MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 10 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 10 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11 1.4.1 Phương pháp luận 11 1.4.2 Phương pháp thực tế 11 Chương 12 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP BAO BÌ MỰC IN 12 1.1 CÔNG NGHỆ BAO BÌ MỰC IN VÀ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM 12 1.1.1 Công nghệ bao bì mực in 12 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm nước thải ngành công nghiệp in 24 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 27 1.2.1 Phương pháp xử lý hóa học hóa lý 27 1.2.2 Phương pháp xử lý học 422 1.2.3 Phương pháp xử lý sinh học 43 1.3 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY TNHH CÔ NHƯ 49 1.3.1 Thông tin chung Công ty TNHH Cô Như 50 1.3.1.1 Giới thiệu sơ lược công ty 50 1.3.1.2 Quy trình sản xuất 51 1.3.2 Hiện trạng xử lý nước thải Công ty TNHH Cô Như 52 Chương 53 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53 2.1 ĐẶC ĐIỂM NƯỚC THẢI IN BAO BÌ TẠI CÔNG TY TNHH CÔ NHƯ 53 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU NƯỚC THẢI 54 2.2.1 Phân tích số COD phương pháp đo quang 54 2.2.2 Phân tích số BOD 55 2.2.3 Phân tích số SS 61 2.2.4 Phân tích độ màu Pt-Co 63 2.3 HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ 644 2.3.1 Hóa chất sử dụng 644 2.3.2 Dụng cụ, thiết bị phân tích 655 2.4 PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM 666 2.4.1 Quy hoạch trực giao cấp I 666 2.4.2 Quy hoạch trực giao cấp II 711 Chương 733 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 733 3.1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY TNHH CÔ NHƯ 733 3.1.1 Thành phần nước thải công ty TNHH Cô Như 733 3.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Công ty TNHH Cô Như 744 3.2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 777 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng pH, PAC thời gian khuấy trộn 777 3.2.2 Thí nghiệm keo tụ 777 3.2.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất xử lý 777 3.2.2.2 Ảnh hưởng pH ban đầu đến hiệu suất xử lý 80 3.2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ khuấy trộn đến hiệu xử lý 822 3.3 Xây dựng chế độ công nghệ tối ưu cho trình xử lý nước thải Công ty TNHH Cô Như 877 3.3.1 Lập mô hình thống kê mô tả trình xử lý bậc I 877 3.3.2 Lập mô hình thống kê trình xử lý sinh học 933 3.3.3 Áp dụng chế độ công nghệ tối ưu vào hệ thống xử lý nước thải Công ty TNHH Cô Như 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1044 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1055 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết đưa luận văn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Tác giả Trần Hữu Khánh LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Xá – Thầy tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ suốt trình nghiên cứu, thí nghiệm thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm Viện Kỹ thuật Hóa học, thầy cô giáo Bộ môn Quá trình thiết bị – Công nghệ hóa thực phẩm, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội động viên giúp đỡ trình hoàn thành luận văn này./ Bình Định, tháng 09 năm 2016 Tác giả Trần Hữu Khánh DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD : Nhu cầu oxy sinh học BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường CCN : Cụm công nghiệp COD : Nhu cầu oxy hóa học HTXL : Hệ thống xử lý KCN : Khu công nghiệp KKT : Khu kinh tế PAC : Poly Aluminium Chloride QCVN : Quy chuẩn Việt Nam SS : Hàm lượng chất lơ lửng TCCP : Tiêu chuẩn cho phép TNHH : Trách nhiệm hữu hạn VSV : Vi sinh vật UASB : Upflow Anaerobic Slugle Blanked DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1: Liều lượng phèn nhôm để xử lý nước có độ màu 34 Bảng 2: Độ đục nước số lượng PAC sử dụng 36 Bảng 3: Đặc trưng nước thải công ty theo mùa vụ 533 Bảng 4: Thang màu chuẩn 633 Bảng 5: Một số loại hóa chất sử dụng trình thí nghiệm phân tích mẫu nước thải 644 Bảng 6: Dụng cụ, thiết bị phục vụ phân tích mẫu phòng thí nghiệm 655 Bảng 7: Thống kê nhu cầu sử dụng nước công ty 733 Bảng 8: Thành phần nước thải công ty 744 Bảng 9: Ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất xử lý 788 Bảng 10: Ảnh hưởng pH ban đầu đến hiệu xử lý …………………… …80 Bảng 11: So sánh kết keo tụ với chất keo tụ khác 822 Bảng 12: Ảnh hưởng tốc độ khuấy đến trình keo tụ 823 Bảng 13: Ảnh hưởng thời gian khuấy đến trình keo tụ 833 Bảng 14: Ảnh hưởng tốc độ khuấy giai đoạn tạo đến hiệu xử lý 855 Bảng 15: Ảnh hưởng thời gian khuấy giai đoạn đông tụ đến hiệu xử lý 855 Bảng 16: Đặc trưng nước thải đầu vào công ty 877 Bảng 17: Bảng thống kê số liệu ban đầu 899 Bảng 18: Bảng thiết kế thực nghiệm 90 Bảng 19: Số liệu theo kế hoạch quy hoạch thực nghiệm keo tụ với PAC 90 Bảng 20: Tính chất ma trận kế hoạch 90 Bảng 21: Kết đo nhiệt độ pH trình xử lý kỵ khí 944 Bảng 22: Kết xử lý BOD, COD kỵ khí với vật liệu dính bám 955 Bảng 23: Kết đo nhiệt độ pH trình xử lý hiếu khí 977 Bảng 24: Kết đo nhiệt độ pH trình xử lý hiếu khí 988 Bảng 25: Kết xử lý BOD, COD sinh học hiếu khí với vật liệu dính bám 999 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1: Cấu tạo hạt keo 32 Hình 2: Cấu tạo phân từ H2O2 399 Hình 3: Quy trình sản xuất công ty 511 Hình 4: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công ty TNHH Cô Như 755 Hình 5: Thí nghiệm keo tụ nước thải mực in bao bì với PAC 777 Hình 6: Giá thể vật liệu đệm dạng sợi tơ 944 Hình 7: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đề xuất cho Công ty TNHH Cô Như 1011 Đồ thị 1: Ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất khử COD 788 Đồ thị 2: Ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất khử độ màu 799 Đồ thị 3: Ảnh hưởng pH ban đầu đến hiệu khử COD 811 Đồ thị 4: Ảnh hưởng pH ban đầu đến hiệu khử độ màu 811 Đồ thị 5: Ảnh hưởng tốc độ khuấy giai đoạn phản ứng đông tụ đến hiệu xử lý 833 Đồ thị 6: Ảnh hưởng thời gian khuấy giai đoạn phản ứng đông tụ đến hiệu xử lý 844 Đồ thị 7: Ảnh hưởng tốc độ khuấy giai đoạn tạo đến hiệu xử lý 866 Đồ thị 8: Ảnh hưởng thời gian khuấy giai đoạn tạo đến hiệu xử lý 866 Đồ thị 9: Sự biến thiên BOD, COD theo thời gian 966 Đồ thị 10: Sự thay đổ pH nước thải 977 Đồ thị 11: Theo dõi thay đổi BOD, COD theo thời gian lưu nước 999 MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Bình Định tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ, có vị trí địa lý thuận lợi nằm ngã ba hành lang quốc lộ 1A theo hướng Bắc Nam quốc lộ 19 theo hướng Đông Tây, cửa ngõ phía Đông Tây nguyên, Đông Bắc Campuchia hạ Lào, có đường sắt Bắc Nam chạy qua, sân bay, cảng biển… Với diện tích 6.025,6 km2, trải dài 110 km chiều ngang 55 km, có mặt giáp biển, Bình Định hội tụ đủ vùng sinh thái: đồng bằng, miền núi, ven biển, hải đảo Những lợi tạo cho Bình Định điều kiện thuận lợi để đẩy nhanh nhịp độ phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Hiện nay, Bình Định tập trung nguồn lực đẩy nhanh tốc độ đầu tư xây dựng theo quy hoạch Khu công nghiệp (KCN) (chưa tính KCN KKT Nhơn Hội) với tổng diện tích quy hoạch 1.761ha, 37 cụm công nghiệp với tổng diện tích 1.519,37ha; đặc biệt Khu kinh tế Nhơn Hội (12.000ha, có 1.300ha khu công nghiệp); tập trung xây dựng Thành phố Quy Nhơn (đô thị loại I thuộc tỉnh) trở thành trung tâm tăng trưởng phía Nam vùng đầu mối giao thông phục vụ trực tiếp cho khu vực miền Trung - Tây Nguyên; xây dựng công trình kết cấu hạ tầng lớn để gắn kết với khu vực lân cận theo trục Bắc - Nam Đông – Tây; phát triển ngành kinh tế trọng điểm mà tỉnh có lợi công nghiệp chế biến lâm - nông - thuỷ sản, sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, bao bì mực in, vật liệu xây dựng, giày da, may mặc, khí, cảng biển nước sâu, sản xuất lắp ráp đồ điện, điện tử, sản xuất điện, phát triển du lịch, dịch vụ hàng hải, thương mại, dịch vụ tài chính, ngân hàng, bưu chính, viễn thông,… Cùng với phát triển ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp dịch vụ khác, nhu cầu sản phẩm giấy, bao bì carton để đóng gói sản phẩm xuất hàng hóa tiêu thụ nước nước ngày gia tăng Tuy nhiên trình sản xuất bao bì in ấn thải môi trường lượng nước thải có tải lượng ô nhiễm lớn Nước thải ngành công nghiệp sản xuất bao bì mực in có hàm lượng chất hữu khó phân hủy sinh học với độ màu lớn nhiều chất độc hại loài thủy sinh Do việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường nói chung giảm thiểu ô nhiễm nước thải ngành bao bì mực in nói riêng nhà máy sản xuất công nghiệp địa bàn tỉnh Bình Định quan trọng, góp phần không nhỏ vào định hướng sản xuất bền vững, sản xuất Do tác giả lựa chọn Đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải mực in bao bì nhà máy công nghiệp địa bàn tỉnh Bình Định” hy vọng góp phần giúp doanh nghiệp địa bàn tỉnh Bình Định có nhìn tổng quát mức độ ô nhiễm phương hướng xử lý nước thải ngành mực in bao bì, hạn chế tối đa mức độ ô nhiễm môi trường Đề tài nghiên cứu mô hình xử lý nước thải nhằm đề xuất công nghệ xử lý nước thải thích hợp cho ngành mực in với điều kiện tối ưu rút từ thực nghiệm MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty TNHH Cô Như nhằm giảm thiểu ô nhiễm nước thải công ty gây cho môi trường., bao gồm:  Xác định hiệu xử lý trình keo tụ nước thải ngành in bao bì  Xem xét khả xử lý sinh học nước thải mực in  Đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho công ty TNHH Cô Như PHẠM VI NGHIÊN CỨU  Thời gian nghiên cứu: Từ ngày 1.9.2015 đến ngày 1.5.2016  Nước thải sử dụng để nghiên cứu nước thải từ Công ty TNHH Cô Như KCN Phú Tài, TP Quy Nhơn, tỉnh Bình Định  Các mô hình thí nghiệm keo tụ thực Phòng thí nghiệm thuộc Trung tâm Quan trắc Tài nguyên Môi trường Bình Định, Trung tâm Phân tích Kiểm nghiệm Bình Định Phòng thí nghiệm Khoa Hóa học thuộc Trường ĐH Quy Nhơn  Mẫu nước thải phân tích Phòng thí nghiệm thuộc Trung tâm Quan trắc Tài nguyên Môi trường Bình Định Các tiêu phân tích gồm: pH, BOD5, 10 Sdu2 F  = 1,12 Tra bảng chuẩn số Fisher 6.12 [9] mức có nghĩa p = 0,05 Sll bậc tự lặp f2 = 2; bậc tự dư f1 = ta có Fp,f1,f2 = 19,3 Như mô hình thõa mãn điều kiện F ≤ Fp,f1,f2 nên mô hình tương hợp Từ phương trình hồi quy ta tính thông số x1, x2, x3 tối ưu từ suy giá trị thực z1, z2, z3 tương ứng để đạt hiệu qủa khử COD cao x1  0,5024  z1   z1  7,5 = pH z2   z2  phút = Thời gian keo tụ z  187,5 x3  0, 2801   z3  198 mg/l = PAC 37,5 x2   Khi thay giá trị vào phương trình (3.8) tính hiệu suất khử COD 56,3% (giảm 428,9 mg/l > 150 mg/l) Tuy nhiên sau keo tụ hàm lượng COD cao tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B nhiều lần, tiếp tục cần phải chuyển sang công đoạn xử lý sinh học nước thải công ty có lượng hồ bột từ công đoạn sản xuất bì carton  Đối với độ màu  Tính hệ số bj: Tương tự ta tính giá trị hệ số phương trình hiệu suất khử màu: b0 = 95,025; b1 = 0,78; b2 = 0,925; b3 = 0,35; b12 = 0,025; b13 = -0,100; b23 = -0,200; b123 = 0,100 Thay vào phương trình (3.5) ta có phương trình hồi quy hiệu suất khử độ màu sau: y2 = 95,025 + 0,78x1 + 0,925x2 + 0,35x3 + 0,025x1x2 - 0,100x1x3 - 0,200x2x3 + 0,100x1x2x3 (3.9)  Kiểm tra ý nghĩa hệ số hồi quy bj Tương tự tiến hành ba thực nghiệm tâm kế hoạch thực nghiệm ta có: y10 = 97,80; y20 = 98,3; y30 = 97,5 → Giá trị y = 97,87 Từ hệ số phương trình (3.9) từ thí nghiệm tâm tính giá trị phương sai lặp Sll2 0,163 Giá trị độ lệch chuẩn Sbj = 0,143 Tra bảng Student 6.11 [9] t0,05;2 = 92 4,303 Từ tính t0,05 ;2.Sbj = 0,6153, Các hệ số bj có nghĩa tbj ≥ ;f2 Như hệ số b12 nghĩa Như phương trình (3.9) viết lại là: y2 = 95,025 + 0,78x1 + 0,925x2 + 0,35x3 - 0,100x1x3 (3.10)  Kiểm tra tính tương hợp mô hình Giá trị phương sai dư tính S2dư = 0,0017 Chuẩn số Fisher F = 0,03 Tra bảng chuẩn số Fisher mức có nghĩa p = 0,05 bậc tự lặp f2 = 2; bậc tự dư f1 = ta có Fp,f1,f2 = 19,3 Như mô hình thõa mãn điều kiện F ≤ Fp,f1,f2 nên mô hình tương hợp Thay giá trị thông số x1, x2, x3 tính từ phương trình hồi quy [3.10], ta tính hiệu suất khử độ màu 95,5%, độ màu nước thải sau keo tụ 60,3 Pt-Co < 150 Pt-Co, đạt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B Kết luận chung: - Sau keo tụ nước thải mực in PAC, chất trợ keo tụ Polymer Anion cho thấy hiệu suất khử COD đạt 56,3% độ màu đạt 95,5% với điều kiện tối ưu sau: pH = 7,5; Thời gian keo tụ: t = phút; Hàm lượng PAC = 198 mg/l - Tuy nhiên sau keo tụ, hàm lượng COD chưa đạt tiêu chuẩn xả thải (428,9 mg/l > 150 mg/l), độ màu giảm đáng kể, đạt tiêu chuẩn xả thải (giảm từ 1340 Pt-Co xuống 60,3 Pt-Co) Do cần nghiên cứu công đoạn xử lý sinh học để giải triệt để hàm lượng COD nước thải 3.3.2 Lập mô hình thống kê trình xử lý sinh học Sau xử lý keo tụ với PAC hàm lượng COD giảm xuống từ 1368 xuống 428,9 mg/l, nhiên bể điều hòa có bổ sung lượng nước thải từ trình hồ bột, làm hàm lượng COD, BOD nước thải tăng đột ngột Theo số liệu phân tích, tổng hợp từ mẫu hàm lượng BOD khoảng 953 mg/l; COD khoảng 1463 mg/l, cần phải tiến hành xử lý phương pháp sinh học, tỷ lệ BOD/COD = 0,65 > 0,5 [11] nên cần bố trí bể xử lý kỵ khí để giảm hàm lượng chất hữu cơ, giảm tải cho trình xử lý hiếu khí 93 Thực nghiệm xử lý kỵ khí lọc sinh học với vật liệu dính bám sợi nhựa tơi Một số thông số kỹ thuật vật liệu sợi nhựa tơ ứng dụng xử lý sinh học: + Sợi dài theo kích thước bể, 25 m vật liệu/m3 thể tích, lắp cố định đầu + Diện tích bề mặt tiếp xúc vật liệu/ thể tích bể: 200 – 400 m2/m3 + Khoảng cách treo vật liệu 200 mm x 200 mm (cho đơn vị) + Xuất xứ: Công ty CP Công nghệ Môi trường Miền Trung (VIROTECH) + Vật liệu: Sợi nhựa tổng hơp Hình 6: Giá thể vật liệu đệm dạng sợi tơ Ở thí nghiệm này, tiến hành lấy mẫu nước thải mực in bao bì công ty bể điều hòa (tức sau keo tụ bể điều hòa có bổ sung lượng nước thải hồ bột) nên hàm lượng COD, BOD tăng cao, cụ thể COD = 1463 mg/l; BOD = 953 mg/l, pH = 7,2 a Kết đo nhiệt độ pH Bảng 21: Kết đo nhiệt độ pH trình xử lý kỵ khí Thời điểm Nước thải vào Nước thải (giờ) Nhiệt độ (0C) pH Nhiệt độ (0C) pH 25,5 7,21 27,6 7,34 24 24,8 6,82 28,2 7,52 48 7,38 94 Nhận xét: - Nhiệt độ đo nhiệt độ đo kèm với giá trị pH, ý nghĩa đánh giá nhiệt độ nước vào hay - pH nước thải dao động quanh giá trị 7,3, chứng tỏ giai đoạn diễn hoàn toàn b Thí nghiệm phân tích BOD, COD Tiến hành 08 thí nghiệm với thời gian lưu nước khác 12 giờ, 24 giờ; 1,5 ngày; ngày; 2,5 ngày; ngày; 3,5 ngày sau đem mẫu nước thải phân tích số BOD COD Kết thực nghiệm sau: Bảng 22: Kết xử lý BOD, COD kỵ khí với vật liệu dính bám Thời gian lưu nước pH Nhiệt độ (0C) BOD vào (mg/l BOD (mg/l ηBOD, % COD vào (mg/l) COD (mg/l) ηkCOD, % 7,2 27 953 953 - 1463 1463 - 12 7,2 26,7 953 334,9 64,85 1463 580,2 60,34 24 7,24 26 953 315 66,95 1463 527,8 63,92 1,5 ngày 7,15 28,6 953 304 68,1 1463 440,84 69,87 ngày 7,22 27,1 953 283,97 70,2 1463 350,7 76,03 2,5 ngày 7,3 26,9 953 269,4 71,73 1463 331,7 77,33 ngày 7,26 28 953 267 71,98 1463 320,8 78,07 3,5 ngày 7,4 27,9 953 236,7 75,16 1463 317,5 78,29 ngày 7,42 28,4 953 234 75,45 1463 276,6 81,11 95 Đồ thị 9: Sự biến thiên BOD, COD theo thời gian Nhận xét: Căn theo kết thí nghiệm cho thấy, hiệu xử lý hàm lượng BOD, COD bị ảnh hưởng nhiệt độ pH nước thải đầu vào Như thấy rằng, thời gian lưu nước nhiều hiệu khử BOD, COD cao BOD, COD khoảng 0,5 ngày (12 giờ) giảm nhanh Điều giải thích VSV bể xử lý sau 12 tiếng không cung cấp chất oxy đầy đủ nên trình oxy hóa kỵ khí diễn mạnh mẽ, dẫn đến COD giảm nhanh từ 1463 mg/l xuống 580,2 mg/l Hiệu suất khử BOD, COD trung bình 64,85% 60,34% Trong ngày hàm lượng BOD, COD giảm chậm hàm lượng chất chất dinh dưỡng nước thải dần nên khả tiếp xúc VSV với chất giảm dần Đến cuối giai đoạn COD không giảm lúc phần lại nước thải chất khó phân hủy không phân hủy Căn theo đồ thị mô tả biến thiên hàm lượng BOD, COD theo thời gian lưu nước cho thấy ngày hàm lượng BOD, COD giảm nhanh, thời điểm giảm chậm dần Do đó, chọn thời gian lưu nước ngày để xử lý BOD, COD bể kỵ khí phù hợp thời gian lưu nước lâu thể tích bể xây dựng lớn, tăng kinh phí cho nhà đầu tư mà hiệu xử lý lại không tăng thêm nhiều 96 Thực nghiệm xử lý hiếu khí với vật liệu dính bám sợi nhựa tơi Ở thí nghiệm này, tiến hành với hàm lượng chất hữu sau xử lý kỵ khí COD = 351 mg/l; BOD = 284 mg/l, pH = 7,3; trì hàm lượng DO ≥ 4mg/l với nhiệt độ thay đổi khoảng 270C a Tiến hành đo pH 05 thời điểm khác nhau: Bảng 23: Kết đo nhiệt độ pH trình xử lý hiếu khí Thời điểm (giờ) Nhiệt độ (0C) pH 27,3 7,23 27 7,58 27,1 7,62 27,4 7,50 27,2 7,72 Đồ thị 10: Sự thay đổ pH nước thải Nhận xét: Thời điểm pH = 7,23 kết đo thời điểm sau có pH tăng dần (pH = 7,5) đến pH = 7,7 Sự thay đổi do: + Bể hiếu khí để 12 từ ngày hôm trước không sục khí xảy trình lên men kỵ khí tạo axit hữu làm giảm pH nước + Khi bắt đầu trình xử lý, bể sục khí axit hữu bị phân giải 97 pH bắt đầu tăng dần Càng sau pH thay đổi chậm trình phân giải axit hữu giảm dần b Kết đo DO Bảng 24: Kết đo nhiệt độ pH trình xử lý hiếu khí Thời điểm (giờ) Nhiệt độ (0C) 29,3 29 29,7 29,5 Lần đo DO (mg/l) 5,56 6,03 6,23 6,34 6,16 5,94 5,88 6,02 5,74 6,11 6,08 6,05 5,37 5,5 5,45 Trung bình (mg/l) 5,94 6,15 5,88 6,23 5,44 Nhận xét: Từ số liệu đo ta thấy giá trị DO lớn 5mg/l nên hệ thống cấp khí đầy đủ, hệ thống hoạt động hiệu Thời điểm 8h hàm lượng DO nhỏ thời điểm khác, điều thấy việc di chuyển thiết bị đo, chưa hiệu chỉnh c Thí nghiệm phân tích BOD, COD Tiến hành thí nghiệm với thời gian lưu nước khác giờ; giờ; giờ; 10 giờ; 12 giờ; 18 giờ; 24 giờ; 1,5 giờ; sau đem mẫu nước thải 98 phân tích số BOD COD Kết thực nghiệm sau: Bảng 25: Kết xử lý BOD, COD sinh học hiếu khí với vật liệu dính bám Thời gian lưu nước DO (mg/l) BOD vào (mg/l) BOD (mg/l) ηBOD, % COD vào (mg/l) COD (mg/l) ηkCOD, % 5,56 284 214,42 24,5 351 297,6 15,2 6,03 284 182,9 35,6 351 234,5 33,2 6,23 284 139,87 50,75 351 207,4 40,9 10 6,34 284 77,82 72,6 351 165,9 52,74 12 6,16 284 40 85,9 351 136,8 61,02 18 5,94 284 21,3 92,5 351 90,2 74,29 24 5,88 284 13,63 95,2 351 85,78 75,56 36 6,22 284 11 96,12 351 63,2 82 48 6,14 284 9,1 96,79 351 33,3 90,5 Đồ thị 11: Theo dõi thay đổi BOD, COD theo thời gian lưu nước Nhận xét: Từ thực nghiệm thấy rằng, thời gian lưu nước nhiều hiệu khử BOD, COD cao Trong thời gian lưu nước từ khoảng 12 – 18 hiệu tăng nhanh hiệu suất khử BOD, COD cao, Hàm lượng BOD, COD sau xử lý sinh học hiếu khí tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B Thời điểm 12 hàm lượng BOD, COD giảm 40mg/l < 50mg/l 99 136,8 mg/l < 150 mg/l, thấp TCCP gần với ngưỡng cho phép Thời điểm 18 hàm lượng BOD, COD thấp TCCP nhiều, 21,3 mg/l; 90,3 mg/l cách xa với ngưỡng cho phép Các thời điểm hàm lượng BOD, COD giảm chậm không phụ thuộc nhiều vào thời gian lưu nước; thể tích bể xây dựng tăng, gây tốn kinh phí xây dựng cho nhà đầu tư Do đó, chọn thời gian lưu nước 18 phù hợp 3.3.3 Áp dụng chế độ công nghệ tối ưu vào hệ thống xử lý nước thải Công ty TNHH Cô Như Trên sở nghiên cứu thực nghiệm nước thải mực in bao bì trình keo tụ (sử dụng tác nhân keo tụ PAC, kết hợp chất trợ lắng Polymer Anion) mang lại hiệu xử lý cao Tuy nhiên hàm lượng COD sau keo tụ cao hàm lượng BOD vượt TCCP (do có nước thải từ công đoạn hồ bột) so với QCVN 40:2011/BTNMT, cột B; tác giả đề xuất thêm công đoạn xử lý sinh học vi sinh dính bám để xử lý triệt để hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng nitơ, phốtpho nước thải Ngoài công đoạn xử lý bổ sung thêm bể khử trùng hóa chất chlorine để tiêu diệt toàn vi khuẩn có nước thải, đạt tiêu chuẩn xả thải theo quy định 100 Công nghệ xử lý nước thải mực in bao bì Công ty TNHH Cô Như (trang sau) Bồn Polymer Anion Bồn PAC Bồn NaOH Nước thải mực in Hố ga thu nước thải Bơm Bơm Bể thu gom Máy cấp khí Bồn keo tụ Nước thải hồ bột Bể hiếu khí Bể kỵ khí Bơm Bể điều hòa Nước Bùn Bể lắng Bể lọc cát Bể chứa bùn Chlorine Nguồn tiếp nhận Nước Bùn khô đem chôn lấp Sân phơi bùn Hình 7: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đề xuất cho Công ty TNHH Cô Như Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước thải mực in bao bì thu gom bể thu gom có song chắn rác để tách rác thô, chảy bể chứa mực in Tại nước thải bơm cấp bơm lên bồn keo tụ, đồng thời bơm định lượng hóa chất NaOH, PAC hoạt động để điều chỉnh pH ban đầu nước thải khoảng – 7,5 thực trình keo tụ Bật bơm khuấy với tốc độ 250 vòng/phút với thời gian lưu nước phút, sau giảm tốc độ khuấy xuống 50 vòng/phút, đồng thời bổ sung chất trợ keo tụ Polymer Anion thông qua bơm định lượng với thời gian lưu phút Sau để lắng khoảng 30 phút, phần nước dẫn bể lọc cát Nước thải sau lọc cát chảy bể điều hòa Tại bể điều hòa nước thải bơm lên bể kỵ khí chảy sang bể sinh học hiếu khí (có giá thể vi sinh vật) Nước thải sau xử lý đưa qua 101 bể lắng để tách hoàn toàn cặn bong từ bể hiếu khí Một lượng chlorine châm vào đường ống dẫn nước thải sau bể lắng để tiêu diệt vi sinh nước thải trước thải nguồn tiếp nhận, nước thải sau xử lý đạt theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B Phần bùn đáy bồn keo tụ xả bể chứa bùn sau mẻ keo tụ; bùn sinh học từ bể lắng bơm định kỳ bể chứa bùn Bùn bể chứa bùn bơm qua sân phơi bùn để làm khô bùn Bùn khô thu gom hợp đồng với đơn vị chức vận chuyển xử lý theo quy định Phần nước tách bùn sân phơi bùn bể chứa bùn dẫn trở bể điều hòa  Thông số thiết kế bể sinh học kỵ khí hiếu khí hệ thống số liệu thực nghiệm theo thời gian lưu nước a Bể kỵ khí - Thời gian lưu nước kỵ khí t = ngày (48 giờ); - Lưu lượng nước thải trung bình: Q = m3/ngày = 0,208 m3/giờ; - Thể tích bể cần xây dựng là: Vkk = t × Q = 48 × 0,208 m3/giờ  10 m3 Thông số thiết kế bể sinh học kỵ khí STT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị V 10 m3 HRT ngày - Thể tích bể - Thời gian lưu nước - Chiều cao tổng cộng bể H 3,2 m - Chiều dài bể L 3,150 m - Chiều rộng bể B 1,0 m b Bể hiếu khí - Thời gian lưu nước kỵ khí t = 18 giờ); - Lưu lượng nước thải trung bình: Q = m3/ngày = 0,208 m3/giờ; - Thể tích bể sinh học hiếu khí cần xây dựng là: Vhk = t × Q = 18 × 0,208 m3/giờ  3,7 m3 102 Thông số thiết kế bể sinh học hiếu khí Thông số STT - Thể tích bể - Thời gian lưu nước - Chiều cao tổng cộng bể - Chiều dài bể - Chiều rộng bể Kí hiệu Giá trị Đơn vị V 3,7 m3 HRT 18 h H L B 3,2 1,525 0,75 m m m (Các vẽ thiết kế công trình triển khai thực tế đính kèm phần phụ lục) 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết nghiên cứu phòng thí nghiệm xử lý nước thải mực in bao bì cho phép đưa số kết luận kiến nghị sau: Bằng phương pháp keo tụ với tác nhân keo tụ FeSO4.7H2O, Al2(SO4)3.18H2O PAC cho thấy, chất keo tụ PAC phù hợp cho xử lý nước thải mực in bao bì đạt hiệu xử lý COD, độ màu cao (hiệu suất khử COD đạt 56%, độ màu đạt 95%) điều kiện pH ban đầu gần với pH nước thải mực in Điều kiện tối ưu cho trình keo tụ với pH = 7,5; PAC = 198 mg/l thời gian keo tụ phút Tuy nhiên nước thải sau keo tụ có hàm lượng COD cao TCCP độ màu đạt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B (COD = 428,9 mg/l > 150 mg/l; độ màu = 60,3 Pt-Co < 150) Bằng thực nghiệm nước thải mực in bao bì sau keo tụ đưa vào xử lý sinh học hàm lượng BOD, COD nước thải giảm đáng kể, thời gian lưu nước đối phù hợp bể kỵ khí ngày (kỵ khí: BOD giảm 70,2%; COD giảm 76,03%; bể hiếu khí 18 trì hàm lượng DO ≥ 5mg/l, theo hiệu suất khử BOD giảm 92,5%; COD giảm 74,29%) đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B Từ thực nghiệm cho thấy, phương pháp riêng lẻ chưa xử lý triệt để hết thành phần ô nhiễm nước thải mực in bao bì mà cần phải kết hợp phương pháp khác để xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép Do vậy, tác giả đề xuất tiến hành xử lý nước thải mực in bao bì gồm hai công đoạn: (1) xử lý phương pháp keo tụ (hóa lý) với chất keo tụ PAC để giảm phần lớn chất màu không tan, chất hữu với chất lơ lửng không tan khó lắng, (2) xử lý phương pháp sinh học (vật liệu dính bám) để xử lý nước thải mực in đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B Trên sở kết nghiên cứu nhận trên, xin kiến nghị triển khai nghiên cứu tiếp trình xử lý nước thải mực in bao bì quy mô pilot nhằm hoàn thiện phát triển công nghệ xử lý nước thải mực in bao bì đề xuất 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hiệp hội In Việt Nam, Tin tức Hiệp hội Huỳnh Trà Ngộ Đại cương kỹ thuật in Nhà xuất Thế giới, 2003 Hiệp hội Bao bì Việt Nam, Diễn đàn thảo luận năm 2015 - 2016 Trần Văn Nhân – Ngô Thị Nga, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002 PGS.TS Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, Nhà xuất Giáo dục Trung tâm Quan trắc Tài nguyên Môi trường Bình Định; Trung tâm Phân tích Kiểm nghiệm Bình Định GS, TSKH Nguyễn Minh Tuyển Quy hoạch thực nghiệm, Hà Nội, 2005 APHA Standard methods for the examination of water anh wastewater, 19th ed Washington, DC, 1995 GS, TSKH Nguyễn Minh Tuyển, GS, TS Phạm Văn Thêm, Kỹ thuật hệ thống công nghệ hóa học Cơ sở mô hình hóa trình công nghệ hóa học, tập 1, Hà Nội, 2005 10 Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ (2009) 11 TS Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội, 2000 105 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số kết phân tích mẫu Công trình xử lý nước thải; Phụ lục 2: Các vẽ thiết kế áp dụng cho Công ty TNHH Cô Như; Phụ lục 3: Tính chi phí vận hành xử lý nước thải Phụ lục 4: Một số hình ảnh công trình 106 ... nhiễm nước thải công ty gây cho môi trường., bao gồm:  Xác định hiệu xử lý trình keo tụ nước thải ngành in bao bì  Xem xét khả xử lý sinh học nước thải mực in  Đề xuất công nghệ xử lý nước thải. .. nghiệm xử lý sinh học  Phương pháp tham khảo ý kiến 11 Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP BAO BÌ MỰC IN 1.1 CÔNG NGHỆ BAO BÌ MỰC IN VÀ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM 1.1.1 Công nghệ bao bì mực in A Các công nghệ in. .. định hướng sản xuất bền vững, sản xuất Do tác giả lựa chọn Đề tài Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải mực in bao bì nhà máy công nghiệp địa bàn tỉnh Bình Định hy vọng góp phần giúp doanh nghiệp