Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Đồng An II - Bình Dương, công suất 2500m3/ngày đêm

mạnh hướng phát triển của các KCN về các vùng nằm phía Bắc của tỉnh nơi cộng đồng dân cư cịn khĩ khăn, thiếu thốn. Trong tương lai để giữ vững tốc độ phát triển, khơng thể duy trì tình trạng trước đây mà phải đổi mới tinh thần phát triển tìm tịi những kinh nghiệm tốt và loại dần những bất hợp lý của quá trình phát triển kinh tế xã hội. Với quan điểm đĩ, Bình Dương cần thiết kế xây dựng Khu Liên Hợp Cơng Nghiệp – Dịch Vụ – Đơ Thị Bình Dương. Theo quyết định số 295/CP-CN ngày 19/03/2003 của Thủ Tướng Chính Phủ về việc giao cho Ủy Ban Nhân Dân tỉnh Bình Dương theo đề án “Đề án phát triển khu Liên Hợp Cơng Nghiệp – Dịch Vụ – Đơ Thị Bình Dương”. Mục tiêu để xây dựng KCN Đồng An II là xây dựng một KCN hồn thiện, đồng bộ các hệ thống hạ tầng kỹ thuật, thay đổi chức năng sử dụng đất từ một khu sản xuất nơng nghiệp kém hiệu quả thành khu vực sản xuất sản xuất Cơng Nghiệp cĩ hiệu quả cao. Sự ra đời của KCN Đồng An II thu hút hàng vạn lao động trực tiếp trong các nhà máy và tạo thêm cơng ăn việc làm cho hàng vạn lao động trên cơng trường xây dựng và lao động gián tiếp cho các dịch vụ khác, đồng thời giải quyết cơng ăn việc làm cho người lao động tại chỗ trong huyện, tỉnh và cả nước, là nơi thu hút các nhà đầu tư sử dụng các cơng nghệ sạch và giảm tối đa các tác động gây ơ nhiễm mơi trường cho người dân và mơi trường xung quanh. Trong tương lai KCN sẽ khơng ngừng lớn mạnh kéo theo sự gia tăng các vấn đề mơi trường. Hoạt động theo tơn chỉ: “Tơn trọng và bảo vệ mơt trường” các vấn đề mơi trường của KCN đều được Ban quản lý KCN quan tâm. Đối với vấn đề nước thải các doanh nghiệp hoạt động trong KCN phải xử lý sơ bộ đạt tiêu chuẩn loại B (QCVN 24:2009/BTNMT) .Tuy nhiên lượng nước thải sản xuất, sinh hoạt nếu chỉ xử lý sơ bộ sẽ tác động xấu đến con người, mơi trường nước và cảnh quan của khu vực xung quanh. Do đĩ, việc đầu tư xây dựng một trạm xử lý nước thải tập trung cho KCN Đồng An II để làm sạch trước khi xả vào hệ thống kênh, rạch thốt nước tự nhiên là một yêu cầu cấp thiết, và phải tiến hành đồng thời với quá trình hình thành và hoạt động của KCN nhằm mục tiêu phát triển bền vững cho KCN trong tương lai và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Chính vì lý do đĩ em đã chọn và tiến hành thực hiện đề tài “Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu cơng nghiệp Đồng An II – Bình Dương, cơng suất 2500 m3/ngày đêm” để thực hiện đồ án tốt nghiệp này. MỤC TIÊU Tính tốn thiết kế chi tiết trạm xử lý nước thải cho khu cơng nghiệp Đồng An II đạt tiêu chuẩn xả thải loại A (QCVN 24:2009/BTNMT) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận để bảo vệ mơi trường sinh thái và sức khỏe cộng đồng. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Cơng nghệ xử lý nước thải cho loại hình Khu Cơng nghiệp. Phạm vi nghiên cứu Đề tài giới hạn trong việc tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khu Cơng nghiệp Đồng An II Nước thải đầu vào của hệ thống đã được xử lý sơ bộ đạt loại B (QCVN 24:2009/BTNMT) và được tập trung tại 1 (1 số) họng thu qua hệ thống cống dẫn từ các nhà máy trong khu cơng nghiệp đến bể tiếp nhận của khu xử lý nước thải tập trung khu cơng nghiệp Đồng An II. Nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất của các cơ sở sản xuất thuộc KHU cơng nghiệp Đồng An II, chưa tính tốn đến lượng nước mưa phát sinh. Thời gian thực hiện 19/04/2010 – 22/07/2010. NỘI DUNG Tìm hiểu về hoạt động của khu cơng nghiệp Đồng An II: Cơ sở hạ tầng của khu cơng nghiệp. Xác định đặc tính nước thải: Lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải, khả năng gây ơ nhiễm, nguồn xả thải. Đề xuất dây chuyền cơng nghệ xử lý nước thải phù hợp với mức độ ơ nhiễm của nước thải đầu vào. Tính tốn thiết kế các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. Dự tốn chi phí xây dựng, thiết bị, hĩa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nước thải. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu cơng nghiệp, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải và các số liệu cần thiết khác. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những cơng nghệ xử lý nước thải cho các khu cơng nghiệp qua các tài liệu chuyên ngành. Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của cơng nghệ xử lý hiện cĩ và đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải phù hợp. Phương pháp tốn: Sử dụng cơng thức tốn học để tính tốn các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải, dự tốn chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý. Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mơ tả kiến trúc các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Xây dựng trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn mơi trường giải quyết được vấn đề ơ nhiễm mơi trường do nước thải Khu Cơng nghiệp. Gĩp phần nâng cao ý thức về mơi trường cho nhân viên cũng như Ban quản lý Khu Cơng nghiệp. Khi trạm xử lý hồn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinh viên tham quan, học tập. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KHU CƠNG NGHIỆP ĐỒNG AN II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU CƠNG NGHIỆP Vị trí địa lý KCN Đồng An II tọa lạc tại xã Hịa Lợi, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương ( phía Bắc Khu Liên Hợp Cơng Nghiệp – Dịch Vụ - Đơ thị), được kết nối với các khu liên hợp bằng tuyến đường Tạo Lực số 2 dẫn đến các trục giao thơng chính của Quốc gia đi về các cảng sơng. Các hướng tiếp giáp Phía Đơng giáp với vườn cao su hiện hữu Phía Tây giáp với khu tái định cư của địa phương Phía Nam giáp với KCN Phú Gia Phía Bắc giáp một số nhà dân Điều kiện tự nhiên của KCN 2.1.2.1Khí hậu Khu vực xây dựng KCN Đồng An II thuộc xã Hịa Lợi, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới giĩ mùa. Mỗi năm cĩ hai mùa rõ rệt: mùa khơ và mùa mưa. Khu vực qui hoạch KCN Đồng An II nằm phía Nam tỉnh Bình Dương thuộc vùng khí hậu nhiệt đới giĩ mùa cận xích đạo với những đặc tính sau: Chế độ mưa Chế độ mưa cũng ảnh hưởng đến chất lượng khơng khí. Khi rơi, mưa sẽ cuốn theo bụi và các chất ơ nhiễm trên mặt đất, nơi mà nước mưa sau khi rơi chảy qua. Chất lượng nước mưa tùy thuộc vào chất lượng khí quyển và mơi trường khu vực, số ngày mưa trung bình là 113 ngày/năm. Lượng mưa trung bình năm là: 1633 mm Lượng mưa năm cao nhất: 2680 mm Lượng mưa năm nhỏ nhất: 1136 mm Lượng mưa tập trung tập trung từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm khoảng 85% đến 95% lượng mưa cả năm. Độ ẩm khơng khí Độ ẩm khơng khí cũng như nhiệt độ khơng khí là một trong những yếu tố tự nhiên ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình chuyển hĩa và phát tán các chất ơ nhiễm trong khí quyển, đến quá trình trao đổi nhiệt của cơ thể và sức khỏe người lao động. Độ ẩm trung bình năm: 82%mm Mùa mưa: 85 – 90% Mùa khơ: 65 – 80% Độ ẩm thấp nhất: 35% Giĩ Mỗi năm cĩ 2 mùa giĩ rõ rệt: mùa khơ và mùa mưa Ÿ Mùa mưa cĩ giĩ chủ đạo Tây Nam ŸMùa khơ cĩ giĩ chủ đạo Đơng Bắc Ÿ Tốc độ giĩ trung bình đạt 1,8 m/s Chuyển tiếp giữa 2 mùa cĩ giĩ Đơng và Đơng Nam Khu vực này khơng chịu ảnh hưởng trực tiếp của giĩ bão. Chế độ nắng Mùa khơ là mùa cĩ số giờ nắng nhiều nhất, 7,8 – 8,5 giờ/ngày vào các tháng 2, 3, 4.Trong các tháng mưa, tháng 9 là tháng cĩ giờ nắng ít nhất: 4 – 6 giờ/ngày. Số giờ nắng trung bình trong năm là 2.526 giờ. 2.1.2.2 Địa hình, địa chất cơng trình Địa hình Khu vực dự kiến khu qui hoạch KCN Đồng An II cĩ địa hình tương đối bằng phẳng cốt tự nhiên cao nhất 35,02m cốt thấp nhất 24,04m Địa chất cơng trình Khu đất quy hoạch KCN Đồng An II thuộc dạng đất xám trên phù sa cổ, cường độ chịu nén trên 1,5kg/cm2, tính chất cơ lý của đất tốt, thuận lợi cho việc xây dựng KCN và các tiện ích cơng cộng khác 2.1.2.3 Điều kiện thủy văn Trong khu qui hoạch và cả khu vực bên ngồi khơng cĩ sơng hoặc suối nào chảy qua. Theo đánh giá của Liên Đồn Địa Chất Thủy Văn, khu vực này cĩ lượng nước ngầm trung bình, cĩ thể cung cấp cho một số dự án mà khơng thể khai thác qui mơ lớn cung cấp nước tập trung cho KCN. CƠ SỞ HẠ TẦNG KHU CƠNG NGHIỆP Hệ thống giao thơng Giao thơng đường bộ Hệ thống giao thơng đường bộ: các tuyến đường chính và đường phụ của KCN liên kết với nhau bằng tuyến đường Tạo lực số 2 và đường 14 (kết nối đường ĐT 741 qua khu tái định cư đến đường tạo lực số 2). Hệ thống đường chính của KCN được bố trí vào khu trung tâm từng khu nhỏ và kết nối với hệ thống đường giao thơng đối ngoại. Do khu đất xây dựng cĩ tuyến đường tạo lực số 2 và đường N14 đi ngang qua, nên việc tổ chức các tuyến đường đảm bảo tính liên tục, thuận tiện cho mạng lưới giao thơng nội bộ. Bên cạnh đĩ, dải cây xanh dọc các tuyến đường đảm bảo an tồn và tạo nên sức hút về mặt mỹ quan cho KCN. Mạng lưới đường nội bộ được thiết kế xây dựng dựa vào hình dáng, địa hình khu đất và mạng lưới giao thơng đối ngoại, dựa vào tuyến điện cao thế đi qua khu đất. Hệ thống cấp thốt nước Nguồn cung cấp nước sạch Hệ thống cấp nước do cơng ty cấp nước tỉnh Bình Dương thiết kế sắp đặt nằm trên đường Tạo Lực số 2 cĩ đường kính 300mm cung cấp nước đến trung tâm Khu Liên Hợp Cơng Nghiệp – Dịch Vụ – Đơ Thị Bình Dương để phục vụ cho các nhà đầu tư trong KCN và khu nhà ở cơng nhân. Bố trí các đường ống 300mm dọc theo tuyến đường N1 và N3, từ đĩ cấp đến cho khu trung tâm A, B, C, trung tâm… Tạo mạch vịng từ lơ A1 – A3, B1 – B3, C1 – C3 và các khu vực phụ trợ khác bằng ống 200 – 150. Ngồi ra, trên mạng cịn bố trí các trụ cứu hỏa (100) với khoảng cách 150m/trụ. Ống cấp nước dùng ống gang dẻo hay hay ống uPVC, chơn sâu 0,9 – 1,1 so với cốt san nền (tính từ đỉnh ống ) độ dốc thốt nước bám theo độ dốc san nền. Trên mạng lưới bố trí đầy đủ các van xả khí và xả bùn, các van xả cần thiết khác cũng như các van chờ sẵn để cấp nước cho từng xí nghiệp. Khi cĩ cháy, ơ tơ cứu hỏa của thành phố sẽ chữa cháy trực tiếp từ các họng cứu hỏa này. Tiêu chuẩn dùng nước trong gia đoạn quy hoạch cho KCN chưa thể phân loại theo từng ngành cơng nghiệp cụ thể nên tiêu biểu cấp nước cho tồn khu là 40 –50m3/ha. Hệ thống thốt nước Nhằm đảm bảo thốt nước dễ dàng, tách riêng nước sau khi sử dụng (bao gồm nước sinh hoạt và nước sử dụng trong sản xuất) và nước mưa ứ đọng gây ảnh hưởng đến mơi trường, dân sinh và cảnh quan KCN, hệ thống thốt nước khu Đồng An II là hệ thống thốt nước riêng, bao gồm hệ thống thốt nước mưa hay hệ thống thốt nước thải cơng nghiệp – sinh hoạt. Hệ thống thốt nước mưa Hệ thống thốt nước mưa của khu Đồng An II hướng thốt nước chính tập chung về đường N3, sau đĩ thốt về đường N3, sau đĩ thốt về đường Tạo Lực số 2 và thốt kênh Hịa Lợi. Hệ thống thốt nước mưa của KCN là hệ thống kín, bằng ống trịn bê tơng cốt thép. Các tuyến thốt nước mưa bố trí trong phần hành lang cho hạ tầng kỹ thuật và thải trực tiếp qua kênh gần đường Tạo Lực số 2. Các ống thốt nước được đặt ngầm dưới mặt đường từ 1 – 1,5m bằng ống BTCT đúc sẵn D800mm – D1500mm và bố trí các giếng thu nước dọc theo lề đường cĩ khoảng cách từ 30 – 60m. Hệ thống thốt nước bẩn sinh hoạt và cơng nghiệp Hệ thống thốt nước của KCN Đồng An II hướng thốt nước tập trung về đường Đ3, sau đĩ thốt về khu xử lý nước thải về đường Đ3 và đường tạo lực số 2. Hiện nay theo quy định về mơi trường tất cả các khu quy hoạch phải cĩ hệ thống xử lý nước thải riêng đạt tiêu chuẩn mơi trường . Mạng lưới thốt nước bẩn Hệ thống cấp thốt nước từ KCN tập trung về khu xử lý thải tập trung. Các nhà máy trước khi thốt nước vào mạng lưới thốt nước chung của KCN phải cĩ hệ thống xử lý nước thải cục bộ và nước thải phải đạt nguồn loại B. Tiêu chuẩn thải nước trong khu xây dựng của KCN lấy tiêu chuẩn tương đương 70 – 80% lưu lượng nước cấp. Xử lý nước thải KCN sẽ xây dựng hệ thống thốt nước thải tách riêng khỏi hệ thống thốt nước mưa. Nước thải được xử lý theo 2 cấp: Cấp thứ I: Xử lý tại mỗi nhà máy đạt (QCVN 24:2009/BTNMT), Cột B tiêu chuẩn của Ban quản lý Khu Cơng nghiệp đề ra nhằm loại bỏ các chất đặc biệt (dầu mỡ, kim loại, hĩa chất) để khơng ảnh hưởng đến quá trình làm việc của trạm xử lý nước thải chung trước khi xả vào mạng lưới thốt nước bẩn của KCN. Cấp thứ II: Sau khi xử lý sơ bộ tại từng nhà máy, nước thải sẽ được thu gom bằng hệ thống thốt nước thải của KCN và sẽ được xử lý tại trạm xử lý tập trung của KCN, đạt (QCVN 24:2009/BTNMT), loại A trước khi thải ra nguồn tiếp nhận kênh Hịa Lợi. Hệ thống cấp điện và phân phối điện Hệ thống cung cấp điện cho KCN Đồng An II là trạm trung gian 110/22 (15) KV sau đĩ cho ra 2 lộ 22(15) KV đi dọc theo các trục đường để cung cấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp… Hệ thống thơng tin liên lạc Hệ thống cáp quang thơng tin liên lạc được chủ đầu tư và Bưu điện tỉnh Bình Dương hợp tác đầu tư. Tồn khu vực quy hoạch dự kiến sẽ cĩ 01 từ cáp chính đặt trên kệ ximăng do bưu điện tỉnh Bình Dương lắp đặt cung cấp từ trạm Phú Chánh. Từng hạng mục cụ thể được cung cấp tín hiệu từ hệ thống cáp quang đi ngầm, được cho mương cáp dọc các tuyến đường nội bộ trong KCN và được đấu nối với bưu điện Phú Chánh, đưa tín hiệu đến các tủ cáp nhánh cho từng khu vực của dự án. Để đảm bảo cho hệ thống điện thoại và đường truyền Internet tốc độ cao, đầu tư mới hệ thống cáp quang cho tồn khu dân cư do chủ đầu tư và bưu điện tỉnh Bình Dương hợp tác đầu tư. 2.2.5 Hệ thống cây xanh – Mặt nước Cây xanh Diện tích 17.637 ha, bao gồm cây xanh tập trung và cây xanh cách ly Đảm bảo cách ly giữa KCN và khu tái định cư Tạo cây xanh cho bĩng mát và đường phố và mơi trường sạch trong KCN Cây xanh trong dải phân cách tuyến đường đơi và ven kênh Hịa Lợi ( dọc theo tuyến đường Tạo Lực số 2) Cây xanh dọc theo các tuyến đường chính trong KCN Cây xanh trong cơng viên Cây xanh dưới đường điện cao thế sẽ trồng những cây thấp. Mặt nước Diện tích 5.229 ha, bao gồm hồ cảnh và kênh Hịa Lợi hiện hữu Điều tiết mơi trường trong sạch trong KCN Tạo cảnh quan đẹp Là nơi thư giãn, vui chơi, giải trí của cư dân KCN nĩi riêng và dân cư khu cực lân cận nĩi chung. 2.2.6 Vấn đề mơi trường a. Chất thải rắn Chất thải phát sinh từ các doanh nghiệp hoạt động sản xuất trong KCN Long Hậu được chia làm 3 loại chính, bao gồm: chất thải rắn sinh hoạt, cơng nghiệp và chất thải nguy hại. Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh chủ yếu từ các hoạt động sinh hoạt của cơng nhân viên và nhà ăn như: giấy, nylon, lon nhựa, kim loại đựng đồ hộp, vỏ thức uống, thực phẩm dư thừa, ngồi ra cịn cĩ lá cây, cỏ trong khuơn viên KCN. Chất thải rắn cơng nghiệp khơng nguy hại phát sinh từ hoạt động sản xuất của các doanh nghiệp như: gỗ, giấy, bao bì nhựa, vải vụn, sắt và thép vụn, sợi phế liệu,… Chất thải nguy hại bao gồm dầu cặn, nhớt thải, hĩa chất thải, bao bì đựng hố chất, giẻ lau dính dầu nhớt và hĩa chất, xỉ hàn, phơi máy khoan, … Chất thải rắn được thu gom và phân loại ngay tại nguồn, tại các khu vực đều đặt các thùng rác với các màu sắc khác nhau (màu xanh đựng rác hữu cơ, màu nâu đựng rác vơ cơ, màu cam đựng rác nguy hại) để thuận tiện cho việc phân loại, thu gom, thải bỏ. b. Khí thải Bụi và khí thải phát sinh tại KCN Đồng An II chủ yếu từ các nguồn: Phát sinh từ các doanh nghiệp hoạt động trong KCN cĩ sử dụng lị hơi, lị dầu, lị nung, lị truyền nhiệt với nguồn nguyên liệu chính là dầu FO, DO và gas gây ơ nhiễm chủ yếu bụi, NOx, CO và SO2. Bên cạnh đĩ, hoạt động của các phương tiện giao thơng ra và vào KCN làm phát sinh bụi, SO2, NOx và CO. Các nhà máy trong KCN đều phải cĩ các biện pháp giảm thiểu khí thải trước khi xả thải. c. Nước thải Nước thải phát sinh trong KCN từ các nguồn: Nước thải sinh hoạt của cơng – nhân viên; nước thải trong quá trình sản xuất. Trong đĩ lượng nước thải gây ơ nhiễm chủ yếu là nước thải phát sinh trong sản xuất với các ngành nghề như cơ khí, chế biến thực phẩm, điện tử vì vậy các chất ơ nhiễm chủ yếu là các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, độ màu, dầu khống, dầu động thực vật. Tuy nhiên các nhà máy đều phải xử lý đạt TCVN 5945 – 2005, Cột B tiêu chuẩn của Ban quản lý Khu Cơng nghiệp đề ra trước khi xả vào mạng lưới thốt nước bẩn của Khu Cơng nghiệp ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA KHU CƠNG NGHIỆP ĐỒNG AN II Mở rộng nhà máy, nâng cơng suất. Tiếp tục thu hút các nhà đầu tư trong và ngồi nước vào khu cơng nghiệp. Nâng cấp nhà ăn, xây dựng khu thể thao, khu vui chơi giải trí đáp ứng nhu cầu của cơng viên chức trong khu cơng nghiệp. Thành lập, vận hành hệ thống quản lý mơi trường theo tiêu chuẩn ISO 14001 KCN thu hút các dự án cơng nghiệp khơng gây ơ nhiễm mơi trường lớn, cĩ thể tiếp nhận các ngành cơng nghiệp liên hồn với các nhà máy đang hoạt động trong KCN Đồng An II bao gồm: Cơng nghiệp chế biến thực phẩm: Chế biến rau quả, chế biến các sản phẩm từ sữa, gia súc, gia cầm, .... Cơng nghiệp nhựa, nhơm gia dụng, sản xuất hàng cơng nghệ phẩm, dệt, may mặc, da, giả da, sản xuất giấy, bìa, bao bì, đồ chơi trẻ em. Cơng nghiệp cơ khí: Chế tạo thiết bị, máy mĩc phục vụ sản xuất nơng nghiệp và các dụng cụ, chi tiết máy, thiết bị thay thế; lắp ráp các loại máy đặc chủng, nơng ngư cơ, xe gắn máy. Cơng nghiệp điện tử: Lắp ráp và chế tạo các sản phẩm điện tử. Cơng nghiệp vật liệu xây dựng: Sản xuất các loại vật liệu xây dựng dân dụng, cơng nghiệp và giao thơng. Các loại ngành nghề khác phù hợp với chủ trương thu hút đầu tư của Khu Cơng nghiệp. CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CƠNG NGHIỆP CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI Các thơng số vật lý Hàm lượng chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS - SS) cĩ thể cĩ bản chất là: - Các chất vơ cơ khơng tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét) - Các chất hữu cơ khơng tan. - Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…). Sự cĩ mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hĩa chất trong quá trình xử lý. Mùi : Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S _ mùi trứng thối. Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí cĩ thể gây ra những mùi khĩ chịu hơn cả H2S. Độ màu : Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, cơng nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thơng dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co). Độ màu là một thơng số thường mang tính chất cảm quan, cĩ thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. Các thơng số hĩa học Độ pH của nước pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ cĩ trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Độ pH của nước cĩ liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hồ tan trong nước. pH cĩ ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH cĩ ảnh hưởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy rất cĩ ý nghĩa về khía cạnh sinh thái mơi trường Nhu cầu oxy hĩa học (Chemical Oxygen Demand - COD) Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hĩa học là lượng oxy cần thiết để oxy hĩa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hĩa học (sử dụng tác nhân oxy hĩa mạnh). Về bản chất, đây là thơng số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ cĩ trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật. Trong mơi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20 ngày để quá trình oxy hĩa chất hữu cơ được hồn tất. Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy hĩa chất hữu cơ bằng chất oxy hĩa mạnh (mạnh hơn hẳn oxy) đồng thời lại thực hiện phản ứng oxy hĩa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hĩa cĩ thể hồn tất trong thời gian rút ngắn hơn nhiều. Đây là ưu điểm nổi bật của thơng số này nhằm cĩ được số liệu tương đối về mức độ ơ nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn. COD là một thơng số quan trọng để đánh giá mức độ ơ nhiễm chất hữu cơ nĩi chung và cùng với thơng số BOD, giúp đánh giá phần ơ nhiễm khơng phân hủy sinh học của nước từ đĩ cĩ thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD) Về định nghĩa, thơng số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20oC, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bĩng tối, giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí. Nĩi cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hịa tan sau 5 ngày. Thơng số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ cĩ thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (Carbonhydrat, protein, lipid..) BOD là một thơng số quan trọng: - Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ cĩ khả năng phân huỷ sinh học trong nước và nước thải. - Là tiêu chuẩn kiểm sốt chất lượng các dịng thải chảy vào các thuỷ vực thiên nhiên. - Là thơng số bắt buộc để tính tốn mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục vụ cơng tác quản lý mơi trường. Oxy hịa tan (Dissolved Oxygen - DO) Tất cả các sinh vật sống đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình phát triển và sinh sản của mình. Oxy là yếu tố quan trọng đối với con người cũng như các thủy sinh vật khác. Oxy là chất khí hoạt động hĩa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hĩa sinh học trong nước: Oxy hĩa các chất khử vơ cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3.. Oxy hĩa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn. Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trị quan trọng của một số vi sinh vật hiếu khí trong nước. Oxy là chất oxy hĩa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển. Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hịa tan. Như đã đề cập, khả năng hịa tan của Oxy vào nước tương đối thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên là rất cĩ giới hạn. Cũng vì lý do trên, hàm lượng oxy hịa tan là thơng số đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước mặt. Nitơ và các hợp chất chứa nitơ Nito là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên bề mặt Trái Đất. Nito là thành phần cấu thành nên protein cĩ trong tế bào chất cũng như các acid amin trong nhân tế bào. Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào mơi trường với lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khống hĩa trở thành các hợp chất Nito vơ cơ như NH4+, NO2-, NO3- và cĩ thể cuối cùng trả lại N2 cho khơng khí. Như vậy, trong mơi trường đất và nước, luơn tồn tại các thành phần chứa Nito: từ các protein cĩ cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như các ion Nito vơ cơ là sản phẩm quá trình khống hĩa các chất kể trên: - Các hợp chất hữu cơ thơ đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, cĩ thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải và nước tự nhiên giàu protein. - Các hợp chất chứa Nito ở dạng hịa tan bao gồm cả Nito hữu cơ và Nito vơ cơ (NH4+, NO2-, NO3-). Thuật ngữ “Nito tổng” là tổng Nito tồn tại ở tất cả các dạng trên. Nito là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. Phospho và các hợp chất chứa phospho Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho cĩ liên quan đến sự chuyển hĩa các chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng trong nơng nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp cĩ chứa phosphate sử dụng trong sinh hoạt và một số ngành cơng nghiệp trơi theo dịng nước. Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate. Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vơ cơ và phosphat hữu cơ. Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. Việc xác định P tổng là một thơng số đĩng vai trị quan trọng để đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1). Phospho và các hợp chất chứa Phospho cĩ liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hĩa nguồn nước, do sự cĩ mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam. Chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tán của các chất đĩ trong dầu và trong nước. Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số ngành cơng nghiệp. Các thơng số vi sinh vật học Nhiều vi sinh vật gây bệnh cĩ mặt trong nước thải cĩ thể truyền hoặc gây bệnh cho người. Chúng vốn khơng bắt nguồn từ nước mà cần cĩ vật chủ để sống ký sinh, phát triển và sinh sản. Một số các sinh vật gây bệnh cĩ thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, vi rút, giun sán. * Vi khuẩn : Các loại vi khuẩn gây bệnh cĩ trong nước thường gây các bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa... * Vi rút : Vi rút cĩ trong nước thải cĩ thể gây các bệnh cĩ liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan... Thơng thường sự khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý cĩ thể diệt được vi rút. * Giun sán (helminths) Giun sán là loại sinh vật ký sinh cĩ vịng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ, con người cĩ thể là một trong số các vật chủ này. Chất thải của người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả. Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Trong người và động vật thường cĩ vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vơ hại thường được bài tiết qua phân ra mơi trường. Sự cĩ mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đĩ nếu sau xử lý trong nước khơng cịn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệng của nước qua việc xác định số lượng số lượng E.coli đơn giản và nhanh chĩng. Do đĩ vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Mục đích của xử lý cơ học là loại bỏ các tạp chất cĩ kích thước lớn và đầu ra khỏi nước thải, cân bằng lưu lượng và hàm lượng nước thải đi vào hệ thống xử lý nước thải tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo. Phương pháp xử lý cơ học dùng để tách các chất khơng hịa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Song chắn rác và lưới lọc rác Nhiệm vụ: nhằm loại bỏ các loại rác có kích thước lớn, nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắc nghẽn hệ thống (đường ống, mương dẫn, máy bơm) làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của các công trình phía sau Song chắn rác làm bằng sắt trịn hoặc vuơng đặt nghiêng theo dịng chảy một gĩc 60o nhằm giữ lại các vật thơ. Vận tốc dịng nước chảy qua thường lấy 0,3-0,6m/s. Lưới lọc giữ lại các cặn rắn nhỏ, mịn cĩ kích thước từ 1mm - 1,5mm. Phải thường xuyên cào rác trên mặt lọc để tránh tắc dịng chảy. Bể lắng Các loại bể lắng thường được dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước khi xử lý sinh học hoặc như một cơng trình xứ lý độc lập nếu chỉ yêu cầu tách các loại cặn lắng khỏi nước thải trước khi xả ra nguồn nước mặt. Dùng để xử lý các loại hạt lơ lửng. Nguyên lý làm việc dựa trên cơ sở trọng lực. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn bể lắng là nồng độ chất lơ lửng và tính chất vật lý của chúng, kích thước hạt, động học quá trình nén cặn, độ ẩm của cặn sau lắng và trọng lượng riêng của cặn khơ. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng: Lưu lượng nước thải, thời gian lắng (khối lượng riêng và tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng), tải trọng thủy lực, sự keo tụ các chất rắn, vận tốc, dịng chảy trong bể, sự nén bùn đặc, nhiệt độ nước thải và kích thước bể lắng. Bể vớt dầu mỡ Cơng trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải cơng nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất cĩ khối lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới các cơng trình thốt nước (mạng lưới và các cơng trình xử lý). Vì vậy ta phải thu hồi các chất này trước khi đi vào các cơng trình phía sau. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khĩ khăn trong quá trình lên men cặn. Lọc cơ học Bể lọc cĩ tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, cơng trình này sử dụng chủ yếu cho 1 số loại nước thải cơng nghiệp. Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học cĩ thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp chất khơng hịa tan và 20% BOD. Hiệu quả xử lý cĩ thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35% theo BOD bằng các biện pháp làm thống sơ bộ hoặc đơng tụ sinh học. Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử trùng và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho qua xử lý sinh học Các loại thiết bị lọc: Lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở. Ngồi ra cịn cĩ lọc ép khung bản, lọc quay chân khơng, các máy vi lọc hiện đại. PHƯƠNG PHÁP HĨA LÝ Bản chất của quá trình xử lý hĩa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hĩa học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đĩ để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hĩa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hịa tan nhưng khơng độc hại hoặc gây ơ nhiễm mơi trường. Các phương pháp hĩa lý được áp dụng để xử lý nước thải là đơng tụ, keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, trích li, chưng cất, cơ đặc, lọc ngược và siêu lọc, kết tinh, nhả hấp... Các phương pháp này được ứng dụng để loại ra khỏi nước thải các hạt lơ lửng phân tán (rắn và lỏng), các khí tan, các chất vơ cơ và hữu cơ hịa tan. Phương pháp đơng tụ và keo tụ Quá trình lắng chỉ cĩ thể tách được các hạt rắn, huyền phù nhưng khơng thể tách được các chất nhiễm bẩn dưới dạng keo và hịa tan vì chúng là những hạt rắn cĩ kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đĩ một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lực địi hỏi trước hết cần trung hịa điện tích của chúng, thứ đến là liên._. kết chúng với nhau. Quá trình trung hịa điện tích thường gọi là quá trình đơng tụ, cịn quá trình tạo thành các bơng lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ Quá trình đơng tụ Trong đơng tụ diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo của các hạt nhờ trung hịa điện tích. Hiệu quả đơng tụ phụ thuộc vào hĩa trị của ion, chất đơng tụ mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt. Hĩa trị của ion càng lớn thì hiệu quả đơng tụ càng cao. Quá trình thủy phân các chất đơng tụ và tạo thành các bơng keo xảy ra theo các giai đoạn sau: Me3+ + HOH = Me(OH)3 + 3H+ Liều lượng của chất đơng tụ tùy thuộc vào nồng độ tạp chất rắn trong nước thải Các chất đơng tụ thường dùng là các muối nhơm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Việc chọn chất đơng tụ phụ thuộc thành phần, tính chất hĩa lý và giá thành của nĩ, nồng độ tạp chất trong nước, pH và giá thành phần muối của nước. Các muối nhơm được làm chất đơng tụ là Al2(SO4)3.28H2O; NaAlO2, Al2(OH)5Cl; KAl(SO4)2.12H2O và NH4Al(SO4)2.12H2O. Trong số đĩ, sunfat nhơm được sử dụng rộng rãi nhất. Nĩ hoạt động hiệu quả khi pH = 5 - 7,5. Sunfat nhơm tan tốt trong nước và cĩ giá thành tương đối rẻ. Nĩ được sử dụng ở dạng khơ hoặc dạng dung dịch 50%. Quá trình tạo bơng đơng tụ của một số muối nhơm như sau: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 ↓ + 3CaSO4 + 6CO2 Các muối sắt được dùng làm chất đơng tụ là Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.4H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3. Hiệu quả lắng trong cao hơn khi sử dụng dạng khơ hoặc dung dịch 10 - 15%. Các sunfat được dùng ở dạng bột. Liều lượng chất đơng tụ phụ thuộc pH của nước thải. Đối với Fe3+ pH từ 6 – 9, cịn đối với Fe2+ pH ≥ 9,5. Để kiềm hĩa nước thải phải dùng NaOH và Ca(OH)2 . Quá trình tạo bơng đơng tụ diễn ra theo phản ứng: FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 ↓ + 3HCl Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 ↓ + 3H2SO4 Khi kiềm hĩa : 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 ↓ + 3CaCl2 Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 ↓ + 3CaSO4 Muối sắt cĩ ưu điểm so với muối nhơm: Hoạt động tốt ở nhiệt độ nước thấp. Giá trị tối ưu pH trong khoảng rộng hơn. Bơng bền và thơ hơn. Cĩ thể ứng dụng cho nước cĩ nồng độ muối rộng hơn. Cĩ khả năng khử mùi và vị lạ do cĩ mặt của H2S. Tuy nhiên chúng cũng cĩ một số nhược điểm: Cĩ tính acid mạnh làm ăn mịn thiết bị. Bề mặt các bơng ít phát triển hơn. Tạo thành các phức nhuộm tan mạnh. Ngồi các chất nêu trên cịn cĩ thể sử dụng các chất đơng tụ là các loại đất sét khác nhau, các chất thải sản xuất chứa nhơm, các hỗn hợp, dung dịch tẩy rửa, xỉ chứa dioxit silic. b. Quá trình keo tụ Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước. Khác với qua trình đơng tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra khơng chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà cịn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng. Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bơng hydroxyt nhơm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng. Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giả chất đơng tụ, giảm thời gian đơng tụ và tăng vận tốc lắng. Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau: hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ. Sự dính lại của các hạt keo do lực đẩy Vanderwalls. Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều, cĩ thể tách nhanh và hồn tồn ra khỏi nước. Chất keo tụ thường dùng cĩ thể là hợp chât tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột, ete, xenlulo, dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O). Tuyển nổi Tuyển nổi được ứng dụng để loại ra khỏi nước các tạp chất phân tán khơng tan và khĩ lắng. Trong nhiều trường hợp tuyển nổi cịn được sử dụng để tách chất hịa tan như các chất hoạt động bề mặt. Về nguyên tắc, tuyển nổi được dùng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi, chi phí đầu tư và vận hành khơng lớn, thiết bị đơn giản, vận tốc nổi lớn hơn vận tốc lắng, cĩ thể thu cặn với độ ẩm nhỏ (90 - 95%), hiệu quả xử lý cao (95 - 98%), cĩ thể thu hồi tạp chất. Tuyển nổi kèm theo sự thơng khí nước thải, giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt và các chất dễ bị oxi hĩa. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là khơng khí) vào pha lỏng. Các khí đĩ kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bĩng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đĩ chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu. Hiệu suất của quá trình tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bọt khí. Kích thước tối ưu của chúng nằm trong khoảng 15 - 30µm. Trong quá trình tuyển nổi, việc ổn định kích thước bọt khí cĩ ý nghĩa quan trọng. Để đạt được mục đích này, đơi khi người ta bổ sung vào nước các chất tạo bọt cĩ tác dụng làm giảm năng lượng bề mặt phân pha như dầu bạch dương, phenol, natri ankylsilicat, cresol… Tùy thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu, quá trình tuyển nổi sẽ đạt hiệu suất cao đối với các hạt cĩ kích thước từ 0,2 – 1,5mm. Điều kiện tốt nhất để tách các hạt trong quá trình tuyển nổi là khi tỷ số giữa lượng pha khí và pha rắn Gk/Gr = 0,01 ÷ 0,1. Hấp phụ Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hịa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải cĩ chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đĩ. Những chất này khơng phân hủy bằng con đường sinh học và thường cĩ độc tính cao. Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ khơng lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả. Trong trường hợp tổng quát, quá trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn: Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải đến bề mặt hạt hấp phụ (vùng khuếch tán ngồi) Thực hiện quá trình hấp phụ Di chuyển chất bên trong hạt chất hấp phụ (vùng khuếch tán trong) Ngưới ta thường dùng than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc một số chất thải của sản xuất như xỉ tro, xỉ, mạt sắt và các chất hấp phụ bằng khống chất như đất sét, silicagen, keo nhơm… Khi trộn chất hấp phụ với nước người ta sử dụng than hoạt tính ở dạng hạt 0,1mm và nhỏ hơn. Quá trình tiến hành trong một hoặc nhiều bậc. Hấp phụ một bậc được ứng dụng khi chất hấp phụ rất rẻ hoặc là chất thải của sản xuất. Quá trình hấp phụ nhiều bậc đạt hiệu quả cao hơn. Khi đĩ ở bậc một người ta chỉ sử dụng lượng than cần thiết để giảm nồng độ chất ơ nhiễm từ C0 đến C1, sau đĩ than được tách ra bằng lắng, cịn nước thải đi vào bậc hai để được tiếp tục xử lý bằng than mới. PHƯƠNG PHÁP HĨA HỌC Thực chất của phương pháp xử lý hố học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đĩ để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hố học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hồ tan nhưng khơng độc hại, khơng gây ơ nhiễm mơi trường. Phương pháp xử lý hố học thường được áp dụng để xử lý nước thải cơng nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hố học cĩ thể hồn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải. Phương pháp trung hịa Dùng để đưa mơi trường nước thải cĩ chứa các axit vơ cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 – 8,5. Phương pháp này cĩ thể thực hiện bằng nhiều cách; trộn lẫn nước thải chứa axit và chứa kiềm, bổ sung thêm tác nhân hĩa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc cĩ tác dụng trung hịa. Phương pháp oxy hĩa khử Để làm sạch nước thải người ta cĩ thể sử dụng các chất ơxy hĩa như clo ở dạng khí và hĩa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, permanganat kali, bicromat kali, peoxyhyro (H2O2), ơxy của khơng khí, ơzon, pyroluzit (MnO2),…. Trong quá trình ơxy hĩa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hĩa học, do đĩ quá trình ơxy hĩa hĩa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước khơng thể tách bằng những phương pháp khác. Ví dụ khử xyanua hay hợp chất hịa tan của asen. Phương pháp điện hố học Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách oxy hố điện hố trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý. PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Phương pháp này sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân hủy những chất bẩn hữu cơ trong nước thải. Các sinh vật sử dụng các chất khống và hữu cơ để làm dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận được các chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản nên sinh khối tăng lên. Quá trình sau là quá trình khống hĩa chất hữu cơ cịn lại thành chất vơ cơ (sunfit, muối amon, nitrat…), các chất khí đơn giản (CO2, N2,…) và nước. Quá trình này được gọi là quá trình oxy hĩa. Căn cứ vào hoạt động của vi sinh vật cĩ thể chia phương pháp sinh học thành 3 nhĩm chính như sau: Các phương pháp hiếu khí Phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện cĩ oxy. Chất hữu cơ + O2 H2O + CO2 + NH3 + … Các phương pháp xử lý hiếu khí thường hay sử dụng: Phương pháp bùn hoạt tính: dựa trên quá trình sinh trưởng lơ lửng của vi sinh vật. Và phương pháp lọc sinh học: dựa trên quá trình sinh trưởng bám dính của vi sinh vật. Phương pháp bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, kết lại thành các bơng với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng trong nước (cặn lắng chiếm khoảng 30 – 40% thành phần cấu tạo bơng, nếu thổi khí và khuấy đảo đầy đủ trong thời gian ngắn thì con số này khoảng 30%, thời gian dài khoảng 35%, kéo dài tới vài ngày cĩ thể tới 40%). Các bơng này cĩ màu vàng nâu dễ lắng cĩ kích thước từ 3 – 100. Bùn hoạt tính cĩ khả năng hấp phụ (trên bề mặt bùn) và oxy hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước thải với sự cĩ mặt của oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm các bước: Giai đoạn khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt các tế bào vi sinh vật. Hấp phụ: khuếch tán và hấp phụ các chất bẩn từ bề mặt ngồi các tế bào qua màng bán thấm. Quá trình chuyển hĩa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ ở trong tế bào vi sinh vật sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào. Phương pháp lọc sinh học Là phương pháp dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hĩa các chất bẩn hữu cơ cĩ trong nước. Các màng sinh học là các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi. Các vi khuẩn hiếu khí được tập trung ở màng lớp ngồi của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là màng sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng bám dính). Các phương pháp kỵ khí Dựa trên sự chuyển hố vật chất hữu cơ trong điều kiện khơng cĩ oxy nhờ rất nhiều lồi vi sinh vật yếm khí tồn tại trong nước thải. Sản phẩm của quá trình là CH4, CO2, N2, H2S, NH3 trong đĩ CH4 chiếm nhiều nhất. Phân hủy kị khí cĩ thể chia làm 6 quá trình Quá trình lên men Metan gồm 3 giai đoạn - Pha thủy phân: Chuyển các chất hữu cơ phân tử lượng lớn thành hợp chất dễ tan và phân tử lượng nhỏ hơn trong nước. - Pha chuyển hĩa axit: các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật tùy nghi. Chúng chuyển hĩa các sản phẩm phân hủy trung gian thành các axít hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu, axit amin, glyxerin, H2S, CO2, H2. - Pha kiềm: Các vi sinh vật Metan đích thực mới hoạt động. Chúng là những vi sinh vật kỵ khí bắt buộc, chuyển hĩa các sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2. pH trong giai đoạn này sẽ từ từ tăng lên. XỬ LÝ BÙN CẶN Nhiệm vụ của xử lý cặn (cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải): - Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn - Ổn định cặn - Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau Rác (gồm các tạp chất khơng tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau…) được giữ lại ở song chắn rác cĩ thể chở đến bãi rác (nếu lượng rác khơng lớn) hay nghiền rác và sau đĩ dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý. Cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước cĩ thể ứng dụng các cơng trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thiết bị lọc chân khơng, thiết bị lọc ép dây đai, thiết bị ly tâm cặn…). Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%. Máy ép băng tải: bùn được chuyển từ bể nén bùn sang máy ép để giảm tối đa lượng nước cĩ trong bùn. Trong quá trình ép bùn ta cho vào một số polyme để kết dính bùn. Lọc chân khơng: Thiết bị lọc chân khơng là trụ quay đặt nằm ngang. Trụ quay đặt ngập trong thùng chứa cặn khoảng 1/3 đường kính. Khi trụ quay nhờ máy bơm chân khơng cặn bị ép vào vải bọc. Quay li tâm: Các bộ phận cơ bản là rơtơ hình cơn và ống rỗng ruột. Rơtơ và ống quay cùng chiều nhưng với những tốc độ khác nhau. Dưới tác động của lực li tâm các phần rắn của cặn nặng đập vào tường của rơtơ và được dồn lăn đến khe hở, đổ ra thùng chứa bên ngồi. Lọc ép: Thiết bị lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trục lăn. Mỗi một tấm lọc gồm hai phần trên và dưới. Phần trên gồm vải lọc, tấm xốp và ngăn thu nước thấm. Phần dưới gồm ngăn chứa cặn. Giữa hai phần cĩ màng đàn hồi khơng thấm nước. Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn cĩ thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng khác nhau: thiết bị sấy dạng trống, dạng khí nén, băng tải … Sau khi sấy, độ ẩm cịn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển. Đối với trạm xử lý cơng suất nhỏ, việc xử lý cặn cĩ thể tiến hành đơn giản hơn: nén sau đĩ làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát. MỘT SỐ HỆ THỐNG XLNT ĐANG ÁP DỤNG TẠI CÁC KCN Khu cơng nghiệp Tân Tạo Thơng số cơ bản Tổng lưu lượng nước thải: 6000m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ (24h): 250 m3/h Lưu lượng tối đa: 400 m3/2h Tính chấtcơ bản của nước thải dầu vào pH = 6 - 9 SS = 200mg/l BOD5 = 400mg/l COD = 600mg/l Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945-2005) Nước thải từ các nhà máy (tiền xử lý) Bể thu gom Bể điều hịa Hệ điều chỉnh pH, NaOH, H2SO4 Bể bùn hoạt tính Bể tách bùn Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Dinh dưỡng N/P Khí nén Bể gom bùn Máy ép bùn Bánh bùn Thu gom xử lý Clo Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lý nước thải khu cơng nghiệp Tân Tạo Cơng nghệ chủ đạo: Cơng nghệ truyền thống xử lý sinh học với bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng. Ưu điểm: - Cơng nghệ đơn giản, dễ vận hành. - Sử dụng trong trường hợp nước thải cĩ lưu lượng lớn. - Hệ thống được điều khiển hồn tồn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa. Nhược điểm - Diện tích xây dựng lớn. - Địi hỏi nhiều năng lượng trong suốt quá trình hoạt động - Khơng đề phịng được sự cố kim loại nặng, dễ gây chết bùn. Khu cơng nghiệp Việt Nam – Singapore (VSIP) Thơng số cơ bản Lưu lượng dịng thải thiết kế: 6.000 m3/ngày.đêm. Lưu lượng dịng thải thực tế hiện nay: 2.500 m3/ng.đêm. Tính chất nước thải đầu vào COD = 600 mg/l BOD = 400 mg/l SS = 400 mg/l TDS = 400 mg/l Dầu mỡ = 60 mg/l Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945 – 2005) Bể lắng Bể lắng Hố thu gom Bể phân phối Trống lọc Bể điều hịa Hố bơm Tháp lọc sinhhọc Bể tuần hồn Bể aerotank Bể nén bùn Máy ép bùn Nước thải sau xử lý Hình 3.2: Sơ đồ cơng nghệ HTXLNT khu cơng nghiệp Việt Nam - Singapore Cơng nghệ chủ đạo: Sử dụng cơng nghệ vi sinh bám dính (lọc sinh học) kết hợp với bùn hoạt tính aerotank truyền thống. Ưu điểm: - Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, kết hợp xử lý bằng vi sinh vật lơ lửng và dính bám vì vậy hiệu quả xử lý rất cao. - Hệ thống xử lý nước thải hồn chỉnh, nước thải đầu ra đạt chất lượng tốt Nhược điểm: - Khá tốn kém do phải thường xuyên thay vật liệu lọc. - Chi phí đầu tư ban đầu cao, tốn nhiều diện tích xây dựng - Sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải khơng lớn. Khu cơng nghiệp Linh Trung 1 Lưu lượng nước thải thiết kế: 5.000m3/ngđ Tính chất nước thải đầu vào BOD5 = 500 mg/l COD = 800 mg/l SS = 300 mg/l Nhiệt độ = 45°C pH = 5 - 9 Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN 5945-2005) Bể thu gom Lưới chắn rác tinh Bể điều hịa Bể SBR Bể chứa sau xử lý sinh học Bộ lọc tinh Bể đệm Bể tiếp xúc Clorine Đầu ra Bể lọc than hoạt tính Máy ép bùn Bể nén bùn Polymer Bánh bùn Hình 3.3: Sơ đồ cơng nghệ HTXLNT khu cơng nghiệp Linh Trung 1 Cơng nghệ chủ đạo: Sử dụng cơng nghệ bùn hoạt tính theo phương pháp SBR là chủ yếu, cĩ kết hợp cơ học - vật lý. Ưu điểm: - Khả năng xử lý nước thải cĩ BOD cao, khử Nitơ, tiết kiệm diện tích, khơng cần nhiều nhân viên. - Khơng tốn chi phí cho việc tuần hồn bùn. - Thời gian xử lý cĩ thể điều chỉnh linh hoạt Nhược điểm: - Địi hỏi người vận hành phải cĩ trình độ cao, vận hành phức tạp, chi phí xây dựng tốn kém. - Địi hỏi nhiều năng lượng để cấp cho máy thổi khí trong suốt quá trình hoạt động. - Chi phí đầu tư xây dựng bể lọc than hoạt tính khơng hợp lý, tốn kém do phải thay than hoạt tính theo định kì, nước thải cĩ thể khơng cần qua giai đoạn này mà vẫn đạt hiệu quả. Khu Chế Xuất Tân Thuận Cơng suất thiết kế: 10.000m3/ngày Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945-2005) Hình 3.4: Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lý nước thải KCX Tân Thuận Ưu điểm: - Hệ thống xử lý hố học là chủ yếu - Ít tốn diện tích xây dựng - Khơng địi hỏi nhiều năng lượng trong suốt quá trình hoạt động Nhược điểm: - Chi phí xử lý cao - Người điều hành cần cĩ kỹ năng: Theo dõi, kiểm tra các chỉ tiêu đầu ra thường xuyên. CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP CHO KCN ĐỒNG AN II CƠ SỞ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ Đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải dựa vào - Cơng suất trạm xử lý. - Chất lượng nước sau xử lý. - Thành phần, tính chất nước thải khu cơng nghiệp. - Những quy định xả vào cống chung và vào nguồn nước. - Hiệu quả quá trình. - Diện tích đất sẵn cĩ của khu cơng nghiệp - Quy mơ và xu hướng phát triển trong tương lai của khu cơng nghiệp. - Yêu cầu về năng lượng, hĩa chất, các thiết bị sẵn cĩ trên thị trường. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TẠI KCN ĐỒNG AN II Lưu lượng nước thải Ở khu cơng nghiệp, nước thải được kiểm sốt bằng lượng nước cấp cho khu cơng nghiệp hoạt động. Ước tính cĩ khoảng 90 – 95% nước cấp dùng cho sản xuất, 5 – 10% dùng cho sinh hoạt. Lưu lượng nước thải cơng nghiệp dao động phụ thuộc vào lượng nước được sử dụng trong sản xuất biến động theo ngày. Khu cơng nghiệp sử dụng nước cấp do cơng ty cấp nước tỉnh Bình Dương cung cấp. Nhu cầu cấp nước cho KCN hoạt động với cơng suất là 5.495m3/ngàyđêm. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu đi vào hoạt động các nhà máy, cơ sở sản xuất chưa lấp đầy KCN nên hiện nay nhu cầu dùng nước khoảng 3.125m3/ngày. Lượng nước thải tính bằng 80% lượng nước cấp. Từ đĩ cĩ thể ước tính lượng nước thải hiện nay đây cũng là. Đây cũng là cơ sở tính tốn thiết kế và xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung cho KCN trong giai đoạn 1. Giai đoạn đầu KCN xây dựng trạm xử lý nước thải với cơng suất 2.500m3/ngàyđêm và tiếp tục nâng cấp trạm trong tương lai cùng nhịp độ phát triển của KCN. Thành phần và tính chất nước thải Nước thải cĩ thể chứa các chất tan, khơng tan, các chất vơ cơ hoặc hữu cơ. Bảng 4.1: Thành phần tính chất nước thải KCN Đồng An II trước và sau xử lý STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị đầu vào QCVN 24:2009/BTNMT (loại A) 01 Nhiệt độ 0C 40 40 02 pH 6 – 9 6 – 8,5 03 BOD5 (20oC) mg/l 200 30 04 COD mg/l 300 50 05 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 250 50 06 Độ màu Pt-Co 200 20 07 Asen (As) mg/l 0.1 0.05 08 Cadmi (Cd) mg/l 0.01 0.005 09 Chì (Pb) mg/l 0.5 0,1 10 Clo dư (Cl) mg/l - 1 11 Crom (IV) (Cr4+) mg/l 0.1 0.05 12 Crom (III) (Cr3+) mg/l 1 0.2 13 Dầu mỡ khống mg/l 5 5 14 Dầu mỡ thực vật mg/l 20 10 15 Đồng (Cu) mg/l 2 2 16 Kẽm (Zn) mg/l 3 3 17 Mangan (Mn) mg/l 1 0.5 18 Niken (Ni) mg/l 0.5 0.2 19 Phốtpho hữu cơ mg/l 0.5 - 20 Phốt pho tổng số mg/l 6 4 21 Tetracloetylen mg/l 0.005 - 22 Thiếc (Sn) mg/l 1 0.2 23 Thuỷ ngân (Hg) mg/l 0.01 0.005 24 Tổng Nitơ mg/l 30 15 25 Tricloetylen mg/l 0.1 - 26 Amoniac (NH3) mg/l 10 5 27 Florua (F) mg/l 10 5 28 Phenol mg/l 0.5 0.1 29 Sulfua (S) mg/l 0.5 - 30 Xianua (CN) mg/l 0.1 0.07 31 Coliform MPN/100ml 5.000 3000 32 Tổng hoạt độ phĩng xạ Bp/l 0.1 0.1 33 Tổng hoạt độ phĩng xạ Bp/l 1 1 (Nguồn: Ban quản lý khu cơng nghiệp Đồng An II) Nhận xét: Bảng thành phần tính chất nước thải trước và sau xử lý cho thấy sau khi nước thải được xử lý sơ bộ tại các cơ sở sản xuất đã cơ bản đạt chỉ tiêu nguồn tiếp nhận (kênh Hịa Lợi) chỉ cịn một số thơng số như BOD, COD, SS, độ màu, N tổng, Coliforms cịn khá cao và cần tiếp tục xử lý đạt loại A - QCVN 24:2009/BTNMT trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP Dựa trên việc phân tích lưu lượng, thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, kỹ thuật đề xuất 2 phương án xử lý nước thải cho KCN như sau: Phương án 1 Polymer anion FeCl3 Thổi khí Thổi khí Bùn dư Bùn tuần hồn Bơm nước thải NƯỚC THẢI HỐ THU & TRẠM BƠM Cặn rác THIẾT BỊ LƯỢC RÁC TINH CHƠN LẤP BỂ TẠO BƠNG Polymer Bùn lắng BỂ KEO TỤ BỂ LẮNG I BỂ ĐIỀU HỊA Bơm nước thải Nước dư BỂ NÉN BÙN MÁY ÉP BÙN BỂ AEROTANK BỂ LẮNG II BỂ TRUNG GIAN BỒN LỌC ÁP LỰC THÙNG CHỨA BÙN CHƠN LẤP NaOH BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH HỊA LỢI NaOCl Hình 4.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ phương án 1 Phương án 2 Poymer anion Bùn dư Bùn tuần hồn Bơm nước thải NƯỚC THẢI HỐ THU & TRẠM BƠM Cặn rác THIẾT BỊ LƯỢC RÁC TINH CHƠN LẤP Thổi khí BỂ TẠO BƠNG Polymer Bùn lắng BỂ KEO TỤ FeCl BỂ LẮNG I BỂ ĐIỀU HỊA Bơm nước thải Nước dư BỂ NÉN BÙN MÁY ÉP BÙN MƯƠNG OXY HĨA Thổi khí BỂ LẮNG II HỒ SINH VẬT KÊNH HỊA LỢI THÙNG CHỨA BÙN CHƠN LẤP NaOH Hình 4.2: Sơ đồ quy trình cơng nghệ phương án 2 So sánh 2 phương án xử lý Bảng 4.2: So sánh 2 phương án xử lý Phương án Phương án 1 (Bể Aerotank) Phương án 2 (Mương Oxy hĩa) Ưu điểm - Bể Aerotank phù hợp sử dụng trong trường hợp nước thải cĩ lưu lượng bất kì. - Hệ thống được điều khiển hồn tồn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa. - Dễ khống chế các thơng số vận hành - Hiệu quả xử lý BOD, COD khá cao - Cơng nghệ đơn giản, dễ vận hành và dễ bảo dưỡng - Cấu tạo đơn giản. - Khơng cần cán bộ vận hành cĩ chuyên mơn cao. - Hiệu quả xử lý BOD, COD, Nitơ, Photpho … cao. Nhược điểm - Lượng bùn sinh ra nhiều - Khả năng xử lý N, P khơng cao - Cần diện tích lớn, dung tích lớn gấp 3 – 10 lần so với aerotank xử lý nước thải cùng mức độ - Tốn nhiều năng lượng cho khuấy trộn. Phương án Phương án 1 (Bể khử trùng) Phương án 2 (Hồ sinh vật) Ưu điểm - Oxy hĩa tiếp tục các chất hữu cơ cịn sĩt lại trong nước. - Tiêu diệt gần như hồn tồn các vi sinh vật gây bệnh. - Tốn ít diện tích - Quản lý đơn giản, dễ dàng - Phương pháp tốn ít kinh phí, đơn giản, dễ vận hành, khơng địi hỏi cung cấp năng lượng. - Cĩ khả năng làm giảm các vi sinh gây bệnh trong nước thải. - Cĩ khả năng loại các chất hữu cơ, vơ cơ tan trong nước. Nhược điểm - Tốn nhiều hĩa chất - Thời gian xử lý dài ngày - Địi hỏi mặt bằng rộng - Phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên Nhận xét: Sau khi so sánh ưu, nhược điểm 2 cơng nghệ xử lý thấy rằng: Phương án 1 cĩ nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu thiết kế cho trạm xử lý nước thải KCN Đồng An II về quy mơ, kinh tế, quản lý, vận hành. Chính vì vậy chọn phương án 1 để tính tốn thiết kế cho KCN Đồng An II cơng suất 2.500m3/ngàyđêm. Thuyết minh quy trình cơng nghệ lựa chọn Nước thải từ các cơ sở sản xuất trong KCN Đồng An II sẽ tự chảy về hố thu của nhà máy xử lý nước thải theo đường ống chính. Nước thải trước khi đi vào hố thu đi qua song chắn rác để loại bỏ những loại rác thơ để bảo vệ bơm trong hố thu. Nước thải từ hố thu được luân phiên bơm bằng 2 bơm chìm lên thiết bị lược rác tinh. Thiết bị này dùng để tách các loại rác, đá, sỏi cĩ kích thước lớn hơn 1,5mm ra khỏi nước thải. Nước thải sau khi tách rác đi vào bể điều hịa. Bể điều hịa cĩ nhiệm vụ điều hịa lưu lượng và hàm lượng chất thải trong nước thải đi vào nhà máy, đồng thời hạn chế vi sinh kị khí phát triển do cĩ gắn các đĩa phân phối khí. Nước thải từ bể điều hịa được bơm qua hệ thống xử lý hĩa học bằng 2 bơm chìm. Trên đường ống dẫn vào bể keo tụ thì nước thải được châm NaOH để nâng pH của nước thải lên khoảng 9,2 - 9,7. Với pH cao thì kim loại nặng sẽ chuyển sang dạng hidroxit khơng tan. Nước thải tiếp tục đi vào bể keo tụ tại đây chất keo tụ FeCl3 được thêm vào để giúp quá trình keo tụ các hidroxit kim loại. Tiếp theo nước thải đi vào bể tạo bơng và sự cĩ mặt của chất trợ keo tụ là một loại polimer anion để tiếp tục làm tăng kích thước và trọng lượng bơng cặn tạo thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo. Sau bể tạo bơng là bể lắng sơ cấp (lắng I) các chất kết tủa lắng xuống đáy bể, dưới đáy bể cĩ hệ thống cào bùn vào trung tâm đáy bể hình nĩn và được 2 bơm bùn luân phiên định kì bơm về bể nén bùn. Nước sau khi ra khỏi bể lắng I sẽ tự chảy về bể Aerotank. Ở đây khí được cung cấp nhờ các đĩa phân phối khí giúp cho quá trình hịa tan oxy được hiệu quả. Mục đích giai đoạn này là dựa vào hoạt động phân hủy của vi sinh vật làm giảm lượng hữu cơ trong nước thải cũng như làm đơng tụ các chất thải dưới dạng keo lắng. Sinh khối vi sinh vật tăng lên đồng thời, hàm lượng chất hữu cơ giảm đi. Sau đĩ nước tự chảy về bể lắng thứ cấp (bể lắng II), bể lắng II cĩ nhiệm vụ giúp cho việc lắng tách bùn hoạt tính và nước thải đã được xử lý, bùn lắng phần lớn được bơm tuần hồn lại bể Aerotank, lượng bùn dư được bơm vào bể nén bùn. Để đảm bảo nước thải đầu ra đạt QCVN 24:2009/BTNMT, cột A, ta tiến hành lọc lại nước thải sau khi lắng. Do đĩ nước thải sau lắng II cho chảy vào bể chứa trung gian. Bể chứa trung gian cĩ nhiệm vụ điều hịa lưu lượng trước khi bơm lên bể lọc áp lực. Quá trình lọc xảy ra nhờ lớp áp lực nước phía trên vât liệu lọc, giữ lại những cặn lơ lửng và kết tủa chưa lắng ở các cơng trình trước. Sau một thời gian hoạt động, ta tiến hành rửa ngược bể lọc. Nước sau rửa lọc được đưa về bể điều hịa và thực hiện quá trình xử lý tiếp theo. Nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận phải cho qua bể khử trùng (khử trùng bằng NaOCl) nhằm loại bỏ các vi trùng gây bệnh. Mục đích của việc xử lý bùn là để ổn định khối lượng bùn thải, khử nước để làm giảm thể tích bùn. Bùn được bơm từ 2 bể lắng để phân hủy . Bùn sau đĩ được bơm về về máy ép bùn, trộn lẫn với 1 loại Polymer Cation để giúp bùn kết vĩn lại và tăng hiệu quả tách loại nước. Nước tại máy ép bùn được bơm ngược về hố thu. CHƯƠNG 5 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1. MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ VÀ THƠNG SỐ TÍNH TỐN 5.1.1. Mức độ cần thiết xử lý Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng chất lơ lửng SS SS = Trong đĩ: SSv: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chưa xử lý, (mg/l) SSr: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng BOD BOD = Trong đĩ: : Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng COD COD = Trong đĩ: : Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) 5.1.2. Xác định các thơng số tính tốn Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24 vậy lượng nước thải đổ ra liên tục Lưu lượng trung bình ngày: Q Lưu lượng trung bình giờ: Q= Lưu lượng trung bình giây: Q= Lưu lượng giờ lớn nhất: Chọn hệ số khơng điều hịa, giờ cao điểm: kmax = 1,6 Q= 104,16 x 1,6 = 166,65 (m3/h) 5.2. TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.2.1. Bể thu gom Nhiệm vụ Tập trung nước thải từ các nhà máy trong Khu Cơng nghiệp về trạm xử lý. Tính tốn Chọn thời gian lưu nước: t = 20 phút (10 – 60 phút) Thể tích cần thiết W = Qmax.h . t = Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 4 (m) Chiều cao xây dựng của bể thu gom Hxd = H + hbv Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m) Hxd = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tích mặt bằng: A = Kích thước bể thu gom: L x B x Hxd = 4,2m x 3m x 4m Thể tích xây dựng bể: Wt = 4,2 x 3 x 4,5 = 56,7 (m3) Chọn ống dẫn nước vào bể thu gom Chọn ống dẫn nước vào với vận tốc v = 0,9(m/s), D = 500(mm) (Điều 4.6.1 TCVN 7957 – 2008) Theo điều 6.2.5 (TCVN 5957 – 2008) thì độ sâu đặt ống đối với nơi cĩ nhiều xe cơ giới đi lại Hmin = 0,7(m). Vậy, Chọn H = 1(m). Ống dẫn nước thải sang bể điều hịa Nước thải được bơm sang bể điều hịa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2(m/s) (1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2008) Tiết diện ướt của ống A = Đường kính ống dẫn nước thải ra D = (m) Chọn D = 125 (mm). Chọn máy bơm Qmax = 166,65 (m3/h) = 0,046 (m3/s), cột áp H = 10 (m). Cơng suất bơm: N = = 4,51 (Kw) = 6 (Hp) Trong đĩ: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước 1.000 (kg/m3) Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm cĩ cơng suất như nhau (4,5 Kw). Trong đĩ 1 bơm đủ để hoạt động với cơng suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm cịn lại là dự phịng. Bảng 5.1: Tổng hợp tính tốn bể thu gom Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước t Phút 20 Kích thước bể thu gom Chiều dài L mm 4.200 Chiều rộng B mm 3.000 Chiều cao Hxd mm 4.500 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 125 Thể tích bể thu gom Wt m3 56,7 5.2.2. Lưới lọc tinh Nhiệm vụ Loại bỏ các hạt cĩ kích thước nhỏ hơn 1mm giúp bảo vệ thiết bị trước khi đưa vào bể điều hồ. Lưới lọc tinh được đặt trước bể điều hịa, lưới được làm bằng vật liệu Inox cĩ kích thước L x B = 1m x 0,5m . Tính tốn Đặc điểm lưới lọc tinh - Loại lưới: Cố định. - Số lượng: 1 lưới. - Đường kính mắt lưới: 1,5 mm. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua lưới lọc tinh giảm: = x (1 – 5%) = 250 x 0,95 = 237,5 (mg/l) = x (1 – 5%) = 200 x 0,95 = 190 (mg/l) = x (1 – 5%) = 300 x 0,95 = 285 (mg/l) 5.2.3. Bể điều hịa 5.2.3.1. Nhiệm vụ Điều hồ lưu lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thống sơ bộ. Qua đĩ oxy hĩa một phần ch._.