toác doøng chaûy thöôøng laáy 0.8 – 1 m/s. Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 14 3.2.1.2. Löôùi loïc Loaïi boû caùc taïp chaát raén coù kích côõ nhoû, mòn hôn, ta ñaët theâm löôùi loïc. Thieát keá löôùi loïc hình tang troáng cho nöôùc thaûi töø ngoaøi vaøo hoaëc töø trong ra. Löôùi coù kích thöôùc loã töø 0.5 – 1mm. Khi tang troáng quay thöôøng vôùi vaän toác 0.1 – 0.5m/s. 3.2.1.3. Laéng caùt Beå laéng thöôøng thieát keá 2 ngaên: moät ngaên cho nöôùc qua, moät ngaên caøo caùt soûi laéng. Hai ngaên naøy hoaït ñoäng luaân phieân. Beå laéng ngang trong xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp coù theå moät baäc hoaëc nhieàu baäc. Ngoaøi laéng caùt, soûi, trong quaù trình xöû lyù caàn phaûi laéng caùt loaïi haït lô löûng, caùc loaïi buøn (keå caû buøn hoaït tính ),… nhaèm laøm cho nöôùc trong. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa caùc loaïi beå naøy ñeàu döïa treân cô sôû troïng löïc. 3.2.1.4. Loïc cô hoïc Loïc ñöôïc duøng trong xöû lyù nöôùc thaûi ñeå taùch caùc taïp chaát phaân taùn nhoû khoûi nöôùc maø beå laéng khoâng laéng ñöôïc.Vaät lieäu loïc daïng taám coù theå laøm baèng taám theùp coù ñuïc loã hoaëc löôùi baèng taám theùp khoâng gæ, nhoâm, niken, ñoàng thau…Vaät lieäu loïc daïng haït laø caùt thaïch anh, than gaày, than coác, soûi, ñaù, nghieàn, thaäm chí caû than naâu, than buøn vaø than goã. 3.2.1.5. Ñieàu hoaø löu löôïng Ñeå duy trì doøng thaûi vaøo oån ñònh, khaéc phuïc nhöõng vaán ñeà vaän haønh do söï dao ñoäng cuûa löu löôïng vaø noàng ñoä cuûa nöôùc thaûi gaây ra, naâng cao hieäu suaát cuûa caùc quaù trình xöû lyù tieáp theo. 3.2.2. Phöông phaùp hoaù lyù vaø hoaù hoïc 3.2.2.1. Trung hoøa Nöôùc thaûi thöôøng coù nhöõng giaù trò pH khaùc nhau, phaûi tieán haønh trung hoøa vaø ñieàu chænh pH veà vuøng 6.5 – 8.5. Nhaèm traùnh hieän töôïng nöôùc thaûi gaây oâ nhieãm cho moâi tröôøng xung quanh. Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 15 Trung hoøa nöôùc thaûi coù theå thöïc hieän baèng nhieàu caùch khaùc nhau: - Troän laãn nöôùc thaûi axít vôùi nöôùc thaûi kieàm. - Boå sung caùc taùc nhaân hoùa hoïc. - Loïc nöôùc axít qua vaät lieäu coù taùc duïng trung hoøa. - Haáp phuï nöôùc axít baèng nöôùc kieàm hoaëc haáp phuï amoniac baèng nöôùc axít…. 3.2.2.2. Keo tuï Quaù trình keo tuï laø quaù trình laøm taêng kích côõ caùc haït nhôø taùc duïng töông hoã giöõa caùc haït phaân taùn lieân keát vôùi caùc taäp hôïp haït ñeå coù theå laéng ñöôïc. Tröôùc heát caàn trung hoaø ñieän tích cuûa chuùng, lieân keát chuùng laïi vôùi nhau. Quaù trình trung hoaø ñieän tích caùc haït goïi laø quaù trình ñoâng tuï coøn quaù trình taïo thaønh caùc boâng lôùn töø caùc haït nhoû laø quaù trình keo tuï 3.2.2.3. Haáp phuï Phöông phaùp haáp phuï duøng ñeå loaïi boû caùc chaát baån hoaø tan vaøo nöôùc maø phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc cuøng vôùi caùc phöông phaùp khaùc loaïi boû ñöôïc vôùi haøm löôïng raát nhoû. Ñaây laø caùc hôïp chaát hoaø tan coù ñoäc tính cao hoaëc laø caùc chaát coù muøi, vò vaø maøu raát khoù chòu. Caùc chaát haáp phuï thöôøng duøng laø : than hoaït tính, ñaát seùt hoaït tính, silicagen, keo nhoâm, moät soá chaát toång hôïp hoaëc chaát thaûi trong saûn xuaát nhö xæ tro, xæ maït saét,…Trong soá naøy, than hoaït tính ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát. Trong quaù trình haáp phuï goàm caùc giai ñoaïn: - Di chuyeån chaát caàn haáp phuï töø nöôùc thaûi tôùi beà maët haït haáp phuï (vuøng khueách taùn ngoaøi). - Thöïc hieän quaù trình haáp phuï. - Di chuyeån chaát beân trong haït chaát haáp phuï ( vuøng khueách taùn trong). 3.2.2.4. Tuyeån noåi Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 16 - Phöông phaùp tuyeån noåi döïa treân nguyeân taéc: caùc phaàn töû trong nöôùc coù khaû naêng töï laéng keùm, nhöng coù khaû naêng keát dính vaøo caùc boït khí noåi leân treân beà maët nöôùc. Sau ñoù, ngöôøi ta taùch caùc boït khí vaø caùc phaàn töû dính ra khoûi maët nöôùc. Quaù trình naøy cuõng ñöôïc duøng ñeå taùch caùc chaát hoaø tan nhö caùc chaát hoaït ñoäng beà maët. 3.2.2.5. Trao ñoåi ion Phöông phaùp trao ñoåi ion laø moät quaù trình trong ñoù caùc ion treân beà maët cuûa chaát raén trao ñoåi vôùi caùc ion trong dung dòch coù cuøng ñieän tích vaø coù theå trao ñoåi khi tieáp xuùc vôùi nhau. Phöông phaùp naøy ñöôïc duøng ñeå loaïi ra khoûi nöôùc caùc ion kim loaïi nhö Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn,… caùc hoäp chaát chöùa asen, photpho, xianua vaø caùc chaát phoùng xaï. Phöông phaùp naøy ñöôïc duøng laøm meàm nöôùc, loaïi ion Ca2+ vaø Mg2+ ra khoûi nöôùc cöùng. 3.2.3. Phöông phaùp sinh hoïc Caùc phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc ñöôïc söû duïng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït cuõng nhö nöôùc thaûi coâng nghieäp coù chöùa nhieàu chaát höõu cô hoaø tan vaø moät soá chaát voâ cô nhö H2S caùc sunfit, ammoniac, nitô,… Phöông phaùp naøy döïa treân cô sôû söû duïng hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät ñeå phaân huyû caùc chaát höõu cô gaây nhieãm baån trong nöôùc thaûi. Caùc vi sinh vaät söû duïng caùc chaát höõu cô moät soá khoaùng chaát laøm nguoàn dinh döôõng vaø taïo naêng löôïng. Quaù trình phaân huyû caùc chaát höõu cô nhôø vi sinh vaät goïi laø quaù trình oxy hoaù sinh hoïc. • Phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc trong ñieàu kieän töï nhieân • Phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc trong ñieàu kieän nhaân taïo 3.2.3.1. Caùc phöông phaùp xöû lyù trong ñieàu kieän töï nhieân ™ Phöông phaùp xöû lyù qua ñaát: Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 17 Döïa vaøo khaû naêng töï laøm saïch cuûa ñaát ôû caùc coâng trình (caùnh ñoàng töôùi, caùnh ñoàng loïc). Khi nöôùc thaûi loïc qua ñaát, caùc chaát lô löûng, keo bò giöõ laïi taïo thaønh caùc maøng vi sinh vaät bao boïc treân beà maët caùc haït ñaát. Maøng vi sinh vaät haáp thuï caùc chaát höõu cô, söû duïng oxy cuûa khoâng khí qua lôùp ñaát treân beà maët vaø xaûy ra quaù trình oxy hoaù caùc chaát höõu cô, quaù trình nitrat hoaù. ™ Hoà sinh vaät: Hoà sinh vaät laø moät chuoãi goàm töø 3-5 hoà. Nöôùc thaûi ñöôïc laøm saïch baèng caùc quaù trình töï nhieân bao goàm taûo vaø caùc vi khuaån. Caùc vi sinh vaät söû duïng oxy sinh ra trong quaù trình quang hôïp cuûa taûo vaø oxy ñöôïc haáp thuï töø khoâng khí ñeå phaân huyû caùc chaát thaûi höõu cô. Hoà sinh vaät ñöôïc thieát keá sao cho caùc quaù trình töï laøm saïch töï nhieân phaùt huy toái ña khaû naêng hoaït ñoäng cuûa chuùng. Hoà sinh vaät coù öu ñieåm lôùn nhaát laø noù chieám dieän tích nhoû hôn ñoàng loïc sinh hoïc. 3.2.3.2. Caùc phöông phaùp xöû lyù trong ñieàu kieän nhaân taïo Baûn chaát cuûa quaù trình xöû lyù caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc laø söû duïng caùc vi sinh vaät ñeå phaân huyû caùc hôïp chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi. Caên cöù vaøo tính chaát hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät coù theå chia phöông phaùp sinh hoïc (ñieàu kieän nhaân taïo)thaønh 3 nhoùm chính nhö sau: − Caùc phöông phaùp hieáu khí (aerobic) − Caùc phöông phaùp kò khí (anaerobic) − Caùc phöông phaùp thieáu khí (anoxic) 3.2.3.2.1. Caùc phöông phaùp hieáu khí (aerobic) Caùc phöông phaùp hieáu khí döïa treân nguyeân taéc laø caùc vi sinh vaät hieáu khí phaân huyû caùc hôïp chaát höõu cô trong ñieàu kieän coù oxy hoaøn toaøn. Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn vi khuaån Hôïp chaát höõu cô + O + dinh döôõng -------------> CO + H O + naêng löôïng 2 2 2 SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 18 vi khuaån Naêng löôïng + hôïp chaát höõu cô + O -------------> CO + H O + teá baøo môùi 2 2 2 Caùc teá baøo + O -------------> CO + H Trong ñieàu kieän hieáu khí , NH4+ cuõng bò loaïi nhôø quaù trình nitrat hoaù cuûa vi sinh vaät töï döôõng. vi khuaån NH4+ O2 -------------> NO3 + 2H + H2O + naêng löôïng • Buøn hoaït tính lô löûng: + Lieân tuïc : möông oxy hoùa, aerotank, suïc khí töøng caáp keùo daøi + Giaùn ñoaïn : meû luaân phieân (SBR) thöïc hieän quaù trình suïc khí vaø laéng trong cuøng moät beå theo chu kyø (meû). Moät chu kyø ñöôïc chia thaønh caùc pha: bôm nöôùc thaûi vaøo, phaûn öùng, laéng, xaû. • Phaân huûy sinh hoïc treân giaù theå coá ñònh: + Loïc sinh hoïc (trickling filter) + Phaân huûy sinh hoïc (suïc khí) ñeäm coá ñònh (fixed bed reactor) ™ Beå Aerotank Ñaây laø quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi trong beå phaûn öùng hieáu khí keát hôïp vôùi buøn hoaït tính lô löûng. - Quaù trình buøn hoaït tính Quaù trình buøn hoaït tính laø moät quaù trình phoå bieán nhaát trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi . Noù laøm saïch nöôùc thaûi nhôø söï phaân huûy sinh hoïc caùc chaát höõu cô baèng caùch ñöa caùc sinh vaät vaøo nöôùc thaûi giaøu chaát höõu cô trong ñieàu kieän hieáu khí. Sinh khoái VSV ñöôïc goïi laø buøn hoaït tính. Trong beå Aerotank caùc loaïi vi sinh vaät ñöôïc nuoâi caáy sinh tröôûng ñeå phaân huûy chaát höõu cô, sau ñoù nöôùc thaûi ñöôïc ñöa qua beå laéng taùch bieät buøn hoaït tính vaø 2 2 2O + naêng löôïng + NH3 Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn phaàn nöôùc trong. Buøn hoaït tính töø beå laéng seõ ñöôïc ñöa tuaàn hoaøn laïi beå thoåi khí ñeå ñaûm baûo noàng ñoä buøn caàn thieát cho quaù trình phaân huûy chaát höõu cô cuûa vi sinh vaät. SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 19 Sô ñoà 3.1. Moâ taû quaù trình buøn hoaït tính. Quaù trình oxi hoaù caùc chaát höõu cô xaûy ra trong Aerotank qua 3 giai ñoaïn: + Giai ñoaïn 1: Toác ñoä oxi hoaù baèng toác ñoä tieâu thuï oxi. Ôû giai ñoaïn naøy buøn hoaït tính hình thaønh vaø phaùt trieån. Haøm löôïng oxi caàn cho vi sinh vaät sinh tröôûng, ñaët bieät ôû thôøi gian ñaàu tieân thöùc aên dinh döôõng trong nöôùc thaûi raát phong phuù, löôïng sinh khoái trong thôøi gian naøy raát ít. Sau khi vi sinh vaät thích nghi vôùi moâi tröôøng, chuùng sinh tröôûng raát maïnh theo caáp soá nhaân. Vì vaäy, löôïng oxi taêng cao daàn. + Giai ñoaïn 2: Vi sinh vaät phaùt trieån oån ñònh vaø möùc ñoä tieâu thuï oxi cuõng ít thay ñoåi. Chính ôû giai ñoaïn naøy chaát baån höõu cô bò phaân huyû nhieàu nhaát. + Giai ñoaïn 3: Ñaây laø giai ñoaïn nitro hoaù caùc muoái amon, sau khi oxi hoaù ñöôïc 80 – 90% BOD nöôùc thaûi neáu khoâng ñöôïc khuaáy troän hoaëc thoåi khí buøn seõ laéng xuoáng ñaùy. ™ Beå loïc sinh hoïc Ñaây laø quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng vi sinh vaät baùm dính trong moâi tröôøng hieáu khí. Thöïc chaát cuûa phöông phaùp naøy laø döïa vaøo baûn chaát cuûa vi khuaån. Vi khuaån coù khaû naêng sinh soáng vaø phaùt trieån treân beà maët vaät raén, khi coù ñuû ñoä aåm vaø Beå suïc khí Aerotank Nöôùc thaûi Beå laéng Nöôùc ñaõ xöû Buøn tuaàn Buøn dö Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 20 thöùc aên laø caùc hôïp chaát höõu cô , muoái khoaùng vaø oxi. Chuùng dính baùm vaøo beà maët vaät raén baèng lôùp chaát gelatin do chính vi khuaån tieát ra vaø chuùng coù theå deã daøng di chuyeån trong lôùp gelatin dính baùm naøy. - Quaù trình loïc sinh hoïc Quaù trình loïc sinh hoïc laø quaù trình xöû lyù maøng sinh hoïc ñaëc tröng, caùc loaïi VSV ñöôïc giöõ coá ñònh bôûi caùc vaät mang, khaùc vôùi quaù trình buøn hoaït tính cuûa VSV lô löûng trong nöôùc. Loïc sinh hoïc söû duïng caùc vaät lieäu mang (nhö goã, ñaù, plastic…). Khi nöôùc thaûi ñöôïc töôùi treân beà maët cuûa beå vaø thaám qua lôùp vaät lieäu loïc, ôû beà maët cuûa haït vaät lieäu loïc vaø caùc khe hôû giöõa chuùng, caùc caën baõ ñöôïc giöõa laïi vaø taïo thaønh maøng goïi laø maøng vi sinh. Löôïng oxy caàn thieát ñeå oxy hoaù caùc chaát baån höõu cô thaám nhaäp vaøo beå cuøng vôùi nöôùc thaûi khi töôùi hoaëc qua khe hôû thaønh beå, hoaëc qua heä thoáng tieâu nöôùc töø ñaùy ñi leân. Vi sinh vaät haáp thuï chaát höõu cô vaø nhôø coù oxy vaø quaù trình oxy hoaù ñöôïc thöïc hieän. Lôùp maøng VSV tích tuï boâng khoûi lôùp vaät lieäu loïc theo chu kyø. Nöôùc thaûi sau xöû lyù ñöôïc thu qua heä thoáng thu nöôùc ñaët beân döôùi. Heä thoáng thu nöôùc naøy coù caáu truùc roã ñeå taïo ñieàu kieän khoâng khí löu thoâng trong beå. Sau khi ra khoûi beå, nöôùc thaûi vaøo beå laéng ñôït 2 ñeå loaïi boû maøng vi sinh vaät taùch khoûi giaù theå. Nöôùc sau xöû lyù coù theå tuaàn hoaøn ñeå pha loaõng nöôùc thaûi ñaàu vaøo beå loïc sinh hoïc, ñoàng thôøi duy trì ñoä aåm cho maøng nhaøy. - Nguyeân taéc cuûa quaù trình loïc sinh hoïc Beà maët cuûa maøng moûng VSV chuû yeáu chöùa caùc loaïi VSV hieáu khí. Chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi bò haáp thuï bôûi VSV hieáu khí vaø cuoái cuøng bò phaân huûy thaønh CO2 vaø H2O. Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn Maët khaùc, ôû lôùp trong cuûa maøng VSV, vi khuaån kò khí seõ troäi hôn seõ phaân huûy caùc chaát höõu cô thaønh H2S, ammonia, axít höõu cô…va øH2S, ammonia, axít höõu cô cuoái cuøng seõ bò oâxy hoùa bôûi VSV hieáu khí thaønh H SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 21 2SO4, H2NO3 vaø CO2 vaø H2O. Ngoaøi ra caùc phaûn öùng VSV, moät soá lôùn sinh vaät nhö nguyeân sinh ñoäng vaät cuõng tham gia caùc quaù trình laøm saïch beå loïc sinh hoïc. Vaät lieäu Maøng sinh hoïc Nöôùc Khí Vuøng kî khí vuøng hieáu khí NH3 H2S H2S NO2, NO3- SO4 BOD CO2 CO2 O2 N2 NH3 Sô ñoà 3.2. Moâ taû quaù trình loïc sinh hoïc . ™ Ñóa sinh hoïc ( loïc sinh hoïc tieáp xuùc quay –RBC) Ñaây laø heä thoáng sinh hoïc sinh tröôûng coá ñònh trong maøng sinh hoïc khaùc, heä thoáng sinh hoïc sinh tröôûng coá ñònh trong maøng sinh hoïc khaùc nhau, heä thoáng naøy goàm moät loaït caùc ñóa troøn laép treân cuøng moät truïc caùch nhau moät khoaûng nhoû. Khi truïc quay, moät phaàn ñóa ngaäp trong maùng chöùa nöôùc thaûi, phaàn coøn laïi tieáp xuùc vôùi khoâng khí. Caùc vi khuaån baùm treân caùc ñóa chieát caùc chaát höõu cô cuûa nöôùc thaûi. 3.2.3.2.2. Caùc phöông phaùp kò khí (anaerobic) Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 22 Thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå loaïi boû caùc chaát höõu cô coù trong phaàn caën cuûa nöôùc thaûi baèng vi sinh vaät tuyø nghi hoaëc vi sinh kò khí trong ñoù öu theá laø caùc vi sinh vaät kò khí. Quaù trình phaân huyû kò khí caùc hôïp chaát höõu cô thöôøng xaûy ra theo 2 quaù trình chính - Quaù trình leân men axít - Quaù trình leân men methan Phaân huyû caùc hôïp chaát höõu cô thaønh khí CO2 vaø CH4. Caùc phöông phaùp kò khí hay söû duïng: - Beå loïc kò khí - Beå loïc ngöôïc qua taàng buøn kò khí UASB ™ Beå loïc kò khí Laø loaïi beå kín, phía trong chöùa vaät lieäu loïc ñoùng vai troø nhö giaù theå cuûa VSV dính baùm. Nhôø ñoù, VSV seõ baùm vaøo vaø khoâng bò röûa troâi theo doøng chaûy. Vaät lieäu loïc cuûa beå loïc kò khí laø caùc loaïi cuoäi, soûi, than ñaù, xæ, oáng nhöïa, taám nhöïa hình daïng khaùc nhau. Kích thöôùc vaø chuûng loaïi vaät lieäu loïc, ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo coâng suaát cuûa coâng trình, hieäu quaû khöû COD, toån thaát aùp löïc nöôùc cho pheùp, ñieàu kieän nguyeân vaät lieäu taïi choã. - Nöôùc thaûi coù theå ñöôïc cung caáp töø treân xuoáng hoaëc töø döôùi leân. - Beå loïc kò khí coù khaû naêng khöû ñöôïc 70÷90% BOD. - Nöôùc thaûi tröôùc khi vaøo beå loïc caàn ñöôïc laéng sô boä. • Beå loïc ngöôïc qua taàng buøn kò khí UASB: Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn Beå UASB khoâng söû duïng vaät lieäu dính baùm maø söû duïng lôùp caën (coù chöùa raát nhieàu VSV kò khí) luoân luoân toàn taïi lô löûng trong dung dòch leân men nhôø heä thoáng nöôùc thaûi chaûy töø döôùi leân. Sau moät thôøi gian hoaït ñoäng, trong heä thoáng hình thaønh 3 lôùp; phaàn buøn ñaëc ôû ñaùy heä thoáng, moät lôùp thaûm buøn ôû giöõa heä thoáng goàm nhöõng haït buøn keát boâng vaø phaàn chöùa biogas ôû treân cuøng. Nöôùc thaûi ñöôïc naïp vaøo töø döôùi ñaùy heä thoáng, ñi xuyeân qua lôùp buøn ñaëc vaø thaûm buøn roài ñi leân treân vaø ra ngoaøi. Khi tieáp xuùc vôùi nhöõng haït buøn keát boâng ôû thaûm buøn, vi khuaån seõ xöû lyù chaát höõu cô vaø chaát raén seõ ñöôïc giöõ laïi. Khí vaø caùc chaát raén lô löûng ñöôïc taùch ra töø nöôùc thaûi ñöôïc xöû lyù bôûi thieát bò taùch gas vaø chaát raén trong heä thoáng. Caùc haït buøn seõ laéng xuoáng thaûm buøn vaø ñònh kì ñöôïc xaû ra ngoaøi. 5% 20% Caùc hôïp chaát höõu cô phöùc taïp (Carbonhydrates, proteins, lipids…) Caùc hôïp chaát höõu cô ñôn giaûn (Ñöôøng, aminoacids, peptides) SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 23 H2, CO2 Caùc Acids beùo maïch daøi (Propionate, butyrate…) Acetate CH4, CO2 THUÛY PHAÂN AXÍT HOÙA Sô ñoà 3.3. Phaân huûy kî khí caùc hôïp chaát höõu cô Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn - Caùc thaønh phaàn chính cuûa beå UASB: + Bao goàm buøn löôïng caën cao vaø vi khuaån kî khí maät ñoä cao. Buøn toát nhaát laø khi ñöôïc taïo daïng haït. + Lôùp buøn beân treân: haøm löôïng caën ít hôn (buøn nhuyeãn) + Boä phaän thu khí biogas: coù nhieäm vuï ngaên khoâng cho khí ñi vaøo khu vöïc laéng ôû phía treân, thu vaø daãn khí biogas ra ngoaøi. + Khu vöïc laéng: Ñöôïc taïo ra do caáu taïo cuûa boä phaän thu khí, taïi ñaây caùc chaát raén laéng ñöôïc seõ laéng xuoáng quay trôû laïi lôùp buøn döôùi ñaùy beå. + Boä phaän phaân phoái nöôùc vaøo nhaèm phaân phoái ñeàu nöôùc thaûi vaøo döôùi lôùp buøn ñaùy beå. Sô ñoà 3.4. Beå UASB LOà CHAÂM NÖÔÙC THAÛI KHU VÖÏC LAÉNG ÑOÏNG GAS SINH HOÏC LÔÙP BUØN LOÏC NAÉP THU GAS BOÄ PHAÄN THU GAS HOÄP PHAÂN PHOÁI 3.2.3.2.3. Caùc phöông phaùp thieáu khí (anoxic): Coâng ngheä xöû lyù thieáu khí thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå loaïi Nitô döïa treân nguyeân taéc quaù trình khöû Nitrat xaûy ra trong ñieàu kieän thieáu oâxy hoøa tan. SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 24 Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn Ñaây laø quaù trình maø ôû ñoù caùc vi khuaån laøm giaûm nitô ñeán moät traïng thaùi oâxy hoùa yeáu. söï suy giaûm naøy xaûy ra qua nhieàu phaûn öùng khaùc nhau: SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 25 NO3- NO2- NO N2O N2 Ñoái vôùi nöôùc thaûi thöôøng söû duïng phaûn öùng sau; NO3- + + + 6H + 5e 0,5N2 + 3H2O Nguoàn caáp ñieän töû thöôøng laø chaát cacbon höõu cô hoaëc coù theå töø chính caùc vi khuaån khi khoâng coù cacbon höõu cô. Toác ñoä khöû nitrat ñöôïc qui ñònh bôûi 4 thoâng soá chính sau: − Nhieät ñoä − Löôïng oâxy hoøa tan: Söï coù maët cuûa oâxy laøm öùc cheá quaù trình khöû nitrat − Ñoä pH : Toái öu khoaûng 7,2 - 8 − Nguoàn chaát cacbon höõu cô 3.2.4. Xöû lyù caën buøn Trong quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng baát kyø phöông phaùp naøo cuõng taïo neân moät löôïng caën ñaùng keå (baèng 0.5 – 1% toång löu löôïng nöôùc thaûi). Chuùng coù muøi hoâi thoái khoù chòu (nhaát laø caën töôi) vaø nguy hieåm veà maët veä sinh. Nhieäm vuï cuûa xöû lyù caën laø: ƒ Laøm giaûm theå tích vaø ñoä aåm cuûa caën. ƒ OÅn ñònh caën. ƒ Khöû truøng vaø söû duïng caën. Baûng 3.1 : Hieäu suaát xöû lyù cuûa caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi khaùc nhau Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 26 Phöông phaùp xöû lyù Muïc ñích Hieäu suaát xöû lyù Xöû lyù cô hoïc Khöû chaát lô löûng Khöû BOD5 Khöû Nitô 0.75 – 0.9 0.2 – 0.35 0.1 – 0.25 Xöû lyù sinh hoïc Khöû BOD 5 Khöû Nitô 0.7 – 0.95 0.1 – 0.25 Keát tuûa hoaù hoïc Al(SO4)3 hoaëc FeCl3 Khöû kim loaïi naëng Khöû BOD 5 Khöû Nitô 0.4 – 0.8 0.5 – 0.65 0.1 – 0.6 Loïc nhoû gioït Amoniac Khöû Amoniac 0.7 – 0.95 Nitrat hoaù Amonia bò OXH thaønh nitrat 0.8 – 0.95 Haáp phuï baèng than hoaït tính Khöû COD Khöû BOD 5 0.4 –0.95 0.4 – 0.7 Trao ñoåi ion Khöû kim loaïi naëng Khöû BOD 5 Khöû Nitô Khöû phoátpho 0.9 – 0.95 0.2 – 0.4 0.8 – 0.95 0.8 – 0.95 Oxy hoaù hoaù hoïc (Cl2) Oâxy hoaù caùc chaát ñoäc haïi: CN -, N2 0.5 –0.98 Nguoàn: Laâm Minh Trieát- xöû lyù nöôùc thaûi ñoâ thò vaø coâng nghieäp. Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 27 3.2.4. Phöông phaùp khöû truøng nöôùc thaûi Khöû truøng nöôùc thaûi laø duøng caùc hoaù chaát coù tính ñoäc ñoái vôùi vi sinh vaät, taûo, ñoäng vaät nguyeân sinh, giun, saùn,… ñeå laøm saïch nöôùc, ñaûm baûo tieâu chuaån veä sinh ñeå ñoå vaøo nguoàn hoaëc taùi söû duïng. Khöû truøng coù theå duøng caùc hoaù chaát hoaëc caùc taùc nhaân vaät lyù nhö ozon, tia töû ngoaïi,…Hoaù chaát söû duïng keå khöû truøng phaûi ñaûm baûo coù tính ñoäc vôùi vi sinh vaät trong moät thôøi gian nhaát ñònh, sau ñoù phaûi ñöôïc phaân huyû hoaëc bay hôi, khoâng coøn löôïng dö gaây ñoäc cho ngöôøi söû duïng hoaëc vaøo caùc muïc ñích söû duïng khaùc. 3.2.4.1. Khöû truøng baèng tia cöïc tím Tia cöïc tím laø tia böùc xaï ñieän töø coù böôùc soùng khoaûng 4 – 400nm. Ñoä daøi soùng cuûa tia cöïc tím naèm ngoaøi vuøng phaùt hieän, nhaän bieát baèng maét thöôøng. Duøng tia cöïc tím ñeå tieät truøng khoâng laøm thay ñoåi tính chaát hoaù hoïc vaø vaät lyù cuûa nöôùc. 3.2.4.2. Khöû truøng baèng Clo Clo hay hôïp chaát cuûa noù coù khaû naêng khöû khuaån laø do khaû naêng oxi hoaù cuûa chuùng. Khi cho Clo taùc duïng vôùi nöôùc : Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl = H+ + OCl- Toång clo, HOCl vaø OCl- ñöôïc goïi laø clo hoaït tính. Caùc nguoàn cung caáp Clo hoaït tính coøn coù caùc clorat, hipoclorit Ca(OH)2 + Cl = CaOCl2 + H2O CaOCl2 : canxiclorat hay laø voâi clorat Natrihipoclorit ñöôïc taïo thaønh khi suïc khí Clo vaøo dung dòch NaOH 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O. NaClO coøn goïi laø nöôùc Javel Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 28 Hipocloritcanxi ñöôïc ñieàu cheá baèng Clo hoaù hidroxitcanxi ôû 25 – 300 3.2.4.3. Khöû khuaån baèng ozon Ñoä hoaø tan cuûa nöôùc vaøo ozon gaáp 13 laàn ñoä hoaø tan oxi, khi vöøa môùi cho ozon vaøo nöôùc taùc duïng tieät truøng xaûy ra raát ít, khi ozon ñaõ hoaø tan ñuû lieàu löôïng öùng vôùi haøm löôïng ñeå oxi hoaù chaát höõu cô vaø vi khuaån coù trong nöôùc, luùc ñoù taùc duïng tieät truøng cuûa ozon raát maïnh vaø nhanh gaáp 3100 laàn so vôùi clo vaø thôøi gian tieät truøng xaûy ra trong khoaûng töø 3 – 8s Lieàu löôïng ozon caàn ñöôïc tieät truøng nöôùc thaûi sau khi laéng ôû beå laéng ñôït 2 thöôøng giao ñoäng töø 5 – 15mg/l, tuyø thuoäc vaøo chaát löôïng nöôùc ñöôïc xöû lyù. Ozon coù taùc duïng tieâu dieät vi ruùt raát maïnh khi thôøi gian tieáp xuùc ñuû daøi khoaûng 5 phuùt. 3.3. Caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp giaáy hieän nay 3.3.1. Caùc bieän phaùp giaûm thieåu nöôùc thaûi trong coâng nghieäp giaáy ™ Giaûm löôïng nöôùc söû duïng vaø taùi söû duïng nöôùc nhôø qui trình röûa kín. - Baûo quaûn vaø laøm saïch nguyeân lieäu ñaàu baèng phöông phaùp khoâ seõ giaûm ñöôïc löôïng nöôùc röûa. - Duøng suùng phun tia ñeå röûa maùy moùc, thieát bò, saøn,… seõ giaûm ñöôïc löôïng nöôùc ñaùng keå so vôùi röûa baèng voøi. - Toaøn boä löôïng nöôùc caáp cho caùc phaân xöôûng saûn xuaát ñöôïc laép ñoàng hoà nöôùc ñeå khoáng cheá löôïng nöôùc söû duïng hôïp lyù theo ñònh möùc. - ÔÛ phaân xöôûng boät giaáy: + Söû duïng nöôùc röûa cuûa phaân xöôûng naáu boät vaø taåy boät trong chu kyø kín (dòch röûa giai ñoaïn sau duøng laøm nöôùc röûa giai ñoaïn tröôùc). + Toaøn boä dòch ñen ñöôïc thu hoài vaø xöû lyù ôû phaân xöôûng thu hoài hoaù chaát Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 29 - ÔÛ phaân xöôûng xeo giaáy: taän duïng nöôùc traéng cuûa phaân xöôûng xeo ñeå pha loaõng, thu hoài boät ñöa vaøo thuøng ñaàu, tuaàn hoaøn nöôùc ñeå taùi söû duïng cho ñaùnh tôi, nghieàn boät, röûa boät sau caùc coâng ñoaïn taåy, hay duøng laøm nöôùc giaët chaên, nöôùc laøm nguoäi trong heä thoáng truyeàn nhieät. ™ Giaûm taûi löôïng caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi baèng caùc bieän phaùp - Taùch dòch ñen ñaäm ñaëc ban ñaàu töø löôùi gaïn boät giaáy vaø tuaàn hoaøn duøng laïi ôû noài naáu seõ giaûm ñöôïc löôïng kieàm trong dòch thaûi. - Thu hoài hoaù chaát töø dòch ñen baèng coâng ngheä coâ ñaëc – ñoát – suùt hoaù seõ giaûm taûi löôïng oâ nhieãm COD tôùi 85%. - Thay theá hoaù chaát taåy thoâng thöôøng laø clo vaø hôïp chaát cuûa clo baèng nöôùc vaø ozon ñeå haïn cheá clo töï do khoâng taïo ra AOX trong doøng thaûi. - Thu hoài boät giaáy vaø xô töø caùc doøng nöùôc thaûi ñeå söû duïng nhö nguoàn nguyeân lieäu ñaàu, ñaëc bieät ñoái vôùi doøng thaûi töø coâng ñoaïn nghieàn vaø xeo giaáy. Caùc phöông aùn coù theå laø laéng, loïc, tuyeån noåi. Bieän phaùp naøy coù caùc lôïi ích laø tieát kieäm ñöôïc nguyeân lieäu ñaàu, maët khaùc giaûm ñöôïc taûi löôïng chaát raén toång vaø chaát raén lô löûng trong nöôùc thaûi. - Traùnh rôi vaõi, toån thaát hoaù chaát trong khi pha troän vaø söû duïng. - Caûi tieán coâng ngheä. 3.3.2. Caùc bieän phaùp xöû lyù nöôùc thaûi trong coâng nghieäp giaáy Caùc phöông phaùp xöû lyù, loaïi boû caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp giaáy bao goàm: laéng, ñoâng tuï keo tuï vaø phöông phaùp sinh hoïc ™ Phöông phaùp laéng Chöông III – Toång Quan Veà Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ñoà AÙn Toát Nghieäp Nöôùc Thaûi Coâng Nghieäp Vaø Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ngaønh Coâng Nghieäp Giaáy GVHD : Th.S. Laâm Vónh Sôn SVTH : Leâ Hoaøng Kim Oanh Trang 30 Nhaèm thu hoài chaát raén daïng boät hoaëc xô sôïi, tröôùc heát ôû coâng ñoaïn xeo giaáy caàn choïn thôøi gian löu nöôùc trong beå laéng ñöôïc thích hôïp, vì daøi quaù caën laéng seõ bò phaân giaûi kò khí. Ñeå giaûm thôøi gian löu nöôùc trong beå laéng, ngöôøi ta duøng loaïi beà laéng – tuyeån noåi coù taûi troïng beà maët töø 5 – 10m3/m2.h. Nöôùc thaûi ôû ñaây ñöôïc thoåi khí neùn vôùi aùp suaát 4 – 6 bar. Hieäu suaát laéng seõ cao hôn, thôøi gian laéng seõ ngaén hôn. ™ Phöông phaùp ñoâng keo tuï hoaù hoïc Laøm keo laéng caùc haït raén lô löûng, moät phaàn chaát höõu cô hoaø tan, hôïp chaát photpho, moät soá chaát ñoäc vaø khöû maøu. Phöông phaùp naøy öùng duïng vaøo tröùôc vaø sau phöông phaùp sinh hoïc. Chaát keo tuï thöôøng laø pheøn saét, pheøn nhoâm vaø voâi. Duøng chaát trôï keo tuï laø caùc chaát polyme laøm taêng toác ñoä laéng. Vôùi pheøn saét caàn pH thích hôïp laø 5 – 11, pheøn nhoâm caàn pH töø 5 – 7, vaø voâi pH >11. ™ Phöông phaùp sinh hoïc Chæ xöû lyù caùc chaát höõu cô hoaø tan. Caùc chaát naøy deã bò phaân huyû hieáu khí vaø kò khí vôùi vi sinh vaät (chuû yeáu laø vi khuaån ) coù trong nöôùc thaûi. Nöôùc thaûi giaáy thöôøng oâ nhieãm caùc chaát höõu cô cao, ñaëc bieät laø hôïp chaát lignin. Hôïp chaát naøy khoâng bò phaân huyû ._.