Tính cấp thiết của Đề tài
Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang diễn ra mạnh mẽ trên cả nước, làm thay đổi nền kinh tế xã hội và mọi mặt cuộc sống Tuy nhiên, sự phát triển này cũng gây ra ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nước, với ô nhiễm chất hữu cơ nguồn nước đang gia tăng Nước thải công nghiệp, đặc biệt từ ngành chế biến thực phẩm, có hàm lượng hữu cơ cao và là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm Ngành công nghiệp này tiêu thụ lượng nước lớn, dẫn đến lượng nước thải cao Mặc dù thành phần nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm tương tự nước thải sinh hoạt, nhưng nồng độ các chất như C, N, P lại cao hơn Do đó, yêu cầu xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao trong ngành công nghiệp thực phẩm là rất cấp bách và cần được giải quyết ngay.
Acecook, công ty thực phẩm hàng đầu tại Việt Nam với 10 nhà máy trải dài từ Bắc vào Nam, đóng góp quan trọng cho thị trường chế biến thực phẩm Tuy nhiên, công ty đang đối mặt với thách thức trong việc xử lý nước thải hiệu quả và tiết kiệm trước khi thải ra môi trường.
Xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao là một thách thức lớn trong việc lựa chọn công nghệ phù hợp Nước thải từ các cơ sở sản xuất của Acecook thường vượt quá tiêu chuẩn cho phép về ô nhiễm hữu cơ, với chỉ số BOD vượt từ 10-24 lần, tổng Nito vượt 5-11 lần và tổng Photpho vượt 3-7 lần Nếu không được xử lý triệt để, nước thải này sẽ gây ra sự phân hủy vi sinh, giải phóng khí độc hại như CO2, CH4 và H2S, dẫn đến mùi hôi thối và giảm nồng độ oxy hòa tan trong nguồn nước Ngoài ra, các muối nitơ và photpho trong nước thải có thể gây hiện tượng phú dưỡng, làm hạn chế khả năng 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 đang đặt ra yêu cầu cao về việc xử lý chất thải ngành thực phẩm, đặc biệt là tại Công ty Acecook Điều này không chỉ cần thiết cho sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp thực phẩm mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
Mục tiêu nghiên cứu
- Xửlý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao
Chúng tôi đề xuất công nghệ xử lý nước thải hiệu quả cho nhà máy sản xuất thực phẩm Acecook Việt Nam (Chi nhánh Hưng Yên), với khả năng xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao, phù hợp với nhu cầu cụ thể của ngành thực phẩm.
- Xác định được quy mô, công suất và thiết kế hệ thống xử lý cho Nhà máy Acecook Việt Nam, chi nhánh Hưng Yên.
N ộ i dung nghiên c ứ u
- Đánh giá tổng quan vềnước 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 xửlý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao;
- Đánh giá lựa chọn công nghệ xử lý, tính toán hệ thống xửlý nước thải cho Nhà máy Acecook Việt Nam – Chi nhánh Hưng Yên.
Cách ti ế p c ận và phương pháp nghiên cứ u
- Phương pháp kế thừa có chọn lọc: Kế thừa các số liệu, nghiên cứu đã có đểđánh giá, phân tích…
Phương pháp thống kê và phân tích tài liệu sẽ được áp dụng để thu thập thông tin từ Công ty Cổ phần Acecook Việt Nam và Nhà máy Acecook chi nhánh Hưng Yên Bên cạnh đó, nghiên cứu sẽ xem xét các tài liệu liên quan đến nước thải, đặc biệt là nước thải giàu hữu cơ, từ cả Việt Nam và quốc tế.
Phương pháp so sánh là cách hiệu quả để phân tích ưu và nhược điểm của các công nghệ xử lý nước hiện nay Qua đó, có thể xác định công nghệ phù hợp nhất với điều kiện của đối tượng nghiên cứu cụ thể.
TỔNG QUAN
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 phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của con người như ăn uống, tắm giặt, vệ sinh, sản xuất hàng hóa và chăn nuôi, cũng như nước mưa bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ, vô cơ và vi khuẩn gây bệnh, đều được thải ra nguồn tiếp nhận.
Nước thải thường được phân loại dựa trên nguồn gốc phát sinh, điều này là cơ sở cho việc chọn lựa biện pháp và công nghệ xử lý phù hợp Có bốn loại nước thải chính: nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất, nước mưa và nước thấm chảy vào hệ thống cống.
Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ các hoạt động hàng ngày của con người, bao gồm cả từ các dịch vụ công cộng như bệnh viện, trường học và nhà ăn Đặc điểm nổi bật của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ cao, chiếm từ 55 đến 65% tổng lượng chất bẩn, và chứa nhiều vi sinh vật, bao gồm cả vi sinh vật gây bệnh Ngoài ra, nước thải cũng có nhiều vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ, hỗ trợ trong quá trình chuyển hóa chất bẩn Thành phần của nước thải sinh hoạt còn phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước và điều kiện trang thiết bị vệ sinh.
Nước thải công nghiệp là loại nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất công nghiệp, bao gồm cả các hoạt động vệ sinh và sản xuất của người dân Khác với nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp có đặc tính và chất lượng đa dạng, tùy thuộc vào từng loại hình công nghiệp và công nghệ sử dụng Đặc biệt, nước thải từ các ngành như chế biến thực phẩm, sản xuất giấy, và sản xuất bia rượu thường có hàm lượng chất hữu cơ cao hơn so với các ngành công nghiệp khác.
Bảng 1.1 Thành phần nước thải một ngành sản xuất công nghiệp
TT Loại hình sản xuất công nghiệp Đặc tính nước thải
1 Giấy và bột giấy COD, BOD, SS, dung dịch sulfit, NH 3 , 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, NO 2 , P, SS, cặn hòa tan, E.coli
5 Đường pH, BOD, COD, SS, NO 2 , E.coli, nhiệt
6 Chế biến cao su BOD, COD, Nito, chất hoạt đồng bề mặt, SS, phenol,
7 Dệt nhuộm BOD, COD, SS, màu, dầu mỡ, kim loại nặng
8 Xi măng pH, SS, nhiệt, cặn hòa tan…
9 Mạđiện 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
Tính chất vật lý của nước thải được xác định thông qua các chỉ tiêu như chất rắn, độ đục, màu sắc, mùi vị, nhiệt độ và lưu lượng Trong đó, các chất rắn là một yếu tố quan trọng cần được xem xét.
Nước thải là hệ thống phân tán bao gồm nước và các chất bẩn, chủ yếu chứa cacbon, hydro, ôxy và nitơ, với công thức trung bình C12H26O6N Thành phần của nước thải bao gồm các chất hữu cơ và vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, cùng với các chất rắn không lắng được, chất hòa tan và dạng keo.
Tổng chất rắn là thành phần vật lý chính của nước thải, bao gồm hai dạng chất rắn không hòa tan: chất rắn keo và chất rắn lơ lửng Chất rắn lơ lửng (SS) được giữ lại trên giấy lọc với kích thước lỗ 1,2 mm, bao gồm cả chất rắn lơ lửng lắng được và không lắng được Phân loại các chất rắn trong nước thải được trình bày rõ ràng trong hình minh họa.
Màu sắc là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng nước, được phân thành hai loại: màu thực, do các chất hòa tan hoặc hạt keo, và màu biểu kiến, là màu của các chất lơ lửng sau khi đã lọc bỏ các chất không tan Ngoài ra, mùi vị cũng là yếu tố cần xem xét khi đánh giá nước thải.
Nước sạch là nước không có mùi vị, và khi xuất hiện mùi, đó là dấu hiệu của ô nhiễm Mùi trong nước thải rất đa dạng, phụ thuộc vào lượng và đặc điểm của các chất gây ô nhiễm Độ đục của nước cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi đánh giá chất lượng nước.
Độ trong của nước là một chỉ số quan trọng để nhận biết sự ô nhiễm nước, được xác định qua độ đục Độ đục này xuất phát từ sự hiện diện của các chất lơ lửng như tảo, vi sinh vật, đất sét, bọt xà phòng và các chất tẩy rửa.
Nhiệt độ nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu do sự gia nhiệt từ các thiết bị gia đình và máy móc công nghiệp Sự gia tăng nhiệt độ này ảnh hưởng đến khả năng hòa tan oxy trong nước.
Chất rắn hoà tan Chất rắn keo Chất rắn lơlửng
10 -1 -1 1 1 trong nước, tốc độ hoạt động của các vi khuẩn trong nước thải f Lưu lượng
Lưu lượng nước thải cũng được xem là một trong những đặc tính vật lý của nước thải, có đơn vị là m 3 /ngày
Nước thải có tính chất hoá học đa dạng, chủ yếu bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ Trong số đó, các hợp chất hữu cơ trong nước thải đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng nước và môi trường xung quanh.
Nước thải chứa nhiều tạp chất hữu cơ, bao gồm polysacarit, protein, hợp chất nitơ, axit humic, lipit như dầu và mỡ, cùng với phụ gia thực phẩm, chất hoạt động bề mặt, phenol và các chất tương tự Những tạp chất này có nguồn gốc từ chất thải của con người, động vật, thực vật, cũng như từ thuốc bảo vệ thực vật, dược phẩm, thuốc màu và nhiên liệu, tạo thành một hỗn hợp phức tạp trong nước thải.
Các hợp chất hữu cơ có thể tồn tại dưới nhiều dạng như hoà tan, keo, không hoà tan, bay hơi hoặc không bay hơi, và có thể dễ hoặc khó phân huỷ Chất hữu cơ trong nước chủ yếu đóng vai trò là cơ chất cho vi sinh vật, tham gia vào quá trình dinh dưỡng và cung cấp năng lượng cho chúng.
Tình hình chung của thế giới và Việt Nam về xử lý nước thải hiện nay
Giữa thế kỷ XIX, các bệnh liên quan đến nguồn nước như dịch tả bùng phát ở Anh, dẫn đến nhận thức về vai trò của vi sinh vật gây bệnh và nhu cầu xử lý nước thải gia tăng Đến cuối thế kỷ XIX, mục tiêu xử lý nước thải ở Anh được đặt ra với hàm lượng chất rắn lơ lửng và BOD giảm xuống còn 30 mg/l và 20 mg/l (Sterrit và Lester, 1988) Bước sang đầu thế kỷ XX, công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh được triển khai và ngày càng được cải tiến, mang lại hiệu quả xử lý cao hơn.
Tại Mỹ, hiện có hơn 15.000 nhà máy xử lý nước thải, trong đó 80% là các nhà máy nhỏ với công suất dưới 4.000 m3/ngày, chủ yếu phục vụ xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp Kể từ thập niên 90 của thế kỷ XX, nhiều thành phố lớn trên thế giới đã xây dựng các nhà máy xử lý nước thải hiện đại với 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 độđô 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 tếđang hoạt động Việc phát triển mạnh các đô thị, khu công nghiệp thúc đẩy kinh tếthì theo đó là một loạt thách thức đối với hệ thống hạ tầng, trong đó đặc biệt là vấn đề xửlý nước thải đang trở lên cấp bách
Theo báo cáo của Uỷ ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường, tỷ lệ khu công nghiệp có hệ thống xử lý nước thải tập trung rất thấp, chỉ đạt 15-20% ở một số địa phương như Bà Rịa - Vũng Tàu và Vĩnh Phúc Nhiều khu công nghiệp đã xây dựng hệ thống xử lý nhưng không vận hành để tiết kiệm chi phí Hiện tại, chỉ có 60 khu công nghiệp (42%) đang hoạt động với trạm xử lý nước thải, trong khi 20 khu khác đang xây dựng Mỗi ngày, các khu công nghiệp thải ra khoảng 30.000 tấn chất thải, trong đó có 56 khu công nghiệp dọc sông Đồng Nai, nhưng chỉ 21 khu có hệ thống xử lý, còn lại xả thải trực tiếp vào nguồn nước, gây ô nhiễm nghiêm trọng Hoạt động của các nhà máy cũng làm hỏng hệ thống thủy lợi, dẫn đến hạn hán, ngập úng và ô nhiễm nguồn nước tưới, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp.
Một số khu vực đã được đầu tư hệ thống xử lý nước thải hiện đại, nhưng hiệu quả vẫn chưa cao do công suất các nhà máy thường vượt quá lượng nước thải thu gom Việc xây dựng hệ thống thoát nước và xử lý nước thải với công suất quá lớn không chỉ gây lãng phí đầu tư mà còn ảnh hưởng đến chi phí vận hành và bảo trì Hơn nữa, hiệu quả xử lý nước thải giảm khi các công trình và thiết bị không hoạt động ở mức công suất tối ưu, đặc biệt là trong các hệ thống xử lý sinh học, trong bối cảnh tốc độ phát triển khu công nghiệp diễn ra chậm.
Tình hình XLNT giàu chất hữu cơ trong ngành công nghiệp thực phẩm:
Hiện nay, Việt Nam đã áp dụng nhiều công nghệ xử lý tiên tiến cho nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao trong ngành chế biến thực phẩm Tuy nhiên, phần lớn thiết bị xử lý nước thải tại Việt Nam đều có nguồn gốc từ các nước phát triển như Nhật Bản, Pháp, Ý, Hà Lan, Đan Mạch, Anh và Mỹ Điều này cho thấy nước ta vẫn chưa phát triển công nghiệp sản xuất thiết bị chuyên dụng, tạo ra thách thức lớn trong lĩnh vực xử lý nước thải.
Việc sử dụng công nghệ và thiết bị hiện đại nhập khẩu làm tăng chi phí đầu tư ban đầu, khiến giá trị sản phẩm cao và khó cạnh tranh Do đó, nhiều doanh nghiệp chế biến thực phẩm chọn công nghệ cũ với chi phí thấp, nhưng không đảm bảo yêu cầu xử lý nước thải, gây ô nhiễm nguồn thủy vực Chế tài xử lý các vi phạm về ô nhiễm môi trường chưa đủ mạnh, dẫn đến việc nhiều doanh nghiệp không đầu tư đúng mức cho xử lý nước thải, nhằm giảm chi phí sản xuất và sẵn sàng chịu phạt khi bị phát hiện.
T ổng quan về Công ty Acecook Việt Nam và tình hình xử lý nướ c th ả i c ủ a Công ty
1.3.1 Lịch sử hình thành phát triển
Công ty Cổ phần Vina Acecook Việt Nam, được thành lập vào ngày 15/12/1993, là kết quả của sự hợp tác giữa Công ty kỹ nghệ thực phẩm Việt Nam (VIFON) và Acecook Nhật Bản Trụ sở chính của công ty tọa lạc 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, Vina Acecook bắt đầu sản xuất các loại mì và phở cao cấp, phục vụ nhu cầu thị trường phía Nam.
Từ năm 1996 đến 2000, Công ty Cổ phần Acecook Việt Nam đã mở rộng mạng lưới với nhiều chi nhánh sản xuất và phân phối, phục vụ thị trường Việt Nam và quốc tế như Mỹ, Úc Năm 2001, chi nhánh Hưng Yên được thành lập với 4 dây chuyền sản xuất mới, nâng tổng số lên 7 dây chuyền Đến năm 2008, công ty chính thức đổi tên thành Công ty Cổ phần Acecook Việt Nam Với hơn 20 năm kinh nghiệm, Acecook hiện là một trong những doanh nghiệp lớn trong ngành mì ăn liền tại Việt Nam, sở hữu 10 nhà máy sản xuất và hơn 700 đại lý phân phối, chiếm trên 60% thị phần nội địa Sản phẩm của công ty đã có mặt tại hơn 40 quốc gia trên toàn 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, phởăn 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).
Acecook cung cấp ba loại sản phẩm chính: mì chính phẩm, thứ phẩm và phế phẩm Trong đó, sản phẩm chính bao gồm các loại mì và phở ăn liền nổi tiếng như Mì Lẩu Thái, Mì Kim Chi, Hoành Thánh, Good Mì – Phở và 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 từ các nhà máy thường có hàm lượng chất hữu cơ cao, cùng với nồng độ Nito, Photpho và dầu mỡ vượt trội so với nước thải từ các ngành công nghiệp khác Cụ thể, hàm lượng BOD5 có thể vượt quá giới hạn quy chuẩn cho phép từ 10 đến 24 lần; tổng N cao từ 5 đến 11 lần; tổng P dao động từ 3 đến 7 lần; và dầu mỡ vượt từ 11 đến 19 lần.
Sự khác biệt về thành phần chất lượng nước thải giữa các nhà máy chủ yếu do sự khác nhau trong thiết bị sản xuất và nhà cung cấp thiết bị Các nhà máy hoạt động lâu năm thường có lượng nước thải lớn hơn và chất lượng ô nhiễm hơn so với các nhà máy mới đi vào hoạt động, mặc dù có cùng công suất Nguyên nhân chính là do thiết bị lạc hậu và hao mòn sau nhiều năm sử dụng.
Bảng 1.4 Chất lượng nước thải các nhà máy sản xuất thuộc Công ty Acecook
TT Chỉ tiêu Đơn vị Khoảng giới hạn nồng độ chất lượng nước thải của các nhà máy
6 Dầu mỡ mg/l Từ55 đến 95
9 Tổng Coliform MPN/100 ml Từ 10 6 đến10 7
Nguồn:VITTEP & Nhà máy Acecook Hưng Yên 1.3.3.2 Tình hình xử lý nước thải của Công ty
Công ty sở hữu mạng lưới 10 nhà máy trải dài từ Bắc đến Nam, bao gồm cả những nhà máy đã hoạt động lâu năm và những nhà máy mới hoặc đang trong quá trình xây dựng Đặc biệt, hầu hết các nhà máy đều được trang bị trạm xử lý nước thải tập trung, có chức năng xử lý nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên cũng như nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất.
Nhiều trạm xử lý nước thải, như trạm tại Nhà máy chi nhánh Hưng Yên, Bình Dương 1 và thành phố, đã được xây dựng từ lâu, cần được nâng cấp và cải thiện để đáp ứng yêu cầu xử lý hiện đại.
Trạm xử lý Hồ Chí Minh 1 và một số trạm khác hiện đang hoạt động quá tải, không đáp ứng được nhu cầu hiện tại cũng như sự phát triển sản xuất trong tương lai Ngoài ra, việc sử dụng công nghệ cũ tại các trạm này làm gia tăng chi phí xử lý, trong khi hiệu quả xử lý lại không cao và diện tích xây dựng không còn phù hợp với điều kiện của nhà máy hiện nay.
Trạm XLNT nhà máy Acecook tại Vĩnh Long hoạt động tương đối hiệu quả nhờ công nghệ Arerotank theo phương pháp SBR, tuy nhiên vẫn gặp một số khuyết điểm Khi xảy ra sự cố, hiệu suất hoạt động giảm sút, yêu cầu người vận hành phải có trình độ cao để khắc phục Việc thiếu nhân sự thường xuyên theo dõi tại nhà máy cũng làm cho việc xử lý sự cố trở nên khó khăn hơn.
Kết luận
Nước thải giàu chất hữu cơ là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường Sự gia tăng chất hữu cơ trong nguồn nước làm giảm khả năng tự làm sạch, gây suy giảm sự phát triển của các loài thủy sinh và cây trồng, đồng thời đe dọa sức khỏe người sử dụng nước.
Ngành chế biến thực phẩm Việt Nam, với hơn 90 triệu dân, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Tuy nhiên, ngành này cũng đang gặp phải vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, chủ yếu do nguồn nước thải chứa nhiều chất hữu cơ và thiếu sót trong quản lý cũng như công nghệ xử lý nước thải.
Với mục tiêu phát triển công nghiệp bền vững và hội nhập quốc tế, ngành chế biến thực phẩm, đặc biệt là Công ty Acecook Việt Nam, cần chú trọng đến việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu cơ Điều này không chỉ đáp ứng định hướng phát triển mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
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
Cơ sở lý thuyết các phương pháp, công nghệ xử lý nước thải phổ biến hiện nay 21 1 Phương pháp xử lý cơ học
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 loại bỏ chất thải từ các chất huyền phù và phân tán nhỏ, việc sử dụng lưới lọc, vải lọc hoặc các lớp vật liệu lọc là rất cần thiết, đặc biệt trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp.
Xử lý cơ học là bước chuẩn bị quan trọng cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo, thường được thực hiện qua các thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ và bể lắng trọng lực Những thiết bị này giúp tách các chất phân tán thô, đảm bảo hệ thống thoát nước hoạt động ổn định Phương pháp xử lý này có khả năng loại bỏ khoảng 60% tạp chất không tan trong nước thải sinh hoạt và giảm BOD lên đến 20%.
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 làviệc cho các hoá chất (keo tụvà trợkeo tụ) để tăng cường khả năng tách tạp chất không tan, keo và mất một phần chất hoà tan ra khỏi nước thải; chuyển hoá các chất tan thành không tan và lắng cặn hoặc tách thành các chất không độc; thay đổi phản ứng (pH) của nước thải (phương pháp trung hoà), khử màu nước thải…
Hình 2.2 Sơ đồtổng hợp hệthống các công trình XLNT bằng phương pháp hoá lý
Chắn rác Lắng trọng lực Lọc
Lắng cát Lắng cặn Lọc màng Lọc cơ học Lọc tách nước
Lọc nhanh Lọc chậm Lọc áo
Lắng qua tầng cặn lơ lững
Lắng trọng lực truyền thống kết hợp tách dầu, mỡ
Lọc băng chuyền Ép lọc
Than hoạt tính Nhôm hoạt tính Trao đổi cation Trao đổi anion
XLNT bằng phương pháp hoá lý
Keo tụ và đông tụ
2.1.2.1 Phương pháp keo tụ và đông tụ
Trong quá trình lắng cơ học, chỉ các hạt rắn huyền phù có kích thước lớn ≥ 10 2 mm mới có thể tách ra, trong khi các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không lắng được Để tăng kích cỡ của các hạt, cần phải trung hòa điện tích của chúng và liên kết chúng thành các tập hợp lớn hơn Quá trình trung hòa điện tích được gọi là đông tụ, trong khi quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ gọi là keo tụ Các chất đông tụ thường được sử dụng bao gồm muối nhôm, muối sắt hoặc hỗn hợp của chúng.
Hấp phụ là phương pháp hiệu quả để loại bỏ hoàn toàn các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải sau khi đã xử lý sinh học, cũng như xử lý cục bộ khi nồng độ các chất này rất thấp Những chất hữu cơ này thường không phân hủy sinh học và có độc tính cao, đòi hỏi các biện pháp xử lý triệt để.
Phương pháp hấp thụ là một giải pháp hiệu quả trong xử lý nước thải chứa chất hữu cơ, kim loại nặng và màu Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là khả năng xử lý đa dạng các chất ô nhiễm trong nước thải và khả năng thu hồi các thành phần có giá trị.
Phương pháp tuyển nổi là kỹ thuật tách các tạp chất không tan, bao gồm cả dạng rắn và lỏng, ra khỏi pha lỏng Quá trình này diễn ra bằng cách sục khí, thường là không khí, vào trong pha lỏng, khiến các bọt khí kết dính với các hạt tạp chất Khi lực nổi của các bọt khí và hạt đủ mạnh, chúng sẽ nổi lên bề mặt, tạo thành lớp bọt chứa hàm lượng hạt cao hơn so với chất lỏng ban đầu.
2.1.2.4 Phương pháp Trao đổi ion.
Trao đổi ion là quá trình mà dung dịch tương tác với pha rắn có khả năng trao đổi ion, nhằm thay thế các ion trong dung dịch bằng những ion khác Qua đó, phương pháp này giúp loại bỏ một số ion không mong muốn trong dung dịch nước.
Phương pháp này được sử dụng để làm sạch nước và nước thải khỏi các kim loại nặng như Zn, Cu, Cr, Pb, Ni, Hg, Cd, V, Mn, cũng như các hợp chất độc hại như asen, phôtpho, xyanua và các chất phóng xạ Nó cũng giúp khử muối trong nước cấp, cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được 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,
Phốt pho có thể được xử lý bằng các hợp chất hoá học hoặc keo tụ để cải thiện chất lượng nước thải trước khi tái sử dụng Phương pháp xử lý nước thải bằng hoá học thường là bước cuối cùng trong quy trình, nhằm đảm bảo nguồn nước đạt tiêu chuẩn cao hoặc khi cần thiết cho việc tái sử dụng.
Hình 2.3 Sơ đồ tổng hợp hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp hoá học
Tất cả các phương pháp xử lý nước thải này đều sử dụng tác nhân hóa học, dẫn đến chi phí cao Chúng thường được áp dụng như bước xử lý sơ bộ trước khi tiến hành xử lý sinh học, hoặc được sử dụng như phương pháp xử lý cuối cùng trước khi thải nước ra môi trường.
Nước thải chứa các chất vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa pH về khoảng 6,5 ÷ 8,5 trước khi thải ra môi trường hoặc sử dụng cho các công nghệ xử lý tiếp theo Việc trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau.
- Trộn lẫn nước thải acid và nước thải kiềm;
- Bổsung các tác nhân hóa học;
Trung hoà Ôxy hoá, khử Ô xy hoá khửhoá học
Làm thoáng (thổi khí) Điện hoá Ôzon hoá Ôxy hoá UV (quang hoá)
XLNT bằng phương pháp hoá học.
- 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 tựnhiên và nước thải người ta có thể dùng các chất oxi hóa như Clo dạng khí và dạng lỏng, CaOCl 2 , Ca(ClO) 2 , NaKMnO 4 , K 2 CrO 7 , H 2 O 2 , O 2 , MnO 2 ,…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 dựa vào khả năng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ Quá trình sinh hóa phức tạp này giúp khoáng hóa chất bẩn hữu cơ thành nước, các chất vô cơ và khí đơn giản Mục tiêu của công trình kỹ thuật xử lý nước thải là tạo ra điều kiện sống tối ưu cho vi sinh vật, nhằm đảm bảo quá trình phân hủy các chất hữu cơ diễn ra nhanh chóng.
Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau
Âm nhạc có thể được phân loại thành hai loại chính: xử lý hiếu khí, diễn ra trong môi trường có oxy hòa tan, và xử lý yếm khí, diễn ra trong điều kiện không có oxy hòa tan Cả hai loại này có thể được thực hiện trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo.
Cơ chế chuy ể n hóa sinh h ọ c các ch ấ t b ẩ n h ữu cơ trong nướ c th ả i
2.2.1 Cơ chế chuyển hóa sinh học các chất bẩn hữu cơ và các chất dinh dưỡng trong công trình XLNT
Khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, các chất bẩn hữu cơ ở dạng hoà tan, keo và không hoà tan sẽ được hấp phụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn, sau đó được vi khuẩn chuyển hoá và phân huỷ Quá trình này bao gồm ba giai đoạn chính.
- Khuếch tán, chuyển dịch và hấp phụ chất bẩn từmôi trường nước lên bề mặt tế bào vi khuẩn;
- Ôxy hoá ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn hấp phụđược qua màng tế bào vi khuẩn;
- Chuyển hoá các chất hữu cơ thành năng lượng, tổng hợp sinh khối từchất hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng khác bên trong tếbào vi khuẩn.
Sơ đồcân bằng vật chất trong quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ (BOD) được biểu thịbởi hình dưới đây.
Hình 2.6.Sơ đồ cân bằng BOD trong công trình XLNT bằng PP sinh học hiếu khí
Trong quá trình xử lý nước thải, có nhiều thành phần BOD cần được chú ý G 0 đại diện cho lượng BOD có trong nước thải, trong khi G t là lượng BOD không được xử lý và trôi ra ngoài công trình G 1 là lượng BOD hấp phụ trên bề mặt tế bào vi khuẩn, và G 2 là phần BOD được vận chuyển vào bên trong màng tế bào vi khuẩn Tiếp theo, G 3 đề cập đến phần BOD bị oxy hóa nội bào, trong khi G 4 là phần BOD được tổng hợp thành sinh khối vi khuẩn Cuối cùng, G 5 là phần BOD oxy hóa nội bào.
Các chất như cacbon hydrat và một số hợp chất hữu cơ khác là những chất đầu tiên bị ôxy hoá để tạo ra năng lượng Quá trình này diễn ra trên bề mặt tế bào vi khuẩn nhờ vào xúc tác của men ngoại bào Một phần chất bẩn được vận chuyển qua màng tế bào vi khuẩn (màng bán thấm) vào bên trong và tiếp tục bị ôxy hoá để giải phóng năng lượng, từ đó tổng hợp thành tế bào chất và làm tăng sinh khối vi sinh vật Khi thiếu nguồn dinh dưỡng, tế bào chất sẽ bị ôxy hoá nội bào để tạo ra năng lượng cần thiết cho hoạt động sống.
Vi khuẩn có khả năng ôxy hoá các chất hữu cơ thông qua hai phương pháp chính: hô hấp và lên men Trong quá trình hô hấp hiếu khí, các chất nền được ôxy hoá bằng ôxy phân tử, tạo ra năng lượng và sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O Quá trình này chỉ xảy ra trong môi trường có đủ ôxy tự do, và vi khuẩn tham gia bao gồm vi khuẩn hiếu khí và vi khuẩn tùy tiện.
Khi môi trường không đủôxy tự do (điều kiện thiếu khí - anoxic) hoặc không có ôxy
Trong điều kiện yếm khí, vi khuẩn hiếu khí và vi khuẩn tùy tiện sẽ phân tách ôxy từ nitrat, nitrit hoặc sunfat để oxy hóa chất hữu cơ trong nước thải Quá trình này tạo ra các sản phẩm khử như H2S.
NO 2 -,… hoặc nitơ phân tử.
Việc lựa chọn phương pháp và công trình xử lý sinh học nước thải phụ thuộc vào nồng độ và trạng thái của các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa trong nước thải Để đảm bảo sự hoạt động ổn định của các công trình này, cần phải duy trì thành phần và tính chất nước thải ổn định, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật.
2.2.2 Cơ chế XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí
Quá trình oxy hóa là bản chất của sự phân hủy chất thải, trong đó các vi sinh vật sử dụng oxy để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ có thể chuyển hóa sinh học trong nước thải Các vi sinh vật này không chỉ loại bỏ chất ô nhiễm mà còn sử dụng một phần chất hữu cơ và năng lượng từ quá trình oxy hóa để tổng hợp sinh khối của chúng Dưới sự tác động của các vi sinh vật hô hấp hiếu khí, các chất ô nhiễm được oxy hóa hoàn toàn, góp phần làm sạch môi trường nước.
Sựchuyển hoá các chất hữu cơ (đặc trưng bằng BOD) và các chất dinh dưỡng nhờ vi khuẩn 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 của vi sinh vật
Sản phẩm của phảnứng: CO2 và H2O Ôxy
Tếbào và các chất trơ
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
Các quá trình này được biểu diễn theo các phương trình sau đây:
C x H y O z N + Năng lượng → C 5 H 7 NO 2 (Tế bào chất) (2.2)
- Quá trình tự phân huỷ:
Trong quá trình ôxy hóa sinh hóa hiếu khí, các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, lưu huỳnh và phốt pho được chuyển đổi thành các dạng khoáng như nitrat (NO3-), sunphat (SO42-) và phốt phát (PO43-).
Khi môi trường cạn nguồn cacbon hữu cơ, các loại vi khuẩn nitrit hoá (Nitrosomonas) và nitrat hoá (Nitrobacter) thực hiện quá trình nitrat hoá theo hai giai đoạn:
55NH 4 + + 76O 2 + 5CO 2 NitrosomonasC 5 H 7 NO 2 + 54NO 2 - + 52H 2 O+109H + (2.4) 400NO 2 - + 195O 2 + NH 3 + 2H 2 O + 5CO 2 Nitrobacter C 5 H 7 NO 2 + 400NO 3 - (2.5)
Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo không chỉ xử lý các chất hữu cơ mà còn có khả năng khử các nguyên tố dinh dưỡng như nitơ và phốt pho Thường thì, các hệ thống khử nitơ và phốt pho được kết hợp với các công trình sinh học nhằm xử lý BOD hiệu quả hơn.
1 Xử lý nitơ Tổng nitơ trong nước thải được khử theo các nguyên tắc sau đây:
- Cung cấp ôxy để thực hiện quá trình amôn hoá, chuyển N-NH 4 thành N-NO 2 hoặc N-NO 3 nhờ các loại vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter
- Tạo điều kiện thiếu khí (anoxic) để hô hấp kị khí chất hữu cơ Vi khuẩn lấy ôxy từ
NO 3 - và NO 2 - để ôxy hoá chất hữu cơ Nitơ phân tử tạo thành được bay khỏi nước
2 Xử lý phốt pho Khử phốt pho bằng biện pháp sinh học có thể tiến hành tuần tự theo quy trình như sau:
Vi khuẩn có khả năng hấp thụ chất hữu cơ và thực hiện quá trình ôxy hóa ngoại bào, từ đó lấy phosphate vô cơ (PO4^3-) để tích lũy năng lượng trong tế bào dưới dạng ATP hoặc ADP.
- Tách bùn hoạt tính (tập hợp vi khuẩn chứa chất hữu cơ và tập trung năng lượng cao) ra khỏi nước thải
Trên cơ sởcác quá trình đã nêu, về nguyên tắc XLNT bằng phương pháp sinh học hiếu khí bao gồm các bước sau:
Quá trình đầu tiên bao gồm việc chuyển hóa các hợp chất hữu cơ chứa carbon, dù ở dạng hòa tan, keo hay không hòa tan, thành khí CO2, nước và sinh khối vi sinh vật.
Bước 2 trong quy trình xử lý nước thải là tạo ra bùn thứ cấp, bao gồm các bông bùn hoặc màng sinh vật, chủ yếu hình thành từ vi khuẩn, động vật nguyên sinh và các keo vô cơ có trong nước thải.
- Bước 3: Tách bùn thứ cấp ra khỏi nước bằng quá trình lắng trọng lực
* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học hiếu khí:
Hàm lượng oxy hòa tan trong bể xử lý hiếu khí thường dao động từ 2-4 mg/l tại mọi vị trí trong bể.
Nồng độ cho phép của các chất bẩn hữu cơ là yếu tố quan trọng, vì vi sinh vật chỉ hoạt động hiệu quả khi có một tải trọng hữu cơ nhất định Bên cạnh đó, giá trị pH cũng ảnh hưởng lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và khả năng hấp phụ các chất dinh dưỡng Đối với hầu hết vi sinh vật, pH tối ưu nằm trong khoảng từ 6,5 đến 8,5.
Nước thải chứa các chất dinh dưỡng quan trọng như nito và photpho, cần thiết cho sự phát triển của sinh khối Để duy trì sự ổn định của hệ vi sinh vật, hàm lượng nito và photpho trong nước thải cần được kiểm soát ở mức thích hợp Tỷ lệ COD:N:P lý tưởng cho hệ vi sinh vật thường là 100:5:1 Bên cạnh nito và photpho, các nguyên tố dinh dưỡng khác như kali (K) cũng rất cần thiết có mặt trong nước thải.
Mg, Ca, S, Fe, Các nguyên tố này nếu vượt quá nồng độ cho phép sẽ gây tác dụng tiêu cực cho vi sinh vật
Phân tích, đề xuất công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao cho Công ty Acecook Vi ệ t Nam
2.3.1 Tiêu chí lựa chọn công nghệ
Việc lựa chọn công nghệ môi trường phù hợp là rất quan trọng cho công tác bảo vệ môi trường và phát triển bền vững Để đánh giá công nghệ của trạm xử lý nước thải, cần xem xét các tiêu chí cơ bản sau đây.
Bảng 2.1 Các tiêu chí về công nghệ xửlý nước thải
Tiêu chí Chỉ tiêu Mô tả ngắn
Hiệu quả Đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn tiếp nhận
Khảnăng chịu sốc và thời gian phục hồi tốt
Khả năng quản lý hệ thống
Vận hành và bảo dưỡng; sửa chữa dễ dàng, nhân sự tối thiểu
Tiêu chí về môi trường
Sử dụng nguyên, nhiên liệu
Nhu cầu nguyên liệu, nhiên liệu, khảnăng tự cung cấp
Sử dụng đất và tác động
Diện tích đất cần sử dụng cho xây dựng ít; hạn chế tác động lên cảnh quan môi trường khu vực
Các chất thải vào môi trường ít nhất, giảm thiểu ô nhiễm
Khả năng tái Khảnăng tái sử dụng bùn, khí sinh học; khả năng
Tiêu chí Chỉ tiêu Mô tả ngắn sinh, tái sử dụng tái sử dụng nước sau xử lý; các chất dinh dưỡng
Tiêu chí về kinh tế
Chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải bao gồm khảo sát, thiết kế, xây dựng, chuyển giao công nghệ và chi phí đất đai Để đạt được hiệu quả kinh tế tối ưu, cần xác định vốn đầu tư và giá thành xử lý cho mỗi mét khối nước thải, bao gồm khấu hao, chi phí vận hành và các chi phí khác.
2.3.2 Phân tích cơ sở lý thuyết một số công nghệ xử lý
Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bao gồm các công trình được thiết kế để làm sạch nước thải qua nhiều bước, bao gồm quá trình tách rác, tách cát, loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và vi khuẩn.
Khử trùng là khâu cuối cùng của công nghệ làm sạch Việc lựa chọn dây chuyền công nghệ, phụ thuộc vào nhiều yếu tốnhư:
- Thành phần tính chất nước thải
- Yêu cầu về mức độ làm sạch
- Điều kiện địa hình, năng lượng tính chất đất đai.
- Diện tích khu vực xây dựng công trình
Xử lý nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao bằng phương pháp sinh học là giải pháp kinh tế và hiệu quả nhất Tùy thuộc vào quy mô, tiêu chuẩn nước thải đầu ra và điều kiện của Công ty, cần xem xét một số công nghệ xử lý phù hợp.
2.2.2.1 Xử lý nước thải công nghệ bùn hoạt tính hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR) a Nguyên tắc hoạt động của bể SBR
Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ (Sequencing Batch Reactor - SBR) là một phương pháp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải diễn ra theo trình tự Với cách hoạt động gián đoạn này, bể xử lý cần tối thiểu hai giai đoạn để đảm bảo hiệu quả.
Hình 2.9.Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sử dụng công nghệ bùn hoạt tính gián đoạn theo mẻ SBR
Trong một ngăn bể, các giai đoạn hoạt động bao gồm: làm đầy nước thải, thổi khí, lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư Thời gian cho một chu kỳ hoạt động thường được lựa chọn tính toán từ 6-12 giờ.
Bước 1 : Cho nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn hoạt tính lưu lại từ chu kỳ trước
Bước 2 : Hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí ở bước hai với thời gian thổi khí đúng như thời gian yêu cầu
Quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất hữu cơ được oxy hóa trong giai đoạn này
Bước 3 là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh, nơi mà việc sục khí và khuấy trộn được ngừng lại Trong giai đoạn này, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống, tạo thành một lớp bùn dưới đáy bể SBR, đồng thời giảm nồng độ COD.
Bước 4 : Nước trong nằm phía trên lớp bùn được xả ra khỏi bể
Bước 5: Xả lượng bùn dư từ quá trình thổi khí ra khỏi ngăn bể, trong khi các ngăn bể khác hoạt động lệch pha, nhằm đảm bảo cung cấp nước thải liên tục đến trạm xử lý nước thải.
Hình 2.10.Các giai đoạn hoạt động trong một chu kỳ của bể SBR
Công trình xử lý nước thải hoạt động theo chu kỳ gián đoạn, với các quá trình như trộn nước thải và lắng bùn diễn ra trong điều kiện tối ưu, giúp nâng cao hiệu quả xử lý Sau khi xử lý, chỉ số BOD 5 của nước thải thường dưới 20 mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng từ 3 đến 25 mg/l và N-NH3 dao động từ 0,3 đến 12 mg/l Bể aeroten hoạt động theo mẻ mà không cần bể lắng đợt II, và trong nhiều trường hợp, bể điều hòa cùng bể lắng đợt I cũng có thể được loại bỏ.
Hệ thống Aeroten hoạt động gián đoạn SBR có khả năng khử Nitơ và Phospho sinh hóa nhờ vào việc điều chỉnh các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kị khí bằng cách thay đổi chế độ cung cấp oxy và thời gian lưu Chu kỳ hoạt động của ngăn bể được kiểm soát bằng rơle thời gian, với tổng thời gian chu trình từ 3 đến 24 giờ Để đảm bảo hiệu quả trong pha thiếu khí, cần bổ sung nguồn Carbon dưới dạng C hô hấp nội bào của sinh khối hoặc từ nguồn bên ngoài Ngoài ra, trong ngăn bể có thể lắp đặt hệ thống vớt váng và thiết bị đo mức bùn để nâng cao hiệu quả hoạt động.
Hình 2.11 Mô phỏng hoạt động của bểSBR để xử lý Cacbon, Nito và Photpho
Hiệu quả loại bỏ Nitơ trong nước thải phụ thuộc vào chất lượng nước đầu vào và các điều kiện vận hành như nồng độ ôxy, thời gian thổi khí và thời gian lắng Bể SBR có khả năng khử Nitơ xuống dưới 5 mg/l và loại bỏ Phốtpho tới 90-95%, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý và tái sử dụng nước thải Với kết cấu đơn giản và dễ vận hành, bể SBR có thể được lắp đặt từng phần và mở rộng dễ dàng Hệ thống này mang lại hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao và không cần bể lắng đợt hai, giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu.
Kết cấu đơn giản và bền vững hơn giúp giảm diện tích mặt bằng nhờ việc thực hiện tất cả các công đoạn trong một bể, loại bỏ nhu cầu về các bể phụ trợ như bể thu gom, bể điều hòa và bơm, nhờ đó tiết kiệm không gian hiệu quả.
Hoạt động hiệu quả và giảm thiểu nhu cầu lao động với thiết kế bền bỉ Chi phí lắp đặt và vận hành cạnh tranh, không cần bể lắng thứ hai, cũng như bể điều hòa và lắng đầu tiên.
+ Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao
+ Công suất xửlý nước thải nhỏ, phải có người theo dõi thường xuyên Chính vì vậy bểSBR thường thích hợp cho các trạm công suất vừa và nhỏ;
+ Kiểm soát quá trình khó khăn, đòi hỏi hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh vi, hiện đại
+ Xửlý gián đoạn nên năng suất xử lý giảm nhiều so với liên tục cần bố trí nhiều bể;
+ Hiệu quả quá trình lắng không ổn dịnh, có khảnăng nước thải đầu ra ởgiai đoạn xả ra cuốn theo bùn khó lắng, váng nổi
+ Hệ thống thổi khí dễ bị ngẹt
Đối với các công trình có khả năng chịu sốc tải thấp, cần thiết phải lắp đặt bể điều hòa phụ trợ Phạm vi ứng dụng của giải pháp này thường được áp dụng cho các trạm có công suất vừa và nhỏ, với hiệu quả xử lý BOD đạt tới 90%.
2.2.2.2 Xử lý nước thải bằng công nghệ AA/O truyền thống a Nguyên tắc hoạt động
Công nghệ AAO, viết tắt của Anaerobic (yếm khí), Anoxic (thiếu khí) và Oxic (hiếu khí), là phương pháp xử lý nước thải hiệu quả thông qua quy trình sinh học liên tục Công nghệ này kết hợp ba hệ vi sinh vật khác nhau để tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải.
Hình 2.12 Mô hình hoạt động quá trình AAO truyền thống
K ế t lu ậ n
Nghiên cứu về công nghệ xử lý nước thải sinh học trong điều kiện nhân tạo cho nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao cho thấy công nghệ xử lý theo nguyên tắc kỵ khí – thiếu khí – hiếu khí (AAO) kết hợp MBBR mang lại hiệu quả xử lý cao nhất, đạt 85-90% trong việc loại bỏ BOD, N, P Công nghệ này không chỉ tối ưu hóa diện tích xây dựng mà còn dễ dàng mở rộng công suất xử lý khi cần thiết.
Tác giả đề xuất áp dụng sơ đồ xử lý nước thải theo nguyên tắc kỵ khí – thiếu khí – hiếu khí (AAO) kết hợp với công nghệ MBBR để xử lý hiệu quả nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, đặc biệt là nước thải từ Công ty Acecook Việt Nam.