Đồ án Nghiên cứu cải tạo hệ thống xử lý nước thải Nhà máy cao su Xuân lập-Công ty cao su Đồng Nai

) Đây là quá trình vi sinh vật phát triển và tăng trưởng trong các bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong nước ở các bể xử lý sinh học. Bể sinh học này luôn cần phải được làm thoáng để cung cấp đầy đủ oxy cho vi sinh vật tiến hành phân huỷ chất hữu cơ và phát triển. Ngoài bể sinh học ta cũng cần phải bố trí thêm bể lắng để tách các bông bùn hoạt tính ra khỏi nước, tuần hoàn một phần bùn trở lại bể sinh học nhằm duy trì nồng độ bùn cần thiết trong bể sinh học và xả bớt lượng bùn dư sinh ra trong quá trình phát triển. Trong một số trường hợp, ta cũng có thể gộp chung hai bể sinh học và lắng thành một công trình duy nhất. Khi đó, ta không còn phải tuần hoàn bùn mà chỉ cần xả bùn dư. Loại này còn gọi là bể sinh học hoạt động theo mẻ, là một dạng của bể aerotank. Nó có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, phốt pho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí. Quá trình sinh trưởng hiếu khí bám dính (aerobic attached-growth process) Là quá trình xử lý sinh học trong đó quần thể vi sinh vật hoạt động để chuyển hóa các chất hữu cơ và các thành phần khác trong nước thải thành khí còn vỏ tế bào được dính bám vào một vài giá thể dạng tấm hay hạt có tính trơ như: nhựa, sỏi, xỉ, sành, Các công trình xử lý nước thải theo nguyên tắc vi sinh vật dính bám được chia thành 2 loại: loại có vật liệu lọc tiếp xúc không ngập trong nước với chế độ tưới nước theo chu kỳ và loại có vật liệu lọc tiếp xúc ngập trong nước. Trong dòng nước thải có những vật rắn làm giá đỡ, các vi sinh vật sẽ dính trên bề mặt. Trong số các vi sinh vật có nhhững loài sinh ra các polysacarit có tính chât dính như là các chất dẻo (gọi là polyme sinh học) tạo thành màng. Màng này cứ dày lên theo thời gian và thực chất đây là sinh khối vi sinh vật dính bám hay có định trên các chất mang. Màng này có khả năng oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải khi chảy qua hoặc tiếp xúc, ngoài ra màng còn có khả năng hấp phụ các chất bẩn lơ lửng có trong nước thải hoặc giun sán, Màng sinh học là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau, có hoạt tính oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước khi tiếp xúc với màng. Màng này dày từ 1 – 3 mm và hơn nữa. Màu của màng thay đổi theo thành phần tính chất nước thải từ màu vàng xám đến màu nâu tối. Với đặc điểm như vậy, màng sinh học có khả năng oxy hóa được tất cả các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước thải. Nó hấp phụ giữ lại các vi khuẩn cũng như các tạp chất hóa học. Nó oxy hóa các hợp chất hữu cơ có trong nước và nước được dần dần làm sạch. Xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí. Phân huỷ kỵ khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành chất khí (CH4 và CO2) trong điều kiện không có oxy. Quá trình phân huỷ kỵ khí các hợp chất hữu cơ thường xảy ra theo 3 giai đoạn chính sau: Giai đoạn lên men acid: là quá trình thủy phân các hydrocacbon dễ phân hủy sinh hóa như lipids, polysacharides, protein, nucleic acid thành acid béo, monosacharides, amino acid, pyrinidines. Các hợp chất được chuyển hóa này được vi khuẩn sử dụng làm năng lượng và tổng hợp tế bào. Giai đoạn chấm dứt lên men acid: vi khuẩn tiếp tục chuyển hóa hầu hết các sản phẩm sinh ra từ giai đoạn trước thành các hợp chất trung gian có khối lượng phân tử nhỏ hơn như các hợp chất amin, acid acetic, CO2, N2, CH4, H2, và pH môi trường cũng tăng lên. Quá trình lên men kiềm: các sản phẩm trung gian chủ yếu là celluloze, acid béo, các hợp chất chứa nitơ tiếp tục bị phân huỷ và tạo thành CH4, CO2, N2, H2, và pH môi trường tiếp tục tăng lên và chuyển sang dạng kiềm. Có thể tóm tắt như sau: Các chất hữu cơ pha phân huỷ các chất dễ tan trong nước pha acid các acid hữu cơ, acid béo, rượu pha kiềm CH4 + CO2 + N2 + H2 Trong pha acid, có vi sinh vật tạo thành acid gồm cả vi sinh vật kỵ khí và tuỳ tiện. Trong pha kiềm các vi sinh vật sinh mê tan đích thực mới hoạt động, chúng là những vi sinh vật kỵ khí cực đoan. Tương tự như phương pháp xử lý hiếu khí, phương pháp kỵ khí cũng sử dụng một trong hai quá trình khác nhau để xử lý chất thải. Đó là quá trình tăng trưởng kỵ khí lơ lửng và quá trình tăng trưởng kỵ khí dính bám. Quá trình tăng trưởng kỵ khí lơ lửng: công trình tiêu biểu cho quá trình này là bể kỵ khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược hay còn gọi là bể UASB. Nước thải cần xử lý sẽ được đưa vào từ đáy bể và chảy ngược lên, xuyên qua một lớp bùn ở dạng hạt nhỏ. Khí sinh ra trong quá trình xử lý gây nên sự lưu thông bên trong. Giúp cho việc hình thành, duy trì lớp bùn sinh học tạo sự khuấy trộn đều bùn với nước thải. Để duy trì trạng thái lơ lửng của bùn, người ta thường đưa nước thải vào từ đáy bể phản ứng với vận tốc 0,6-0,9 m/h. Quá trình tăng trưởng kỵ khí dính bám: tương tự như quá trình tăng trưởng hiếu khí dính bám. Các vi sinh vật được dính bám vào các giá thể dạng tấm hay hạt có tính trơ. Nước thải cũng được dẫn từ dưới đáy bể lên, xuyên qua lớp vật liệu lọc. Hai quá trình phổ biến của phương pháp này là lọc kỵ khí và lọc với lớp vật liệu trương nở. Được dùng để xử lý nước thải chứa các chất cacbon hữu cơ, nitrat. Ngoài ra ta cũng có thể phối hợp cả hai quá trình: kỵ khí lơ lửng và kỵ khí bám dính bám vào cùng một bể sinh học nhằm tăng cường khả năng xử lý. Phương pháp xử lý kỵ khí thường sử dụng để sơ bộ xử lý nước thải có độ ô nhiễm hữu cơ cao (COD > 1-3 g/l) trước khi sử dụng phương pháp hiếu khí. Điều này giúp tiết kiệm được lượng ôxy cần thiết phải cung cấp cho vi sinh vật trong quá trình hiếu khí nên giảm được chi phí điện năng đối với thiết bị cấp khí. Khi xử dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải cần lưu ý: Nước thải không được chứa các kim loại nặng, muối vô cơ mà nồng độ của chúng ngoài mức cho phép. BOD/COD >= 0,5 - Đối với quá trình hiếu khí: Cung cấp đủ oxy. Độ pH từ 6,5 đến 8,5. Nhiệt độ nước thải 15 - 35 0C. Nồng độ SS không quá 150 mg/l. BOD : N : P = 150 : 5 : 1. - Đối với quá trình kỵ khí: Không có oxy. PH = 6,6-7,6. Duy trì độ kiềm 1000 - 5000 mg/l làm dung dịch đệm để pH không hạ xuống dưới 6,2 vì methanogenic không thể hoạt động dưới mức này. Acid béo bay hơi < 250 mg/l. COD : N : P = 350 : 5 : 1 III.3 Một số công nghệ xử lý nước thải chế biến cao su III.3.1 Trên thế giới Trong những năm gần đây ngành công nghiệp sơ chế cao su thiên nhiên phát triển rất mạnh, kéo theo đó là sự hoàn thiện và đa dạng về công nghệ xử lý nước thải cao su. Dưới đây là một số công nghệ của một số nước: Tại malaysia: Bảng 4: Một số công trình xử lý nước thải cao su ở Malaysia Số Nhà máy COD (mg/l) Q (m3/ ngày) Công nghệ xử lý Hoạt động Chi phí Đầu tư Vận hành 1 RRISL pilot factory 4000 20 Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát. Rất tốt Thấp Thấp 2 Hanwella 2000-4000 50 Mương oxy hoá, lắng, lọc cát Tốt Trung bình Thấp 3 Paduka 3000-6000 80 Bể kị khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Chưa xây xong Thấp - 4 Ellakanda 4000 50 Bể kị khí, RBC, lắng, lọc cát Có vấn đề Cao - 5 Kiriporuwa 4000 50 Bể kị khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Tôt Trung bình Thấp 6 Eheliyagoda 2000-4000 20 Bể kị khí, hồ hiếu khí, lắng, lọc cát Kém Cao Thấp 7 Pussella 3000-6000 80 Bể kị khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Tốt Trung bình Thấp 8 Kayiga 2000-4000 20 Hồ kị khí, cánh đồng tưới Kém Rất tốt Rất thấp Nguồn: Viện nghiên cứu cao su Việt Nam Tại Thái Lan: Tại Thái Lan công nghệ xử lý phổ biến là: nước thải được trung hoà bằng vôi, sau đó keo tụ bằng phèn sắt hoặc nhôm với nồng độ 200 mg/l. Kế tiếp là xử lý kị khí (5-10 ngày) và sau đó là xử lý sinh học bằng mương oxi hoá (2-3 ngày). 75% nước thải sau đó được dẫn qua tưới tiêu. Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới cũng được áp dụng rộng rãi vì chi phí đầu tư thấp (như Nhà máy cao su Songkla province). Tại Srilanka Hiện ở Srilanka có 150 nhà máy sơ chế cao su, một số công nghệ được áp dụng rộng rãi như: Hệ thống các hồ sinh học: kị khí, tuỳ nghi, hiếu khí; mương oxihoá, RBC và bùn hoạt tính. Tương tự như ở Thái Lan và Malaysia để giảm chi phí xử lý thì công nghệ xây dựng bao gồm: khử cặn và Septic tank (có xơ dừa) - xử lý 85% - 90% COD, xử lý hiếu kh, lắng và lọc III.3.2 Tại Việt Nam Bảng5 : Hệ thống các công nghệ xử lý nước thải cao su tại một số nhà máy STT Nhà máy Nhóm công nghệ 1 Cua Pari Bể gạn mủ – bể điều hoà –hồ kị khí –hồ tuỳ chọn –hồ lắng 2 Bố Lá Bể tuyển nổi –bể gạn mủ –hồ kỵ khí –hồ tuỳ chọn –hồ lắng 3 Bến Súc Bể gạn mủ –bể tuyển nổi –hồ sục khí –hồ lắng 4 Dầu Tiếng Bể gạn mủ –bể tuyển nổi –hồ sục khí –hồ lắng 5 Long Hoà Bể gạn mủ –hồ sục khí –hồ lắng 6 Phú Bình Hồ lắng cát –hồ kỵ khí –hồ tuỳ chọn –hồ lắng 7 Tân Biên Bể gạn mủ –bể tuyển nổi –hồ sục khí 8 Vên Vên Bể gạn mủ –bể kỵ khí tiếp xúc –bể sục khí –hồ lắng 9 Bến Củi Bể gạn mủ –hồ kỵ khí –hồ tuỳ chọn –hồ lắng 10 Long Thành Bể gạn mủ – bể UASB –hồ sục khí –hồ lắng 11 Hàng Gòn Bể gạn mủ –hồ kỵ khí –hồ tuỳ chọn –hồ lắng 12 Cẩm Mỹ Bể gạn mủ –bể điều hoà –bể aerotank – hồ lắng 13 Xà Bang Bể gạn mủ –hồ kỵ khí –hồ sục khí –hồ tuỳ chọn –hồ lắng 14 Hoà Bình Bể gạn mủ –bể điều hoà –bể tuyển nổi –bể thổi khí –bể lắng –bể lọc sinh học 15 Lộc Ninh Bể gạn mủ –bể tuyển nổi – bể UASB- bể luân phiên 16 Suối Rạt Bể gạn mủ–hồ kỵ khí - hồ sục khí –hồ tuỳ chọn –hồ lắng 17 Phước Bình Bể gạn mủ –hồ kỵ khí –hồ sục khí – hồ lắng 18 Thuận Phú Bể gạn mủ –hồ kỵ khí –hồ tuỳ chọn –hồ lắng 19 30/4 Bể gạn mủ –hồ kỵ khí –hồ sục khí – hồ lắng 20 Lộc Hiệp Bể gạn mủ- điều hoà- UASB- bể sục khí- bể lắng 21 Quảng trị Bể gạn mủ –bể tuyển nổi- hồ sục khí –hồ tuỳ chọn- hồ lắng ( Nguồn : Viện nghiên cứu cao su Việt Nam ) CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI IV.1 Phân tích tình trạng hoạt động của hệ thống xử lý nước thải hiện tại IV.1.1 Tình trạng hoạt động Dây chuyền công nghệ hiện tại của hệ thống: Bể trộn Hồ hoàn thiện Máy ép bùn Mể lắng Mương oxy hoá Bể DAF Bể cân bằng Bể gạn mủ 2 Bể thu bùn Nguồn tiếp nhận bể chứa bùn Hoá chất Dòng thải vào ly tâm Bể gạn mủ 1 Dòng thải mủ tạp vào Hầm IPS bùn dư bùn tuần hoàn bùn dư Hình 5 : Dây chuyền công nghệ HTXLNT hiện tại Thuyết minh công nghệ Nước thải đầu vào của hệ thống XLNT nhà máy Xuân Lập có 2 nguồn: Nguồn thứ nhất là nước thải mủ ly tâm, nước thải được dẫn vào bể gạn 1 để gạn một lượng lớn mủ cao su còn sót lại trong nước thải rồi sau đó dẫn vào bể trộn. Nguồn thứ hai là nước thải từ quá trình chế biến mủ tạp, nước thải dẫn qua bể gạn tạp để gạn mủ cao su rồi dẫn vào bể trộn . Từ bể trộn, nước thải được xáo trộn nhờ vào dòng chảy tự nhiên, sau đó chảy vào hầm IPS nhờ vào hệ thống mương dẫn. Tại đây, nước thải được bơm qua bể gạn 2 để gạn lấy những tạp chất và những cặn thô trong nước thải. Từ bể gạn 2, nước thải tự chảy qua bể cân bằng. Tại bể cân bằng, nước thải được điều chỉnh pH bằng NaOH và được khuấy bằng môtơ với mục đích là xử lý NH3 và một phần các chỉ tiêu ô nhiễm như COD, BOD, mùi . Sau đó, nước thải được bơm lên bể DAF, trong giai đoạn này hoá chất sau khi được pha trộn, sẽ được bơm vào đường ống dẫn nhằm keo tụ các chất lơ lửng và các chất phi cao su trong nước thải. Các chất lơ lững này, sẽ được gạn và chứa tại bể chứa bùn, rồi sẽ được bơm qua hố thu bùn, sau đó qua máy ép bùn, tạo thành các bánh. Các bánh bùn này, sau đó sẽ được xử lý. Còn nước thải, sau khi qua bể DAF bằng hệ thống ống, sẽ được dẫn qua mương oxy hoá. Tại đây, nước thải sẽ được xử lý hiếu khí sinh học, sau đó nước thải sẽ được dẫn qua bể lắng. Tại đây, phần bùn lắng sẽ được lắng và thu gom về hố chứa bùn, bằng hệ thống gạt bùn tự động, còn phần nước sẽ được dẫn ra hồ hoàn thiện sinh vật. Sau đó nước sau xử lý sẽ được đổ ra nguồn tiếp nhận là suối Hôn. (xả thải theo tiêu chuẩn: TCVN 5945:1995). Mỗi năm hệ thống hoạt động khoảng 270 ngày và nghỉ tết 3 tháng (do cây cao su không cho mủ nên dây chuyền sản xuất không hoạt động). IV.1.2 Nhận xét về hoạt động và hiệu quả xử lý của hệ thống IV.1.2.1 Về hoạt động Về lưu lượng: Lưu lượng trung bình truớc đây: Qtbng = (800÷1000)m3/ngày ; nhà máy hoạt động 2 ca, 8 giờ/một ca. Lưu lượng trung bình hiện nay là: Qtbng =1200 m3/ngày; nhà máy hoạt động 2 ca, 8 giờ/một ca. Vậy so với thông số thiết kế ban đầu thì hệ thống xử lý nước thải đã có lưu lượng tăng đáng kể. Về tính chất nước thải: Bảng 6 : Phân tích chất lượng nước thải tại một số thời điểm của hệ thống Ngày Vị trí COD BOD N-NH3 N-Tổng TSS pH TCVN B 5945- 1995 100 50 10 60 100 5.5-9 4/1/2007 Bể lắng 150 90 2.8 22 17 6.9 9/1/2007 Bể lắng 410 260 6 18 22 7 7/2/2007 Bể lắng 325 20 75 30 6.9 22/5/2007 Bể lắng 200 0.23 87 21 5.1 30/5/2007 Bể lắng 100 62 18 68 36 5.2 31/5/2007 Hồ hòan thiện 101 4 45 9 5.3 4/6/2007 Bể lắng 286 187 39 86 44 5.2 Hồ hòan thiện 252 179 13 64 9 5.8 11/6/2007 Hồ hòan thiện 153 88 63 69 8 5.6 Bể lắng 210 130 53 82 29 5.7 18/6/2007 Bể hiếu khí 106 68 34 109 19 5.9 Bể lắng 179 113 31 94 69 6.2 20/6/2007 Hồ hòan thiện 70 33 9/7/2007 Hồ hòan thiện 86 59 27 81 29 5.1 Bể lắng 164 81 17 65 5 6.1 16/7/2007 Bể lắng 112 97 31 106 32 5.3 Hồ hoàn thiện 87 60 17 24 6 5.8 31/7/2007 Bể lắng 97 22 81 15 6.4 Hồ hoàn thiện 108 55 16 62 3 6.2 24/9/2007 Gạn latex 3700 756 5.84 Gạn tạp 1754 277 5.83 Điều hoà 1900 719 5.5 Tuyển nổi 1500 483 6.16 Mương oxihoá 154 2650 6.1 Lắng litâm 116 269 6.14 Hồ hoàn thiện 58.18 25 5.92 8/10/2007 Gạn latex 6250 4375 740 792 650 5.4 Gạn tạp 2950 1950 90 139 315 6.3 Điều hoà 4500 380 439 526 8.3 Tuyển nổi 5250 737 759 307 7.5 Mương oxihoá 6300 4290 18 141 926 8.5 Hồ hoàn thiện 530 280 15 85 67 5.7 (Nguồn: Công ty cao su Đồng Nai và mẫu phân tích tại phòng thí nghiệm khoa môi trường- trường đại học kỹ thuật công nghệ ) Nhận xét: Qua bảng thống kê kết quả phân tích mẫu cho thấy tại cùng một công trình đơn vị nhưng lại cho kết quả khá chênh lệch nhau tại mỗi thời điểm khác nhau. Tại đầu ra của hệ thống thì thông số pH luôn thấp hơn tiêu chuẩn cho phép, các thông số như N-NH3 và N tổng thường vượt tiêu chuẩn cho phép. Gần đây nhất chỉ tiêu BOD và COD đã vượt tiêu chuẩn. Thiết nghĩ việc gia tăng lưu lượng trung bình của hệ thống cũng như việc tăng công suất làm việc tại các dây chuyền công nghệ đã ảnh hưởng lớn tới sự hoạt động ổn định của hệ thống xử lý nước thải. (việc tăng công suất làm việc do nhà máy sản xuất theo nhu cầu của khách hàng- đơn đặt hàng đối với từng loại sản phẩm). IV.1.2.2 Hiệu quả xử lý Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy đi vào hoạt động từ năm 2005, với vốn đầu tư là hơn 5 tỉ đồng nên hệ thống có cơ sở vật chất tương đối tốt và hoạt động tốt. Tuy nhiên, cho đến nay thì hệ thống đã xuống cấp và hoạt động không ổn định. Ngay từ khi mới đi vào hoạt động hệ thống đã không kiểm soát được mùi hôi bắt nguồn từ bể trộn và bể gạn. Và điều đáng tiếc là tại bể trộn lại đặt thiết bị khuấy trộn cơ khí nên mùi hôi trong nước thải (H2S, NH3) có cơ hội phát tán nhanh vào môi trường. Những khi nhà máy sản xuất nhiều dẫn đến lưu lượng đột biến thì sảy ra hiện tượng tràn bể gạn và bể cân bằng, công nhân vận hành đã khắc phục sự cố bằng cách bơm nước thải tại các bể này đổ trực tiếp ra suối hoặc bơm tới các công trình phía sau- chính điều này đã làm cho hệ thống không ổn định, riêng lượng nước thải đổ ra suối khi chưa xử lý là không đúng quy định và điều tất yếu là ảnh hưởng không nhỏ tới môi sinh. Không bàn đến việc nước thải đổ ra suối khi chưa trải qua hết các công đoạn xử lý, đơn cử mẫu phân tích đầu ra tại hồ hoàn thiện cũng cho thấy hệ thống hoạt động không tốt. Tính chất nước thải đầu ra: Bảng7: Kết quả phân tích chất lượng nước thải đầu ra ( lấy ngày 8/10/07) STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả 1 pH 5.7 2 COD mg/l 530 3 BOD5 mg/l 280 4 TSS mg/l 67 5 N-tổng mg/l 85 Nhận xét hiệu quả xử lý của hệ thống Bảng 8 : Nhận xét hiệu suất xử lý của hệ thống Thông số Đầu vào hệ thống (tính từ bể gạn 2) Đầu ra hệ thống Hiệu suất xử lý TCVN 7586 – 2006 (loại B) pH 5.5 5.7 6÷9 COD 2107.5(mg/l) 530(mg/l) 75% 250(mg/l) BOD5 2736(mg/l) 280(mg/l) 89% 50(mg/l) TSS 355(mg/l) 67(,g/l) 81.1% 100(mg/l) Từ hai bảng trên nhận thấy chỉ tiêu pH chưa đạt tiêu chuẩn xả thải, chỉ tiêu COD và BOD5 cao hơn tiêu chuẩn xả thải mặc dù hiệu suất tương đối cao, chỉ có chỉ tiêu SS là đạt tiêu chuẩn xả thải. Tuy nhiên, khi xét bảng 6 thì cho thấy hệ thống hoạt động không ổn định. Chỉ tiêu pH luôn thấp hơn tiêu chuẩn, chỉ tiêu N-tổng thường không đạt tiêu chuẩn. Chỉ tiêu COD và BOD đôi khi không đạt tiêu chuẩn. Vậy để đạt tiêu chuẩn xả thải thì cần phải xác định rõ nguyên nhân ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý cũng như tính toán, xác định lại các công trình tương ứng với lưu lượng và thông số đầu vào hiện tại, từ đó so sánh với công trình hiện có để đề xuất lựa chọn công nghệ cải tạo hay xây dựng mới các công trình đơn vị. Phân tích nguyên nhân: Nguyên nhân ảnh hưởng đến tình trạng hoạt động của hệ thống hiện nay có thể là: - Về dây chuyền công nghệ Hiện tại việc tăng lưu lượng đã dẫn tới sự quá tải và biến động về hoạt động của các công trình đơn vị, cụ thể là đã rút ngắn thời gian gạn mủ nên hiệu quả gạn mủ không tốt nên dẫn tới hiện tượng kết váng cao su ở bể cân bằng. Tại bể cân bằng lượng NaOH 30% cho vào bể cân bằng pH trước khi xử lý sinh học là không đủ do sự tăng về lưu lượng nước thải, điều này ảnh hưởng đến pH của nước thải cả hệ thống nói chung và pH để vi sinh vật ở bể UASB hoạt động nói riêng. Ở bể lắng đôi khi có hiện tượng cặn nổi lên mặt bể và trào ra hệ thống máng thu nước, điều này chứng tỏ trong bể có bùn dư chưa kịp lấy đi nên vi sinh vật yếm khí hoạt động. - Về công tác vận hành: Do hệ thống chưa có lịch lấy mẫu và phân tích mẫu định kỳ tại các công trình trong hệ thống nên không thể theo dõi hoạt động của hệ thống một cách chính xác. Việc lấy mẫu phân tích chỉ diễn ra khi có sự cố của một công trình nào đó. Điều này cho thấy công tác vận hành nằm ở thế bị động nên tất yếu sẽ không thể có được hiệu suất cao. - Về yếu tố con người: Nhân viên tham gia vận hành là lao động phổ thông chỉ được đào tạo nghiệp vụ vận hành và có rất ít kiến thức về môi trường nói chung và nguyên lý, nguyên tắc vận hành các công trình trong hệ thống. IV.2 Lựa chọn công nghệ IV.2.1 Lựa chọn dây chuyền công nghệ Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ theo hướng cải tạo: Dựa vào sự thay đổi thành phần, tính chất của nguồn thải, lưu lượng của nguồn thải tăng và không đều. Dựa trên hiện trạng hệ thống đã có sẳn, trên cơ sở tính toán lại lưu lượng cũng như các thông số đầu vào từ đó cải tạo, nâng cấp, xây mới hoặc giữ lại các công trình hiện có. Dựa vào tiêu chuẩn thải ra của nguồn tiếp nhận. Dựa vào diện tích cho phép của xí nghiệp. Dựa vào tính khả thi của công trình khi cải tạo. Cải tạo hệ thống xử lý gồm có 3 bước: Bước 1: + Loại bỏ tạp chất nổi, tách các hạt cao su khỏi nước thải bằng hệ thống gạn mủ bậc 1 và bậc 2. + Loại bỏ phần lớn chất rắn lơ lửng bằng bể tuyển nổi. Bước 2: Xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ bằng bể UASB, mương Oxi Hoá và lắng ly tâm. Bước 3: Xử lý hoàn thiện nước thải bằng hồ hoàn thiện. Dây chuyền công nghệ đề xuất cải tạo: Bể chứa bùn Hoá xhất Gạn(1) Latex Tuyển nổi Bể điều hoà Gạn 2 Nguồn 1 Gạn(1) Tạp Nguồn 2 UASB Mương oxihoá Bể thu bùn Lắng litâm Hồ hoàn thiện Máy ép bùn Nguồn tiếp nhận Hình 6 : Dây chuyền công nghệ HTXLNT cải tạo Thuyết minh công nghệ cải tạo. Công nghệ cải tạo dựa trên công nghệ đã có để nâng cấp một số công trình. Trong đó bể trộn được cải tạo và thay thế bởi bể UASB. Xây dựng mới mương trộn thay cho bể trộn hai nguồn nước thải. Cụ thể dây chuyền công nghệ cải tạo được thuyết minh như sau: Nước thải của nhà máy gồm hai nguồn là nguồn thải từ dây chuyền sản xuất mủ ly tâm và dây chuyền sản xuất mủ cốm (mủ tạp). Nước thải từ hai nguồn thải khác nhau được dẫn tới hai bể gạn khác nhau (gạn 1) để gạn một phần hạt cao su còn sót lại có trong nước thải, sau đó hai nguồn thải này được hoà trộn hại với nhau tại hố trộn và chảy vào mương trộn, tại mương trộn hai nguồn này được hoà trộn bởi các tấm chắn và mương được xây dựng dật cấp thấp dần để tạo dòng chảy dzich dzắc kết hợp chảy rối rồi chảy tự nhiên vào bể gạn 2. Tại bể gạn 2 nước thải được loại bỏ tạp chất và cặn thô cũng như phần còn lại của hạt cao su sau đó nước thải được bơm qua bể cân bằng. Tại bể cân bằng, nước thải được điều chỉnh pH bằng NaOH (tới pH= 7.0) và được khuấy bằng môtơ với mục đích là xử lý NH3 và một phần các chỉ tiêu ô nhiễm như COD, BOD, mùi . Sau đó, nước thải được bơm lên bể tuyển nổi, trong giai đoạn này hoá chất sau khi được pha trộn, sẽ được bơm vào đường ống dẫn nhằm keo tụ các chất lơ lửng và các chất phi cao su trong nước thải. Các chất lơ lửng này, sẽ được gạn và chứa tại bể chứa bùn, rồi sẽ được bơm qua hố thu bùn. Còn nước thải, sau khi qua bể tuyển nổi bằng hệ thống ống sẽ được dẫn qua bể UASB. Tại đây, nước thải sẽ được xử lý kỵ khí và chảy vào hố thu, sau đó được bơm lên mương Oxi hoá xử lý hiếu khí. Mương Oxi hoá lắp đặt hai máy khuấy trộn cơ khí hoạt động luân phiên nhằm cung cấp đủ oxi cho vi sinh vật hiếu khí phân huỷ lượng chất hữu cơ còn lại cũng như khử NH3. Nước thải sau xử lý hiếu khí sẽ được dẫn qua bể lắng li tâm. Tại đây, phần bùn lắng sẽ được lắng và thu gom về hố chứa bùn, bằng hệ thống gạt bùn tự động, còn phần nước sẽ được dẫn ra hồ hoàn thiện sinh vật. Một phần bùn tại bể chứa bùn sẽ được hoàn lưu vào mương oxihoá để đảm bảo lượng bùn hoạt tính, phần còn lại sẽ được xử lý bằng máy ép bùn. Sau đó nước sau xử lý sẽ được đổ ra nguồn tiếp nhận là suối Hôn (xả thải theo tiêu chẩn: TCVN 7586:2006). Mỗi năm hệ thống hoạt động khoảng 270 ngày và nghỉ tết 3 tháng (do cây cao su không cho mủ nên dây chuyền sản xuất không hoạt động). IV.2.2 Tính toán và đề xuất cải tạo * Tính toán sơ bộ và đề xuất lựa chọn các công trình đơn vị: Các thông số đầu vào của hệ thống Lưu lượng trung bình ngày: Qtbng = 1200 m3/ngày Lưu lượng trung giờ : Qtbh = =(m3/h), (Nhà máy hoạt động 18/ ngày) Lưu lượng cực đại: Qmaxh = 88,9 m3/h Lưu lượng giây cực đại: Qmaxs = 0.025 m3/s = 25l/s Hệ số không điều hoà giờ: Kh = Bảng 9: Các chỉ tiêu đầu vào của hệ thống pH COD BOD5 N-NH3 N-tổng SS Qtbng,m3/ngày Gạn Latex 5.4 6250 4375 740 792 650 460 Gạn tạp 6.3 2950 1950 90 139 315 740 Yêu cầu xử lý: Nước thải sau xử lý được thải ra suối Hôn và phải đạt tiêu chuẩn Việt Nam dành riêng cho nghành cao su là: TCVN 7586:2006 (21/9/2006), chất lượng nước- tiêu chuẩn nước thải chế biến cao su thiên nhiên. Bảng 10: Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm đặc thù trong nước thải của nhà máy chế biến cao su thiên nhiên. Số thứ tự Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn Phương pháp xác định A B 1 pH 6 -9 6 – 9 TCVN 6492:1999 2 BOD5(200) mg/l 30 50 TCVN 6001:1995 3 COD mg/l 100 250 TCVN 6491:1999 4 TSS mg/l 50 100 TCVN 6625:2000 5 N-tổng mg/l 15 60 TCVN 6638:2000 6 N-NH3 mg/l 5 40 TCVN6679:1996 1- Tính bể gạn (1) Latex: Phân tích hướng cải tạo: Lưu lượng thiết kế trước đây của bể gạn Latex là 300 m3/ngày đêm, nhưng hiện tại lưu lượng trung bình của nguồn thải là 460 m3/ngày đêm. Thời gian lưu nước theo thiết kế ban đầu là 8,25 ngày, nhưng hiện tại lưu lượng tăng lên mà thể tích giữ nguyên nên thời gian lưu nước hiện tại giảm xuống là: t = = 5.34 ngày Nhưng để gạn mủ tốt theo phương pháp tự nhiên thì cần thời gian lưu nước trong bể gạn càng lâu càng tốt. Vậy hướng cải tạo khả thi ở đây là giữ nguyên chiều rộng và chiều dài của bể và tăng chiều cao của bể để đảm bảo thời gian lưu nước tăng lên, thi công củng dễ dàng. Chọn thời gian lưu nước là 7 ngày Thể tích yêu cầu là: V= t 3220 m3 → H = Bảng 11: Lựa chọn bể gạn (1) Latex Thể tích tính toán Thể tích thực tế Thể tích cải tạo V= 3220m3 V= L*B*H=22*5*7.5*3 = 2475 m3 V= L*B*H=22*5*7.5*4 = 3300 m3 Hiệu quả xử lý: SS giảm 20 %, COD giảm 50%, BOD giảm 5% SSsau = SSvào *(100% - 20%) = 650*(100% - 20%)= 520 mg/l CODsau= CODvào*(100% - 20%) = 6250*(100% - 20%) = 3125mg/l BODsau=BODvào*(100% - 5%) = 4375*(100% - 5%) =4156.3mg/l 2- Tính bể gạn (1) mủ tạp: Phân tích hướng cải tạo: Chọn thời gian lưu nước trong bể là t = 9 (h) Thể tích bể: V= Qtbh *t = m3 Nhận thấy lưu lượng hiện tại không thay đổi so với lưu lượng thiết kế của bể gạn mủ dây chuyền sản xuất mủ tạp nên giữ nguyên thiết kế ban đầu. Bảng 12: Lựa chọn bể gạn(1) mủ tạp Thể tích tính toán Thể tích thực tế Thể tích cải tạo V = 370 m3 V=L*B*H=16*6*4 = = 384m3 V=L*B*H=16*6*4 = = 384m3 Hiệu quả xử lý SS giảm 20 %, COD giảm 50%, BOD giảm 5% SSsau = SSvào *(100% - 20%) = 315*(100% - 20%)= 252 mg/l CODsau= CODvào*(100% - 20%) = 2950*(100% - 20%) = 1475mg/l BODsau=BODvào*(100% - 5%) = 1950*(100% - 5%) =1853mg/l 3- Tính bể gạn mủ 2 Phân tích hướng cải tạo: Tổng lưu lượng thiết kế trước đây là 1000m3/ngày đêm nhưng hiện tại tổng lưu lượng đã tăng lên là 1200m3/ngày đêm. Ưùng với lưu lượng thiết kế trước đây thì thời gian lưu nước tại bể gạn 2 là : t = Ứng với lưu lượng hiện tại thì thời gian lưu nước đã giảm xuống: t = => Vậy việc giảm thời gian lưu nước trong bể gạn mủ 2 đã ảnh hưởng lớn đến hiệu quả gạn mủ của bể cũng như chi phí nhiều cho việc sử dụng hoá chất để xử lý ở giai đoạn tuyển nổi, nên hướng cải tạo đặt ra là nâng thời gian lưu nước lên là t = 6 giờ . Thể tích bể gạn 2 là: V= t m3 Do diện tích bên cạnh bể giạn 2 đang còn trống nên có thể cải tạo theo hướng tăng chiều dài bể thêm 4m. Bảng 13: Lựa chọn bể gạn 2 Thể tích tính toán Thể tích thực tế Thể tích cải tạo V = 300 m3 V=L*B*H = 10*9*2.5= = 225m3 V=L*B*H=14*9*2.5 = = 315m3 SSvào = CODvào= BODvào= Hiệu quả xử lý: SS giảm 5 %, COD giảm 20%, BOD giảm 5% SSsau = SSvào *(100% - 5%) = 355*(100% - 5%)= 337.25 mg/l CODsau= CODvào*(100% - 20%) = 2107.5*(100% - 20%) = 1877mg/l BODsau=BODvào*(100% - 5%) = 2736*(100% - 5%) =2599mg/l 4- Tính bể cân bằng Phân tích hướng cải tạo: Thể tích hiện tại của bể là: V = L*B*H= 23*18*3.5= 1449m3 Lưu lượng thiết kế trước đây là 1000m3/ngày đêm, nhưng hiện tại lưu lượng đã tăng lên là 1200m3/ngày đêm nên dẫn tới hiện tượng tràn bể do quá tải, vậy yêu cầu phải khắc phục tình trạng này. Có hai hướng để khắc phục: thứ nhất là giảm thời gian lưu nước trong bể, thứ hai là tăng thể tích bể. Nhưng việc giảm thời gian lưu nước ảnh hưởng tới hiệu quả hoạt động của bể nên chọn phương án tăng thể tích bể. Theo thể tích hiện tại và lưu lượng hiện tại thì thời gian lưu nước là: t = Theo thể tích và lưu lượng cũ thì thời gian lưu nước là: t = => Chọn thời gian lưu nước là t= 35h =>Thể tích thiết kế là: V=t*Q= Do bên cạnh bể còn một phần diện tích dự trữ nên tăng chiều rộng của bể lên 4m. Bảng 14: Lựa chọn bể cân bằng Thể tích tính toán Thể tích thực tế Thể tích cải tạo V = 1750 m3 V=L*B*H = 23*18*3.5= = 1449m3 V=L*B*H=23*22*3.5 = = 1771m3 (Giữ nguyên dạng khuấy trộn ở bể cân bằng là dạng khuấy trộn cơ khí.) Hiệu quả xử lý: COD giảm 15%, BOD giảm 15% CODsau= CODvào*(100% - 15%) = 1877*(100% - 15%) = 1596mg/l BODsau=BODvào*(100% - 15%) = 2599*(100% - 15%) =2209mg/l 5- Tính bể tuyển nổi Hệ thống tuyển nổi hiện tại là dạng tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Flotation). Ta có các thông số đầu vào là: Qtbh = 66,7 m3/h BOD5 =2209 mg/l COD = 1596mg/l SS =384.65mg/l Theo khảo sát thì bể tuyển nổi hoạt động tương đối ổn định, thể tích thiết kế ban đầu là: V = 12*2*2.5=60m3 Chọn thời gian lưu nước là: t = 1h Thể tích bể là: V= Q*t = Nhận thấy thể tích thực tế của bể tuyển nổi vẫn đáp ứng được lưu lượng đã thay đổi hiện tại nên giữ nguyên thể tích bể, tuy nhiên cần lắp đặt lại đường ống dẫn nước thải đầu ra tới bể UASB thay vì tới mương Oxi hoá như trước đây. Hiệu quả xử lý: SS giảm 85 %, COD giảm 50%, BOD giảm 36% SSsau = SSvào *(100% -85%) = 337.25*(100% - 85%)= 50.6 mg/l CODsau= CODvào*(100% - 50%) = 1596*(100% - 50%) = 798mg/l BODsau=BODvào*(100% - 36%) = 2209*(100% - 36%) =1413.8mg/l Tính lượng NaOH 30% cần để trung hoà nước thải trước khi xử lý UASB: Nước thải của cao su có pH thấp nên cần phải nâng pH của nước thải lên 7 để tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí ở bể UASB hoạt động. pH đầu vào theo khảo sát của bể cân bằng là: pH = 5,5 Nước thải có pH=5,5 ↔[H+] =10-5,5 (mol/l) Yêu cầu của bể UASB: pH=7.0 ↔ [H+] =10- (mol/l) Nồng độ [OH-] cần dùng là: [OH-]= 10-5,5-10-7=3,06*10-6 (mol/l) Lượng NaOH 30% rắn cần dùng cho 1m3 nước thải là: m = 3,06*10-6 (mol/l)*1000(l/m3)*40(g/mol)* Lượng NaOH ước tính dùng cho một ngày là: 0.41 * 1200 = 492 (g/ngày) Lượng NaOH ước tính dùng cho lưu lượng thiết kế trước đây là: 0.41 * 1000 = 410 (g/ngày) Lượng NaOH 30% dùng thêm mỗi ngày là: 492 – 410 = 82 (g/ngày) Hàm lượng SS sau tuyển nổi là: SSsau = SSvào *(100% -85%) = 337.25*(100% - 85%)= 50.6 mg/l Lượng SS thu được trong một ngày là: MVSS = SSvào *E*Qtbng = 337.25*85%*1200 = 344(KgSS/ngày) 6- Tính bể UASB Thông số đầu vào: Qtbng = 1200 m3/ngày BOD5 =1413.8 mg/l COD = 789mg/l SS = 50.6mg/l pH = 7 Các thông số tính toán: Chọn tải trọng khử COD là: a=10 kg/m3.ngày Yêu cầu xử lý của đầu vào xử lý sinh học hiếu khí là COD ≤500mg/l. Vậy chọn COD đầu ra của bể UASB là 400mg/l. (Tài liệu: Tính toán thiết kế các công trình XLNT- Trịnh Xuân Lai/ trang 197) Hiệu suất xử lý COD theo yêu cầu của UASB là: E= % Lượng COD cần xử lý trong ngày là: G = Qtbng * (CODvào – CODra) = = 1200*(789-400) Dung tích vùng xử lý yếm khí: V= Vận tốc nước đi lên trong bể : v=0,6÷0,9 m/h chọn v = 0,9m/h Diện tích bể: F= Chiều cao vùng xử lý yếm khí: H1 = Chọn H1 = 1(m) ; F = 56 m2 Chọn chiều cao vùng lắng là: H2 = 1.5 m Chọn chiều cao vùng dự trữ là: H3 = 0.5 m chiều cao của bể UASB là: H = H1+H2+H3= 1+1,5+0,5=3 (m) Thể tích toàn bể là: V=H*F = 3*56 = 168m3 => Kích thước xây dựng bể UASB là: L*B*H = 8*7*3 = 168 m3 Thời gian lưu nước trong bể UASB là: t = Bể UASB được xây dựng trên nền tảng cải tạo bể trộn. Dựa trên địa hình thực tế thì mương Oxi hoá có cốt mặt đất có cao hơn so với các công trình khác nên bên cạnh bể UASB phải xây dựng một hố thu nước. Nước từ máng thu của bể UASB chảy tự nhiên về máng thu và được bơm lên mương Oxi hoá. * Tính hố thu nước Chọn thời gian lưu nước ở hố thu là: t = 15 phút => Thể tích hố thu là: V= t*Q = => Chọn kích thước hố thu là: L*B*H = 2,5*2,5*3 =18,7 m3 Vậy chọn thể tích hố thu là: 20 m3 * Tính toán lượng bùn mới cần thiết cho vào bể Các thông số tính toán: Thể tích thực tế: V=L*B*H =8*7*3= 168 m3 Thể tích vùng xử lý yếm khí: V=L*B*H =8*7*1=56m3 Bùn nuôi cấy ban đầu trong bể có hàm lượng X=30kgSS/ ngày Tỉ lệ MLVSS:MLSS của bùn trong bể là 0,75 Lượng bùn phân huỷ kỵ khí cho vào ban đầu có TS =5% Thời gian lưu bùn trong bể : θc = 60 ngày Các thông số đông học được chọn: Hệ số sản lượng Y= 0.04kg VSS/kg COD Hệ số phân huỷ nội bào Kđ =0.015 ngày-1 => Lượng bùn nuôi cấy cần cho vào bể: Ms = tấn Trong đó: Css là nồng độ bùn trong bể. Bùn lấy từ bể kỵ khí của công trình khác có nồng độ SS=30kg/m3 V: thể tích vùng xử lý yếm khí TS: hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy ban đầu Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày Px(VSS) = = 9.83(kgVSS/ngày) Tong đó: Y là hệ số sản lượng bùn (kg VSS/ kg COD) Kd là hệ số phân huỷ nội bào (ngày-1) θc là thời gian lưu bùn (ngày), chọn θ = 60 ngày Q là lưu lượng trung bình ngày( m3/ngày) Lượng bùn sinh ra tính theo SS: Px(SS) =13.1 (kgSS/ ngày) Lượng bùn dư mỗi ngày: Qw = 0.44(m3/ngày) Thể tích khí (CH4,CO2) sinh ra mỗi ngày: (tính theo xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết/ trang 451) Vk=350.84*([CODvào-CODra]*Q – 1.42Px)= =350.84*([789 – 400]*1200* - 1,42*9.83) = 158.87m3/ngày Trong đó: 350.84 là hệ số chuyển đổi lý thuyết 1 kg COD thành CO2 và CH4 (l khí/kg COD) Px là sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày Vk là thể tích khí sinh ra (l/ngày) trong điều kiện tiêu chuẩn (00C và 1 amt) Thể tích khí CH4 sinh ra mỗi ngày (CH4 chiếm 70 % thể tích khí sinh ra) VCH4 = 70% * Vk =70%*158.87 = 111.21m3/ngày Qua bể UASB hàm lượng BOD và COD là: BOD giảm 70%, COD giảm 49.9% CODsau= CODvào*(100% - 49.9%) = 789*(100% - 49.9%) = 395.3mg/l BODsau=BODvào*(100% - 70%) = 1413.8*(100% - 70%) =423.9mg/l 7- Tính mương Oxi hoá Các thông số đầu vào: Q=1200 m3 BODvào =423.9mg/l CODvào = 395.3mg/l SS= 50.6 mg/l Ntổng = Yêu cầu xử lý đạt: BODvào =20mg/l CODvào = 60mg/l SS= 20mg/l NH4+ = 0.5 mg/l NO3- =14 mg/l Thể tích hữu ích của mương Oxi hoá ứng với lưu lượng hiện tại là (tính theo Lâm Minh Triết – XLNT đô thị và công nghiệp / trang 321) V0= Trong đó: Q là lưu lượng L0 là hàm lượng BOD đầu vào Lt là hàm lượng BOD cần đạt sau mương Oxi hoá L là tải lượng BOD lên mương Oxi hoá, L=0.2÷0.4 kg BOD20/m3.ngày, chọn L= 0.35 Theo khảo sát nhận thấy mương Oxi hoá hoạt động tốt. Ta có: Chiều rộng mặt nước là a=18m Chiều rộng đáy mương là: b=16m Chiều rộng xây dựng mương là B=20m Độ sâu mặt nước là h1=1.5m Độ sâu xây dựng mương là H=3,2m Tổng chiều dài của mương là L=60m => Diện tích mặt cắt ướt của mương Oxi hoá là: F = Thể tích hiện tại của mương Oxi hoá là: V = L*F = 60*22.5 = 1530 (m3) Bảng 15: Lựa chọn thể tích mương Oxi hoá Thể tích tính toán Thể tích thực tế Thể tích cải tạo V= 1385m3 V= L*B*H=60*20*3.2 = 1530m3 V= L*B*H=60*20*3.2 = 1530m3 => Vậy hướng cải tạo là giữ nguyên thiết kế mương Oxi hoá vì thể tích hữu ích hiện tại thấp hơn thể tích thiết kế ban đầu. - Thời gian lưu nước trong bể là: t= (Phù hợp với chỉ tiêu thiết kế – theo Tính toán thiết Kế các công trình xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai/ trang 140) - Lượng bùn sản sinh ra trong ngày: G = Q( 0,6SS+0,3BOD5)= 1200(0,6*50.6 + 0.3*423) = 188 kg/ngày * Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn: Cân bằng vật chất trong mương Oxi hoá Q*X0 + Qth*Xth = (Q+Qth)X Trong đó: Q là lưu lượng nước thải chảy vào mương Oxihoá Qth là lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn X nồng độ VSS trong mương Oxi xoá (X = 3500mg/l) X0 nồng độ VSS trong nước thải chảy vào mương Oxi hoá Xth nồng độ VSS tuần hoàn (cặn không tro) (Giả sử nồng độ cặn trong dòng tuần hoàn là Xu = 10 000mg/l Xth = Thường giá trị X0 nhỏ hơn rất nhiều so với X và Xth nên trong phương trình cân bằng vật chất có thể bỏ qua giá trị (X0*Q). Lúc này phương trình cân bằng vật chất có dạng: Qth*Xth = (Q+Qth)X ĩ ( *) Đặt = =α là tỉ số tuần hoàn, lúc này ta có: (*) ĩ α * Xth = X + α * X ĩ α = = Tính lượng cặn dư phải xả hàng ngày: - Hệ số tạo cặn từ BOD5: Yb == Trong đó : Y là hệ số sinh trưởng cực đại (mg bùn hoạt tính/mg BOD5 tiêu thụ) Kd là hệ số phân huỷ nội bào (ngày-1) θ là thời gian lưu bùn: 15 ngày - Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 Px = Yb*Q (S0 – S) *10-3kg/ngày = 0.26*1200*(423-20)* 10-3= 126 kg/ngày -Tổng cặn lơ lửng sinh ra do độ tro của cặn (Z=0,2): Pxl= 157.3 kg/ ngày đêm -Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi là: Pxả = Pxl - = 133.3 kg/ngày đêm - Lượng bùn xả ra hàng ngày từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn cặn: θc = ĩ 15 = ĩQxà = 42 m3/ngày đêm 8- Tính bể lắng ly tâm Giả sử giữ nguyên đường kính và chiều cao bể lắng. Vậy cần kiểm tra lại chiều cao và đường kính, thể tích và thời gian lưu nước. Chọn tỉ lệ MLVSS:MLSS=0.8 MLSS= 4375 mg/l Qtbh = 66,7m3/h Qr = 0,87*Q = 0,87*66,7 = 52m3/h (lưu lượng bùn tuần hoàn) Ls= 5 kg/m2.h (tải trọng chất rắn) =>Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là: As = D=(m) Hiện tại đường kính bể lắng là: D = 0,8Dmáng =0,8*13,5 = 11(m) => Vậy đường kính bể hiện tại khi kiểm tra lại với lưu lượng mới thì không thay đổi đáng kể nên giữ nguyên đường kính bể. Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng là : hL= 3,0 m Chiều cao lớp bùn lắng là : hBL = 1,5 m Chiều cao bảo vệ là: hBV =0,5 m => Chiều cao tổng cộng của bể lắng là: H = : hL+hBL+hBV = 3+1,5+0,5 = 5 (m) - Chiều cao ống trung tâm là: h = 60% hL=60% *3,0 = 1,8 (m) - Đường kính ống trung tâm: d = 20% D = 20%*11,0 = 2,2 (m) - Thể tích phần lắng: VL = - Thời gian lưu nước: t = - Thể tích phần chứa bùn: Vb= AS * 1,5 = 155,7 m3 - Thời gian lưu bùn trong bể là: tb = =2,9 (h) - Tải trọng thuỷ lực của bể: a= - Vận tốc đi lên của nước trong bể: v = - Chiều dài máng thu nước: Lmáng =π * D máng = 3,14*13,5=42,39 ( m) Hiện tại bể lắng hoạt động tốt nhưng đôi khi có hiện tượng bùn nổi lên bề mặt bể, nguyên nhân do bùn hoạt tính tích tụ trong bể nên phân huỷ kỵ khí và nổi lên bề mặt. Hướng khắc phục là giảm thời gian lưu bùn - tăng tốc độ lấy bùn. Bảng 16: Lựa chọn bể lắng Thực tế Cải tạo Dmáng =13,5(m) Dl = 11(m) d = 2,2(m) H = 5 (m) Dmáng =13,5(m) Dl = 11(m) d = 2,2(m) H = 5 (m) 9- Hồ hoàn thiện Đây là hồ thực vật (bèo lục bình). Thời gian lưu nước hiện tại của hồ là: t = ngày Nhận thấy nước thải đầu ra của hồ có SS rất nhỏ, không có mùi hôi, tuy nhiên đáy hồ luôn có một lượng cặn tích tụ do một phần cặn chưa lắng ở bể ly tâm và xác thực vật. Vậy nên tận dụng thời gian nghỉ hoạt động hàng năm (3 tháng) nên tiến hành xả nước và nạo vét hồ. Hồ hoàn thiện được xây dựng là nền đất, cửa xả xây dựng bằng bê tông cốt thép. Giữ nguyên kích thước của hồ là: L*B*H = 80*40*5 10. Hố thu bùn và bể chứa bùn Hiện tại hố thu bùn và bể chứa bùn hoạt động tốt và vẫn đảm bảo thiết kế vì lượng bùn sinh ra hiện nay và lượng bùn theo tính toán thiết kế trước đây không chênh lệch đáng kể. Bể được xây dựng bằng bê tông cốt thép. Hằng năm sau thời gian hoạt động liên tục 9 tháng thì tiến hành vệ sinh bể. Thể tích tương ứng của hố thu bùn là: L*B*H = 1,5*0,8*5 Thể tích tương ứng của bể chứa bùn là: L*B*H = 4*2*5 IV.3 Dự toán giá thành IV.3.1 Dự toán giá thành hệ thống xử lý mới Tính giá thành xây dựng mới: Bảng 17: Chi phí các công trình đơn vị STT Tên công trình Vật liệu Đơn vị tính Số lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Gạn 1 (Latex) BTCT m3 3300 800 000 2 640 000 000 2 Gạn 1 (tạp) BTCT m3 384 800 000 307 200 000 3 Gạn 2 BTCT m3 315 800 000 252 000 000 4 Bể cân bằng BTCT m3 1771 800 000 1 416 800 000 5 Bể tuyển nổi BTCT m3 60 800 000 48 000 000 6 Bể UASB BTCT m3 168 800 000 134 400 000 7 Mương Oxi hoá BTCT m3 1530 800 000 1 224 000 000 8 Lắng li tâm BTCT m3 715 800 000 572 000 000 9 Hồ hoàn thiện Nền đất m3 16000 100 000 1600 000 000 10 Bể chứa bùn BTCT m3 60 800 000 48 000 000 11 Hố thu bùn BTCT m3 6 800 000 4 800 000 12 Hố thu nước BTCT m3 20 800 000 16 000 000 Tổng chi phí xây dựng 8 263 200 000 Tính giá thành cho thiết bị: Bảng 18: Chi phí cho thiết bị STT Tên thiết bị Đơn vị Số lượng Đơn giá Thành tiền 1 Bơm nước thải Bộ 4 8 000 000 32 000 000 2 Bơm bùn Bộ 3 7 500 000 22 500 000 3 Bồn pha NaOH Cái 1 1 500 000 1500 000 4 Bơm định lượng Bộ 2 2 500 000 5 000 000 5 Tủ điện Bộ 1 16 500 00 16 500 000 6 Máng răng cưa Bộ 1 4 000 000 4 000 000 7 Hệ thống gạt bùn Bộ 1 20 000 000 20 000 000 8 Môtơ khuấy Bộ 3 40 000 000 120 000 000 9 Máy ép bùn Bộ 1 130 000 000 130 000 000 10 Hệ thống điện 5 000 000 11 Oáng nhựa PVC, van và ống thép dẫn khí 25 000 000 12 Máy nén khí Cái 1 15 000 000 13 Bồn tạo áp Cái 1 25 000 000 Tổng chi phí cho thiết bị 420 000 000 Tổng giá thành dự toán cho hệ thống mới là: = tổng chi phí xây dựng mới + tổng chi phí cho thiết bị = = 8 236 000 000 + 420 000 000 = 8 656 000 000 (đồng) IV.3.2 Dự toán giá thành cho phần cải tạo Tính giá thành xây dựng cho phần cải tạo: Bảng 19: Chi phí cho các công trình xây dựng mới STT Tên công trình Vật liệu Đơn vị tính Số lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Gạn 1 (Latex) BTCT m3 825 800 000 660 000 000 2 Gạn 2 BTCT m3 90 800 000 77 000 000 3 Bể cân bằng BTCT m3 322 800 000 257 600 000 4 Bể UASB BTCT m3 168 800 000 134 400 000 5 Hố thu nước BTCT m3 20 800 000 16 000 000 Tổng chi phí xây dựng 1 145 000 000 Chi phí cho thiết bị phần cải tạo: Gồm ống nhựa PVC, van và ống thép dẫn khí ở bể UASB là 25 000 000 (đồng). Vậy tổng chi phí phần cải tạo: = tổng chi phí xây dựng + chi phí thiết bị = = 1 145 000 000 + 25 000 000 = 1 170 000 000 (đồng) IV.3.3 Dự toán chi phí vận hành Chi phí trả cho công nhân vận hành: 15 000 000*6 = 9 triệu/ tháng Chi phí cho hoá chất: Lượng NaOH dùng cho một tháng = 82(g) * 30 = 2 460(g/tháng) Chi phí hoá chất = 6 000 * 2,5 = 12 000(đồng/tháng) Chi phí cho điện năng: Lượng điện năng tiêu thụ trung bình năm là: 38 290 kWh/năm Lượng điện năng tiêu thụ trung bình ngày là: 142 kWh/ngày Giá điện sản xuất là 1200(đồng/kWk) chi phí điện năng tiêu thụ trong 1 ngày = 142* 1 200 = 170 400 (đồng/ngày) - Vậy chi phí vận hành cho xử lý 1m3 nước thải là: = [ (9 000 000 +12 000)/30 + 170 400] /1200 = 392 (đồng/m3) - Chi phí xây dựng cơ bản cho xử lý 1m3 nước thải (tính cho 1 năm đầu) là: = (8 656 000 000/365)/ 1 200 = 19 763 (đồng/m3) =>Tổng chi phí xử lý 1m3 nước thải là (tính cho hệ thống mới trong 1 năm đầu): = 19 763 (đồng/m3) + 392 (đồng/m3) = 20 155 (đồng/m3) => Tổng chi phí xử lý 1m3 nước thải tính cho phần cải tạo là: = [(1 170 000 000/365)/1 200] + 392 = 3 063 (đồng/m3) CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ V.1 Kết luận Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy xử lý nước thải Xuân Lập – Công ty cao su Đồng Nai đi vào vận hành từ đầu năm 2005. Từ khi đi vào vận hành cho đến nay, hệ thống đã có những xuống cấp và gặp những sự cố nhất định như: bể gạn 1 và bể cân bằng bị tràn, bể lắng có bông bùn nổi lên và trào vào máng thu nước, bể trộn và bể gạn có mùi hôi nồng nặc So với thiết kế trước đây thì lưu lượng nước thải đã tăng lên đáng kể (300m3/ngày), chính điều này đã dẫn tới tình trạng quá tải ở các công trình đơn vị cũng như hiệu xuất xử lý của hệ thống không ổn định trong thời gian gần đây. Dựa vào dây chuyền công nghệ hiện có, thành phần, tính chất và lưu lượng nước thải đầu vào hiện nay cũng như yêu cầu chất lượng nước thải sau xử lý (TCVN 7586:2006 – tiêu chẩn nước thải chế biến cao su thiên nhiên), dây chuyền công nghệ cải tạo mới đã đề xuất: nâng cấp bể gạn 1(Latex) bằng cách tăng chiều cao của bể để đảm thời gian gạn mủ, thay thế bể trộn bằng mương trộn, tăng thể tích bể gạn 2 và bể cân bằng. Bên cạnh đó đề xuất thiết kế mới bể UASB, bể UASB loại bỏ một lượng lớn chất ô nhiễm hữu cơ và mùi hôi có trong nước thải giúp hệ thống hoạt động đạt hiệu quả cao hơn. Quy trình công nghệ cải tạo được đề xuất này tương đối đơn giản về mặt thi công lắp đặt cũng như vận hành, chi phí cải tạo thấp, thu hồi nhiều mủ cao su. Hơn nữa, kết hợp với thời gian hệ thống ngưng hoạt động cuối tháng 1 hàng năm để cải tạo. Diện tích xây dựng cho công trình mới nhỏ gọn và tận dụng được mặt bằng của công trình cũ. Với dây chuyền công nghệ cải tạo đã đề xuất ở trên, nếu được áp dụng và vận hành đúng phương pháp thì chất lượng nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng nước thải chế biến cao su thiên nhiên - TCVN 7586:2006 (loại B). V.2 Kiến nghị Công ty cao su Đồng Nai nói chung và nhà máy chế biến cao su Xuân lập nói riêng cần quan tâm đến việc áp dụng sản xuất sạch hơn nhằm giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn. Nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm lưu lượng và nồng độ nước thải. Tiến hành trồng nhiều cây xanh có tán rộng xung quanh các công trình đơn vị nhằm hạn chế phát tán mùi hôi ra môi trường dân cư lân cận. Lượng mủ cao su thu hồi ở các bể gạn cần nhanh chóng xử lý ép khô để ngăn chặn sự phân huỷ của các chủng vi sinh vật tạo ra mùi hôi. Nâng cao năng lực vận hành và hiểu biết về môi trường cho đội ngũ công nhân vận hành hệ thống. Đặc biệt phòng quản lý chất lượng nước thải của công ty cần nhanh chóng thiết lập chu kỳ theo dõi, lấy và phân tích mẫu nước thải tại các công trình đơn vị của hệ thống để từ đó chủ động trong công tác kiểm tra, đánh giá hiệu suất xử lý của hệ thống. Từ đó nhanh chóng tìm ra nguyên nhân và hướng khắc phục kịp thời khi có sự cố sảy ra.