Khảo sát và đánh giá hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Phước Hiệp

u đem lọc. Đem giấy lọc sấy ở 100 – 105oC đến khối lượng không đổi. Để nguội ở bình hút ẩm. Cân giấy có cặn. Ghi kết quả cân được (m2’). Tính kết quả Cặn hoà tan (X) tính bằng mg/l, theo công thức: X= m2'- m2×1000V Trong đó: m2’ - khối lượng giấy lọc có cặn, mg. m2 - khối lượng giấy lọc không có cặn, mg. V - Khối lượng nước lấy để phân tích, ml. Xác định nhu cầu oxy sinh hóa BOD Chỉ tiêu BOD được xác định bằng cách phân tích hàm lượng oxy hòa tan. Thường mẫu phân tích có hàm lượng chất hữu cơ cao nên cần phải pha loãng. Tuy nhiên khi hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu thấp, có thể tiến hành phân tích trực tiếp, không phải pha loãng mẫu. Phương pháp 5210 APHA 1999 được sử dụng trong phương pháp phân tích BOD5 hòa tan của viện tài nguyên và môi trường. Phương pháp ủ 5 ngày. Mẫu phân tích được lọc qua giấy lọc Whatman GF/C kích thước lỗ lọc 1,2µm để loại bỏ hạt cặn, pha loãng mẫu và rót tràn đầy vào chai BOD chuyên dùng đem ủ ở 200C trong 5 ngày. Xác định hàm lượng oxy hòa tan trước và sau khi ủ. Trong phân tích BOD, độ giảm nồng độ oxy hòa tan sau 5 ngày ủ phải hơn 2 mg/L và nồng độ oxy hòa tan còn lại phải lớn hơn 0,5 mg/L, sai số thí nghiệm khoảng ± 5% Xác định hàm lượng NO2- :phương pháp Griess Ilosvay Diazonium. Nguyên tắc: Nitrite (NO2-) trong môi trường acid mạnh sẽ hình thành HNO2, HNO2 mới hình thành sẽ kết hợp với acid sulfanilique cho ra muối Diazonium sulfanilique. NaNO2 + 2HCl + HSO3-C6H4-NH2 = HSO3-C6H4-N=N-Cl+ NaCl + H2O Sau đó muối diazonium sulfanilique sẽ kết hợp với thuốc thử a. napthylammine cho ra a. Napthylammine diazonium sulfanilique. HSO3-C6H4-N=N-Cl + C10H9NH2 = HSO3-C6H4-N=N-C10H8NH2 + HCl a. napthylammine diazonium sulfanilique là một hợp chất có màu hồng, cường độ đậm hay nhạt tùy thuộc vào hàm lượng NO2- có trong mẫu nước lúc ban đầu. Nồng độ được xác định bởi máy so màu quang phổ ở bước sóng 530 nm. Thuốc thử: PRE 1: Cân 5g sulfanilic acid và 250g natri acetate hòa tan với nước cất thành 500ml. PRE 2: hòa tan 0,5g 1-naphthylamine và 25ml acetic acid với nước cất thành 500ml. Dung dịch A: Hòa tan 100ml PRE 1 với 100ml PRE 2. Dung dịch B: Dung dịch acetic acid nguyên chất. Dung dịch chuẩn: Dung dịch NaNO2 500mg/l: hòa tan 0,25g NaNO2 trong 500ml nước cất. Dung dịch NaNO2 5mg/l: hòa tan 1ml dd NaNO2 500mg/l với nước cất thành 100mL. Cách tiến hành: Chọn 6 bình tam giác có dung tích 50ml, cùng kích thước, không màu lần lượt cho vào các hóa chất sau: Bảng 2.3: Các bước thiết lập mẫu chuẩn để phân tích nitrite bằng phương pháp Griess llosvay, Diazonium. STT Nồng độ mẫu chuẩn (mg/l) Thể tích dung dịch NaNO2 5mg/l Thể tích nước cất (ml) 0 0 0 50 1 0.1 1 49 2 0.2 2 48 3 0.3 3 47 4 0.4 4 46 5 0.5 5 45 Tiến hành lập đường chuẩn: Đong lần lượt 20ml từng nồng độ mẫu chuẩn cho vào 6 bình tam giác có ký hiệu nồng độ đã chuẩn bị. Lần lượt cho vào: 1ml thuốc thử A và 5ml thuốc thử B Chờ 40 phút dd sẽ có màu hồng nếu có nitrite (màu sẽ ổn định sau 40 phút đến 4 giờ ), ta đem so màu ở bước sóng 530 nm. Chú ý: nếu màu hồng quá đậm thì nên làm lại bằng cách pha loãng, sau khi ghi kết quả từ máy, chúng tôi xử lý với hệ số pha loãng sẽ cho kết quả nồng độ của mẫu cần đo. Tiến hành vẽ đường chuẩn của giá trị độ hấp thu quang A đo được phụ thuộc vào nồng độ đã biết. Sau khi đã có dãy dung dịch chuẩn chúng tôi tiến hành các thao tác phân tích hoàn toàn tương tự như với mẫu. Đong 20ml mẫu nước cần đo vào bình tam giác và tiến hành lần lượt tương tự như với mẫu chuẩn. Sau đó, dựa vào đường chuẩn đã được thiết lập chúng tôi xác định được hàm lượng NO2 trong mẫu nước cần phân tích. Xác định hàm lượng Nitrate NO3- :Phương pháp salycilat. Thuốc thử Dung dịch A - Hòa tan 5g natri salicylate thành 1000ml với nước cất. Dung dịch B - Dung dịch H2SO4 98% Dung dịch C - Hòa tan 100g C4H4KNaO6.4H2O thành 1000ml với nước cất. Dung dịch D - Dung dịch NaOH 10N: hòa tan 400g NaOH thành 1000ml với nước cất. Dung dịch chuẩn Dung dịch KNO3 500mg/l: hòa tan 0,25g KNO3 trong 500ml nước cất. Dung dịch KNO3 50mg/l : hòa tan 10ml dd KNO3 500mg/l thành 100ml với nước cất. Cách tiến hành Chọn 6 bình tam giác có dung tích 100ml, cùng kích thước, không màu lần lượt cho vào các hóa chất sau: Bảng 2.4: Các bước thiết lập mẫu chuẩn để phân tích nitrate bằng phương pháp Salicilate. STT Nồng độ mẫu chuẩn (mg/l) Thể tích dung dịch KNO3 50mg/l (ml) Thể tích nước cất (ml) 0 0 0 50 1 2 2 48 2 4 4 46 3 6 6 44 4 8 8 42 5 10 10 40 Tiến hành Lấy lần lượt 10ml từng nồng độ mẫu chuẩn cho vào 6 bình tam giác có ký hiệu nồng độ đã chuẩn bị. Cho vào 1ml thuốc thử A. Đem sấy ở 1050C cho đến cạn. Để nguội. Cho vào 1ml thuốc thử B. Chờ 10 phút. Cho tiếp 20ml thuốc thử C và 5ml thuốc thử D, dd sẽ có màu vàng anh nếu có nitrate. Chờ 15 phút xuất hiện màu vàng anh (màu ổn định sau 15 phút đến 6 giờ), sau đó đo độ hấp thu quang ở bước sóng 410nm. Chú ý: nếu màu vàng anh quá đậm thì nên làm lại bằng cách pha loãng, sau khi ghi kết quả từ máy, chúng tôi xử lý với hệ số pha loãng sẽ cho kết quả nồng độ của mẫu cần đo. Ghi kết quả độ hấp thu quang A. Tiến hành vẽ đường chuẩn của giá trị độ hấp thu quang A đo được phụ thuộc vào nồng độ đã biết. Sau khi đã có dãy dung dịch chuẩn chúng tôi tiến hành các thao tác phân tích hoàn toàn tương tự như với mẫu. Đong 10ml mẫu nước cần đo vào bình tam giác và tiến hành lần lượt tương tự như với mẫu chuẩn. Sau đó, dựa vào đường chuẩn đã được thiết lập chúng tôi xác định được hàm lượng NO3 trong mẫu nước cần phân tích. Xác định hàm lượng Orthophosphate PO43- Phương pháp 4500-(P) D APHA 1999 được sử dụng trong phương pháp phân tích hàm lượng PO43- của viện tài nguyên và môi trường. Phương pháp đo màu. Mẫu được phân hủy để chuyển tất cả các thành phần phospho về dạng orthophosphate hòa tan. Orthophosphate phản ứng với molypdate và SnCl2 cho dung dịch có màu xanh dương và được đo màu ở bước sóng 690nm. Xác định hàm lượng NH3 Phương pháp 4500-NH3 (C) APHA 1999 được sử dụng trong phương pháp phân tích hàm lượng NH3 của viện tài nguyên và môi trường. Phương pháp chưng cất Kjeldalh. Thêm dung dịch borate tạo môi trường đệm pH 9,5. Amoniac được chưng cất và hấp thu vào dung dịch axit boric. Dùng axit H2SO4 0,02N và chỉ thị màu hỗn hợp định phân dung dịch chưng cất để xác định lượng ammoniac. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN Xây dựng đường chuẩn trong phân tích COD Sử dụng dung dịch KHP chuẩn có nồng độ 2000mg O2/lit đã pha ở trên để pha dãy dung dịch chuẩn có nồng độ từ 100 – 1000mgO2/lit. Lấy một dãy bình định mức cỡ 50ml, lượng dung dịch KHP chuẩn được lấy theo bảng sau: Bảng 2.5: Bảng pha dãy dung dịch chuẩn KHP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nồng độ thu được (mg/l) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Dung dịch KHP (ml) 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 Định mức bằng nước cất đến (ml) 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 Sau khi đã có dãy dung dịch chuẩn chúng tôi tiến hành các thao tác phân tích hoàn toàn tương tự như với mẫu (phương pháp so màu ở bước sóng 600nm). Thu được kết quả như sau: Bảng 2.6: Kết quả đo độ hấp thu A của dãy dung dịch chuẩn KHP STT Nồng độ mẫu chuẩn (mg/l) Độ hấp thu A 0 0 0.015 1 100 0.041 2 200 0.075 3 300 0.107 4 400 0.147 5 500 0.186 6 600 0.202 7 700 0.235 8 800 0.276 9 900 0.300 10 1000 0.334 11 1100 0.359 12 1200 0.382 Tiến hành vẽ đường chuẩn của giá trị độ hấp thu A đo được phụ thuộc vào nồng độ mẫu chuẩn đã biết chúng tôi thu được đồ thị như sau: Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ hấp thu quang A và nồng độ COD trong nước thải. Bằng phương pháp bình phương cực tiểu, xác định đường thẳng biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thu quang A và nồng độ COD trong nước thải là: y = 3,13.10-4x + 1,61.10-3 Với y: độ hấp thu quang A. x: nồng độ COD trong nước thải (mg/l). Từ phương trình đường chuẩn biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thu quang A và nồng độ COD trong nước thải, ta có: y = 3,13.10-4x + 1,61.10-3 x= y-1,61.10-33,13.10-4 Với y: độ hấp thu quang A. x: nồng độ COD trong nước thải (mg/l). Xây dựng đường chuẩn trong phân tích hàm lượng NO3- Chọn 6 bình tam giác có dung tích 50ml, cùng kích thước, không màu lần lượt cho vào các hóa chất sau: Bảng 2.7: Bảng pha dãy dung dịch chuẩn phân tích NO3- STT Nồng độ mẫu chuẩn (mg/l) Thể tích dung dịch KNO3 50mg/l (ml) Thể tích nước cất (ml) 0 0 0 50 1 2 2 48 2 4 4 46 3 6 6 44 4 8 8 42 5 10 10 40 Sau khi đã có dãy dung dịch chuẩn chúng tôi tiến hành các thao tác phân tích hoàn toàn tương tự như với mẫu (phương pháp salycilat ở bước sóng 410nm). Thu được kết quả như sau: Bảng 2.8: Kết quả đo độ hấp thu A của dãy dung dịch chuẩn phân tích NO3- STT Nồng độ mẫu chuẩn KNO3 (mg/l) Độ hấp thu A 1 0 0.039 2 2 0.121 3 4 0.200 4 6 0.307 5 8 0.399 6 10 0.488 Tiến hành vẽ đường chuẩn của giá trị độ hấp thu A đo được phụ thuộc vào nồng độ mẫu chuẩn đã biết, thu được đồ thị như sau: Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ hấp thu quang A và nồng độ KNO3 trong nước thải. Bằng phương pháp bình phương cực tiểu, xác định được đường thẳng biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thu quang A và nồng độ KNO3 trong nước thải là: y = 0,046x – 0,015 Với y: độ hấp thu quang A. x: nồng độ KNO3 trong nước thải (mg/l). Từ phương trình đường chuẩn biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thu quang A và nồng độ KNO3 trong nước thải, suy ra nồng độ NO3-. Ta có y = 0,046x – 0,015 x= y+0,0150,046 Từ đó, suy ra: Nồng độ NO3-= x ×62101 Xây dựng đường chuẩn trong phân tích hàm lượng NO2- Chọn 6 bình tam giác có dung tích 50ml, cùng kích thước, không màu lần lượt cho vào các hóa chất sau: Bảng 2.9: Bảng pha dãy dung dịch chuẩn phân tích NO2- STT Nồng độ mẫu chuẩn (mg/l) Thể tích dung dịch NaNO2 5mg/l Thể tích nước cất (ml) 0 0 0 50 1 0.1 1 49 2 0.2 2 48 3 0.3 3 47 4 0.4 4 46 5 0.5 5 45 Sau khi đã có dãy dung dịch chuẩn chúng tôi tiến hành các thao tác phân tích hoàn toàn tương tự như với mẫu (phương pháp Griess Ilosvay, Diazonium ở bước sóng 530nm). Thu được kết quả như sau: Bảng 2.10: Kết quả đo độ hấp thu A của dãy dung dịch chuẩn phân tích NO2- STT Nồng độ mẫu chuẩn NaNO2 (mg/l) Độ hấp thu A 1 0 0.014 2 0.1 0.06 3 0.2 0.104 4 0.3 0.152 5 0.4 0.198 6 0.5 0.245 Tiến hành vẽ đường chuẩn của giá trị độ hấp thu A đo được phụ thuộc vào nồng độ mẫu chuẩn đã biết, thu được đồ thị như sau: Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ hấp thu quang A và nồng độ NaNO2 trong nước thải. Bằng phương pháp bình phương cực tiểu, xác định được đường thẳng biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thu quang A và nồng độ NaNO2 trong nước thải là: y = 0,464x – 0,001 Với y: độ hấp thu quang A. x: nồng độ NaNO2 trong nước thải (mg/l). CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP PHƯỚC HIỆP Khu công nghiệp Phước Hiệp nằm ở một quận ven Tp.HCM. Đây là vùng có khí hậu ôn hòa, biến động nhiệt độ giữa các thời điểm trong năm, trong ngày không cao, không bị ảnh hưởng của lũ lụt. Nhiệt độ thay đổi theo mùa trong năm, về mùa mưa nhiệt độ có xu hướng thấp hơn nhiệt độ vào cuối mùa khô. Chênh lệch nhiệt độ không lớn (khoảng 30C). Vận tốc gió trung bình vào khoảng 2,2-2,3 m/s. Hướng gió chính phụ thuộc hoàn toàn vào các tháng trong năm. Lượng mưa trung bình hằng năm trong khu vực khoảng 1900mm, hơn 80% lượng mưa vào các tháng mùa mưa (tháng 4 đến tháng 11). Khu công nghiệp bao gồm 25 nhà máy hoạt động trong các lĩnh vực: chế biến sữa, thủy sản, in bao bì, dệt may, cơ khí… Lượng nước thải chính của khu công nghiệp xuất phát từ nhà máy chế biến sữa và may mặc. Trong đó nước thải của nhà máy chế biến sữa đã được xử lý tại nhà máy rồi mới thải vào hệ thống xử lý nước thải chung của khu công nghiệp với nồng độ chất ô nhiễm đo được COD = 70 mg/l. Nước thải tại nhà máy may mặc chủ yếu là nước thải sinh hoạt và được thải trực tiếp vào hệ thống xử lý. KHẢO SÁT TỔNG QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP PHƯỚC HIỆP Hệ thống thoát nước Hệ thống thoát nước được thiết kế nhận nước thải từ tất cả các nhà máy tự chảy về khu xử lý. Tổng lưu lượng nước thải của khu công nghiệp: 1500m3/ngày.đêm. Kênh dẫn nước thải từ mỗi nhà máy chảy vào kênh dẫn chung là ống kín, có lắp đồng hồ đo mức nước xả. Để hạn chế tắt nghẽn ống dẫn và đồng hồ, hệ thống có bố trí hố ga và lưới lọc. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Xả thải Bể thu gom bùn Bùn Nước thải KCN Hố ga lắng cát và chắn rác Bể thu gom Bể aerotank Bể tuyển nổi Hồ sinh học 1 Bể điều hòa Bể lắng đứng Bể xử lý hóa học Hồ sinh học 2 Phức sắt (FeCl2, HCl) Vôi PAC, polyme Vi sinh, bùn vi sinh Javen khử trùng Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Thuyết minh quy trình công nghệ: Nước thải từ các nhà máy sản xuất nằm trong khu công nghiệp bao gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt đã xử lý sơ bộ tại nguồn được trộn chung và chảy vào kênh thoát nước thải chung của khuấy công nghiệp. Trước khi chảy vào kênh nước thải chung tới trạm xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp, nước thải được tách các tạp chất cơ học nhờ các hố ga có đặt lưới chắn rác (kích thước dài x rộng x sâu: 1m x 1m x 2m). Công nhân vệ sinh đi kiểm tra thu hồi và vét cát bằng xe đẩy lưu động theo định kỳ. Nhờ tách phần lớn các thành phần cơ học và rác có trong nước thải trước khi vào hệ thống xử lý nên hạn chế được hiện tượng tắc nghẽn, quá trình phân hủy gây mùi ngay trên kênh dẫn. Do địa hình khu công nghiệp khá bằng phẳng, nên nước thải có khả năng tự chảy tới bể thu gom. Tại bể thu gom, nước thải được lắng và tách các tạp chất cơ học lớn. Đồng thời, bể thu gom này cũng làm nhiệm vụ bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng nước thải trong quá trình xử lý. Sau đó, nước thải được hệ thống bơm bơm tới bể trộn hóa chất, tại đây muối sắt FeCl2 và HCl được thêm vào. Sau khi điều chỉnh hóa chất nước thải được chảy qua bể tuyển nổi, tại bể tuyển nổi có đưa vôi vào để ổn định pH và hỗ trợ quá trình tuyển nổi. Nước thải sau khi qua tuyển nổi tự chảy đến bể aerotank để tiến hành xử lý hiếu khí bằng cách: bùn hoạt tính được bơm chìm hút từ bể lắng đứng bố trí sau bể aerotank đưa tới hòa trộn với nước thải và oxy khí quyển sẽ làm sinh khối bùn tăng lên. Nhờ thổi khí liên tục nên oxy được cung cấp đầy đủ cho quá trình phản ứng sinh hóa. Đồng thời kết hợp cho PAC vào bể aerotank để làm tăng khả năng tạo bông, phục vụ cho việc tách cặn tại bể lắng đứng. Nước sau khi qua bể aerotank được đưa tới 2 bể lắng đứng để tách các chất lơ lửng và các chất kết tủa sau quá trình phản ứng sinh hóa ở bể aerotank. Bùn được tháo ra khỏi bể lắng đứng nhờ thủy lực và chảy sang bể chứa bùn. Nước thải từ bể lắng đứng sẽ chảy vào bể sinh học 1, sau đó đến bể sinh học 2 để xử lý sinh học. Trong hồ sinh học còn dùng cỏ, rong tảo, cá để tăng hiệu quả làm trong và là bước xử lý cuối cùng. Trước khi xả thải, nước xử lý còn qua công đoạn khử trùng bằng hóa chất là nước Javen. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn A theo quy định TCVN 5945-2005. Trong bể sinh học, người ta sử dụng cỏ Lông Tây để xử lý sinh học. Đây là một loại cỏ khỏe, than có thể cao tới 1,5m, phân nhánh nhiều, nhiều rễ, mọc rễ và đâm chồi ở các đốt. Lá hình ngọn giáo, dài đến 25cm, nhọn đầu, mép lá sắc, bẹ lá có bông trắng, mềm. Hình 3.2: Cỏ Lông Tây Bảng 3.1: Kết quả phân tích mẫu cỏ hồ sinh học (cỏ Lông Tây). STT Chỉ Tiêu Đơn Vị Phương pháp thử Kết quả 1 As mg/kg AOAC – 986.15 0,065 2 Pb mg/kg AOAC – 986.15 0,074 3 Hg mg/kg AOAC – 986.15 Không phát hiện (LOD = 0,1) 4 Cr mg/kg TK AOAC – 974.14 Không phát hiện (LOD = 0,001) Đánh giá chất lượng nước thải đầu vào hệ thống xử lý Trong quá trình khảo sát hệ thống màu sắc, độ đục của nước, mùi hôi từ các bể aerotank thay đổi rất khác nhau theo thời gian. Chúng tôi tiến hành khảo sát theo thời gian trong ngày để có thể đánh giá sự biến đổi chất lượng nước thải đầu vào hệ thống trong ngày. Bảng 3.2: Sự biến đổi hàm lượng chất hữu cơ COD của đầu vào hệ thống xử lý trong ngày. Thời gian COD (mg/l) 6h30 261.66 8h00 234.50 9h30 686.58 11h15 410.22 13h00 370.29 14h30 90.73 16h00 518.85 17h30 320.77 Nhận xét Ban đầu, khi các nhà máy trong khu công nghiệp mới bắt đầu hoạt động thì hàm lượng COD trong nước thải đầu vào không cao. Đến khoảng 9h30, khi các nhà máy đã đi vào hoạt động ổn định thì hàm lượng COD trong nước thải đầu vào tăng nhanh. Đến khoảng 14h30, do sự hòa trộn của nước sinh hoạt do công nhân sử dụng trong quá trình nghỉ trưa chảy vào hệ thống nên hàm lượng COD giảm xuống. Qua đó, ta nhận thấy Do nồng độ ô nhiễm không ổn định giữa các thời điểm khác nhau trong một ngày và giữa các ngày trong tuần nên hệ thống cần phải có bể điều hòa để ổn định nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải vào hệ thống. Bể điều hòa có sức chứa tối thiểu phải bằng một nửa tổng lưu lượng trong một ngày xả thải của khu công nghiệp. Do hệ thống hoạt động dựa vào hệ VSV nên cần ổn định nồng độ ô nhiễm đầu vào hệ thống. Cần đặt bơm nước thải vào hệ thống ở bể điều hòa thay vì đặt bơm từ bể thu gom. Các thông số thiết kế Tổng lưu lượng nước thải thiết kế ban đầu 1200m3/ngày.đêm Bể điều hòa Vật liệu xây dựng: bêtông cốt thép. Kích thước: bể có dạng hình thang. Chiều dài đường trung bình là 6,3m; chiều cao hình thang là 4,8m. Bể cho hóa chất Số lượng: 1 bể Vật liệu xây dựng: bêtông cốt thép. Kích thước: ngang x sâu x dài = 4,5m x 4,5m x 14,5m Bể tuyển nổi Số lượng: 1 bể Vật liệu xây dựng: bêtông cốt thép. Kích thước: ngang x sâu x dài = 4,5m x 4,5m x 18m Bể aerotank Số lượng: 3 bể Vật liệu xây dựng: bêtông cốt thép. Kích thước: Bể aerotank 1 : ngang x sâu x dài = 4m x 3,5m x 19,5m Bể aerotank 2 : ngang x sâu x dài = 4m x 3,5m x 19,5m Bể aerotank 3 : ngang x sâu x dài = 4,5m x 5m x 13,5m Bể lắng đứng Số lượng: 2 bể Vật liệu xây dựng: bêtông cốt thép. Kích thước mỗi bể: đường kính x sâu = 5,5m x 7m Hồ sinh học Hồ sinh học thường dùng để xử lý nước thải với cơ chế phân hủy các chất hữu cơ xảy ra một cách tự nhiên. Ở hệ thống xử lý nước thải này, hồ sinh học là một hệ thống bao gồm 2 hồ chiếm 1/4 diện tích khu xử lý nước thải, chiều sâu mỗi hồ khoảng 5m. Trên mặt hồ được trồng một lớp cỏ Lông Tây dày. Ở hồ sinh học 1: lớp cỏ Lông Tây này phủ kín mặt hồ. Và nước thải sau khi ra bể lắng đứng được dẫn qua gờ chảy tràn vào hồ sinh học 1. Ở hồ sinh học 2: lớp cỏ Lông Tây này thông thoáng hơn, chỉ phủ 2/3 diện tích mặt thoáng hồ. Nước thải sau khi qua hồ sinh học 1 thì được dẫn vào hồ sinh học 2 bằng rãnh chảy tràn. Máy móc phục vụ cho nhu cầu xử lý nước thải Bảng 3.3: Danh mục máy móc – thiết bị phục vụ cho nhu cầu xử lý nước thải. STT Tên máy móc thiết bị Công suất Xuất xứ Số lượng 1 Máy bơm 7,5 Hp Đài Loan 3 2 Máy bơm hóa chất 3 Hp Nhật 1 3 Máy sục khí 15 Hp Nhật 1 4 Máy sục khí 10 Hp Nhật 2 5 Máy bơm chìm 3 Hp Đài Loan 1 6 Máy bơm hút bùn 3 Hp Nhật 1 Nhu cầu hóa chất hằng năm của hệ thống Bảng 3.4: Danh mục nhu cầu hóa chất hằng năm của hệ thống. STT Danh mục Đơn vị Nhu cầu sử dụng/năm 1 FeSO4.7H2O Tấn 86,4 2 FeCl2.4H2O Tấn 43,2 3 HCl Tấn 43,2 4 PAC Tấn 6,48 5 Vôi Tấn 86,4 6 Javel Tấn 43,2 7 Vi sinh Tấn 10,8 ĐÁNH GIÁ THÔNG SỐ THIẾT KẾ CỦA TỪNG BỂ Tổng lưu lượng nước thải thực của khu công nghiệp 1500m3/ngày.đêm Thời gian hệ thống hoạt động 18 giờ/ngày. Bể trộn hóa chất thực hiện phản ứng keo tụ Phân phối kích thước thiết kế của bể: Ngang x sâu x dài = 4,5m x 4,5m x 14,5m Thể tích bể: V’ = 4,5 x 4,5 x 14,5 = 293 m3 Thời gian thực hiện phản ứng. t= 181500 ×293=3,5h Ta thấy thời gian lưu thực của nước thải trong bể cho hóa chất chỉ đạt 3,5 giờ nhưng theo kết quả phân tích COD bể vẫn đảm bảo được khả năng xử lý chất ô nhiễm theo thiết kế yêu cầu là làm giảm 50% COD đầu vào, do tác nhân chính làm giảm nồng độ chất ô nhiễm là hóa chất. Bể tuyển nổi Vận tốc lắng của hạt bùn: Umin = 0,2 mm/s Chọn vận tốc ngang của dòng nước trong bể lắng ngang vtt/Umin = 10, tương ứng đến mức độ chảy rối có hệ số a = 1,5. Vận tốc ngang của dòng nước trong bể là: vtt = 0,2 x 10 = 2 mm/s = 0,002 m/s. Diện tích tiết diện ngang của bể tuyển nổi: F = q/vtt = 0,023/0,002 = 12 m2. Trong đó: q – tổng lưu lượng nước thải khu công nghiệp tính theo giây q = 1500/(18*3600) = 0,023 m3/s. Chiều sâu bể tuyển nổi h = 3÷ 4 m . Chọn h = 3,5 m. Vậy bề rộng bể là: b = 12/3,5 = 3,4 m. Chọn b = 4 m. Chiều dài công tác của bể tuyển nổi được tính theo công thức: L = q.t /F Trong đó: t – Thời gian lưu của nước trong bể, t = h/Umin = 3,5*1000/0,2 = 4,9 giờ. Þ L = 0,023*4,9*3600/12 = 34 m. Chọn L = 35 m. Với thông số thiết kế của hệ thống hiện tại có chiều dài là 18m. Do đó, chúng tôi khuyến cáo cần tăng thêm chiều dài bể. Bể Aerotank Số liệu đầu vào: COD : 200 mg/l SS : 160 mg/l Hiệu suất xử lý : 65% Công suất xử lý : 1500m3/ngày.đêm Nhiệt độ nước thải trung bình : 27oC Số liệu đầu ra: COD : 40 mg/l SS : 100 mg/l Do BOD5 luôn nhỏ hơn COD nên chúng tôi lấy COD làm số liệu tính toán. Thời gian làm thoáng trong bể Aerotank t = La- Lta(1- Zb)ρ Trong đó: La, Lt: là BOD20 của nước thải trước và sau xử lý, mg/l. a: liều lượng bùn hoạt tính theo chất khô , g/l. Zb: độ tro của bùn, lấy bằng phần đơn vị. r: tốc độ oxy hóa, mg BOD20 tính trên 1g chất không tro trong 1 giờ. Dựa vào số liệu đầu vào và đầu ra ta có: a = 1,8 g/l Zb = 0,3 r = 42 mg BOD20/1g chất không tro trong 1 giờ Þ t = 200- 401,8(1- 0,3)42 = 3h Dung tích của bể V= q*t/18= 1500*3/18= 250 m3 Theo số liệu thiết kế cho 3 bể aerotank thì tổng thể tích bể aerotank là: Vt = 2(4 * 3,5 * 19,5) + 4,5 * 5 * 13,5 = 850 m3 Do Vt >> V nên chúng tôi khuyến cáo có thể giảm bớt 1 bể aerotank hoặc sử dụng 1 bể aerotank làm bể dự phòng. Tính toán thiết bị thổi khí: Nhu cầu oxy không khí cho 1m3 nước thải: D= e(La- Lt)k1k2n1n2(Ch- C) Trong đó: e: lưu lượng oxy, tính bằng mg, để giảm 1mg BOD20, e = 1. k1: hệ số tính đến loại thiết bị làm thoáng. Tra bảng chọn k1 = 1.89 k2: hệ số phụ thuộc độ sâu ngập thiết bị làm thoáng. Tra bảng chọn k2=3.3 n1: hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ. n1 = 1 + 0,02(T - 20) T: nhiệt độ trung bình của nước thải trong mùa hè. n1 = 1 + 0,02(27 – 20) = 1,14 n2: hệ số có tính đến sự thay đổi tốc độ chuyển dời oxy trong hỗn hợp bùn theo tỷ lệ với tốc độ chuyển dời của nó trong nước sạch (hệ số chất lượng nước, phụ thuộc cơ bản vào những việc làm thay đổi sức căng mặt ngoài của nước). n2 = 1,1 Ch : độ hòa tan oxy. C : nồng độ tối thiểu oxy hòa tan trong bể aerotank, mg/l. C = 2mg/l Ch= Ct10,3+(h2)10,3 Ct : độ hòa tan oxy, phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất, mg/l, lấy theo bảng. Ct = 7.87 mg/l Ch=7,8710,3+(3,52)10,3=9,2 mg/l Suy ra: D= 1×(200-40)1,89×3,3 ×1,14 ×1,1×(9,2-2)=2,84 m3/m3 Tính toán kiểm tra: Cường độ làm thoáng: I= D ×ht= 2,84 ×3,53=3,3 m3/(m2.h) So sánh với cường độ làm thoáng Imin = 2,5 m3/m2.h, Imax=20 m3/m2.h Þ Vậy lấy I=3,3 m3/m2.h Nhu cầu không khí cần cấp cho 1m3 nước thải: L= D0,21= 2,840,21=13,5 m3 kk/m3 Nhu cầu không khí giờ là: Qkk=L*q= (13,5*1500)/18= 1125 m3/h Bể lắng đứng: Chọn thời gian lắng 1,5h Dung tích phần công tác của bể lắng W= q.t=83,3*1,5=125 m3 Trong đó q- lưu lượng nước thải: q = 1500/18 = 83,3 m3/h = 0,0116m3/s Chiều cao phần công tác của bể: h1= v*t=2*3600*0,6=4320mm »4500mm Tra bảng vận tốc của hạt bùn hoạt tính v=0,6mm/s Diện tích hình vành khăn: F= Wh1=1254,5=28 m2 Bán kính tiết diện ống trung tâm: R=0,01163,14×0,03=0,35 m Diện tích tiết diện ống trung tâm: f=3,14*0,352=0,385 m2 Đường kính bể: D=4×28+0,3853,14=6 m Tổng chiều sâu bể lắng đứng: H=h1+h2+h3+h4+h5=4,5+0,4+0,3+0,8+0,3=6,3 m Trong đó : h2- khoảng cách từ miệng ống loe đến tấm phản xạ, h2=0,4 m h3-lớp trung hòa, h3=0,3 m h4- chiều sâu lớp bùn, h4=0,8 m h5-chiều cao lớp bảo vệ trên bể lắng, h5=0,3 m So sánh giữa chiều cao và đường kính số liệu tính toán với chiều cao và đường kính số liệu thiết kế chúng tôi nhận thấy bể thiết kế hoạt động tốt với lưu lượng nước thải hiện tại. Bể chứa và nén bùn: Bể nén bùn có dạng hình thang với kích thước đường trung bình là 4m, chiều sâu 2,7m. Chiều sâu chứa bùn là 2 m. Thể tích của bể là 21,6m3. PHÂN TÍCH COD TRONG MẪU NƯỚC THẢI THEO TUẦN Sử dụng phương pháp so màu trong phân tích COD để xác định hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu nước thải. Kết quả được trình bày theo bảng sau: Bảng 3.5: Kết quả phân tích COD (mg/l) trong mẫu nước thải theo tuần STT Vị Trí T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 Tbình Độ dao động 1 Vào hồ hóa chất 558.79 692.97 506.07 322.36 517.25 296.81 386.26 468.64 130.89 2 Cuối hồ hóa chất 306.39 256.87 314.38 143.45 245.69 290.42 244.09 257.33 53.50 3 Giữa tuyển nổi 154.63 212.14 159.42 58.79 137.06 221.73 151.44 156.46 49.73 4 Cuối tuyển nổi 103.51 156.23 154.63 55.59 141.85 192.97 137.06 134.55 40.61 5 Giữa Aerotank 41.21 15.65 17.25 4.47 38.02 100.32 60.38 39.62 30.31 6 Ra Aerotank1 20.45 18.85 17.25 14.06 30.03 73.16 52.40 32.31 20.56 7 Ra Aerotank2 20.45 22.04 9.27 1.28 50.80 44.41 47.60 27.98 18.25 8 Ra Aerotank3 14.06 12.46 14.10 13.54 0.76 9 Lắng 1 101.51 169.43 27.92 44.91 63.77 47.60 75.86 47.63 10 Lắng 2 118.49 78.87 31.70 48.68 78.87 37.36 101.51 70.78 30.44 11 Vào sinh học 61.00 118.00 17.00 40.00 57.00 10.00 72.00 53.57 33.76 12 Tầng trên giữa sinh học 1 137.00 137.00 72.00 107.00 12.00 55.00 81.00 85.86 41.92 13 Tầng dưới giữa sinh học 1 18.00 114.00 19.00 32.00 91.00 46.00 51.00 53.00 33.89 14 Giữa 2 hồ sinh học 31.00 33.00 17.00 29.00 24.00 37.00 38.00 29.86 6.85 15 Tầng trên giữa sinh học 2 10.00 22.00 4.00 32.00 14.00 25.00 34.00 20.14 10.43 16 Tầng dưới giữa sinh học 2 28.00 20.00 34.00 51.00 12.00 19.00 11.00 25.00 13.05 17 Ra sinh học 4.00 16.00 6.00 23.00 6.00 15.00 14.00 12.00 6.39 Nếu sử dụng giá trị trung bình để dựng đồ thị mô tả một cách khái quát sự biến đổi giá trị hàm lượng chất hữu cơ COD qua các công đoạn của hệ thống thì thu được đồ thị như sau: Hình 3.3: Đồ thị biễu diễn sự biến đổi hàm lượng chất hữu cơ COD qua các công đoạn của hệ thống. 1: vào hồ hóa chất; 2: cuối hồ hóa chất; 3: giữa hồ tuyển nổi; 4: cuối hồ tuyển nổi; 5: giữa hồ aerotank; 6: ra hồ aerotank; 7: ra bể lắng; 8: vào hồ sinh học 1; 9: giữa hồ sinh học 1; 10: giữa 2 hồ sinh học; 11: giữa hồ sinh học 2; 12: ra hồ sinh học 2. Bàn luận: Dựa vào bảng số liệu 3.5 nồng độ chất ô nhiễm đầu vào hệ thống dao động rất là lớn. Hệ thống thường ít sử dụng sự hoạt động của bể aerotank 3. Nước thải sau khi đi ra khỏi bể aerotank có hàm lượng COD đạt tiêu chuẩn nước thải loại A. Nhìn chung COD giảm một cách rõ rệt sau khi đi qua các công đoạn của hệ thống. Sau khi qua bể lắng đứng, COD tăng. Ở hồ sinh học 1, khả năng xử lý COD của tầng dưới hồ sinh học 1 tốt hơn tầng trên hồ sinh học 1. Khi qua hồ sinh học 2, sự khác biệt về khả năng xử lý COD là không đáng kể. Giá trị COD đầu ra của hệ thống nhỏ hơn 50, đạt tiêu chuẩn xả thải nước thải loại A theo TCVN 5945-2005. Giải thích: Nồng độ ô nhiễm nước thải đầu vào dao động nguyên nhân chính do các nhà máy xả thải không ổn định cộng với việc hệ thống không sử dụng bể điều hòa để giảm thiểu tối đa sự dao động nồng độ chất ô nhiễm. Nước thải sau khi vào bể cho hóa chất được cung cấp muối sắt FeCl2 và HCl. Để tạo sự khuấy trộn đều và phân tán nhanh hóa chất trong bể, người ta sử dụng thiết bị khuấy trộn bằng khí nén. Khí nén được thổi từ bộ khuếch tán nhúng chìm. Khi cho phèn Fe(II) vào nước thì Fe(II) sẽ bị thủy phân thành Fe(OH)2 Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H+ 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Trong nước có O2 sẽ tạo thành Fe(OH)3. Hỗn hợp này trong nước tạo thành các bông hydroxit kim loại có khả năng hút các hạt keo, hạt lơ lửng kết hợp với chúng. Làm lắng phần lớn chất ô nhiễm. Mặt khác, Fe2+ khử các chất ô nhiễm trong nước thải chuyển lên Fe3+ làm giảm COD và BOD. Do đó, sau khi qua bể cho hóa chất, hàm lượng COD giảm mạnh (hơn 50%) so với hàm lượng ban đầu. Nước thải tiếp tục đi qua bể tuyển nổi. Ở đây, bể tuyển nổi được kết hợp xử lý kỵ khí. Người ta tiến hành giữ pH từ 6,5 – 8,5 bằng Ca(OH)2 loãng nhằm mục đích tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí phát triển. Bể tuyển nổi được sử dụng để tách các tạp chất phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng và xử lý kỵ khí cặn bẩn dưới đáy bể. Quá trình này còn được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt. Trong trường hợp này, người ta sử dụng khí CH4 tạo thành từ đáy bể để dính kết các cặn lơ lửng, nổi lên trên bề mặt, sau đó các cặn này lại dính kết thành các bông cặn lớn hơn và chìm xuống đáy bể tiếp tục xử lý kỵ khí. Do đó, quá trình này cũng làm giảm đáng kể hàm lượng COD trong nước thải (gần 50% so với đầu vào bể tuyển nổi). Ở bể aerotank, nước thải được tiếp xúc với bùn hoạt tính trong điều kiện sục khí liên tục. Bùn hoạt tính bao gồm những sinh vật sống kết lại thành dạng hạt hoặc dạng bông với trung tâm là các chất nền lắng lơ lửng. Chất nền trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là phần chết rắn của rêu, tảo và các phần chết rắn khác nhau. Các vi khuẩn, các hạt lơ lửng khó lắng, các chất màu, chất gây mùi…gắn kết lại với nhau và phát triển thành các bông cặn. Các bông cặn này khi được khuấy đảo và thổi khí sẽ dần dần lớn lên do hấp phụ nhiều hạt rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật và các chất độc. Các hạt bông này khi ngừng thổi khí hoặc khi cơ chất cạn kiệt chúng sẽ lắng xuống tạo ra bùn hoạt tính. Người ta đã tiến hành cho PAC ( Polimer Aluminium Chlorua) để thay thế phèn nhôm sunfat làm chất keo tụ, lắng trong nước. Sự tăng cường hoạt động của bùn hoạt tính làm cho hàm lượng COD giảm xuống cực mạnh (khoảng 80% so với đầu vào bể aerotank). Nước thải ra khỏi bể aerotank đã đạt tiêu chuẩn xả thải nước thải loại A theo TCVN 5945-2005. Nước thải sau khi ra khỏi bể aerotank, tiếp tục đi vào bể lắng đứng. Tại đây, các bông cặn được hình thành trong giai đoạn keo tụ tạo bông và cặn bùn sau bể aerotank được tách ra khỏi nước thải. Tuy nhiên, trong quá trình lắng một phần cặn bùn và xác VSV sẽ bị hòa tan vào trong nước làm cho nước có nồng độ COD tăng lên. Mặt khác, do thời gian lấy mẫu theo tuần nên có thể mẫu nước thải trong bể lắng đứng tại thời điểm lấy mẫu là sự tồn đọng nước thải bẩn của những ngày trước đó, dẫn đến hiện tượng hàm lượng COD tăng lên hay giảm xuống. Ở hồ sinh học, với chiều sâu mỗi hồ sinh học vào khoảng 5m. Do đó, hồ gần như chia làm 2 tầng: Tầng trên mặt: sử dụng oxy chủ yếu do khuếch tán không khí qua mặt nước và quang hợp của các thực vật oxy hóa các hợp chất hữu cơ nhờ VSV hiếu khí. (CHO)nNS + O2 → CO2 + H2O + NH4+ + HS- + Tế bào vi sinh vật + ... DH Trong điều kiện hiếu khí NH4+ và HS- cũng bị phân hủy nhờ quá trình Nitrat hóa, sunfat hóa bởi vi sinh vật tự dưỡng: NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O + DH (giảm pH) HS- + 2O2 → SO42- + H+ + DH Tầng dưới: dùng để loại bỏ các chất hữu cơ có trong phần cặn của nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí. Quá trình phân hủy kỵ khí chất bẩn có thể mô tả bằng sơ đồ tổng quát: (CHO)nNS → CO2 + H2O + CH4 + NH3 + H2 + H2S + Tế bào vi sinh Ở hồ sinh học 1, khả năng xử lý COD của tầng dưới hồ sinh học tốt hơn tầng trên hồ sinh học. Vì tầng trên bị nhiễm bẩn trở lại do rễ cỏ và xác cỏ chết hòa tan vào lớp nước trên mặt làm tăng đáng kể nồng độ COD. Sau khi ra khỏi hồ sinh học 1, hàm lượng chất hữu cơ đã được xử lý gần như hoàn toàn. Do đó ở hồ sinh học 2, sự chênh lệch về khả năng xử lý COD ở tầng trên và tầng dưới là không đáng kể. Hồ sinh học 2 chỉ đóng vai trò ổn định nước thải. Nước ra khỏi hồ sinh học 2 đạt tiêu chuẩn xả thải nước thải loại A theo TCVN 5945-2005. ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG HỢP CHẤT NITƠ TRONG MẪU NƯỚC THẢI THEO TUẦN Theo kết quả của viện tài nguyên và môi trường thì nồng độ NO2- rất nhỏ (không phát hiện) trong suốt hệ thống xử lý. Do đó, ta bỏ qua yếu tố đánh giá này. Kết quả phân tích hàm lượng hợp chất nitơ trong mẫu nước thải theo tuần từ đầu vào hệ thống đến đầu ra bể lắng đứng. Bảng 3.6: Kết quả phân tích NO3- (mg/l) trong mẫu nước thải theo tuần từ đầu vào hệ thống đến đầu ra bể lắng đứng. STT Vị Trí T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 1 Vào hồ hóa chất 0.33 0.75 1.23 0.29 0.70 0.70 0.49 2 Cuối hồ hóa chất 1.62 2.57 1.41 1.81 2.80 3.35 1.78 3 Giữa tuyển nổi 2.08 2.10 1.10 1.24 1.98 2.56 0.89 4 Cuối tuyển nổi 1.16 2.07 1.11 1.17 1.91 2.64 0.95 5 Giữa Aerotank 0.23 0.61 0.45 0.37 1.43 1.52 0.51 6 Ra Aerotank1 0.23 0.60 0.56 0.45 1.43 1.49 0.50 7 Ra Aerotank2 0.31 0.77 0.61 0.34 1.36 1.43 0.35 8 Ra Aerotank3 0.57 0.35 0.92 9 Lắng 1 0.79 1.39 0.39 1.17 0.33 10 Lắng 2 0.13 14.99 1.05 0.37 1.29 8.59 0.35 Bảng 3.7: Kết quả phân tích hàm lượng NH3 (mg/l) trong mẫu nước thải theo tuần từ đầu vào hệ thống đến đầu ra bể lắng đứng. STT Vị Trí T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 1 Vào hồ hóa chất 58.90 44.88 52.60 19.95 10.43 23.80 29.47 2 Cuối hồ hóa chất 43.10 45.10 38.10 23.80 37.63 45.29 43.74 3 Giữa tuyển nổi 43.80 44.65 31.90 24.93 29.92 42.62 33.09 4 Cuối tuyển nổi 37.60 42.38 23.10 17.23 29.47 41.29 34.00 5 Giữa Aerotank 43.50 44.43 24.00 30.96 28.11 32.42 32.18 6 Ra Aerotank1 34.80 59.39 34.00 8.16 27.65 35.09 30.82 7 Ra Aerotank2 46.90 6.12 23.10 31.28 28.33 30.11 32.64 8 Ra Aerotank3 26.10 37.63 30.15 9 Lắng 1 40.10 46.24 31.70 40.12 32.19 32.86 10 Lắng 2 36.00 41.48 24.30 37.40 34.68 4.08 29.46 Từ đó, ta có bảng giá trị trung bình của hàm lượng NO3- và NH3 trong mẫu nước thải theo tuần từ đầu vào hệ thống đến đầu ra bể lắng đứng. Bảng 3.8: giá trị trung bình của hàm lượng NO3- và NH3 trong mẫu nước thải theo tuần từ đầu vào hệ thống đến đầu ra bể lắng đứng. STT Vị trí NO3- (mg/l) NH3 (mg/l) 1 Vào hồ hóa chất 0.5 52.1 2 Cuối hồ hóa chất 2.2 42.2 3 Giữa tuyển nổi 1.6 43.7 4 Cuối tuyển nổi 1.5 36.9 5 Giữa Aerotank 0.7 36.7 6 Ra Aerotank 0.7 31.3 7 Lắng 0.9 35.5 Xây dựng đồ thị theo giá trị trung bình, ta được: Hình 3.4: Đồ thị mô tả sự thay đổi hàm lượng hợp chất nitơ trong mẫu nước thải theo tuần từ đầu vào hệ thống đến đầu ra bể lắng đứng. 1: vào hồ hóa chất; 2: cuối hồ hóa chất; 3: giữa hồ tuyển nổi; 4: cuối hồ tuyển nổi; 5: giữa hồ aerotank; 6: ra hồ aerotank; 7: ra bể lắng; Bàn luận: Từ đầu vào hệ thống đến đầu ra aerotank ta thấy khả năng xử lý NO3- của hệ thống là không đáng kể. Có thể kết luận trong các công đoạn tồn tại rất ít VSV: Thiobaccillus denitrificans, Nitrococus denitrificans, Acinetobacter, Hyphomicrobium phản nitrat hóa (khử nitrat thành N2). Sau khi vào hồ cho hóa chất, nồng độ NH3 giảm, NO3- tăng. Nước thải khi qua bể tuyển nổi, hàm lượng NO3- giảm. Giải thích: Khi vào hồ cho hóa chất, trong điều kiện sục khí liên tục ammoniac bị phân hủy nhờ quá trình nitrat hóa tạo ra NO3- làm cho nồng độ NO3- tăng lên, đồng thời ammoniac cũng bị bay hơi khỏi nước thải dẫn đến nồng độ ammoniac giảm xuống. NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O + DH (giảm pH) Như ta đã biết ở trên, trong hồ cho hóa chất này thì hàm lượng chất hữu cơ COD giảm xuống đáng kể và đồng thời với sự giảm COD là sự tăng lên của nồng độ NH3 theo phản ứng: (CHO)nNS + O2 → CO2 + H2O + NH4+ + HS- + Tế bào vi sinh vật + ... DH Tuy nhiên lượng hợp chất hữu cơ chứa nitơ chiếm số lượng ít nên lượng NH4+ sinh ra theo phương trình trên là nhỏ hơn nhiều so với lượng NH4+ bị phân hủy do quá trình nitrat hóa. Khi vào hồ tuyển nổi, không xảy ra quá trình sục khí nên bể tuyển nổi đồng thời cũng là bể xử lý kỵ khí. Do đó, trong điều kiện thiếu oxy hòa tan việc khử nitrit hóa sẽ xảy ra và làm giảm hàm lượng NO3-. Oxy được giải phóng từ nitrat sẽ oxy hóa các chất hữu cơ và nitơ sẽ được tạo thành: Kết quả phân tích hàm lượng hợp chất nitơ trong mẫu nước thải hồ sinh học theo tuần. Bảng 3.9: Kết quả phân tích NO3- (mg/l) trong mẫu nước thải hồ sinh học theo tuần. STT Vị Trí T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 11 Vào sinh học 2.04 13.80 2.75 5.54 24.10 18.20 4.07 12 Tầng trên giữa sinh học 1 2.21 14.70 2.21 28.12 4.87 6.38 6.02 13 Tầng dưới giữa sinh học 1 7.97 17.10 6.98 4.61 3.19 28.70 6.73 14 Giữa 2 hồ sinh học 2.17 9.48 1.55 5.98 5.58 28.90 10.20 15 Tầng trên giữa sinh học 2 5.36 5.31 6.42 6.64 10.10 9.48 9.03 16 Tầng dưới giữa sinh học 2 11.90 5.40 3.41 7.48 6.82 10.10 5.76 17 Ra sinh học 5.67 7.10 3.99 8.77 13.20 8.50 6.78 Bảng 3.10: Kết quả phân tích hàm lượng NH3 (mg/l) trong mẫu nước thải hồ sinh học theo tuần. STT Vị Trí T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 11 Vào sinh học 46.50 49.90 26.50 37.63 31.73 4.49 30.15 12 Tầng trên giữa sinh học 1 17.00 38.50 27.70 34.00 20.85 13.60 29.00 13 Tầng dưới giữa sinh học 1 34.40 36.70 39.70 36.27 32.19 33.15 30.60 14 Giữa 2 hồ sinh học 25.90 36.50 28.80 35.36 31.73 34.00 27.65 15 Tầng trên giữa sinh học 2 12.70 13.80 15.60 14.28 12.92 14.33 12.00 16 Tầng dưới giữa sinh học 2 5.20 14.50 16.30 16.55 13.15 11.54 11.79 17 Ra sinh học 17.70 15.20 16.30 15.64 13.37 12.02 11.56 Từ đó, ta có bảng giá trị trung bình của hàm lượng NO3- và NH3 trong mẫu nước thải hồ sinh học theo tuần. Bảng 3.11: Giá trị trung bình của hàm lượng NO3- và NH3 trong mẫu nước thải hồ sinh học theo tuần. STT Vị trí NO3- (mg/l) NH3 (mg/l) 11 Vào sinh học 3.6 37.1 12 Tầng trên giữa sinh học 1 4.3 32.3 13 Tầng dưới giữa sinh học 1 5.9 34.7 14 Giữa 2 hồ sinh học 3.8 31.4 15 Tầng trên giữa sinh học 2 5.9 13.7 16 Tầng dưới giữa sinh học 2 5.8 14.0 17 Ra sinh học 5.9 14.5 Xây dựng đồ thị theo giá trị trung bình, ta được: Hình 3.5: Đồ thị mô tả sự thay đổi hàm lượng hợp chất nitơ trong mẫu nước thải hồ sinh học theo tuần. 8: vào hồ sinh học 1; 9: giữa hồ sinh học 1;10: giữa 2 hồ sinh học; 11: giữa hồ sinh học 2; 12: ra hồ sinh học 2. Bàn luận: Sau khi đi qua hồ sinh học nồng độ NO3- tăng, NH3 giảm. Ở hồ sinh học 1, nồng độ NH3 và NO3- ở tầng dưới cao hơn tầng trên hồ sinh học. Khi đi qua hồ sinh học 2 thì sự chênh lệch nồng độ NH3 và NO3- ở tầng dưới và tầng trên là không đáng kể. Hồ sinh học 2 có khả năng giải quyết tốt NH3 hơn hồ sinh học 1. Nồng độ NO3- ở đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải nước thải loại A theo TCVN 5945-2005. Nồng độ NH3 ở đầu ra vẫn chưa đạt tiêu chuẩn nước thải loại A. Giải thích: Ở tầng trên hồ sinh học 1, trong điều kiện hiếu khí, amoniac bị phân hủy nhờ quá trình nitrat hóa tạo ra NO3- làm cho nồng độ NO3- tăng lên. NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O + DH (giảm pH) Nhưng trên mặt hồ có một lớp cỏ dày làm hạn chế quá trình tiếp xúc giữa nước thải và oxy không khí nên quá trình trên xảy ra không đáng kể nên nồng độ NO3- tăng lên không đáng kể. Ở tầng dưới hồ sinh học 1 tích tụ nhiều xác VSV và cỏ chết, trong điều kiện kỵ khí các hợp chất có chứa đạm sẽ phân hủy tạo thành NH3 làm hàm lượng NH3 tăng lên. Đồng thời trong điều kiện thiếu oxy hòa tan việc khử nitrat sẽ xảy ra và làm giảm hàm lượng NO3-. Oxy được giải phóng từ nitrat sẽ oxy hóa các chất hữu cơ và nitơ sẽ được tạo thành: Do hệ thống phân phối vào hồ sinh học 1 theo dạng gờ chảy tràn nên thời gian luân chuyển nước của mặt trên nhanh hơn mặt dưới dẫn đến vào cùng thời điểm lấy mẫu thì có sự khác nhau giữa mặt trên và mặt dưới hồ. Ở hồ sinh học 2 do mặt hồ thông thoáng hơn nên nước ở tầng dưới hấp thụ năng lượng mặt trời, do phía dưới có màu đen. Khi đó xảy ra hiện tượng đối lưu giữa mặt trên và mặt dưới nên nồng độ chất ô nhiễm là gần như nhau. Ở hồ sinh học 2 lượng oxi hòa tan nhiều hơn làm tăng khả năng hoạt động của VSV nitrat hóa giúp giải quyết tốt hơn vấn đề amoniac ở hồ sinh học 1. Nhưng khả năng giải quyết amoniac của hồ sinh học 2 vẫn bị giới hạn về diện tích mặt thoáng cũng như thể tích chứa nên chưa giải quyết được amoniac theo yêu cầu nước thải loại A. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG BOD5 TRONG HỒ SINH HỌC Theo kết quả của viện tài nguyên và môi trường, ta có bảng sau: Bảng 3.12: Kết quả phân tích hàm lượng BOD5 (mg/l) trong hồ sinh học. Vị Trí T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 Tbình Độ dao động Vào sinh học 21 48 5 12 21 29 3 19.86 14.37 Tầng trên giữa sinh học 1 54 56 26 36 4 34 15 32.14 17.68 Tầng dưới giữa sinh học 1 4 43 6 9 44 18 12 19.43 15.78 Giữa 2 hồ sinh học 8 9 5 8 6 13 10 8.43 2.44 Tầng trên giữa sinh học 2 3 6 1 9 4 11 7 5.86 3.23 Tầng dưới giữa sinh học 2 8 5 9 19 4 3 5 7.57 5.07 Ra sinh học 1 4 2 6 2 5 4 3.43 1.68 Bàn luận: Hàm lượng BOD5 giảm khi đi qua hồ sinh học. BOD5 không đáng kể so với COD. Hàm lượng BOD5 thỏa mãn tiêu chuẩn xả thải của nước thải loại A Ở hồ sinh học 1 đã có thể xử lý BOD5 thỏa mãn tiêu chuẩn xả thải và hồ sinh học 2 được dùng như để dự phòng và ổn định nước thải. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG PO43- TRONG HỒ SINH HỌC Theo kết quả của viện tài nguyên và môi trường, ta có bảng sau: Bảng 3.13: Kết quả phân tích hàm lượng PO43- (mg/l) trong hồ sinh học. Vị Trí T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 Vào sinh học 0.08 0.12 0.04 0.06 0.18 0.08 0.05 Tầng trên giữa sinh học 1 0.20 0.10 0.07 0.06 0.1 0.17 0.1 Tầng dưới giữa sinh học 1 0.03 0.09 0.05 0.04 0.11 0.1 0.18 Giữa 2 hồ sinh học 0.06 0.10 0.06 0.04 0.1 0.18 0.104 Tầng trên giữa sinh học 2 0.04 0.04 0.06 0.10 0.05 0.09 0.016 Tầng dưới giữa sinh học 2 0.03 0.04 0.04 0.05 0.06 0.08 0.045 Ra sinh học 0.03 0.04 0.05 0.02 0.05 0.1 0.041 Bàn luận: Ta thấy, lượng PO43- ở đầu vào hồ sinh học là không đáng kể. Do đó khả năng hấp thụ PO43- của hồ sinh học thể hiện không rõ ràng. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG Fe3+ Kết quả phân tích hàm lượng sắt (mg/l): Bảng 3.14: Kết quả phân tích hàm lượng sắt Fe3+ Vị trí Tuần 1 Tuần 2 Tuần 3 Tuần 4 Tuần 5 Tuần 6 Tuần 7 Đầu vào hệ thống 5.824 16.968 10.976 7.224 11.368 8.4 7.84 Ra bể cho hóa chất 130.48 334.32 178.08 264.32 296.8 845.6 282.8 Đầu ra hệ thống 20.328 20.272 27.44 7.728 16.352 24.36 18.312 Bàn luận: Lượng sắt trong nước thải đầu vào không quá lớn, nhưng nước xả thải của hệ thống lại có nồng độ sắt rất lớn. Hệ thống sử dụng một lượng lớn Fe2+ trong bể cho hóa chất. Giải thích: Để hệ thống không phát sinh mùi hôi và tăng khả năng keo tụ các chất bẩn lơ lửng nên một lượng lớn Fe2+ đã được cho vào hồ hóa chất. Nồng độ sắt trong nước xả thải vượt quá tiêu chuẩn xả thải của nước loại A, do trong quá trình lưu nước trong hệ thống, hệ thống chuyển hóa không hết lượng sắt II cho vào ban đầu. Khi nước được lưu ở hồ sinh học do phần lớn bề mặt hồ đã bị cỏ che phủ nên lượng oxi hòa tan vào trong nước rất ít, quá trình chuyển hóa sắt II thành oxit sắt III vì thế cũng bị hạn chế. 4Fe2+ + O2 + 2H2O à 4Fe3+ + 4OH- 2Fe3+ + 6OH- à Fe2O3¯ + 3H2O ĐÁNH GIÁ ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG Đánh giá những kết quả bất thường của hệ thống Theo kết quả phân tích COD, hệ thống có các vị trí mà nồng độ COD bất thường Tuần 1 Tuần 2 Tuần 3 Tuần 4 Tuần 5 Tuần 6 Tuần 7 Vị trí 9, 10, 12 5, 6, 9, 10, 11, 12, 13 5, 6, 7 3, 4, 5, 6, 7, 12 13 10 Sự xuất hiện những số liệu bất thường này là do những nguyên nhân sau: Do sai số phân tích. Do hệ thống hoạt động không ổn định do lưu lượng nước thải đầu vào, nồng độ ô nhiễm ở các thời điểm khác nhau rất lớn. Tuy nhiên, nước thải đầu ra vẫn đạt hầu hết các tiêu chuẩn xả thải nhờ vai trò của hồ sinh học. Hồ sinh học có thể tích rất lớn có thể điều tiết nồng độ chất thải xuống đạt tiêu chuẩn. Do đó hệ thống có độ an toàn xả thải cao. Ưu điểm Hệ thống có thiết kế đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp. Hệ thống có thể xử lý nước đạt hầu hết các yêu cầu xả thải nước thải loại A (TCVN 5945-2005). Cách vận hành của hệ thống không đòi hỏi đội ngũ công nhân có kiến thức chuyên sâu về công nghệ sinh học xử lý môi trường. Đây là hệ thống sinh học hở nhưng không phát sinh ra nhiều mùi nồng hôi khó chịu. Hệ thống chỉ yêu cầu các thiết bị máy móc khá đơn giản, hóa chất dùng cho hệ thống tương đối rẻ. Tải trọng thiết kế ban đầu chỉ là 1200m3/ngày.đêm nhưng tải trọng thực 1500m3/ngày.đêm và hệ thống vẫn hoạt động đạt các tiêu chí ban đầu đề ra. Việc sử dụng muối sắt II hòa trộn với đầu vào nước thải có khả năng làm giảm rất lớn lượng chất bẩn trong nước, đồng thời còn giảm đáng kể mùi hôi từ quá trình phân hủy hợp chất chứa lưu huỳnh tạo thành hydro sunfua và dẫn xuất của nó tránh được tình trạng ô nhiễm không khí xung quanh. Hồ sinh học đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống sinh học, nó đảm bảo đầu ra nước thải luôn ở trong giới hạn ổn định. Hệ thống sử dụng quá trình chảy tràn để vận chuyển nước thải giúp giảm chi phí bơm và năng lượng khi hoạt động. Các thiết kế bố trí năng suất của từng bể hợp lý giúp đảm bảo đầu ra của bể trước đáp ứng được yêu cầu đầu vào của bể sau. Nhược điểm và cách khắc phục Hệ thống hoạt động gián đoạn làm cho hệ VSV trong các bể không ổn định về số lượng làm khả năng xử lý nước thải, khi hệ thống mới hoạt động hiệu quả xử lý rất kém. Đồng thời lưu lượng bơm vào hệ thống không ổn định làm hiệu quả xử lý của các bể sinh học cũng không ổn định. Cần có bể điều hòa đủ lớn để đảm bảo hệ thống có thể hoạt động liên tục và ổn định lưu lượng bơm vào. Hệ thống chưa vận dụng được hết khả năng của bể aerotank, chưa xử lý được amoniac. Cần bổ xung thêm các loại VSV Nitrobacter, Nitrosomonas để đảm bảo hiệu quả xử lý. Việc phân bổ dòng chảy trong hồ sinh học không đều, nước vào hồ sinh học chảy theo dòng chảy tự nhiên nên chưa tận dụng được khả năng xử lý khác nhau giữa mặt trên và mặt dưới hồ sinh học. Nên thiết kế ống dẫn nước vào dưới đáy hồ sinh học. Bề mặt hồ sinh học luôn bị cỏ che phủ gần như hoàn toàn làm giảm sự hòa tan oxi vào trong nước dẫn tới việc chuyển hóa sắt II không đảm bảo, không xử lý được phần lớn amoniac. Cần dọn sạch cỏ để 1/3 bề mặt hồ sinh học thoáng khí. Hệ thống không thiết kế bơm tuần hoàn khi đầu ra aerotank không đạt được yêu cầu nồng độ chất ô nhiễm chảy vào hồ sinh học. Có thể khắc phục bằng cách xây dựng thêm đường ống và bơm tuần hoàn. CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN Luận văn đã hoàn thành nhiệm vụ đặt ra bao gồm: Đã nghiên cứu hoạt động của hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Phước Hiệp, đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống. Đồng thời đã tính toán lại các thông số thiết kế của hệ thống nhằm đưa ra những kiến nghị phù hợp cho từng công đoạn của hệ thống. Khảo sát hệ thống một cách đầy đủ và phân tích các yếu tố chính gây ô nhiễm nước. Theo kết quả phân tích các yếu COD, BOD5, NH3, NO3-, NO2-, Fe3+, SS, PO43-, pH thì hệ thống đã đạt được hầu hết các tiêu chuẩn xả thải của nước thải loại A ngoại trừ yếu tố NH3, Fe3+. Đánh giá được vai trò của hồ sinh học trong hệ thống sinh học, hồ sinh học đóng vai trò rất lớn trong việc ổn định và điều hòa giúp cho nước thải ở đầu ra luôn đạt được các giới hạn cho phép xả thải. Với thiết kế và công nghệ của hệ thống xử lý nước thải khảo sát là đạt hiệu quả xử lý nước thải cho khu công nghiệp (nước xả thải đạt loại A theo TCVN 5945-2005). Tuy nhiên, để hệ thống vận hành ổn định lâu dài chúng tôi có một số khuyến cáo sau: Xây dựng bể điều hòa có sức chứa lớn nhằm điều tiết lượng nước thải vào hệ thống ổn định, dung tích của bể phải lớn hơn 750m3. Đặt bơm hút nước thải ở bể điều hòa thay vì đặt tại bể thu gom nước từ các nhà máy như hiện nay. Cung cấp vi sinh chuyển hóa ammoniac trong các bể aeroten, không để các bể aeroten hoạt động theo chế độ vi sinh tự nhiên như hiện nay. Đặt biệt cần thêm vào VSV Nitrobacter, Nitrosomonas giúp xử lý amoniac hiệu quả hơn. Xây dựng thêm hệ thống hoàn lưu nước thải ở đầu ra aerotank khi bể aerotank hoạt động không tốt. Lắp thêm hệ thống bơm chìm hút bùn của 2 bể lắng đứng để tránh hiện tượng khi bùn lắng quá nhiều thì dòng nước cuốn trôi bùn lắng nổi lên trên và chảy sang hồ sinh học. Tăng thêm thể tích các hồ sinh học và cần có sự chủ động trong việc đưa nước thải vào các hồ sinh học theo phương thức kỵ khí (đưa nước thải dưới cỏ) hoặc theo phương pháp hiếu khí (cho nước thải chảy trên mặt cỏ) bằng cách xây dựng các ống dẫn nước. Nên thường xuyên thu dọn mặt hồ, để ít nhất 1/3 mặt hồ thoáng khí thuận lợi cho quá trình chuyển hóa sắt II thành sắt III và chuyển hóa amoniac thành nitrat. Phân chia 2 hồ sinh học thành 4 hồ và lần lượt cho nước chảy vào tầng dưới hồ 1, tầng trên hồ 2, tầng dưới hồ 3, tầng trên hồ 4 để tăng khả năng xử lý amoniac và nitrat. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Công Ty Môi Trường Tầm Nhìn Xanh. Xử lý nước thải. [2] PGS.TS Nguyễn Văn Phước. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. [3] Thạc Sĩ Lâm Vĩnh Sơn. Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải. [4] Ngô Thị Nga, Trần Văn Nhân (1999). Giáo trình công nghệ xử lý nước thải. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội. [5] Lưu Cẩm Lộc. Hóa học xử lý môi trường. [6] PGS.TS Nguyễn Văn Phước. Kỹ thuật xử lý nước thải công nghiệp. Đại học Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh. [7] PGS.TS Hoàng Huệ. Xử lý nước thải. Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội [8] Nguyễn Thị Thu Thủy (2000). Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội. [9] PGS.TS Lương Đức Phẩm. Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học. Nhà xuất bản giáo dục. [10] TS. Võ Văn Bé, TS. Huỳnh Thu Hà. Môi trường và con người. Đại học Cần Thơ. [11] Phan Anh Đào. Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm. Luận văn đại học, khoa Sư Phạm, trường Đại học An Giang. [12] Metcalf and Eddy. Wastewater engineering Treatment, Disposal and Reuse . McGRAW – HILL Book Company ( third edition ) [13] Nguyễn Hữu Phú. Cở sở và lý thuyết công nghệ xử lý nước tự nhiên. [14] James W. O'Dell (1993). The determination of chemical oxygen demand by semi-automated colorimetry. [15] TS. Trịnh Xuân Lai (2002). Cấp nước. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội. [16] PGS.TS Trần Đức Hạ, KS. Đỗ Văn Hải (2002). Cơ sở hóa học quá trình xử lý nước cấp và nước thải. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội. [17] Tạp chí Bảo Vệ Môi Trường ( Số 5 – 2003) - Tạp chí của Cục Bảo Vệ Môi Trường - Bộ Tài Nguyên Và Môi Trường. [18] Nhiều tác giả. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản. Đại học Cần Thơ.