Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty nệm Mousse – cao su Vạn Thành

ác chất chưa bị oxit hoàn toàn. Sản phẩm của quá trình phân huỷ là khí CO2, nước, N2, ion, sunfat,
Các quá trình sinh học có thể diễn ra trong các khu vực tự nhiên hay các bể được thiết kế và xây dựng để phục vụ cho việc xử lý một loại nước thải nào đó.
* Dạng thứ nhất gồm các loại như cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học Trong điều kiện xử lý của nước ta thường sử dụng các công trình sinh học, do:
Giải quyết vấn đề làm sạch nước thải đến mức độ cần thiết.
Phục vụ cho nhu cầu tưới tiêu, làm màu mỡ đất đai, nuôi cá,
* Dạng thứ hai gồm các công trình như: bể aerotank, bể lọc sinh học (biophin), đĩa sinh học (RBC)
Bảng 8: Các quá trình sinh học dùng trong xử lý nước thải
Loại
Tên chung
Aùp dụng
(1)
(2)
(3)
Quá trình hiếu khí
Sinh trưởng lơ lửng
Quá trình bùn hoạt tính
Thông thường (dòng đẩy)
Xáo trộn hoàn toàn
Làm thông thoáng theo bậc.
Oxi nguyên chất
Bể phản ứng hoạt động giai đoạn.
Oån định tiếp xúc.
Làm thoáng kéo dài
Kênh oxi hoá
Bể sâu
Bể rộng – sâu
Nitrat hoá sinh trưởng lơ lửng
Hồ làm thoáng
Phân hủy hiếu khí
Không khí thông thường
Oxi nguyên chất
Khử BOD chứa cacbon (nitrat hoá)
Nitrat hoá
Khử BOD chứa cacbon (nitrat hoá)
Oån định, khử BOD chứa cacbon
Sinh trưởng gắn kết
Kết hợp quá trình sinh trưởng lơ lửng và gắn kết.
Bể lọc sinh học
Thâùp tải, nhỏ giọt
Cao tải
Lọc trên bề mặt xù xì
Đĩa tiếp xúc sinh học quay, bể phản ứng với khối vật liệu.
Quá trình sinh học hoạt tính:
Lọc nhỏ giọt – vật liệu rắn trúc.
Quá trình bùn hoạt tính – lọc sinh học.
Quá trình lọc sinh học – bùn hoạt tính nối tiếp bậc.
Khử BOD chứa cacbon (nitrat hoá)
Khử BOD chứa cacbon
Khử BOD chứa cacbon
Khử BOD chứa cacbon (nitrat hoá)
Quá trình trung gian anoxic
Sinh trưởng lơ lửng
Sinh trưởng lơ lửng. Khử nitrat hoá. Mg cố định khử nitrat hoá.
Khử nitrat hoá
(1)
(2)
(3)
Quá trình kị khí
Sinh trưởng lơ lửng
Sinh trưởng gắn kết
Lên men phân huỷ kị khí
Tác động tiêu chuẩn, một bậc.
Cao tải, một bậc.
Hai bậc.
Quá trình trúc kị khí
Lớp bùn lơ lửng kị khí hướng lên (VASB)
Quá trình lọc kị khí
Lớp vật liệu – thời gian kéo dài
Oån định, khử BOD chứa cacbon
Khử BOD chứa cacbon
Khử BOD chứa cacbon
Oån định chất thải, khử nitrat hoá.
Quá trình ở hồ
Hồ hiếu khí
Hồ bậc ba (xử lý triệt để)
Hồ tuỳ tiện
Hồ kị khí
Khử BOD chứa cacbon
Khử BOD chứa cacbon, nitrat hoá
Khử BOD chứa cacbon
Khử BOD chứa cacbon (ổn định chất thải bùn)
Các quá trình xử lý sinh học trên được áp dụng để:
Khử các chất hữu cơ chứa cacbon trong nước thải, thường biểu thị bằng nhu cầu oxi sinh hoá – BOD, tổng cacbon hữu cơ – TOC hay nhu cầu oxi hoá học - COD.
Nitrat hoá.
Khử nitrat.
Khử phospho.
Oån định chất thải.
III.2. Những công nghệ đã được nghiên cứu để xử lý nước thải ngành công nghiệp chế biến cao su
III.2.1. Bể lọc sinh học hiếu khí
Công trình nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải (XLNT) ngành chế biến cao su đầu tiên được công bố năm 1957 (Molesworth, 1957) trong đó nước thải mủ Skim được xử lý trong phòng thí nghiệm bằng một bể lọc sinh học hiếu khí. Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm hữu cơ còn rất thấp. Thí nghiệm này được tiếp tục mở rộng trong một công trình khác cũng sử dụng bể lọc sinh học hiếu khí, trong đó hiệu quả xử lý được gia tăng bằng biện pháp hồi lưu nước thải (Molesworth, 1961). Hiệu quả xử lý BOD dưới 60% với thời gian lưu 20 ngày.
III.2.2. Hồ ổn định
Muthurajah và cộng sự (1973) khẳng định rằng xử lý sinh học bằng một bể kỵ khí theo sau là một bể hiếu khí có khả năng đạt yêu cầu cần xử lý nước thải cao su. Theo đó nước thải chế biến cao su chứa đến 80% chất rắn bay hơi, do đó cần phân hủy kỵ khí trước khi khi phân hủy hiếu khí. Phương pháp này thích hợp cho việc xử lý nước thải nhà máy chế biến cao su cốm.
Nước thải cao su cốm: nước thải từ nhà máy chế biến cao su cốm được nghiên cứu xử lý trong hệ thống này với thời gian lưu nước khoảng 20 ngày thì có thể loại bỏ được 90% BOD, 73%COD, 31% tổng Nitơ và 44% Amonia Nitrogen.
Bảng 9: Tính chất nước thải cao su Crepe trước và sau xử lý
Chỉ tiêu
Trước xử lý
Sau xử lý
Hiệu quả (%)
BOD
COD
TSS
TỔNG NITƠ
AN
pH
305
846
546
75
64
6.3
32
226
445
52
36
7.0
89.5
73.3
18.5
30.7
43.7
-
(Nguồn: Nguyễn Ngọc Bích – Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước thải ngành chế biến cao su Việt Nam, 2002, tr 50 - 58)
Bảng 10: Tính chất nước thải cao su latex trước và sau xử lý
Chỉ tiêu
Trước xử lý
Sau xử lý
Hiệu quả (%)
BOD
COD
TSS
NITƠ TỔNG
pH
3520
4850
600
465
4.8
150
530
200
135
7.8
96
89.1
66.4
71.2
-
(ghi chú: tất cả các chỉ tiêu được tính bằng mg/l, trừ pH)
(Nguồn: Xử lý nước thải nhà máy chế biến cao su FACS Ban quản lý môi trường Malaysia)
Cũng đối với nước thải chế biến mủ ly tâm thì khả năng xử lý của hệ thống hồ kỵ khí hồ tuỳ chọn với thời gian lưu nước trung bình khoảng 90 ngày, hệ thống này có khả năng loại 96%BOD, 89% COD, 66% Tổng Nitơ, 71% Amonia và 58% tổng chất rắn lơ lững từ nước thải chế biến mủ ly tâm.
III.2.3. Mương oxy hóa
Nghiên cứu của Ponniah (1975) có thể ứng dụng công nghệ mương Oxy hóa để xử lý nước thải của quá trình chế biến mủ ly tâm. Với công nghệ này có thể đạt được hiệu suất xử lý BOD khoảng 85% với thời gian lưu nước khoảng 17,5 ngày và lượng bùn hồi lưu là 75%. Cùng đó Ibrahim và cộng sự (1979) đã khẳng định rằng khả năng của kênh oxy hoá trong xử lý nước thải chế biến mủ ly tâm. Với thời gian lưu nước là 22 ngày có thể loại bỏ 96% BOD và 93% COD. Tuy nhiên ở công trình này hiệu quả xử lý Nitơ còn thấp, chỉ đạt 46% đối với tổng Nitơ còn 44% là Nitơ Amonia.
III.2.4 Bể đĩa quay
Borchardt (1970): bể đĩa quay là một công nghệ bùn hoạt tính. Đối với nước thải chế biến mủ cao su, hiệu quả xử lý được ghi nhận với COD là 94%, BOD là 98%, tổng Nitơ là 90% và Nitơ dạng Amonia là 92% từ nước thải chế biến cao su cốm đã qua xử lý kỵ khí (John và cộng sự, 1975 [78]). Tuy nhiên, đối với nước thải chế biến mủ ly tâm, vốn có hàm lượng Amonia cao hơn nên không thể thích hợp xử lý loại mủ này.
III.2.5 Bể lọc sinh học kỵ khí
Công trình bể lọc sinh học kị khí với nước thải chế biến mủ ly tâm pha loãng để có hàm lượng COD đầu vào từ 3000 – 6000 mg/l. Hiệu suất xử lý chất ô nhiễm hữu cơ đạt được là từ 89 – 98% COD với thời gian lưu nước tương ứng từ 4 – 26 ngày. Hiệu suất xử lý trung bình là 85% COD với tải trọng hữu cơ ở mức 3kg COD/m3/ngày. Khi tăng thêm tải trọng hữu cơ hàm lượng COD đầu ra tăng lên đáng kể, nhưng bể này có thể vận hành ổn định với tải trọng hữu cơ lên đến 8kg COD/m3/ngày.
III.2.6. Bể sục khí
Một nghiên cứu của Isa (1997), [73], đó là hệ thống hiếu khí đối với nước thải chế biến ly tâm. Hệ thống này sử dụng các thiết bị thổi khí từ đáy đã được dùng để xử lý nước thải chế biến mủ ly tâm ở quy mô công nghiệp. Nước thải này được nâng pH lên đến 9 trước khi đưa vào bể. Hệ thống này với thời gian lưu nước là 32,5 ngày.
III.2.7. Một số công nghệ đã và đang được thực hiện trong nước
Một số công nghệ xử lý nước thải đang được ứng dụng trong ngành chế biến cao su Việt Nam. Cụ thể tại một số nhà máy như sau:
Bảng 11: Hệ thống các công nghệ xử lý nước thải tại các nhà máy
Stt
Nhà máy
Nhóm công nghệ
1
Cua Pari
Bể gạn mủ – bể điều hoà – hồ kị khí – hồ tuỳ chọn – hồ lắng
2
Bố Lá
Bể tuyển nổi – bể gạn mủ – hồ kị khí – hồ tuỳ chọn – hồ lắng
3
Bến Súc
Bể gạn mủ – bể tuyển nổi – hồ sục khí – hồ lắng
4
Dầu Tiếng
Bể gạn mủ – bể tuyển nổi – hồ sục khí – hồ lắng
5
Long Hòa
Bể gạn mủ – hồ sục khí – hồ lắng
6
Phú Bình
Hồ lắng cát – hồ kỵ khí – hồ tùy chọn – hồ lắng
7
Tân Biên
Bể gạn mủ – bể tuyển nổi – hồ sục khí
8
Vên Vên
Bể gạn mủ – bể kị khí tiếp xúc – bể sục khí – bể lắng
9
Bến Củi
Bể gạn mủ – hồ kị khí – hồ tuỳ chọn – hồ lắng
10
Hàng Gòn
Bể gạn mủ – bể UASB – hồ sục khí – hồ lắng
11
Long Thành
Bể gạn mủ – hồ kị khí – hồ tuỳ chọn – hồ lắng
12
Cẩm Mỹ
Bể gạn mủ – bể điều hòa – bể thổi khí – bể lắng
13
Xà Bang
Bể gạn mủ – hồ kị khí – hồ sục khí – hồ tùy chọn - hồ lắng
14
Hoà Bình
Bể gạn mủ – bể điều hoà - bể tuyển nổi – bể thổi khí – bể lắng lam – bể lọc sinh học.
(Nguồn: Bộ môn Chế biến - Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam )
Bảng 12: So sánh hiệu quả và yêu cầu xử lý
Chỉ tiêu
Giá trị trung bình từ các hệ thống
Giới hạn của cột B
(TCVN 5945 - 1995)
pH
7,43
5,5 – 9
COD
899
100
BOD
499
50
TSS
152
100
Tổng Nitơ
112
60
NH3 - N
81
1
(Nguồn: Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam – Báo cáo đánh giá hiện trạng kỹ thuật các hệ thống XLNT Tổng Công Ty Cao Su Việt Nam, tháng 4/2003)
Công nghệ đang được nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam – xã Lai Hưng, Huyện Bến Cát, Tỉnh Bình Dương được thực hiện bởi ThS Nguyễn Ngọc Bích và cộng sự.
III.2.8. Mô hình nghiên cứu đang được thực hiện tại Viện nghiên cứu cao su Việt Nam
Mô hình Pilot hệ thống công nghệ gồm 5 thành phần:
Bể điều hòa dung tích : 5m3.
Bể gạn mủ dung tích : 3,5m3.
Bể kỵ khí dung tích : 10m3.
Bể tảo cao tải dung tích : 35m3.
Bể lục bình dung tích : 15m3.
Mô hình được xây dựng bằng gạch và xi măng ở qui mô pilot (5m3/ngày) trong điều ki...