QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH DỪA

Nước thải của ngành dừa chủ yếu từ các nhà máy sản xuất có nguồn nguyên liệu là cơm dừa như nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy, bột cốt dừa, tinh dầu dừa, sữa dừa với lượng nước thải ra có hàm lượng dầu cao, gây rất nhiều trở ngại trong việc xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép thải ra môi trường.
Thành phần và nồng độ các chất gây ô nhiễm trong nước thải của nhà máy chế biến các sản phẩm từ cơm dừa trước khi xử lý so sánh với tiêu chuẩn cho phép hiện hành:

THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ

• Công suất sau                                 : 1000 m³/ngày;
• Thời gian vận hành                        : 20-24 giờ/ngày;
• Lưu lượng trung bình giờ              : 41,7-50 m³/giờ;

2.1. Đặc tính nước thải

Thông số thiết kế cho hệ thống xử lý nước thải được dựa trên thông số đặc trưng nước thải:

2.2. Tiêu chuẩn đầu ra

2.3.1. Mục đích thiết kế

Đề xuất, lựa chọn phương án thiết kế công nghệ xử lý nước thải với công suất 1000m³/ngày đạt tiêu chuẩn Cột A, QCVN 40:2011/BTNMT  trước khi xả thải ra nguồn tiếp nhận.

2.3.2. Yêu cầu thiết kế

• Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cột A, QCVN 40:2011/BTNMT. 
• Đảm bảo mỹ quan và chất lượng công trình.
• Không gây mùi hôi và tiếng ồn ảnh hưởng môi trường xung quanh.
• Chi phí đầu tư, vận hành và bảo trì hợp lý.
• Vận hành đơn giản và ít tốn nhân công.

1. Bể gom

Sau khi tính toán và xem xét mặt bằng cho thấy Bể gom hiện hữu vẫn còn đáp ứng được yêu cầu cho cả 3 giai đoạn. Do đó phương án lựa chọn là tận dụng Bể gom hiện hữu và lắp đặt bổ sung thiết bị công nghệ để truyền dẫn nước về Hệ thống xử lý công suất 1000 m3/ ngày.

Tách rác tinh

Nước thải sau khi phân lưu về Hệ thống xử lý nước thải công suất 1000 m3/ ngày sẽ được Bơm luân phiên vào thiết bị tách rác tinh để tách các chất rắn cho trong nước thải trước khi đi đến Bể điều hòa.

Tại thiết bị tách rác tinh có tích hợp thùng chứa rác, và trong thùng chứa này được thiết kế ngăn tách nước để sẽ thu gom lượng nước thải sẽ dẫn sang Hố ga (mới) trước khi được bơm về bể điều hòa xử lý.

2. Bể điều hòa 1:

Có nhiệm vụ điều hòa về lưu lượng và nồng độ hữu cơ trong nước thải nhằm tránh gây quá tải cho vi sinh vật trong các bể phía sau. Bể điều hòa làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải. Nhờ hoạt động của máy khuấy chìm nước thải được xáo trộn đều và tránh sự lắng cặn trong bể, tránh hiện tượng phân hủy kị khí tạo mùi hôi. Nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm luân phiên đến công trình xử lý tiếp theo là hệ keo tụ - tạo bông.

Ván dầu tại Bể điều hòa 1 được thu gom bởi 3 bơm hút dầu di động trên mặt bể. Phần dầu được hút sẽ dẫn về thùng chứa di động. Tại thùng chứa dầu lượng dầu nổi phí trên được thu gom định kỳ xử lý, còn phần nước sẽ phía dưới được xả theo đường ống dẫn về lại Bể điều hòa 1 để xử lý tiếp tục

3. Bể keo tụ- Bể tạo bông và Tuyển nổi DAF

Nước thải từ Bể điều hòa được bơm qua bể keo tụ. Tại đây nước thải được chỉnh pH về giá trị thích hợp, pH được điều chỉnh bằng hoá chất trung hoà pH NaOH hoặc H2SO4. Để điều khiển hệ bơm định lượng châm hóa Chất NaOH hoặc H2SO4 thì PH của Bể keo tụ được kiểm soát thông qua thiết bị đo đo PH online (Jenco). Sau đó hoá chất keo tụ - PAC được châm vào làm chất keo tụ các chất dầu mỡ, nhũ tương còn lại trong nước thải (dầu mỡ rất khó xử lý và ảnh hưởng trực tiếp đến hệ vi sinh vì vậy cần xử lý triệt để dầu mỡ trước khi vào hệ xử lý vi sinh).

Sau khi nước thải được keo tụ thì nước thải được dẫn qua bể tạo bông tại đây hoá chất Polymer được châm vào bể tạo bông làm chất trợ keo tụ giúp kết bông bùn to hơn. Nước sau khi qua bể keo tụ - tạo bông được chảy về bể tuyển nổi.

Quá trình tuyển nổi là quá trình tách các hạt nhũ tương hoặc dầu mỡ có trong nước thải. Quá trình này được thực hiện bằng cách đưa các bọt khí mịn vào nước thải. Bọt khí mịn bám dính vào các hạt lơ lửng , tạo nên lực đẩy nổi đủ lớn đưa hạt nổi lên bề mặt pha lỏng (nước thải). Khí đưa vào ở dạng hòa tan dưới áp suất lớn hơn áp suất khí quyển (từ 275 – 350 kPa). Sau đó, khi giảm áp suất xuống bằng áp suất khí quyển, bọt khí mịn hình thành. Quá trình tăng áp được thực hiện bằng bơm cao áp và bồn tạo áp. Thời gian lưu nước ở cột áp lực từ 2-5 phút, lượng khí cấp vào từ 2-3% lưu lượng nước thải. Nước qua bồn tạo áp tiếp tục qua van giảm áp đến bể tuyển nổi. Với thời gian lưu nước một giờ, khí hòa tan tách ra khỏi nước thải thành các bọt khí mịn. Các bọt khí này lôi kéo nhũ dầu hoặc cặn lơ lửng lên bề mặt tạo nên lớp váng nổi. Lớp váng này được gạt thường xuyên vào máng thu váng nổi và dẫn đến bể chứa bùn hóa lý. Phần nước trong tự chảy vào bể điều hòa 2.

4. Bể điều hòa 2- ống trộn tĩnh.

Nước thải sau khi qua tuyển nổi đã tách bỏ các bông bùn chứa các chất rắn không tan, lơ lững từ quá trình keo tụ tạo bông được dẫn về Bể điều hòa 2 (lên men kỵ khí và điều hòa bậc 2) nhằm hỗ trợ quá trình axit hóa tại Bể UASB.

Tại bể điều hòa 2 có lắp 4 máy khuấy chìm nhằm mục đích xáo trộn đều và tránh sự lắng cặn trong bể, tránh hiện tượng phân hủy kị khí tạo mùi hôi.  Nước thải sau khi lên men axit hóa tại Bể điều hòa 2 có độ PH không ổn định vì vậy để đảm bảo quá trình xử lý sinh học tiếp theo, nước thải sẽ được châm DD trung hòa NaOH tại ống trộn tĩnh bằng bơm định lượng (và việc điều chỉnh lưu lượng bơm định lượng được điều khiển bởi thiết bị đo PH đặt tại Bể phân phối).

Sau đó nước thải được bơm đến Bể phân phối để chuẩn bị thực hiện quá trình lên men kỵ khí. Bên cạnh đó, để đảm bảo cơ chất cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí thì một phần nước thải được dẫn sang bể Anoxic.

5. Bể phân phối.

Nước thải tại bể phân phối được kiểm soát độ ph bằng thiết bị đo PH (Jenco) nhằm đảm bảo độ PH thích hợp trước khi được bơm vào Bể UASB - thực hiện quá trình lên men kỵ khí. Bên cạnh đó, để duy trình nồng độ N/P thích hợp cho quá trình lên men thì tại đây sẽ được bơm định lượng luân phiên dinh dưỡng (Ure) vào nước thải.

Tiếp theo nước thải được bơm luân phiên vào bể UASB và được kiểm soát lưu lượng nước thải bằng Đồng hồ đo lưu lượng FLOMAG.

6. Bể kỵ khí UASB.

Bể kỵ khí UASB có mục đích chính: Phân huỷ hợp chất hữu cơ trong điều kiện kị khí, xử lý COD có nồng độ cao. Nhờ vào các quá trình sinh học được thực hiện bởi các vi sinh vật thuộc nhóm vi khuẩn metan, các quá trình phản ứng diễn ra như sau::

• Thủy phân polymer
• Lên men các amino acid và đường
• Phân hủy kị khí các acid béo mạch dài và rượu (alcohols)
• Phân hủy kị khí các acid béo dể bay hơi (ngoại trừ acid acetic)
• Hình thành khí methane từ acid acetic
• Hình thành khí methane từ hydrogen và CO₂.

Các phương trình phản ứng:

CH₃COOH                         CH₄ + CO₂      (1)

2C₂H₅OH + CO₂                      CH₄  + 2CH_3­COOH      (2)

CO₂ + 4H₂                          CH₄ + 2H₂O      (3)

Nước thải sẽ thiết kế di chuyển từ dưới lên trên, xuyên qua lớp bùn kỵ khí phía dưới để lên men, với hệ bơm cao áp sẽ giúp xáo trộn tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa bùn và nước.

Ngoài ra, tại bể này sẽ bổ sung vật liệu đệm dạng tổ ong mục đích tạo điều kiện thuận lợi cho bùn hoạt tính tiếp xúc với nước thải. Bể UASB với thiết kế bổ sung vật liệu đệm mang lại nhiều ưu điểm như:

• Tốc độ lưu thông dòng chảy cao, đảm bảo không tắc nghẽn khi lắp đặt đúng kỹ thuật
• Độ dày đồng nhất, sản phẩm chất lượng
• Nhiều nếp nhăn, độ bám dính của vi sinh vật cao
• Chi phí vật tư thấp cho việc mua vật liệu và lắp đặt giá thể
• Nhựa tốt, tuổi thọ tương đối cao, có khả năng chịu được nước thải có hàm lượng hóa chất
• Vận hành đơn giản, hiệu quả

Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy kỵ khí là khí Biogas (60-75% khí CH₄, H₂S, CO₂…). Hổn hợp bùn- nước thải- khí.  Khí đi lên bên trên được tách ra bởi hệ thống tách pha (khí – lỏng- rắng) gồm các vách nghiêng lắng bùn và thu khí.

Lượng bùn dư phát sinh từ bể UASB được bơm về bể chứa bùn sinh học

Lượng nước thải sau bể UASB được tự chảy về Bể phân phối và sau đó được dẫn về Bể thiếu khí Anoxic.

Nước thải sau Bể UASB được kiểm soát hiệu quả bằng ngăn lấy mẫu và lượng nước nay sẽ dẫn về Hố ga (mới) để xử lý.

7. Bể sinh học thiếu khí Anoxic

Bể sinh học thiếu khí Anoxic giúp phân huỷ hợp chất hữu cơ và để khử Nitrat trong điều kiện thiếu khí. Quá trình sinh học diễn ra nhờ các vi sinh vật sử dụng Nitrat, Nitrite làm chất oxy hóa để sản xuất năng lượng. Trong bể Anoxic, quá trình khử Nitrat sẽ diễn ra theo phản ứng:

6NO₃^- + 5CH₃OH à 5CO₂ + 3N₂ + 7H₂O + 6OH^-            (1)

Trong bể Anoxic thiết kế dòng xáo trộn để xáo trộn đều dòng nước thải và dòng bùn sinh học tuần hoàn từ bể lắng sinh học.Trong bể giúp bọt khí N₂ (từ quá trình khử Nitrat) dễ dàng thoát lên khỏi mặt nước. Do nước thải sinh hoạt có nồng độ ô nhiễm Nitơ cao nên việc thiết kế bể sinh học thiếu khí Anoxic là rất cần thiết để xử lý Nitơ (Nitrat). Sau đó nước thải từ bể Anoxic tiếp tục qua bể sinh học hiếu khí để khử các hợp chất hữu cơ COD, BOD₅.

8. Bể sinh học hiếu khí MBBR

Bể MBBR là nơi diễn ra quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ và quá trình Nitrat hoá trong điều kiện cấp khí nhân tạo bằng máy thổi khí. Quá trình Nitrate hóa là quá trình oxy hóa các hợp chất chứa Nitơ, đầu tiên là Ammonia thành Nitrite sau đó oxy hóa Nitrite thành Nitrate. Quá trình Nitrate hóa ammonia diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 loại vi sinh vật tự dưỡng  Nitrosomonas và Nitrobacter

Bước 1: Ammonium được chuyển thành nitrite được thực hiện bởi Nitrosomonas:

NH₄⁺ + 1.5 O₂   ® NO₂^-  +  2 H⁺  +  H₂O                 (5)

Bước 2:  Nitrite được chuyển thành nitrate được thực hiện bởi loài Nitrobacter:

NO₂^-  +0.5 O₂ ®  NO₃^-                                         (6)

Trong bể sinh học các vi sinh vật (VSV) hiếu khí sử dụng oxi được cung cấp chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải một phần thành vi sinh vật mới, một phần thành khí CO₂ và NH₃ bằng phương trình phản ứng sau:

VSV + C₅H₇NO₂ (chất hữu cơ) + 5O₂ ® 5CO₂ + 2H₂O + NH₃ + VSV mới      (7)

Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn (mixed liquor), hỗn hợp này một phần được bơm tuần hoàn về bể sinh học thiếu khí Anoxic, một phần chảy đến bể lắng bùn sinh học. Lượng nước cuối bể MBBR được bơm tuần hoàn bể Anoxic để khử nitơ.

Lưu lượng khí được cấp vào Bể sinh học hiếu khí MBBR được kiểm soát bởi thiết bị đo DO (oxy hòa tan – Jenco) và biến tần. Trong trường hợp lượng oxy hòa tan vượt ngưỡng thì thiết bị đo DO sẽ truyền tín hiệu điều khiển biến tần. Nồng độ DO duy trì ở mức > 2 mg/l.

9. Bể lắng bùn sinh học

Bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước thải. Bùn dự được thu gom về ngăn bùn sinh học. Phần nước sau lắng được dẫn về bể trung gian.

10. Ngăn chứa bùn sinh học:

Ngăn chứa bùn được lắp 2 bơm bùn tuần hoàn về Bể Anoxic và Bể MBBR để duy trì mật độ bùn hoạt tính cho quá trình xử lý hiếu khí. Bên cạnh đó lượng bùn dư được bơm về Bể chứa bùn sinh học.

11. Bể trung gian

Nước thải sau khi lắng được tự chảy sang bể trung gian. Tại bể trung gian nước thải sẽ được bơm cao áp luân phiên vào thiết bị bồn lọc áp lực

12. Thiết bị lọc áp lực

Thiết bị bồn lọc được thiết kế với các lớp vật liệu lọc nhằm tách các cặn lắng lơ lững TSS còn trong nước thải sau xử lý.

Đồng hồ đo lưu lượng FLOMAG được lắp đặt sau bồn lọc áp lược để kiểm soát lưu lượng. Nước rữa lọc sẽ được dẫn về Bể chứa bùn sinh học.

Sau đó nước được dẫn qua Bể khử trùng.

13. Bể khử trùng

Tái sử dụng nước sau xử lý pha hóa chất

Ngăn đầu tiên của Bể khử trùng đặt 01 Bơm để để tái sử dụng nước thải để pha hóa chất

Khử trùng nước thải

Ngăn còn lại để loại bỏ các vi khuẩn có hại bằng dung dịch khử trùng Chlorine được Bơm luân phiên bằng Bơm định lượng. Nước thải sau đó sẽ chảy ra nguồn tiếp nhận đạt tiêu chuẩn Cột A,  QCVN 40:2011/BTNMT.

14. Xử lý bùn.

Bể chứa bùn hóa lý là lượng váng được thu gom tại Hệ tuyển nổi (Bùn hóa lý từ cụm hóa lý)

Bể chứa bùn sinh học bao gồm các lượng bùn dư phát sinh từ Bể UASB, Bể lắng bùn sinh học, nước rửa ngược thiết bị bồn lọc.

Lượng bùn sinh học và hóa lý phát sinh từ hệ thống sau khi giảm độ ẩm từ bai bể chứa bùn sẽ được bơm về Bồn keo tụ và tụ và được Bơm màng khí nén đưa đến máy ép bùn khung bản ép thành bánh bùn, bánh bùn sẽ được thu gom và xử lý đúng quy định

Hình ảnh phối cảnh dự án: