N ội dung của luận văn - Tìm hiểu, thu thập số liệu, tài liệu về “Xưởng thuỷ hải sản Mỹ Huê”; - Tìm hiểu các công nghệ xử lý nước thải Thủy sản; - Lựa chọn công nghệ phù hợp với thành p
M ục tiêu của luận văn
Nghiên cứu các phương pháp xử lý nước thải thủy sản;
Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải thuỷ sản công suất 500m 3 /ngày đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-2005, loại B.
N ội dung của luận văn
- Tìm hiểu, thu thập số liệu, tài liệu về “Xưởng thuỷ hải sản Mỹ Huê”;
- Tìm hiểu các công nghệ xử lý nước thải Thủy sản;
- Lựa chọn công nghệ phù hợp với thành phần, tính chất nước thải, điều kiện mặt bằng, tiêu chuẩn xả thải, khả năng đầu tư…;
- Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải;
Ph ương pháp thực hiện
- Thu thập số liệu, tài liệu liên quan, tổng hợp số liệu
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THỦY HẢI SẢN MỸ
Quy trình công ngh ệ chế biến thuỷ sản
Tiếp nhận nguyên liệu Rửa, sơ chế
Rửa, phân cỡ/phân loại
Cân, xếp khuôn Chờ đông Cấp đông Tách khuôn, mạ băng
Bao gói, đóng thùng Bảo quản Thành phẩm
Hình 2.1: Qui trình sản xuất của xí nghiệp
Thuyết minh qui trình sản xuất
Nguồn nguyên liệu của công ty là cá, được tiếp nhận từ nhiều địa phương khác nhau, chủ yếu do đại lý cung cấp và chỉ ít khi công ty trực tiếp mua Khi về đến xí nghiệp, nguyên liệu qua khâu tiếp nhận để kiểm tra số lượng và chất lượng; các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng thường được dùng là tiêu chuẩn cảm quan và tiêu chuẩn hóa học Trong quá trình tiếp nhận, nước thải phát sinh từ nước đá, nước rửa xe và nước rửa sàn dùng để tiếp nhận nguyên liệu Nếu nguyên liệu đạt yêu cầu, nguyên liệu được đem đi rửa bằng nước đá lạnh pha chlorine 50 ppm, với nhiệt độ ≤ 5°C.
Do các máy cấp đông làm việc gián đoạn và năng suất làm việc của tủ lớn nên khi chưa đủ số lượng theo công suất tủ thì các khuôn được đưa vào kho tiền đông để bảo quản tránh hư hỏng Kho tiền đông cũng góp phần rút ngắn thời gian cấp đông và sản phẩm đồng đều về nhiệt độ khoảng - 40
C và chuyển qua khâu sơ chế, các hoạt động ở khâu này là xử lí nguyên liệu như làm sạch, philê, … Sau đó, nguyên liệu được rửa bằng nước đá lạnh pha cholorine 20 ppm và để ráo trước khi phân cỡ Đối với sản phẩm chế biến thì nguyên liệu được chuyển qua khâu chế biến rồi mới đem cân, xếp khuôn trọng lượng tùy vào kích cỡ và loại sản phẩm khác nhau hay theo yêu cầu khách hàng Đây là khâu phát sinh ra lượng lớn nước thải trong qui trình chế biến. oC, trong thời gian ≤ 4 h, nhiệt độ tâm sản phẩm ≤ -12 o
Sau khi cấp đông xong, sản phẩm được đưa qua thiết bị tách khuôn có vòi phun nước Khuôn được đặt úp lên băng tải và di chuyển qua khu vực mạ băng bằng cách nhúng vào nước có nhiệt độ 0–5°C để hình thành lớp băng trên bề mặt, giúp làm lạnh nhanh và đồng đều.
C oC Mỗi sản phẩm được bao gói rồi cho vào thùng carton đưa vào kho bảo quản lạnh ở -18 o
Trong quy trình chế biến thủy sản đông lạnh, nước thải phát sinh chủ yếu từ các khâu tiếp nhận nguyên liệu, rửa nguyên liệu, sơ chế nguyên liệu, chế biến, tách khuôn và mạ băng; bên cạnh đó là lượng nước lớn dùng cho vệ sinh công nhân (rửa tay, nhúng ủng, …), vệ sinh các dụng cụ và thiết bị tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm, cũng như vệ sinh sàn, nhà xưởng và khu vực sản xuất.
C chờ xuất Đối với các khâu còn lại này thì lượng nước thải phát sinh cũng khá lớn tuy nhiên các tạp chất và chất bẩn ít hơn các công đoạn trên.
Điều kiện tự nhiên – môi trường tại khu vực Nhà máy
Điều kiện tự nhiên
2.2.1.1 Vị trí địa lý tại khu vực Nhà máy Mỹ Huê
Hiện nay, xưởng Thủy Hải Sản Mỹ Huê thuộc công ty Hải Sản Sài Gòn tọa lạc tại ấp Vĩnh Hội - Long Đức Thị Xã Trà Vinh Có vị trí thuận tiện trong giao lưu kinh tế
Chịu ảnh hưởng chung của khí hậu trong khu vực tỉnh Trà Vinh, là vùng nhiệt đới gió mùa, khí hậu ít thay đổi, có hai mùa ( khô và mưa) và chế độ mưa hàng năm theo mùa rõ rệt
Thay đổi theo mùa trong năm, mùa mưa nhiệt độ có xu hướng tăng cao hơn, tuy nhiên sự chênh lệch các tháng trong năm là không lớn
Diễn biến chế độ nhiệt độ không khí trong vùng như sau: nhiệt độ trung bình trong năm 2006: 26,5 – 37,3oC Tháng nóng nhất trong năm là tháng 2, tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng 1
Chế độ mưa hàng năm phân phối theo hai mùa rõ rệt
2.2.1.5 Độ ẩm trung bình (%) Ẩm độ cao, trung bình các tháng trong năm 2006 là 79%, cao nhất là tháng 7 (85%) và thấp nhất là tháng 12 ( 76%)
Bảng 2.1: Độ ẩm trung bình các tháng ở Trà vinh trong năm 2006
( Nguồn: Niên giám thống kê Trà Vinh, 2006)
Các v ấn đề môi trường tại Nhà máy
Trong quá trình hoạt động của công ty sẽ phát sinh ra một lượng nước thải tác động đến môi trường nước, bao gồm các nguồn gốc chủ yếu sau:
Nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt bắt nguồn từ hoạt động tắm giặt, từ nhà vệ sinh và từ nhà ăn Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là chứa nhiều chất lơ lửng và dầu mỡ từ nhà bếp, cùng với nồng độ chất hữu cơ cao từ nhà vệ sinh Nước thải này cần được thu gom tập trung và xử lý trước khi xả ra môi trường nhằm ngăn ngừa ô nhiễm nguồn nước mặt; nếu tích tụ lâu ngày, các chất hữu cơ sẽ phân hủy gây mùi khó chịu.
2.2.2.2 Nước thải vệ sinh nhà xưởng, máy móc thiết bị
Nguồn nước thải này chứa nhiều loại hoá chất tẩy rửa, dầu nhớt thiết bị, rác và có hàm lượng chất lơ lửng cao.
Bản thân nướcmưa không làm ô nhiễm môi trường.Tuy nhiên, vào mùa mưa, nước mưa chảy tràn trên mặt đất tại các khu vực nhà máy sẽ cuốn theo dầu mỡ (dùng bôi trơn động cơ), đất cát và các chất cặn bã xuống đường thoát nước, nếu không có biện pháp tiêu thoát tốt, sẽ gây tình trạng ứng đọng nước mưa, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường. Để tạo điều kiện cho việc thông thoát nước mưa triệt để, đường thoát nước mưa có bộ phận chắn rác trước khi đổ vào mương thoát nước mưa chung của khu vực.
Nguồn phát sinh: bao gồm nước thải sản xuất tại các phân xưởng sản xuất.Với lưu lượng trung bình khoảng 250 m 3
Qua các công đoạn chế biến thì nước thải chứa các chất hữu cơ ở các dạng khác nhau Tùy theo đặc tính của nguyên liệu sử dụng và từng công đoạn chế biến mà nước thải có mức độ nhiễm bẩn khác nhau Tuy nhiên thành phần chủ yếu là protein, lipid, acid amin, các chất rắn lơ lửng, các sản phẩm trung gian trong quá trình phân hủy chất hữu cơ,
Dựa vào tính chất nước thải của xí nghiệp và tham khảo các tài liệu kỹ thuật liên quan cùng kết quả phân tích mẫu nước thải, chúng tôi chọn những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm và hiệu quả xử lý nước thải của xí nghiệp Các chỉ tiêu này cho phép so sánh chất lượng nước trước và sau xử lý, đo lường khả năng loại bỏ các chất hữu cơ, chất rắn và các thông số môi trường chủ chốt Việc lựa chọn chỉ tiêu một cách hệ thống giúp tăng tính khách quan của kết quả và hỗ trợ quá trình vận hành, cải tiến công nghệ xử lý cũng như đảm bảo tuân thủ quy định môi trường Kết quả sau cùng cung cấp nền tảng cho tối ưu hóa công nghệ xử lý nước thải và các biện pháp quản lý nước thải của xí nghiệp.
2.2.2.5 Các s ự cố môi trường khác
Song song với các vấn đề môi trường chính như đã nêu, các sự cố môi trường có thể phát sinh như:
Cháy kho chứa bao bì,
Cháy, rò rỉ nhiên liệu, rò rỉ gas ở giàn lạnh.
Lũ lụt lớn bất thường có thể gây ảnh hưởng đến chuyên chở sản phẩm.
Nghiêm trọng nhất là nổ hệ thống làm lạnh, đây là sự cố nguy hiểm nhất của các nhà máy đông lạnh, có thể ảnh hưởng đến tính mạng của số đông công nhân.
Các sự cố nêu trên, nếu xảy ra, có thể gây hậu quả nghiêm trọng về tính mạng và tài sản Vì vậy, công ty luôn tuân thủ nghiêm ngặt các quy định, quy tắc an toàn và triển khai các biện pháp phòng ngừa nhằm hạn chế tối đa các nguy cơ đã nêu và bảo vệ an toàn cho người lao động cũng như tài sản của tổ chức.
CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
Nước thải thường chứa nhiều tạp chất và vi sinh có bản chất khác nhau Vì vậy, mục đích của xử lý nước thải là sao cho nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn đã đặt ra Trong phần này sẽ đưa ra một số phương pháp cơ bản có thể được áp dụng trong công nghệ xử lý nước thải thủy sản.
Ph ương pháp xử lý cơ học
Song ch ắn rác
Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các công trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn.
Hình 3.2: Song chắn rác cơ giới
Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành 2 loại:
∗ Song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 ÷100mm.
∗ Song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 ÷25mm.
L ưới lọc
Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ Kích thước mắt lưới từ 0,5÷1,0mm
Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa.
B ể lắng cát
Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng đợt
I Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo Bể lắng cát gồm 3 loại:
Hình 3.3: Bể lắng cát ngang
∗ Bể lắng cát thổi khí
∗ Bể lắng cát ly tâm
B ể tách dầu mỡ
Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước 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 khó khăn trong quá trình lên men cặn.
B ể điều hoà
Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ở mức ổn định, khắc phục sự cố vận hành do dao động về nồng độ và lưu lượng nước thải, từ đó nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học Vì vậy, nó đóng vai trò then chốt trong hệ thống xử lý nước thải, giúp các quá trình sinh học vận hành ổn định và hiệu quả hơn Bể điều hòa có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí nhằm phù hợp với quy mô, đặc thù nguồn thải và yêu cầu vận hành của từng dự án.
* Bể điều hòa lưu lượng
* Bể điều hòa nồng độ
* Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ.
B ể lắng
Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc trọng lực Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước thải Vì vậy đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học Để có thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học.
Bể lắng được chia làm 3 loại:
∗ Bể lắng ngang (có hoặc không có vách nghiêng):
∗ Bể lắng đứng: mặt bằng là hình tròn hoặc hình vuông Trong bể lắng hình tròn nước chuyển động theo phương bán kính (radian).
∗ Bể lắng li tâm: mặt bằng là hình tròn Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.
B ể lọc
Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai
11 chế độ lọc và rửa lọc Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm có trong nước thải Các loại bể lọc được phân loại như sau:
∗ Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt
Ph ương pháp xử lý hoá học
Đông tụ và keo tụ
Phương pháp đông tụ-keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương, độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy lắng.
Sử dụng đụng tụ hiệu quả khi cỏc hat keo phõn tỏn cú kớch thước 1-100àm Để tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như:
O Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở 200C là 362 g/l pH tối ưu từ 4,5-8
O.Độ hòa tan của phèn sắt trong nước ở 200C là 265 g/l Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9.
Khác với đông tụ, keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp chất cao phân tử vào Chất keo tụ thường sử dụng như: tinh bột, ester, cellulose, … Chất keo tụ có thể sử dụng độc lập hay dùng với chất đông tụ để tăng nhanh quá trình đông tụ và lắng nhanh các bông cặn Chất đông tụ có khả năng làm mở rộng phạm vi tối ưu của quá trình đông tụ, làm tăng tính bền và độ chặt của bông cặn, từ đó làm giảm được lượng chất đông tụ, tăng hiệu quả xử lý Hiện tượng đông tụ xảy ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ theo các hạt lơ lửng Khi hòa tan vào nước thải, chất keo tụ có thể ở trạng thái ion hoặc không ion, từ đó ta có chất keo tụ ion hoặc không ion.
Hình 3.6: Quá trình tạo bông cặn của các hạt keo
Trung hoà
Nước thải của một số ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp hóa chất, do các quá trình công nghệ có thể có chứa các acid hoặc bazơ, có khả năng gây ăn mòn vật liệu, phá vỡ các quá trình sinh hóa của các công trình xử lý sinh học, đồng thời gây các tác hại khác, do đó cần thực hiện quá trình rung hòa nước thải.
Các phương pháp trung hòa bao gồm:
∗ Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm.
∗ Trung hòa dịch thải có tính acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH, KOH,
NaCO 3 , NH 4 OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa như CaCO3
∗ Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid.
, dolomit,… Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố:
∗ Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của chúng
∗ Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hóa học.
Oxy hoá kh ử
Đa số các chất vô cơ không thể xử lý bằng phương pháp sinh hóa được, trừ các trường hợp các kim loại nặng như: Cu, Zn, Pb, Co, Fe, Mn, Cr,…bị hấp phụ vào bùn hoạt tính Nhiều kim loại như : Hg, As,…là những chất độc, có khả năng gây hại đến sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hóa khử Có thể dùng các tác nhân oxy hóa như
Cl 2 , H 2 O 2 , O 2 không khí, O 3 hoặc pirozulite ( MnO2
Điện hoá
) Dưới tác dụng oxy hóa, các chất ô nhiểm độc hại sẽ chuyển hóa thành những chất ít độc hại hơn và được loại ra khỏi nước thải.
Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: oxy hóa ở anod và khử ở catod Xử lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có lưu lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc. Ưu điểm :
∗ Không cần pha loãng sơ bộ nước thải.
∗ Không cần tăng thành phần muối của chúng.
∗ Có thể tận dụng lại các sản phẩm quý chứa trong nước thải.
∗ Diện tích xử lý nhỏ.
∗ Phải tẩy sạch bề mặt điện cực khỏi các tạp chất.
Ph ương pháp xử lý hóa lý
Tuy ển nổi
Là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của hai pha khí-nước và xảy ra khi có năng lượng tự do trên bề mặt phân chia, đồng thời cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở những nơi tiếp xúc khí- nước-
Phương pháp tuyển nổi dạng bọt là kỹ thuật xử lý nước thải được dùng để tách các chất không tan ra khỏi nước bằng cách hình thành các bọt nổi lên mặt nước Quá trình này cũng giúp làm giảm một phần nồng độ của một số chất hòa tan trong nước thải, từ đó tăng hiệu quả làm sạch và cải thiện chất lượng nước đầu ra Với ưu điểm tách nhanh, hiệu quả và chi phí vận hành hợp lý, tuyển nổi dạng bọt được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải công nghiệp và cấp nước, góp phần đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường.
Phân ly dạng bọt (tuyển nổi) là công nghệ xử lý nước thải cho phép loại bỏ các chất hòa tan, ví dụ như chất hoạt động bề mặt Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là thu cặn với độ ẩm thấp và loại bỏ hiệu quả các tạp chất Phương pháp tuyển nổi được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất tơ sợi nhân tạo, giấy cellulose và thực phẩm.
Hình 3.7: Bể tuyển nổi kết hợp với cô đặc bùn
H ấp phụ
Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hoặc động.
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất bị hấp phụ có thể bị giải hấp và chuyển ngược lại vào chất thải Các chất hấp phụ thường được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than bùn, silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính,… và các chất hấp phụ này còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng.
Trích ly
Phương pháp tách chất bẩn hữu cơ hòa tan có trong nước được thực hiện bằng cách trộn nước với một dung môi thích hợp Theo nguyên lý phân bố, chất hữu cơ sẽ hòa tan tốt hơn trong dung môi so với nước, khiến chúng chuyển từ pha nước sang pha dung môi khi trộn Sau khi hai pha được tách biệt, dung môi chứa chất hữu cơ được thu hồi để xử lý tiếp, giúp nước được làm sạch và chất bẩn được tách ra hiệu quả Việc lựa chọn dung môi có độ hòa tan cao với chất hữu cơ và ít ảnh hưởng đến nước sẽ tối ưu hóa hiệu quả tách và an toàn cho quy trình xử lý nước.
Trao đổi ion
Các chất cấu thành pha rắn, mà trên đó xảy ra sự trao đổi ion, gọi là ionit Các ionit có thể có nguồn gốc nhân tạo hay tự nhiên, là hữu cơ hay vô cơ và có thể được tái sinh để sử dụng liên tục Được sử dụng để loại các ion kim loại trong nước thải.
Ph ương pháp xử lý sinh học
Công trình x ử lý trong điều kiện tự nhiên
3.4.1.1 Ao hồ sinh học ( ao hồ ổn định nước thải) Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa Phương pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chí phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao.Quy trình được tóm tắt như sau:
Nước thải → (loại bỏ rác, cát sỏi, , (Các ao hồ ổn định( Nước đã xử lý))
Ao nông 0,3-0,5m có quá trình oxi hoá các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh vật Gồm 2 loại: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo.
Ao kị khí là loại ao sâu, có ít hoặc không có điều kiện hiếu khí, tạo điều kiện cho vi sinh vật kị khí sống mà không cần oxy Các vi sinh vật kị khí sử dụng oxi nhận từ các hợp chất như nitrat và sulfat làm chất nhận điện tử để oxi hoá các chất hữu cơ và các hợp chất như rượu Quá trình phân hủy kị khí sinh ra các sản phẩm chính là CH4, H2S và CO2.
,… và nước Chiều sâu hồ khá lơn khoảng 2-6m
Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hoà tan có đều ở trong nước và phân hủy kị khí (chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng đáy.
Ao hồ tùy nghi được chia làm 3 vùng:lớp trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng kị khí tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí.
∗ Hồ ổn định bậc III
Nước thải sau khi xử lý cơ bản ( bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch để xả vào nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III) Một trong các công trình xử lý bậc III là ao hồ ồn định sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá.
3.4.1.2 Phương pháp xử lý qua đất
Thực chất của quá trình xử lý là: khi lọc nước thải qua đất các chất rắn lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng Những chất này tạo ra một màng gồm rất nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải
Những vi sinh vật sẽ xử dụng ôxy của không khí qua các khe đất và chuyển hóa các chất hữu cơ thành các hợp chất khoáng.
Hình 3.9: Xử lý nước thải bằng đất
Công trình x ử lý sinh học hiếu khí
Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí có thể kể đến hai quá trình cơ bản
– Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lửng
– Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính.
Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu khí gồm bể Aerotank bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dính bám), bể lọc sinh học và tháp lọc sinh học, cùng với bể sinh học tiếp xúc quay Các hệ thống này cung cấp khả năng phân hủy chất hữu cơ hiệu quả, ổn định trong vận hành và thích ứng với nhiều mức tải nước thải, đáp ứng các yêu cầu xử lý môi trường và hiệu quả vận hành cao.
3.4.2.1 Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank
Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sảnvà phát triển dần lên thành các bóng cặn gọi là bùn hoạt tín Bùn hoạt tính là các bóng cặn có mầu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Các vi sinh vật đồng hoá các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh Như vậy các chất hữu cơ có trong nước thải được chuyển hoá thành các chất vô cơ như H2O, CO 2
Quá trình sinh học có thể diễn tả tóm tắt như sau: không độc hại cho môi trường.
Chất hữu cơ + vi sinh vật + ôxy ⇒ NH 3 + H 2
O + năng lượng + tế bào mới
Chất thải + bùn hoạt tín + không khí ⇒ Sản phẩm cuối + bùn hoạt tín dư
Một số loại bể Aerotank thường dùng trong xử lý nước thải:
∗ Bể Aerotank tải trọng cao:
Bể Aerotank tải trọng cao hoạt động tương tự như bể có dòng chảy nút, có khả năng chịu tải trọng chất bẩn lớn và đạt hiệu suất làm sạch cao Quá trình này tiêu thụ ít năng lượng và sinh ra lượng bùn thấp, giúp tối ưu hiệu quả xử lý nước thải và giảm chi phí vận hành cho hệ thống.
Nước thải đi vào có độ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500mg/l, tải trọng bùn hoạt tín là 400-1000mg BOD/g bùn (không tro) trong một ngày đêm.
∗ Bể Aerotank có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy ( bể có dòng chảy nút)
Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đó nhu cầu cung câp ôxy cũng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ. Ưu điểm:
• Giảm được lượng khí cấp vào tức giảm công suất của máy thổi khí.
• Không có hiện tượng làm thoáng quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất Nitơ.
• Có thể áp dụng ở tải trọng cao (F/M cao), chất lượng nước ra tốt hơn.
∗ BểAerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định ( Contact Stabilitation)
Bể Aerotank hai ngăn, gồm ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh, là một giải pháp xử lý nước thải hiệu quả Ưu điểm của loại bể này nằm ở dung tích nhỏ của Aerotank, giúp chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải, đồng thời phù hợp với nước thải có hàm lượng keo cao.
∗ Bể không khí kéo dài
Khi nước thải có tỉ số F/M (tỉ lệ giữa BOD5 và bùn hoạt tín – mgBOD 5
∗ Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh
/mg bùn hoạt tín) thấp, tải trọng thấp, thời gian thông khí thường là 20-30h Ưu điểm: pha loãng ngay tức khắc nồng độ của các chất ô nhiễm trong toàn thể tích bể, khong xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho loại nước thải có chỉ số thể tích bùn cao, cặn khó lắng.
Dựa trên nguyên lý làm việc của Aerotank khuấy đảo hoàn chỉnh người ta thay không khí nén bằng cách sục khí oxy tinh khiết
• Hiệu suất cao nên tăng được tải trọng BOD
• Giảm thời gian sục khí
• Giảm bùn đáng kể trong quá trình xử lý
Mương oxy hoá là dạng cải tiến của bể Aerotank, có thiết kế khuấy trộn hoàn chỉnh theo hình vòng chữ O và vận hành ở chế độ thoáng khí kéo dài Dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải di chuyển theo chu trình tuần hoàn liên tục trong mương, giúp quá trình oxy hoá sinh học diễn ra liên tục và hiệu quả Nhờ cấu trúc vòng kín và sự tuần hoàn của nước thải, mương oxy hoá tối ưu hoá hiệu suất xử lý chất hữu cơ và loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải, phù hợp cho các hệ thống xử lý nước thải quy mô vừa và lớn.
Đây là hệ thống xử lý nước thải được thiết kế nhằm phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình oxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc Trong bể chứa, vật liệu tiếp xúc đóng vai trò là giá thể cho vi sinh vật sống bám và phát triển Hệ thống có hai dạng phổ biến, mỗi dạng mang lại hiệu quả xử lý khác nhau tùy tải lượng chất hữu cơ và lưu lượng nước.
- Bể lọc sinh học nhỏ giọt : là bể lọc sinh học có vật liệu lọc không ngập trong nước Giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 – 15 mg/l với lưu lượng nước thải không quá 1000 m 3
- Bể lọc sinh học cao tải: lớp vật liệu lọc được đặt ngập trong nước Tải trọng nước tới 10 – 30 m
- Tháp sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng có chiều cao khá lớn: ngđ tức là gấp 10 – 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt.
Hình 3.11: Bể lọc sinh học nhỏ giọt
3.4.2.4 Đĩa quay sinh học RBC (Rotating Biological Contactors)
RBC (Rotating Biological Contactor) là hệ thống xử lý nước thải gồm các đĩa tròn xếp liền nhau bằng polystyrene hoặc PVC Những đĩa này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ, cho phép vi sinh vật tăng trưởng và bám dính lên bề mặt đĩa Khi vận hành, lớp màng nhày hay biofilm hình thành trên toàn bộ bề mặt ướt của đĩa, tăng hiệu quả phân hủy chất hữu cơ nhờ tiếp xúc liên tục giữa nước thải và sinh vật.
20 đĩa. Đĩa quay làm cho sinh khối luôn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với không khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối trong điều kiện hiếu khí
3.4.2.5 Bể sinh học theo mẻ SBR (Sequence Batch Reactor)
SBR là một dạng của bk Trong khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể Ưu điểm là khử được các hợp chất chứa Nitơ, Photpho khi vận hành đúng các qui trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí.
Bể SBR hoạt động theo 5 pha:
– Pha làm đầy (Fill): thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1-3 giờ
Dòng nước thải được đưa vào bể phản ứng trong suốt thời gian làm đầy của mỗi chu kỳ, và hệ thống hoạt động theo chế độ mẻ liên tiếp có thể thay đổi linh hoạt giữa các trạng thái: làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí Mỗi mẻ được kiểm soát để tối ưu hoá quá trình xử lý, đảm bảo hòa tan và oxy hóa các chất ô nhiễm đồng thời duy trì lưu lượng và nồng độ oxy phù hợp trong bể.
− Pha phản ứng, thổi khí (React): Tạo phản ứng sihnh hoá giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp Thới gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, thường khoảng 2 giờ Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hoá có thể thực hiện chuyển Nitơ từ dạng N-NH 3 sang N-NO 2 2- và nhanh chóng chuyển sang dạng N-NO 3
Công trình x ử lý sinh học kỵ khí
Phân huỷ kỵ khí (Anaerobic Descompostion) là quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành chất khí (CH4 và CO 2
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh ra khí là từ 32-35
Trong điều kiện yếm khí, quá trình chuyển hóa axit hữu cơ thành khí mêtan sinh ra ít năng lượng Lượng chất hữu cơ được chuyển hóa thành khí mêtan chiếm khoảng 80–90%.
Một ưu điểm nổi bật của quá trình xử lý kỵ khí là lượng bùn sinh ra thấp Nhờ lượng bùn ít, chi phí xử lý bùn được giảm đáng kể so với các quá trình xử lý hiếu khí Điều này giúp tối ưu hóa chi phí vận hành và bảo trì của hệ thống xử lý nước thải Vì vậy, xử lý kỵ khí được xem là giải pháp kinh tế và bền vững cho quy trình xử lý nước thải.
Trong quá trình lên men kỵ khí, thường có 4 nhóm vi sinh vật phân huỷ vật chất hữu cơ nối tiếp nhau:
Các vi sinh vật thủy phân (hydrolytic) phân hủy các chất hữu cơ ở dạng polymer như polysaccharide và protein thành các monomer đơn giản Quá trình bẻ gãy mạch cacbon này vẫn chưa làm giảm COD (Chemical Oxygen Demand), nghĩa là lượng chất hữu cơ có khả năng oxy hóa vẫn được giữ nguyên sau thủy phân.
- Các momomer được chuyển hoá thành các axit béo (VFA) với một lượng nhỏ H2
- Tất cả các axit có mạch carbon dài hơn axit acetic được chuyển hoá tiếp thành acetic và H
Các axit chủ yếu là Acetic, propionic và butyric với những lượng nhỏ của axit Valeric Ở giai đoạn axit hoá này, COD có giảm đi đôi chút (không quá 10%).
3.4.3.1 Phương pháp kỵ khí với trưởng lơ lửng bởi các vi sinh vật Acetogenic.
* Phuơng pháp tiếp xúc kỵ khí
Bể lên men có thếit bị trộn và bể lắng riêng
Quá trình này cung cấp phân ly và hoàn lưu các sinh vật giống, do đó cho phép vận hành quá trình ở thời gian lưu từ 6 – 12 giờ.
Cần thiết bị khử Desgasifier để giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bước phân ly Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lưu chất rắn được xác định là 10 ngày ở nhiệt độ 32°C; nếu nhiệt độ giảm đi 11°C, thời gian và hiệu suất lưu chất rắn có thể bị ảnh hưởng.
* Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
C, thời gian lưu đòi hỏi phải tăng gấp đôi.
Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và đựơc phân phối đồng đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) và các chất hữu cơ bị phân huỷ.
Các bọt khí mêtan NH3, H 2 S nổi lên trên và được thu bằng các chụp khí để dẫn ra khỏi bể Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vủng lắng bể phân tách 2 pha lỏng và rắn Sau đó ra khỏi bể, bùn hoạt tình thì hoàn lưu lai vùng lớp bong bùn Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó rất quan trọng khi vận hành UASB.
Thường cho thêm vào bể 150mg/l Ca 2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5 -10 mg/l Fe 2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ Để duy trì lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0.6 – 0.9 m/h
3.4.3.2 Phương pháp kỵ khí với sinh trưởng gắn kết
* Lọc kỵ khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ (ANAFIZ)
Lọc kỵ khí gắn với sự tăng trưởng các vi sinh vật kỵ khí trên các giá thể Bể lọc có thể được vận hành ở chế dộ dòng chảy ngược hoặc xui.
Giá thể lọc trong quá trình lưu giữ bùn hoạt tính trên nó cũng có khả năng phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong quá trình tiêu hoá.
* Lọc khí với vật liệu giả lỏng trương nở (ANAFLUX)
Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt và quá trình dâng lên của dòng nước làm lớp vật liệu giản nở, từ đó tăng tối đa sự tiếp xúc giữa màng sinh học và các chất hữu cơ trong một đơn vị thể tích Ưu điểm của hệ thống này bao gồm tăng hiệu quả xử lý sinh học nhờ tối ưu hóa tiếp xúc giữa sinh học và chất hữu cơ, cải thiện khả năng xử lý ở các điều kiện dòng chảy khác nhau, giảm thiểu khối lượng vật liệu cần thiết và tối ưu chi phí vận hành, đồng thời dễ mở rộng quy mô cho xử lý nước thải công nghiệp và đô thị.
- Ít bị tắc nghẽn trong quá trình làm việc với vật liệu lọc.
- Không tẩy trôi các quần thể sinh học bám dính trên vật liệu.
- Có khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng.
CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
4.1 Thành phần, tính chất nước thải đầu vào
Qua số liệu khảo sát và phân tích cho thấy nước thải sản xuất của Công ty bị nhiễm bẩn chủ yếu bởi thành phần chất hữu cơ (dễ phân hủy sinh học), chất rắn lơ lửng, dầu mỡ và một số ô nhiễm khác Các thành phần này chiếm tỷ trọng lớn trong nước thải và ảnh hưởng tới chất lượng nước xả ra môi trường Do đó cần áp dụng các biện pháp xử lý phù hợp để giảm nồng độ các chất ô nhiễm này và đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường.
Bảng 4.2: Thành ph ần nước thải sản xuất Công ty Th ủy Hải Sản Sài Gòn Tại Trà Vinh
THÔNG SỐ GIÁ TRỊ TCVN 5915 - 2005 pH 6,5 mg/L 5,5 – 9
4.2 Lưu lượng nước thải của nhà máy
Lưu lượng nước thải là một trong hai thông số quan trọng nhất để quyết định phương án xử lý nước thải Kết quả khảo sát thực tế theo yêu cầu của quý công ty cho thấy hệ thống xử lý nước thải cho xưởng Thủy Hải Sản Mỹ Huê được thiết kế với công suất 500 m³/ngày đêm, đảm bảo xử lý lượng nước thải phát sinh và đạt các tiêu chuẩn chất lượng nước thải sau xử lý Việc xác định chính xác lưu lượng giúp lựa chọn công nghệ và thiết kế hệ thống phù hợp, tối ưu chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả xử lý nước thải cho xưởng.
4.3 Yêu cầu nước thải sau xử lý
Hiện nay, xưởng Thủy Hải Sản Mỹ Huê thuộc công ty Hải Sản Sài Gòn tọa lạc tại ấp
Vĩnh Hội - Long Đức Thị Xã Trà Vinh Nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý là sông Cổ
Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế nhằm đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn nước loại B, theo TCVN 5945-2005 Việc tuân thủ tiêu chuẩn này giúp bảo vệ chất lượng nguồn nước, hạn chế ô nhiễm và đáp ứng các yêu cầu về môi trường cho hoạt động công nghiệp và dân dụng.
4.4 Đề xuất công nghệ xử lý
4.4.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý
Khi lựa chọn phương án xử lý, ta cần cân nhắc các yếu tố sau:
Công suất của trạm xử lý
Thành phần và đặc tính nước thải
Mức độ cần thiết xử lý nước thải
Tiêu chuẩn xả thải vào nguồn tiếp nhận tương ứng
Phương pháp sử dụng cặn Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thuỷ văn của trạm xử lý
Các tiêu chuẩn kinh tế, kỹ thuật khác.
4.4.2 Phân tích l ựa chọn phương án công nghệ
Dựa vào thành phần và tính chất của nước thải như trên, 2 phương án xử lý được đề xuất như sau :
NƯỚC THẢI SAU XỬ LÝ TCVN 5945 – 2005 CỘT B
Hình 4.14: Sơ đồ khối HTXLNT thuỷ sản theo phương án 1
Thuyết minh quy trình công nghệ:
Nước thải nhiễm bẩn từ hoạt động sản xuất của xí nghiệp được dẫn vào hố thu có đặt song chắn rác nhằm giữ lại các vật thể có kích thước lớn trong nước thải, tránh các sự cố về bơm, nghẹt đường ống Rác được thu gom định kỳ và có biện pháp xử lý khác
Nước thải từ hố thu được bơm qua bể vớt chất nổi Tại đây, các váng dầu mỡ nổi lên trên mặt nước sẽ được đưa về một thùng chứa bằng thanh gạt tự động, thời gian lưu nước là 30phút.