Đang tải... (xem toàn văn)
trình bày phân tích và đề xuất công nghệ xử lý nước thải cao su thiên nhiên
Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 28 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 29 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN Chương 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 4.1. Cơ sỡ lựa chọn dây chuyền công nghệ cho hệ thống xử lý nước thải Quy trình công nghệ xử lý nứơc thải bao gồm 3 giai đoạn : - Giai đoạn 1: xử lý sơ bộ hay xử lý cấp 1.Các thiết bò thường dùng trong giai đoạn này là: song, lưới chắn rác; lắng cát; bể điều hòa; bể trung hòa; tuyển nổi và lắng 1.Chất lượng nước đầu ra đáp ứng gần loại C. - Giai đoạn 2: xử lý cơ bản hay xử lý cấp 2.Là giai đoạn ứng dụng các quá trình sinh học( đôi khi là hóa học hoặc cơ học hoặc kết hợp). Các thiết bò thường dùng trong giai đoạn này là: bể Aerotank, lọc sinh học, mương oxi hóa, ao hồ hiếu khí, lắng 2. Nước sau khi lắng có thể đạt loại B hoặc A. - Giai đoạn 3:xử lý bổ sung hoặc xử lý cấp 3. Các phương pháp thường dùng là clo hóa nứơc, ozon, tia cực tím. Lựa chọn dây chuyền công nghệ là một bước hết sức quan trọng quyết đònh sự thành công hay thất bại, sự kinh tế, hợp lý cua việc xử lý nước thải. Để lựa chọn dây chuyền công nghệ có thể dựa vào các điều kiện sau : - Dựa vào lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải. - Yêu cầu mức độ xử lý đạt tiêu chuẩn Viêt Nam. Đối nước thải cao su theo QCVN01:2008/BTNMT - Các điều kiện tự nhiên, khí tượng và thuỷ văn tại khu vực. - Tình hình thực tế và khả năng tài chính. - Qui mô và xu hướng phát triển - Khả năng đáp ứng thiết bò cho hệ thống xử lý. - Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì. - Tận dụng tối đa các công trình sẵn có. - Quỷ đất, hồ tự nhiên và diện tích mặt bằng sẵn có của các nhà máy. Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su: - Trong thành phần nước thải cao su đa số là các hợp chất hữu cơ, bao gồm : Proteins :2-2,7%, đường glucose 1,5-2%. Cả hai loại này đều phân hủy sinh học tốt. Các sản phẩm quá trình lên men phần lớn là acetate và propionate. Ngoài ra còn có 1 lượng fomate và butyrate nhưng rất nhỏ. Đường, protein và lipit chứa trong nước thải cao su được chuyển hóa thành CH 4 . Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su hơn 95%. - Kết quả phân tích nước thải tổng hợp của nhà máy cho thấy, tỷ lệ BOD/COD bằng 0,7, nên công nghệ xử lý phù hợp là công nghệ xử lý sinh học. Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải khá lớn nồng độ COD là 3500mg/l, nên công nghệ xử lý sinh học kết hợp hai quá trình kò khí và hiếu khí. Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 30 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN - Xử lý sinh học kò khí gồm có quá trình sinh học xử lý nhân tạo và sinh học tự nhiên. - Quá trình xử lý sinh học tự nhiên sử dụng các loại hồ yếm khí, công nghệ được áp dụng phổ biến tại Malayxia. Ưu điểm của hệ thống hồ này là chi phí không cao, không đòi hỏi bảo trì thường xuyên. Tuy nhiên lại có nhược điểm yêu cầu diện tích lớn, gây mùi thối rất khó chòu cho khu vực xung quanh, không thu hồi được khí. Ví trí nhà máy cách khu dân cư khá gần khoảng 300m. Do vậy công nghệ xử lý nước thải theo dạng hồ tự nhiên kò khí là không khả thi. - Quá trình xử lý sinh học nhân tạo có rất nhiều dạng công trình khác nhau bao gồm ví dụ như bể kò khí xáo trộn hoàn toàn, bể tiếp xúc kò khí, bể UASB, lọc sinh học kò khí, bể biogas…. - Đối với công trình kò khí xáo trộn hoàn toàn có các ưu điểm vận hành không phức tạp, chòu được nước thải có SS cao, nhưng lại có nhược điểm tải trọng thấp, thể tích thiết bò phản ứng lớn để đạt SRT cần thiết. - Công trình xử lý dạng tiếp xúc kò khí chỉ thích hợp đối loại nước thải có nồng độ SS cao, khả năng chòu tải của bể xử lý nhỏ, vận hành đòi hỏi kỹ thuật cao, nên công trình này không khả thi để áp dụng cho nhà máy cao su . - Công trình xử lý dạng lọc sinh học kò khí chỉ thích hợp nươc thải có nồng độ COD tương đối nhỏ. Không phù hợp với nước thải cao su vì mủ cao su trong nước thải rất dễ bòt kín các vật liệu lọc. - Công trình xử lý bể kò khí UASB là phù hợp so với các yêu cầu xử lý của nhà máy, nhờ vào các ưu điểm của công trình như vận hành đơn giản, chòu được tải trọng cao, lượng bùn sinh ra ít (5-20% so với xử lý hiếu khí), có thể điều chỉnh tải trọng theo từng thời kỳ sản xuất của nhà máy. Ngoài ra bùn có khả năng tách nước tốt, nhu cầu chất dinh dưỡng thấp, năng lượng tiêu thụ ít, thiết bò đơn giản công trình ít tốn diện tích và không phát tán mùi hôi. - Nước thải sau khí qua bể UASB có nồng độ COD khoảng 400-800mg/l chưa đạt tiêu chuẩn xả thải do đó cần phải tiếp tục xử lý bằng quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Trong công nghệ xử lý hiếu khí, cũng có rất nhiều đơn vò công trình khác nhau như : các dạng hồ xử lý tự nhiên, hồ làm thoáng cơ học, mương oxi hóa, bể AEROTANK, bể lọc sinh học, bể tiếp xúc, … 4.2. Các công nghệ xử lý nước thải cao su đã được triển khai trên thực tế 4.2.1. Quy trình cơng nghệ truyền thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su Thông số: pH = 4,2 ÷ 5,2, CDO có thể lớn hơn 15.000 mg/l, tỉ lệ BOD/COD = 0,6 ÷ 0,88 rất thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Dựa vào thành phần tính chất nước thải nêu trên, cơng nghệ xử lý nước thải cao su được đề xuất như sau: Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 31 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN Hình 4.1 Quy trình cơng nghệ truyền thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su 4.2.2. Nhà máy cao su Tân Biên Bảng 4.1 Thành phần nước thải Chỉ tiêu Đơn vị Giá trò pH 6,1 Cl - mg/l 1.147 N-NH 4 mg/l 94,7 P-PO 4 mg/l 20,6 COD mg/l 3.466 BOD 5 mg/l 2.050 TDS mg/l 850 N tổng mg/l 132 Coliform VK/100ml 2,4x10 8 SS mg/l 1.500 Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 32 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN Hình 4.2 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Tân Biên Ưu điểm của hệ thống: dễ vận hành, không tốn nhiều công sức để theo dõi hàng ngày vì xử lí bằng phương pháp hoá lí là chủ yếu. Nhược điểm của hệ thống: dùng biện pháp hoá học và hóa lí, rất tốn kém. Giả sử hiệu quả khử SS của quá trình keo tụ tạo bông và tuyển nổi đạt cao nhất bằng 80%, hiệu quả khử COD là 50% thì khi đó nồng độ COD của nước thải đầu vào bể làm thoáng tăng cường là v COD= 3466 × 0,5 = 1733mg/l ngay cả bể aerotank có sục khí và nuôi cấy bùn, cũng chỉ xử lí tốt ở nồng độ COD < 500 mg/l. Vì vậy, bể làm thoáng tăng cường không thể nào hoạt động ở nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao như vậy nên kết quả là nước đầu ra không đạt tiêu chuẩn. Dẫn đến hệ thống này đã ngưng hoạt động. 4.2.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Phú Riềng Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 33 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN Hình 4.3 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Phú Riềng 4.2.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Đồng Nai Xưởng mủ nước Bể gạn mủ Hiếu khí cưỡng bức( trộn bề mặt) Xưởng mủ tạp Hồ kò khí Bể sinh học kỵ khí Máy nén khí Thiết bò tạo áp lực Sân phơi cát Bể điều hoà Bể lắng cát Hồ xử lý bổ xung bậc 2 Hồ xử lý bổ xung bậc 1 Bể tuyển nổi Hình 4.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Đồng Nai 4.2.5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Lộc Ninh Hình 4.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cao su Lộc Ninh Bể gạn mủ Bể gom Bể tuyển nổi Bể điều hoà Bể UASB Hồ hoàn thiện Máy ép bùn Bể nén bùn Bể chứa bùn Bể lắng 2 Aerotant Sông Nước thải Bùn khô làm phân bón 4.3. Đề xuất dây chuyền công nghệ 4.3.1. Thông số đầu vào Lưu lượng nước thải tiếp nhận : Q = 1200 m 3 / ngày đêm Bảng 4.2 Thông số đầu vào Thông số Đơn vị Nồng độ COD mg/L 3500 BOD 5 mg/L 2000 Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 34 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN SS mg/L 600 pH mgCaCO 3 /L 5,59 – 5,72 Độ axit mgCaCO 3 /L 160 Độ kiềm mgCaCO 3 /L 150 Photpho mg/l 100 N-NH 3 mg/L 220 N – Hữu cơ mg/L 1000 Glucose mg/L 300 VFA mgCH 3 COOH/L 1200 Nhận xét: - Nước thải cao su có hàm lượng COD, BOD khá cao. Tỉ lệ BOD5/COD = 0,57 > 0,5 nên chọn phương pháp xử lý sinh học. - Thành phần chất rắn lơ lửng SS = 600 mg/l, cần được khử bớt trước khi đưa vào các công trình xử lí sinh học. Hàm lượng photpho và nitơ hữu cơ cao phải qua hệ thống xử lý sinh học hiếu khí và kỵ kò để nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn. - Nước thải chế biến mủ cao su được hình thành chủ yếu từ các cơng đoạn khuấy trộn, làm đông, gia công cơ học và nước rửa máy móc, bồn chứa. - Nước thải chế biến cao su có pH thấp, trong khoảng 5,59 – 5,72 do việc sử dụng axit để làm đơng tụ mủ cao su. - Các hạt cao su tồn tại trong nước ở dạng huyền phù với nồng độ rất cao. Các hạt huyền phù này là các hạt cao su đã đơng tụ nhưng chưa kết lại thành mảng lớn, có đường kính rất nhỏ (khoảng 90% có đường kính nhỏ hơn 0,5𝜇𝑚) phát sinh trong giai đoạn đánh đơng và cán crep. Nếu lưu nước thải trong một thời gian dài và khơng có sự xáo trộn dòng thì các huyền phù này sẽ tự nổi lên và kết dính thành từng mảng lớn trên bề mặt nước. - Các hạt cao su tồn tại ở dạng nhũ tương và keo phát sinh trong q trình rửa bồn chứa, rửa các chén mỡ, nước tách từ mủ ly tâm và cả trong gian đoạn đánh đơng. - Trong nước thải còn chứa một lượng lớn protein hòa tan, axit foomic (dùng trong q trình đánh đơng), và N-NH 3 (dùng trong q trình kháng đơng). Hàm lượng COD trong nước thải khá cao. - Tỷ lệ BOD/COD của nước thải là 0,570 – 0,88 rất thích hợp cho q trình xử lý sinh học. 4.3.2. Yêu cầu nước thải sau xử lý Nước thải đầu ra đạt tiêu chuan loại A theo Quy chuẩn kỹ thuất quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên (QCVN 01:2008/BTNMT). Bảng 4.3 Giá trò các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trò tối đa cho phép Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 35 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN TT Thông số Đơn vò Giá trò C A B 1. pH - 6-9 6-9 2. BOD 5 (20 o C) mg/l 30 50 3. COD mg/l 50 250 4. Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50 100 5. Tổng Nitơ mg/l 15 60 6. Amoni, tính theo N mg/l 5 40 Trong đó: - Cột A quy đònh giá trò C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trò tối đa cho phép trong nước thải của cơ sở chế biến cao su thiên nhiên khi thải vào các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt. - Cột B quy đònh giá trò C của các thông số làm cơ sở tính toán giá trò tối đa cho phép trong nước thải của cơ sở chế biến cao su thiên nhiên khi thải vào các nguồn nước được dùng cho mục đích khác. Ngoài 06 thông số ô nhiễm quy đònh tại Bảng 1, tùy theo yêu cầu và mục đích kiểm soát ô nhiễm, giá trò C của các thông số ô nhiễm khác áp dụng theo quy đònh tại cột A hoặc cột B của Bảng 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5945:2005 - Chất lượng nước – Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải. 4.3.3. Đề xuất dây chuyền công nghệ Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 36 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN 4.3.4. Thuyết minh sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải cao su công suất 1200 m 3 /ngày Đầu tiên, nước thải được tập trung dẫn về cống dẫn nước thải chính. Nước thải (NT) từ cơng đoạn sản xuất mủ cao su được thu gom qua song chắn rác (SCR) thơ đi vào bể tiếp nhận. SCR thơ có nhiệm vụ loại bỏ tạp chất có kích thước lớn. Tại bể thu gom nước thải được bơm lên bể gạn mủ một mặt thu lại cặn cao su tươi, mặt khác để loại bỏ các hạt cao su ở dạng huyền phù. Trong bể gạn mủ, Nước thải đi qua Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m 3 /ngày 37 GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN với vận tốc rất chậm, hạn chế tối đa khả năng xáo trộn và các hạt cao su sẽ tự động nổi lên bề mặt do chênh lệch tỷ trọng so với nước. Nước được chảy tự nhiên qua bể điều hòa với vận tốc 1,5 m/s, tại đây có hai máy thổi khí luân phiên hoạt động, khí được dẫn xuống đáy bể rồi phân phối bằng ống phân phối khí. Bể điều hồ giữ chức năng điều hồ nước thải về lưu lượng và nồng độ. Hai bơm chìm được đặt ở cuối bể điêu hòa để bơm nước thải qua bể tuyển nổi. Tại đây NT được điều chỉnh về pH thích hợp. Tại bể tuyển nổi, người ta cho hóa chất keo tụ vào đó là PAC và dung dich NaOH. Nước tuần hoàn về cộ áp lực, máy nén khí truyền khí vào cột áp lực, khí và nước được dẫn xuống đáy bể có tác dụng làm tăng hiệu quả tuyển nổi. Phần nước trong được dẫn qua ngăn chứa để bơm qua bể trung hòa. Váng nổi sau khi được thanh gạt váng nổi gạn về bể chứa được bơm về bể nén bùn. Tại bể trung hòa, nước thải được nâng pH bằng dung dich NaOH lên khoảng 7, được thực hiện bằng máy nâng pH tự động; có cánh khuấy khuấy trộn trong bể. Nước thải được dẫn vào bể UASB. Nước thải được dẫn vào bốn đơn nguyên bể lọc sinh học kị khí (UASB), mỗi đơn nguyên đều có ống phân phối nước và ống thu khí. Nước thải đượcï dẫn tiếp vào bể trung gian, từ bể trung gian nước thải nươc đượcï bơm tuần hoàn về bể UASB để xáo trộn nước thải với bùn. Bể UASB nhằm phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản hơn và chuyển hóa chúng thành CH 4 , CO 2 , H 2 S,… Nước tiếp tục được dẫn trực tiếp vào bể Aerotank, tại đây có hai máy thổi khí luân phiên sục khí trong bể thông qua đóa phân phối khí. Bể lọc sinh học hiếu khí vừa có nhiệm vụ khử tiếp phần BOD 5 , COD còn lại, vừa làm giảm mùi hơi có trong nước thải. Nước đượcï dẫn sang bể lắng hai để làm lắng bùn họat tính, phần nước sau lắng được dẫn tự nhiên qua hồ ổn đònh rồi được dẫn đến nguồn tiếp nhanä. Lượng bùn này được rút khỏi bể lắng bằng hệ thống bơm bùn và tuần hồn về bể sinh học hiếu khí, bùn dư được dẫn về bể nén bùn. Bùn từ bể nén được bơm qua máy lọc ép bùn, phần nước lắng ở trên mặt đượcï dẫn sang bể chứa nước. Máy lọc ép bùn nén bùn thành bánh bùn nhờ polymer, bánh bùn được vô bao vận chuyển đến nơi xử lý chất thải nguy hại. Phần nước tách ra được dẫn đến bể chứa nước. Khi nước trong bể chứa nước đầy sẽ được bơm lên bể điều hòa. . mg/l 1. 147 N-NH 4 mg/l 94, 7 P-PO 4 mg/l 20,6 COD mg/l 3 .46 6 BOD 5 mg/l 2.050 TDS mg/l 850 N tổng mg/l 132 Coliform VK/100ml 2,4x10. NGỌC TIẾN Hình 4. 1 Quy trình cơng nghệ truyền thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su 4. 2.2. Nhà máy cao su Tân Biên Bảng 4. 1 Thành phần nước