Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao cho nhà máy sản xuất thực phẩm acecook việt nam

TS Đoàn Thu Hà, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơ sở h

LỜI CAM ĐOAN

Tên tác giả: Bùi Tiến Đạt

Học viên cao học lớp: 23CTN21

Mã số học viên: 1582580210002

Người hướng dẫn: PGS TS Đoàn Thu Hà

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu

cơ cao cho Nhà máy sản xuất thực phẩm Acecook Việt Nam”

Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu được thu

thập từ các nguồn thực tế… để tính toán ra các kết quả, đánh giá và đưa ra một số đề

xuất giải pháp Các số liệu, kết quả trong Luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày……tháng….năm 2017

Tác giả luận văn

Bùi Tiến Đạt

LỜI CÁM ƠN

Sau quá trình học tập, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS TS Đoàn Thu Hà, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu

của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơ sở hạ tầng

đúng thời hạn và nhiệm vụ với đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao cho Nhà máy sản xuất thực phẩm Acecook Việt Nam”

Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm được nhiều

kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc của mình

Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số liệu

với khối lượng lớn nên những thiếu sót của luận văn là không thể tránh khỏi Do đó tác

giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như

những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp

Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS TS Đoàn Thu

Hà, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp những tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành Luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Thủy Lợi, các thầy giáo, cô giáo Khoa

Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy cô giáo các bộ môn đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình học tập

Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các cơ quan, đơn vị đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn này

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Luậnvăn

Xin chân thành cảm ơn./

Hà Nội, ngày……tháng….năm 2017

Tác gi ả

Bùi Ti ến Đạt

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ vii

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của Đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1.Tổng quan về nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao 4

1.1.1 Nguồn gốc, thành phầnvà số lượng nước thải 4

1.1.2 Các tính chất của nước thải 5

1.1.3 Đặc trưng của nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao 10

1.1.4 Hiện trạng ô nhiễm nước thải giàu chất hữu cơ 12

1.1.5 Một số công trình nghiên cứu về xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao……… 14

1.2 Tình hình chung của thế giới và Việt Nam về xử lý nước thải hiện nay 15

1.2.1 Trên thế giới 15

1.2.2 Tại Việt Nam 15

1.3 Tổng quan về Công ty Acecook Việt Nam và tình hình xử lý nước thải của Công ty…… 17

1.3.1 Lịch sử hình thành phát triển 17

1.3.2 Loại hình và quy mô sản xuất 18

1.3.3 Nước thải và tình hình xử lý nước thải tại các nhà máy thuộc Acecook hiện nay 18

1.4 Kết luận 20

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ CAO 21

2.1 Cơ sở lý thuyết các phương pháp, công nghệ xử lý nước thải phổ biến hiện nay 21 2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học 21

2.1.2 Phương pháp xử lý hóa lý 22

2.1.3 Phương pháp xử lý hóa học 24

2.1.4 Phương pháp xử lý sinh học 25

2.2 Cơ chế chuyển hóa sinh học các chất bẩn hữu cơ trong nước thải 30

2.2.1 Cơ chế chuyển hóa sinh học các chất bẩn hữu cơ và các chất dinh dưỡng trong công trình XLNT 30

2.2.2 Cơ chế XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí 32

2.2.3 Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện yếm khí 35

2.3 Phân tích, đề xuất công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao cho Công ty Acecook Việt Nam 38

2.3.1 Tiêu chí lựa chọn công nghệ 38

2.3.2 Phân tích cơ sở lý thuyết một số công nghệ xử lý 39

2.3.3 Đề xuất lựa chọn công nghệ XLNT có hàm lượng chất hữu cơ cao cho Công ty Acecook Việt Nam 51

2.4 Kết luận 54

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ CAO CHO NHÀ MÁY ACECOOK VIỆT NAM – CHI NHÁNH HƯNG YÊN 55

3.1 Giới thiệu về Nhà máy Acecook Việt Nam – Chi nhánh Hưng Yên 55

3.1.1 Sản phẩm và công nghệ sản xuất 56

3.1.2 Nước thải và tình hình xử lý nước thải của Nhà máy Acecook Hưng Yên 58

3.2 Nghiên cứu, tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Aecook Việt Nam – Chi nhánh Hưng Yên 62

3.2.1 Yêu cầu chung 62

3.2.2 Chất lượng nước thải đầu vào và yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra 62

3.2.3 Công suất trạm xử lý 63

3.2.4 Thuyết minh dây chuyền công nghệ xử lý 64

3.2.5 Tính toán, thiết kế một số hạng mục công trình chính 70

3.2.6 Đánh giá kinh tế - kỹ thuật 80

3.3 Kết luận 84

KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 85

Kết luận 85

Kiến nghị 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Các loại chất rắn trong nước thải 6

Hình 1.2 Mối quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng cho chất hữu cơ trong nước 8

Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp cơ học 22

Hình 2.3 Sơ đồ tổng hợp hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp hoá học 24 Hình 2.4.Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên 26

Hình 2.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 28

Hình 2.6 Sơ đồ cân bằng BOD trong công trình XLNT bằng PP sinh học hiếu khí 31

Hình 2.7.Sơ đồ tổng quát quá trình chuyển hoá chất bẩn trong công trình XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí 33

Hình 2.9.Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sử dụng công nghệ bùn hoạt tính gián đoạn theo mẻ SBR 40

Hình 2.10.Các giai đoạn hoạt động trong một chu kỳ của bể SBR 41

Hình 2.11 Mô phỏng hoạt động của bể SBR để xử lý Cacbon, Nito và Photpho 42

Hình 2.12 Mô hình hoạt động quá trình AAO truyền thống 44

Hình 2.13 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải AA/O 45

Hình 2.14 Mặt cắt lớp màng vi sinh vật trên giá thể mang K1 48

Hình 2.15 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải AA/O & MBBR 49

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất mì ăn liền 57

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phân xưởng bột nêm 58

Hình 3.3 Sơ đồ quy trình sản xuất phân xưởng dầu sa tế 58

Hình 3.4.Sơ đồ công nghệ XLNT công nghệ AAO&MBBR 66

Hình 3.5 Mặt đứng Modul xử lý bậc 1 – Bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược UAFB 72

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần nước thải một ngành sản xuất công nghiệp 5

Bảng 1.2 Một vài đặc trưng của nước thải một số ngành công nghiệp 11

Bảng 1.3 Hệ số ô nhiễm nước thải cho một tấn sản phẩm mì ăn liền 13

Bảng 1.4 Chất lượng nước thải các nhà máy sản xuất Acecook Việt Nam 19

Bảng 2.1 Các tiêu chí về công nghệ xử lý nước thải 38

Bảng 2.2 Đánh giá lựa chọn công nghệ XLNT giàu chất hữu cơ 51

Bảng 3.1 Tổng hợp nguồn gốc và thành phần nước thải Nhà máy Acecook Chi nhánh Hưng Yên 59

Bảng 3.2 Kết quả phân tích chất lượng nước thải của Nhà máy Acecook (Chi nhánh Hưng Yên) 60

Bảng 3.3 Kết quả phân tích chất lượng nước thải của Công ty Cổ phần Acecook 62

(Chi nhánh Hưng Yên) 62

Bảng 3.4 Quy chuẩn nước thải đầu ra, mức A theo QCVN 40:2011/BTNMT 63

Bảng 3.5 Chất lượng nước thải trước và sau khi qua công trình xử lý bậc 1 73

Bảng 3.6 Khái toán tổng mức đầu tư xây dựng công trình 80

Bảng 3.7 Bảng khái toán chi phí vận hành 84

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

Ký hi ệu Tiếng Anh Ti ếng Việt

AAO Anaerobic– Anoxic– Oxic Kỵ khí - Thiếu khí - Hiếu khí kết hợp BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu ôxy sinh hóa

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu ôxy hoá học

DOC Dissolved Organic Carbon Lượng cacbon hữu cơ hoà tan

MBBR Moving Bed Biofilm Reactor Công nghệ Màng vi sinh tầng chuyển

động SBR Sequencing Batch Reator Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ

TOC Total Organic Carbon Tổng cacbon hữu cơ

UAFB Upflow Anaerobic Floating Blanket Bể lọc ngược kỵ khí vật liệu nổi

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Đề tài

Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang diễn ra mạnh mẽ trên cả nước đã và đang làm thay đổi hàng ngày nền kinh tế xã hội cũng như mọi mặt của cuộc sống Bên

cạnh sự phát triển đó cũng đã gây ra những vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm môi trường nước nói riêng mà trong đó ô nhiễm chất hữu cơ nguồn nước đang

có chiều hướng gia tăng mạnh mẽ Nguồn nước thải có hàm lượng hữu cơ cao thường

xuất hiện trong nước thải công nghiệp liên quan chủ yếu tới chế biến thực phẩm và

một số ngành khác Đây là ngành công nghiệp sử dụng lượng nước đầu vào lớn nên lượng nước thải từ ngành công nghiệp này cũng rất cao Tuy thành phần nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm khá giống với nước thải sinh hoạt nhưng thành phần các chất trong nước thải như: C, N, P… lại cao hơn hẳn Yêu cầu về xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao trong ngành công nghiệp thực phẩm đang hết sức cấp bách, cần

phải giải quyết ngay

Là công ty thực phẩm tổng hợp hàng đầu tại Việt Nam với hệ thống 10 nhà máy sản

xuất từ Bắc đến Nam, Acecook đóng góp phần quan trọng trong thị trường chế biến

thực phẩm Việt Nam Bên cạnh những thành quả đạt được, Acecook đang phải đối mặt

với vấn đề xử lý nước thải trước khi đưa ra môi trường tiếp nhận sao cho hiệu quả và kinh tế

Xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao đạt yêu cầu xả thải luôn là vấn đề đặt ra khi lựa chọn công nghệ xử lý Nước thải sản xuất tại các cơ sở sản xuất của Acecook

có các chỉ tiêu cơ bản chỉ thị ô nhiễm hữu cơ như COD, BOD, N, P, dầu mỡ vượt chỉ tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn nhiều lần Cụ thể như BOD vượt 10 - 24 lần, tổng Nito vượt từ 5- 11 lần, tổng Photpho vượt 3-7 lần Do có hàm lượng hữu cơ cao, cặn

lơ lửng lớn nếu không được xử lý triệt để khi vào nguồn tiếp nhận sẽ bị phân hủy vi sinh và giải phóng ra các chất khí như CO2, CH4, H2S gây mùi hôi thối và giảm nồng

độ oxy hoà tan trong nước của nguồn nước tiếp nhận Mặt khác các muối nitơ, phốt pho trong nước thải dễ gây hiện tượng phú dưỡng cho các thuỷ vực, làm hạn chế

việc sử dụng tài nguyên nước Mặt khác, các muối nito, phốt pho…trong nước thải dễ

gây hiện tượng phú dưỡng cho các thủy vực, làm hạn chế việc sử dụng tài nguyên nước

Xuất phát từ thực tiễn đó, cần có một nghiên cứu về công nghệ phù hợp với điều kiện

Việt Nam để XLNT có hàm lượng chất hữu cơ cao trong ngành công nghiệp thực

phẩm nước ta nói chung và Công ty Acecook nói riêng đã được đặt ra Đây là yêu cầu

rất cấp thiết góp phần đưa ngành công nghiệp thực phẩm nước ta phát triển bền vững

gắn với bảo vệ môi trường

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

- Đề xuất được công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao thích hợp, áp

dụng cho đối tượng điển hình là Nhà máy sản xuất thực phẩm Acecook Việt Nam (Chi nhánh Hưng Yên)

- Xác định được quy mô, công suất và thiết kế hệ thống xử lý cho Nhà máy Acecook Việt Nam, chi nhánh Hưng Yên

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng của đề tài

Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

b Phạm vi của đề tài

- Các Nhà máy sản xuất thực phẩm Acecook tại Việt Nam;

- Địa điểm nghiên cứu điển hình: Nhà máy Acecook chi nhánh Hưng Yên (thị trấn Như Quỳnh, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên)

4 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá tổng quan về nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao và tình hình xử

lý của Công ty Acecook Việt Nam;

- Cơ sở khoa học các công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao;

- Đánh giá lựa chọn công nghệ xử lý, tính toán hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Acecook Việt Nam – Chi nhánh Hưng Yên

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa có chọn lọc: Kế thừa các số liệu, nghiên cứu đã có để đánh giá, phân tích…

- Phương pháp thống kê, phân tích và tổng hợp tài liệu: Thu thập những tài liệu, số

liệu có sẵn từ Công ty Cổ phần Acecook Việt Nam; Nhà máy Acecook chi nhánh Hưng Yên, các nghiên cứu tại Việt Nam cũng như trên thế giới về nước thải nói chung và nước thải giàu hữu cơ nói riêng

- Phương pháp so sánh: Phân tích về những ưu, nhược điểm của từng công nghệ

xử lý nước hiện nay, từ đó đưa ra công nghệ xử lý phù hợp với điều kiện đối tượng nghiên cứu điển hình

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

1.1.1 Nguồn gốc, thành phần và số lượng nước thải

Nước thải có nguồn gốc là nước cấp, nước thiên nhiên sau khi phục vụ đời sống con người như ăn uống, tắm giặt, vệ sinh, giải trí, sản xuất hàng hóa, chăn nuôi v.v…và nước mưa bị nhiễm bẩn các chất hữu cơ và vô cơ và vi trùng gây bệnh thải ra nguồn

tiếp nhận

Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng Đó cũng là

cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý sau này Có thể phân loại nước thải một cách chung nhất là: Nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất, nước mưa

và nước thấm chảy vào hệ thống cống

Nước thải sinh hoạt: Là nước thải được bỏ đi sau khi sử dụng cho các mục đích sinh

hoạt của con người Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ

lớn (từ 55 ÷ 65% tổng lượng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh[1] Đồng thời trong nước thải còn có nhiều vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ

cần thiết cho các quá trình chuyển hoá chất bẩn trong nước Thành phần nước thải sinh

hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước, điều kiện trang thiết bị vệ sinh,…

Nước thải công nghiệp: Là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công

nghiệp từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản xuất như khi tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sản xuất của người dân.Khác với nước thải sinh hoạt có những đặc tính và chỉ tiêu chất lượng chung, nước thải công nghiệp có đặc tính và chất lượng rất khác nhau tùy thuộc vào từng loại hình công nghiệp, mức độ trang bị công nghệ Đối với nước thải phát sinh từ các ngành công nghiệp như công nghiệp thực phẩm chế biến, ngành công nghiệp giấy, công nghiệp sản xuất bia rượu

luôn có hàm lượng chất hữu cơ cao hơn các ngành công nghiệp khác

B ảng 1.1 Thành phần nước thải một ngành sản xuất công nghiệp

TT Lo ại hình sản xuất

1 Giấy và bột giấy COD, BOD, SS, dung dịch sulfit, NH3, cặn hòa tan, vi

khuẩn

2 Thịt, sữa, các sản phẩm

từ thịt, sữa pH, BOD, chất răn hòa tan, NH3, dầu mỡ, vi khuẩn

3 Chế biến hải sản pH, BOD, COD, SS, Cl, cặn hòa tan, dầu, Coliform

4 Trại chăn nuôi gia súc,

gia cầm BOD, NO2, P, SS, cặn hòa tan, E.coli

5 Đường pH, BOD, COD, SS, NO2, E.coli, nhiệt

6 Chế biến cao su BOD, COD, Nito, chất hoạt đồng bề mặt, SS, phenol,

Cr, dầu mỡ

7 Dệt nhuộm BOD, COD, SS, màu, dầu mỡ, kim loại nặng

8 Xi măng pH, SS, nhiệt, cặn hòa tan…

9 Mạ điện Kim loại nặng (Cu, Zn, Ni…), CN, axit, SS, cặn hòa

tan

1.1.2 Các tính chất của nước thải

Để quản lý chất lượng môi trường nước được tốt, cũng như trong việc thiết kế, lựa

chọn công nghệ và thiết bị xử lý hợp lý, cần hiểu rõ bản chất của nước thải Dưới đây

là một số tính chất chính của nước thải

1.1.2.1 Tính chất vật lý

Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu: Các chất rắn, độ đục, màu sắc, mùi vị, nhiệt độ, lưu lượng

a Các chất rắn trong nước thải

Nước thải là hệ đa phân tán bao gồm nước và các chất bẩn Theo Stroganov X.N., các nguyên tố chủ yếu tham gia trong thành phần nước thải là cacbon, hydro, ôxy và nitơ ứng với công thức trung bình C12H26O6N Các chất bẩn trong nước thải có các thành

phần hữu cơ và vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng được là các

chất hoà tan và dạng keo

Tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trưng nhất của nước thải Các chất rắn không hoà tan có hai dạng: chất rắn keo và chất rắn lơ lửng Chất rắn lơ lửng (SS) được giữ

lại trên giấy lọc kích thước lỗ 1,2 µm, bao gồm chất rắn lơ lửng lắng được và chất rắn

lơ lửng không lắng được Phân loại chất rắn trong nước thải nêu trên hình sau:

Hình 1.1 Các loại chất rắn trong nước thải

b Màu sắc

Đây là một trong những thông số để xác định chất lượng nước màu của nước thường được phân thành 2 dạng: màu thực do các chất hòa tan hoặc dạng hạt keo; màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước sau khi lọc bỏ các chất không tan

Một trong những đặc điểm dễ nhận biết về sự ô nhiễm của nước, đó chính là độ trong

của nước, được xác định thông qua độ đục Độ đục của nước có được là do sự tồn tạicác chất lơ lửng trong nước như tảo, vi sinh vật, đất sét, bọt xà phòng, các chất tẩy

rửa,…

e Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nhiệt độ của nguồn nước sạch ban đầu,

bởi vì có sự gia nhiệt vào nước từ các đồ dùng trong gia đình và các máy móc thiết bịcông nghiệp Khi nhiệt độ của nước tăng lên sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoà tan ôxy

trong nước, tốc độ hoạt động của các vi khuẩn trong nước thải

a Các hợp chất hữu cơ trong nước thải

Trong nước thải tồn tại nhiều tạp chất hữu cơ nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo: polysacarit, protein, hợp chất hữu cơ chứa nitơ, axit humic, lipit (dầu, mỡ), phụ gia

thực phẩm, chất hoạt động bề mặt, phenol và các chất thuộc họ của chúng (chất thải

của người, động vật, thực vật, chất bảo vệ thực vật, dược phẩm, thuốc màu, nhiên

liệu,…), chất hữu cơ tạo phức, hydro cacbon và dẫn xuất của chúng

Các hợp chất hữu cơ có thể tồn tại dưới dạng hoà tan, keo, không hoà tan, bay hơi

hoặc không bay hơi, dễ phân huỷ hoặc khó phân huỷ,… Phần lớn chất hữu cơ trong nước đóng vai trò cơ chất đối với vi sinh vật Nó tham gia vào quá trình dinh dưỡng và

tạo năng lượng cho vi sinh vật

Người ta thường xác định tổng các chất hữu cơ Các thông số thường được chọn là

tổng hàm lượng cacbon hữu cơ (TOC), một phần hoà tan của nó là lượng cacbon hữu

cơ hoà tan (DOC), lượng chất hữu cơ có thể ôxy hoá hoá học ứng với thông số nhu cầu ôxy hoá học (COD), lượng chất hữu cơ có thể bị ôxy hoá sinh hoá ứng với sự tiêu thụ ôxy của vi khuẩn (BOD).Giữa đại lượng COD và BOD có mối quan hệ với nhau Tuy nhiên tỷ lệ này thay đổi đối với từng loại nước thải, nước nguồn và cả trong quá trình

xử lý Mối quan hệ giữa ThOD, BOD5, COD theo K2Cr2O7 và theo KMnO4 được thể

hiện tại Hình 1.2 dưới đây:

Hình 1.2 Mối quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng cho chất hữu cơ trong nước

Thông thường trong nước thải sinh hoạt ở điều kiện 200C sau 5 ngày lượng ôxy tiêu

thụ chủ yếu cho ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ cacbon (BOD5) và sau 20 ngày lượng ôxy tiêu thụ cho quá trình sinh hoá là ổn định (BOD20) Mối quan hệ giữa các nhu cầu ôxy trong nước thải sinh hoạt có thể xác định gần đúng theo tỷ lệ:

ThOD : COD(K2Cr2O7) : BOD20 : COD(KMnO4) : BOD5 = 1: 0,95: 0,71: 0,65: 0,48

b Các hợp chất vô cơ trong nước thải

Độ pH: Giá trị pH của nước thải có ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý, cho phép

ta lựa chọn phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước

Độ kiềm: Đặc trưng cho khả năng trung hoà axit, thường là độ kiềm bicacbonat,

cacbonat và hydroxit Độ kiềm thực chất là môi trường đệm (để giữ pH trung tính) của nước thải trong suốt quá trình xử lý sinh hoá

Clo: Clo tồn tại trong nước thải chủ yếu ở dạng Cl- Nồng độ clo trong nước thải

thường cao hơn trong nước nguyên chất

Nitơ: Trong nước thải, các hợp chất chứa nitơ là sản phẩm của quá trình phân huỷ sinh

học của protein Nitơ thường tồn tại ở các dạng: N hữu cơ, N-NH3, N-NO2, N-NO3 N

hữu cơ thường gồm các thành phần tự nhiên như: peptit, protein, urê, axit nucleic và

một lượng lớn các hợp chất hữu cơ tổng hợp N-NH3 là thành phần tự nhiên có trong nước thải, nó là sản phẩm đầu tiên của quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ chứa N

và quá trình thuỷ phân của urê N-NO2 là sản phẩm trung gian của quá trình ôxy hoá nitơ, có thể thâm nhập vào môi trường nước do việc sử dụng các chất ức chế sự ăn

mòn dùng trong công nghiệp N-NO3 là kết quả của quá trình ôxy hoá amôni Sự hiện

diện của nitơ trong nước thải là cần thiết để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng quá trình sinh học

Photpho: Cũng giống như Nito, là chất dinh dưỡng cần thiết cho tất cả các tế bào sống

và là thành phần tự nhiên của nước thải Tuy nhiên, nếu nồng độ Phốt pho trong nước

thỉa xả ra thủy vực tiếp nhận quá mức cho phép sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng Phốt pho thường ở dạng photphat vô cơ và bắt nguồn từ chất thải là phân, nước tiểu, ure, phân bón dung trong nông nghiệp và chất tẩy rửa trong sinh hoạt

Lưu huỳnh:Là nguyên tố cần thiết cho quá trình tổng hợp các protein Các ion SO4thường hiện diện trong nước cấp và cả nước thải Sunfat bị biến đổi sinh học thành sunfit, sau đó có thể kết hợp với hydro tạo thành H2S

2-Các kim loại nặng: Sắt, đồng, chì, kẽm, crom (đặc biệt là crom hóa trị 6), asen,

antimon, nhôm,…thường tồn tại trong nước ở dạng là những chất thuộc nhóm độc hại Chúng phát sinh từ những nguồn gốc khác nhau, chủ yếu là do các hoạt động công nghiệp và có ảnh hưởng không tốt cho quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

1.1.2.3 Tính chất sinh học

Nói đến tính chất sinh học của nước thải là đề cập đến các loài sinh vật có trong nước

thải, bởi vì chính sự có mặt, vắng mặt hay phát triển quá mức của chúng sẽ chỉ ra được nguồn nước đang ở tình trạng như thế nào Các thành phần sinh học chính bao gồm:

- Các động vật nước;

- Các thực vật nước;

- Động vật nguyên sinh, vi khuẩn, virut,…

Độ bẩn sinh học của nước thải: Nước thải chứa nhiều vi sinh vật trong đó có nhiều vi

trùng gây bệnh: thương hàn, kiết lỵ, sốt vàng da, bệnh đường ruột, các loại trứng giun sán Để xác định độ bẩn sinh học của nước thải người ta tiến hành phân tích sự tồn tại

của 1 loại vi khuẩn đặc biệt (trực khuẩn coli), mặc dù nó không phải là loại vi khuẩn

gây bệnh điển hình song sự tồn tại của nó chứng tỏ có sự tồn tại của các loại vi khuẩn gây bệnh khác

Mức độ nhiễm bẩn sinh học của nước thải xác định bằng các chỉ tiêu sau đây:

- Chuẩn số Coli (coli - titre): Thể tích nước thải ít nhất (ml) có 1 coli Đối với nước thải sinh hoạt chuẩn số này là 0,0000001

- Tổng số Coliform: Số lượng vi khuẩn dạng coli trong 100ml nước (tính bằng cách đếm trực tiếp số lượng coli hoặc xác định theo phương pháp MPN)

1.1.3 Nguồn gốc, đặc trưng của nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

1.1.3.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao có nguồn gốc phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, trong công nghiệp nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao thường xuất hiện trong nước thải công nghiệp ngành chế biến thực phẩm và một số ngành công nghiệp khác (dệt nhuộm, giấy,…) Thành phần nước thải thải ra môi trường tùy thuộc vào nguồn phát sinh ra chúng ứng với mỗi loại hình công nghiệp khác nhau Ví dụ như:

- Ngành công nghiệp giấy: Thành phần chủ yếu là ligin hòa tan trong

kiềm, ngoài ra còn sản phẩm phân hủy của các hidrocacbon và các axit hữu cơ,

chất tẩy rửa độc hại như clo hữu cơ…

- Ngành công nghiệp dệt nhuộm: Thành phần chủ yếu là hợp chất chứa ni

tơ, dầu mỡ, các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt…

- Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm: Thành phần rất giàu các chất hữu cơ như protein, lipit, các axitamin, N – amon, peptit, các axit hữu cơ, mercaptan,…)

- …

B ảng 1.2 Một vài đặc trưng của nước thải một số ngành công nghiệp

TT Ch ỉ số

Ngành CN

COD (mg/l)

BOD (mg/l)

SS (mg/l)

để đưa ra các phương pháp xử lý hợp lý đạt hiệu quả trong kinh tế và kỹ thuật

1.1.3.2 Đặc tính nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao là loại nước thải khó xử lý với các chỉ số ô nhiễm điển hình như BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) > 300mg/l; COD (nhu cầu oxy hóa

học) > 1.500 mg/l; nồng độ T-N > 85 mg/l, T-P > 20 mg/l cao hơn rất nhiều so với các

loại nước thải thông thường Do vậy mà mức độ ô nhiễm của nước thải loại này là rất

lớn, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe người dân nếu không được xử lý triệt để

Đặc tính: Hàm lượng chất hữu cơ là yếu tố quan trọng trong nước thải loại này Dựa

vào đặc điểm dễ bị phân hủy do vi sinh vật có trong nước ta có thểphân các chất hữu

cơ thành hai nhóm:

- Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: Đó là các hợp chất protein,hidratcacbon, chất

béo nguồn gốc động vật và thực vật Đây là các chất gây ônhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt, nước thải từ các xí nghiệp chếbiến thực phẩm.Các hợp

chất này chủ yếm làm suy giảm oxi hòa tan trong nướcdẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinhhoạt

- Các chất hữu cơ khó bị phân hủy: Các chất loại này thuộc các chất hữucơ có

vòng thơm (hidrocacbua của dầu khí), các chất đa vòng ngưng tụ, các hợpchất

clo hữu cơ, phốt pho hữu cơ… Trong số các chất này có nhiều hợp chất làcác

chất hữu cơ tổng hợp Hầu hết chúng đều có độc tính đối với con người vàsinh

vật Chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và trong cơ thể sinh vậtgây độc tích lũy, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống

Quá trình phân giải chất hữu cơ trong nước: Chất hữu cơ có trong nước thải được xả

vào tự nhiên nếu không qua quá trình xử lý sẽ xảy ra quá trình phân hủy như sau:

- Quá trình phân huỷ chất hữu cơ của vi sinh yếm khí gồm có ba giai đoạn nối tiếp nhau Thuỷ phân (bẻ gãy) các phân tử hữu cơ lớn như polyme, lipit, protein, hydrat carbon thành các phân tử nhỏ như monosacharit, axit amin, chúng là những nguyên vật liệu thích hợp cho quá trình tổng hợp tế bào và trao đổi chất của loại

vi sinh tạo axit thuộc nhóm acidogens ở giai đoạn thứ hai

- Giai đoạn thứ hai là giai đoạn chuyển hoá các sản phẩm đã thuỷ phân thành axit (loại vi sinh acidogens như Clotridium spp, Peptococus anaerobus, Difidobacterium spp, Desulphovibrio spp )

- Giai đoạn tạo khí metan và carbon dioxit được thực hiện bởi nhóm vi sinh methanogens (tạo ra metan) Loại vi sinh đáng quan tâm nhất là loại sử dụng axit axetic và hydro, chúng có tốc độ phát triển chậm vì vậy giai đoạn hình thành khí metan thường là bước chậm nhất Ngoài axit axetic, loại vi sinh tạo metan chỉ có

khả năng sử dụng một số loại hạn chế các cơ chất khác như format, acetat methanol, methylamin Chủng vi sinh tạo metan và axit có chung lợi ích và tồn

tại, nương tựa nhau trong thế cân bằng động

1.1.4 Hiện trạng ô nhiễm nước thải giàu chất hữu cơ

Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang diễn ra mạnh mẽ trên cả nước đang làm thay đổi hàng ngày nền kinh tế xã hội cũng như mọi mặt của cuộc sống Đồng thời sự phát triển đó cũng đã gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm nguồn nước nói riêng mà trong đó ô nhiễm chất hữu cơ nguồn nước đang có chiều hướng gia tăng mạnh mẽ

Trong đó, riêng ngành chế biến thực phẩm có tác động lớn trong vấn đề ô nhiễm môi

trường bởi nước thải giàu chất hữu cơ Qua các số liệu thu thập khảo sát cho thấy nước

thải sản xuất của các Xí Nghiệp chế biến thực phẩm, sản xuất rượu bia, cơ sở giết mổ gia súc… đều vượt tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn do các chất hữu cơ và dầu mỡ

hiện diện trong nước thải quá cao Các chỉ tiêu cơ bản chỉ thị ô nhiễm hữu cơ là COD, BOD, SS, N-NO3, N-NH4, N-org, P-PO4, dầu mỡ,…hàm lượng hữu cơ cao, vượt từ 12-24 lần tiêu chuẩn cho phép, dầu mỡ cao gấp 10-30 lần tiêu chuẩn cho phép

Theo nghiên cứu của trung tâm công nghệ môi trường CEFINEA, để sản xuất ra được

1 tấn mì ăn liền thành phẩm thì phải đưa vào môi trường 8m3 nước thải chứa hàm lượng BOD, COD, SS, dầu mỡ cao

B ảng 1.3 Hệ số ô nhiễm nước thải cho một tấn sản phẩm mì ăn liền

Chỉ tiêu ô

nhiễm

Lưu lượng nước thải (m3/tấn sp)

BOD5 (kg BOD/m3.tấn sp)

COD (kg COD/m3.tấn sp)

Dầu mỡ (kg /m3.tấn sp)

SS(kg/m3.tấn sp)

(Nguồn: Trung tâm công nghệ môi trường CEFINEA)

Nước thải có chỉ số ô nhiễm cao như vậy, song công tác quản lý cũng như về xử lý nước thải đối với các đối tượng này vẫn còn nhiều hạn chế, chưa được đầu tư đúng

mức gây hậu quả xấu đối với môi trường Một số nhà máy trực tiếp xả nước thải chưa được xử lý ra hệ thống kênh rạch như trường hợp của Vifon, Sài Gòn Wevong, Vedan,…gây tác động đến môi trường sinh thái cũng như sức khỏe cộng đồng Ví dụ điển hình như năm 2008, nước thải của của công ty Vedan đã trực tiếp xả ra sông Thị

Vải.Việc xả chui nước thải không qua xử lý trong một thời gian dài nhằm giảm chi phí

của Vedan làm hủy hoại hệ sinh thái hàng chục kilomet dọc sông Thị Vải gây hệ lụy nghiêm trọng, gần 2.700 ha nuôi trồng thủy sản bị thiệt hại

Hiện diện trong các nguồn nước, sự tích tụ các chất hữu cơ khi bị phân hủy vi sinh giải phóng ra các chất khí CO2, CH4, H2S gây mùi hôi thối trong môi trường làm ức chế đến sự phát triển của các loài thuỷ sinh, sự phát triển của cây trồng, vật nuôi Cụ thể,

vụ cá bè chết hang loạt trên sông Đồng Nai được nghi vấn là do nước thải của các đơn

vị như Công ty giấy Đồng Nai, Tân Mai, Công ty Vifon – Acecook, Công ty đường

Biên Hòa và Công ty sản xuất bột ngọt Ajinomoto Việt Nam gây ra Đều là những đơn

vị có phát sinh nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, song qua nhiều đợt kiểm tra

của các cơ quan chức năng tỉnh Đồng Nai thì không có đơn vị nào đạt tiêu chuẩn nước

thải đầu ra theo qui định

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao đang diễn ra tại hầu

khắp các tỉnh thành trong cả nước Tình trạng ô nhiễm hữu cơ sẽ dẫn đến sự suy giảm

độ hoà tan ôxy trong môi trường nước do vi sinh sử dụng ôxy hoà tan để phân huỷ các

chất hữu cơ có mặt trong nước Ôxy hòa tan giảm sẽ gây tác hại nghiêm trọng đến tài nguyên thuỷ sinh trong nguồn nước Theo tiêu chuẩn nuôi cá của FAO (Tổ chức Lương Thực Nông Thôn của Liên Hiệp Quốc) thì nồng độ ôxy hòa tan (DO) trong nước phải cao hơn 50% nồng độ bão hoà (tức là phải cao hơn 4mg/l ở nhiệt độ 25O

C) Bên cạnh đó, các chất dinh dưỡng (N,P) với nồng độ cao trong nước thải sản xuất của ngành công nghiệp chế biến thực phẩm còn gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước, rong tảo phát triển làm suy giảm chất lượng nguồn nước.[2]

1.1.5 Một số công trình nghiên cứu về xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

Hiện nay, đã có một số công trình nghiên cứu về xử lý nước thải hữu cơ cao và đã đạt được một số kết quả nhất định Chẳng hạn như công trình “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải có nồng độ chấ hữu cơ cao bằng thiết bị kỵ khí dạng vách ngăn” của 2 tác

giả Huỳnh Trọng Nghĩa và Tôn Nữ Trà Mi (Đại học Đà Nẵng) năm 2008 Nghiên cứu được thực hiện bằng mô hình trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu khả năng xử lý nước

thải rỉ rác bãi rác Khánh Sơn và nước thải tại hồ Đầm Rong (có bổ sung BOD) của thiết bị kỵ khí dạng vách ngăn Kết quả nồng độ COD sau xử lý so với đầu vào giảm 75% (đối với nước rỉ rác) và 95% đối với nước thải tại hồ Đầm Rong có bổ sung BOD)

Công trình “Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp đường bằng công nghệ sinh học

kỵ khí UASB” của các tác giả PGS TS Lều Thọ Bách, Phạm Văn Định (Đại học Xây

dựng), ThS Lê Hạnh Chi (Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam) thực hiện năm 2013 Nghiên cứu đi sâu vào việc xử lý nước thải sản xuất đường, một loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao bằng bể UASB Nghiên cứu có thấy với tải lượng hữu cơ từ

0,3-16 g-TOC/L.ngđ bể UASB có khả năng xử lý với hiệu quả từ 80 -90%, lượng khí sinh học sinh ra với sản lượng 1,56 l/g-TOC, lượng bùn phát sinh với tỷ lệ tăng sinh

khối 0,094 g-VSS/g-TOC [3]

Một số công trình nghiên cứu khác như công trình “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật UASB cải tiến xử lý nước thải giàu hữu cơ kết hợp thu hồi năng lượng trong công nghiệp rượu bia và chế biến thực phẩm” của nhóm tác giả Phòng Công nghệ xử lý nước, Viện Công nghệ Môi trường thực hiện năm 2007 – 2008,…cũng đạt những kết

quả nhất định trong việc nghiên cứu xử lý nước thải giàu chất hữu cơ ở nước ta

1.2 Tình hình chung của thế giới và Việt Nam về xử lý nước thải hiện nay

1.2.1 Trên thế giới

Vào giữa thế kỷ XIX các bệnh có liên quan đến nguồn nước hoành hành ở Anh như

nạn dịch tả ở Luân Đôn Lúc đó con người bắt đầu nhận thức được vai trò của các vi sinh vật gây các bệnh có liên quan đến nguồn nước và gia tăng nhu cầu về xử lý nước

thải Vào cuối thế kỷ XIX, ở Anh người ta đã đưa ra mục tiêu của xử lý nước thải là đưa hàm lượng chất rắn lơ lửng và hàm lượng BOD trong nước thải xuống còn 30 mg/l và 20 mg/l (Sterrit và Lester, 1988) Vào đầu thế kỷ XX, bắt đầu triển khai công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh và ngày càng cải tiến hiện đại, hiệu quả xử lý cao Cho đến nay, ở Mỹ đã có khoảng trên 15.000 nhà máy xử lý nước thải, 80% trong số

đó là các nhà máy có công suất nhỏ (dưới 4.000 m3/ngày) Các nhà máy này được xây

dựng để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp Từ thập niên 90 của thế

kỷ XX, ở nhiều thành phố lớn của các nước trên thế giới đã xây dựng những nhà máy

xử lý nước thải hiện đại có công suất từ vài trăm nghìn đến hàng triệu m3

mỗi ngày

1.2.2 Tại Việt Nam

Ở Việt Nam hiện nay, quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đang tạo nên

một sức ép lớn đối với môi trường trong sự phát triển kinh tế xã hội, tốc độ đô thị hoá ngày càng gia tăng Tính đến năm 2015, cả nước có 870 đô thị từ loại V đến loại đặc

biệt với dân số khoảng 35 triệu người, chiếm 38% dân số cả nước Cùng với đó là khoảng 256 khu công nghiệp và 20 khu kinh tế đang hoạt động Việc phát triển mạnh các đô thị, khu công nghiệp thúc đẩy kinh tế thì theo đó là một loạt thách thức đối với

hệ thống hạ tầng, trong đó đặc biệt là vấn đề xử lý nước thải đang trở lên cấp bách Theo báo cáo giám sát của Uỷ ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường của Quốc hội,

tỉ lệ các khu công nghiệp có hệ thống xử lí nước thải tập trung ở một số địa phương rất

thấp, có nơi chỉ đạt 15 - 20%, như tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Vĩnh Phúc Một số khu công nghiệp có xây dựng hệ thống xử lí nước thải tập trung nhưng hầu như không vận hành vì để giảm chi phí Đến nay, mới có 60 khu công nghiệp đã hoạt động có trạm xử

lí nước thải tập trung (chiếm 42% số khu công nghiệp đã vận hành) và 20 khu công nghiệp đang xây dựng trạm xử lí nước thải Bình quân mỗi ngày, các khu, cụm, điểm công nghiệp thải ra khoảng 30.000 tấn chất thải rắn, lỏng, khí và chất thải độc hại khác Dọc lưu vực sông Đồng Nai, có 56 khu công nghiệp, khu chế xuất đang hoạt động nhưng chỉ có 21 khu có hệ thống xử lý nước thải tập trung, số còn lại đều xả trực

tiếp vào nguồn nước, gây tác động xấu đến chất lượng nước của các nguồn tiếp

nhận [4] Có nơi, hoạt động của các nhà máy trong khu công nghiệp đã phá vỡ hệ

thống thuỷ lợi, tạo ra những cánh đồng hạn hán, ngập úng và ô nhiễm nguồn nước tưới, gây trở ngại rất lớn cho sản xuất nông nghiệp

Bên cạnh đó, một số khu được đầu tư hệ thống xử lý nước thải hiện đại nhưng đạt hiệu

quả chưa cao do công suất các nhà máy xử lý nước thải thường lớn hơn rất nhiều so

với lượng nước thải được thu gom Việc xây dựng hệ thống thoát nước và xử lý nước

thải công suất quá lớn gây lãng phí trong đầu tư, ảnh hưởng rõ rệt đến chi phí vận hành

và bảo dưỡng công trình,… Mặt khác hiệu quả xử lý nước thải giảm rõ rệt khi công trình và thiết bị làm việc không đủ công suất (đặc biệt là các công trình xử lý sinh

học) Do tốc độ bao phủ khu công nghiệp thường rất chậm

 Tình hình XLNT giàu ch ất hữu cơ trong ngành công nghiệp thực phẩm:

Hiện nay, ở Việt Nam đã có nhiều công nghệ xử lý tiên tiến trên thế giới đã được áp

dụng cho xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao trong ngành công nghiệp chế

biến thực phẩm Tuy nhiên, hầu hết các công nghệ, thiết bị xử lý nước thải ở nước ta

có xuất xứ từ nhiều nước như Nhật, Pháp, Ý, Hà Lan, Đan Mạch, Anh, Mỹ… Trong khi nước ta còn chưa có công nghiệp sản xuất, chế tạo thiết bị chuyên dụng, bởi vậy đây là thách thức lớn đối với nước ta trong lĩnh vực xử lý nước thải

Việc áp dụng các công nghệ, thiết bị hiện đại nhập khẩu làm chi phí đầu tư ban đầu cao, dẫn đến việc tăng giá trị sản phẩm sản xuất, khó cạnh trạnh trên thị trường Bởi

vậy, đã không ít các doanh nghiệp sản xuất chế biến thực phẩm áp dụng những công nghệ cũ, chi phí đầu tư thấp nhưng không đáp ứng được yêu cầu về xử lý nước thải ra nguồn tiếp nhận, gây tác động lớn đến nguồn thủy vực tiếp nhận Trong khi, chế tài

xử lý các đối tượng gây ô nhiễm môi trường còn chưa đủ mạnh nên dẫn đến tình trạng nhiều doanh nghiệp không đầu tư đúng mức cho công tác xử lý nước thải nhằm giảm chi phí sản xuất và sẵn sàng nộp phạt khi bị các cơ quan chức năng xử lý

1.3 Tổng quan về Công ty Acecook Việt Nam và tình hình xử lý nước thải của Công ty

1.3.1 Lịch sử hình thành phát triển

Công ty Cổ phần Vina Acecook Việt Nam được thành lập ngày 15/12/1993, trên sự hợp tác liên doanh giữa Công ty kỹ nghệ thực phẩm Việt Nam (VIFON) và Acecook Nhật Bản Có trụ sở chính tại Lô II-3, đường số 11, khu công nghiệp Tân Bình, phường Tây Thạnh, quận Tân Phú, thành phố Hồ Chí Minh Đến năm 1995, công ty bắt đầu đưa vào sản xuất với sản phẩm đầu tiên là các loại Mì và Phở cao cấp để phục

vụ cho thị trường phía Nam

Từ 1996 – đến 2000, công ty liên tục thành lập các chi nhánh sản xuất cũng như phân phối để phục vụ thị trường Việt Nam và một số thị trường khác như Mỹ, Úc…vv Đáng chú ý là năm 2001, chi nhánh Hưng Yên có chức năng sản xuất và kinh doanh được thành lập, đầu tư thêm 4 dây chuyền mới, nâng tổng số dây chuyền sản xuất lên 7 dây chuyền Đến năm 2008, Công ty TNHH Acecook Việt Nam chính thức được đổi tên thành Công ty cổ phần Acecook Việt Nam [5]

Đến nay, với kinh nghiệm sản xuất hơn 20 năm, Công ty Cổ phần Acecook Việt Nam

là một trong những doanh nghiệp lớn của ngành mì ăn liền Việt Nam Tại thị trường nội địa, Công ty có quy mô gồm 10 nhà máy sản xuất từ Bắc vào Nam, hơn 700 đại lý phân phối chiếm hơn 60% thị phần trong nước Với thị trường xuất khẩu, sản phẩm của Acecook Việt nam hiện đã có mặt tại hơn 40 nước trên thế giới

1.3.2 Loại hình và quy mô sản xuất

Lĩnh vực hoạt động: Sản xuất và kinh doanh thực phẩm chế biến mì, phở ăn liền… Quy mô nhân lực: Gồm 10 nhà máy sản xuất chi nhánh với 6.000 công nhân viên Các

nhà máy sản xuất chi nhánh bao gồm:

- Khu vực miền Bắc: 03 nhà máy (Nhà máy Bắc Ninh 1; nhà máy Bắc Ninh 2 và nhà máy Hưng Yên);

- Khu vực miền Trung: Nhà máy Đà Nẵng;

- Khu vực miền Nam: 06 nhà máy (Nhà máy Bình Dương 1; nhà máy Bình Dương 2; nhà máy Tp Hồ Chí Minh 1; nhà máy TP Hồ Chí Minh 2; nhà máy Vĩnh Long

1 và nhà máy Vĩnh Long 2)

Sản phẩm chính: Sản phẩm của Acecook được chia thành 3 loại là mì chính phẩm, thứ

phẩm và phế phẩm Sản phẩm chính là các loại mì, phở ăn liền như các sản phẩm mang nhãn hiệu Mì Lẩu Thái, Mì Kim Chi, Hoành Thánh, Good Mì – Phở, Mì Hảo

Hảo, Mì Đệ Nhất…), Phở - Mì Số Dzách

Sản lượng:Tổng sản lượng hàng năm ước tính đạt 4,1 tỉ gói mì, phở các loại

1.3.3 Nước thải và tình hình xử lý nước thải tại các nhà máy thuộc Acecook hiện nay

1.3.3.1 Tính chất nước thải của Công ty

Đánh giá chung, tại hầu hết các nhà máy chi nhánh thuộc Công ty Acecook Việt Nam đều sử dụng chung một công nghệ sản xuất Do vậy mà tính chất, thành phần nước thải

sản xuất của các nhà máy đều tương đồng nhau

Chất lượng nước thải các nhà máy đều mang đặc điểm chung là chứa hàm lượng chất

hữu cơ rất cao, hàm lượng Nito, Photpho và dầu mỡ cũng cao hơn so với nước thải các ngành công nghiệp khác Trong đó, hàm lượng BOD5 cao vượt quá giới hạn quy chuẩn cho phép dao động từ 10 – 24 lần; tổng N từ 5- 11 lần, tổng P dao động từ 3-7

lần và dầu mỡ từ 11 – 19 lần [6]

Sự sai khác chủ yếu về thành phần chất lượng nước thải giữa các nhà máy là một số

thiết bị trong dây chuyền sản xuất có chủng loại khác nhau hoặc do các đơn vị cung

cấp thiết bị khác nhau phần nào ảnh hưởng đến thành phần nước thải Nhất là giữa

những nhà máy đã hoạt động lâu và những nhà máy mới đưa vào hoạt động Những nhà máy đã hoạt động từ lâu có thải lượng lớn hơn và thành phần nước thải ô nhiễm hơn so với những nhà máy mới đưa vào vận hành có cùng công suất do sự lạc hậu về thiết bị và hao mòn thiết bị sau nhiều năm vận hành

B ảng 1.4 Chất lượng nước thải các nhà máy sản xuất thuộc Công ty Acecook

Vi ệt Nam

TT Chỉ tiêu Đơn vị Khoảng giới hạn nồng độ chất lượng

nước thải của các nhà máy

xử lý nước thải tập trung có nhiệm vụ xử lý nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên và nước thải sản xuất phát sinh từ hoạt động sản xuất

Tuy nhiên, nhiều trạm xử lý được xây dựng từ lâu như trạm xử lý tại Nhà máy chi

nhánh Hưng Yên, Nhà máy chi nhánh Bình Dương 1 và nhà máy chi nhánh thành phố

Hồ Chí Minh 1 và một số trạm khác, đến nay hoạt động thường quá tải không đáp ứng được yêu cầu hiện tại cũng như nhu cầu phát triển quy mô sản xuất trong tương lai Bên cạnh đó, các trạm xử lý này sử dụng công nghệ cũ, dẫn đến việc tăng chi phí xử lý

mà hiệu quả xử lý thường không cao, tốn diện tích xây dựng không còn phù hợp với điều kiện nhà máy hiện nay

Bên cạnh các trạm hoạt động không hiệu quả, một số trạm như trạm XLNT nhà máy Acecook tại Vĩnh Long hoạt động tương đối hiệu quả Sử dụng công nghệ Arerotank

hoạt động gián đoạn theo mẻ SBR, tuy nhiên cũng tồn tại một số khuyết điểm như khi

gặp sự số, hoạt động không được hiệu quả, đòi hỏi người vận hành phải có hiểu biết, trình độ cao để khắc phục, nhà máy lại không có người vận hành thường xuyên để theo dõi nên khó khắc phục khi gặp sự cố

1.4 Kết luận

Nước thải giàu chất hữu cơ là một trong những loại nước thải phổ biến gây ô nhiễm và tác động mạnh đến môi trường Sự gia tăng quá mức các chất hữu cơ trong nguồn nước làm giảm khả năng tự làm sạch của nước, dẫn đến sự suy giảm và ức chế đến sự phát triển của các loài thủy sinh, sự phát triển của cây trồng và đe dọa sức khỏe người

sử dụng nước

Với dân số hơn 90 triệu dân, ngành chế biến thực phẩm Việt Nam đóng vai trò quan

trọng trong nền kinh tế quốc dân Tuy nhiên, đây cũng là ngành dẫn đầu trong các vấn

đề về các sự cố ô nhiễm môi trường hiện nay mà nguyên do xuất phát từ nguồn nước

thải giàu chất hữu cơ đặc trưng, từ công tác quản lý và công nghệ kỹ thuật trong XLNT

Với mục tiêu và quan điểm phát triển công nghiệp theo hướng hội nhập quốc tế và phát triển bền vững gắn liền với bảo vệ môi trường Ngành sản xuất chế biến thực

phẩm nói chung và Công ty Acecook Việt Nam nói riêng không thể nằm ngoài định hướng này, do đó việc nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu

cơ hiện nay đang là vấn đề hết sức cần thiết

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ

ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ CAO

2.1 Cơ sở lý thuyết các phương pháp, công nghệ xử lý nước thải phổ biến hiện nay

2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học

Mục đích của phương pháp cơ học để XLNT là tách pha rắn (tạp chất phân tán thô) ra

khỏi nước thải bằng phương pháp lắng và lọc:

- Giữ các tạp chất không hoà tan lớn và một phần chất bẩn lơ lững: dùng song

chắn rác hoặc lưới lọc

- Tách các chất lơ lững có tỷ trọng lớn hơn hoặc bé hơn nước dùng bể lắng:

- Các chất nhẹ hơn nước: dầu, mỡ, nhựa được tách ra ở bể thu dầu, mỡ, nhựa (dùng cho nước thải công nghiệp);

- Để giải phóng chất thải khỏi các chất huyền phù, phân tán nhỏ dùng lưới lọc,

vải lọc hoặc lọc quan lớp vật liệu lọc (thường dùng cho nước thải công nghiệp)

Xử lý cơ học là khâu xử lý chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo XLNT bằng phương pháp cơ học thường được thực hiện trong các công trình và thiết bị như song chắn rác,

bể lắng cát, bể tách dầu mỡ, bể lắng trọng lực Đây là các thiết bị, công trình xử lý sơ

bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc các công trình xử lý tiếp sau hoạt động ổn định.Phương pháp này có thể loại được 60% các

tạp chất không tan trong nước thải sinh hoạt và có thể làm giảm BOD đến 20% [7]

Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp cơ

học.

2.1.2 Phương pháp xử lý hóa lý

Đó là việc cho các hoá chất (keo tụ và trợ keo tụ) để tăng cường khả năng tách tạp chấtkhông tan, keo và mất một phần chất hoà tan ra khỏi nước thải; chuyển hoá các chấttan thành không tan và lắng cặn hoặc tách thành các chất không độc; thay đổi phảnứng (pH) của nước thải (phương pháp trung hoà), khử màu nước thải…

Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp hoá

lực

Lọc chânkhông

Lọc băng chuyền

2.1.2.1 Phương pháp keo tụ và đông tụ

Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước

lớn ≥ 10 2 mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được Ta có thể làm tăng kích cỡ của các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các

tập hợp hạt để có thể lắng được Muốn vậy trước tiên ta phải trung hòa điện tích củachúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hòa điện tích các hạt được

gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhở - quá trình keo tụ.Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối nhôm, muối sắt

hoặc hỗn hợp của chúng

2.1.2.2 Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các

chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải

có chứa hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này thường không phân hủy con đường sinh học và thường có độc tính cao

Phương pháp hấp thụ có tác dụng tốt trong việc xử lý nước thải chứa các chất hữu cơ các kim loại nặng và màu Ưu điểm của phương pháp này là có hiệu quả cao, có khảnăng xử lý nhiều chất trong nước thải và có thể thu hồi các chất này

2.1.2.3 Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi dùng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách

sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính vớicác hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổilên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các

hạt cao hơn chất lỏng ban đầu

2.1.2.4 Phương pháp Trao đổi ion.

Trao đổi ion là quá trình tương tác của dung dịch với pha rắn có tính chất trao đổi ion

chứa nó bằng các ion khác có trong dung dịch Bằng cách này người ta có thể loại đi

một số ion trong dung dịch nước

Phương pháp này được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim loạinhư: Zn, Cu, Cr, Pb, Ni, Hg, Cd, V, Mn…, cũng như các hợp chất của asen, phôtpho, xyanua, và các chất phóng xạ, khử muối trong nước cấp, cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt mức độ làm sạch cao

2.1.3 Phương pháp xử lý hóa học

Đó là các quá trình khử trùng nước thải bằng hoá chất (các chất clo, ôzôn), khử Nitơ,

Phốtpho bằng các hợp chất hoá học hoặc keo tụ tiếp tục nước thải trước khi sử dụng

lại XLNT bằng phương pháp hoá học thường là khâu cuối cùng của dây chuyền trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải

Hình 2.3 Sơ đồ tổng hợp hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp hoá

học

Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên kinh phí cao Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạnnày như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước

2.1.3.1 Phương pháp trung hòa.

Nước thải chứa các chất vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa pH về khoảng 6,5 ÷ 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo.Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách:

- Trộn lẫn nước thải acid và nước thải kiềm;

- Bổ sung các tác nhân hóa học;

Trung hoà

Ôxy hoá, khử

Ô xy hoá khử hoá họcLàm thoáng (thổi khí)Điện hoáÔzon hoáÔxy hoá UV (quang hoá)

- Lọc nước acid qua vật liệu có tác dụng trung hòa;

- Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước acid

2.1.3.2 Phương pháp oxi hóa và khử

Để làm sạch nước tự nhiên và nước thải người ta có thể dùng các chất oxi hóa như Clo

dạng khí và dạng lỏng, CaOCl2, Ca(ClO)2, NaKMnO4, K2CrO7, H2O2, O2, MnO2,…Trong quá trình oxi hóa, các chất độc hại trong nước thải chuyển thành các

chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước

2.1.4 Phương pháp xử lý sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động

của vi sinh vật có tác dụng phân hóa những chất hữu cơ Do kết quả của quá trình sinh hóa phức tạp mà những chất bẩn hữu cơ được khoáng hóa và trở thành nước, những

chất vô cơ và những chất khí đơn giản Nhiệm vụ của công trình kỹ thuật xử lý nước

thải bằng phương pháp sinh học là tạo điều kiện sống tối ưu và hoạt động của các vi sinh vật hay nói cách khác là đảm bảo điều kiện của các chất hữu cơ phân hủy được nhanh chóng

Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau Song nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại chính: Xử lý hiếu khí và xử lý yếm khí trên cơ sở có oxy hòa tan và không có oxy hòa tan; có thể xử lý trong điều kiện tự nhiên hay trong điều kiện nhân tạo

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí: Là phương pháp sử dụng các

nhóm vi sinh vật hiếu khí Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp ô xy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 – 400

C.Quá trình xử lý được dựa trên sự ôxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ ôxy hoà tan Các công trình xử lý sinh

học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thường được dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính (bể Aeroten trộn, kênh ôxy hoá tuần hoàn) hoặc màng sinh vật (bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học).Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong các hồ (hồ sinh vật cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, bãi lọc ngập nước )

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí: Là phương pháp sử dụng các

nhóm vi sinh vật yếm khí.Quá trình xử lý được dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu

cơ giữ lại trong công trình nhờ lên men kỵ khí Các công trình được ứng dụng rộng rãi

là các loại bể tự hoại, giếng thấm, bể lắng hai vỏ (bể lắng Imhoff), bể lắng trong kết

hợp ngăn lên men, bể lọc ngược qua tầng cặn kỵ khí (UASB)

2.1.4.1 Một số công trình XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Các công trình XLNT theo phương pháp sinh học trọng điều kiện tự nhiên: Cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học…thường quá trình xử lý diễn ra chậm Hầu hết các công trình

xử lý trong điều kiện tự nhiên đều có nhược điểm là tốn diện tích xây dựng, khó xử lý mùi và khó kiểm soát hệ thống

Hình 2.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học trong

điều kiện tự nhiên.

Một số công trình XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên, hiệu

quả xử lý, ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng:

a Công trình XLNT trong đất:

- Cơ chế hoạt động: Khi nước thải được lọc qua đất, các chất lơ lững, chất keo sẽ

được giữ lại ở những lớp trên Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh vật có

khả năng hấp phụ và ôxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải

- Hiệu quả xử lý: Hiệu suất XLNT trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào nhiều

Máy nghiền

rác

Bểmetan

Các công trình XLNT trong đất

Hồ sinh học

Ngu ồn tiếp

nh ận

Sân phơi bùn

Làm khô bùn

bằng PP cơ học

yếu tố như loại đất, độ ẩm của đất, tải trọng và chế độ cấp nước thải Cụ thể XLNT trong đất có thể giảm tới 85-95% SS, 90-95% BOD, 90-95% N, P và phần lớn các vi khuẩn gây

bệnh

- Phạm vi ứng dụng: Do sử dụng tác nhân tự nhiên để XLNT do đó khó điều khiển và

kiểm soát Tuy nhiên, giá thành xây dựng rẻ, quản lý đơn giản và có hiệu quả kinh tế cao khi thu hồi sinh khối cây trồng trên đó

70-xử lý triệt để có thể đạt hiệu suất 20-60% theo BOD và 20-40% theo SS, hồ sinh vật tuỳ

tiện có hiệu quả khử BOD đạt khoảng 80-95%, hồ sinh vật kỵ khí có hiệu quả khử BOD đạt khoảng 50-85%, hồ làm thoáng nhân tạo có thể đạt hiệu quả xử lý BOD lên trên 90% [8]

- Phạm vi sử dụng: Hồ sinh học có chi phí đầu tư xây dựng và quản lý rẻ hơn nhiều

so với các công trình nhân tạo Tuy nhiên, hồ sinh vật có nhược điểm làm yêu cầu diện tích đất lớn và khó điều khiển được quá trình xử lý, nước hồ gây mùi khó chịu cho các khu vực xung quanh do đó thích hợp với các vùng chưa có điều kiện kinh tế cao, quỹ đất còn rộng

2.1.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo như Bể

lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (Aerotank) v.v…Do các điều kiện

tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn Nhìn chung, các công trình XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo có

những ưu điểm nổi trội như hiệu suất xử lý cao, dễ điều khiển và kiểm soát và không

tốn diện tích xây dựng

Hình 2.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học

trong điều kiện nhân tạo.

Một số công trình XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo, hiệu

quả xử lý, ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng:

a Công trình XLNT bằng phương pháp bùn hoạt tính:

- Cơ chế hoạt động: Khi nước thải đi vào bể thổi khí (bể Aeroten), các bông bùn

hoạt tính được hình thành mà hạt nhân của nó là các phần tử cặn lơ lững Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú và phát triển dần tạo nên các bông bùn và tiếp tục hấp thụcác chất hữu cơ hoà tan, keo Trong bể Aeroten lượng bùn hoạt tính tăng dần lên và được tách ra tại bể lắng đợt hai Một phần bùn hoạt tính được đưa quay lại bể Aeroten

để tham gia một chu trình XLNT mới

- Phân loại: Theo nguyên lý làm việc có thể phân thành: Công trình xử lý sinh học không hoàn toàn (bể Aeroten trộn, ), công trình xử lý sinh học hoàn toàn (kênh ôxy

Ngu ồn tiếp

nh ận

Sân phơi bùn

Làm khô bùn bằng PP cơ học

Bể lắng đợt haiMáng trộn

Nước thải vào

Bể lắng đợt một

Máy nghiền

rác

Bểmetan

Cấp khí cưỡng bức

Các công trình XLNT theo nguyên lý

Bùn hoạt tính

Lọc sinh học

Bể nénbùn

Bùn hoạt tính

tuần hoàn

hoá, bể Aeroten, ), công trình xử lý sinh học kết hợp ổn định bùn cặn (bể Aeroten

thổi khí kéo dài, ), công trình xử lý sinh học kết hợp khử các nguyên tố dinh dưỡng (Aeroten hệ Bardenpho, kênh ôxy hoá tuần hoàn, ) Theo chế độ thuỷ động học trong các công trình có thể chia ra: Aeroten hoạt động theo mẻ, Aeroten đẩy, Aeroten trộn,

- Hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng: Bể Aeroten xáo trộn hoàn toàn thường được áp dụng cho các trạm xử lý có quy mô vừa và nhỏ với khả năng xử lý BOD có

thể đạt tới 95%, bể Aeroten phân phối tải trọng theo bậc cũng có khả năng xử lý theo BOD đạt tới 95%, còn bể Aeroten kiểu ổn định - tiếp xúc có khả năng xử lý theo BOD đạt khoảng 90%

b Các công trình XLNT bằng phương pháp lọc sinh học

- Cơ chế hoạt động: Khi nước thải đi qua lớp vật liệu lọc bằng các phần tử rắn xốp, các vi khuẩn sẽ được hấp thụ, sinh trưởng và phát triển trên bề mặt lớp vật liệu lọc tạo thành lớp màng vi sinh vật Các chất dinh dưỡng trong nước thải khuếch tán qua lớp màng vi sinh vật và được các vi sinh vật hấp phụ và chuyển hoá Sau thời gian hoạt động màng này dày lên và tách ra khỏi lớp vật liệu lọc, đồng thời một lớp màng mới

lại hình thành Lớp màng vi sinh vật bong ra được thu gom lại thông qua bể lắng đợt hai

- Phân loại: Có nhiều cách phân loại các công trình XLNT bằng phương pháp lọc dính bám, tuy nhiên có thể phân thành các loại công trình cơ bản theo nguyên tắc hoạt động của lớp vật liệu lọc như sau: Loại có lớp vật liệu lọc tiếp xúc không ngập nước

với chế độ tưới theo chu kỳ (đây là các loại bể lọc sinh học), loại có vật liệu lọc tiếp xúc ngập trong nước (còn được gọi là bể Bioten),

- Phạm vi ứng dụng và hiệu quả xử lý:

+ Đĩa sinh học có thể dùng để xử lý bậc hai đồng thời có thể hoạt động như kiểu quá trình theo mùa, nitrat hoá và khử nitrat Hiệu quả xử lý BOD, Nitơ, Phốtpho có thể đạt đến 95% Đĩa lọc sinh học có thể sử dụng cho mọi công suất tuy nhiên với các công

suất dưới 5.000 m3/ngày là hợp lý nhất

+ Trong khi đó, bể lọc sinh học với vật liệu lọc ngập nước mới được áp dụng phổ biến trong giai đoạn gần đây Bể lọc loại này thường được sử dụng cho các trạm xử lý có quy mô vừa và nhỏ Bể lọc sinh học với vật liệu lọc ngập nước có thể dùng để xử lý sinh học không hoàn toàn cũng như xử lý sinh học hoàn toàn Hiệu suất xử lý nước

thải theo BOD có thể đạt tới 95%

Nhận xét chung:

Phương pháp phổ biến và kinh tế nhất để xử lý nước thải chứa chất hữu cơ là phương pháp sinh học Tuỳ theo hàm lượng chất hữu cơ có trong nước thải và các điều kiện khác như: thành phần, tính chất nước thải, lưu lượng dòng thải, mặt bằng xây dựng, kinh phí cho phép, vị trí địa lý, thuỷ văn của nguồn nước, nơi tiếp nhận nước thải và

mức độ cần thiết xử lý nước thải, mà có thể lựa chọn phương pháp khác nhau như xử

lý yếm khí, hiếu khí hay lọc sinh học

Qua việc nghiên cứu những cơ chế xử lý nước thải và điều kiện áp dụng của chúng ở

phần trên Tác giả có nhận xét việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao đảm

bảo điều kiện chất lượng nước đầu ra nên được thực hiện bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo Phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo rất phù hợp

với điều kiện phát triển của Việt Nam hiện nay, công nghệ xử lý đơn giản, công tác xây dựng gọn nhẹ, quản lý vận hành đơn giản

2.2 Cơ chế chuyển hóa sinh học các chất bẩn hữu cơ trong nước thải

2.2.1 Cơ chế chuyển hóa sinh học các chất bẩn hữu cơ và các chất dinh dưỡng trong công trình XLNT

Khi đưa nước thải vào trong công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, các chất bẩn hữu cơ ở trạng thái hoà tan, keo và không hoà tan phân tán nhỏ sẽ được

hấp phụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn Sau đó chúng được chuyển hoá và phân huỷ nhờ

vi khuẩn Quá trình này gồm 3 giai đoạn như sau:

- Khuếch tán, chuyển dịch và hấp phụ chất bẩn từ môi trường nước lên bề mặt tế bào vi khuẩn;

- Ôxy hoá ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn hấp phụ được qua màng tế bào vi khuẩn;

- Chuyển hoá các chất hữu cơ thành năng lượng, tổng hợp sinh khối từ chất hữu

cơ và các nguyên tố dinh dưỡng khác bên trong tế bào vi khuẩn

Sơ đồ cân bằng vật chất trong quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ (BOD) được biểu

thị bởi hình dưới đây

Hình 2.6 Sơ đồ cân bằng BOD trong công trình XLNT bằng PP sinh học hiếu

khí

G 0 - lượng BOD trong nước thải; G t - lượng BOD không được xử lý (trôi theo nước ra khỏi công trình); G 1 - lượng BOD hấp phụ trên bề mặt tế bào vi khuẩn; G 2 - phần BOD được vận chuyển vào bên trong màng tế bào vi khuẩn; G 3 - phần BOD ôxy hoá nội bào; G 4 - phần BOD được tổng hợp thành sinh khối vi khuẩn; G 5 - phần BOD ôxy hoá nội bào.

Các chất đầu tiên bị ôxy hoá để tạo thành năng lượng là cacbon hydrat và một số chất

hữu cơ khác Quá trình này được thực hiện trên bề mặt tế bào vi khuẩn nhờ xúc tác củamen ngoại bào Một phần chất bẩn được vận chuyển qua màng tế bào vi khuẩn (màng bán thấm) vào bên trong và tiếp tục ôxy hoá để giải phóng ra năng lượng tổng hợpthành tế bào chất Sinh khối vi sinh vật sẽ tăng lên Trong điều kiện thiếu nguồn dinh dưỡng, tế bào chất lại bị ôxy hoá nội bào để tạo ra năng lượng cần thiết cho hoạt động

sống

Vi khuẩn ôxy hoá các chất hữu cơ bằng các cách: hô hấp và lên men Trong quá trình

hô hấp, các cơ chất được ôxy hoá bằng ôxy tự do (ôxy phân tử) để sinh ra năng lượng

và tạo thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O Đây là quá trình hô hấp hiếu khí diễn

ra trong môi trường đủ ôxy tự do Vi khuẩn thực hiện quá trình này là các loại vi khuẩn hiếu khí hoặc vi khuẩn tuỳ tiện

Khi môi trường không đủ ôxy tự do (điều kiện thiếu khí - anoxic) hoặc không có ôxy

tự do (điều kiện yếm khí - anaerobic), các loại vi khuẩn hiếu khí hoặc vi khuẩn tuỳ tiện(vi khuẩn facultatives) sẽ tách ôxy trong liên kết nitrat, nitrit hoặc sunfat để ôxy hoá

chất hữu cơ Sản phẩm tạo ra của quá trình thường là các chất mang tính khử như H2S,

NO2-,… hoặc nitơ phân tử

Việc lựa chọn các phương pháp và công trình xử lý sinh học nước thải thường dựa vào

nồng độ và trạng thái các chất hữu cơ dễ bị ôxy hoá sinh hoá trong nước thải Để các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hoạt động ổn định, thành phầncũng như tính chất nước thải phải ổn định và đảm bảo các điều kiện tốt cho sự phát triển của vi sinh vật

2.2.2 Cơ chế XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí

Bản chất là quá trình oxy hoá Các vi sinh vật sử dụng oxy để oxy hoá các hợp chất

hữu cơ và các hợp chất vô cơ có thể chuyển hoá sinh học được có trong nước thải,đồng thời chính các vi sinh vật sử dụng một phần hữu cơ và năng lượng khai thác được

từ quá trình oxy hoá để tổng hợp nên sinh khối của chúng Dưới tác dụng của các vi sinh vật hô hấp hiếu khí, các chất ô nhiễm được ôxy hoá hoàn toàn

Sự chuyển hoá các chất hữu cơ (đặc trưng bằng BOD) và các chất dinh dưỡng nhờ vikhuẩn hiếu khí được biểu diễn trên hình sau:

Các chất bẩn hữu cơ

và các chất dinh dưỡng trong nước thải

Các quá trình sinh hoá c ủa vi sinh vật

C5H7NO2, P, KNước sạch