CHỦ ĐẦU TƯ: CÔNG TY CỔ PHẦN HƯNG HẢI THỊNH
CÔNG TRÌNH: TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẬP TRUNG CỤM CÔNG NGHIỆP TAM LẬP.
CÔNG SUẤT : 1100 M3/NGÀY.ĐÊM.
Địa chỉ xây dựng: Cụm công nghiệp Tam Lập, xã Tam Lập, huyện Phú Giáo, tỉnh Bình Dương.
Sơ đồ công nghệ:
Thuyết minh công nghệ đề xuất
♦ Mương dẫn
Nước thải sau xử lý từ các nhà máy theo hệ thống thoát nước qua mương dẫn vào Trạm xử lý nước thải tập trung của Cụm công nghiệp Tam Lập. Tại đây, có lắp đặt thiết bị tách rác thô dạng để tách các chất thải rắn có kích thước lớn hạn chế ảnh hưởng đến bơm (làm nghẹt bơm, gãy cánh bơm…).
♦ Bể lắng cát
Bể lắng cát có chức năng loại bỏ thành phần cát trong nước thải. Lượng cát phát sinh có thể từ quá trình sinh hoạt của công nhân trong các nhà máy khu công nghiệp hoặc từ các mương thoát nước để hở. Việc loại bỏ cát khỏi nước thải là một quá trình đơn giản nhưng không thể thiếu. Tận dụng trọng lượng riêng của cát lớn dẫn đến dễ sa lắng trong bể lắng cát và được loại bỏ. Nếu không không được xử lý tại bể thì lượng cát có thể gây mài mòn động cơ ảnh hưởng đến tuổi thọ của các máy móc thiết bị. Phần nước thải sau khi tách cát sẽ tự chảy vào Bể thu gom.
♦ Bể thu gom
Bể gom có chức năng tập trung nước thải trước khi được bơm qua thiết bị lược rác tinh.
Thiết bị lược rác tinh
Thiết bị được làm bằng inox sẽ tiếp tục giữ lại các chất thải rắn kích thước nhỏ giúp giảm bớt hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và hạn chế tối đa ảnh hưởng đến các thiết bị cơ khí cũng như hoạt động của các công trình xử lý đơn vị tiếp theo. Nước thải sau khi qua thiết bị lược rác tinh sẽ chảy xuống Ngăn tách dầu.
♦ Ngăn tách dầu
Bể tách dầu được thiết kế có thời gian lưu đủ dài để dầu, mỡ nổi trên mặt nước. Phần nước trong sau khi tách dầu mỡ tiếp tục chảy xuống đáy bể, qua lỗ thông và tự chảy qua Bể điều hòa. Lớp váng nổi trên bề mặt sẽ được đưa về Ngăn chứa dầu mỡ nhờ hoạt động của motor thu váng nổi và được đơn vị chức năng thu gom theo định kỳ.
Bể điều hòa
Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải một cách ổn định trước khi đưa vào các công trình đơn vị phía sau, đặc biệt là cụm bể sinh học giúp cho các vi sinh có thể thích nghi với nước thải trong điều kiện ổn định, tránh được tình trạng vi sinh bị sốc tải. Bên cạnh đó, bể điều hòa lưu lượng và nồng độ giúp cho các quá trình sử dụng hóa chất cũng như chế độ hoạt động của các thiết bị cơ khí như bơm, máy thổi khí được duy trì một cách ổn định. Bể điều hòa được mixer khuấy trộn liên tục để phân hủy một phần chất hữu cơ trong nước thải và ngăn chặn quá trình lắng cặn trong bể.
Nước thải sau khi được ổn định lưu lượng và nồng độ tại Bể điều hòa sẽ được Bơm chìm bơm vào Bể phản ứng.
♦ Bể phản ứng
Tại bể phản ứng hóa lý, hóa chất điều chỉnh pH có thể được bổ sung (tùy thuộc pH của nước thải dòng vào) nhằm mục đích tạo điều kiện tối ưu cho quá trình keo tụ được diễn ra hiệu quả.
Bể keo tụ
Hầu hết các trạm xử lý của các nhà máy trong khu công nghiệp đã xử lý nước thải đạt Chất lượng nước thải đầu vào trạm xử lý nước thải trước khi thải vào mạng lưới thoát nước chung của khu công nghiệp. Thành phần nước thải sau xử lý sẽ chứa tỷ lệ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học thấp (BOD/COD thấp). Điều này có thể giải thích được rằng các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học hoặc các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học đã được xử lý dễ dàng tại hạng mục xử lý sinh học của các trạm xử lý riêng của các nhà máy. Thành phần chất hữu cơ còn lại chủ yếu ở dạng khó phân hủy (không hòa tan) tồn tại dưới dang các hạt keo phân tán trong môi trường nước. Các hạt keo này có kích thước rất nhỏ từ 0,01 – 0,1 μm và lơ lửng trong môi trường nước. Dưới những điều kiện thông thường, các hạt keo này rất khó xử lý nếu như không có những tác nhân xúc tác. Do đó, vai trò của hạng mục xử lý hóa lý là cần thiết. Chính vì vậy, tại bể keo tụ, nước thải được châm thêm hóa chất là PAC để thực hiện quá trình keo tụ. Hóa chất PAC có vai trò giúp nén điện tích của các hạt keo có trong nước thải. Các hạt keo sau khi đã được nén điện tích sẽ có xu hướng liên kết với nhau tạo nên khối lượng lớn hơn và lắng xuống. Đó là mục tiêu cần hướng đến của quá trình xử lý hóa lý.
♦ Bể tạo bông
Ngược lại với quá trình keo tụ, quá trình tạo bông hiệu quả hơn với thời gian phản ứng lâu hơn và tốc độ khuấy của motor chậm hơn. Vì nếu motor khuấy quá nhanh sẽ làm vỡ các bông cặn vừa được hình thành. Tại bể tạo bông, hóa chất trợ keo tụ polyme Anion được bổ sung vào để kết nối các bông cặn vừa hình thành làm chúng lớn hơn.
Bể lắng hóa lý
Nước thải sau khi qua Bể tạo bông sẽ chảy qua Bể lắng hóa lý. Tại đây, các bông cặn với kích thước lớn được hình thành sẽ lắng xuống đáy Bể lắng hóa lý. Lượng bùn lắng hóa lý sẽ được thường xuyên bơm vào bể nén bùn vì nếu lượng bùn lắng hóa lý được lưu quá lâu sẽ trở nên mịn và dễ dàng gây đục nước. Phần nước trong sau lắng sẽ tự chảy vào Bể Anoxic.
♦ Bể Anoxic
Trong dự án này, Bể Anoxic được sử dụng nhằm khử nitơ từ sự chuyển hóa nitrate thành nitơ tự do. Lượng nitrate này được tuần hoàn từ lượng bùn tuần hoàn từ Bể lắng sinh học và lượng nước thải từ Bể Aerotank (đặt sau Bể Anoxic). Nước thải sau khi khử nitơ sẽ tiếp tục tự chảy vào Bể Aerotank kết hợp nitrate hóa.
Thông số quan trọng ảnh hưởng tới hiệu quả khử nitơ là (1) thời gian lưu nước của
Bể sinh học thiếu khí; (2) nồng độ vi sinh trong bể; (3) tốc độ tuần hoàn nước và bùn từ
Bể sinh học hiếu khí và Bể lắng; (4) nồng độ chất hữu cơ phân hủy sinh học; (5) phần nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học; (6) nhiệt độ. Trong các thông số trên, phần nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc khử nitơ. Nghiên cứu cho thấy nước thải cùng một nồng độ hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (bCOD) nhưng khác về thành phần nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (rbCOD). Trường hợp nào có rbCOD càng cao, tốc độ khử nitơ càng cao.
Hai hệ enzyme tham gia vào quá trình khử nitrate:
1.Đồng hóa (assimilatory): NH3 → NO3–, tổng hợp tế bào, khi N-NO3– là dạng nitơ duy nhất tồn tại trong môi trường
2.Dị hóa (dissimilatory) → quá trình khử nitrate trong nước thải.
+ Quá trình đồng hóa:3NO3– + 14CH3OH + CO2 + 3H+ → 3C5H7O2N + H2O
+ Quá trình dị hóa:
+ Tổng quá trình khử nitrate:
NO3– + 1,08CH3OH + H+ → 0,065C5H7O2N + 0,47N2 + 0,76CO2 + 2,44H2O
Hình 1.4 Vi khuẩn Nitrosomonas và NitrobacterBể Anoxic được khuấy trộn bằng Máy khuấy nhằm giữ bùn ở trạng thái lơ lửng và nhằm tạo sự tiếp xúc giữa nguồn thức ăn và vi sinh. Hoàn toàn không được cung cấp oxi cho bể này vì oxi có thể gây ức chế cho vi sinh vật khử nitrate.
♦ Bể Aerotank
Công trình xử lý sinh học tiếp theo là Bể Aerotank kết hợp nitrate hóa. Mục đích của bể này là (1) giảm nồng độ các chất hữu cơ thông qua hoạt động của vi sinh tự dưỡng hiếu khí; (2) thực hiện quá trình nitrate hóa nhằm tạo ra lượng nitrate cho hệ thống thiếu khí phía trước thông qua nhóm vi sinh vật Nitrosomonas và Nitrobacter. Máy thổi khí được vận hành liên tục nhằm cung cấp oxy cho cả hai nhóm vi sinh vật hiếu khí này hoạt động. Đối với quần thể vi sinh vật tự dưỡng hiếu khí, trong điều kiện thổi khí liên tục, quần thể vi sinh vật này sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp chất vô cơ đơn giản như CO2 và H2O theo 3 giai đoạn:
Oxy hóa các chất hữu cơ:
Theo các giai đoạn trên, vi sinh vật hiếu khí không chỉ oxi hóa các chất hữu cơ trong nước thải tạo thành những hợp chất vô cơ đơn giản mà còn tổng hợp phospho và nitơ nhằm tổng hợp, duy trì tế bào và vận chuyển năng lượng cho quá trình trao đổi chất của chúng.
Đây là giai đoạn mang tính ưu tiên hơn so với giai đoạn nitrate hóa của nhóm vi sinh vật Nitrosomonas và Nitrobacter. Do vậy giai đoạn xử lý các chất hữu cơ sẽ được ưu tiên xảy ra trước bởi nhóm vi sinh vật tự dưỡng. Tuy nhiên lượng chất hữu cơ không phải được xử lý triệt để mà còn một lương dư cho nhóm vi sinh nitrate hóa sử dụng để chuyển hóa nitrate.
Dưới tác dụng của Nitrosomonas và Nitrobacter, quá trình nitrate hóa xảy ra theo các phương trình phản ứng sau đây:
Nitrosomonas:
NH3 + 3/2O2 → NO2– + H+ + H2O + sinh khối
Nitrobacter:
NO2– + ½O2 → NO3– + sinh khối
Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng kết hợp nitrate hóa, quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi Bể lắng không được nhỏ hơn 2 mg/L. Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong Bể Aerotank phụ thuộc vào:
|
|
Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cần phải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3–, SO42-,… Một cách tổng quát, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter. Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum cũng tồn tại.
Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/L, hàm lượng sản phẩm dầu mỡ không quá 25 mg/L, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ 60C < t0C < 370C.
♦ Bể lắng sinh học
Nước thải sau khi ra khỏi Bể Aerotank sẽ chảy tràn qua Bể lắng sinh học. Tại đây, xảy ra quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bùn (vi sinh vật). Phần bùn lắng này chủ yếu là vi sinh vật trôi ra từ Bể sinh học. Một phần bùn sau lắng (tại ngăn thu bùn) được bơm tuần hoàn về Bể Aerotank để duy trì nồng độ bùn trong bể. Phần bùn dư còn lại được bơm vào Bể nén bùn để giảm độ ẩm vì bùn vừa bơm từ Bể lắng thường chứa độ ẩm khá lớn. Bùn sau khi về Bể nén bùn sẽ được bơm bùn bơm vào Máy ép bùn.
Hồ ổn định sinh học
Tại đây những nguồn thải thứ cấp với cơ chế phân hủy các chất hữu cơ xảy ra một cách tự nhiên. Các hoạt động diễn ra trong hồ sinh học là kết quả của sự cộng sinh phức tạp giữa nấm và tảo, giúp ổn định dòng nước và làm giảm các vi sinh vật gây bệnh. Những quá trình này cũng tương tự như quá trình tự làm sạch ở sông hồ tự nhiên.
♦ Bể khử trùng
Phần nước trong sau khi qua Hồ ổn định sinh học sẽ tự chảy qua Bể khử trùng, đồng thời hóa chất khử trùng Chlorine được Bơm hóa chất bơm vào bể để tiêu diệt các vi trùng
gây bệnh như E.Coli, Coliform,…có trong nước thải trước khi thải ra môi trường. Nước sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, cột A, kq = 0,9; kf = 1,0 , và được xả vào nguồn tiếp nhận.
♦ Bể nén bùn
Quá trình xử lý hóa lý sẽ làm phát sinh lượng bùn từ hóa chất và các chất ô nhiễm sẽ được thường xuyên bơm từ bể lắng hóa lý vào bể nén bùn.
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí sẽ làm gia tăng liên tục lượng bùn vi sinh trong Bể sinh học. Đồng thời lượng bùn ban đầu sau thời gian sinh trưởng phát triển sẽ giảm khả năng xử lý chất ô nhiễm trong nước thải và chết đi. Lượng bùn này còn gọi là bùn dư và được đưa về Bể nén bùn. Một phần bùn sẽ được bơm tuần hoàn về Bể Anoxic và Bể Aerotank.
Phần còn lại được bơm về Bể nén bùn.
♦ Máy ép bùn
Máy ép bùn được sử dụng cho bùn hóa lý và sinh học được nhà thầu lựa chọn là Máy ép bùn băng tải với các ưu điểm như sau: tạo bùn khô, tỷ lệ chất rắn được giữ lại cao, yêu cầu về năng lượng vừa phải, chi phí vận hành và đầu tư khá thấp.
Tại Máy ép bùn, bùn sẽ được bơm thêm hóa chất Polymer Cation tạo điều kiện kết dính bùn với nhau. Bùn sau ép được mang đi xử lý theo qui định.