Đề tài Đề xuất dây truyền công nghệ xử lý nước thải cho cơ sở sản xuất bún khô Vân Hùng

ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG VÀ TRÁI ĐẤT Tiểu luận ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CƠ SỞ SẢN XUẤT BÚN KHÔ VÂN HÙNG. Họ và tên : Trần Bích Ngọc Ngày sinh : 03- 07- 1993 Mã sinh viên : DTZ1152320054 Thái Nguyên, năm 2014 LỜI CẢM ƠN ! Sản xuất công nghiệp thực phẩm là lĩnh vực sản xuất quan trọng cung cấp những nhu cầu thiết yếu cho con người nhưng bên cạnh đó cũng tạo ra nhiều chất thải. Nếu không có những biện pháp quản lý và xử lý tốt, triệt để thi quá trình sản xuất đó xem như không hiệu quả. Tôi xin đưa ra một hệ thống xử lý nước thải cho Cơ sở sản xuất bún Vân Hùng. Tuy nhiên, do kiến thức và thời gian có hạn nên bài tiểu luận không tránh khỏi nhưng sai sót. Rất mong cô góp ý để bài tiểu luận hoàn thiện hơn. Tôi xin trân thành cảm ơn TS. Phạm Tố Oanh đã chỉ dẫn, cảm ơn chủ cơ sở sản xuất bún Vân Hùng đã tạo điều kiện cho việc tìm hiểu tài liệu, số liệu, cảm ơn tất cả bạn bè đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện bài tiểu luận. Trân thành cảm ơn ! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện. Các số liệu và kết luận nghiên cứu trình bày trong luận văn chưa từng được công bố ở các nghiên cứu khác. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Sinh viên: Trần Bích Ngọc MỞ ĐẦU Từ xưa đến nay, bún được xem là sản phẩm truyền thống của người Việt Nam. Sợi bún trắng, tròn, mềm, được làm từ gạo, là một nguyên liệu chủ yếu để chế biến nhiều món ăn mà tên gọi thường có chữ bún ở đầu như bún riêu, bún mắm, canh bún,Ngoài ra, để bảo quản bún được lâu hơn, người ta thường đem bún phơi khô. Khi sử dụng, đem vắt bún khô trụng với nước sôi là có thể đem đi chế biến thành nhiều món ăn khác. Nhìn chung, bún là một trong những loại thực phẩm phổ biến trong cả nước, chỉ xếp sau những món ăn dạng cơm. Tuy nhiên, ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội và nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng, ngành bún đã được nâng lên quy mô công nghiệp. Bên cạnh các loại mì, phở , cháo ăn liền, đã xuất hiện sản phẩm bún khô ăn liền được sản xuất công nghiệp. Ngoài thị trường tiêu thụ nội địa, sản phẩm bún khô ăn liền còn được xuất khẩu ra nước ngoài. Các phân xưởng sản xuất bún khô thường được đặt trong các nhà máy sản xuất mì, phở, cháo ăn liền. Sự kết hợp như vậy thường mang lại hiệu quả cao về mặt kinh tế, vừa đa dạng hóa sản phẩm cho nhà máy, vừa tiết kiệm được một số chi phí như nguồn nước, giấy phép kinh doanh, vừa tiện lợi trong việc tìm đầu ra cho sản phẩm v.v Các nhà máy thường đặt trong các khu công nghiệp, hoặc các thành phố lớn. Với địa điểm như thế, ta có thể dễ tìm nguồn nhân công, nguyên liệu, thị trường tiêu thụ cho sản phẩm, đồng thời giao thông vận tải sẽ dễ dàng hơn. CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về cơ sở sản xuất bún khô Vân Hùng 1.1.1. Vị trí: Cơ sở sản xuất bún khô Vân Hùng thuộc phố Mới, xã Bồ Sao, huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc. Ranh giới tiếp giáp như sau: - Phía Đông giáp: kênh dẫn nước - Phía Tây giáp: Đường quốc lộ 2A. - Phía Nam giáp: Nhà dân - Phía Bắc giáp: Nhà dân 1.1.2. Lịch sử phát triển. Cơ sở sản xuất bún khô Vân Hùng bắt đầu hoạt động từ năm 1990 đến nay. - Số nhân viên (bao gồm cả công nhân): 10. - Số công nhân trực tiếp sản xuất: 8. - Số giờ làm việc/ngày: 8h. - Số ngày làm việc/năm: 335 ngày. - Hình thức hoạt động: Sản xuất quanh năm. - Tổ chức: Bao gồm 2 người quản lý cơ sở và 8 nhân viên sản xuất. Mỗi năm cơ sở sản xuất trưng bình được 120.600 kg sản phẩm. 1.2. Quy trình sản xuất 1.2.1. Sơ đồ quy trình sản xuất: 1.2.2. Thuyết minh quy trình Gạo nguyên liệu sau khi ngâm với nước và một ít muối, sẽ đưa vào máy nghiền ướt. Hỗn hợp bột sau khi nghiền được tách bớt nước rồi đem đi nhào bột. Sau khi nhào bột trộn thành khối bột. Khối bột này qua máy ép đùn thành dạng sợi rồi mang đi ủ. Cuối cùng đem bún đi phơi (sấy), bó bún thành phẩm và bao gói thành sản phẩm. 1.2.3. Giải thích quy trình. a. Quá trình ngâm gạo Mục đích - Chuẩn bị cho quá trình nghiền gạo. - Nước đi vào bên trong sẽ làm cho cấu trúc hạt gạo trở nên lỏng lẻo, hạt gạo mềm hơn, do đó làm giảm sự gãy vỡ hạt tinh bột trong quá trình nghiền. b. Quá trình nghiền Mục đích: Quá trình nghiền làm giảm kích thước hạt gạo, giải phóng hạt tinh bột, chuẩn bị cho quá trình nhào trộn bột. c. Quá trình nhào bột Mục đích: Phá vỡ liên kết của hạt tinh bột, tạo cấu trúc gel cho khối bột nhào. d. Quá trình ép tạo sợi Mục đích : Tạo hình cho sợi bún e. Quá trình ủ Mục đích: Ổn định cấu trúc gel, tạo ñiều kiện cho nước phân bố ñều khắp các sợi bún, hạn chế sự gãy vỡ trong quá trình sấy. f. Quá trình phơi (sấy) Mục đích: Giảm hàm ẩm để tăng thời gian bảo quản. g. Bó bún Mục đích: - Chuẩn bị cho quá trình bao gói. - Giúp sản phẩm dc cố định ko bị rối. h. Bao gói Mục đích - Hoàn thiện sản phẩm. -Bảo quản: tránh sự xâm nhập của vi sinh vật, gãy vụn trong quá trình vận chuyển. 1.3. Nước thải và vấn đề trong sản xuất bún khô 1.3.1. Tính chất nước thải sản xuất bún khô Nguồn ô nhiễm của nước thải sản xuất bún chủ yếu là chất hữu cơ dễ phân hủy. Các chỉ tiêu COD, BOD5, N,..vượt rất nhiều lần so với tiêu chuẩn nước thải. ngoài ra nước thải còn có mùi rất thối. Bảng tính chất nước thải làng nghề sản xuất bún Thông số Nước thải đầu ra QCVN 40-2011 A B BOD5 (mg/l) 2154.2 30 50 COD (mg/l) 3091.59 75 150 pH 4.6 6 - 9 5.5- 9 NH4+ 60.45 20 40 SS 280 50 100 Nhận xét: Ta nhận thấy nước thải sản xuất bún có độ đục cao, màu trắng đục, chứa nhiều cặn lơ lửng, mùi chua, pH thấp. Các thông số phân tích đều vượt QCVN 40:2011/BTNMT gấp nhiều lần. Chất hữu cơ trong nước thải chủ yếu có nguồn gốc từ tinh bột đã biến tính, rất dễ bị thủy phân. Tỷ lệ COD/BOD5 cao, phù hợp với xử lý bằng phương pháp sinh học. Tuy nhiên loại nước thải này có hàm lượng BOD5 và COD cao nên cần phải được xử lý yếm khí để giảm tải trọng chất hữu cơ trước khi chuyển sang các công trình hiếu khí. 1.3.2. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước: - Nước thải sinh ra từ quá trình sản xuất sản phẩm với hàm lượng các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, vi sinh vật và có độ màu cao. - Nước thải sinh hoạt có chứa các chất cặn bã, các chất lơ lửng, các hợp chất hữu cơ và các vi sinh vật. - Nước mưa chảy tràn qua khu vực sân phơi của cơ sở sản xuất sẽ cuốn theo các chất bẩn gây ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận. - Nước từ quá trình tách nước, vo gạo, ngâm gạo, rửa máy móc thiết bị nhà xưởng. - Nguồn tiếp nhận là kênh nước cạnh nơi sản xuất - Nước thải của cơ sở sản xuất được thai thẳng ra kênh nước đằng sau cơ sở sản xuất gây ô nhiễm. Ảnh hưởng đến khu vực xung quanh. 1.3.3. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường không khí và rác thải. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm không khí: - Mùi hôi do quá trình phân hủy chất thải rắn, nước thải sinh ra các loại khí có mùi. - Hoạt động của các phương tiện giao thông vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm tạo ra bụi và khí thải có chứa NOx, CO, SO2... Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn: - Tiếng ồn phát sinh từ máy nghiền bột nước - Chất thải rắn sinh ra từ vỏ đựng nguyên liệu, vỏ đựng sản phẩm. Sản phẩm rơi vãi từ các công đoạn. - Chất thải rắn sinh hoạt của cơ sở sản xuất: bao bì ni lông, giấy vụn, bao tải. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1. Xử lý cơ học 2.1.1. Song chắn rác Song chắn rác (lưới chắn rác) là một công trình xử lý cơ học sơ bộ trong hệ thống xử lý nước thải sản xuất và sinh hoạt. Nó thường là hạng mục đầu tiên của hệ thống, nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại những loại rác thải dạng rắn, thô xuất hiện trong quá trình sản xuất, sinh hoạt hoặc các loại túi nylon, giấy, cỏ cây, bao bì, hộp đựngrơi vào dòng chảy nước thải tránh sự tắc nghẽn đường ống dẫn nước, làm hư hỏng máy bơm, gây khó khăn cho các quá trình xử lý kế tiếp. Có thể phân loại song chắn rác theo các hình thức như sau: - Phân loại theo khe hở của song chắn rác, có 3 kích cỡ: loại thô lớn (30 – 200mm), loại trung bình (16 – 30mm), loại nhỏ (dưới 16mm). - Theo cấu tạo của song chắn rác: loại cố định và loại di động. - Theo phương thức lấy rác: loại thủ công và loại cơ giới. 2.1.2. Bể lắng cát Bể lắng cát nhằm loại bỏ các hạt cặn có kích thước hạt lớn hơn 0,2mm như cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ ra khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và làm tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy, trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát. Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và phải trước bể lắng thứ cấp. Có 3 loại bể lắng cát chính: Bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (dạng hình chữ nhật hoặc vuông), bể lắng cát có sục khí hoặc bể lắng cát có dòng chảy xoáy. Các bể lắng cát thường được lắp thêm thanh gạt ở đáy bể để thu cát tập trung vào một vị trí và bộ phận cơ giới để lấy cát ở đáy bể. 2.1.3. Bể lắng Bể lắng sơ cấp Bể lắng sơ cấp (primary sedimentation tanks) là một trong những công trình xử lý nước thải cổ điển nhất, nó có nhiệm vụ giữ lại các chất không hòa tan, trôi lơ lửng trong nước thải như: - Các chất rắn có khả năng lắng. - Các chất dầu, mỡ và các vật liệu nổi khác. - Một phần các chất thải hữu cơ. Bể lắng sơ cấp nếu được thiết kế và vận hành tốt thì có khoảng 50 - 70 % chất rắn lơ lửng bị giữ lại và làm giảm 25 - 40 % hàm lượng BOD5 trước khi đi vào việc xử lý bằng phương pháp sinh học. Các loại bể lắng: Có nhiều cách phân loại bể lắng như phân loại theo hình dạng: bể lắng vuông, chữ nhật hay bể tròn; phân loại theo cách đưa nước vào: bể gián đoạn và bể liên tục; phân loại theo hướng dòng chảy: bể lắng ngang, bể lắng đứng. Sau đây là vài loại bể lắng phổ biến nhất: Bể lắng ngang: Nước thải đi vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước chuyển động đều nước vào vùng lắng, thường cấu tạo dạng máng có lỗ. Bể lắng ngang thường chia làm nhiều ngăn, chiều rộng mỗi ngăn từ 3 -6m. Chiều dài không quy định. Khi bể có chiều dài quá lớn có thể cho nước chảy xoay chiều. Để giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng có thể xây dựng bể lắng nhiều tầng. + Ưu điểm: Gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể hoặc dọc thwo chiều dài của bể. Hiệu quả xử lý cao. + Nhược điểm: Giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn, chiếm nhiều diện tích xây dựng. Bể lắng đứng: - Nguyên tắc hoạt động: Nước chảy vào ống trung tâm giữa bể, đi xuống dưới vào bể lắng. Nước chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể. Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và đưa sang bể lọc. - Ưu điểm: Thiết kế gọn, diện tích đất xây dựng không nhiều, thuận tiện trong việc xả bùn hoặc tuần hoàn bùn. - Nhược điểm: hiệu quả xử lý không cao bằng bể lắng ngang, chi phí xây dựng tốn kém, hiệu suất xử lý không cao. b. Bể lắng thứ cấp Bể lắng thứ cấp được sử dụng để lắng bùn sau khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Đây là một công đoạn quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, nhất là xử lý nước thải bằng vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng. Bùn thải từ quá trình này chủ yếu là vi sinh vật và xác của chúng sinh ra trong quá trình xử lý, được gọi là bùn hoạt tính. Để bổ sung vi sinh vật cho bể xử lý, một phần bùn hoạt tính này được bơm trở lại bể xử lý, phần còn lại sẽ được mang đi xử lý cùng bùn lắng ở bể lắng sơ cấp. 2.1.4. Bể điều hòa Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt, lưu lượng và chất lượng nước thải thường không giống nhau tại các thời điểm. Nước thải đầu vào không ổn định khiến việc xử lý gặp nhiều khó khăn, xây dựng các công trình xử lý rất tốn kém, nhưng hiệu quả xử lý lại không cao, thậm chí có thể gây hư hại thiết bị Chính vì thế, việc đảm bảo sự ổn định lưu lượng và chất lượng nước thải đầu vào trong suốt quá trình sản xuất và sinh hoạt là điều kiện tiên quyết cho việc xử lý nước thải ở các bước tiếp theo. Bể điều hòa chính là công trình được đưa ra để giải quyết vấn đề này. Bể điều hòa là công trình nhằm tăng cường khả năng kiểm soát lưu lượng và chất lượng nước thải bằng cách điều hòa lưu lượng đơn thuần hoặc kèm với xử lý sơ bộ. Phân loại: Có ba loại bể điều hóa chính: Điều hòa lưu lượng , điều hòa chất lượng và điều hòa cả lưu lượng và chất lượng.. Công dụng của bể điều hòa: Kiểm soát sự biến thiên lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày, tạo dòng thải ổn định cho các bước xử lý kế tiếp. Kiểm soát sự biến động thành phần chất thải trong nước thải, tránh hiện tượng sốc tải. Xử lý sơ bộ hoặc điều chỉnh một vài thông số nước thải (pH, độ đục) tạo thuận lợi cho các khâu xử lý tiếp sau. Vị trí của bể điều hòa: Bể điều hòa thường được đặt ngay sau các công trình xử lý sơ bộ như song chắn rác, ngăn thu nước, ngăn tiếp nhận, bể lắng cát Cấu tạo bể điều hòa khá đơn giản, bể điều hòa có thể có thêm hệ thống thổi khí hoặc khuấy trộn nhằm đồng đều dòng thải, oxy hóa sơ bộ các chất hữu cơ và tránh sự phát sinh vi khuẩn kị khí phân hủy gây mùi hôi thối. 2.1.5. Bể lọc Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại chúng được, là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏng hoặc pha khí bằng cách cho dòng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy qua lớp ngăn xốp, các hạt rắn sẽ bị gữi lại. Lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất thấp sau vách ngăn. Vật liệu: +Dạng vách: làm bằng thép tấm có đục lỗ hoặc bằng lưới thép không rỉ nhôm, niken, đồng,.. và cả các loại vải khác nhau (thủy tinh, amiang, bông len, sợi,..).Yêu cầu: trở lực nhỏ, đủ bền về hóa học, dẻo cơ học, không bị trương nở và bi phá hủy ở điều kiện lọc cho trước. +Bể lọc với lớp vật liệu dạng hạt: có thể là cát thạch anh, than cốc, sỏi nghiền, than nâu, than gỗ,...tùy thuộc vào loại NT và điều kiện kinh tế. Đặc tính quan trọng của vật liệu lọc là: độ xốp và bề mặt riêng. Độ xốp phụ thuộc vào cấu trúc, kích thước các hạt xốp, cách sắp đặt các hạt xốp. Bề mặt riêng của lớp vật liệu xốp được xác định bằng độ xốp của các hạt và hình dạng của chúng. Quá trình lọc gồm các giai đoạn sau: 1.Di chuyển các hạt tới bề mặt các chất tạo thành lớp lọc. 2.Gắn chặt các hạt vào bề mặt. 3.Tách các hạt bám dính ra khỏi bề mặt. +Lọc qua màng lớp bã được tạo thành trên bề mặt vật liệu lọc: các hạt có kích thước lớn hơn kích thước mao quản lớp vật liệu lọc bị gữi lại, tạo thành lớp bã và cũng trở thành như lớp vật liệu lọc. (đặc trưng cho bể lọc chậm). +Lọc không tạo thành lớp màng các tạp chất: quá trình lọc xảy ra trong bề mặt lớp vật liệu lọc dày, các hạt tạp chất bị gữi lại trên các hạt của vật liệu lọc bằng lực bám dính. Đại lượng bám dính phụ thuộc vào các yếu tố: độ lớn, hình dạng hạt, độ nhám bề mặt, thành phần hóa học, tốc độ dòng chảy, nhiệt độ chất lỏng,... Khi số hạt tới bề mặt lớp lọc trong một đơn vị thời gian bằng số hạt rời khỏi bề mặt đó, sự bão hòa xảy ra và lớp lọc không còn khả năng lọc nữa. 2.2. Các phương pháp hóa lý 2.2.1. Phương pháp keo tụ Các hạt cặn có kích thước lớn thường được loại bỏ khỏi nước bằng biện pháp lắng nhưng các hạt có kích thước nhỏ thường tồn tại ở trạng thái lơ lửng, trạng thái phân tán dạng keo không tụ lắng được, một phần trong số đó (có kích thước lơn hơn 10-4mm) có thể loại ra bằng biện pháp lọc, số còn lại cần phải có sự kết hợp giữa biện pháp hóa học và cơ học, tức là cho vào nước cần xử lý một số chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau đồng thời kết dính các hạt cặn lơ lửng trong nước, tạo ra các bông cặn có trọng lượng lớn và lắng xuống ở bể lắng hoặc giữ lại ở bể lọc, quá trình này gọi là quá trình keo tụ. Việc khử các hạt keo rắn bằng trọng lượng đòi hỏi cần phải trung hòa điện tích của chúng, sau đó là liên kết chúng lại với nhau. Hóa chất dùng để keo tụ: Phèn nhôm Al2(SO4)3.14H2O; AlCl3.6H2O; NaAlO2 Phèn sắt FeSO4.7H2O; FeCl3; AlFe(SO4)3.nH2O; FeClSO4 Cation polymer Anion polymer Vôi Cặn tạo độ đục Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ: Ảnh hưởng của pH Độ kiềm Nhiệt độ nước Liều lượng chất keo tụ và chất trợ keo tụ Tạp chất trong nước Tốc độ khuấy trộn Môi chất tiếp xúc: nếu trong nước duy trì một lớp cặn bùn nhất định, khiến cho quá trình kết tủa càng hoàn toàn, tốc độ kết tủa tăng. 2.2.2. Phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi là quá trình tách các hạt rắn hoặc lỏng( các chất lơ lửng, dầu, mỡ) ra khỏi nước, được thực hiện bằng cách cung cấp các bọt khí mịn vào pha lỏng. Các bọt khí dính kết các hạt khiến cho lực đẩy của bọt khí kết hợp với hạt rắn đủ lớn để kéo các hạt này nổi trên bề mặt. Nhờ đó mà các hạt có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước cũng nổi được. Bọt nổi lên mặt nước được loại bỏ bằng các thiết bị gạt bọt. Các phương pháp tuyển nổi: Tuyển nổi bằng khí phân tán Tuyển nổi bằng khí hòa tan Tuyển nổi chân không Tuyển nổi điện cực 2.2.3 Phương pháp hấp phụ Phương pháp hấp phụ được sử dụng để làm sạch triệt để nước thải khỏi một số chất hòa tan, không có khả năng phân hủy sinh học, có độc tính cao hoặc xử lý cục bộ để thu hồi một số chất có giá trị cao. Các chất đó thông thường là các kim loại nặng ( crom, thủy ngân, asen), các chất hữu cơ, các chất màu ( phenol, alkylbenzen- sulphonic, acid, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm, các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu, diệt cỏ Các phương pháp hấp phụ: Hấp phụ lý học: là khả năng hấp thụ xảy ra nhờ các lực liên kết vật lý giữu chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ như lực Vander Waals. Các hạt bị hấp phụ vật lý chuyển động tự do trên bề mặt chất hấp phụ và đây là quá trình hấp phụ đa lớp( hình thành nhiều lớp phân từ trên bề mặt chất hấp phụ). Hấp phụ hóa học: là quad trình hấp phụ trong đó có xảy ra phản ứng hóa học giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ. Trong xử lý nước thải, quá trình hấp phụ thường là sự kết hợp của cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Khả năng hấp phụ các chất phụ thuộc vào: Diện tích mặt chất hấp phụ (m2/g) Nồng độ chất bị hấp phụ Vận tốc tương đối giữa hai pha Cơ chế hình thành liên kết: hóa học và lý học 2.2.4. Trao đổi ion Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion. Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng không hòa tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion. Phương pháp này được áp dụng để làm sạch nước thải khỏi các kim loại như: Zn, Cu, Pb, ni, Hg, Cd, V, Mn,, cũng như cácc hợp chất của asen, photpho, xyanua và các chất phóng xạ, khử muối trong nước cấp, cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt mức làm sạch cao. Thứ tự các cation có khả năng trao đổi xếp theo chiều yếu dần như sau: Ra2+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Ni2+ > Cu2+ > CO2+ > Zn2+ > UO2+ > Ag+ > Cs+ > K+ > Na+ > Li+ Thứ tự các anion có khả năng trao đổi xếp theo chiều yếu dần như sau: HCRO-4 > CrO42- > ClO4- > SeO42- > SO42- > NO32- > Br- > HPO4- > HASO4- > SeO32- > CO32- > CN- > NO2- > Cl- > H2PO4- > HCO3- > OH- > CH3COO- > F- Trao đổi ion được xem là một dạng quá trình hấp thụ. 2.3. Các phương pháp hóa học 2.3.1. Phương pháp trung hòa Nước thải chứa acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về khoảng 6,5 - 8,5 trước khi thải vào nguồn nhận hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo. Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách: - Trộn lẫn nước thải acid và nước thải kiềm; - Bổ sung các tác nhân hóa học; - Lọc nước acid qua vật liệu có tác dụng trung hòa;- Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước acid. 2.3.2. Phương pháp oxi hóa – khử Là phương pháp áp dụng trong xử lý nước cấp và nước thải dựa trên tính chất oxi hóa hoặc khử của một số chất. Để xử lý nước chứa chất có tính khử, người ta có thể sử dụng nhiều chất có tính oxi hóa như Cl2( dạng khí và lỏng), Ca(ClO3)2, Ca(ClO4)2, NaClO4, MnO2 Ngược lại, khi oxi hóa chất thải chứa các chất có tính oxi hóa, người ta dùng chất khử như FeSO4, NaHSO3,. Một số phương pháp oxi hóa- khử thông thường: Oxi hóa bằng clo và hợp chất của clo: Quá trình oxi hóa Xyanua bằng Clo được thực hiện trong môi trường kiềm. Khi cho Clo vào nước, hypocloric acid được tọa thành theo phương trình phản ứng sau: Cl2 + H2O HClO + HCl Hypocloric acid phản ứng với ion CN- theo phương trình phản ứng sau: CN- + HClO CNCl + OH- CNCl + OH- Cl- + HClO + ½ N2 Phản ứng thứ nhất xảy ra không phụ thuộc vào pH, trong khi đó phản ứng thứ hai phải thực hiện ở pH lớn hơn 10. Acid xyanic tạo thành bị phân hủy thành CO2 và N2 theo phản ứng sau: 2CNO- + 3ClO- + H2O 2CO2 + N2 + 3Cl- + 2OH- Phản ứng này xảy ra chậm hơn ở pH cao hơn, do đó phải duy trì pH trong khoảng từ 7,5- 8,0 Vì vậy, việc khống chế pH hai giai đoạn phải được thực hiện chặt chẽ cùng với việc cung cấp đầy đủ lượng chất oxi hóa. Hypolorat natri cũng có thể được sử dụng thay cho Clo. Oxy hóa bằng Ozon Xyanua cũng có thể bị oxi hóa bằng ozon và tạo thành các sản phẩm không độc hại theo phương trình phản ứng sau: CN- + O3 CNO- + O2 2CNO- + 3O2 + H2O 2HCO3 + N2 + 3O2 2.3.3. Phương pháp kết tủa. Cơ sở của phương pháp này là dựa vào phản ứng trao đổi ion AB + CD AD + CB Sản phẩm của phản ứng này thường tạo ra các chất kết tủa dễ dàng tách ra khỏi nước. 2.4. Phương pháp sinh học 2.4.1. Phương pháp sinh học kỵ khí Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau: VSV + Chất hữu cơ ——————> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới Một cách tổng quát quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn: - Giai đoạn 1: thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử; - Giai đoạn 2: acid hóa; - Giai đoạn 3: acetate hóa; - Giai doạn 4: methan hóa. Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành: - Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB); - Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí. 2.4.2. Phương pháp sinh học hiếu khí. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn: - Oxy hóa các chất hữu cơ; - Tổng hợp tế bào mới; - Phân hủy nội bào. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành: - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí. Trong số các quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất. - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate với màng cố định.​ CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CƠ SỞ SẢN XUẤT BÚN KHÔ VÂN HÙNG Đặc trưng ô nhiễm môi trường của các cơ sở sản xuất bún là nước thải. Nước thải sản xuất bún tại hầu hết các làng nghề và cơ sở sản xuất tư nhân trên cả nước đã bị ô nhiễm ở mức độ nghiêm trọng, cụ thể: nước thải sản xuất bún tai cơ sở sản xuât bún khô Vân Hùng với giá trị COD là 3091,59 mg/l (vượt tiêu chuẩn cho phép hơn 20 lần); BOD5 là 2154.2 mg/l (vượt tiêu chuẩn cho phép hơn 40 lần); NH4+ là 60.45 mg/l (vượt tiêu chuẩn cho phép xấp xỉ 2 lần); SS là 280 mg/l ( vượt quá tiêu chuẩn cho phép gần 3 lần)_ vượt quá QCVN 40-2011 (Loại B) Tuy nhiên, tại các cơ sở sản xuất bún không thực hiện biện pháp xử lý nước thải, nước thải đều được thải trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm nặng đối với môi trường, làm giảm chất lượng nước, ảnh hưởng tới sức khỏe con người và sinh vật. Xuất phát từ thực tiễn đó và dựa trên việc phân tích thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, kỹ thuật của cơ sở sản xuất, tôi xin đề xuất dây truyền xử lý nước thải tại cơ sở sản xuất bún khô Vân Hùng. 3.1. Đề xuất dây truyền công nghệ xử lý Trong quy trình xử lý nước thải, bể kỵ khí quyết định trên 60% kết quả xử lý nước thải. Các loại vi sinh kỵ khí hoạt động rất mạnh và hiệu quả, vi sinh kỵ khí thường sinh ra trong điều kiện tại chỗ. Sau quá trình phân hủy kỵ khí thường sinh ra một lượng sinh khối lớn, là các chất cặn phân hủy cùng với lượng chất thải của vi sinh - lượng sinh khối này nếu đi ngay vào khâu lọc, sẽ làm tắc nghẽn khe lọc cản trở việc lọc sạch nước thải. Chính vì vậy, quá trình xử lý kỵ khí luôn đi kèm khâu lắng liên tục để giữ lại sinh khối cho phân hủy triệt để rồi xả ra ngoài. Tính toán thiết kế bể xử lý kỵ khí phải dựa vào các yếu tố: - Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày). - Tính chất nước thải giàu hay ít hữu cơ, lâu hay chóng phân hủy để xác định thời gian nước lưu trong bể có hiệu quả. Thông thường từ 2 đến 5 ngày, tùy thuộc loại hữu cơ phân hủy lâu hay mau. Bể sẽ gồm 2 phần. Phần kín có nắp là kỵ khí bao gồm ngăn chứa, ngăn lắng 1 và ngăn lắng 2 (thông nước bằng các siphông chữ T để chỉ cho nước lắng đi qua, cặn giữ lại). Phần hở không có nắp phía sau là ngăn chuyển tiếp giữa kỵ khí và hiếu khí tiếp sau, có cấu tạo lọc lỗ rỗng lớn để giữ thêm sinh khối và lắng đợt cuối trước khi bơm nước sang công trình xử lý tiếp theo hoặc ra nguồn tiếp nhận. Giải thích: Ngăn A: Ngăn chứa điều hòa, xử lý kỵ khí và lắng I Ngăn B và C: Ngăn xử lý kỵ khí và lắng II và III Ngăn D: Ngăn chuyển hóa vi sinh và lưu giữ sinh khối Ngăn E: Ngăn xử lý hiếu khí và lắng IV Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước thải: Nước thải cơ sở sản xuất bún theo hệ thống thu gom sẽ đi qua song chắn rác. Sau khi qua song chắn rác, nước thải sẽ chảy vào bể xử lý sinh học qua ngăn A đầu tiên. Tại đây nước thải sẽ được điều hòa và xử lý kị khí một phần kết hợp với lắng bậc I. Trong quy trình xử lý nước thải, bể kỵ khí quyết định trên 60% kết quả xử lý nước thải. Các loại vi sinh kỵ khí hoạt động rất mạnh và hiệu quả, vi sinh kỵ khí thường sinh ra trong điều kiện tại chỗ. Sau quá trình phân hủy kỵ khí thường sinh ra một lượng sinh khối lớn, là các chất cặn phân hủy cùng với lượng chất thải của vi sinh. Chính vì vậy, quá trình xử lý kỵ khí luôn đi kèm khâu lắng liên tục để giữ lại sinh khối cho phân hủy triệt để rồi xả ra ngoài. Nước thải tiếp tục được đưa qua các ngăn B và C (thông nước bằng các siphông chữ T để chỉ cho nước lắng đi qua, cặn giữ lại) nhằm xử lý kị khí triệt để và lắng trước khi qua ngăn chuyển hóa vi sinh (ngăn D). Ngăn D được coi là ngăn chuyển tiếp giữa kị khí và hiếu khí. Cuối cùng nước thải sẽ được đưa vào ngăn E để xử lý hiếu khí và được bơm tới nguồn tiếp nhận. Giải thích dây truyền công nghệ: Ngăn lắng kết hợp với bể điều hòa và kị khí (A): Nhằm giữ lại những chất rắn lơ lửng có kích thước bé, chất lắng lơ lửng sẽ lắng xuống đáy bể, được thu hồi làm thức ăn gia súc và xử lý kị khí một phần chất hữu cơ. Công đoạn này có tác dụng giảm tải cho các quá trình sinh học phía sau. Ngăn này nhằm ổn định lưu lượng và tải lượng nước thải trước khi đưa vào ngăn xử lý tiếp theo. Ngăn sinh học kỵ khí (B & C): Tại ngăn sinh học kỵ khí, các vi sinh vật kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản và khí Biogas (CO2, CH4, H2S, NH3), theo phản ứng sau: Chất hữu cơ + Vi sinh vật kỵ khí → CO2 + CH4 + H2S + Sinh khối mới + Qua quá trình lắng tại ngăn sẽ giúp giữ lại các chất cặn phân hủy cùng với lượng chất thải của vi sinh vật. Ngăn chuyển hóa vi sinh (D): Đóng vai trò chuyển tiếp từ quá trình phân hủy kị khí sang quá trình phân hủy hiếu khí. Đồng thời lưu giữ thêm sinh khối cho vi sinh vật hiếu khí. Ngăn sinh học hiếu khí (E): Trong bể sinh học hiếu khí, các vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy hòa tan phân hủy và chuyển hóa chất hữu cơ trong nước thải thành sinh khối, CO2 và nước. Các vi sinh vật tập hợp thành tập đoàn, dưới dạng các bông bùn hoạt tính. Nguồn oxy hòa tan được cung cấp từ máy thổi khí thông qua hệ thống ống phân phối khí. Khi nguồn oxy hòa tan được đảm bảo, quá trình oxy hóa sinh học các chất ô nhiễm và quá trình nitrat hoá diễn ra triệt để. Kết quả nước được làm sạch và sinh khối vi sinh vật tăng lên. Tại ngăn này cũng xảy ra quá trình lắng để lắng bùn sau xử lý. KẾT LUẬN Trong quá trình sản xuất, cùng với việc phát triển kinh tế, cơ sở đã gây ô nhiễm môi trường nước tại khu vực. Qua kết quả phân tích mẫu có thể thấy nguồn nước bị ô nhiễm nặng nề bởi các chỉ tiêu BOD5, COD, NH4+ và SS. Nguyên nhân chủ yếu là do nước thải từ các quá trình như tách nước, vo gạo, ngâm gạo, rửa xưởng, nước mưa chảy trần cuốn theo đất, cát, chất thải rắn... Hiện tại cơ sở sản xuất bún khô Vân Hùng chưa có biện pháp xử lý nước thải, gây bức xúc cho người dân tại khu vực. Do đó, việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải tại cơ sở là cần thiết. TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Thị Thanh, 2004, Giáo trình Công nghệ môi trường, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 1999, Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp – QCVN 40:2011/BTNMT