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
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 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.
44 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1809 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Cải thiện hệ thống xử lý nước thải hiện hữu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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
3.2 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
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
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.
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+)
Hình 3.2 Cấu tạo phân tử H2O2
Hình 3.3 Gốc hydroxyl tự do phân hủy chất ô nhiễm
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
3.3.3 Trị số pH
Độ pH cho phép chúng ta xác định nước thải trung tính (pH = 7), tính acid (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:
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 hoạt động bề mặt, chất rắn hoà tan. Sự tồn tại của các chất này gây ảnh hưởng đến vi sinh vật trong công trình bể Aerotank tiếp theo
3.4.3 Bể Aerotank
Kích thước bể Aerotank:
- L = 5 m
- B = 3,2 m
- H = 3,3 m
- Thể tích phần lưu nước:
V = 5 x 3,2 x 3,15 = 50,4 m3
- Diện tích bề mặt:
A = 5 x 3,2 = 16 m2
- Thời gian lưu nước trong bể:
t = 4,2 ngày = 100,8 h
Bảng 3.5 Kết quả đánh giá bể Aerotank
Giá trị
(ngày)
F/M
Tải trọng BOD5 (kgBOD5/m3.ngày)
X (mg/l)
(h)
Điển hình
0,75 -15
0,2 -1
0,8 -1,9
800 – 4.000
3 - 5
0,25 - 1
Thực tế
10
0,01
0,06
5.800
100,8
4,1
Nguồn: Trịnh Xuân Lai (2000). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải
Ghi chú:
Giá trị điển hình: Giá trị lấy theo bảng 6-1: Giá trị điển hình của các thông số thiết kế bể Aerotank.(Trang 91)
Giá trị thực tế: Giá trị tính toán theo các thông số đo đạc thực tế.
X: Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể Aerotank.
qc: Thời gian lưu bùn.
a : Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính
q : Thời gian lưu nước trong Aerotank.
Theo lý thuyết, bể Aerotank có hiệu quả xử lý rất cao
Tuy nhiên, trên thực tế bể Aerotank hoạt động không hiệu quả. Có các nguyên nhân được xác định sau: lượng vi sinh vật nhiều, vi sinh vật trong bể Aerotank hoạt động khá yếu vì chịu tác động mạnh của 3 yếu tố: dinh dưỡng khó phân huỷ, chất hoạt động bề mặt và chất rắn hoà tan
- Nguồn dinh dưỡng khó phân huỷ do các hợp chất có mạch vòng và mạch dài hòa tan trong nước thải còn tồn tại, gây hại cho vi sinh
- Chất hoạt động bề mặt có trong nước thải giặt rất khó phân huỷ sinh học, làm chậm quá trình chuyển đổi và hoà tan oxy vào nước, gây ảnh hưởng hoạt động của vi sinh vật
- Các chất rắn hoà tan có trong nước thải giặt và nước thải sản xuất, ức chế hoạt động của vi sinh vật
3.4.4 Bể lắng
- Diện tích mặt thoáng: F = L x B = 2 x 2 = 4 m2
- Chiều cao lớp nước trong bể lắng: h1 = 2,4 m
- Chiều cao lớp bùn lắng: h2 = 0,75 m
- Thể tích phần lắng của bể: Vl = L x B x h1 = 2 x 2 x 2,4 = 9,6 m3
- Thể tích phần chứa bùn: Vb = 1,6 m3
- Thời gian lưu nước trong bể: t = = 1,6 h
- Vận tốc nước dâng trong bể: v = = 1,5 m/h = 0,42 mm/s
- Thời gian lưu bùn trong bể: tb = = 10 h
Bảng 3.6 Kết quả đánh giá bể lắng
Tải trọng bề mặt (m³/m².ngày)
Tải trọng bùn (kg/m².h)
Trung bình
Trung bình
Giá trị điển hình
16,3 - 32,6
3,9 - 5,9
Giá trị thực tế
36
3,7
Nguồn: Trịnh Xuân Lai (2000). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải
Ghi chú:
Giá trị tiêu chuẩn: Giá trị lấy theo bảng 9-1: Chỉ tiêu thiết kế bể lắng II (Trang 153)
Giá trị thực tế: Giá trị tính toán theo lưu lượng thiết kế Q = 12 m3/ngđ
Bảng 3.7 Hiệu quả xử lý thực tế bể Aerotank và bể lắng
Chỉ tiêu
Bể UASB
Bể Aerotank & Bể lắng
H%
SS
195
199
-2%
COD
422
246
42%
Thực tế: Bể lắng hoạt động không hiệu quả so với lý thuyết do:
- Bùn hoạt tính không được bơm thường xuyên, gây nên hiện tượng bùn nổi do phân huỷ kỵ khí
3.4.5 Bể lọc cát áp lực
Diện tích bề mặt lọc: A = 0,5 m2
Tốc độ lọc v = 12 m/h
Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến miệng phễu thu nước rửa: h = 0,4 m
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m
Chiều cao thu nước: hthu = 0,5 m
Bảng 3.8 Hiệu quả xử lý thực tế bể lọc cát áp lực
Chỉ tiêu
Bể Aerotank & Bể lắng
Bể lọc cát áp lực
H%
SS
199
134
33%
COD
246
230
6,5%
Theo lý thuyết, sau bể lọc cát áp lực, SS của nước thải sẽ giảm đáng kể, chất lượng nước sẽ đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường.
Tuy nhiên, do thực tế vận hành, bể lọc cát áp lực chưa được rửa lọc trong quá trình sử dụng. Điều này làm cho bùn cặn bị áp lực đẩy vào sâu trong lớp cát, do đó chất lượng nước thải không đảm bảo khi xả ra ngoài.
3.4.6 Bể chứa bùn
- Thể tích hữu ích của bể: 4 m3
- Bể chứa bùn khi đã đầy bùn sẽ được thu gom bằng xe tải và đem đi xử lý
Thực tế: Bể chứa bùn chưa được đưa vào hoạt động, vấn đề này do người vận hành không quan tâm. Bùn tại bể lắng chỉ được tuần hoàn về bể Aerotank với tỷ lệ: 5 phút bơm bùn/1 giờ bơm nước thải (0,5 m3 bùn/6 m3 nước thải)
3.5 HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY MÓC THIẾT BỊ
3.5.1 Bơm nước thải tại hố thu nước thải
- Loại: Bơm nhúng chìm, hãng sản xuất EBARA - Nhật
- Công suất: 8 m3/h
- Cột áp toàn phần: 1 atm
- Số lượng: 1
Trong điều kiện hoạt động bình thường, bơm này hoàn toàn đáp ứng tốt việc bơm nước thải từ hố thu vào bể điều hòa
3.5.2 Bơm nước thải tại bể điều hòa
- Loại: Bơm nhúng chìm, hãng sản xuất EBARA - Nhật
- Công suất: 8 m3/h
- Cột áp toàn phần: 1 atm
- Số lượng: 2
Trong điều kiện hoạt động bình thường, 2 bơm hoàn toàn đáp ứng tốt việc bơm nước thải từ bể điều hòa (Q = 12 m3/ngày) vào bể UASB
3.5.3 Bơm nước thải tại bể lắng
- Loại: Bơm nhúng chìm, hãng sản xuất EBARA - Nhật
- Công suất: 8 m3/h
- Cột áp toàn phần: 1 atm
- Số lượng: 1
Trong điều kiện hoạt động bình thường, bơm này hoàn toàn đáp ứng tốt việc bơm nước thải từ bể lắng vào bể lọc cát áp lực
3.5.4 Bơm bùn tại bể lắng
- Loại: Bơm nhúng chìm, hãng sản xuất EBARA - Nhật
- Công suất: 8 m3/h
- Cột áp toàn phần: 1 atm
- Số lượng: 1
Trong điều kiện hoạt động bình thường, bơm này hoàn toàn đáp ứng tốt việc bơm nước thải từ bể lắng vào bể chứa bùn hoặc tuần hoàn bùn
3.5.5 Máy bơm hóa chất
- Hãng sản xuất: BLUE & WHITE - Mỹ
- Công suất: 40 l/h – 0,45KW
- Số lượng: 4
3.5.6 Máy cấp khí bể Aerotank
- Hãng sản xuất: AIR – BLOWER
- Công suất thổi khí: 2,3 m3/phút, 3,7 KW
- Số lượng: 2
Lưu lượng của máy cấp khí đủ để cung cấp oxy cho quá trình xử lý và cho việc xáo trộn hoàn toàn
3.6 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
3.6.1 Nhận xét chung
Bảng 3.9 Các thông số của nước thải qua các công trình đơn vị
Chỉ tiêu
Bể điều hoà
Bể UASB
Bể Aerotank &
Bể lắng
Bể lọc cát
TCVN 5945-1995
H %
H%
H%
pH
7,2
5,31
7,89
7,69
5,5 - 9
SS
144
195
-35%
199
-2%
134
33%
100
TDS
921
1.462
-59%
2.195
-50%
2.257
-3%
Tổng N
6,7
7,1
20,7
29,5
60
Tổng P
2,1
2,7
0,7
3,2
6
BOD5
481
253
47%
155
39%
135
13%
50
COD
968
422
56%
246
42%
230
6,5%
100
Mẫu: lấy vào sáng 3-28-3-2006
Bảng 3.10 Hiệu quả xử lý nước thải qua các công trình đơn vị
Khối lượng /ngày (kg/ngày)
Nồng độ (mg/L)
Hiệu suất (%)
COD = 11,6
SS = 1,7
COD = 968
SS = 144
Bể điều hòa
V = 22,8 m3, T = 45,6h
COD = 0%
SS = 0%
COD = 5,1
SS = 2,3
COD = 422
SS = 195
Bể UASB
V = 14,3 m3 ,T = 28,6h
COD = 56%
SS = -35%
COD = 3
SS = 2,4
COD = 246
SS = 199
Bể Aerotank và bể lắng
V = 52,8 + 11,2 = 64 m3
T = 100,8 + 1,6 = 102,4 h
COD = 42%
SS = -2%
COD = 2,8
SS = 1,6
COD = 230
SS = 134
Bể lọc cát áp lực
V = 1 m3, T = 0,2 h
COD = 6,5%
SS = 33%
Nguồn tiếp nhận (hệ thống thoát nước thành phố)
Nhìn chung, hiện trạng hoạt động của hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25 không được tốt. Hiệu suất xử lý của vài công trình đơn vị không cao (bể Aerotank, bể lắng, bể lọc cát áp lực).
3.6.2 Đánh giá hiện trạng các công trình đơn vị
Bảng 3.11 Các vấn đề hiện tại của hệ thống xử lý nước thải
Công trình
Vấn đề
Nguyên nhân
Bể điều hòa
Điều chỉnh pH ít được quan tâm m
Xáo trộn nước thải chưa đảm bảo
Chưa sử dụng hệ chất Fenton
Người vận hành ít quan tâm, máy bơm định lượng hỏng
Người vận hành ít quan tâm
Máy bơm định lượng hỏng
Bể UASB
Tốc độ nước dâng khá lớn
Người vận hành ít quan tâm
Bể Aerotank
Hàm lượng bùn cao, có mùi hôi
Nguồn dinh dưỡng khó phân huỷ 1
Chất hoạt động bề mặt còn tồn tại
TDS cao
Người vận hành ít quan tâm
Do đặc tính của nước thải, chưa sử dụng hệ chất Fenton
Do đặc tính của nước thải
Do đặc tính của nước thải
Bể lắng
Không bơm bùn lên bể chứa
Bùn nổi
Người vận hành ít quan tâm
Người vận hành ít quan tâm
Bể lọc cát áp lực
Không rửa ngược bể
Người vận hành ít quan tâm
3.6.3 Kiến nghị
Thông qua quá trình đánh giá toàn bộ hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25, có thể nhận thấy rằng hiệu quả xử lý vài công trình đơn vị không được tốt (bể Aerotank, bể lắng, bể lọc cát áp lực), do đó chất lượng nước thải ra sau khi xử lý chưa đạt yêu cầu. Vì vậy cần thiết phải có phương pháp cải thiện hiệu quả xử lý của hệ thống
Theo bảng 3.11, đa số các vấn đề tồn tại ở hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25 là do sự thiếu sự quan tâm của người vận hành, do đó các vấn đề trên có thể được khắc phục bằng cách vận hành lại hệ thống sao cho hiệu quả hơn
CHƯƠNG IV - CẢI TIẾN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN
- Thành phần và tính chất nước thải
- Lưu lượng nước thải
- Mức độ xử lý cần thiết
- Điều kiện tự nhiên khu vực
- Diện tích khu xử lý nước thải
- Khả năng tài chính
- Hiện trạng vận hành hệ thống
4.2 NỘI DUNG PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN
4.2.1 Mục tiêu phương án
- Giải quyết các vấn đề đang tồn tại trong hệ thống, xác định được phương pháp vận hành hiệu quả cho hệ thống
- Giảm mức độ ô nhiễm của nước thải, đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường
4.2.2 Nội dung phương án
- Thực hiện trên hệ thống thực của xí nghiệp
- Các nội dung đề xuất:
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
4.2.3 Cách tiến hành phương án
4.2.3.1 Sử dụng hệ chất Fenton để phá mạch vòng b - lactam
Mục đích: Sử dụng hệ chất Fenton để phá mạch vòng b - lactam, tạo điều kiện cho vi sinh vật ở công trình sinh học phía sau không bị ức chế cũng như hiệu quả xử lý của công trình tốt hơn
Cách thực hiện:
- Pha hóa chất với nồng độ như sau: Dung dịch H2O2 10% và dung dịch FeSO4 5%
- Quy trình vận hành: Nước thải sản xuất từ phân xưởng b - lactam của xí nghiệp sẽ tự chảy vào bể phản ứng (hố thu). Khi nước thải bắt đầu chảy vào bể, vận hành cùng lúc 02 bơm định lượng để bơm dung dịch H2O2 và dung dịch FeSO4 vào bể phản ứng theo tỷ lệ trung bình là 0,4% (tương đương 4 lít dd H2O2/m3 nước thải) và 0,1% (tương đương 1 lít dd FeSO4/m3 nước thải). Nước thải sau khi cho hệ chất Fenton vào sẽ chảy vào bể điều hòa
Kiến nghị: áp dụng cách thực hiện trên, khi đó cần sửa lại thiết bị bơm định lượng đã bị hỏng
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
Mục đích: Điều chỉnh pH liên tục để luôn giữ pH ở điều kiện môi trường thích hợp cho vi sinh vật hoạt động và phân huỷ chất thải. Khuấy trộn nước thải để đảm bảo sự xáo trộn đều các nguồn nước thải khác nhau trong toàn bộ thể tích bể.
Cách thực hiện:
- Điều chỉnh pH bằng phương pháp thủ công
Hình 4.1 Cách khuấy trộn nước thải
- Khóa van nước thải vào bể UASB, mở van ở đoạn tê cho nước tuần hoàn về bể điều hòa (Hình 4.1). Khởi động 2 bơm nhúng chìm ở bể điều hòa.
- Lượng nước được 2 bơm xáo trộn
trong thời gian 2h:
Qx = 6 x 2 x 2 = 24 m3 > 22 m3 = thể tích bể điều hòa.
Như vậy bể điều hòa đã được xáo trộn đảm bảo sự cân bằng nồng độ của nước thải của các nguồn khác nhau được trộn đều trong toàn bộ bể.
Kiến nghị: điều chỉnh pH thủ công chỉ là phương án tạm thời, kiến nghị nên sửa lại thiết bị bơm định lượng. Việc xáo trộn nước thải áp dụng như cách thực hiện.
4.2.3.3 Điều chỉnh bơm vào bể UASB với lưu lượng khoảng 1,5 m3/h
Mục đích: Điều chỉnh lưu lượng nước vào bể UASB nhỏ hơn sẽ làm giảm tốc độ nước dâng trong bể UASB, tránh hiện tượng bùn trôi ra khỏi bể UASB; đồng thời cũng làm giảm tốc độ nước dâng trong bể lắng. Sau khi áp dụng: (sự thay đổi các thông số của các công trình đơn vị được trình bày trong phụ lục 2).
- Thời gian cần thiết xử lý nước thải: t = = 8 h (phù hợp với 1 ca làm việc 8h của công nhân)
- Bể UASB:
Tải trọng thể tích: LCOD = 0,81 kgCOD/m3.ngày
Thời gian lưu nước: t = 1,19 ngày = 28,58 h
Tốc độ nước dâng: v = 0,48 m/h = 0,13 mm/s
- Bể lắng
Thời gian lưu nước trong bể: t = 6,4 h
Vận tốc nước dâng trong bể: v = 0,375 m/h = 0,1 mm/s
Cách thực hiện: trên đoạn ống bơm nước thải từ bể đìều hòa lên bể UASB có 2 van, 1 van trên đoạn ống chính, 1 van trên đoạn tê đưa nước tuần hòa về bể điều hòa (hình 4.1). Thực hiện điều chỉnh lưu lượng bơm vào bể UASB như sau: mở cả 2 van, điều chỉnh sao cho lưu lượng chảy vào bể UASB khoảng 1,5 m3/h. Việc mở van đưa nước tuần hoàn lại bể điều hòa cũng đồng thời góp phần xáo trộn thêm nước tại bể điều hoà.
Kiến nghị: áp dụng cách thực hiện trên
4.2.3.4 Giữ lượng bùn trong bể Aerotank ổn định, hiệu quả xử lý cao
Mục đích: Lượng bùn cần được điều chỉnh cho phù hợp hơn với tải trọng chất ô nhiễm. Lượng bùn hợp lý sẽ giúp cho hiệu quả xử lý của bể Aerotank cao hơn. Hiện tại tải trọng BOD5 của nước thải khá nhỏ (0,07 kgBOD5/m3.ngày) và tỉ lệ F/M thấp (0,01 gBOD5/g bùn hoạt tính.ngày), trong khi đó MLVSS = 5.800 mg/L và thể tích của bể Aerotank rất lớn với thời gian lưu nước là 4,2 ngày. Điều này làm cho vi sinh vật thiếu nguồn dinh dưỡng. Do đó việc giảm lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank sẽ làm cho bể này hoạt động hiệu quả hơn.
Cách thực hiện: giữ hàm lượng bùn hoạt tính MLVSS = 1.800 mg/L. Tuần hoàn bùn nếu hàm lượng bùn ở bể Aerotank thấp hơn, bơm bùn từ bể lắng vào bể chứa bùn nếu hàm lượng bùn ở bể Aerotank cao hơn. Sau khi áp dụng: (sự thay đổi các thông số của các công trình đơn vị được trình bày trong phụ lục 2).
- Bể Aerotank:
Lượng bùn xả ra mỗi ngày: Qxả = 1,1 m3/ngày
Bảng 4.1 Các thông số của bể Aerotank sau khi áp dụng phương pháp cải tiến
Giá trị
(ngày)
F/M
Tải trọng BOD5 (kgBOD5/m3.ngày)
X (mg/l)
(h)
Điển hình
0,75-15
0,2-1
0,8-1,9
800-4.000
3-5
0,25-1
Thực tế
10
0,04
0,07
1.800
100,8
0,33
Nguồn: Trịnh Xuân Lai (2000). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải
Ghi chú:
Giá trị điển hình: Giá trị lấy theo bảng 6-1: Giá trị điển hình của các thông số thiết kế bể Aerotank.(Trang 91)
Giá trị thực tế: Giá trị tính toán theo các thông số đo đạc thực tế.
X: Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể Aerotank.
qc: Thời gian lưu bùn
a : Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính
q : Thời gian lưu nước trong Aerotank.
- Bể lắng:
Thời gian lưu nước trong bể: t = 6,4 h
Vận tốc nước dâng trong bể: v = 0,375 m/h = 0,1 mm/s
Bảng 4.2 Các thông số của bể lắng sau khi áp dụng phương pháp cải tiến
Tải trọng bề mặt (m³/m².ngày)
Tải trọng bùn (kg/m².h)
Trung bình
Trung bình
Giá trị điển hình
16,3 - 32,6
3,9 - 5,9
Giá trị thực tế
9
0,3
Kiến nghị: áp dụng cách thực hiện trên.
4.2.3.5 Bơm bùn tại bể lắng vào bể chứa bùn
Mục đích: Việc bơm bùn vào bể chứa bùn sẽ giữ lượng bùn vi sinh trong bể Aerotank ở mức cần thiết, đồng thời tránh hiện tượng bùn nổi tại bể lắng. Ngoài ra bơm bùn còn để đem lượng bùn dư tách ra khỏi hệ thống xử lý.
Cách thực hiện: bơm bùn hoạt tính từ bể lắng vào bể chứa bùn
Thời gian: 2 ngày/1 lần trước khi bùn ở bể lắng có thể nổi (Q = 2,2 m3)
Ngoài ra cũng tiến hành bơm bùn vào bể chứa bùn khi bùn ở bể Aerotank dư. Tuần hoàn nước ở bể chứa bùn về lại bể Aerotank sau khi bùn đã lắng xong.
Kiến nghị: áp dụng cách thực hiện trên. Ngoài ra nên có tấm phủ bể chứa bùn với mục đích để cho quá trình lắng bùn không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài.
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
Mục đích: Bể lọc cát áp lực hiện nay cần phải được cải tạo để trở lại trạng thái như ban đầu, việc cải tạo thực hiện bằng cách thay cát trong bể lọc cát áp lực.
Quá trình lọc của bể lọc cát áp lực sẽ làm cho bùn cặn tồn tại ở phần trên của lớp cát trong bể lọc. Do đó cần phải loại cặn bám trên bề mặt cát ở bể lọc ra ngoài, nâng cao chất lượng nước ra của bể lọc cát áp lực
Cách thực hiện: thực hiện đúng như tài liệu hướng dẫn vận hành của xí nghiệp.
- Lọc nước qua bể lọc cát áp lực:
Khi áp lực trong bể lọc trong khoảng 1 – 2 kg/cm2, hệ thống hoạt động bình thường
Mở các van 1, 2, 5 và khóa các van 3, 4, 6, 7, 8
- Rửa bồn lọc áp lực:
Khi áp lực trong bể tăng lên 3 – 4 kg/cm2
Mở các van 1, 3, 4 và khóa các van 2, 5, 6, 7, 8
Hình 4.2 Cách lọc nước và rửa lọc bể lọc cát áp lực
Kiến nghị: áp dụng cách thực hiện trên
4.3 DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC SAU KHI CẢI TIẾN
Nếu áp dụng phương án cải tiến trên, hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25 sẽ hoạt động hiệu quả hơn, các thông số của các công trình đơn vị sẽ phù hợp hơn (phụ lục 2). Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý sẽ đạt tiêu chuẩn xả thải yêu cầu (loại B TCVN 5945 – 1995) khi thải vào nguồn tiếp nhận.
Bảng 4.3 Hiệu quả xử lý nước thải dự kiến sau khi áp dụng phương án cải tiến
Khối lượng/ ngày (kg/ngày)
Nồng độ (mg/L)
Hiệu suất (%)
COD = 14,1
SS = 2,3
COD = 1.176
SS = 193
Bể điều hòa
V = 22,8 m3, T = 45,6h
COD = 0%
SS = 0%
COD = 5,6
SS = 2,6
COD = 470
SS = 220
Bể UASB
V = 14,3 m3 ,T = 28,6h
COD = 60%
SS = -14%
COD = 1,3
SS = 0,9
COD = 105
SS = 75
Bể Aerotank và bể lắng
V = 52,8 + 11,2 = 64 m3
T = 100,8 + 6,4 = 107,2 h
COD = 78%
SS = 66%
COD = 0,6
SS = 0,4
COD = 50
SS = 30
Bể lọc cát áp lực
V = 0,75 m3
COD = 52%
SS = 57%
Nguồn tiếp nhận (hệ thống thoát nước thành phố)
CHƯƠNG V - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1 KẾT LUẬN
Trong quá trình vận hành hệ thống thực, áp dụng phương án đề xuất trên trong khoảng thời gian 1 tháng từ 08-05-2006 đến 05-06-2006.
Vì một vài nguyên nhân, trong thời gian vận hành hệ thống chỉ áp dụng 4/6 nội dung trong phương pháp cải tiến hệ thống xử lý (chưa thực hiện nội dung 1 và 6). Sau thời gian áp dụng, kết quả đạt được là:
Bảng 5.1 Hiệu quả xử lý nước thải qua các công trình đơn vị sau khi áp dụng
phương án cải tiến
Nồng độ (mg/L)
Hiệu suất trước cải tiến
Hiệu suất sau cải tiến
Hiệu suất
tính toán (%)
COD = 1.116
SS = 189
Bể điều hòa
V = 22,8 m3, T = 45,6h
COD = 0%
SS = 0%
COD = 0%
SS = 0%
COD = 0%
SS = 0%
COD = 485
SS = 223
Bể UASB
V = 14,3 m3 ,T = 28,6h
COD = 56%
SS = -35%
COD = 57%
SS = -18%
COD = 60%
SS = -14%
COD = 124
SS = 83
Bể Aerotank và bể lắng
V = 52,8 + 11,2 = 64 m3
T = 100,8 + 6,4 = 107,2 h
COD = 42%
SS = -2%
COD = 74%
SS = 63%
COD = 78%
SS = 66%
Bể lọc cát áp lực
V = 0,75 m3
COD = 6,5%
SS = 33%
COD = 52%
SS = 57%
Nguồn tiếp nhận (hệ thống thoát nước thành phố)
Mẫu: lấy vào chiều 6-2-6-2006
Như vậy, sau khi áp dụng 4/6 nội dung của phương án cải tiến đề ra, hiệu quả xử lý của từng công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25 đã được cải thiện.
Bảng 5.2 Chất lượng nước thải sau khi áp dụng phương pháp cải tiến
Ngày
Bể Aerotank
Bể lắng
MLVSS (mg/L)
COD hòa tan
trong nước (mg/L)
17 - 5
2.430
90
18 - 5
2.250
100
19 - 5
2.480
80
22 - 5
2.610
102
23 - 5
2.430
110
25 - 5
1.830
50
26 - 5
1.800
50
27 - 5
2.120
114
29 - 5
1.970
68
30 - 5
2.100
137
31 - 5
1.980
72
01 - 6
2.010
86
Trung bình
88
Như vậy, sau khi áp dụng phương án đề ra, 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 góp phần vào quá trình hoạt động, phát triển bền vững và ổn định của xí nghiệp
5.2 KIẾN NGHỊ
Với kết quả nghiên cứu trên, kiến nghị cần phải thực hiện các vấn đề sau:
- Áp dụng phương án cải tiến được đề xuất, gồm cả 6 nội dung của phương án
- Nâng cao ý thức, trách nhiệm và kỹ thuật của nhân viên trong trạm xử lý nước thải để hệ thống được vận hành có hiệu quả
- Nên sửa lại bể UASB thứ 2 đang bị hỏng để tăng hiệu quả xử lý nước thải trước khi vào bể Aerotank
- Cần có kế hoạch kiểm tra định kỳ các máy móc thiết bị sau khi đưa vào vận hành nhằm hạn chế và phát hiện kịp thời các sự cố xảy ra, đảm bảo sự hoạt động liên tục và ổn định của hệ thống
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đặng Kim Chi (2001). Hóa học môi trường (tập 1). NXB Khoa học Và Kỹ Thuật
2. Hoàng Văn Huệ (2002). Thoát nước. Xử lý nước thải (tập 2). NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật.
3. Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng và Nguyễn Phước Dân. Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Tính toán thiết kế công trình. NXB ĐHQG TP.HCM.
4. Nguyễn Văn Phước (2004). Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính. NXB Đại Học Quốc Gia.
5. Trần Hiếu Nhuệ (2001). Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp. NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật.
6. Trần Minh Chí (2004). Báo cáo nghiệm thu. Nghiên cứu công nghệ sinh học kỵ khí hiếu nhiệt để xử lý nước thải chứa các chất hoạt động bề mặt dạng AOS và AES. Sở Khoa Học & Công Nghệ TP.HCM
7. Trịnh Xuân Lai (1999). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải. NXB Xây Dựng.
8. Thomas M. Pankratz (2001). Environmental Engineering Dictionary and Directory. Lewis publisher
9. Wikipedia, the free encyclopedia. (3-2006)
10. Hydroxyl Systems Inc..Advanced Oxidation Technology. (3-2006)
TÍNH TOÁN KIỂM TRA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
1. BỂ ĐIỀU HOÀ
- Kích thước của bể điều hoà hiện có:
L = 4 m
B = 3 m
H = 2 m
- Thể tích hữu ích của bể điều hoà
V = 4 x 3 x 1,7 = 20,4 m3
- Bể điều hoà có thể tích gần bằng 2 lần lưu lượng nước thải vào bể trong ngày, do đó bể điều hoà hoàn toàn đáp ứng khả năng tiếp nhận và điều hoà lưu lượng nước thải
- Thời gian lưu nước:
1,7 ngày
- 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. Việc xáo trộn được thực hiện bằng cách đóng van nước thải vào bể UASB, mở van ở đoạn tê cho nước tuần hoàn về bể điều hòa. Bơm này hoạt động cùng lúc với bơm nước thải lên bể UASB. Lượng nước thải được xáo trộn qua máy bơm:
Qx = Qb x t = 6 x 2 = 12 m3 < 20,4 m3
Trong đó: Qx = lượng nước thải được xáo trộn
Qb = công suất bơm nước thải
t = thời gian bơm hoạt động
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
Các thông số dùng để đánh giá hiệu quả các công trình đơn vị
Chỉ tiêu
Bể điều hoà
SS (max)
193
COD (max)
1.176
2. BỂ UASB
Kích thước bể UASB hiện hữu:
- Số lượng bể: 2
- Số bể sử dụng: 1
- Đường kính bể: 2 m
- Dung tích ngăn phản ứng bể UASB: V = (22 x p)/4 x 4,55 = 14,29 m3
- Diện tích bề mặt phần lắng: A = (22 x p)/4 = 3,14 m2
- Chiều cao phần xử lý kỵ khí: H = 4,55 m
- Chiều cao phễu thu khí: hp = 1,45 m
- Chiều cao bể UASB: Htc = H + hp = 4,55 + 1,45 = 6 m
- Tải trọng thể tích: = 0,99 kgCOD/m3.ngày
- Tốc độ nước dâng: v = = 1,91 m/h
- Thời gian lưu nước: = 1,19 ngày = 28,58 h
- Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày:
= 0,17 kgVS/ngày
Trong đó: So = COD đầu vào, So = 1476 mg/L
S = COD đầu ra, S = 513 mg/L
Y = 0,04 gVSS/gCOD
kd = 0,025 ngày-1
qc = 60 ngày
- Thể tích khí CH4 sinh ra mỗi ngày:
= 350,84[(So – S) Qb – 1,42Px]
= 350,84[(1176-513) /1.000 x 12 – 1,42 x 0,17)
= 2.707 L/ngày = 2,7 m3/ngày
Trong đó: = Thể tích khí methane sinh ra trong điều kiện chuẩn (0oC và áp suất 1atm)
Qb = Lưu lượng bùn vào bể kị khí, m3/ngày
Px = Sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, kgVS/ngày
350,84 = Hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí methanne sản sinh từ 1 kg BODL chuyển hoàn toàn thành khí methane và CO2, lit CH4/kgBODL
- Lượng bùn dư bơm ra mỗi ngày:
Qw = = 7,5 10-3 m3/ngày
Trong đó: Css = Bùn nuôi cấy ban đầu, Css = 30 kgSS/m3
Hiệu quả xử lý thực tế:
Chỉ tiêu
Bể điều hoà
Bể UASB
H%
SS
144
195
-35%
COD
968
422
56%
Nhận xét:
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 hoạt động bề mặt, chất rắn hoà tan. Sự tồn tại của các chất này gây ảnh hưởng đến vi sinh vật trong công trình bể Aerotank tiếp theo
3. BỂ AEROTANK
Hiện tại hệ thống xử lý có 01 bể Aerotank với các thông số như sau:
- L = 5 m
- B = 3,2 m
- H = 3,3 m
- Chiều cao bảo vệ của bể: hbv = 0,15 m
- Thể tích xây dựng bể Aerotank:
V = 5 x 3,2 x 3,3 = 52,8 m3
- Thể tích phần lưu nước:
V = 5 x 3,2 x 3,15 = 50,4 m3
- Diện tích bề mặt:
A = 5 x 3,2 = 16 m2
- Thời gian lưu nước trong bể:
t = = 4,2 ngày = 100,8 h
Hàm lượng COD trong nước thải vào Aerotank: 513 mg/L
Hàm lượng BOD5 trong nước thải vào Aerotank: 513 x 0,6 = 308 mg/L
Các thông số vận hành bể Aerotank như sau:
Các thông số vận hành sau đây do không có điều kiện phân tích nhiều và đo đạc nên chỉ dự đoán theo các tài liệu thiết kế và một vài thông số đã được thu thập để kiểm tra nên kết quả chỉ mang tính tương đối chính xác so với kết quả thực tế
Hệ số sản lượng bùn: Y = 0,5 mgVSS/mgBOD5
Hệ số phân huỷ nội bào: kđ = 0,05 ngày-1
Tỉ số MLVSS : MLSS = 0,9
Hàm lượng bùn tuần hoàn 8.000 mg/L
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể MLVSS = 5.800 mg/L
Thời gian lưu bùn qc = 10 ngày
- Lưu lượng khí cần thiết của máy thổi khí: Qkk = 2,3 m3/phút
Þ = 176,64 m3/ngày
Trong đó: E = Hiệu suất chuyển hoá oxygen của thiết bị khuếch tán khí, E = 8%
f = Hệ số an toàn, f = 1,5
- Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn:
= 30,4 L/m3.phút
Trị số này nằm trong khoảng cho phép: q = (20 – 40) L/m3.phút
- Nhu cầu oxy cho quá trình sinh học bùn hoạt tính: (không khí có 23,2% trọng lượng O2 và khối lượng riêng không khí là 1,18 kg/m3)
Þ = Mkk x 1,18 x 0,232 = 48,36 kgO2/ngày
- Hệ số sản lượng quan sát:
= 0,333 mg/mg
- Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày theo VSS
Px = Yobs x Q x (S0 – S) x10-3 = 0,333 x 12 x (S0 – S) x 10-3
= 3,996.10-3 (S0 – S) kg/ngày
- Nhu cầu oxy cho quá trình:
MO2 = MBODL – 1,42 x Px(VSS) = - 1,42 x Px(VSS)
48,36 = - 1,42 x 3,996.10-3 (S0 – S)
Þ S0 – S = 4.030 mg/L
- Thể tích bể Aerotank:
Þ S0 – S =
S0 – S = 7.308 mg/L
Trong đó: X = nồng độ bùn hoạt tính, X = 5.800 mg/L
qc = tuổi của cặn (thời gian lưu bùn của bùn hoạt tính) qc = 10 ngày
Q = lưu lượng nước thải, Q =12 m3/ngày
S0 = BOD đầu vào, mg/L
S = BOD đầu ra, mg/L
Y = 0,5 mgVSS/mgBOD5, kđ = 0,05 ngày-1 – giá trị các thông số động học
Hiệu số S0 – S cho thấy hiệu suất xử lý của bể Aerotank rất cao
- Thời gian lưu nước: t = = 4,2 ngày = 100,8 h
- Lượng bùn xả ra mỗi ngày
Þ = 3,8 m3/ngày
Trong đó: X = nồng độ bùn hoạt tính, X = 5800 mg/L
Xr = nồng độ VSS trong cặn ra khỏi bể lắng, Xr = 199 x 0,9
Xt = nồng độ VSS trong cặn trong dòng tuần hoàn, Xt = 8.000 x 0,9
V = thể tích bể Aerotank, V = 50,4 m3
qc = tuổi của cặn (thời gian lưu bùn của bùn hoạt tính) qc = 10 ngày
Q = lưu lượng nước thải, Q =12 m3/ngày
0,9 = tỉ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số lượng cặn hữu cơ, cặn không tro
- Tính hệ số tuần hoàn (bỏ qua lượng bùn hoạt tính sinh tăng lên trong bể)
aXt = X + aX Þ = 4,1
Trong đó: Xt = hàm lượng SS của lớp bùn tuần hoàn, mg/L
X = hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank, mg/L
- Lượng bùn tuần hoàn:
Qr = aQ = 4,1 x 12 = 49,2 m3/ngày
- Kiểm tra tải trọng thể tích LBOD và tỉ số F/M
- Tải trọng thể tích:
x 10-3 = 0,07 kgBOD5/m3.ngày
Trị số này nằm ngoài khoảng cho phép: LBOD = (0,8 – 1,9) kgBOD5/m3.ngày
- Tỉ số F/M:
= 0,01 ngày-1
Trị số này nằm ngoài khoảng cho phép: F/M = (0,2 – 0,6) ngày-1
Các thông số thiết kế bể Aerotank
Giá trị
(ngày)
F/M
Tải trọng BOD5 (kgBOD5/m3.ngày)
X (mg/l)
(h)
Điển hình
0,75-15
0,2-1
0,8-1,9
800-4.000
3-5
0,25-1
Thực tế
10
0,01
0,07
5.800
100,8
4,1
Nguồn: Trịnh Xuân Lai (2000). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải
Ghi chú:
Giá trị điển hình: Giá trị lấy theo bảng 6-1: Giá trị điển hình của các thông số thiết kế bể Aerotank.(Trang 91)
Giá trị thực tế: Giá trị tính toán theo các thông số đo đạc thực tế.
X: Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể Aerotank.
qc: Thời gian lưu bùn.
a : Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính
q : Thời gian lưu nước trong Aerotank.
Nhận xét:
Theo lý thuyết, bể Aerotank có hiệu quả xử lý rất cao
Tuy nhiên, trên thực tế bể Aerotank hoạt động không hiệu quả. Có các nguyên nhân được xác định sau: lượng vi sinh vật nhiều, vi sinh vật trong bể aerotank hoạt động khá yếu vì chịu tác động mạnh của 3 yếu tố: dinh dưỡng khó phân huỷ và hấp thụ, chất hoạt động bề mặt và chất rắn hoà tan
- Nguồn dinh dưỡng khó phân huỷ do các hoá chất mạch vòng và mạch dài có trong nước thải chưa phân huỷ kịp, vi sinh khó hấp thụ
- Chất hoạt động bề mặt có trong nước thải giặt rất khó phân huỷ sinh học, làm chậm quá trình chuyển đổi và hoà tan oxy vào nước, gây ảnh hưởng hoạt động của vi sinh vật
- Các chất rắn hoà tan có trong nước thải giặt, ức chế hoạt động của vi sinh vật
4. BỂ LẮNG
Hiện tại hệ thống xử lý có 01 bể lắng với các thông số như sau:
- L = 2 m
- B = 2 m
- H = 3,15 m
- Diện tích mặt thoáng: F = L x B = 2 x 2 = 4 m2
- Chiều cao lớp nước trong bể lắng: h1 = 2,4 m
- Chiều cao lớp bùn lắng: h2 = 0,75 m
- Thể tích phần lắng của bể: Vl = L x B x h1 = 2 x 2 x 2,4 = 9,6 m3
- Thể tích phần chứa bùn: Vb = 1,6 m3
- Thời gian lưu nước trong bể: t = = 1,6 h
- Vận tốc nước dâng trong bể: v = = 1,5 m/h = 0,42 mm/s
- Thời gian lưu bùn trong bể: tb = x 24 = 10 h
- Tải trọng bề mặt:
L = = 1,5 m3/m2.h = 36 m3/m2.ngày
- Tải trọng chất rắn:
= 3,7 kgSS/m2.h
Các thông số thiết kế bể lắng
Tải trọng bề mặt (m³/m².ngày)
Tải trọng bùn (kg/m².h)
Trung bình
Trung bình
Giá trị điển hình
16,3 - 32,6
3,9 - 5,9
Giá trị thực tế
36
3,7
Nguồn: Trịnh Xuân Lai (2000). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải
Ghi chú:
Giá trị tiêu chuẩn: Giá trị lấy theo bảng 9-1: Chỉ tiêu thiết kế bể lắng II (Trang 153)
Giá trị thực tế: Giá trị tính toán theo lưu lượng thiết kế Q = 12 m3/ngđ
Hiệu quả xử lý thực tế:
Chỉ tiêu
Bể UASB
Bể Aerotank & Bể lắng
H%
SS
195
199
-2%
COD
422
246
42%
Nhận xét: Bể lắng hoạt động không hiệu quả so với lý thuyết do:
Bùn hoạt tính không được bơm thường xuyên, gây nên hiện tượng bùn nổi do phân huỷ kỵ khí
5. BỂ LỌC CÁT ÁP LỰC
Bể lọc có các kích thước như sau:
D = 0,8 m
H = 1,5 m
Chiều cao lớp đá 1 mm x 2mm là 0,2 m
Chiều cao lớp sỏi 0,1 m
Chiều cao lớp cát 0,4 m có đường kính hiệu quả dc = 0,5mm, U = 1,5
Diện tích bề mặt lọc: A = pD2/4 = 3,14 x 0,82 / 4 = 0,5 m2
Thể tích bể lọc: v = A x H = 0,75 m3
Tốc độ lọc: v = = 12 m/h
Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến miệng phễu thu nước rửa:
h = Hvl x e + 0,25 = 0,4 x 0,5 + 0,25 = 0,45 m
Trong đó: Hvl = Chiều cao lớp vật liệu lọc
e = Độ giãn nở lớp vật liệu lọc khi rửa ngược, e = 0,5
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,35 m
Hiệu quả xử lý thực tế:
Chỉ tiêu
Bể Aerotank & Bể lắng
Bể lọc cát áp lực
H%
SS
199
134
33%
COD
246
230
6,5%
Nhận xét:
Theo lý thuyết, sau bể lọc cát áp lực, SS của nước thải sẽ giảm đáng kể, chất lượng nước sẽ đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường.
Tuy nhiên, do thực tế vận hành, bể lọc cát áp lực chưa được rửa lọc trong quá trình sử dụng. Điều này làm cho bùn cặn ngày càng vào sâu trong lớp cát, do đó chất lượng nước thải không đảm bảo khi xả ra ngoài.
TÍNH TOÁN KIỂM TRA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
1. BỂ ĐIỀU HOÀ
- Kích thước hữu ích của bể điều hoà hiện có:
L = 4 m
B = 3 m
H = 2 m
- Thể tích hữu ích của bể điều hoà
V = 4 x 3 x 1,7 = 20,4 m3
- Bể điều hoà có thể tích gần bằng 2 lần lưu lượng nước thải vào bể trong ngày, do đó bể điều hoà hoàn toàn đáp ứng khả năng tiếp nhận và điều hoà lưu lượng nước thải
- Thời gian lưu nước:
1,7 ngày
- Tại bể điều hoà, nước thải ra khỏi bể được bơm bằng bơm nhúng chìm với lưu lượng 6 m3/h
- Bể điều hoà hoàn toàn có khả năng tiếp nhận nước thải và điều hoà lưu.
- Bể điều hòa được xáo trộn bằng chính 2 bơm nước thải vào bể UASB, lưu lượng mỗi bơm 6 m3/h. Việc xáo trộn được thực hiện bằng cách đóng van nước thải vào bể UASB, mở van ở đoạn tê cho nước tuần hoàn về bể điều hòa. 2 bơm này hoạt động trước thời gian vận hành hệ thống 2h. Khi đó lượng nước thải được xáo trộn qua máy bơm:
Qx = Qb x t = 2 x 6 x 2 = 24 m3 > 20,4 m3
Trong đó: Qx = lượng nước thải được xáo trộn
Qb = công suất bơm nước thải
t = thời gian bơm hoạt động
Như vậy bể điều hòa đã được xáo trộn tốt hơn
Chỉ tiêu
Bể điều hoà
SS (max)
193
COD (max)
1.176
2. BỂ UASB
Kích thước bể UASB hiện hữu:
- Số lượng bể: 2
- Số bể sử dụng: 1
- Đường kính bể: 2 m
- Dung tích ngăn phản ứng bể UASB: V = (22 x p)/4 x 4,55 = 14,29 m3
- Diện tích bề mặt phần lắng: A = (22 x p)/4 = 3,14 m2
- Chiều cao phần xử lý kỵ khí: H = 4,55 m
- Chiều cao phễu thu khí: hp = 1,45 m
- Chiều cao bể UASB: Htc = H + hp = 4,55 + 1,45 = 6 m
- Tải trọng thể tích: = 0,99 kgCOD/m3.ngày
- Tốc độ nước dâng: v = = 0,48 m/h = 0,13 mm/s
- Thời gian lưu nước: = 1,19 ngày = 28,58 h
- Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày:
= 0,18 kgVS/ngày
Trong đó: So = COD đầu vào, So = 1176 mg/L
S = COD đầu ra, S = 470 mg/L
Y = 0,04 gVSS/gCOD
kd = 0,025 ngày-1
qc = 60 ngày
- Thể tích khí CH4 sinh ra mỗi ngày:
= 350,84[(So – S) Qb – 1,42Px]
= 350,84[(1176 - 470) /1.000 x 12 – 1,42 x 0,18)
= 2.883 L/ngày = 2,9 m3/ngày
Trong đó: = Thể tích khí methane sinh ra trong điều kiện chuẩn (0oC và áp suất 1atm)
Qb = Lưu lượng bùn vào bể kị khí, m3/ngày
Px = Sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, kgVS/ngày
350,84 = Hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí methanne sản sinh từ 1 kg BODL chuyển hoàn toàn thành khí methane và CO2, lit CH4/kgBODL
- Lượng bùn dư bơm ra mỗi ngày:
Qw = = 8 10-3 m3/ngày
Trong đó: Css = Bùn nuôi cấy ban đầu, Css = 30 kgSS/m3
Hiệu quả xử lý:
Chỉ tiêu
Bể điều hoà
Bể UASB
H%
SS
193
220
-14%
COD
1.176
470
60%
3. BỂ AEROTANK
Kích thước bể Aerotank:
- L = 5 m
- B = 3,2 m
- H = 3,3 m
- Chiều cao bảo vệ của bể: hbv = 0,15 m
- Thể tích xây dựng bể Aerotank:
V = 5 x 3,2 x 3,3 = 52,8 m3
- Thể tích phần lưu nước:
V = 5 x 3,2 x 3,15 = 50,4 m3
- Diện tích bề mặt:
A = 5 x 3,2 = 16 m2
- Thời gian lưu nước trong bể:
t = = 4,2 ngày = 100,8 h
Hàm lượng COD trong nước thải vào Aerotank: 470 mg/L
Hàm lượng BOD5 trong nước thải vào Aerotank: 470 x 0,6 = 282 mg/L
Các thông số vận hành bể Aerotank như sau:
Các thông số vận hành sau đây do không có điều kiện phân tích nhiều và đo đạc nên chỉ dự đoán theo các tài liệu thiết kế và một vài thông số đã được thu thập để kiểm tra nên kết quả chỉ mang tính tương đối chính xác so với kết quả thực tế
Hệ số sản lượng bùn: Y = 0,5 mgVSS/mgBOD5
Hệ số phân huỷ nội bào: kđ = 0,05 ngày-1
Tỉ số MLVSS : MLSS = 0,9
Hàm lượng bùn tuần hoàn 8.000 mg/L
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể MLVSS = 1.800 mg/L
Thời gian lưu bùn qc = 10 ngày
- Lưu lượng khí cần thiết của máy thổi khí: Qkk = 2,3 m3/phút
Þ = 176,64 m3/ngày
Trong đó: E = Hiệu suất chuyển hoá oxygen của thiết bị khuếch tán khí, E = 8%
f = Hệ số an toàn, f = 1,5
- Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn:
= 30,4 L/m3.phút
Trị số này nằm trong khoảng cho phép: q = (20 – 40) L/m3.phút
- Nhu cầu oxy cho quá trình sinh học bùn hoạt tính: (không khí có 23,2% trọng lượng O2 và khối lượng riêng không khí là 1,18 kg/m3)
Þ = Mkk x 1,18 x 0,232 = 48,36 kgO2/ngày
- Hệ số sản lượng quan sát:
= 0,333 mg/mg
- Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày theo VSS
Px = Yobs x Q x (S0 – S) x10-3 = 0,333 x 12 x (S0 – S) x 10-3
= 3,996.10-3 (S0 – S) kg/ngày
- Nhu cầu oxy cho quá trình:
MO2 = MBODL – 1,42 x Px(VSS) = - 1,42 x Px(VSS)
48,36 = - 1,42 x 3,996.10-3 (S0 – S)
Þ S0 – S = 4.030 mg/L
- Thể tích bể Aerotank:
Þ S0 – S =
S0 – S = 2.268 mg/L
Trong đó: X = nồng độ bùn hoạt tính, X = 1.800 mg/L
qc = tuổi của cặn (thời gian lưu bùn của bùn hoạt tính) qc = 10 ngày
Q = lưu lượng nước thải, Q =12 m3/ngày
S0 = BOD đầu vào mg/L
S = BOD đầu ra mg/L
Y = 0,5 mgVSS/mgBOD5, kđ = 0,05 ngày-1 – giá trị các thông số động học
Hiệu số S0 – S cho thấy hiệu suất xử lý của bể Aerotank rất cao
- Thời gian lưu nước: t = = 4,2 ngày = 100,8 h
- Lượng bùn xả ra mỗi ngày
Þ = 1,1 m3/ngày
Trong đó: X = nồng độ bùn hoạt tính, X = 1.800 mg/L
Xr = nồng độ VSS trong cặn ra khỏi bể lắng, Xr = 75 x 0,9 mg/L
Xt = nồng độ VSS trong cặn trong dòng tuần hoàn, Xt = 8.000 x 0,9 mg/L
V = thể tích bể Aerotank, V = 50,4 m3
qc = tuổi của cặn (thời gian lưu bùn của bùn hoạt tính) qc = 10 ngày
Q = lưu lượng nước thải, Q =12 m3/ngày
0,9 = tỉ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số lượng cặn hữu cơ, cặn không tro
- Tính hệ số tuần hoàn (bỏ qua lượng bùn hoạt tính sinh tăng lên trong bể)
aXt = X + aX Þ = 0,33
Trong đó: Xt = hàm lượng SS của lớp bùn tuần hoàn, mg/L
X = hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank, mg/L
- Lượng bùn tuần hoàn:
Qr = aQ = 0,33 x 12 = 4 m3/ngày
- Kiểm tra tải trọng thể tích LBOD và tỉ số F/M
- Tải trọng thể tích:
x 10-3 = 0,07 kgBOD5/m3.ngày
Trị số này nằm ngoài khoảng cho phép: LBOD = (0,8 – 1,9) kgBOD5/m3.ngày
- Tỉ số F/M:
= 0,04 ngày-1
Trị số này nằm ngoài khoảng cho phép: F/M = (0,2 – 1) ngày-1
Các thông số thiết kế bể Aerotank
Giá trị
(ngày)
F/M
Tải trọng BOD5 (kgBOD5/m3.ngày)
X (mg/l)
(h)
Điển hình
0,75-15
0,2-1
0,8-1,9
800-4.000
3-5
0,25-1
Thực tế
10
0,04
0,07
1.800
100,8
0,33
Nguồn: Trịnh Xuân Lai (2000). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải
Ghi chú:
Giá trị điển hình: Giá trị lấy theo bảng 6-1: Giá trị điển hình của các thông số thiết kế bể Aerotank.(Trang 91)
Giá trị thực tế: Giá trị tính toán theo các thông số đo đạc thực tế.
X: Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể Aerotank.
qc: Thời gian lưu bùn.
a : Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính
q : Thời gian lưu nước trong Aerotank.
4. BỂ LẮNG
- Diện tích mặt thoáng: F = L x B = 2 x 2 = 4 m2
- Chiều cao lớp nước trong bể lắng: h1 = 2,4 m
- Chiều cao lớp bùn lắng: h2 = 0,75 m
- Thể tích phần lắng của bể: Vl = L x B x h1 = 2 x 2 x 2,4 = 9,6 m3
- Thể tích phần chứa bùn: Vb = 1,6 m3
- Thời gian lưu nước trong bể: t = = 6,4 h
- Vận tốc nước dâng trong bể: v = = 0,375 m/h = 0,1 mm/s
- Thời gian lưu bùn trong bể: tb = x 24 = 23 h
- Tải trọng bề mặt:
L = = 0,38 m3/m2.h = 9 m3/m2.ngày
- Tải trọng chất rắn:
= 0,3 kgSS/m2.h
Các thông số thiết kế bể lắng
Tải trọng bề mặt (m³/m².ngày)
Tải trọng bùn (kg/m².h)
Trung bình
Trung bình
Giá trị điển hình
16,3 - 32,6
3,9 - 5,9
Giá trị thực tế
9
0,3
Nguồn: Trịnh Xuân Lai (2000). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải
Ghi chú:
Giá trị tiêu chuẩn: Giá trị lấy theo bảng 9-1: Chỉ tiêu thiết kế bể lắng II (Trang 153)
Giá trị thực tế: Giá trị tính toán theo lưu lượng thiết kế Q = 12 m3/ngđ
Hiệu quả xử lý:
Chỉ tiêu
Bể UASB
Bể Aerotank & Bể lắng
H%
SS
220
75
66%
COD
470
105
78%
5. BỂ LỌC CÁT ÁP LỰC
Bể lọc có các kích thước như sau:
D = 0,8 m
H = 1,5 m
Chiều cao lớp đá 1 mm x 2mm là 0,2 m
Chiều cao lớp sỏi 0,1 m
Chiều cao lớp cát 0,4 m có đường kính hiệu quả dc = 0,5mm, U = 1,5
Diện tích bề mặt lọc: A = pD2/4 = 3,14 x 0,82 / 4 = 0,5 m2
Thể tích bể lọc: v = A x H = 0,75 m3
Tốc độ lọc: v = = 12 m/h
Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến miệng phễu thu nước rửa:
h = Hvl x e + 0,25 = 0,4 x 0,5 + 0,25 = 0,45 m
Trong đó: Hvl = Chiều cao lớp vật liệu lọc
e = Độ giãn nở lớp vật liệu lọc khi rửa ngược, e = 0,5
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,35 m
Hiệu quả xử lý:
Chỉ tiêu
Bể Aerotank & Bể lắng
Bể lọc cát áp lực
H%
SS
70
30
60%
COD
105
50
52%
Hình 1. Xí nghiệp dược phẩm trung ương 25
Hình 2. Hệ thống xử lý nước thải XNDPTW25
Hình 3. Hố thu nước thải phân xưởng
Non - b-lactam
Hình 4. Hố thu nước thải phân xưởng b-lactam
Hình 3. Song chắn rác
Hình 4. Bể điều hòa
Hình 5. Bể Aerotank
Hình 6. Bể UASB
Bể Aerotank
Hình 7. Bể lắng
Hình 8. Bể lọc cát áp lực
Hình 9. Bể chứa bùn
Bể lắng
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- CAI TIEN HT XL NT DUOCPHAM.doc