Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG NGUYỄN HUỲNH TẤN LONG TÊN ĐỀ TÀI: Cải tiến hệ thống xử lý nước thải Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 công suất 12 m3/ngày đêm LUẬN VĂN KỸ SƯ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG TP.HCM 7-2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI: Cải tiến hệ thống xử lý nước thải Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 công suất 12 m3/ngày đêm LUẬN VĂN KỸ SƯ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Th.S PHẠM TRUNG KIÊN TÊN: NGUYỄN HUỲNH TẤN LONG KHOÁ: 2002 - 2006 TP.HCM 7-2006 Bộ Giáo Dục & Đào Tạo ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ************** CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ===oOo=== PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN KHOA : CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG NGÀNH : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HỌ VÀ TÊN SV : NGUYỄN HUỲNH TẤN LONG MSSV: 02127065 KHOÁ HỌC : 2002 - 2006 1. Tên đề tài: Cải tiến hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp dược phẩm trung ương 25. Công suất 12 m3/ngày đêm 2. Nội dung KLTN: - Đánh giá hiệu quả các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải - Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải - Tổng hợp số liệu, lựa chọn phương án thiết kế, cải tiến công trình xử lý thích hợp 3. Thời gian thực hiện: Bắt đầu : 30 - 03 - 2006. Kết thúc: 30 - 06 -2006 4. Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. Phạm Trung Kiên Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thông qua Khoa và Bộ môn Ngày Tháng năm 200 Ngày Tháng năm 200 Ban chủ nhiệm Khoa Giáo Viên Hướng Dẫn LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong thời gian học tập tại trường Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Công Nghệ Môi Trường - Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã tận tâm, nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu trong thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Phạm Trung Kiên đã hết lòng chỉ bảo, giảng dạy trong quá trình học tập; tận tình quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp và thực hiện khóa luận này Tôi xin chân thành cảm ơn Th.S Lê Công Nhất Phương, cán bộ Viện Sinh Học Nhiệt Đới đã hết lòng giúp đỡ phân tích mẫu nước thải và cho những góp ý quý báu Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám đốc, KS. Hải, các cô chú, anh chị trong xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong thời gian thực tập tại xí nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên trong lớp DH02MT đã chia sẻ kinh nghiệm, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn bè và người thân luôn động viên, ủng hộ tôi trong suốt thời gian học tập Đặc biệt, con xin chân thành cảm ơn ba luôn là chỗ dựa vững chãi, động viên con trong suốt quá trình học tập; xin cảm ơn vì ba là ba của con Một lần nữa xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người, chúc mọi người sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt. Xin chân thành cảm ơn Nguyễn Huỳnh Tấn Long Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang i TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 là doanh nghiệp nhà nước chuyên sản xuất các mặt hàng thuốc phục vụ sức khoẻ của nhân dân. Xí nghiệp đã xây dựng một hệ thống xử lý nước thải sản xuất, tuy nhiên hiện nay nước thải sau khi qua hệ thống chưa đạt tiêu chuẩn xả thải yêu cầu (loại B TCVN 5945-1995). Để được cấp phép hoạt động, yêu cầu cần thiết hiện nay là phải làm cho nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải. Trước yêu cầu đó tôi tiến hành nghiên cứu, đề xuất phương án cải tiến hệ thống xử lý nước thải hiện hữu của xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Khảo sát thu thập số liệu Lấy mẫu thực địa Tổng hợp, xử lý số liệu Lập phương án cải tiến KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Lưu lượng nước thải hệ thống: Q = 12 m3/ngày Đề xuất phương án cải tiến: gồm 6 nội dung Nội dung 1: Sử dụng hệ chất Fenton để phá mạch vòng b - lactam Nội dung 2: Điều chỉnh pH tại bể điều hoà liên tục (pH » 7) và khuấy trộn nước thải trong thời gian 2h trước khi vận hành hệ thống Nội dung 3: Điều chỉnh bơm vào bể UASB với lưu lượng khoảng 1,5 m3/h Nội dung 4: Giữ lượng bùn trong bể Aerotank ổn định, hiệu quả xử lý cao Nội dung 5: Bơm bùn tại bể lắng vào bể chứa bùn Nội dung 6: Cải tạo bể lọc cát áp lực, trong quá trình vận hành thực hiện rửa ngược bể lọc cát áp lực KẾT LUẬN Qua thực hiện phương án đề xuất, nước thải sản xuất của XNDPTW25 nhìn chung đã đạt loại B TCVN 5945 - 1995 trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Sự hoạt động hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải cũng góp phần vào quá trình hoạt động, phát triển bền vững và ổn định của xí nghiệp Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN.................................................................................................................................... i MỤC LỤC ....................................................................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC BẢNG ..............................................................................................................................iii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH VẼ...................................................................................................... iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................................... v CHƯƠNG I - MỞ ĐẦU ................................................................................................................................... 1 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................................... 1 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU............................................................................................................ 1 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................................................................... 1 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................... 1 1.5 PHẠM VI NGHIÊN CỨU .............................................................................................................. 1 CHƯƠNG II - TỔNG QUAN.......................................................................................................................... 2 2.1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ......................................................... 2 2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học ............................................................................................................ 2 2.1.2 Phương pháp xử lý hoá học .......................................................................................................... 2 2.1.3 Phương pháp xử lý hoá lý ............................................................................................................ 3 2.1.4 Phương pháp xử lý sinh học ......................................................................................................... 4 2.1.4.1 Ðộng học quá trình xử lý sinh học ....................................................................................................4 2.1.4.2 Các quá trình xử lý sinh học trong nước thải .....................................................................................6 2.2 TỔNG QUAN XÍ NGHIỆP DƯỢC PHẨM TRUNG ƯƠNG 25...................................................... 6 2.2.1 Giới thiệu chung về xí nghiệp ....................................................................................................... 6 2.2.2 Vị trí địa lý .................................................................................................................................. 6 2.2.3 Cơ cấu tổ chức ............................................................................................................................. 6 2.2.4 Khảo sát dây chuyền công nghệ ................................................................................................... 7 2.2.4.1 Nguyên nghiên liệu ..........................................................................................................................7 2.2.4.2 Quy trình công nghệ sản xuất thuốc viên Non-β-Lactam và β-Lactam................................................7 CHƯƠNG III - KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN TẠI ....... 9 3.1 LƯU LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI .......................................................................... 9 3.1.1 Lưu lượng nước thải .................................................................................................................... 9 3.1.2 Thành phần nước thải .................................................................................................................. 9 3.2 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ....................................................................... 10 3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ ...................................................................................................... 10 3.2.2 Mô tả dây chuyền công nghệ ...................................................................................................... 10 3.2.2.1 Quá trình xử lý sơ bộ ..................................................................................................................... 10 3.2.2.2 Quá trình xử lý sinh học kỵ khí ...................................................................................................... 10 3.2.2.3 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí .................................................................................................... 10 3.2.2.4 Quá trình lắng, lọc ......................................................................................................................... 11 3.2.2.5 Quá trình xử lý cặn ........................................................................................................................ 11 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM ĐẾN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ............................. 11 3.3.1 Hợp chất vòng b - Lactam .......................................................................................................... 11 3.3.2 Chất hoạt động bề mặt ............................................................................................................... 12 3.3.3 Trị số pH ................................................................................................................................... 13 3.3.4 Tổng chất rắn hoà tan (TDS) ...................................................................................................... 13 3.3.5 Chất rắn lơ lửng (SS) ................................................................................................................. 13 3.3.6 Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD) ...................................................................................................... 13 3.3.7 Nhu cầu oxy hoá học (COD) ...................................................................................................... 13 3.4 HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ.............................................................. 13 Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang iii 3.4.1 Bể điều hoà ................................................................................................................................ 13 3.4.2 Bể UASB.................................................................................................................................... 14 3.4.3 Bể Aerotank ............................................................................................................................... 14 3.4.4 Bể lắng ...................................................................................................................................... 15 3.4.5 Bể lọc cát áp lực ........................................................................................................................ 16 3.4.6 Bể chứa bùn ............................................................................................................................... 16 3.5 HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY MÓC THIẾT BỊ .............................................................. 17 3.5.1 Bơm nước thải tại hố thu nước thải ............................................................................................ 17 3.5.2 Bơm nước thải tại bể điều hòa .................................................................................................... 17 3.5.3 Bơm nước thải tại bể lắng .......................................................................................................... 17 3.5.4 Bơm bùn tại bể lắng ................................................................................................................... 17 3.5.5 Máy bơm hóa chất ..................................................................................................................... 17 3.5.6 Máy cấp khí bể Aerotank ............................................................................................................ 17 3.6 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI .............................. 18 3.6.1 Nhận xét chung .......................................................................................................................... 18 3.6.2 Đánh giá hiện trạng các công trình đơn vị .................................................................................. 19 3.6.3 Kiến nghị ................................................................................................................................... 19 CHƯƠNG IV - CẢI TIẾN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ................................................................... 20 4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN ..................................................................................................................... 20 4.2 NỘI DUNG PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN ......................................................................................... 20 4.2.1 Mục tiêu phương án ................................................................................................................... 20 4.2.2 Nội dung phương án .................................................................................................................. 20 4.2.3 Cách tiến hành phương án ......................................................................................................... 20 4.2.3.1 Sử dụng hệ chất Fenton để phá mạch vòng b - lactam ..................................................................... 20 4.2.3.2 Điều chỉnh pH tại bể điều hoà liên tục và khuấy trộn nước thải trong thời gian 2h trước khi vận hành hệ thống ......................................................................................................................................... 21 4.2.3.3 Điều chỉnh bơm vào bể UASB với lưu lượng khoảng 1,5 m3/h ........................................................ 21 4.2.3.4 Giữ lượng bùn trong bể Aerotank ổn định, hiệu quả xử lý cao ......................................................... 22 4.2.3.5 Bơm bùn tại bể lắng vào bể chứa bùn ............................................................................................. 22 4.2.3.6 Cải tạo bể lọc cát áp lực, trong quá trình vận hành thực hiện rửa ngược bể lọc cát áp lực .................. 22 4.3 DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC SAU KHI CẢI TIẾN ............................................................. 24 CHƯƠNG V - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................... 25 5.1 KẾT LUẬN.................................................................................................................................. 25 5.2 KIẾN NGHỊ ................................................................................................................................. 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang iv DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG 2.1 NGUYÊN PHỤ LIỆU SẢN XUẤT CHÍNH CỦA XNDPTW25 ....................................................... 7 BẢNG 3.1 LƯỢNG NƯỚC THẢI GIẶT CỦA PHÂN XƯỞNG NON-Β-LACTAM VÀ Β-LACTAM .............. 9 BẢNG 3.2 THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI XNDPTW25..................................................................................... 9 BẢNG 3.3 CÁC THÔNG SỐ CỦA NƯỚC THẢI TẠI BỂ ĐIỀU HÒA ........................................................... 14 BẢNG 3.4 HIỆU QUẢ XỬ LÝ THỰC TẾ BỂ UASB ..................................................................................... 14 BẢNG 3.5 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ BỂ AEROTANK ...................................................................................... 15 BẢNG 3.6 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ BỂ LẮNG II ............................................................................................. 16 BẢNG 3.7 HIỆU QUẢ XỬ LÝ THỰC TẾ BỂ AEROTANK VÀ BỂ LẮNG ................................................... 16 BẢNG 3.8 HIỆU QUẢ XỬ LÝ BỂ LỌC CÁT ................................................................................................ 16 BẢNG 3.9 CÁC THÔNG SỐ CỦA NƯỚC THẢI QUA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ ................................... 18 BẢNG 3.10 HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI QUA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ ....................................... 18 BẢNG 3.11 CÁC VẤN ĐỀ HIỆN TẠI CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ............................................ 19 BẢNG 4.1 CÁC THÔNG SỐ CỦA BỂ AEROTANK SAU KHI ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN ....... 22 BẢNG 4.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA BỂ LẮNG SAU KHI ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN ................. 22 BẢNG 4.3 HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỰ KIẾN QUA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ SAU KHI ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN ............................................................................................ 24 BẢNG 5.1 CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI SAU KHI ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN ................ 25 BẢNG 5.2 HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỰ KIẾN QUA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ SAU KHI ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN ............................................................................................ 26 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH VẼ SƠ ĐỒ 2.1 SƠ ĐỒ TỔ CHỨC XÍ NGHIỆP DƯỢC PHẨM TRUNG ƯƠNG 25 ................................................ 6 SƠ ĐỒ 2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỐC VIÊN - XNDPTW25 ........................................ 8 SƠ ĐỒ 3.1 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI – XNDPTW25 .................................... 10 HÌNH 2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ CƠ CHẤT GIỚI HẠN TỚI TỐC ĐỘ SINH TRƯỞNG RIÊNG ...... 4 HÌNH 3.1 AMOXICILLIN & AMPICILLIN, 2 CHẤT SỬ DỤNG ĐỂ SẢN XUẤT THUỐC KHÁNG SINH TẠI XNDPTW25 ................................................................................................................................. 11 HÌNH 3.2 CẤU TẠO PHÂN TỬ H2O2 ........................................................................................................... 12 HÌNH 3.3 GỐC HYDROXYL TỰ DO PHÂN HỦY CHẤT Ô NHIỄM............................................................ 12 HÌNH 4.1 CÁCH KHUẤY TRỘN NƯỚC THẢI ............................................................................................. 21 HÌNH 4.2 CÁCH LỌC NƯỚC VÀ RỬA LỌC BỂ LỌC CÁT ÁP LỰC ........................................................... 22 Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BOD Nhu cầu oxy sinh hóa (Biological Oxygen Demand) COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) F/M Tỉ lệ thức ăn (Food to Microorganism Ratio) MLSS Chất rắn lơ lửng trong bể thổi khí (Mixed Liquor Suspended Solids) MLVSS Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong bể thổi khí (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids) SS Chất rắn lơ lửng (Suspended Solids) TDS Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solids) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam UASB Bể xử lý kị khí qua lớp cặn lơ lửng (Uflow Anaerobic Sludge Blanket) XNDPTW25 Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 1 CHƯƠNG I - MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Cùng với việc nâng cấp, thay đổi trang thiết bị hiện đại để đạt được các tiêu chuẩn quốc tế về “thực hành tốt sản xuất thuốc” nhằm thúc đẩy việc xuất khẩu các sản phẩm dược và hợp tác với các nước trên thế giới. Để được cấp phép hoạt động, xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 cần phải có một hệ thống xử lý nước thải sản xuất hoạt động hiệu quả với nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường yêu cầu 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu, đề xuất phương án cải thiện hệ thống xử lý nước thải hiện hữu 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Khảo sát hiện trạng và tình hình hoạt động của xí nghiệp cũng như hệ thống xử lý nước thải trong thời gian qua - Tìm kiếm các thông tin về các phương pháp xử lý nước thải dược phẩm - Đánh giá hiệu quả các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải - Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải - Xác định các chỉ tiêu hoá lý của nước thải sản xuất của xí nghiệp dược phẩm trung ương 25, từ đó làm cơ sở cho việc tính toán và thiết kế, cải tiến hệ thống xử lý nước thải - Tổng hợp số liệu, lựa chọn phương án thiết kế, cải tiến công trình xử lý thích hợp 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp điều tra khảo sát - Phương pháp tổng hợp tài liệu - Phương pháp lấy mẫu nước thải - Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải - Phương pháp thống kê xử lý số liệu 1.5 PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Nước thải của xí nghiệp dược phẩm trung ương 25. Địa chỉ 448B Nguyễn Tất Thành – Q4 – Tp.HCM - Chỉ nghiên cứu nước thải có liên quan đến hoạt động trong phân xưởng Non-β-Lactam và β-Lactam. Không tính nước thải ở các nơi khác - Thời gian thực hiện khoá luận từ ngày 30-03-2006 dự kiến hoàn thành vào ngày 30-6- 2006 Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 2 CHƯƠNG II - TỔNG QUAN 2.1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng để tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Trong nước thải thường có các tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn theo như rơm, cỏ, bao bì,… ngoài ra còn có các loại hạt lơ lửng ở dạng huyền phù rất khó lắng. Tuỳ theo kích cỡ các hạt huyền phù được chia thành các hạt chất lơ lửng có thể lắng được, hạt chất rắn keo được khử bằng đông tụ. Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp (trừ hạt dạng chất rắn keo) - Song chắn rác: nhằm giữ lại các vật thô như giẻ, giấy, rác… ở trước song chắn rác. Song được làm bằng sắt tròn hoặc vuông (sắt tròn được = 8 - 10mm) thanh nọ cách thanh kia 1 khoảng 60 -100 mm để chắn vật thô và 10 – 25 mm để chắn vật nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dòng chảy 1 góc 60 - 750. Vận tốc dòng chảy thường lấy 0,8 - 1m/s để tránh lắng cát. - Lắng cát: dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua “bẫy cát”. Bẫy cát là các loại bể, hố, giếng... cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau. Nước qua bể lắng dưới tác dụng của trọng lực cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ. - Các loại bể lắng: ngoài lắng cát, sỏi trong quá trình xử lý cần phải lắng các loại hạt lơ lửng, các loại bùn (kể cả bùn hoạt tính)… nhằm làm cho nước trong. Nguyên lý làm việc của các loại bể này đều dựa trên cơ sở trọng lực. Bể lắng thường được bố trí theo dòng chảy có hình nằm ngang hoặc thẳng đứng. Bể lắng ngang trong xử lý nước thải công nghiệp có thể là một bậc hoặc nhiều bậc. - Lọc cơ học: lọc được dùng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà bể lắng không lắng được. Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc dùng vật liệu lọc dạng tấm hoặc dạng hạt. Vật liệu lọc dạng tấm có thể làm bằng tấm thép có đục lỗ hoặc lưới bằng thép không rỉ và các loại vải khác nhau, tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá hoại ở điều kiện lọc. Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than gầy (anthracit), than cốc, sỏi, đá nghiền, thậm chí cả than nâu, than bùn hay than gỗ. Trong xử lý nước thải thường dùng thiết bị lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở. Ngoài ra còn dùng các loại lọc ép khung bản, lọc quay chân không, các máy vi lọc hiện đại. Đặc biệt là đã cải tiến các thiết bị lọc trước đây thuần tuý là lọc cơ học thành lọc sinh học, trong đó vai trò của màng sinh học được phát huy nhiều hơn. 2.1.2 Phương pháp xử lý hoá học Bản chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải các chất phản ứng nào đó để gây tác động tới các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. - Trung hoà: dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 - 8,5. Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa axit và chứa kiềm; bổ sung Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 3 thêm các tác nhân hoá học; lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà; hấp phụ nước thải chứa axit bằng nước thải chứa kiềm. - Keo tụ: dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn, trong quá trình lắng cơ học chỉ lắng được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước >10-2 mm, còn các hạt nhỏ ở dạng keo không thể lắng được. Ta có thể làm tăng kích thước 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 cần trước hết là trung hoà điện tích giữa chúng, tiếp theo là liên kết chúng lại với nhau. Quá trình trung hoà điện tích các hạt là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông cặn lớn từ các hạt nhỏ là quá trình keo tụ. - Ozon hoá: là phương pháp xử lý nước thải có chứa chất hữu cơ dạng hoà tan và dạng keo bằng Ozon. Ozon dễ dàng nhường Oxi nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ. - Phương pháp điện hoá học: thực chất là phá huỷ các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách Oxi hoá điện hoá trên cực anot hoặc dùng để phục hồi các chất quý. Thông thường hai nhiệm vụ phân huỷ chất độc hại và thu hồi chất quý được thực hiện đồng thời. - Khử khuẩn: dùng các hoá chất có tính độc hại đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán... để làm sạch nứơc đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng. Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hoá chất hoặc các tác nhân vật lý như Ozon, tia tử ngoại... Hoá chất dùng để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinh vật trong thời gian nhất định sau đó phải được phân huỷ hoặc bay hơi không còn dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử dụng khác. 2.1.3 Phương pháp xử lý hoá lý Phương pháp xử lý hoá lý dựa trên cơ sở ứng dụng các quá trình: hấp phụ, tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng, trưng bay hơi, trích ly, cô đặc, khử hoạt tính phóng xạ, khử khí, khử mùi, khử muối... - Hấp phụ: dùng để tách các khí hữu cơ và khí hoà tan khỏi nước thải bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẳn hoà tan với các chất rắn (hấp phụ hoá học) - Trích ly: dùng để tách các chất bẩn hoà tan ra khỏi nước thải bằng cách bổ sung một chất dung môi không hoà tan vào nước nhưng độ hoà tan của chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước. - Chưng bay hơi: là chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước. Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra. - Tuyển nổi: phương pháp tuyển nổi dựa trên nguyên tắc các phần tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước. Sau đó người ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi mặt nứơc, thực chất đây là quá trình tách bọt hoặc làn đặc bọt. Trong một số trường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các chất hoà tan như các chất hoạt động bề mặt. Quá trình tuyển nổi được thực hiện nhờ thổi không khí vào trong nứơc thải, các bọt khí dính các hạt lơ lửng và nổi lên trên mặt nước. Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 4 - Trao đổi ion: là phương pháp thu hồ các cation và anion bằng các chất trao đổi ion (ionit). Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng không hoà tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion. - Tách bằng màng: là phương pháp tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm. Đó là các màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua. 2.1.4 Phương pháp xử lý sinh học 2.1.4.1 Ðộng học quá trình xử lý sinh học Các vi sinh vật dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải, các vi sinh vật này vừa phân huỷ vừa Oxi hoá cơ chất đến sản phẩm cuối cùng CO2 và H2O cùng một số khí khác hoặc khoáng hoá hợp chất Nitơ và Photpho, đồng thời đồng hoá các chất hữu cơ và NH4+ và PO43- để sinh trưởng. Sinh khối của các vi sinh vật tăng, sản sinh ra các enzyme thuỷ phân và oxi hoá – khử làm tăng hoạt tính của quần thể sinh vật. Các chỉ số liên quan đến động học quá trình Sinh trưởng tế bào Trong cả hai trường hợp nuôi cấy tế bào theo mẻ hay dòng liên tục tốc độ tăng trưởng tế bào vi sinh vật có thể biểu diễn theo công thức: rt = mtX - rt: tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật (khối lượng/đơn vị thể tích.thời gian) - mt: tốc độ tăng trưởng riêng (thời gian-1) - X: nồng độ vi sinh vật (khối lượng/đơn vị thể tích) Cơ chất sinh trưởng giới hạn Trong nuôi cấy theo mẻ, nếu cơ chất và các chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng chỉ có một số lượng hạn chế trong môi trường thì sẽ bị vi sinh vật sử dụng đến cạn kiệt phục vụ cho sinh trưởng. Trong nuôi cấy liên tục sinh trưởng sẽ bị giới hạn. Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng hoặc cơ chất giới hạn tới sinh trưởng của vi sinh vật trong nuôi cấy liên tục được tính bằng công thức sau: SK S s m + = mm - m: tốc độ sinh trưởng riêng (thời gian-1) - mm: tốc độ sinh trưởng riêng cực đại (thời gian-1) - S: nồng độ cơ chất sinh trưởng giới hạn trong dung dịch (khối lượng/đơn vị thể tích) - Ks: hằng số tương ứng với ½ tốc độ cực đại (khối lượng/đơn vị thể tích) Công thức tính tốc độ sinh trưởng SK XSr s m t + = m mm Max(toác ñoä cöïc ñaïi) Ks To ác ño ä s in h trö ôûn g (m m ) Noàng ñoä cô chaát giôùi haïn (S) Hình 2.1 : AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä cô chaát giôùi haïn tôùi toác ñoä sinh tröôûng rieâng mm/2 Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 5 Sinh trưởng tế bào và sử dụng cơ chất. Trong nuôi cấy theo mẻ hay nuôi cấy liên tục một phần cơ chất được sử dụng để tạo tế bào mới, phần khác được Oxi hoá đến sản phẩm cuối cùng là chất vô cơ hoặc hữu cơ. Số tế bào mới sinh ra lại sử dụng cơ chất tiếp tục phục vụ cho sinh trưởng, do vậy quan hệ giữa tốc độ sinh trưởng và tốc độ sử dụng cơ chất được mô như sau: rt = - Y.rd - rt : tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật (khối lượng/đơn vị thể tích.thời gian) - Y: hệ số sử dụng cơ chất tối đa (tỉ số giữa sinh khối và khối lượng) - rd: tốc độ sử dụng chất nền (g/m3.giây) SK KXSr s d + = Quần thể vi khuẩn dùng trong xử lý nước thải không phải tất cả các tế bào đều có tuổi như nhau hoặc ở pha sinh trưởng lôgarit. Trong đó một số ở giai đoạn sinh trưởng chậm dần, một số khác bị chết. Những dạng tế bào này sẽ bị phân huỷ nội bào và sản phẩm phân huỷ tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào. Quá trình phân huỷ nội bào được diễn ra như sau: C5H7O2N + 5O2 à 5CO2 + 2H2O + NH3 + Q Từ phương trình này có thể thấy: nếu tất cả các tế bào bị oxi hóa hoàn toàn thì lượng COD của các tế bào bằng 1,42 nồng độ của tế bào Công thức sẽ là rd = -KdX - Kd: hệ số phân huỷ nội bào (1/giây) - X: nồng độ tế bào (nồng độ bùn hoạt tính)(g/m3) Như vậy cần phải kết hợp quá trình sinh trưởng và quá trình sinh trưởng nội bào để tính tốc độ sinh trưởng thực tế của tế bào: XK SK XSr d s m t -+ = )( ' m Hay r’T = -Yrd - KdX - r’g: tốc độ sinh trưởng thực của quần thể vi sinh vật (1/giây) Tốc độ sinh trưởng riêng thực của vi sinh vật: d s m KSK S - + = mm ' Tốc độ tăng trưởng sinh khối: d t t r rY '= Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xử lý sinh học. Nhiệt độ không những chỉ ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme xúc tác phản ứng hoá sinh trong tế bào vi sinh vật mà còn tác động rất lớn đến khả năng hoà tan các khí vào chất lỏng cũng như khả năng lắng của chất rắn sinh học. Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 6 Tổ chức – hành chính Tài chính - kế toán Kinh doanh Giám đốc PGĐ.Sản xuất PGĐ.Chất lượng Kho Cơ điện Xưởng sản xuất Kiểm nghiệm Đảm bảo chất lượng Nghiên cứu phát triển Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng của quá trình sinh học: rT = r20q(T-20) - rT: tốc độ phản ứng ở T0C - r20: tốc độ phản ứng ở 200C - q: hệ số hoạt động do nhiệt độ - t: nhiệt độ nước đo bằng 0C 2.1.4.2 Các quá trình xử lý sinh học trong nước thải Các quá trình sinh học dùng trong xử lý nước thải đều có xuất xứ trong tự nhiên. Nhờ thực hiện các biện pháp tăng cường hoạt động của các vi sinh vật trong các công trình nhân tạo, quá trình làm sạch các chất bẩn diễn ra nhanh hơn. Trong thực tế hiện nay người ta vẫn tiến hành xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học ở điều kiện tự nhiên và điều kiện nhân tạo tuỳ thuộc vào khả năng kinh phí, yêu cầu công nghệ, điều kiện tự nhiên cùng hàng loạt các yếu tố khác. 2.2 TỔNG QUAN XÍ NGHIỆP DƯỢC PHẨM TRUNG ƯƠNG 25 2.2.1 Giới thiệu chung về xí nghiệp Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 (XNDPTW25) là doanh nghiệp nhà nước được thành lập năm 1978, chuyên sản xuất các mặt hàng thuốc phục vụ sức khoẻ của nhân dân. XNDPTW25 là xí nghiệp loại 1, thành viên của Tổng công ty Dược, trực thuộc Bộ Y Tế Việt Nam, với 1 đội ngũ cán bộ khoa học vững vàng và công nhân lành nghề. Cơ sở sản xuất và phòng kiểm tra chất lượng được trang bị máy móc hiện đại và đạt tiêu chuẩn GMP (Good Manufacturing Practices) 2.2.2 Vị trí địa lý Xí nghiệp đặt trụ sở tại 120 Hai Bà Trưng – Q1 – Tp.HCM và có xưởng sản xuất tại 448B Nguyễn Tất Thành – Q4 – Tp.HCM với tổng diện tích: 11.000 m2 2.2.3 Cơ cấu tổ chức - Sơ đồ tổ chức Nguồn: Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 Sơ đồ 2.1 Sơ đồ tổ chức xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 - Xí nghiệp chia thành các khối a. Hành chánh - sự nghiệp: - Phòng TCLĐ tổ chức lao động - Phòng Kinh doanh – Kế toán thống kê: - Kinh doanh - Cửa hàng Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 7 b. Kỹ thuật: - Phòng nghiên cứu phát triển - Phòng kiểm nghiệm (Quality Control) - Phòng QA (Quality Assurance) c. Xưởng sản xuất: - Dây chuyền Non Beta-Lactam - Dây chuyền Beta-Lactam - Dây chuyền thuốc tiêm - Cơ điện - Xí nghiệp hiện có 316 lao động, trong đó có 285 đoàn viên công đoàn, chiếm tỷ lệ 90% - Xí nghiệp hoạt động 2 ca mỗi ngày: - Ca 1: từ 6h đến 14h - Ca 2: từ 14h đến 22h 2.2.4 Khảo sát dây chuyền công nghệ 2.2.4.1 Nguyên nhiên liệu - Cấp điện: Xí nghiệp hiện đang sử dụng nguồn điện của thành phố - Cấp nước: Xí nghiệp sử dụng nguồn nước từ mạng lưới cấp nước thành phố, trong đó nước dành cho sản xuất được lấy từ nước cấp đã qua hệ thống xử lý nước của xí nghiệp, công suất Q = 2m3/h - Nguyên liệu sản xuất chính: Bảng 2.1 Nguyên phụ liệu sản xuất chính của XNDPTW25 STT Nguyên phụ liệu Nhà cung cấp Đơn vị Sản lượng nhập 2003 2004 2005 01 Ampicillin (β-Lactam) BIOCHEMIE kg 10.468 11.515 12.666 02 Amoxillin (β-Lactam) BIOCHEMIE kg 19.930 21.923 24.115 03 Sorbitol RHÔNE POULENCE kg 48.758 53.634 58.997 04 Talc RHÔNE POULENCE kg 3.221 3.543 3.897 05 Tinh bột RHÔNE POULENCE kg 7.941 8.735 9.609 06 Magnesi stearat RHÔNE POULENCE kg 1.328 1.461 1.607 Nguồn: Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 2.2.4.2 Quy trình công nghệ sản xuất thuốc viên Non-β-Lactam và β-Lactam Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 8 Nguồn: Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 Sơ đồ 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất thuốc - XNDPTW25 Kiểm nghiệm Nguyên liệu Pha chế Vô nang Dập viên Ép vỉ và đóng chai Thành phẩm Đóng gói Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 9 CHƯƠNG III - KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN TẠI 3.1 LƯU LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI 3.1.1 Lưu lượng nước thải - Nước thải sinh hoạt từ các phòng: được thu gom và xả trực tiếp vào mạng lưới thoát nước thành phố - Nước thải sản xuất: sinh ra do quá trình lau rửa thiết bị dụng cụ sau 1 mẻ hoạt động. Nước thải sản xuất được thu gom và xử lý bởi hệ thống xử lý nước thải cục bộ trước khi thải vào mạng lưới thoát nước thành phố. Q1 = 2 m3/ngày - Nước thải giặt: sinh ra trong quá trình giặt áo quần đã qua hoạt động trong các phân xưởng Non-β-Lactam và β-Lactam. Nước thải giặt được đưa vào hệ thống xử lý nước thải cục bộ Bảng 3.1 Lượng nước thải giặt của phân xưởng Non-β-Lactam và β-Lactam Non-β-Lactam β-Lactam Số mẻ giặt / ngày 10 5 Lượng nước / mẻ (m3) 0,15 0,15 Lượng nước thải / ngày (m3) 1,5 0,75 Tổng lượng nước thải giặt: Q2 = 1,5 + 0,75 = 2,25 m3/ngày - Nước thải tắm rửa từ phân xưởng β-Lactam: Trước khi tan ca, công nhân làm việc trong các phân xưởng đều được tắm rửa. Riêng nước thải tắm rửa của công nhân làm việc trong phân xưởng β-Lactam được thu gom và đưa vào hệ thống xử lý nước thải cục bộ Lượng nước tắm rửa từ phân xưởng β-Lactam: Q3 = n x q = 48 x 0,16 = 7,68 m3/ngày Trong đó: n : Số nhân công làm việc trong phân xưởng β-Lactam mỗi ngày q : Tiêu chuẩn thoát nước ở khu vực có hệ thống thoát nước, q = 160 L/ng.ngđ = 0,16 m3/ng.ngđ - Lượng nước thải đưa vào hệ thống xử lý cục bộ: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2 + 2,25 + 7,68 = 11,93 m3/ngày 3.1.2 Thành phần nước thải Bảng 3.2 Thành phần nước thải XNDPTW25 Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị pH 5,1 - 6,2 SS mg/L 144 - 193 TDS mg/L 921 - 2.384 N tổng mg/L 6,7 - 9,5 P tổng mg/L 1,3 - 2,1 BOD5 mgO2/L 462 - 699 COD mgO2/L 853 - 1.176 Nguồn: Viện sinh học nhiệt đới, 2006 Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 10 3.2 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ Nguồn: Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải - XNDPTW25 3.2.2 Mô tả dây chuyền công nghệ 3.2.2.1 Quá trình xử lý sơ bộ Nước thải phân xưởng β-Lactam theo hệ thống thu gom về hố thu nước thải, tại đây dung dịch H2O2 và FeSO4 (hệ chất Fenton) được châm vào nước thải để phá vòng β-Lactam trước khi chảy vào bể điều hoà. Đối với nước thải giặt áo quần đã qua hoạt động trong phân xưởng Non-β-Lactam và β-Lactam cũng như nước thải tắm rửa từ phân xưởng β-Lactam, nước thải được đưa trực tiếp vào bể điều hoà. Nước thải từ phân xưởng Non-β-Lactam theo hệ thống thu gom về hố thu nước thải lộ thiên, sau đó được bơm vào song chắn rác có dạng quay vào bể điều hoà. Song chắn rác dùng để loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn trước khi vào bể điều hoà, rác được lấy đi bằng thủ công. Bể điều hoà có tác dụng điều hoà lưu lượng và nồng độ nước thải từ 4 nguồn thải và ổn định pH trước khi vào các công trình đơn vị sau. Nước thải được nâng pH lên trong khoảng 6,5 – 7,0 bằng dung dịch NaOH 5% và NaHCO3 5%. 3.2.2.2 Quá trình xử lý sinh học kỵ khí Từ bể điều hoà nước thải được bơm vào bể UASB, nước thải theo đường ống phân phối đi từ dưới lên qua lớp bùn vi sinh vật kỵ khí, chất hữu cơ được vi sinh vật hấp thụ ở bề mặt và bắt đầu quá trình phân huỷ kỵ khí tạo ra CH4, CO2, H2S…. 3.2.2.3 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí Sau khi qua bể UASB, nước thải được dẫn xuống bể Aerotank, tại đây nước thải được máy thổi khí cung cấp O2, tạo điều kiện cho các vi sinh vật hiếu khí phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước thải. Lượng vi sinh vật hiếu khí sẽ được bổ sung bằng đường tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng. Nước thải từ PX β-lactam Nước thải giặt Bơm Bùn thải Bơm Bơm Bơm Bể chứa bùn Nước thải từ PX Non β-lactam Bể điều hoà Bể UASB Bể Aerotank Bể lắng Bể lọc cát DD NaOH, NaHCO3 Hố thu nước thải Nước thải tắm rửa Song chắn rác (dạng quay) Hố thu nước thải DD H2O2, FeSO4 Chú thích Đường ống dẫn nước thải Đường ống dẫn bùn Đường ống dẫn hóa chất Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 11 3.2.2.4 Quá trình lắng, lọc Nước thải sau khi qua các quá trình xử lý vào bể lắng, tại đây bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực, một phần bùn được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank, còn lại sẽ được bơm vào bể chứa bùn. Nước sau lắng sẽ chảy tràn qua ngăn chứa nước và được bơm vào bể lọc cát áp lực. Tại đây các hạt dạng lơ lửng trong nước thải sẽ bị giữ lại giúp cho nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải loại B TCVN 5945-1995 trước khi thải ra nguồn tiếp nhận 3.2.2.5 Quá trình xử lý cặn Lượng bùn thải nằm trong bể lắng được bơm tới bể chứa bùn và bùn sẽ được đem đi xử lý 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM ĐẾN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.3.1 Hợp chất vòng b-Lactam Beta-lactam (b-lactam) là một lactam (amide vòng) với một cấu trúc vòng gồm 3 nguyên tử C và 1 nguyên tử N .Vòng beta-lactam là thành phần của vài loại thuốc kháng sinh như penicillin, vì vậy còn được gọi là thuốc kháng sinh beta-lactam. Các thuốc kháng sinh này tác động ức chế sự tổng hợp màng tế bào vi khuẩn. Chúng có tác động rất mạnh lên vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn Gram +. Vi khuẩn có thể chống lại thuốc kháng sinh beta-lactam bằng cách sinh ra beta-lactamase. Enzyme này có khả năng mở vòng 4 nguyên tử beta-lactam, làm bất hoạt các tính chất của phân tử kháng khuẩn. Amoxicillin (C16H19N3O5S) Ampicillin (C16H18N3O4S) Hình 3.1 Amoxicillin & Ampicillin, 2 chất sử dụng để sản xuất thuốc kháng sinh tại XNDPTW25 Hiện nay, nước thải ngành dược có các hợp chất rất khó bị tác động bởi phương pháp xử lý thông thường. Đa số các hợp chất này dễ dàng vượt qua các phương pháp xử lý hóa học và sinh học thông thường. Tuy nhiên, hầu hết các chất hợp chất này có thể được xử lý không khó bởi sự oxi hóa cao cấp (advanced oxidation) Mục đích của kỹ thuật oxi hóa cao cấp là tạo ra gốc hydroxyl (·OH), một tác nhân oxi hóa mạnh dễ phản ứng, phá hủy hầu hết chất hữu cơ trong nước. Chất dùng để tạo ra gốc hydroxyl (·OH) là hydrogen peroxide (H2O2), H2O2 là chất oxy hóa mạnh, mạnh hơn Cl2, ClO2 và KMnO4. Thông qua các xúc tác như ozon, tia UV, ánh sáng…, H2O2 có thể phân hủy tạo gốc tự do hydroxyl (·OH) có hoạt tính chỉ đứng thứ hai sau Flourine. Các phản ứng xảy ra như sau: - H2O2 + hn à 2 ·OH (với xúc tác tia UV) - H2O2 + O3 à 2 ·OH + 3O2 (với xúc tác ozon) - H2O2 + Fe2+ à Fe3+ + OH- + ·OH (với xúc tác Fe2+) Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 12 Hình 3.2 Cấu tạo phân tử H2O2 3.3.2 Chất hoạt động bề mặt Một phân tử chất hoạt động bề mặt gồm 2 phần: phần kỵ nước (không tan trong nước) và phần ưa nước (tan trong nước). Các chất hoạt động bề mặt được chia thành 4 nhóm chính: - Các chất hoạt động bề mặt anionic: nhóm hữu cơ được liên kết bằng liên kết cộng hóa trị với phần kỵ nước của các chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm (-COO-, SO3-, - SO42-). Ví dụ: xà phòng, alkylbenzen sulfonate (ABS) - Các chất hoạt động bề mặt canionic: nhóm hữu cơ được liên kết bằng liên kết cộng hóa trị với phần kỵ nước của các chất hoạt động bề mặt mang điện tích dương (-NR1R2R3) - Các chất hoạt động bề mặt không ion (non – ionic surfactant): phần kỵ nước gồm dây chất béo, phần ưa nước chứa những nguyên tử oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh không ion hóa: sự hòa tan là do cấu tạo những liên kết hydro giữa các phân tử nước và một số nhóm chức của phần ưa nước, chẳng hạn như nhóm chức ete của nhóm polyoxyetylen (hiện tượng hydrat hóa) - Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính: những hợp chất có một phân tử tạo nên một ion lưỡng cực Trong đó các alkylbenzen sulfonate (ABS), mạch nhánh và mạch thẳng, parafin sulfonate, olefin sulfonate, các rượu béo etoxy hóa… đều có đặc điểm chung là mạch hydrocarbon dài, bền vững khó phân hủy sinh học trong điều kiện thông thường Tác động môi trường của các chất hoạt động bề mặt: - Cấu trúc của các chất hoạt động bề mặt cho phép làm thay đổi tính chất vật lý bề mặt thuỷ vực thông qua việc làm giảm sức căng bề mặt - Trong môi trường nước, các chất hoạt động bề mặt tạo thành bọt cản trở quá trình lọc tự nhiên hoặc nhân tạo, tập trung các tạp chất và có khả năng phân tán vi khuẩn và virus - Làm chậm quá trình chuyển đổi và hoà tan oxy vào nước, ngay cả khi không có bọt, do tạo ra một lớp mỏng ngăn cách sự thấm/truyền oxy qua bề mặt - Làm xuất hiện mùi xà phòng, khi hàm lượng cao hơn ngưỡng tạo bọt Hình 3.3 Gốc hydroxyl tự do phân hủy chất ô nhiễm Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 13 3.3.3 Trị số pH Độ pH cho phép chúng ta xác định nước thải trung tính (pH = 7), tính acid (pH < 7) hay tính kiềm (pH >7). Giá trị pH ảnh hưởng đến các quá trình keo tụ, khử trùng, ảnh hưởng đến sự tồn tại, sinh trưởng và phát triển của các vi sinh vật trong các công trình xử lý sinh học. Quá trình xử lý sinh học nước thải rất nhạy cảm với sự dao động của trị số pH. Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi trị số pH trong khoảng 6,5 đến 8,5, khoảng giá trị tốt nhất là từ 6,8 đến 7,4 3.3.4 Tổng chất rắn hoà tan (TDS) Là tổng chất rắn hoà tan tồn tại trong nước không thể loại ra bằng màng lọc với bán kính lỗ lọc 0,45 micron. TDS có thể bao gồm các chất khoáng hòa tan muối và axit humic. Trong nước tự nhiên, các thành phần chính của TDS là carbonate, bicarbonate, chloride, sulfate, phosphate, và muối nitrat. 3.3.5 Chất rắn lơ lửng (SS) Là chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng nước thải bao gồm cặn lắng được và cặn ở dạng keo không lắng được có thể loại bỏ bằng quá trình keo tụ, lắng, lọc. Hàm lượng chất rắn lơ lửng là chỉ tiêu để thiết kế bể lắng và tính toán lượng cặn dư trong công đoạn xử lý cặn. Lượng cặn làm ảnh hưởng đến các thiết bị xử lý cũng như cản trở sự tiếp xúc giữa các hoá chất, sinh vật xử lý với nước thải làm giảm hiệu quả xử lý 3.3.6 Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD) Là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong quá trình oxy hoá các chất hữu cơ trong nước thải. Chỉ số BOD là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước do các chất hữu cơ có thể bị vi sinh vật phân huỷ. Chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học trong nước càng lớn 3.3.7 Nhu cầu oxy hoá học (COD) Là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O. COD là chỉ tiêu rất quan trọng vì nó có thể phản ánh được các chất hữu cơ khó phân huỷ và các chất vô cơ mà chỉ tiêu BOD không phản ánh được vì vậy đây là thông số để xác định lượng oxy cần thiết để oxy hoá tất cả các chất bẩn có trong nước thải. Tỷ số BOD:COD càng lớn chứng tỏ nước thải xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ càng hiệu quả và ngược lại 3.4 HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ (CHI TIẾT PHỤ LỤC 1) 3.4.1 Bể điều hoà - Kích thước của bể điều hoà: L = 4 m B = 3 m H = 2 m - Thể tích hữu ích của bể điều hoà: V = 20,4 m3 - Thời gian lưu nước: t = 1,7 ngày = 40,8 h - Tại bể điều hoà, nước thải ra khỏi bể được bơm bằng bơm nhúng chìm với lưu lượng 6 m3/h. Theo lý thuyết, bể điều hoà hoàn toàn có khả năng tiếp nhận nước thải và điều hoà lưu. Và thực tế bể điều hoà chưa bao giờ xảy ra sự cố quá tải. - Bể điều hòa được xáo trộn bằng chính bơm nước thải vào bể UASB, lưu lượng 6 m3/h. Lượng nước thải được xáo trộn qua máy bơm: Cải tiến hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, công suất 12 m3/ngày Nguyễn Huỳnh Tấn Long Trang 14 Qx = 12 m3 < 20,4 m3 Như vậy bể điều hòa chưa được xáo trộn hoàn toàn - pH tại bể điều hòa được điều chỉnh bằng bơm định lượng, tuy nhiên hiện bơm đang bị hỏng chưa được sữa chữa. Hiện tại pH được điều chỉnh bởi người vận hành Bảng 3.3 Các thông số của nước thải tại bể điều hòa Chỉ tiêu Bể điều hoà SS 144 COD 968 - Ngoài ra, nước thải từ phân xưởng b-lactam trước khi chảy vào bể điều hòa chưa cho phản ứng với hệ chất Fenton. Hiện tại 2 máy bơm định lượng đang bị hỏng, chưa được sửa chữa. 3.4.2 Bể UASB - Đường kính bể: D = 2 m - Chiều cao bể : Htc = 6 m - Tải trọng thể tích: LBOD= 0,99 kgCOD/m3.ngày - Tốc độ nước dâng: v = 1,91 m/h - Thời gian lưu nước: t = 1,19 ngày = 28,58 h Bảng 3.4 Hiệu quả xử lý thực tế bể UASB Chỉ tiêu Bể điều hoà Bể UASB H% SS 144 195 -35% COD 968 422 56% Theo lý thuyết, bể UASB có khả năng xử lý khá cao Thực tế, bể UASB có hiệu suất xử lý cũng khá cao. Tuy nhiên có một số vấn đề cần quan tâm: - Tốc độ nước dâng khá lớn, v = 1,91 (giá trị điển hình v = 0,6 – 0,9 m/h), điều này làm cho lượng bùn có khả năng trôi ra khỏi bể UASB - Hiệu suất xử lý không cao các chất có khả năng gây độc đối với vi sinh vật: chất hữu cơ khó phân huỷ, chất ho