Đồ án xử lý nước thải thủy sản

Phương pháp hóa lý: Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hố lý là áp dụng các quátrình vật lý và hố học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với c

Phần một

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI

NHÀ MÁY THỦY SẢN

I Quy trình công nghệ:

Tùy thuộc vào các loại nguyên liệu như tôm, cá, sò, mực, cua, … mà công nghệ

sẽ có nhiều điểm riêng biệt Tuy nhiên quy trình sản xuất có các dạng chung như sau:

Quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm khô của công ty Seaspimex

(Nguồn Phan Thu Nga – luận văn cao học 1997)

Nước thải

Nguyên liệu khô

Sơ chế (chải sạch cát, chặt đầu, lặt dè, bỏ sống

…)

Nướng

Đóng gói

Bảo quản lạnh (-180C)

Cán, xé mỏng

COD = 100 – 800 mg/L

SS = 30 – 100 mg/L

Ntc = 17 - 31 mg/L

Phân cỡ, loại

Đóng gói

Bảo quản lạnh

(-180C)

Quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm đông lạnh của công ty Seaspimex

(Nguồn Phan Thu Nga – luận văn cao học 1997)

Nước thải

Rửa

Nguyên liệu tươi ướp đáRửa

SS : 128 – 280 mg/LCOD :400 – 2.200

mg/L

Ntc : 57 – 126 mg/L

Ptc : 23 – 98 mg/L

Quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm đóng hộp của công ty Seaspimex

(Nguồn Phan Thu Nga – luận văn cao học 1997)

Nước thải

Nguyên liệu (tôm, thịt chín ướp lạnh)

RửaLoại bỏ tạp chấtLuộc sơ lạiĐóng vào hộpCho nước muối vào

Ghép mí hộpKhử trùng

Để nguộiDán nhãnĐóng góiBảo quản

SS : 150 – 250 mg/LCOD : 336 – 1000

mg/L

Ntc : 42 – 127 mg/L

Ptc : 37 – 125 mg/L

II Nước thải của quá trình chế biến thủy sản:

Nước thải trong công ty máy chế biến đông lạnh phần lớn là nước thải trongquá trình sản xuất bao gồm nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm, nước sử dụng cho

vệ sinh và nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến, nước vệ sinh cho công nhân

Lượng nước thải và nguồn gây ô nhiễm chính là do nước thải trong sản xuất.Nước thải chế biến thuỷ sản có hàm lượng các chất ô nhiễm cao nếu khôngđược xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực

Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến thuỷ sản có thể thấm xuốngđất và gây ô nhiễm nước ngầm Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinhdưỡng và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh hoạt

Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải chế biến thuỷsản sẽ làm suy thối chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật,

cụ thể như sau:

Các chất hữu cơ

Các chất hữu cơ chứa trong nước thải chế biến thuỷ sản chủ yếu là dễ bị phânhủy Trong nước thải chứa các chất như cacbonhydrat, protein, chất béo khi xả vàonguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụngôxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ Nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa cókhả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá Oxy hòa tan giảm không chỉgây suy thối tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồnnước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp

Chất rắn lơ lửng

Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu tầngnước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo,rong rêu Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyênthủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) và gây bồilắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè…

Chất dinh dưỡng (N, P)

Nồng độ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ cáclồi tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy.Nếu nồng độ oxy giảm tới 0 gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượngnước của thủy vực Ngồi ra, các lồi tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiếncho bên dưới không có ánh sáng Quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới bịngưng trệ Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnhhưởng tới hệ thuỷ sinh, nghề nuôi trồng thuỷ sản, du lịch và cấp nước

Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ Nồng độ làm chết tôm, cá từ1,2 ÷ 3 mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêucầu nồng độ Amonia không vượt quá 1mg/l.

Vi sinh vật

Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước

là nguồn ô nhiễm đặc biệt Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hayqua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như bệnh lỵ, thươnghàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính

…), các chất lơ lửng có thể lắng được bằng cách gạn lọc, lắng, lọc, … Những công trình

xử lý cơ học bao gồm :

I.1 Song chắn rác

Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn (> 5mm) hay ở dạngsợi: giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác Rác được chuyển tới máy nghiền đểnghiền nhỏ, sau đó được chuyển tới bể phân huỷ cặn (bể mêtan) Đối với các tạp chất < 5

mm thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiếtdiện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục … Theo đặc điểm cấu tạo, song chắn rác đượcchia làm 2 loại di động hoặc cố định, còn nếu theo phương pháp lấy rác thì phân loạithành loại thủ công hoặc cơ giới Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theohướng dòng chảy

I.2 Bể lắng cát

Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều sovới trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát … ra khỏi nước thải Cát từ bể lắng cátđược đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đíchxây dựng Theo đặc tính chuyển động của nước, bể lắng cát được phân biệt thành : bểlắng cát ngang nước chảy thẳng, chảy vòng ; bể lắng cát đứng nước dâng từ dưới lên, bểlắng cát nước chảy xoắn ốc (tiếp tuyến và thống gió)

đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học

 Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắngnhư : bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục

đứng , bể lắng ngang , bể lắng ly tâm, bể lắng nghiêng, bể lắng xốy, bể lắng trong

Số lượng cặn tách ra khỏi nước thải trong các bể lắng phụ thuộc vào nồng độnhiễm bẩn ban đầu, đặc tính riêng của cặn và thời gian nước lưu trong bể

I.3.1 Bể lắng đứng

Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng Bể lắng đứng

bể không vượt quá 3 lần chiều sâu công tác và có thể lên đến 10m Nước thải được dẫnvào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng Vận tốc dòngnước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng Nước trong được tập trungvào máng thu phía trên Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới

I.3.2 Bể lắng ngang

Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiềudài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý có

phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo, vậntốc dòng chảy trong vùng công tác của bể không được vượt quá 40 mm/s Bể lắng ngang

có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể

I.3.3 Bể lắng ly tâm

Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng, đường kính bể từ 16 đến 40 m (cótrưòng hợp tới 60m), chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đường kính bể Bể lắng ly tâm

chảy từ trung tâm ra quanh thành bể Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ởtrung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc

vòng trong 1 giờ Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên

I.3.4 Bể lắng trong

Bể lắng trong là một bể chứa đứng và có buồng keo tụ bên trong Nước thải theománg dẫn chảy vào ống trung tâm Do độ chênh của mực nước ở trong máng dẫn và trong

bể mà khi nước xối vào bể thì không khí cũng được cuốn theo Như vậy việc làm thống là

tự nhiên Quá trình keo tụ và oxy hóa thực hiện ở buồng keo tụ Từ đó nước thải chuyểnqua vùng lắng và khi qua lớp vật chất lơ lửng, tạo nên trong quá trình lắng, các cặn thảitán sắc khó rơi lắng sẽ được giữ lại Nước lắng trong tràn vào máng thu ở chu vi bể vàdẫn ra ngồi

I.3.5 Bể lắng tầng mỏng

Bể lắng tầng mỏng là một bể chứa hoặc kín hoặc hở Cũng như các loại bể lắngkhác, nó có các bộ phận phân phối và thu nước, phần lắng và chứa cặn Cấu tạo phần lắng

là các bản phẳng, lượn sóng hoặc các dàn ống, …

I.4 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải nước thải công nghiệp cóchứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nước và các dạng chất nổi khác Đối với thải sinh hoạt dohàm lượng dầu mỡ và các chất nổi không cao nên có thể thực hiện việc tách chúng ngay ở

bể lắng đợt 1 nhờ các thanh gạt thu hồi dầu mỡ, chất nổi trên bề mặt

I.5 Bể lọc

Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nướcthải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc Bể này được sử dụng chủ yếu chomột số loại nước thải công nghiệp Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngănxốp, nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại Quá trình diễn ra dưới tác dụng của ápsuất cột nước

Hiệu quả của Phương pháp xử lý cơ học :

Có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không hồ tan có trong nước thải và giảmBOD đến 30% Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thể dùngbiện pháp làm thống sơ bộ, thống gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75%theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-50 % theo BOD

Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bểlắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng

II Phương pháp hóa lý:

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hố lý là áp dụng các quátrình vật lý và hố học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với cáctạp chất bẩn, biến đổi hố học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hồ tannhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lý hố lý có thể là giaiđoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hố học, sinh học trongcông nghệ xử lý nước thải hồn chỉnh

Những phương pháp hố lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo tụ,đông tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc …

II.1 Phương pháp keo tụ và đông tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể táchđược các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hồ tan vì chúng là những hạt rắn có kíchthước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng, cầntăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết thành

tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắngtrọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hồ điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúngvới nhau Quá trình trung hồ điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ (coagulation),còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ(flocculation).

II.2.1 Phương pháp keo tụ

Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước.Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trựctiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơlửng

Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxyt nhôm và sắtvới mục đích tăng vận tốc lắng của chúng Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm chấtđông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng

Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau : hấp phụ phân tử chấtkeo trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ Sự dính lại các hạt keo

do lực đẩy Vanderwalls Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấutrúc 3 chiều, có khả năng tách nhanh và hồn tồn ra khỏi nước

Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên

là tinh bột , ete , xenlulozơ , dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O)

II.2.2 Phương pháp đông tụ

Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo cácgiai đoạn sau :

Me3+ + HOH ⇔ Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + HOH ⇔ Me(OH)+ + H+

Me(OH)+ + HOH ⇔ Me(OH)3 + H+

Me3+ + 3HOH ⇔ Me(OH)3 + 3 H+

Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, sắt hoặc hoặc hỗn hợp của chúng Việcchọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hố lý, giá thành, nồng độ tạp chấttrong nước, pH

Các muối nhôm được dùng làm chất đông tụ: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,Al(OH)2Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O Thường sunfat nhôm làm chất đông

dung dịch 50% và giá thành tương đối rẽ

Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ : Fe(SO3).2H2O , Fe(SO4)3.3H2O ,FeSO4.7H2O và FeCl3 Hiệu quả lắng cao khi sử dụng dạng khô hay dung dịch 10 -15%

II.2 Tuyển nổi

Tuyển nổi là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phânchia của hai pha : khí – nước và hình thành hỗn hợp “hạt rắn – bọt khí” nổi lên trên mặtnước và sau đó được loại bỏ đi Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách cáctạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong

xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùnsinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khửđược hồn tồn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn Khi các hạt đãnổi lên bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường làkhông khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợpcác bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lạivới nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu

II.3 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi cácchất hữu cơ hồ tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có chứamột hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằng con đườngsinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi phí riêngcho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả

Các chất hấp phụ thường được sử dụng như : than hoạt tính, các chất tổng hợp vàchất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro, rỉ, mạt cưa …) Chấthấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít được sửdụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn Chất hấp phụ phổ biếnnhất là than hoạt tính, nhưhg chúng cần có các tính chất xác định như : tương tác yếu vớicác phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để có thể hấp phụ các phân

tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi Ngồi ra, than phải bền với nước và thấmnước nhanh Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hốbởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng bị oxy hố và bị hố nhựa Các chất

hố nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việâc tái sinh nó ở nhiệt độ thấp

II.4 Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion thường được ứng dụng để xử lý các kim loại nặng có trong nước thảibằng cách cho nước thải chứa kim loại nặng đi qua cột nhựa trao đổi cation, khi đó cáccation kim loại nặng được thay thế bằng các ion hydro của nhựa trao đổi

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi vớiion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit(chất trao đổi ion), chúng hồn tồn không tan trong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit ,những

mang tính kiềm Nếùu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion gọi là các ionitlưỡng tính

Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loạinhư : Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn, v…v…, các hợp chất của Asen, photpho, Cyanua vàcác chất phóng xạ

Các chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên haytổng hợp nhân tạo Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit , kim loạikhống chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau, v…v… vô cơ tổng hợp gồm silicagen,pecmutit (chất làm mềm nước ), các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại nhưnhôm , crôm , ziriconi, v…v… Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồmaxit humic và than đá chúng mang tính axit, các chất có nguồn gốc tổng hợp là các nhựa

có bề mặt riêng lớn là những hợp chất cao phân tử

Khử kim loại nặng trong nước thải bằng phương pháp trao đổi ion cho ta nước thảiđầu ra có chất lượng rất cao Tuy nhiên, một số hợp chất hữu cơ trong nước thải có thểlàm bẩn nhựa cũng như các vi sinh vật phát triển trên bề mặt hạt nhựa làm giảm hiệu quảcủa chúng Thêm vào đó, việc tái sinh nhựa thường tốn kém và chất thải đậm đặc từ quátrình tái sinh nhựa đòi hỏi phải có biện pháp xử lý và thải bỏ hợp lý để không gây ônhiễm môi trường

II.5 Các quá trình tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau.Việâc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó quamàng Người ta dùng các kỹ thuật như : điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và cácquá trình tương tự khác

Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu,dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc Màng lọc cho các phân tử dung môi đi qua và giữlại các chất hồ tan Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chổ siêu lọc thường được sử dụng

để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ nhưcác vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét …) Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng đểkhử các vật liêu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất cao

II.6 Phương pháp điện hố

Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nướcthải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hố dương cực, khử âm cực, đông tụ điện và điệnthẩm tích Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện 1 chiều

đi qua nước thải

Các phương pháp điện hố giúp thu hồi các sản phẩm có giá trị từ nước thải với sơ

đồ công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hố và không sử dụng tác chất hố học

Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

Việâc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hố có thể tiến hành gián đoạnhoặc liên tục

Hiệu suất của phương pháp điện hố được đánh giá bằng 1 loạt các yếu tố như mật

độ dòng điện , điện áp , hệ số sử dụng hữu ích điện áp , hiệu suất theo dòng , hiệu suấttheo năng lượng

II.7 Phương pháp trích ly

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol , dầu , axithữu cơ , các ion kim loại … Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớnhơn 3-4 g/l , vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly

Làm sạch nước thải bằng phương pháp trích ly bao gồm 3 giai đoạn :

 Giai đoạn thứ nhất : Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu

cơ ) trong điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng.Một pha là chất trích với chất được trích còn pha khác là nước thải với chất trích

 Giai đoạn thứ hai : Phân riêng hai pha lỏng nói trên

 Giai đoạn thứ ba : Tái sinh chất trích ly

Để giảm nồng độ tạp chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chấttrích và vận tốc của nó khi cho vào nước thải

III Phương pháp hóa học:

Các phương pháp hố học dùng trong xử lý nước thải gồm có : trung hồ , oxy hố vàkhử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hố học nên là phương pháp đắttiền Người ta sử dụng các phương pháp hố học để khử các chất hồ tan và trong các hệthống cấp nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước

xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối đểthải vào nguồn

III.1 Phương pháp trung hòa:

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hồ đưa pH về khoảng 6,5đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo

Trung hồ nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau :

 Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

 Bổ sung các tác nhân hố học

 Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hồ

 Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit

Việc lựa chọn phương pháp trung hồ là tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độ nướcthải , chế độ thải nước thải , khả năng sẳn có và giá thành của các tác nhân hố học Trongquá trình trung hồ , một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụ thuộc vàonồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sử dụng choquá trình

III.2 Phương pháp oxy hố khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nướcthải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn mộtlượng lớn các tác nhân hố học , do đó quá trình oxy hố hố học chỉ được dùng trong nhữngtrường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng nhữngphương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hố như : Clo khí và lỏng , nước JavenNaOCl , Kalipermanganat KMnO4 , Hypocloric Canxi Ca(ClO)2 , H2O2 , Ozon …

III.3 Khử trùng nước thải

Sau khi xử lý sinh học , phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt Khi xử

lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank ) số lượng vi khuẩngiảm xuống còn 5% , trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1-2% Nhưng để tiêu diệttồn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hố, Ozon hố, điện phân, tiacực tím …

 Phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Chlor hố :

Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi Lượng Chlor hoạt tínhcần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là : 10 g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học,

5 g/m3 sau xử lý sinh học hồn tồn Chlor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệuquả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hố chất là 30 phút trước khi nước thải ranguồn Hệ thống Chlor hố nước thải Chlor hơi bao gồm thiết bị Chlorator , máng trộn và

bể tiếp xúc Chlorato phục vụ cho mục đích chuyển hóa Clor hơi thành dung dịch Chlortrước khi hồ trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm : nhóm chân không và nhóm

áp lực Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trongbanlon chịu áp Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này Phương phápdùng Chlor hơi ít được dùng phổ biến

 Phương pháp Chlor hố nước thải bằng Clorua vôi :

thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hồ trộn , chuẩn bị dung dịch Clorua vôi,thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc

Với Clorua vôi được hồ trộn sơ bộ tại thùng hồ trộn cho đến dung dịch 10 -15%sau đó chuyển qua thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôi với

liều lượng nhất định đi hồ trộn vào nước thải Trong các thùng trộn dung dịch , Clorua vôiđược khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện

 Phương pháp Ozon hố

Ozon hố tác động mạnh mẽ với các chất khống và chất hữu cơ, oxy hố bằng Ozoncho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng nước Phương pháp Ozon hố có thể xử

Ozon hố số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99% Ngồi ra, Ozon còn oxy hố các hợpchất Nitơ ,Photpho … Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao vàthường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp

IV Phương pháp sinh học:

Phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật đểphân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chấthữu cơ và một số khống chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trìnhdinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản

vì thế sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hũy các chất hữu cơ nhờ vi sinhvật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trongđiều kiện hiếu khí (với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí (không có oxy)

Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hồn tồn các loại nướcthải chứa chất hữu cơ hồ tan hoặc phân tán nhỏ Do vậy phương pháp này thường được ápdụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

Quá trình xử lý sinh học gồm các bước

hồ tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh

chất keo vô cơ trong nước thải

IV.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của nguồn nước vàđất Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hồ tan trong điều kiện tự nhiên người ta xử

lí nước thải trong ao, hồ (hồ sinh vật) hay trên đất (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc …)

IV.1.1 Hồ sinh vật

Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên, còn gọi là hồ oxy hố, hồ ổn địnhnước thải, … xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học Trong hồ sinh vật diễn ra quátrình oxy hố sinh hố các chất hữu cơ nhờ các lồi vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật

rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hố các chất hữu cơ,rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân huỷ, oxy hố các chấthữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độtối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 60C.

Trong số các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên thì hồ sinh học được ápdụng rộng rãi hơn cả Ngồi nhiệm vụ xử lý nước thải, hồ sinh học còn có thể đem lạinhững lợi ích:

- Nuôi trồng thủy sản

- Cung cấp nguồn nước tưới cho cây trồng

- Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thốt nước đô thịTại Việt Nam, hồ sinh học chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong các biệnpháp xử lý nước thải vì có nhiều thuận lợi

- Không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư

- Bải trì vận hành đơn giản, không có ngưới bảo quản thường xuyên

- Hầu hết các đô thị đều có những ao hồ hay khu ruộng trũng có thể sửdụng mà không cần xây dựng thêm

- Có nhiều điều kiện kết hợp mục đích xử lý nước thải với việc nuôi trồngthủy sản và điều hòa nước mưa

Theo bản chất quá trình sinh hố, người ta chia hồ sinh vật ra các loại hồ hiếu khí,

hồ sinh vật tuỳ tiện (Faculative) và hồ sinh vật yếm khí

IV.1.1.a Hồ sinh vật hiếu khí

Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí Quá trình xử línước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy, oxy được cung cấp qua mặt thống và nhờquang hợp của tảo hoặc hồ được làm thống cưỡng bức nhờ các hệ thống thiết bị cấp khí

Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xuyên qua, chiều sâu của hồ phải bé, khoảng 30 – 40 cm.Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 – 12 ngày

IV.1.1.b Hồ sinh vật tuỳ tiện

Hồ facultativ là loại hồ thường gặp trong điều kiện tự nhiên Phần lớn các ao hồcủa chúng ta là nhưng hồ facultativ Hiện nay, nó được sử dụng rộng rãi nhất trong hồsinh học

Trong hồ này xảy ra hai quá trình song song: Quá trình oxy hóa hiếu khí chấtnhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân hủy metan cặn lắng

Đặc điểm của loại hồ này xét theo chiều sau của nó có thể chia ra 3 vùng: Lớp trên

là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian, còn lớp dưới là vùng kỵ khí

Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong hồ chủ yếu nhờquang hợp của rong tảo dưới tác dụng của bức xạ mặt trời và khuyết tán qua mặt nướcdưới tác dụng của sóng gió Trong hồ sinh vật tuỳ tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương

hổ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hố các chất

Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới sự xáo trộn là gió và nhiệt dộ

IV.1.1.c Hồ sinh vật yếm khí

Dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên

cơ sở sống và hoạt động của vi sinh kỵ khí Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phảnứng hố sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chấtđơn giản, dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70% Tuy nhiên nướcthải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lýnước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc

Loại hồ này thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, ítdùng để xử lý nước thải sinh hoạt, vì nó gây mùi thối khó chịu Hồ kỵ khí phải đặt cách

xa nhà ở và xí nghiệp thực phẩm 1,5 – 2km

Để duy trì điều kiện kỵ khí và giữ ấm cho hồ trong mùa đông thì chiều sâu hồ phảilớn, thường thì 2,4 – 3,6m

IV.1.2 Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải

Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt trời, khôngkhí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải bị hấp thụ và giữ lạitrong đất, sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơngiản để cây trồng hấp thụ Nước thải sau khi ngấm vào đất , một phần được cây trồng sửdụng Phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc bổ sung cho nước nguồn

Việc xây dựng cánh đồng tưới phải tuân theo 2 mục đích:

- Vệ sinh, tức là xử lý nước thải

- Kinh tế nông nghiệp, tức là sử dụng nước thải để tưới ẩm và sử dụng cácchất dinh dưỡng có trong nước thải để bón cho cây trồng

IV.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

IV.2.1 Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo , trong đó nước thải được lọc qua vật liệurắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật Bể lọc sinh học gồm các phần chính như sau :phần chứa vật liệu lọc , hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên tồn bộ bề mặt bể ,

hệ thống thu và dẩn nước sau khi lọc , hệ thống phân phối khí cho bể lọc

Quá trinh oxy hố chất thải trong bể lọc sinh học diển ra giống như trên cánh đồnglọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều Màng vi sinh vật đã sử dụng và xác vi sinh vậtchết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt 2 Để đảm bảo quátrình oxy hố sinh hố diễn ra ổn định ,oxy được cấp cho bể lọc bằng các biện pháp thônggió tự nhiên hoặc thông gió nhân tạo Vật liệu lọc của bể lọc sinh học có thể là nhựaPlastic , xỉ vòng gốm , đá Granit……

IV.2.1.a Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể có dạng hình vuông , hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng , bể lọc sinhhọc nhỏ giọt làm việc theo nguyên tắc sau :

 Nước thải sau bể lắng đợt 1 được đưa về thiết bị phân phối , theo chu kỳtưới đều nước trên tồn bộ bề mặt bể lọc Nước thải sau khi lọc chảy vào hệ thống thunước và được dẫn ra khỏi bể Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗ xung quanh thành

bể

 Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội , đá … đườngkính trung bình 20 – 30 mm Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5 m3/m3 vật liệulọc /ngđ) Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,5 – 2m Hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu

IV.2.1.b Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt ,

nước thải / 1m2 bề mặt bể /ngđ Nếu trường hợp BOD của nước thải quá lớn người ta tiếnhành pha lỗng chúng bằng nước thải đã làm sạch Bể được thiết kế cho các trạm xử lýdưới 5000 m3/ngđ

IV.2.2 Bể hiếu khí bùn hoạt tính – Bể Aerotank

Là bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể đểtrộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vậtoxy hố các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò làcác hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặngọi là bùn hoạt tính Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinhdưỡng (N , P) làm thức ăn để chuyển hố chúng thành các chất trơ không hồ tan và thànhcác tế bào mới Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotankcủa lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ

do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2, bằngcách tuần hồn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng độ vi sinh vật trong bể Phần bùnhoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác để xử lý BểAerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục

IV.2.3 Quá trình xử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB

IV.2.3.1 Quá trình xử lý sinh học kỵ khí

Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trongnước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí CH4 và CO2

(trường hợp nước thải không chứa NO3- và SO42-) Cơ chế của quá trình này đến nay vẫnchưa được biết đến một cách đầy đủ và chính xác nhưng cách chung, quá trình phân hủy

có thể được chia ra các giai đoạn như sau:

Hình 2: Sơ đồ chuyển hóa vật chất trong điều kiện kỵ khí

Ở 3 giai đoạn đầu, COD của dung dịch hầu như không thay đổi, nó chỉ giảm tronggiai đoạn methane hóa Sinh khối mới được tạo thành liên tục trong tất cả các giai đoạn

Trong một hệ thống vận hành tốt, các giai đoạn này diễn ra đồng thời và không có

sự tích lũy quá mức các sản phẩm trung gian Nếu có một sự thay đổi bất ngờ nào đó xảy

ra, các giai đoạn có thể mất cân bằng Pha methane hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của

pH hay nồng độ acid béo cao Do đó, khi vận hành hệ thống, cần chú ý phòng ngừanhững thay đổi bất ngờ, cả pH lẫn sự quá tải

VẬT CHẤT HƯU CƠ

ACID AMIN / ĐƯỜNG ACID BÉO

Vi khuẩn lên men

Vi khuẩn tạo khí H2

Vi khuẩn methane hóa

KHUẨN

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí

Để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý kỵ khí, phải duy trì được trạng thái cânbằng động của quá trình theo 4 pha đã nêu trên Muốn vậy trong bể xử lý phải đảm bảocác yếu tố sau:

Độ kiềm

đệm tốt cho dung dịch, ngăn cản sự giảm pH dưới mức trung tính

Muối (Na + , K + , Ca 2+ )

Pha methane hóa và acid hóa lipid đều bị ức chế khi độ mặn vượt quá 0,2 M NaCl

Sự thủy phân protein trong cá cũng bị ức chế ở mức 20 g/l NaCl

Lipid

Đây là các hợp chất rất khó bị phân hủy bởi vi sinh vật Nó tạo màng trên VSVlàm giảm sự hấp thụ các chất vào bên trong Ngồi ra còn kéo bùn nổi lên bề mặt, giảmhiệu quả của quá trình chuyển đổi methane

Đối với LCFA, IC50 = 500÷1250 mg/l

Kim loại nặng

Một số kim loại nặng (Cu, Ni, Zn…) rất độc, đặc biệt là khi chúng tồn tại ở dạnghòa tan IC50 = 10÷75 mg Cu2+ tan/l Trong hệ thống xử lý kỵ khí, kim loại nặng thườngđược loại bỏ nhờ kết tủa cùng với carbonate và sulfide

Ngồi ra cần đảm bảo không chứa các hóa chất độc, không có hàm lượng quá mứccác hợp chất hữu cơ khác

IV.2.3.2 Bể UASB

Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó,sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẩnhữu cơ được tiêu thụ ở đó

Các bọt khí mêtan và cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẩn rakhỏi bể

Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng và rắn Pha lỏng đượcdẫån ra khỏi bể , còn pha rắn thì hồn lưu lại lớp bông bùn

Sự tạo thành và duy trì các hạt bùn là vô cùng quan trọng khi vận hành bể UASB

IV.2.4.Bể sinh học theo mẻ SBR (Sequence Batch Reactor)

Bản chất quá trình xử lý sinh học từng mẻ

Hệ thống xử lý sinh học từng mẻ bao gồm đưa nước thải vào bể phản ứng và tạo

(không có oxy), hiếu khí (có oxi, NO3-) để cho vi sinh tăng sinh khối, hấp thụ và tiêu hóacác chất thải hữu cơ trong nước thải

Chất thải hữu cơ (C, N, P) từ dạng hòa tan sẽ chuyển hóa vào sinh khối vi sinh vàkhi lớp sinh khối vi sinh này lắng kết xuống sẽ còn lại nước trong đã tách chất ô nhiễm,chu kỳ xử lý trên lại tiếp tục cho một mẻ nước thải mới

Quy trình hoạt động của hệ thống xử lý sinh học từng mẻ đơn giản, bao gồm cácchuỗi chu kỳ như sau:

• Vừa nạp vừa tạo điều kiện cho vi sinh xử lý chất thải hữu cơ

• Xử lý tách loại chất ô nhiễm hữu cơ , nitơ, photpho bằng vi sinh

Hệ thống xử lý sinh học từng mẻ có những đặc trưng cơ bản sau đây

trình “từng mẻ”

quy trình có thể điều khiển tự động bằng PLC

• Hiệu quả xử lý có độ tin cậy cao và độ linh hoạt

• Công nghệ kỹ thuật cao, lập trình được và khả năng xử lý vượt mứchứa hẹn và là quy trình xử lý bằng vi sinh đầy triển vọng trong tương lai.

Quá trình hoạt động của bể được chia làm 4 giai đoạn chính tạo nên một chu

kỳ của bể sinh học từng mẻ

a Giai đoạn làm đầy

b Giai đoạn phản ứng oxy hóa sinh hóa

c Giai đoạn lắng

d Dẫn nước sau xử lý ra, lấy bớt bùn và để lại 25%

Các quá trình hoạt động chính trong bể sinh học từng mẻ gồm :

Quá trình sinh học hiếu khí dùng để khử BOD : bởi sự tăng sinh khối của quần thể

vi sinh vật hiếu khí được tăng cường bởi khuấy trộn và cung cấp oxy, tạo điều kiện phảnứng ở giai đoạn (b)

Quá trình sinh học hiếu khí , kị khí dùng để khử BODcacbon, kết hợp khử nitơ,photpho : bởi sự tăng sinh khối của quần thể vi sinh vật hiếu khí, kị khí Tăng cườngkhuấy trộn cho quá trình kị khí, khuấy trộn và cung cấp oxy cho quá trình hiếu khí, khuấytrộn cho quá trình hiếu khí, tạo điều kiện phản ứng cho giai đoạn (b)

Sơ đồ quy trình phản ứng trong sinh học từng mẻ có kết hợp khử N, P

Giai đoạn 3 : xảy ra quá trình nitrat hóa và oxy hóa chất hữu cơ

Giai đoạn 4 : xảy ra quá trình khử nitrat

(4)Anoxic(Tắt O2+khuấy)

(5)Lắng Tách nước(6)

Xã bùn

Giai đoạn (b)

Đây là quá trình tổng hợp có hiệu quả kết hợp khử BOD cacbon và các chấthữu cơ hòa tan N, P Trong quá trình khử N có thể tăng cường nguồn cacbon bên ngồibằng Metanol ở giai đoạn 4 Tuy nhiên với thành phần và tính chất nước thải chế biếnthủy sản giàu cacbon hữu cơ và chất dinh dưỡng trong quá trình oxy hóa nên khôngcần sử dụng thêm hóa chất phụ trợ

Các quá trình sinh học trên diễn ra trong bể với sự tham gia của các vi sinh vậttrong quá trình oxy hóa chất hữu cơ, đặc biệt là có sự tham gia của hai chủng loạiNitrosomonas và Nitrobacter trong quá trình nitrat hóa và khử nitrat kết hợp

Phần ba

PHÂN TÍCH NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

ĐẾN NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN XUẤT NHẬP KHẨU Á CHÂU

I Nguồn cung cấp nước:

Nguồn cấp nước cho hoạt động của nhà máy từ nguồn nước giếng khoan tạinhà máy, được xử lý đạt tiêu chuẩn 93/83 EEC trước khi đưa vào sử dụng bao gồm:nước chế biến, rửa sản phẩm, cọ rửa dụng cụ tiếp xúc sản phẩm, rửa tay công nhân, …lượng nước này khoảng 30 m3/ngàyđêm Ngồi ra còn có lượng nước dùng trong nhà

vệ sinh và một số nhu cầu phi thực phẩm khác, lượng nước này khoảng 20

m3/ngàyđêm

II Nguyên liệu và phụ liệu:

Nguyên liệu và phụ liệu chính để phục vụ cho quá trình sản xuất và chế biếncủa nhà máy chủ yếu là các loại hải sản bán thành phẩm, chủng loại và số lượng đượcthể hiện ở bảng sau

xí nghiệp được vận chuyển đến nhà máy chủ yếu bằng đường bộ

Tất cả các loại nguyên liệu cũng như phụ liệu sau khi nhập về nhà máy, tùytheo mỗi loại nguyên liệu mà có kho chứa và bảo quản riêng

III Dây chuyền sản xuất:

Giải thích quy trình: Nguyên liệu đầu vào bao gồm các loại cá nục, cá trích,

thịt ghẹ đã qua sơ chế (cá đã được cắt đầu, đuôi và làm sạch ruột, ghẹ đã được táchthịt) sau khi chở đến nhà máy được rửa thật sạch, đối với cá thì phân loại, sau đó đemhấp chín Riêng đối với thịt ghẹ, sau khi hấp chín được tuyển lựa nhằm loại bỏ cácmảnh xương ghẹ còn sót lại Sau đó cho vào lon, chiết rót gia vị hoặc sauce cà (tùyloại), ghép mí, thanh trùng Để nguội một thời gian, sau cùng sản phẩm được dánnhãn và đóng gói trong bao bì cacton thích hợp, đưa và kho thành phẩm bảo quản

IV Các nguồn nước thải:

Tiếp nhận và tồn trữ nguyên liệu

Rửa sạch và phân loại

IV.1 Nước thải quy ước sạch:

Là nước mưa chảy tràn trên tồn bộ diện tích khuôn viên của nhà máy Chấtlượng nước thải này phụ thuộc vào độ trong sạch của khí quyển tại khu vực đang xét

và đặc điểm mặt bằng rửa trôi Theo phương án bố trí mặt bằng của nhà máy thì cáckhu vực sân bãi và đường giao thông nội bộ đều được trãi nhựa hoặc lót bằng dalbêtông cốt thép, không để hàng hố hoặc rác rác rưỡi tích tụ lâu ngày trên khu vực sânbãi Do đó, khi nước mưa chảy tràn qua các khu vực này có mức độ ô nhiễm khôngđáng kể và được xem là nước thải “quy ước sạch” Cùng với nước mưa thu gom từ cácmái của các khu nhà xưởng của nhà máy được tập trung lại bằng các hố ga, sau đó đưađến hệ thống cấp thốt nước của khu vực mà không cần phải xử lý

IV.2 Nước thải nhiễm bẩn do sản xuất

Là các loại nước sau khi sử dụng được thải bỏ ở các khâu sản xuất Với cácloại sản phẩm và công nghệ sản xuất hiện đang hoạt động, nhà máy đã sử dụng mộtlượng nước nhất định trong dây chuyền sản xuất, để phục vụ cho quá trình sản xuấtnước được dùng trong các công đoạn sau:

- Nước sử dụng cho rửa nguyên liệu bán thành phẩm

- Nước sử dụng cho vệ sinh công nghiệp như: vệ sinh khử trùng nhà xưởng,thiết bị dụng cụ chế biến

Lượng nước sử dụng cho hoạt động sản xuất của nhà máy vào khoảng 30

m3/ngàyđêm với thành phần ô nhiễm đặc trưng như bảng

(Nguồn: Phòng thử nghiệm chất lượng – tháng 8 năm 2005)

IV.3 Nước thải nhiễm bẩn do sinh hoạt

Là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho mục đích sinh hoạt của công nhânviên trong nhà máy, lượng nước này vào khoảng 20 m3/ngày đêm Nước thải này chứa

các chất hữu cơ, chất cặn bã, các chất dinh dưỡng và các vi sinh vật với chỉ tiêu đặctrưng được trình bày trong bảng

(Nguồn: CEFINEA – Đề tài KT42 – 2002)

V Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước tạm thời:

V.1 Nước thải sản xuất

Với công nghệ và công suất sản xuất của nhà máy sẽ phát sinh lượng nước thảivới lưu lượng trung bình 40 m3/ngày đêm (đã tính hệ số an tồn) và tính chất nước thảiđầu vào như đã trình bày ở phần trên

Yêu cầu xử lý đạt mức B theo TCVN 5945 – 1995 (tự thấm và dùng cho mụcđích tưới tiêu trên hệ thống ao sinh học tuần hồn)

Sơ đồ quy trình công nghệ

Giải thích quy trình:

Tồn bộ nước thải nhiễm bẩn phát sinh trong quá trình sản xuất được dẫn tậptrung trên hệ thống cống thốt nước thải riêng của nhà máy

Đầu tiên nước thải được tách vật rắn thô tại lưới chắn rác, sau đó được đưa vào

bể phân hủy kỵ khí Đặc điểm của xử lý bằng phương pháp xử lý kỵ khí bắt buộc là đểlắng và phân hủy cặn bằng phương pháp sinh hố tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạtđộng của vi sinh vật kỵ khí Các chất thải và nước thải qua hầm ủ, do điều kiện thiếuoxy và nhiệt độ tương đối cao nên phần lớn các vi trùng gây bệnh bị tiêu diệt và hàm

Song chắn rác

Bể ủyếm khí

Bể lắngNước thải

Hệ thống mươngsinh học tuần hoànSân phơi bùn

lượng nước thải 30 m3/ngàyđêm, nồng độ BOD là 672 mg/l, như vậy xây dựng hầm ủ

có thể tích 500 m3, thời gian nước thải lưu trong hầm ủ sẽ là 17 ngày, lúc đó nồng độBOD sau khi nước thải ra khỏi hầm ủ vào khoảng 130 – 150 mg/l

Sau đó nước thải tiếp tục được đưa vào hệ thống mương sinh học tuần hồn.Trên hệ thống mương này bố trí các guồng sục khí để nước thải được tiếp tục làm sạchbởi các vi sinh vật hiếu khí Mặt khác bố trí trồng cỏ vetiver và lục bình trên hệ thốngmương này sẽ gia tăng quá trình khử BOD và hấp thụ N, P có trong nước thải làm hạnchế sự phát sinh của tảo Theo các thí nghiệm nghiên cứu khả năng xử lý ô nhiễm hữu

cơ của cỏ vetiver và lục bình (đề tài nghiên cứu năm 2002 – 2004 của Sở Khoa học vàCông nghệ tỉnh Tiền Giang) thì cỏ vetiver có khả năng xử lý ô nhiễm với tải trọng nạpBOD là 60 kg/ha/ngày, và khả năng của lục bình là 30 kg/ha/ngày Sau khi nước thải

ra khỏi hầm ủ có nồng độ BOD là 150 mg/l với lưu lượng 30 m3/ngày đêm, nghĩa làtải trọng BOD hàng ngày là 4,5 kg Như vậy, để dùng lục bình xử lý nước thải cónồng độ ô nhiễm như trên thì tổng diện tích bề mặt của hệ thống mương sinh học là1.500 m2, diện tích bề mặt mương sẽ giảm nếu như kết hợp trồng có vetiver với lụcbình Tuy nhiên với điều kiện diện tích đất của công ty còn rộng và sự phổ biến củalục bình nên công ty chỉ cho trồng lục bình trên hệ thống mương này

Với diện tích đất hiện có khoảng 24.000 m2, Công ty sẽ đào hệ thống mươngsinh học có tổng diện tích khoảng 9.000 m2 (40% tổng diện tích đất trống , phần diệntích đất mặt còn lại dùng trồng cây ăn trái) Với diện tích này đủ khả năng để xử lýnước thải của nhà máy thải ra sau khi đã qua hầm ủ yếm khí Nước thải sau khi xử lýđược dùng tưới cho vườn cây ăn trái

V.2 Nước thải sinh hoạt

Do tính chất và thành phần của loại nước thải này khác so với nước thải sảnxuất, do đó không thể nhập chung 2 nguồn này rồi dẫn vào hệ thống xử lý nước thảichung của tồn nhà máy Nước thải sinh hoạt từ các khu vệ sinh được xử lý bằng bể tựhoại ba ngăn yếm khí tự thấm Với loại bể này hiệu quả xử lý khoảng 50 – 60%

Hệ thống mương sinh học tuần hoàn

Ao trồng lục

bình

Phần bốn

PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ

LỰA CHỌN QUY TRÌNH XỬ LÝ TỐI ƯU

I Mục đích của việc xử lý nước thải:

Mục đích của quá trình xử lý nước thải là loại bỏ các chất ô nhiễm có trongnước thải đến mức độ chấp nhận được theo tiêu chuẩn quy định Mức độ yêu cầu xử

lý nước thải phụ thuộc các yếu tố sau:

- Xử lý để tái xử dụng

- Xử lý quay vòng

- Xử lý để xả ra ngồi môi trườngMục đích của công trình xử lý nước thải này là xử lý nước thải để xả ra ngồimôi trường Trong trường hợp này, yêu cầu mức độ xử lý phụ thuộc vào nguồn tiếpnhận nước thải và quy định của từng khu vực khác nhau

Mục đích của tài liệu này là xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn loại B

Việc lựa chọn phương pháp xử lý hay phối hợp nhiều phương pháp phụ thuộc vào các yếu tố sau:

 Đặc tính của nước thải: cần xác định cụ thể thành phần các chất ô

nhiễm có trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, dạng keo, dạng hòa tan…),khả năng phân hủy sinh học và độ độc của các thành phần vô cơ và hữu cơ

 Mức độ yêu cầu khi xử lý: tức là chất lượng nước đầu ra phải thỏa mãn

một yêu cầu cụ thể nào đó Ta cũng phải quan tâm đến các yêu cầu về chất lượngnước trong tương lai

 Chi phí xử lý và diện tích đất hiện có để xây dựng trạm xử lý Trước

khi tiến hành chọn lựa quá trình xử lý phù hợp, ta cũng cần phải phân tích chi tiết chiphí xử lý của từng phương án đưa ra

Các phương án xử lý phần lớn đều như nhau, ngoại trừ công đoạn xử lý sinhhọc có thể dùng bể Aerotank hoặc bể lọc sinh học

II So sánh lựa chọn phương án:

II.1 So sánh giữa xử lý kỵ khí và xử lý hiếu khí

Phương pháp xử lý kỵ khí nước thải khi so sánh với phương pháp xử lý hiếu khí có các ưu điểm nổi bật như :

- Không hoặc rất ít tiêu tốn năng lượng cho quá trình vận hành

- Sản phẩm cuối cùng là khí sinh học, chứa nhiều năng lượng nên có thểthu giữ lại dùng cho việc gia nhiệt cho hệ thống và nhiều mục đích khác Khả năngsinh nhiệt của CH4 là 25 MJ/kg

- Sinh ra rất ít bùn, định kỳ 35÷100 ngày mới phải xả bùn

- Bùn cặn sinh ra ở dạng đặc, ổn định nên không cần xử lý thêm, đượcchứa đựng dễ dàng hay có thể đưa trực tiếp đến thiết bị làm khô

- Tải trọng xử lý rất cao (1000÷100 000 kg COD/m3.ngày)

- Chiếm diện tích xây dựng nhỏ hơn rất nhiều

- Không cần quá nhiều các thiết bị, công trình đi kèm như trong xử lý hiếukhí do đó chi phí đầu tư , chi phí vận hành thấp hơn

- Có thể thu hồi các sản phẩm có ích như NH3 và sulphur thông qua xử lýthứ cấp

Bên cạnh đó cũng có một số hạn chế sau :

- Cần phải xư lý sơ bộ

- Rất nhạy cảm với các hợp chất gây ức chế

- Thời gian vận hành khởi động dài (3÷4 tháng)

- Trong một số trường hợp cần xử lý thứ cấp để giảm sự sinh mùi

Tuy nhiên những mặt hạn chế này dễ khắc phục Xử lý sơ bộ tốt sẽ đảm bảođược môi trường sinh trưởng thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí Nếu cấy vi khuẩn tạoacid và vi khuẩn tạo methane trước (phân trâu bò tươi) với nồng độ thích hợp và vậnhành với chế độ thủy lực ≤1/2 công suất thiết kế thì thời gian khởi động có thể rútngắn xuống từ 2-3 tuần