nghiên cứu xử lý nước thải từ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung bằng công nghệ mbbr (moving bed biofilm reactor)

Kết quả của đề tài nghiên cứu có thể triển khai áp dụng rộng rãi đối với nước thải từ trạm xử lý nước thải tập trung và tạo điều kiện thuận lợi cho những đề tài nghiên cứu xử lý các loại

trò quan trọng trong nền kinh tế quốc gia Do đó các khu công nghiệp tập trung cứ thi nhau mọc lên, mặc dù chúng đóng góp vào sự tăng trưởng của nền kinh tế nhưng lượng chất thải phát sinh từ các khu công nghiệp tương đối nhiều đặc biệt là nước thải Do đó việc nghiên cứu các công nghệ mới trong xử lý nước thải công nghiệp tập trung nhằm tiết kiệm diện tích mặt bằng, chi phí xử lý, an toàn với môi trường và con người là quan trọng và cần thiết Đề tài luận văn này tiến hành nghiên cứu khả năng xử lý nước thải từ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung bằng công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) bằng giá thể chuyển động lơ lửng bám dính trong nước nhờ chế độ sục khí

Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Môi Trường và phòng cấp thoát nước trên mô hình MBBR hiếu khí Nước thải sử dụng được lấy từ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung Xuyên Á, xã Mỹ Hạnh Bắc, huyện Đức Hòa, tỉnh Long An

Mô hình MBBR hiếu khí được vận hành chạy liên tục với các tải trọng 0.5; 0.7; 0.9; 1.1 kgCOD/m3.ngày Nồng độ đầu ra các chỉ tiêu nhìn chung đều đạt QCVN 40:2011/BTNMT Cột A Tuy nhiên trong quá trình vận hành cũng có một số sự cố không mong muốn làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích và đã được khắc phục sau đó

although they contribute to the growth of the economy, but the amount of waste generated from industrial parks is relatively high, especially wastewater Due to research new technologies in industrial wastewater treatment in order to save space, process costs and safety for the environment and people is important and necessary This research topic is to study the ability of waste water treatment from concentrated industrial wastewater treatment plant by MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) technology by floating suspended solids in water by means of heat regimen gas

The study is worked at the Environmental Laboratory and Water Supply and Drainage Room on the aerobic MBBR model The wastewater used is from Xuyen A industrial wastewater treatment center, My Hanh Bac commune, Duc Hoa district, Long

An province

The aerobic MBBR model was run continuously with OLRs: 0.5; 0.7; 0.9; 1.1 kgCOD/m3.day The outlet is achieved QCVN 40: 2011/BTNMT Column A

DANH MỤC BẢNG iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 4

2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP TẬP TRUNG 4

2.1.1 Tổng quan về khu công nghiệp tập trung 4

2.1.2 Định nghĩa nước thải công nghiệp tập trung 5

2.1.3 Thành phần, tính chất của nước thải công nghiệp tập trung 5

2.1.4 Tổng quan khu công nghiệp tập trung Xuyên Á, xã Mỹ Hạnh Bắc, huyện Đức Hoà, Long An 5

2.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP TẬP TRUNG 15

2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học 15

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa lý 16

2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học 17

2.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MBBR (MOVING BED BIOFILM REACTOR) 20

2.3.1 Giới thiệu về công nghệ MBBR 20

2.3.2 Giá thể động 22

2.3.3 Lớp màng biofilm 24

2.3.4 Ưu và nhược điểm của công nghệ MBBR 25

2.3.5 Các nghiên cứu ứng dụng khác nhau của công nghệ MBBR vào thực tiễn 28

2.4 CÁC NGHIÊN CỨU KHÁC NHAU VỀ CÔNG NGHỆ MBBR 32

2.4.1 Water Environment Research, Volume 70, Number 5, July/August 1998, pp 1083-1089 32

between MBBR and activated sludge system for the treatment of municipal

wastewater 34

2.5 LÝ DO THƯỜNG XUYÊN CHỌN PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP TẬP TRUNG 35

CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 36

3.1.1 Nước thải 36

3.1.2 Giá thể 36

3.1.3 Bùn hoạt tính 37

3.2 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU 38

3.3 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 39

3.4 THIẾT BỊ 41

3.5 QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ THÍ NGHIỆM 42

3.5.1 Nước thải đầu vào 42

3.5.2 Điều kiện vận hành 42

3.5.3 Quy trình vận hành 43

3.6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 43

3.6.1 Phương pháp phân tích mẫu 43

3.6.2 Xử lý số liệu 45

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47

4.1 KẾT QUẢ MLSS, MLVSS VÀ GIÁ THỂ 47

4.1.1 KẾT QUẢ MLSS, MLVSS 47

4.1.2 GIÁ THỂ 48

4.2 pH 50

4.3 HIỆU QUẢ XỬ LÝ ĐỘ MÀU 53

4.4 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD 58

4.5 HIỆU QUẢ XỬ LÝ BOD 64

4.6 HIỆU SUẤT XỬ LÝ TSS 65

4.7 KẾT QUẢ TKN ĐẦU VÀO VÀ ĐẦU RA 65

4.8 KẾT QUẢ TP ĐẦU VÀO VÀ ĐẦU RA 66

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

5.1 KẾT LUẬN 73

5.2 KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHẦN PHỤ LỤC

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Khu công nghiệp tập trung Xuyên Á, Đức Hòa, Long An 6

Hình 2.2 Mô hình MBBR 21

Hình 2.3 Quá trình xử lý của bể MBBR 22

Hình 2.4 Các loại giá thể 24

Hình 2.5 Giá thể và Protozoa bám trên giá thể dưới kính hiển vi 25

Hình 2.6 Mặt cắt màng Biofilm trên giá thể K1 25

Hình 2.7 Mô hình MBBR / SCR đơn giản ở quy mô thí điểm (WS - chất thải bùn hoạt hóa; RAS - Bùn hoạt tính tuần hoàn) 34

Hình 3.1 Bùn hoạt tính từ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung Xuyên Á 37

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ mô hình nghiên cứu 39

Hình 3.3 Mô hình nghiên cứu thực tế 40

Bảng 3.6 Các thông số và phương pháp phân tích 43

Hình 4.1 Biểu đồ thể hiện nồng độ MLSS và MLVSS qua các tải trọng 48

Hình 4.2 Sự tăng trưởng sinh khối trên giá thể qua các tải trọng 49

Hình 4.3 Sự sinh trưởng bùn qua các tải trọng khác nhau 50

Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện sự biến thiên pH theo thời gian của các tải trọng 52

Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện sự biến thiên độ màu theo thời gian của các tải trọng 56

Hình 4.6 Biểu đồ thể hiện sự biến thiên độ màu sau khi khử trùng bằng Clo qua các tải trọng 57

Hình 4.7 Biều đồ thể hiện giá trị trung bình COD đầu vào và đầu ra của các tải trọng 60

Hình 4.8 Biểu đồ thể hiện giá trị COD trung bình của 5 ngày ổn định cuối các tải 60

63

Hình 4.9 Biểu đồ thể hiện sự biến thiên COD theo thời gian của các tải trọng 63

Hình 4.10 Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý BOD5 qua các tải trọng 64

Hình 4.11 Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý TSS theo thời gian qua các tải trọng 65

Hình 4.12 Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý TN qua các tải trọng 66

Hình 4.13 Biểu đồ thể hiện giá trị TP đầu vào và đầu ra theo thời gian qua các tải trọng 67

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Nồng độ các chất ô nhiểm trong nước thải 8

Bảng 2.2 Kết quả phân tích nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sản xuất giấy 9

Bảng 2.3 Kết quả phân tích nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải 10

Bảng 2.4 Đặc trưng nước thải sản xuất ngành xi mạ 10

Bảng 2.5 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm 12

Bảng 2.6.Thành phần nước thải vào trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung 13

Bảng 2.7 Thông số các loại giá thể 22

Bảng 2.8 So sánh ưu và nhược điểm của công trình MBR và MBBR 26

Bảng 3.1 Khoảng giá trị của nước thải đầu vào 36

Bảng 3.2 Thông số và đặc tính kỹ thuật của giá thể K3 37

Bảng 3.3 Kích thước cấu tạo của bể 40

Bảng 3.4 Các thiết bị mô hình MBBR 41

Bảng 3.5 Điều kiện vận hành thí nghiệm mô hình MBBR với nước thải từ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung 42

Bảng 3.6 Các thông số và phương pháp phân tích 43

Bảng 3.7 Giá trị TP và lượng hóa chất trung bình cần bổ sung 44

Bảng 4.1 Giá trị độ màu trung bình đầu vào và đầu ra của các tải trọng 51

Bảng 4.3 Giá trị độ màu sau khi khử trùng bằng Clo qua các tải trọng 55

Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm Jartest qua các tải trọng 55

Bảng 4.5 Giá trị COD trung bình đầu vào và đầu ra 59

Bảng 4.6 Giá trị COD trung bình 5 ngày ổn định cuối các tải 61

Bảng 4.7 So sánh mô hình MBBR và MBR 68

Bảng 4.8 Hiệu quả xử lý COD mô hình MBBR 68

Bảng 4.9 Hiệu quả xử lý COD mô hình MBR 69

Bảng 4.10 Lưu lượng và thời gian lưu nước của mô hình MBBR chạy nước thải nước mắm 70

Bảng 4.11 Hiệu quả xử lý COD mô hình MBBR chạy nước thải nước mắm 70

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

MBBR Moving bed biofilm reactor Bể phản ứng màng sinh học dính

bám trên giá thể lơ lửng MLSS Mixed Liquor Suspended Solid Nồng độ chất rắn trong hệ bùn lỏng MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended

Solid

Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi trong hệ bùn lỏng

N-NO2 Nitơ nitrit

N-NO3 Nitơ nitrat

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong khoảng 20 năm qua, các KCN đã thể hiện được vai trò quan trọng của mình đối với sự phát triển KT-XH Bên cạnh đó, một trong những vấn đề xã hội phát sinh khi phát triển các KCN là áp lực ô nhiễm môi trường Ô nhiễm môi trường KCN được biểu hiện dưới nhiều khía cạnh khác nhau nhưng vấn đề nổi bật nhất đó là ô nhiễm do nước thải, khí thải và chất thải rắn Giải pháp BVMT KCN thì có nhiều, tuy nhiên, giải pháp hoàn thiện hệ thống pháp luật BVMT là công cụ hữu hiệu, sắc bén nhất cần được đầu tư triển khai

Nước thải từ các KCN có thành phần đa dạng, chủ yếu là các chất lơ lửng, chất hữu cơ, dầu mỡ và một số kim loại nặng Với mỗi ngành nghề, mỗi nhà máy, thành phần nước thải không giống nhau dẫn đến việc xử lý tập trung khó khăn Trong nhiều trường hợp, nước thải của các nhà máy, doanh nghiệp trộn lẫn sẽ tạo thành chất gây ô nhiễm mới rất nguy hại đối với môi trường Thông thường, ở các KCN có hệ thống xử lý nước thải tập trung Các doanh nghiệp không có hệ thống xử lý nước thải riêng sẽ kí hợp đồng

xử lý nước thải ở cơ sở tập trung này Tính đến tháng 6/2012, có khoảng 62% các KCN

đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung nhưng theo đánh giá chung của Cục cảnh sát phòng chống tội phạm về môi trường PC49, các công trình này dù đã đi vào hoạt động nhưng hiệu quả không cao, dẫn đến tình trạng 75% nước thải KCN thải ra ngoài với lượng ô nhiễm cao

Vì vậy, kênh rạch ở khu vực KCN, xung quanh KCN phải tiếp nhận một lượng nước thải lớn Thêm vào đó là lượng nước thải, rác thải trong sinh hoạt của người dân gần khu vực đó làm cho những dòng sông, kênh trở thành dòng “chết” Tình trạng ô nhiễm không chỉ diễn ra ở hạ lưu các con sông, kênh hay chỉ ở những khu vực có nước thải xả ra mà còn ô nhiễm ngược lên phần thượng nguồn các con sông, kênh Đa số các doanh nghiệp hiện nay đều dùng các thủ đoạn tương tự nhau, xây dựng hệ thống ngầm kiên cố xả thẳng ra sông, rạch, hoặc lợi dụng thủy triều lên xuống để pha loãng nước thải chưa qua xử lý đưa ra môi trường

Điển hình là Khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam gồm TP.HCM, Đồng Nai và Bình Dương được xem là khu vực tập trung nhiều KCN và dự án FDI lớn nhất cả nước Mặc dù tỷ lệ xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung ở khu vực này khá cao, nhưng tình trạng vi phạm các qui định về môi trường vẫn thường xuyên xảy ra Bởi vậy không

có gì lạ khi nhiều kênh rạch ở TP HCM hiện nay như Tham Lương, Ba Bò, Thầy Cai,

An Hạ,… được xem là những dòng kênh chết với lượng nước thải khổng lồ và rác thải

đủ loại từ các hoạt động sản xuất công nghiệp cũng như sinh hoạt

Đa số các doanh nghiệp hiện nay đều dùng các thủ đoạn tương tự nhau, xây dựng

hệ thống ngầm kiên cố xả thẳng ra sông, rạch, hoặc lợi dụng thủy triều lên xuống để pha loãng nước thải chưa qua xử lý đưa ra môi trường mà gần đây nhất chính là sự kiện của công ty cổ phần Sonadezi Long Thành - Đồng Nai (2011) và Formosa Hà Tĩnh (2016) Bên cạnh đó, nhiều KCN trên cả nước vừa thu hút đầu tư, vừa xây dựng cơ sở hạ tầng không tuân thủ thiết kế dự án đầu tư dẫn đến không xây dựng nhà máy xử lý nước thải tập trung, cũng như việc đầu tư cho hệ thống thoát nước còn manh mún, chắp vá, không hiệu quả

Kết hợp với nhu cầu thực tiễn và khắc phục nhược điểm của các phương pháp xử

lý trước đó, luận văn được tiến hành “ Nghiên cứu xử ý nước thải từ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung bằng công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

So với quá trình bùn hoạt tính thì quá trình xảy ra trong bể MBBR có khả năng loại bỏ chất ô nhiễm cao hơn Khả năng xử lý trên một đơn vị diện tích bể cao hơn so với quá tình bùn hoạt tính do dố lượng sinh khối của màng vi sinh cao hơn Lượng bùn sinh ra ít hơn quá trình bùn hoạt tính Ngoài ra công nghệ này có khả năng chịu sự biến đổi về thủy lực và tải trọng hữu cơ cao Do đó việc sử dụng bể MBBR trong xử lý rất hiệu quả do có thể ứng dụng trong diện tích hạn hẹp với chi phí được giảm đáng kể

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải từ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung bằng mô hình MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) hiếu khí quy mô phòng thí nghiệm với các tải trọng hữu cơ khác nhau

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm trên mô hình MBBR hiếu khí Nước thải được sử dụng trong nghiên cứu này được lấy từ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung Xuyên Á, Long An

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tổng quan thành phần tính chất và các phương pháp xử lý nước thải phát sinh từ

trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung

- Tổng quan về các công nghệ xử lý hiện tại và công nghệ bể phản ứng sinh học

giá thể lơ lửng – MBBR hiếu khí

- Thiết kế và lắp đặt mô hình MBBR hiếu khí với các tải trọng 0.5; 0.7; 0.9 và 1.1 kgCOD/m3.ngày ở quy mô phòng thí nghiệm

- Phân tích đánh giá hiệu quả xử lý nước thải từ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung bằng bể phản ứng giá thể lơ lửng MBBR thông qua các thông số COD, BOD5,

SS, N, P trên quy mô phòng thí nghiệm

- Đề xuất qui trình xử lý nước thải áp dụng cho công nghệ MBBR

- Kết luận và kiến nghị

1.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Công nghệ MBBR hiện nay chưa được áp dụng nhiều và vẫn còn là công nghệ khá mới ở Việt Nam Công nghệ MBBR có nhiều ưu điểm hơn so với công nghệ xử lý bằng bùn hoạt tính, đặc biệt là tải trọng hữu cơ và hiệu quả xử lý cao, thời gian lưu nước ngắn,

do đó sẽ làm giảm diện tích mặt bằng xây dựng bể Đề tài mở ra một hướng đi mới cho việc xử lý nước thải từ trạm xử lý nước thải tập trung dựa trên tiêu chí công nghệ xử lý đơn giản, nhỏ gọn, dễ vận hành phù hợp với điều kiện ở Việt Nam Kết quả của đề tài nghiên cứu có thể triển khai áp dụng rộng rãi đối với nước thải từ trạm xử lý nước thải tập trung và tạo điều kiện thuận lợi cho những đề tài nghiên cứu xử lý các loại nước thải khác bằng công nghệ MBBR

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP TẬP TRUNG

2.1.1 Tổng quan về khu công nghiệp tập trung

Trên thế giới, KCN tập trung được hiểu là khu tập trung các Doanh Nghiệp chuyên sản xuất công nghiệp và thực hiện các dịch vụ công nghiệp phục vụ cho hoạt động sản xuất trong khu

Theo quy chế KCN, KCX, KCN Chính ban hành ngày 24/4/1997 của chính phủ, KCN tập trung là khu tập trung các Doanh Nghiệp Công Nghiệp chuyên sản xuất hàng công nghiệp và thực hiện các dịch vụ cho sản xuất công nghiệp, có ranh giới địa lý xác định, không có dân cư sinh sống do chính phủ hoặc Thủ Tướng chính phủ quyết định thành lập Trong KCN tập trung có thể có Doanh Nghiệp chế xuất

Như vậy, có thể hiểu KCN tập trung là một quần thể liên hoàn các xí nghiệp công nghiệp xây dựng trên một vùng có điều kiện thuận lợi về các yếu tố tự nhiên, về kết cấu

hạ tầng xã hội,… để thu hút vốn đầu tư (chủ yếu là đầu tư nước ngoài) và hoạt động theo một cơ cấu hợp lí các Doanh Nghiệp công nghiệp và các Doanh Nghiệp dịch vụ nhằm đạt kết quả cao trong sản xuất công nghiệp và kinh doanh

Sản phẩm của KCN tập trung đáp ứng nhu cầu trước mắt và lâu dài của thị trường nội địa So với hàng nhập khẩu, hàng ở KCN tập trung có nhiều lợi thế về chi phí vận tải, thuế (được ưu đãi thuế) thủ tục nhập khẩu,… Nếu trong KCN tập trung có các Doanh Nghiệp chế xuất thì nhà đầ tư nước sở tại còn phải xem xét cả khả năng xuất khẩu KCN tập trung là một hình thức tổ chức không gian lãnh thổ công nghiệp luôn gắn liền phát triển công nghiệp với xây dựng kết cấu hạ tầng và hình thành mạng lưới đô thị, phân bố dân cư hợp lý Do đó, việc phân bố KCN phải bảo đảm những điều kiện sau: + Có khả năng xây dựng kết cấu hạ tầng thuận lợi, hiệu quả có đất để mở rộng và nếu

có thể liên kết hình thành các cụm công nghiệp Quy mô KCN tập trung và quy mô doanh nghiệp phải phù hợp với công nghệ gắn kết với kết cấu hạ tầng

+ Thủ tục đơn giản, nhanh chóng đủ hấp dẫn các nhà đầu tư, quản lý và điều hành nhanh nhạy ít đầu mối

+ Có khả năng cung cấp nguyên liệu trong nước hoặc nhập khẩu tương đối thuận lợi,

có cự ly vận tải thích hợp

+ Có thị trường tiêu thụ sản phẩm

+ Có khả năng đáp ứng nhu cầu lao động cả về số lượng lẫn chất lượng với chi phí tiền lưong thích hợp

2.1.2 Định nghĩa nước thải công nghiệp tập trung

Nước thải công nghiệp là nước thải thu gom về từ các nhà máy trong quá trình sản xuất, nước thải sinh hoạt của công nhân viên, và từ các nguồn khác như: nước mưa,… Theo QCVN 40:2011/BTNMT, tùy theo nhà máy và tùy theo yêu cầu của khu công nghiệp mà nước thải từ mỗi nhà máy phải qua trạm xử lý sơ bộ để giảm tải ô nhiễm (thường đạt loại B hoặc C) trước khi chảy về trạm xử lý nước thải khu công nghiệp tập trung

2.1.3 Thành phần, tính chất của nước thải công nghiệp tập trung

Với hàng loạt các loại nước thải với lưu lượng rất lớn được thu gom về như vậy, nên các thành phần có trong nước thải công nghiệp khá phức tạp, và hầu hết đều có chứa các chất gây ô nhiễm cần phải xử lý như: BOD, COD, N, P, SS, kim loại nặng,…

Nước thải từ các KCN xuất phát từ 3 nguồn chính:

- Nước thải từ hoạt động sản xuất của nhà máy trong KCN (hay còn gọi là nước thải sản xuất)

- Nước thải từ hoạt động sinh hoạt của công – nhân viên, khu vực cụm dân cư phụ trợ trong KCN

- Nước mưa

2.1.3.1 Nước thải sản xuất

Trong KCN có các loại nhà máy sản xuất như: may mặc, thực phẩm, điện – điện

tử, in ấn bao bì, da giày, hàng hóa thể thao, sản xuất nhựa, cao su,… nên nước thải chủ yếu có nhiều chất khó phân hủy và được quy vào loại nước thải nguy hại như: dầu khoáng, kim loại nặng,… Ngoài ra còn có nước thải của các nhà máy từ quá trình thu gom, rửa nguyên liệu, vệ sinh thiết bị,…

2.1.3.2 Nước thải sinh hoạt

Chủ yếu phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của công – nhân viên và cụm dân cư trong KCN Nước thải loại này có chứa nhiều chất hữu cơ, các chất cặn bẩn, các chất lơ lửng, các chất dinh dưỡng và vi khuẩn Ngoài ra nước thải là nước mưa chảy tràn

2.1.4 Tổng quan khu công nghiệp tập trung Xuyên Á, xã Mỹ Hạnh Bắc, huyện Đức Hoà, Long An

2.1.4.1 Vị trí địa lý

KCN Xuyên Á nằm trên đường tỉnh 824, xã Mỹ Hạnh Bắc, huyện Đức Hoà, Long

An có phạm vi giới hạn như sau:

- Phía Bắc giáp ranh Long An – TP Hồ Chí Minh (huyện Củ Chi) qua đường dây điện 500KV;

- Phía Tây giáp kênh thủy lợi và đường dây cao thế 500KV;

- Phía Đông giáp với kênh Ranh Long An – TP Hồ Chí Minh (xã Nhị Xuân, huyện Hóc Môn);

- Phía Nam giáp tỉnh lộ 9 (đường 824)

Hình 2.1 Khu công nghiệp tập trung Xuyên Á, Đức Hòa, Long An

2.1.4.2 Đặc điểm địa hình

Cao độ khu đất nằm trong khoảng 0.3 đến 1.9m Nhìn chung khu vực tương đối bằng phẳng, bị chia cắt bởi các kênh rạch nhỏ và trong mùa mưa một số khu vực bị ngập nước nghiêm trọng do hệ thống thoát nước không kịp thoát Hiện tại các loại cây được trồng chủ yếu là cây bằng, bạch đàn, keo tràm, điều và một số loại cây cho bóng mát khác

Cấu tạo nền đất là phù sa cổ thạch chủ yếu là cát pha sét, pha lẫn nhiều laterite thường có màu nâu đỏ

- Khả năng chịu tải của nền đất tự nhiên là trung bình từ 1kg/cm2 đến 1.5kg/cm2

- Mực nước ngầm sâu cách mặt đất từ 0.9 – 7m

2.1.4.3 Cơ sở hạ tầng

Toàn KCN có 15 tuyến đường nội bộ chạy theo hướng từ Đông sang Tây, từ Nam sang Bắc và kết nối với tỉnh lộ 9 (tỉnh lộ 9 nối giữa Quốc lộ 1 và đường Hồ Chí Minh),

các tuyến đường nội bộ có chiều dài tối đa 4km và tối thiểu 2km, được thiết kế từ 2 đến

4 làn xe, có dải phân cách cây xanh

- Khu Dân Cư phần lớn các tuyến đường đều có dải phân cách ở giữa là cây xanh, được bố trí không gian hài hòa giữa chợ, trường học, khu vui chơi

- Toàn bộ các tuyến đường đều có hệ thống thoát nước mưa, hệ thống thoát nước thải được nối liền toàn khu, nước mưa dẫn ra hồ điều hòa tại KCN rộng 12ha, nước thải trong từng nhà máy sẽ được thu gom và dẫn đến nhà máy xử lý nước thải tập trung của Khu Công Nghiệp

Nước thải và nước cấp:

- KCN Xuyên Á là KCN đầu tiên của cả nước về xây dựng nhà máy xử lý nước thải Mối quan tâm hàng đầu của Xuyên Á là kinh doanh gắn với bảo vệ môi trường bởi công nghiệp luôn ảnh hưởng lớn đối với môi trường Nhận thức được điều đó ngay từ khi triển khai dự án KCN Xuyên Á đã và đang đầu tư hàng chục triệu USD để đầu tư nhà máy xử lý nước thải với công suất 43000 m3/ ngày đêm, sử dụng công nghệ tiên tiến của Singapore và Châu Âu, đảm bảo một KCN không có ô nhiễm

- Nước cấp cũng là mối quan tâm hàng đầu trong chính sách phát triển của Xuyên

Á, nhà máy nước cấp giai đoạn 1 đã được hoàn tất với công suất 5000 m3/ngày đêm đến qúy 3/2008 cung cấp nguồn nước sinh hoạt đầu tiên cho các doanh nghiệp

Điện và thông tin liên lạc:

- Nguồn điện cung cấp bởi Điện Lực Long An Trong toàn khu trên các tuyến đường giao thông đều có các tuyến cao áp thắp sáng đảm bảo trật tự an ninh cho nhà đầu tư Nguồn điện cung cấp đảm bảo công suất thời gian 24/24h cho các nhà máy hoạt động

- Mạng lưới thông tin liên lạc của xuyên Á được kết nối vào mạng viễn thông của tỉnh Long An, mạng cáp điện thoại có dung lượng lớn đáp ứng các nhu cầu viễn thông với các loại hình dịch vụ cho các nhà đầu tư: thông tin thoại, fax, thuê bao số, internet KCN Xuyên Á do Công ty Cổ phần Ngọc Phong làm chủ đầu tư tại xã Mỹ Hạnh Bắc, huyện Đức Hòa, tỉnh Long An, được Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt Báo cáo đánh giá tác động môi trường từ năm 2004, Công ty đã xây dựng hoàn tất hệ thống

xử lý nước thải công suất 10000 m3/ngày.đêm (đã lắp đặt thiết bị cho modul 5000

m3/ngày.đêm) Tuy nhiên, trong những năm qua, mặc dù có hệ thống xử lý nước thải tập trung, nhưng công tác quản lý hạ tầng trong khu không chặt chẽ nên KCN Xuyên Á liên tục gây ô nhiễm môi trường (xả nước thải vượt quy chuẩn quy định), do có hiện tượng rò rỉ nước thải ra đường thoát nước mưa, nhiều lần bị cơ quan chức năng xử phạt hành vi gây ô nhiễm

Nước thải sau xử lý của KCN Xuyên Á được thoát ra kênh Thầy Cai (giáp với địa phận TP.HCM), theo kết quả báo cáo các đợt giám sát trong năm 2012 về chất lượng nước thải của KCN Xuyên Á sau khi qua hệ thống xử lý thì đa số các thông số thải đều đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A, ngoại trừ thông số độ màu còn vượt quy chuẩn nhiều lần Sở Tài nguyên và Môi trường Long An nhận thấy trong năm 2012, công tác bảo vệ môi trường tại KCN Xuyên Á đã được cải thiện, công tác khắc phục ô nhiễm được Công

ty quan tâm đầu tư thực hiện, chất lượng nước hồ điều hòa nhìn cảm quan cho thấy nước trong, không phát sinh mùi, mức độ ô nhiễm có cải thiện so với thời gian trước đây Năm 2015 khu công nghiệp tập trung xuyên Á đã cải tạo lại hệ thống xử lý nước thải mới với công suất 3600 m3/ngày.đêm

Các ngành được đầu tư trong KCN Xuyên Á:

1 Chế biến thực phẩm, sản xuất nước giải khát, xi mạ, gia công cơ khí, đúc, nhựa, sơn, hóa chất, may mặc, bao bì,…

2 Hiện có 69 DN đang hoạt động trong KCN: Công ty TNHH Eldo Vina; Công ty TNHH bao bì giấy Việt Trung, Công ty TNHH may Long Vĩ; Công ty Dệt nhuộm Hưng Phát Đạt,

3 Dệt nhuộm; Thuốc bảo vệ thực vật,

2.1.4.4 Thành phần và tính chất của nước thải của một số ngành công nghiệp điển hình trong khu công nghiệp tập trung Xuyên Á

KCN Xuyên Á đi vào sản xuất thì nước thải tạo ra bao gồm:

- Nước mưa chảy tràn trên toàn bộ diện tích KCN

- Nước thải sinh hoạt của công nhân trực tiếp sản xuất trong KCN

- Nước thải tạo ra từ các quá trình sản xuất khác nhau của các nhà máy, xí nghiệp trong KCN tập trung

Một số ngành điển hình trong KCN:

a) Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm

Thành phần và nồng độ của một số chất ô nhiễm đặc trưng có trong nước thải của một số loại hình sản xuất tiêu biểu trong ngành chế biến lương thực và thực phẩm như sau:

Bảng 2.1 Nồng độ các chất ô nhiểm trong nước thải

Ngành công

nghiệp pH COD (mg/l) BOD (mg/l) SS (mg/l)

Lưu lượng (m 3 /tấn sp)

Nguồn: Đề tài cấp Nhà Nước KT-04-02

b) Ngành giấy

Nước thải của ngành giấy có thể chia làm 2 loại chính:

- Nước thải của phân xưởng xeo giấy

- Nước thải của phân xưởng nấu bột giấy

Về lưu lượng, nước thải của phân xưởng xeo giấy chiếm 90% lưu lượng nước thải của nhà máy, nhưng về nồng độ ô nhiễm thì không đáng kể, nồng độ COD dao động từ

140 – 160 mg/l, pH = 6.7 – 7.4, độ màu 290 – 340 Pt-Co, nước thải này chứa bột giấy

vì sau khi xeo nồng độ SS khá cao 210 – 400 mg/l, lượng bột giấy này rất dễ bị giữ lại

từ quá rình lắng Phần ô nhiễm nặng nhất là nước thải xả từ công đoạn nấu bột giấy, mặc

dù chỉ chiếm 10% lưu lượng nước nhưng nó có thể làm ô nhiễm nặng nguồn nước mặt nếu loại nước thải này không được xử lý triệt để

Bảng 2.2 Kết quả phân tích nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sản xuất

Bảng 2.3 Kết quả phân tích nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải Thông số quan trắc Sản xuất hóa chất Sản xuất bột giặt

Nguồn: Đề tài cấp Nhà Nước KT-04-02

Bảng 2.4 Đặc trưng nước thải sản xuất ngành xi mạ

Nguồn: Assessment og Soures of Air, Water and Land Pollution, WHO 1993

d) Ngành công nghiệp dệt nhuộm

Do đặc thù của ngành dệt nhuộm, nước thải sản xuất sinh ra từ khâu hồ sợi, giũ hồ, nấu vải, tẩy trắng, nhuộm và hoàn tất vải trong đó lượng nước thải chủ yếu do quá trình giặt sau mỗi công đoạn Thành phần và lưu lượng nước thải từng công đoạn khác nhau:

- Hồ sợi: nước thải chứa hồ tinh bột, tinh bột biến tính, PVA,…

- Giũ hồ: nước thải chứa hồ tinh bột và các chất hoạt động bề mặt

- Nấu vải: nước thải có nhiệt độ cao và chứa hồ tinh bột, các tạp chất thiên nhiên như xơ sợi, dầu mỡ, dung dịch kiềm

- Tẩy trắng: chứa các chất tẩy trắng như NaOCl, H2O2, NaOH

- Nhuộm và hoàn thiện vải: nước thải chứa các loại thuốc nhuộm phân tán, hoạt tính và các chất trợ nhuộm Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải đi vào nước thải phụ thuộc vào công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, loại thuốc nhuộm và màu yêu cầu,…

Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm ở các công đoạn tham khảo trong báo cáo đề tài “Nghiên cứu giải pháp đảm bảo môi trường tại các khu đô thị và khu công nghiệp trọng điểm ở Tp HCM và các tỉnh lân cận” được trình bày trong bảng sau:

Bảng 2.5 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm

Thông số

quan trắc Đơn vị

Dòng thải từ khâu giặt tẩy

Dòng thải từ khâu nhuộm hoàn tất

Nước thải chung

e) Ngành công nghiệp cơ khí

Xếp vào ngành này gồm các nhà máy, phân xưởng sản xuất các dụng cụ chi tiết, thiết bị thay thế, sản xuất các thiết bị, máy móc phục vụ sản xuất nộng nghiệp, lắp ráp các sản phẩm diện tử, các loại máy đặc chủng nông nghiệp

Lưu lượng và nồng độ các thông số gây ô nhiễm trong các ngành này tương đối nhỏ do đặc trưng ít sử dụng nước trong quy trình sản xuất, nước được dùng chủ yếu do các công đoạn giải nhiệt, rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng và nước từ hệ thống

xử lý khí thải,…Tuy nhiên, điểm đặc biệt là nước thải ngành này thường có thông số dầu mỡ nên có khả năng gia tăng ô nhiễm nguồn nước Ngoài ra, trong một số các nhà máy, phân xưởng của ngành nước thải còn có khả năng bị ô nhiểm các loại bụi kim loại, bụi hơi dung môi, chất tẩy rửa,…có tác động xấu đến hệ sinh thái và môi trường f) Các ngành công nghệ khác

Công nghệ sản xuất hàng tiêu dùng: may mặc, sản xuất nhựa gia dụng,…

Nước thải chủ yếu ở đây là nước thải sinh hoạt tương đối sạch

Bảng 2.6.Thành phần nước thải vào trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung

Nguồn: Công ty TNHH XLCTCN & TV Môi Trường Văn Lang

2.1.4.5 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung KCN Xuyên Á

STT Thông số quan trắc Đơn vị Giá trị các thông số đầu

Bùn dư

Bùn tuần hoàn

2.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP TẬP TRUNG

Xử lý nước thải công nghiệp tập trung là áp dụng các cơ chế của quá trình hóa lý hay sinh học nhằm làm giảm hàm lượng chất ô nhiễm, làm giảm tính độc hại đối với môi trường Các phương pháp xử lý được chọn lựa dựa vào các yếu tố khác nhau như: đặc tính của nước thải, mức độ ô nhiễm, lưu lượng của nước thải, hiệu suất xử lý, nguồn tiếp nhận, chi phí cho quá trình xử lý và trình độ quản lý kỹ thuật Dựa vào cơ chế của các quá trình xử lý nước thải mà người ta phân làm các phương pháp như sau:

Tùy vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải

và mức độ làm sạch mà ta áp dụng một tỏng các quá trình như: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, lọc và tuyến nổi,…

Xử lý cơ học nhằm mục đích

- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây,

gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ, ra khỏi nước thải

- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát,

- Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo

a) Song chắn rác

Song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục Song chắn rác được chia làm 2 loại, loại di động và loại cố định Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90o theo hướng dòng chảy Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác,

b) Lưới chắn rác

Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thường

sử dụng lưới lọc có kích thước lỗ từ 0.5 – 1mm Khi tang trống quay, thường với vận tốc 0.1 đến 0.5 m/s, nước thải thường lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự

bố trí đường ống dẫn nước vào Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào

c) Bể điều hòa

Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một số ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng

độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày Sự dao động lớn về lưu lượng này sẽ ảnh hưởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau Để duy trì dòng thải

và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải và nâng cao hiệu suất của các quá trình

xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hòa Thể tích bể phải tương đương 6 – 12h lưu nước trong bể với lưu lượng xử lý trung bình Bể điều hòa được phân loại như sau:

- Bể điều hòa lưu lượng

- Bể điều hòa nồng độ

- Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa lý

Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử Tất

cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên rất tốn kém Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống nước khép kín Đôi khi phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn

a) Phương pháp trung hòa

Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

- Trộn lẫn nước thải với axit hoặc kiềm

- Bổ sung các tác nhân hóa học

- Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa

- Hấp thụ khí axit bằng chất kiềm hoặc hấp thụ amoniăc bằng nước axit

Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân xử dụng cho quá trình

b) Phương pháp oxy hóa và khử

Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như Clo ở dạng khí và hóa lỏng,

dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy không khí, ozon,

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác

Oxy hóa bằng Clo

Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất Người ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải

Khi clo tác dụng với nước thải xảy ra phản ứng

Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl ↔ H+ + OCl-Tổng clo, HOCl và OCl- được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính

Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit, clorat, dioxyt clo, clorat canxi được nhận theo phản ứng

Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O Lượng clo hoạt tính cần 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 hoàn toàn

c) Phương pháp Ozon hóa

Ozon tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước Sau quá trình ozon hóa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, ozon còn oxy hóa các hợp chất Nitơ, Photpho,

2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học

Nói đến xử lý sinh học là nói đến các vi sinh vật Bản chất của phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học là phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải bằng các vi sinh vật có lợi Đây là phương pháp đặc biệt hiệu quả trong việc ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải, và một số chất vô cơ gây ô nhiễm khác như: H2S, Sunfit, Ammonia, Nitơ,…

Các chất hữu cơ và một số khoáng chất có trong nước thải sẽ trở thành thức ăn để

vi sinh vật sinh trưởng và phát triển Phương pháp này được chia làm 2 loại: kỵ khí và hiếu khí

2.2.3.1 Cơ sở lý thuyết cả quá trình

Cơ sở để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá tình chuyển hóa vật chất, quá trình tạo cặn lắng và quá trình tự làm sạch của nguồn nước của các vi sinh vật

dị dưỡng và tự dưỡng có trong tự nhiên nhờ khả năng đồng hóa được rất nhiều nguồn

cơ chất khác nhau có trong nước thải

Trong các nguồn nước luôn xảy ra quá trình amon hóa chất hữu cơ chứa Nitơ bởi các vi khuẩn amon Nhờ các men ngoại bào của các vi khuẩn gây thối như loài Pseudomonas, Eubateruals,…mà protein bị phân hủy thành các hợp chất đơn giản hơn

là polipeptit, oligopeptit Các cất này hoặc được tiếp tục phân hủy thành các acid amin nhờ men peptidaza ngoại bào hoặc được tế bào hấp thụ, sau đó sẽ được phân hủy tiếp trong tế bào thành các acid amin Các acid amin một phần được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp protein – xây dựng tế bào mới, một phần được phân giải tiếp theo những con đường khác nhau để tạo thành NH3 và nhiều sản phẩm trung gian khác

Đối với protein có chứa lưu huỳnh, nhờ tác dụng của men Desunfuraza sẽ bị phân hủy tạo ra H2S Sản phẩm phân giải bởi vi sinh vật kỵ khí còn là scatol, indol, mercaptan

và một số khí khác Nhờ sự hoạt động của các vi khuẩn như Thiobacillus, Thiobacillus detrificans, vi khuẩn lưu huỳnh dạng sợi thuộc giống Beggiatoa, Thiothrix và nhiều vi khuẩn dị dưỡng, vi khuẩn hiếu khí khác nên quá trình sunfat hóa được thực hiện Quá trình khử sunfat cũng xảy ra bởi các vi khuẩn kỵ khí có trong bùn thối, nước thải thối Ngoài ra người ta còn thấy các loài Clotridium nigrificans và Pseudomonas Zelinskii cũng có khả năng khử sunfat

Trong điều kiện tự nhiên, nhiều loài vi khuẩn như Acinetobacter và nấm có khả năng phân giải và giải phóng photpho trong xương động vật ở dạng rắn Ca3(PO4)2 sang dạng hòa tan Theo con đường thủy phân, trong điều kiện hiếu khí, các vi khuẩn Pseudomonas, Bacillus, Actinomyces và các loại nấm bậc cao chuyển hóa nhanh tinh bột thành đường và các loại đường này một phần bị chuyển hóa thành CO2 và nhiều sản phẩm khác nhau, một phần được chuyển hóa trong quá trình trao đổi chất Trong điều kiện kỵ khí tinh bột được phân hủy bởi Clotridium Trong điều kiện hiếu khí Cytophaza vad Sporocytophaga là loài có khả năng phân hủy xenluloza mạnh nhất Ngoài ra các loài Pseudomonadales, Vibrio, Myxobacterium, Actinomycetes và Cellvibrio cũng tham gia phân hủy xenluloza Xenluloza bởi phân hủy bởi các men ngoại bào thành các sản phẩm trung gian và đường Trong bùn lắng quá trình lên men kỵ khí xảy ra chủ yếu bởi Clotridium phân hủy thành etanol, acid foocmic, acid acetic, acid lactic, hydro và CO2

Có rất nhiều loài vi sinh vật có khả năng phân hủy chất béo Đáng chú ý hơn cả là các loài Pseudomonas, Vibrio, Sarcina, Serratina, Bacillus Sản phẩm thủy phân chất béo là glyxerin và acid béo nhờ các men lipaza nội bào hoặc ngoại bào Sau đó glyxerin

và acid béo được oxy hóa tiếp tục thành nhiều sản phẩm khác nhau Cùng với vai trò chuyển hóa vật chất các vi sinh vật còn tham gia tạo cặn lắng và làm biến đổi chúng Nhờ quá trình sinh trưởng lơ lửng hoặc bám dính các chất bẩn lơ lửng nhỏ đã liên kết lại thành các hạt chất bẩn lớn hơn và tăng cường quá trình sơ lắng Nấm sợi và vi khuẩn

có tiêm mao là loại có khả năng này, trong đó loài Vibrio extrorquens có tác dụng làm

sa lắng mạnh nhất Mặt khác, trong quá trình thực hiện vai trò xử lý vi sinh cũng làm thay đổi pH môi trường Vì vậy sẽ ảnh hưởng đến quá trình sơ lắng chất bẩn [Siebrth, 1968]

Trong tự nhiên còn xảy ra quá trình tự làm sạch nhờ các vi sinh vật sử dụng chất bẩn trong nước làm nguồn thức ăn Về mặt sinh học, tham gia vào quá trình tự làm sạch

có rất nhiều loài sinh vật như cá, chim, nguyên sinh động vật, nhuyễn thể…và vi sinh vật với mức độ khác nhau, nhưng đóng vai trò quyết định vẫn là các vi sinh vật ngoài

ra các loài tảo cũng góp phần làm sạch nước Thông qua hoạt động sống tảo cung cấp oxy cho môi trường và các chất kháng sinh để tiêu diệt mầm bệnh có trong nước, tảo còn ngăn chặn sự phát triển và cạnh tranh nguồn thức ăn với các vi sinh vật gây bệnh Tảo còn tiết ra một số chất có hoạt tính sinh học giúp kích thích sự phát triển của một

số vi sinh vật có lợi Một số loài tảo và nhuyễn thể 2 mảnh có khả năng hấp thụ kim loại nặng và tia phóng xạ

Trong nước thải vi sinh vật có mối quan hệ phức tạp với nhau Quan hệ cạnh tranh

đã có ảnh hưởng quyết định đến thành phần vi sinh vật Quan hệ “mồi thú” đã làm cho

số lượng vi sinh vật trong nước thải có sự thay đổi Ngoài 2 mối quan hệ trên trong hệ

vi sinh vật nước thải nhiều loài sống cộng sinh với nhau, có ảnh hưởng qua lại với nhau Kết quả của các quan hệ này đã làm ảnh hưởng đến khả năng, tốc độ và hiệu quả phân hủy chất bẩn của các vi sinh vật

2.2.3.2 Phương pháp kỵ khí

Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí do quần thể vi sinh vật hoạt động không cần sự có mặt của oxy, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH4,

CO2, N2, H2…trong đó có tới khoảng 65% là CH4

Quá trình phân hủy kỵ khí chất bẩn có thể mô tả bằng sơ đồ sau:

(CHO)nNS  CO2 + H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + tế bào vi sinh vật + … Các vi sinh vật kỵ khí sử dụng một phần chất hữu cơ trong nước thải để xây dựng

tế bào, tăng sinh khối Quá trình kỵ khí được ứng dụng cho các loại nước thải có nồng

độ chất hữu cơ cao: BOD từ 1000 mg/L – 30000 mg/L và có nhiều ưu điểm như: thiết

kế đơn giản, thể tích công trình nhỏ, công trình có cấu tạo khá đơn giản và giá thành thấp, chi phí vận hành về năng lượng thấp, lượng bùn sinh ra ít hơn 10 – 20 lần so với

phương pháp hiếu khí Tuy nhiên công nghệ này cũng có những nhược điểm như là nhạy cảm với các chất độc hại với sự thay đổi bất thường về tải trọng của công trình, xử lý nước thải chưa triệt để, những hiểu biết về vi sinh vật còn hạn chế, thiếu kinh nghiệm

về vận hành công trình

Các công trình xử lý kỵ khí được áp dụng hiện nay như: bể tự hoại, bể metan, bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược - UASB, bể phản ứng kỵ khí đệm giãn nở - FBR, EBR (Fluidized and Expanded Bed Reactor)

2.2.3.3 Phương pháp hiếu khí

Nguyên tắc của công nghệ này là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ trong nước thải có đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ, pH,…thích hợp Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí có thể mô tả bằng sơ đồ:

(CHO)nNS + O2  CO2 + H2O + NH4+ + H2S + tế bào vi sinh vật + … + năng

lượng Trong điều kiện hiếu khí NH4+ và H2S cũng bị phân hủy nhờ quá trình nitrat hóa, sulfat hóa bởi vi sinh vật tự dưỡng:

NH4+ + 2O2  NO3- + 2H+ + H2 + ∆H

H2S + 2O2  SO4+ 2H+ + ∆H Hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí bao gồm quá trình dinh dưỡng: vi sinh vật

sử dụng các chất hữu cơ và nguyên tố khoáng vi lượng kim loại để xây dựng tế bào mới tang sinh khối và sinh sản Quá trình phân hủy: vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan hoặc ở dạng các hạt keo phân tán nhỏ thành nước và CO2 hoặc tạo ra các chất khác

So với công nghệ kỵ khí thì công nghệ hiếu khí có các ưu điểm là những hiểu bết về quá trình đầy đủ hơn, hiệu quả xử lý cao hơn và triệt để hơn

Phương pháp này thường sử dụng trong các công trình xử lý nước thải bể bùn hoạt tính Aerotank, bể lọc sinh học, mương oxy hóa, các loại đĩa sinh học quay (Rotating Biological Contactor), màng lọc sinh học (Membrance Biofilm Reactor)

2.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MBBR (MOVING BED BIOFILM

REACTOR)

2.3.1 Giới thiệu về công nghệ MBBR

MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) là công nghệ kết hợp được các ưu điểm

vượt trội của hệ thống xử lý bùn hoạt tính và bể lọc sinh học, sử dụng các giá thể sinh học cho các vi sinh vật bám vào tạo lớp màng để vi sinh vật phát triển và thực hiện phân hủy các chất hữu cơ, hợp chất nitơ, photpho trong nước thải Bể hoạt động tốt trong điều kiện lưu lượng, tải lượng ô nhiễm cao

Hình 2.2 Mô hình MBBR

Một điểm cần lưu ý trong công nghệ MBBR không cần quá trình tuần hoàn bùn tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính vì sinh khối trong bể ngày càng tăng

- Lớp màng sinh học là quần thể các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể sinh học;

- Chủng loại các vi sinh vật trong màng sinh học tương tự trong lớp bùn hoạt tính Hầu hết thuộc loại dị dưỡng (sử dụng chất hữu cơ để tạo ra sinh khối) với vi sinh vật tùy tiện chiếm ưu thế Vi sinh vật tùy tiện sử dụng oxy hòa tan trong nước thải, nếu không

có sẵn chúng sẽ sử dụng nitrit/ nitrat là chất nhận điện tử;

- Chất dinh dưỡng (cơ chất) và oxy từ nước thải khuếch tán vào màng sinh học, trong khi đó sản phẩm phân hủy sinh học khuếch tán ngược lại từ màng sinh học vào nước thải;

- Yếu tố chiều dày màng trên giá thể động ảnh hưởng rất lớn đến sự khuếch tán của chất dinh dưỡng trong và ngoài màng, thường nhỏ hơn 10 µm;

- Chất lượng màng sinh học tốt khó rơi ra khỏi vật liệu, độ dày lớp màng khoảng ngoài 10 -200 m, lớp màng trong có độ dày thay đổi theo tải trọng;

- Khí oxy hòa tan và các chất bề mặt khuếch tán vào lớp phía trong so với lớp ngoài cùng của màng sẽ được các vi sinh vật tiêu thụ nhiều hơn Sự giảm oxy thông qua các lớp màng sinh học tạo điều kiện tạo ra các môi trường hiếu khí, thiếu khí, kị khí trên màng sinh học;

- Việc xáo trộn các giá thể trong bể rất quan trọng nhằm giúp cho các chất dinh dưỡng bám đều lên bề mặt màng, đảm bảo độ dày của màng sinh học Tốc độ xáo trộn phải được điều chỉnh hợp lý để tránh tình trạng bào mòn các giá thể động do chuyển động nhanh dẫn đến va chạm vào nhau làm bong tróc và giảm hiệu quả của quá trình xử

lý

Hình 2.3 Quá trình xử lý của bể MBBR

2.3.2 Giá thể động

Nhân tố quan trọng của quá trình xử lý này là các giá thể động có lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt Những giá thể này được thiết kế sao cho diện tích bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lửng trong nước

Tất cả các giá thể có tỷ trọng nhẹ hơn so với tỷ trọng của nước, tuy nhiên mỗi loại giá thể có tỷ trọng khác nhau Điều kiện quan trọng nhất của quá trình xử lý này là mật

độ giá thể trong bể, để giá thể có thể chuyển động lơ lửng ở trong bể thì mật độ giá thể chiếm từ 25 – 50% thể tích bể và tối đa trong bể MBBR phải nhỏ hơn 67% Trong mỗi quá trình xử lý bằng màng sinh học thì sự khuyếch tán của chất dinh dưỡng (chất ô nhiễm) ở trong và ngoài lớp màng là nhân tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử

lý, vì vậy chiều dày hiệu quả của lớp màng cũng là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý

Kaldnes Miljoteknologi AS đã phát triển những giá thể động có hình dạng và kích thước khác nhau Tùy thuộc vào đặc tính quá trình tiền xử lý, tiêu chuẩn xả thải và thể tích thiết kế bể thì mỗi loại giá thể có hiệu quả xử lý khác nhau Hiện tại trên thị trường thì có 5 loại giá thể khác nhau: K1, K2, K3, Natrix TM và Biofilm Chip M Thông số các loại giá thể sẽ được trình bày ở bảng sau:

Bảng 2.7 Thông số các loại giá thể

STT Loại giá thể Chất liệu Kích thước

(DxL)

Diện tích hữu dụng (m 2 /m 3 )

Nguồn: Kaldnes Militeknologi

Các vi sinh vật tùy tiện có thể sử dụng oxy hòa tan trong hỗn hợp nước thải, nếu oxy hòa tan không có sẵn thì những vi sinh vật này sử dụng Nitrit/Nitrat như là chất nhận điện tử Trong khi chất dinh dưỡng và oxy khuếch tán thông qua lớp ứ đọng tới lớp màng biofilm, sự phân hủy sinh học sản xuất ra những sản phẩm khuếch tán từ lớp màng biofilm, ngược lại hỗn hợp chất lỏng được xáo trộn trong bể MBBR Lớp màng biofilm phát triển tùy thuộc vào loại chất hữu cơ và tải trọng hữu cơ trong bể xử lý Các vi sinh vật ở lớp ngoài cùng của lớp màng biofilm là lối vào đầu tiên để oxy hòa tan và chất bề mặt khuếch tán qua màng biofilm Khi oxy hòa tan và chất bề mặt khuếch tán qua mỗi lớp nằm phía sau so với lớp ngoài cùng của màng biofilm thì sẽ được các vi sinh tiêu thụ nhiều hơn so với ở lớp biofilm trước Sự giảm nồng độ oxy hòa tan qua lớp màng biofilm đã tạo ra các lớp hiếu khí, tùy tiện, thiếu khí trên màng biofilm

Hình 2.5 Giá thể và Protozoa bám trên giá thể dưới kính hiển vi

Hình 2.6 Mặt cắt màng Biofilm trên giá thể K1

2.3.4 Ưu và nhược điểm của công nghệ MBBR

Để làm rõ hơn ưu điểm và nhược điểm của công nghệ MBBR ta so sánh công nghệ MBBR với các công nghệ khác Sau đây là bảng so sánh ưu và nhược điểm của công nghệ MBBR và công nghệ MBR

Các hạt nhúng

Chất lỏng

xáo trộn

AnoxKaldness

Bảng 2.8 So sánh ưu và nhược điểm của công trình MBR và MBBR

Đặc điểm MBR (Membrane Bio-Reactor) MBBR (Moving Bed

Biofilm Reactor)

Giới

thiệu

- Công nghệ kết hợp 2 quá trình trong cùng 1 bể:

(1) Công nghệ sinh học bùn hoạt tính (2) Tách sinh khối vi sinh bằng màng

Công nghệ sử dụng giá thể để vi sinh bám dính, sinh trưởng và phát triển Aerotank truyền thống

Ưu điểm

- Tiết kiệm diện tích đất, mặt bằng, cũng như chi phí xây dựng, có thể thi công ở nơi diện tích nhỏ, mặt bằng hạn hẹp

- Nước thải sau xử lý có chất lượng COD, BOD thấp

- Vận hành đơn giản, hệ thống tự động, ít tốn nhân công

- Dễ dàng tăng công suất khi mở rộng quy mô bằng cách tăng nồng độ bùn

và diện tích màng lọc

- Không cần đến bể lắng, lọc, khử trùng

- Tiết kiệm diện tích hơn Aerotank truyền thống

- Mật độ vi sinh vật trên một đơn vị thể tích cao hơn so với hệ thống xử lý bằng phương pháp bùn lơ lửng truyền thống

- Phân bố vi sinh đồng đều hơn trong bể xử

lý

- Tăng diện tích tiếp xúc giữa vi sinh và nước thải

- Nước thải sau xử lý

có chất lượng COD, BOD thấp

- Cần các công trình lắng, lọc phía sau MBBR

- Tùy chất lượng giá thể (MBBR) mà khả năng bám dính của vi sinh vật khác nhau (bám dính chắc hoặc dễ bị trôi)

Đặc điểm MBR (Membrane Bio-Reactor) MBBR (Moving Bed

Biofilm Reactor)

- Thông thường giá thể rất dễ vỡ sau một thời gian sử dụng

Chế

phẩm vi

sinh

- Luôn cần có một lượng chế phẩm vi sinh bổ sung và duy trì

- Loại chế phẩm vi sinh nào được sử dụng tùy vào thành phần và bản chất sự cố của nước thải

tế bào tăng lên

- Photpho được loại bỏ khỏi quá trình từ việc thải bùn dư

Anaerobic Tank VSV giải phóng P

từ polyphotphat được dự trữ

Aerobic Tank VSV tổng hợp sinh khối, phân hủy và tích lũy P

Lắng 2

Vào

Ra

WAS (Remove of P) RAS

Đặc điểm MBR (Membrane Bio-Reactor) MBBR (Moving Bed

Hệ thống đều xử lý P hiệu quả, tùy thuộc vào nồng độ Photpho đầu vào, hiệu quả

sẽ giảm dần trong 2 năm đầu tiên Sau đó, nếu nước thải đầu ra có hàm lượng P cao cần phải rút bùn liên tục

Thải bùn

WAS

MBR vận hành đơn giản, ít xảy ra sự cố MBBR thường có nhiều sự

cố, vận hành tương tự Aerotank

Khối lượng bùn WAS ít hơn MBBR Khối lượng WAS ít hơn

- Khối lượng rút bùn là bao nhiêu?

- Khi nào mới rút bùn?

- Chất lượng giá thể?

- Loại giá thể?

2.3.5 Các nghiên cứu ứng dụng khác nhau của công nghệ MBBR vào thực tiễn

2.3.5.1 Khu công nghiệp Việt Nam – Singapore (VSIP)

VSIP (1996) tọa lạc tại Tỉnh Bình Dương, cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 17km, khoảng 40 phút đi xe

- Lưu lượng dòng thải thiết kế: 6000 m3/ngày.đêm

- Lưu lượng dòng thải thực tế hiện nay: 2500 m3/ngày.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

Sơ đồ công nghệ

2.3.5.2 Công ty dệt nhuộm Vikotex Bảo Lộc

Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tơ tằm của nhà máy Vikotex Bảo Lộc (sau khi đã sửa chữa và vận hành thành công tháng 5/1996) Vikotex Bảo Lộc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải công suất 500 m3 /ngày đêm Hệ thống này có thể xử lý nước thải COD đầu vào là 516 mg/l, BOD = 340 mg/l và dòng ra có BOD < 50 mg/l và COD = 80 mg/l, nước không màu, chất rắn lơ lửng thấp

2.3.5.3 Khu công nghiệp Tân Tạo

Thông số cơ bản

- Tổng lưu lượng nước thải: 6000 m3/ngày.đêm

- Lưu lượng trung bình giờ: 250 m3/h

- Lưu lượng tối đa: 400 m3/2h

Tính chất nước thải đầu vào:

pH: 6-9 SS: 200 mg/l BOD5: 400 mg/l COD: 600 mg/l

Nước thải vào

Thu gom xử lý