So tay XL nuoc thai cong nghiep .doc

SỔ TAY CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP(Bản dự thảo)

Chương 1-4: Tháng 3, 2009Chương 5&6: Tháng 3, 2010

Dự án tăng cường năng lực Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong lĩnh vực bảo vệ môi trường nước

giai đoạn II

CONTENTSPage:

1 Introduction Error! Bookmark not defined.

1.1 Purpose1-21.2 Possible users Error! Bookmark not defined.1.3 Target industrial sectors and size of industrial companies 1-2

1.3.1 Target industrial sectors Error! Bookmark not defined.1.3.2 Size of industrial companies Error! Bookmark not defined.

1.4 Appropriate wastewater treatment 1-8

2 Basic of Wastewater Treatment Processes Error! Bookmark not defined.

2.1 Physical and Chemical Process Error! Bookmark not defined.2.1.1 Screen or net 2-112.1.2 Equalization tank Error! Bookmark not defined.2.1.3 Sedimentation process Error! Bookmark not defined.

2.2 Biological Process Error! Bookmark not defined.2.2.1 General principles of the biochemical oxidization process Error!

Bookmark not defined.2.2.2 Development of cells and kinetics of fermentation reaction Error!

Bookmark not defined.2.2.3 Wastewater treatment by biochemical methods in aerobic conditions 2-262.2.4 Treating wastewater by biofilm method Error! Bookmark not

defined.2.2.5 Wastewater treatment by biochemical method in anaerobic conditions 2-442.2.6 The factors influencing anaerobic process. Error! Bookmark not

defined.2.3 Sludge Treatment Process Error! Bookmark not defined.

2.3.1 Sediment sludge forming Error! Bookmark not defined.2.3.2 Methods of disposing sludge Error! Bookmark not defined.2.3.3 Utilization of sludge Error! Bookmark not defined.2.3.4 Advanced Treatment Technology Error! Bookmark not defined.

3 Appropriate Wastewater Treatment Technology of Pulp & Paper Industry3-69

3.1 Profile of the Pulp & Paper Industry in Vietnam Error! Bookmark not defined.

3.1.1 Production, Location of factories Error! Bookmark not defined.3.1.2 Raw material, Production process Error! Bookmark not defined.

3.2 Wastewater of the Pulp & Paper Industry in VietnamError! Bookmark not defined.

3.2.1 Characteristics of WastewaterError! Bookmark not defined.3.2.2 Wastewater Treatment Technology Error! Bookmark not defined.

3.3 Wastewater Management of Pulp & Paper Industry in other countriesError! Bookmark not defined.

3.3.1 Wastewater Treatment Technology Error! Bookmark not defined.3.3.2 Cleaner Production Technology Error! Bookmark not defined.

3.4 Design of Wastewater Treatment Process 3-1023.4.1 Design Calculation of Wastewater Treatment Process Error! Bookmark

not defined.3.4.2 Wastewater Treatment Process Model Design Error! Bookmark not

defined.3.4.3 Automatic Calculation for the Wastewater Treatment Process using

Microsoft EXCEL Error! Bookmark not defined.

i

4 Appropriate Wastewater Treatment Technology of Seafood Processing Industry Error! Bookmark not defined.

4.1 Profile of the Seafood Processing Industry in Vietnam Error! Bookmark not defined.

4.1.1 Production, Location of factories Error! Bookmark not defined.4.1.2 Raw material, Production process Error! Bookmark not defined.

4.2 Wastewater of the Seafood Processing Industry in Vietnam Error! Bookmark not defined.

4.2.1 Characteristics of WastewaterError! Bookmark not defined.4.2.2 Wastewater Treatment Technology Error! Bookmark not defined.

4.3 Wastewater Management of the Seafood Processing Industry in other countries 4-161

4.3.1 Wastewater Treatment Technology Error! Bookmark not defined.4.3.2 Cleaner Production Technology Error! Bookmark not defined.

4.4 Design of Wastewater Treatment Process Error! Bookmark not defined.

4.4.1 Design Calculation of Wastewater Treatment Process 4-1784.4.2 Wastewater Treatment Process Model Design 4-178

5 Appropriate Wastewater Treatment Technology of Textile Dyeing IndustryError! Bookmark not defined.

5.1 Profile of Textile Dyeing Industry in Vietnam Error! Bookmark not defined.

5.1.1 The Development Error! Bookmark not defined.5.1.2 Production technology Error! Bookmark not defined.

5.2 Wastewater of Textile Dyeing Industry in Vietnam Error! Bookmark not defined.

5.2.1 Characteristics of wastewater 5-1995.2.2 Wastewater Treatment Technology Error! Bookmark not defined.

5.3 Wastewater Management of Textile Industry in Japan Error! Bookmark not defined.

5.4 Design of Wastewater Treatment Process Error! Bookmark not defined.

5.4.1 The Fundamental Policy of Dyeing Wastewater Treatment Error! Bookmark not defined.

5.4.2 Outline of Treatment Processes Error! Bookmark not defined.5.4.3 Characteristics of Wastewater Containing Dyes 5-2085.4.4 Present condition of the decolorization processing technology over coloring

wastewater 5-2105.4.5 Selection of Decolorization method Error! Bookmark not defined.5.4.6 Effects of wastewater treatment method Error! Bookmark not

defined.5.4.7 Decolorization Processing Technology Using Condensation Decoloring

Agent (Flocculant for Coloring Wastewater Decolorization) Error! Bookmark not defined.

5.4.8 Correspondence to Countermeasure against Wastewater in the Future (Proper dyeing wastewater treatment system for Vietnam) Error! Bookmark not defined.

6 Appropriate Wastewater Treatment of Tanning Industry 5-2196.1 Profile of Tanning Industry in Vietnam 6-220

6.1.1 Development status of leather and footwear industry 6-2206.1.2 Classification production enterprises in the tanning and footwear industry

6-220

ii

6.1.3 Production capacity and actual productivity 6-2206.1.4 The status of enterprises, equipments and technologies6-2216.1.5 Source of raw material 6-2226.1.6 Tanning Technology 6-2226.1.7 The tanning technology with the wastes 6-229

6.2 Wastewater of Tanning Industry in Vietnam 6-2306.2.1 Characteristics of the tanning wastewater 6-2306.2.2 General Assessment on Status of environmental pollution 6-2336.2.3 Quality of Leather Wastewater 6-241

6.3 Wastewater Management of Tanning Industry in Japan 6-2426.4 Design of Wastewater Treatment Process 6-243

6.4.1 Wastewater Management of the Production Process 6-2436.4.2 The fundamental view of wastewater treatment 6-252

iii

List of Bảngs

Page: Bảng 1-1: Enterprises by industries and provinces prescribed to improve the situation of water

pollution under Decree 64 1-4Bảng 2-1: Oxidation potential 2-20Bảng 2-2: Concentration of necessary nutrients 2-27Bảng 2-3: Troubles while operating activated sludge 2-33Bảng 2-4: Features of trickling filter 2-38Bảng 2-5: Comparison between normal UASB and modernized UASB 2-53Bảng 2-6: Advantages and disadvantages of UASB process 2-54Bảng 2-7: Components and properties of sediment sludge 2-55Bảng 2-8: Parameters of the device that concentrates sludge by floating. 2-58Bảng 3-1: Grouping of Pulp and Paper enterprises in Vietnam 3-70Bảng 3-2: Demand and supply of pulp, waste paper and paper products in Vietnam 3-71Bảng 3-3: Assumed production amount of paper products in 2005 3-72Bảng 3-4: Pulping method in Vietnam 3-73Bảng 3-5: Total volume of wastewater from paper production lines 3-76Bảng 3-6: Example of the wastewater treatment process and condition 3-77Bảng 3-7: Process of pulp and papermaking 3-84Bảng 3-8: Type of pulping process and pulp 3-86Bảng 3-9: Pollutants in the pulp production and paper making process 3-90Bảng 3-10: Survey results of water consumption and COD loading in paper mill in Japan 3-91Bảng 3-11: Example of effluent quality of pulp and paper mill in Japan 3-91Bảng 3-12: Process and Waste Water Treatment Process 3-92Bảng 3-13: Type of WWT system in Pulp・Paper Industry in Japan (Year 1991) 3-93Bảng 3-14: Wastewater Treatment Facility in the Pulp and Paper Factory 3-95Bảng 3-15: Water consumption of pulping process 3-97Bảng 3-16: Examples about CP techniques in the pulp and paper mills 3-101Bảng 3-17: Selection of wastewater treatment process by experiment 3-103Bảng 3-18: Designing and Operation Factors of Activated Sludge Processes 3-105Bảng 3-19: Technical guideline of sewer facilities 3-107Bảng 3-20: Example of basic condition and target quality of effluent 3-109Bảng 3-21: Example of Design Parameters (conventional activated sludge process) 3-109Bảng 3-22: Example of detailed design parameters of the wastewater treatment facility 3-110Bảng 3-23: Plan’s target wastewater and applied treatment method 3-112Bảng 3-24: Operation Method and Time Schedule 3-113Bảng 3-25: Basic parameters (paper and pulp product wastewater) 3-114Bảng 3-26: Design Parameter (conventional activated sludge process) 3-114Bảng 3-27: Automatic calculation for the wastewater treatment process using Microsoft EXCEL

(Rotating disk-type) 3-133Bảng 4-1: Current Situation of the Fisheries Processing Industry in North Vietnam 4-149Bảng 4-2: Current Situation of the Fisheries Processing Industry in Provinces of the Central

Region 4-150Bảng 4-3: Current Situation of the Fisheries Processing Industry in the South 4-151Bảng 4-4: Fisheries Products Development and Export from 1999 to 2003 4-153Bảng 4-5: Effectuation of Annual Plan of Fisheries Sector 4-153Bảng 4-6: Fisheries Export from January to August, 2007 4-154Bảng 4-7: Typical pollution parameters of fishery processing wastewater 4-157Bảng 4-8: Classification of factory size of seafood processing industry in Japan 4-164Bảng 4-9: General characteristic of wastewater in the seafood processing industry 4-166Bảng 4-10: Survey results of wastewater quality of seafood processing industry in Japan 4-168Bảng 4-11: Type of wastewater treatment in seafood processing industry in Japan4-169Bảng 4-12: Advantage and disadvantage of anaerobic biological treatment 4-170Bảng 4-13: Wastewater Treatment Facility in Frozen Seafood Processing Factory 4-173Bảng 4-14: Type of Washing Process 4-176Bảng 4-15: Techniques applicable in fish and shellfish sector 4-177

iv

Bảng 4-16: Basic parameters (seafood processing) 4-178Bảng 5-1: Characteristics of wastewater in some textile dyeing company in Vietnam 5-199Bảng 5-2: Water quality of the wastewater according to process of dyeing and a textile-printing

factory 5-205Bảng 5-3: The example of measurement of the water quality of dyeing process wastewater

(unit；mg/ℓ) 5-205Bảng 5-4: The kind of a color and color assistant5-209Bảng 5-5: The concentration range of the wastewater quality 5-209Bảng 5-6: The COD contribution ratio against a standard chemical 5-209Bảng 5-7: dyeing rate of fiber 1m2 or per 1 ton (about 992m2) 5-210Bảng 5-8: The infusion rate of ozone 5-212Bảng 5-9: Decolorization method by combination (example) 5-213Bảng 5-10: The kind and effect of a sewage treatment method 5-215Bảng 5-11: The processing method and its feature of a coloring component 5-215Bảng 5-12: The condensation decolorant (SENK flock) over various colors 5-217Bảng 5-13: Dye works liquid-waste-treatment result using a SENK flock 5-218Bảng 6-1: Total productivity of the leather and footwear industry from 2003-2007 6-221Bảng 6-2: Characteristics of the tanning wastewater 6-230Bảng 6-3: Characteristic comparison of the tanning wastewater, urban wastewater and natural

water 6-231Bảng 6-4: Pollutants in the tanning process of 1 ton of salted cowhide (normal technology)

6-231Bảng 6-5: Stages summary and pollution property of environmental impact parameters in

wastewater from tanning technology 6-231Bảng 6-6: Analysis data of untreated tanning wastewater’s parameters 6-234Bảng 6-7: Comparison of water management alternatives in the tanning technology 6-235Bảng 6-8: Wastewater circulation and water management in some stages 6-235Bảng 6-9: Distribution according to process of the pollution load of the waste water in leather

manufacture 6-241Bảng 6-10: Transition of the waste water basis and interim standard in connection with leather

industry 6-242Bảng 6-11: The effluent standard in connection with the leather enterprise in Hyogo Prefecture

(addition basis of the Hyogo ordinance) 6-243Bảng 6-12: The example classified by leather process of water consumption 6-244Bảng 6-13: The acid and alkali which are used for waste water treatment 6-247Bảng 6-14: The kind and character of an inorganic flocculant 6-248Bảng 6-15: The kind and character of a polymer coagulant 6-249

v

List of Hìnhs

Page: Hình 1-1: Basic Concept of Cleaner Production 1-11Hình 2-1: Size and shape of wastewater screens 2-12Hình 2-2: Diagram of regulation tank 2-13Hình 2-3: Flock forming 2-16Hình 2-4: Relation between solubility of metal-ion and pH 2-20Hình 2-5: Growth of microorganisms 2-26Hình 2-6: Diagram of standard activated sludge process 2-31Hình 2-7: Working diagram of continuous batch aeration tanks 2-32Hình 2-8: Structure of trickling filter tank 2-36Hình 2-9: Rotating disk contactor process 2-40Hình 2-10: Diagram of wastewater treatment by Aerobic fluidized bed 2-43Hình 2-11: Structural diagram of UASB anaerobic reaction tanks 2-53Hình 2-12: UASB and biological filter combining process 2-55Hình 3-1: Diagram of CTMP pulp production process Error! Bookmark not defined.Hình 3-2: Diagram of DIP process 3-75Hình 3-3: Flow sheet of wastewater treatment in the A paper mill3-79Hình 3-4: Flow sheet of wastewater treatment in the B paper mill3-80Hình 3-5: Flow sheet of wastewater treatment in the C paper mill3-81Hình 3-6: Flow sheet of wastewater treatment in the D paper mill3-82Hình 3-7: Flow sheet of wastewater treatment in the E paper mill 3-83Hình 3-8: Kraft Pulping Process 3-87Hình 3-9: Mechanical Pulping process 3-88Hình 3-10: Waste paper pulping process and de-ink process 3-88Hình 3-11: Paper making process 3-89Hình 3-12: Transition of total water consumption of the pulp and paper industry in Japan 3-96Hình 3-13: CODMn Reduction in Pulp・Paper Industry in Japan 3-98Hình 3-14: Transition of pulping method in Japan 3-98Hình 3-15: Recovery of chemicals and degradation of organic substances in the kraft pulping

3-99Hình 3-16: Example of flow sheet of Paper and Pulp Product Wastewater Treatment Process

3-110Hình 3-17: Flow sheet of Paper and Pulp Product Wastewater Treatment Process Model design

3-115Hình 3-18: Layout of Paper and Pulp Product Wastewater Treatment Model Design 3-116Hình 3-19: Flow sheet of Wastewater Treatment Plant 3-129Hình 3-20: Layout of Wastewater Treatment Plant 3-130Hình 3-21: Cross section of Wastewater Treatment Plant 3-131Hình 3-22: Planning of Water Level of Wastewater Treatment Plant 3-132Hình 4-1: Typical production flow of seafood processing in Vietnam (1) Error! Bookmark

not defined.Hình 4-2: Typical production flow of seafood processing in Vietnam (2) 4-156Hình 4-3: Typical wastewater treatment flow in the seafood processing industry in Vietnam

4-160Hình 4-4: Block flow sheet of frozen flatfish manufacturing by Individually Quick Freezing

Method 4-163Hình 4-5: Illustrated flow sheet of fish canning 4-164Hình 4-6: Consumption and emission levels of the process steps in filleting and preserving fish

4-167Hình 4-7: Flow sheet of seafood processing wastewater treatment process model design

Error! Bookmark not defined.Hình 4-8: Layout of seafood processing wastewater treatment process model design 4-179Hình 5-1: The technology processes of weaving and dyeing and wastewater generation 5-198Hình 5-2: Diagram of Wastewater treatment system, A CompanyError! Bookmark not

defined.

vi

Hình 5-3: Diagram of WWT technology, B Company 5-202Hình 5-4: Diagram of Wastewater treatmen system, C Company 5-203Hình 5-5: Change of BOD, COD, and SS according to each factory 5-207Hình 5-6: A dyeing processing process, specific facilities, and a drainage generating institution

5-208Hình 5-7: Decolorant [of a direct color] relation between remains color concentration and a

flocculant addition5-217Hình 5-8: Decolorant [of a disperse dye ] (relation between remains color concentration and a

flocculant addition) 5-217Hình 6-1: General diagram of the tanning technology 6-223Hình 6-2: Diagram of preparation stage 6-224Hình 6-3: Diagram of material flow in floristic Taninn tanning technology 6-225Hình 6-4: Diagram of material flow in complex metal tanning technology 6-226Hình 6-5: Diagram of wet finising stage 6-226Hình 6-6: Diagram of dry finishing stage 6-227Hình 6-7: Diagram of the tanning technology with the wastes 6-229Hình 6-8: General diagram of materials getting from the tanning technology　 (1 ton of raw

material) 6-233Hình 6-9: General diagram of materials getting from the tanning technology 6-233Hình 6-10: Chromium tanning wastewater treatment process for small factory　 (10-20 m3/day)

6-238Hình 6-11: Aluminum and Tannin tanning　 wastewater treatment process for small factory (10-

20 m3/day) 6-238Hình 6-12: Tanning wastewater treatment process for large factory　 (300-400 m3/day) 6-239Hình 6-13: General tanning wastewater treatment system6-239Hình 6-14: The example of leather wastewater treatment 6-246

vii

Dự án tăng cường năng lực Viện Khoa học và Công nghệ Việt Namtrong lĩnh vực bảo vệ môi trường nước giai đoạn II

1 Giới thiệu

Kế hoạch phát triển kinh tế xã hội 5 năm lần thứ 8 (2006-2010) của Việt Namđã đặt ra mục tiêu

đưa GDP cả nước tăng lên mức 1000 USD/ người và coi môi trường là một vấn đề trọng tâm

đối với sự phát triển bền vững. Trên cơ sở đó, các ngành công nghiệp và sự đô thị hoá đã và

đang được phát triển một cách nhanh chóng, song đây cũng là nguyên nhân gây ra các vấn đề

môi trường nghiêm trọng như ô nhiễm nguồn nước, không khí và sự gia tăng các loại chất thải

rắn. Ô nhiễm nguồn nước nói riêng đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng do sự chậm trễ trong

việc xây dựng và phát triển các cơ sở hạ tầng phục vụ kiểm soát ô nhiễm môi trường nước điều

này dẫn đến nước thải sinh hoạt và công nghiệp không được xử lý mà thải trực tiếp ra các nguồn

nước như sông, hồ, đầm, kênh rạch và biển.

Trong bối cảnh như vậy, Viện Công nghệ môi trường (IET) thuộc Viện Khoa học và Công nghệ

Việt Nam(VAST) thực hiện Dự án “Nâng cao năng lực của Viện Khoa học và Công nghệ Việt

Namtrong lĩnh vực bảo vệ môi trường nước - Giai đoạn 2” (sau đây gọi là “Dự án”) do JICA tài

trợ được thực hiện từ tháng 11 năm 2007 đến tháng 12 năm 2011. Dự án này nhằm giúp VAST

nâng cao năng lực quan trắc và kiểm soát môi truờng nước về mặt khoa học và công nghệ,

chẳng hạn như trong vấn đề xử lý nước thải.

Như đã đề cập, quản lý nước thải công nghiệp là một trong những vấn đề chìa khoá trong lĩnh

vực bảo vệ môi trường ở Việt Nam. Tuy nhiên, ở Việt Namhiện nay vẫn chưa có các sổ tay về

công nghệ xử lý nước thải cho các ngành công nghiệp đặc trưng . Xây dựng “Sổ tay công nghệ

xử lý nước thải công nghiệp” là một trong những nhiệm vụ của Dự án.

Toàn bộ nội dung của hướng dẫn dựa trên “BIÊN BẢN HỌP GIỮA TỔ CHỨC HỢP TÁC

QUỐC TẾ NHẬT BẢN VÀ NƯỚC CỘNG HÒA XHCN VIỆT NAM VỀ HỢP TÁC KÍ

THUẬT ĐỂ TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

TRONG LĨNH VỰC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NƯỚC GIAI ĐOẠN II, ngày 5 tháng 9 năm

2007”.

Các sản phẩm của dự án được trình bày trong phụ lục 5 của biên bản. Nội dung sổ tay công nhệ

xử lý nước thải được trình bày trong bảng sau. Sổ tay được chuẩn bị theo nội dung được đề cập

trong phụ lục 5.

Sổ tay công nghệ thích hợp để xử lý nước thải

1


Cấu trúc và nội dung tạm thời như sau

Chương 1: Quá trình xử lý nước thải cơ bản

Các quá trình lý- hóa (Đông tụ- sa lắng- trung hòa... v v.)

Các quá trình sinh học (các quá trình hiếu kí, kị khí...)

Chương 2: Công nghệ xử lý nước thải thích hợp cho các ngành công nghiệp chính

(Nước thải may, bệnh viện, Giấy và bột giấy, bia rượu…)

Các tính chất của nước thải

Công nghệ xử lý thích hợp

Thiết kế hệ thống xử lý

Hoạt động

Bảo trì

Chương 3: Các công nghệ tiên tiến để xử lý nước thải

Quá trình oxy hóa tiên tiến

Quá trình màng lọc… v v

Dự án sẽ bổ sung 2 ngành công nghiệp mỗi năm. Bản thảo này sẽ được hoàn thiện dần dựa trên

ý kiến đóng góp của người sử dụng. Dự án cũng đang xây dựng tài liệu “Hướng dẫn về quản lý

nước thải công nghiệp”. Hai tài liệu này sẽ hiệu quả hơn nếu được sử dụng kết hợp cùng nhau.

1.1 Mục đích

Trước hết, tài liệu này cung cấp cho người sử dụng các kiến thức về các công nghệ chính trong

xử lý nước thải. Phần này bao gồm các quá trình hoá lý, sinh học, xử lý bùn và các công nghệ

xử lý tiên tiến. Tiếp theo, người sử dụng có thể tìm hiểu về các công nghệ xử lý thích hợp đối

với nước thải của các ngành công nghiệp Việt Namđược lựa chọn. Trong năm thứ nhất này, Sổ

tay sẽ đề cập đến hai ngành công nghiệp: công nghiệp giấy và bột giấy, và công nghiệp chế biến

hải sản. Sổ tay này bao gồm các nội dung: sơ lược về ngành công nghiệp, công nghệ xử lý nước

thải bao gồm cả sản xuất sạch hơn, và thiết kế các công trình xử lý nước thải. Sổ tay cũng giới

thiệu công nghệ xử lý nước thải của một số nước khác.

2


1.2 Đối tượng sử dụng tiềm năng

Những người phụ trách về quản lý nước thải của Bộ Tài nguyên và Môi trường (TNMT) và các Sở

TNMT.

Người chịu trách nhiệm về quản lý nước thải ở các công ty, nhà máy.

Người chịu trách nhiệm về thiết kế các công trình xử lý nước thải và v.v…

1.3 Các ngành công nghiệp mục tiêu và quy mô các nhà máy

1.3.1 Các ngành công nghiệp mục tiêu

Các cơ sở bị bắt buổi phải loại bỏ hoặc cải thiện tình hình ô nhiễm nước theo Nghị định 64 được

trình bày trong bảng sau đây. Các điểm nóng phân bổ khắp Việt Nam. Các ngành công nghiệp

gây ô nhiễm nước thải là: 1) các ngành công nghiệp hóa chất (đặc biệt là sản xuất cao sụ tự

nhiên); 2) công nghiệp rượu, bia; 3) công nghiệp thực phẩm; 4) công nghiệp giấy và bột giấy; 5)

công nghiệp da; 6) công nghiệp máy và mạ kim loại; 7) công nghiệp chăm sóc sức khỏe; 8)

công nghiệp quản lý chất thải; 9) công nghiệp dệt may và 10) công nghiệp trang trại gia súc và

lò mổ. Tính chất chính của nước thải các ngành công nghiệp này là nước thải hữu cơ. Việc lựa

chọn các ngành công nghiệp điểm nóng được phản ánh trong nội dung Hướng dẫn. Dự án JICA-

IET đã chuẩn bị “Sổ tay công nghệ xử lý nước thải” cho một số ngành công nghiệp mục tiêu

trên dựa trên những ngành công nghiệp điểm nóng trên.

3

Bảng 1-1: Các cơ sở bị bắt buộc phải cải thiện tình trạng ô nhiễm nước theo Nghị định 64

Các ngành CN Loại hình kinh doanhHà Nội

Hải

Phòng

Hải

Dương

Quảng

Ninh

Bắc

Ninh

Bắc

Giang

Lạng

Sơn

Vĩnh

Phúc

Phú

Thọ

Tuyên

Quang

Hà

Giang

Lào

Cai

Hóa chất Hóa chất vô cơ, phân bón, sản

phẩm cao su.. vv 1 3 　　　

Đồ uống Bia, các sản phẩm nước ngọt..

v v 1 1 1 1　　　

Chế biến thực

phẩm

Chế biến thịt và cá

1 3 2 1 1 　　　

Giấy, Bột giấy Giấy, Bột giấy 1 2 1 1 2　　　

Da Da, thuộc da 　　　

Cơ khí Chế tạo cơ khí 1 　　　

Chế biến kim loại Mạ kim loại 1 　　　

Chăm sóc sức

khỏe

Bệnh viện

6 2 3 1 1 2 3 2 3 1 1

Quản lý chất thải Bãi rác và bãi thải mở 1 2 1 1 2 1　　

Dệt Dệt và Nhuộm 2 1 2　　　

Khác Các ngành khác và không xác

4

định

Lò mổ Trang trại và lò mổ 1 1 3 1 1 1 2　 2

Tổng 　 13 9 12 2 5 8 3 6 7 6 1 3

5

Các ngành CN Loại hình kinh doanh Yên

Bái

Hà

Tây

Hòa

Bình

Hà

Nam

Ninh

Bình

Thái

Nguyên

Bắc

Cạn

Cao

Bằng

Thanh

Hóa

Nam

Định

Thái

Bình

Hưng

Yên

Hóa chất Hóa chất vô cơ, phân bón, sản

phẩm cao su.. vv 　　　

Đồ uống Bia, các sản phẩm nước ngọt..

v v 1 1 1 1　 1　

Chế biến thực

phẩm


2 　 1　

Giấy, Bột giấy Giấy, Bột giấy 1 1 1 1 2　　　

Da Da, thuộc da 　　 1

Cơ khí Chế tạo cơ khí 　　　

Chế biến kim loại Mạ kim loại 　　　

Chăm sóc sức

khỏe

Bệnh viện

1 2 1 1 2 4 1 1 5 1 3 1

Quản lý chất thải Bãi rác và bãi thải mở 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1

Dệt Dệt và Nhuộm 1 2 1　

Khác Các ngành khác và không xác

6

định

Lò mổ Trang trại và lò mổ

1 1 1 1 1 2 1 1 3

3(làng

nghề)

Tổng 2 6 4 5 5 7 4 4 9 5 11 6

7

Các ngành

CN

Loại hình kinh doanh Nghệ

An

Hà

TĩnhSơn La

Lai

Châu

Quảng

Trị

T.T

Huế

Đà

Nẵng

Quảng

Bình

Quảng

Ngãi

Quảng

Nam

Đồng

NaiHCM

Hóa chất Hóa chất vô cơ, phân bón,

sản phẩm cao su.. vv 　 2 1

Đồ uống Bia, các sản phẩm nước

ngọt... v v 1 　　 3

Chế biến thực

phẩm


1 1 1　　　

Giấy, Bột giấy Giấy, Bột giấy 1 1 1 　　 3

Da Da, thuộc da 1 　 1 1

Cơ khí Chế tạo cơ khí 　　　

Chế biến kim

loại

Mạ kim loại

　　 1

Chăm sóc sức

khỏe

Bệnh viện

3 1 3 2 3 3 2 2 1 1　

Quản lý chất

thải

Bãi rác và bãi thải mở

1 1 1 1 　　 2

Dệt Dệt và Nhuộm 1 　　 7

8

Khác Các ngành khác và không

xác định

Lò mổ Trang trại và lò mổ

1 2(đường) 1 1

2(làng

nghề) 5 3(Bột mì) 1(đường) 2 16

Tổng 　 5 3 6 4 6 2 12 3 6 2 7 35

9

Các ngành

CN

Loại hình kinh doanh Vũng

Tàu

Cần

ThơGia Lai

Long

An

An

Giang

Bạc

Liêu

Kiên

Giang

Tiền

GiangDak Lak Tây Ninh

Ninh

Thuận

Kon

Tum

Bến

Tre

Hóa chất Hóa chất vô cơ, phân bón,

sản phẩm cao su.. vv 2 6(Cao su) 1 3(Cao su)　　 1　

Đồ uống Bia, các sản phẩm nước

ngọt.. v v 　　　　

Chế biến thực

phẩm


6 5 2 7 1(mì)　　 1

Giấy, Bột

giấy

Giấy, Bột giấy

1 　　　　

Da Da, thuộc da 3 　　　　

Cơ khí Chế tạo cơ khí 　　　　

Chế biến kim

loại

Mạ kim loại

　　　　

Chăm sóc sức

khỏe

Bệnh viện

1 2　　　　

Quản lý chất

thải

Bãi rác và bãi thải mở

1 1 1 1 2 1 　 1　　

10

Dệt Dệt và Nhuộm 1 　　　 1

Khác Các ngành khác và không

xác định 　　　 1

Lò mổ Trang trại và lò mổ 1 1 5 2 3 2 4 10 6(Bột sắn) 4 2

Tổng 　 10 6 13 5 4 5 3 17 15 7 5 3 3

　 Miền Bắc 　 Miền Trung 　 Miền Nam

Nguồn; JET chuẩn bị bảng này dựa trên báo cáo năm 2004 của Tổ chức ngoại thương Nhật Bản -Japan External Trade Organization (JETRO), tháng 3- 200411

The Project for Enhancing Capacity of Vietnamese Academy ofScience and Technology in Water Environment Protection Phase II

1.3.2 Kích thước các nhà máy công nghiệp

Một trong những đặc trưng của các ngành công nghiệp mục tiêu nêu trên là gần như tất cả các

nhà máy có quy mô nhỏ. Ví dụ, số lượng các nhà máy trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy tại Việt Namlà khoảng ba trăm. Ngay trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy, chỉ có hai doanh nghiệp có công suất trên 50.000 tấn /năm. Các doanh nghiệp còn lại chỉ có công suất dưới 50.000 tấn/năm. So với ngành công nghiệp giấy và bột giấy ở các quốc gia phát triển như Nhật Bản, sản lượng hàng năm đạt 50.000 tấn là nhỏ. Các ngành công nghiệp mục tiêu khác chủ yếu cũng là các ngành công nghiệp quy mô nhỏ. Thực tế này sẽ được phản ánh trong các hướng dẫn và sổ tay.

1.4 Xử lý nước thải thích hợp

Nước thải bị ô nhiễm tại các nhà máy và các tổ chức thương mại thoát ra từ quá trình sản xuất

cùng với nước rửa và phế thải công nghiệp. Các chất ô nhiễm trong nước thải chính là những

chất không cần thiết gắn với nguyên liệu, là một phần của nguyên liệu thô, các chất được thêm

vào và các chất trung gian còn lại trong các thùng hoặc các lò phản ứng. Số lượng các chất ô

nhiễm trong nước thải này được gọi là tải trọng chất ô nhiễm. Để giảm tải trọng chât ô nhiễm,

đầu tiên cần xác nhận nguồn ô nhiễm và tình trạng ô nhiễm ở đó. Sau đó, bước thứ hai là xem

xét các biện pháp cần thiết để đạt được mục tiêu giảm mức độ ô nhiễm.

Các biện pháp giảm tải ô nhiễm được chia thành ba biện pháp sau đây.

Biện pháp “Trong quá trình sản xuất”: Kiểm soát sự sản sinh của các chất ô nhiễm trong

mọi quy trình sản xuất và giảm số lượng các chất ô nhiễm

Biện pháp xử lý nước thải: Loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải

Biện pháp quản lý nước thải : Nhằm quản lý thực hiện các biện pháp sản xuất và xử lý

nước thải có hiệu quả

Biện pháp “Trong quá trình sản xuất”

Đầu tiên, cần kiểm tra việc giảm tải các chất ô nhiễm trong nước thải. Do tải trọng chất ô nhiễm

được tính bằng lượng nước thải nhân với nồng độ chất ô nhiễm nên sự giảm tải lượng nước thải

và nồng độ các chất ô nhiễm đều rất quan trọng.

Từ quan điểm về việc sản sinh chất ô nhiễm, các quy trình chủ yếu được chia thành bốn quy

12


trình sau đây.

Tiền xử lý các nguyên liệu thô

Xử lý nguyên liệu thô

Rửa sản phẩm

Rửa thiết bị sản xuất

Trong biện pháp “Trong quá trình sản xuất” nhằm giảm tải lượng chất thải, việc thực hiện các

biện pháp, kiểm soát nước và nước thải là rất quan trọng.

Phác thảo biện pháp” trong quá trình sản xuất”

Quy trình Quá trình sản sinh tải

trọng gây ô nhiễm

Biện pháp áp dụng

Tiền xử lý các

nguyên liệu thô

Rửa các chất không cần

thiết gắn với nguyên liệu

Lượng nước lớn được sử

dụng

Lượng nước thải lớn

được tạo ra

Tiết kiệm nước

Dùng nguyên liệu thô ít chất ô nhiễm

hơn để thay thế nguyên liệu cũ

Sử dụng các máy giặt tiết kiệm nước

Tái chế nước ô nhiễm nhẹ

Xử lý nguyên

liệu thô

Loại bỏ các chất hòa tan

ở trong nguyên liệu thô

hóa lỏng

Nồng độ các chất ô

nhiễm rất cao

Thay đổi phương pháp chế biến để

giảm chất lỏng dư thừa còn lại

Tách các chất lỏng dư thừa còn lại

Cải thiện tỷ lệ thu hồi

Tái chế chất thải lỏng nồng độ cao

Rửa sản phẩm Quá trình này sẽ xác định

chất lượng của sản phẩm

Sử dụng một lượng nước

Tiết kiệm nước rửa bằng cách tiêu

chuẩn hoá các hoạt động rửa

Tái chế nước thải bị ô nhiễm nhẹ

13


vừa đủ

Các phần của sản phẩm

và bán thành phẩm trong

nước thải gây ô nhiễm

trong quá trình tiếp theo

Loại bỏ các chất rắn trong nước thải.

v.v…

Rửa thiết bị sản

xuất hoặc sàn

xưởng sản xuất

Rửa và làm sạch các chất

gây ô nhiễm dính vào

thiết bị và cặn trên sàn

nhà

Cải thiện phương thức sản xuất

Tiết kiệm nước rửa bằng cách tiêu

chuẩn hoá các hoạt động rửa

Loại bỏ các chất rắn trong nước thải.

v.v…

Tiền xử lý các

nguyên liệu thô

Rửa các chất không cần

thiết gắn với nguyên liệu

Lượng nước lớn được sử

dụng


được tạo ra

Tiết kiệm nước

Dùng nguyên liệu thô ít chất ô nhiễm

hơn để thay thế nguyên liệu cũ

Sử dụng các máy giặt tiết kiệm nước

Tái chế nước ô nhiễm nhẹ

Công nghệ xử lý nước và ô nhiễm không khí, và xử lý chất thải đã được gọi là Công nghệ cuối

đường ống, vì họ xử lý các chất ô nhiễm tại đầu ra. Ngược lại với công nghệ này, trong Chương

trình nghị sự 21 được thông qua tại Hội nghị của Liên Hiệp Quốc về Môi trường và Phát triển

(Hội nghị Thượng đỉnh Trái đất) vào năm 1992 tại Rio de Janeiro, Brazil, cụm từ sản xuất sạch

(CP) đã được giới thiệu. CP không chỉ bao gồm các công nghệ tiên tiến cho từng thiết bị và các

biện pháp (Công nghệ cứng), mà còn là công nghệ cho quá trình hoạt đông và phương pháp

quản lý (Công nghệ mềm). Nó dựa trên ý tưởng giảm gánh nặng môi trường trong từng quá

trình sản xuất, từ chiết xuất nguyên liệu đến xử lý sản phẩm và tái sử dụng.

Công nghệ của biện pháp “trong quá trình sản xuất” thường được coi là một phần của công nghệ

sản xuất sạch hơn (CP).Về công nghệ sản xuất sạch hơn, xin tham khảo dưới đây.

Công nghệ sản xuất sạch hơn (SXSH)

14


Một trong những phương pháp tiếp cận để giải quyết vấn đề này là phương pháp "cuối đường

ống" (EOP), có nghĩa là xử lý khí thải, nước thải và chất thải sau khi chúng bị thải ra. Thực

chất đây là việc xây dựng và điều hành các cơ sở xử lý nước thải, các thiết bị quản lý ô nhiễm

không khí và các bãi chôn lấp rác an toàn, và những việc này rất tốn kém. Gần đây, các

phương pháp EOP vẫn được áp dụng rộng rãi trong các cơ sở công nghiệp, nhưng khả năng

chịu ô nhiễm gần như đã cạn kiệt và các cơ sở đã nhận ra sự cần thiết phải xem xét lại khâu

sản xuất. Do đó một cách tiếp cận năng động hơn để giảm thiểu rác thải tại nguồn trong kiểm

soát chất thải đã xuất hiện, đó chính là sản xuất sạch hơn (SXSH)

SXSH được định nghĩa là việc áp dụng liên tục các chiến lược bảo vệ môi trường tích hợp, áp

dụng nguyên tắc phòng chống trong qui trình, các sản phẩm, và các dịch vụ để tăng hiệu quả

và giảm thiểu rủi ro cho con người và môi trường.

Với các quy trình sản xuất, SXSH bao gồm bảo quản nguyên liệu, loại bỏ nguyên

liệu thô độc hại, giảm lượng và độc tính của tất cả các khí thải, nước thải và rác thải.

Với các sản phẩm, SXSH bao gồm giảm thiểu những tác động tiêu cực trong vòn

tuần hoàn của sản phẩm, từ khai thác nguyên liệu thô cho tới khâu thải cuối cùng.

Với các dịch vụ, SXSH là tích hợp của các mối quan tâm về môi trường trong việc

thiết kế và quá trình cung cấp dịch vụ

Khi giảm thiểu chất thải và ô nhiễm thông qua SXSH, chúng ta có thể giảm bớt lượng sử

dụng nguyên vật liệu và năng lượng. SXSH hướng tới sử dụng đầu vào một cách hiệu quả

nhất, gần như 100%. Điều quan trọng là SXSH không phải chỉ là thay đổi các thiết bị, mà còn

bao gồm việc thay đổi thái độ, quan niệm, áp dụng các bí quyết và cải thiện qui trình sản xuất

cũng như cải thiện sản phẩm

15

Quy trình Xử lý nước thải(Công nghệ cuối đường ống)

Thay đổiNgyên liệu

Thay đổiQuy trình

Nâng caohiệu quả

Thay đổicách vận hành

Thay đổiTrang thiết bi

Tái sử dụngnước thải

Công nghệ sản xuất sạch hơn

Giảm lượngNước thải

Giảm lượngChất ô nhiễm

Công nghệ cứng

Công nghệ mềm

Nhà máy


Hình 1-1: Khái niệm cơ bản về SXSH

2 Quy trình xử lý nước thải cơ bản

2.1 Quy trình Hóa-Lý

2.1.1 Song chắn hoặc lưới chắn

Đây là bước xử lý sơ bộ. Mục đích của quá trình là loại bỏ tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố

trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn.

Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống. Trong

xử lý nước thải đô thị, thường dung các song chắn để lọc nước và dung máy nghiền nhỏ các vật

bị giữ lại. Còn trong xử lý nước thải công nghiệp người ta đặt thêm lưới chắn.

Nước thải phải qua song chắn rác trước khi đến hệ thống xử lý. Tại song chắn, các tạp vật thô

như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ và các vật thải khác được giữ lại. Song chắn có thể đặt

cố định hoặc di động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ. Thông dụng hơn cả là các

song chắn cố định. Các song chắn được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn, nghiêng

một góc 60 - 750. Thanh song chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp. Thanh song

chắn với tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật bị giữ lại. Do đó thông

dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc ở phía sau và cạnh tròn ở phía trước

hướng đối diện với dòng chảy

.

16


Hình 2-2: Kích thước và hình dạng các lưới chắn nước thải

Lưới sẽ có kích cỡ mắt lưới từ 0,5-1mm để loại bỏ các chất rắn lơ lửng nhỏ. Khi xi-lanh quay,

thường với tốc độ 0.1-0.5m/s, nước được lọc ở bên trong hay bên ngoài phụ thuộc vào sự sắp

xếp dòng thải vào. Nước thải được lấy từ lưới thông qua hệ thống nạo. loại lưới này thường

được dung trong hệ thống xử lý nước thải ngành dệt, giấy hoặc da.

2.1.2 Bể điều hòa

Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vấn đề

vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở

cuối dây chuyền xử lý. Các kỹ thuật điều hòa được ứng dụng cho từng trường hợp phụ thuộc

vào đặc tính của hệ thống thu gom nước thải. Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là điều

hòa dòng thải chảy vào hoặc chảy ra. Điều hòa trên dòng chảy vào có thể làm giảm đáng kể dao

động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng

thải ra chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó. Cần quyết định vị trí tốt nhất của mỗi hệ

thống xử lý trong bể điều hòa vì tính tối ưu của nó phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ

thống thu gom, và đặc tính của nước thải.

Các lợi ích của bể điều hòa bao gồm:

Bể điều hòa làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng "shock"

của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng các

chất hữu cơ, giảm được diện tích xây dựng các bể sinh học (do tính toán chính xác). Hơn

nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ

thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật.

Chất lượng của nước thải sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải

thiện do lưu lượng nạp các chất rắn ổn định.

Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước thải giảm xuống và hiệu suất lọc được cải

thiện, chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn.

17

Dòng vào Dòng ra

Bể điều hòa


Hình 2-3: Sơ đồ bể điều hòa

2.1.3 Quy trình lắng

Trong công nghệ xử lý nước thải, theo chức năng, các bể lắng được phân thành: bể lắng cát, bể

lắng sơ cấp và bể lắng thứ cấp.

a. Bể lắng cát

Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân

cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị

trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn,

làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong

các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát.Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác

và trước bể lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt

sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại

bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt

cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi.

b. Bể lắng

Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi nước thải. Tùy

theo yêu cầu về mức độ cần thiết xử lý nước thải mà ta có thể dùng bể lắng như một công trình

xử lý sơ bộ trước khi đưa tới những công trình xử lý phức tạp hơn. Cũng có thể sử dụng bể lắng

như công trình xử lý cuối cùng, nếu điều kiện vệ sinh nơi đó cho phép.Tùy theo công dụng của

bể lắng trong dây truyền công nghệ mà người ta phân biệt bể lắng sơ cấp và bể lắng thứ cấp. Bể

lắng sơ cấp đặt trước công trình xử lý sinh học, bể lắng thứ cấp đặt sau công trình xử lý sinh

học.Để giữ lại các chất hữu cơ không tan trong nước thải trước khi cho nước thải vào các bể xử

lý sinh học người ta dùng bể lắng sơ cấp. Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ các chất rắn có khả

năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng nhẹ hơn tỉ trọng của

nước). Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loại bỏ được 50-70% chất rắn lơ lửng, 25-

40% BOD của nước thải.

Căn cứ theo chiều nước chảy trong bể người ta phân biệt thành bể lắng ngang, bể lắng đứng và

bể lắng radian

18


Bể lắng ngang: trong đó nước chảy từ đầu đến cuối bể

Bể lắng đứng: nước chảy từ dưới lên theo phương thẳng đứng

Bể lắng radian: nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể, gọi là bể lắng ly tâm hoặc

ngược lại, gọi là bể lắng hướng tâm

b.1 Bể lắng ngang

Bể lắng ngang có thể được làm bằng các vật liệu khác nhau như bê tông, bê tông cốt thép, gạch

hoặc bằng đất tùy thuộc vào kích thước, yêu cầu của quá trình lắng và điều kiện kinh tế. Vùng

nước thải vào có chức năng phân phối đều dòng nước thải vào bể lắng theo toàn bộ tiết diện cắt

ngang dòng chảy, sao cho không có hiện tượng xoáy ở vùng lắng. Vùng lắng chiếm hầu hết thể

tích bể, lắng trong vùng này tuân theo định luật Stockes, Một yêu cầu rất quan trọng là duy trì

điều kiện chảy dòng trong bể. Điều kiện này thể hiện qua chuẩn số Reynold. Từ đó cho thấy, để

có những điều kiện trên bền vững, bể lắng cần có bán kính thủy lực thích hợp. Đối với bể lắng

ngang điều đó có nghĩa là bể cần nhỏ và nông. Trong thực tế, điều này không thể thể chấp nhận

được vì những lý do kinh tế.

Vùng xả nước ra có chức năng tháo nước từ trong ra một cách ổn định.

Vùng bùn cặn cần được trang bị các phương tiện tháo bùn bằng phương pháp thủy lực hay cơ

khí.

Các bể lắng ngang thường có chiều sâu H từ 1,5 đến 4 m, chiều dài bằng (8-12)H chiều rộng

kênh từ 3 – 6 m. Để phân phối đều nước người ta thường chia bể thành nhiều ngăn bằng các

vách ngăn. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước thải trên 15000

m3/ngày. Hiệu suất lắng đạt 60%. Vận tốc dòng chảy của nước thải trong bể lắng thường được

chọn không lớn hơn 0,01 m/s, còn thời gian lưu từ 1 - 3 giờ

b.2 Bể lắng đứng

Bể lắng có dạng hình hộp hoặc hình trụ với đáy hình chóp. Nước thải chuyển động theo phương

đứng từ dưới lên trên tách tràn với vận tốc 0,5 - 0,6 m/s. Thời gian nước lưu lại trong bể từ 45

đến 120 phút và được xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh. Chiều cao vùng lắng từ 4-5 m. Trong

bể lắng, các hạt chuyển động cùng với nước từ dưới lên trên với vận tốc W và lắng dưới tác

động của trọng lực với vận tốc W1. Do đó các hạt có kích thước khác nhau sẽ chiếm những vị trí

khác nhau trong bể lắng. Khi W > W, các hạt sẽ lắng nhanh; khi W1 < W chúng sẽ bị cuốn theo

19


dòng chảy lên trên. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến

20% (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải).

b.3 Bể lắng Radian

Bể lắng radian thưởng có mặt bằng hình tròn, đường kính từ 16 – 40 m (có trường hợp tới 60

m), chiều cao làm việc bằng 1/6 - 1/10 đường kính bể. Bể lắng ly tâm, nước thải chảy theo ống

trung tâm từ dưới lên trên rồi theo mối phân phối vào bể. Chất nổi nhờ tấm chắn dồn góp lại và

đi vào ống thải váng. Để điều hòa tốc độ nước, các thành tràn được xây dựng kiểu răng cưa. Tải

trọng trên 1m dài thành tràn không nên quá 10 l/s. Bể lắng hướng tâm: có máng phân phối nước

ở chu vi và phễu thu nước ở trung tâm. Máng phân phối có chiều rộng cố định, nhưng chiều cao

giảm dần từ đầu đến cuối máng. Ở đáy máng đục nhiều lỗ để nước chảy xuống bể. Đường kính

các lỗ và khoảng cách giữa chúng phải tính toán sao cho tốc độ nước chảy.

b.4 Quá trình keo tụ

Thực tế phương pháp keo tụ là phương pháp kết hợp giữa phương pháp hoá học và lý học. Mục

đích của phương pháp này nhằm loại bỏ các hạt chất rắn khó lắng hay cải thiện hiệu suất lắng

của bể lắng. Cấu tạo của bể này là loại bể lắng cơ học thông thường, nhưng trong quá trình vận

hành, chúng ta thêm vào một số chất keo tụ như phèn nhôm, polymer để tạo điều kiện cho quá

trình keo tụ và tạo bông cặn để cải thiện hiệu suất lắng. Quá trình tạo bông cặn có thể đơn giản

hoá trong hình dưới đây.

20

Polime Hạt chất rắn Làm mất tính ổn định của hạt

Làm mất tính ổn định của hạt

Tạo bông cặn

Bông cặn


Hình 2-4: Tạo bông cặn

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước

của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 µm. Các hạt này không nổi cũng không lắng,

và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của

chúng rất lớn nên hiện tượng hoá học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt

nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn

đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm

xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên, trong trường hợp

phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang

tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong

dung dịch hoặc sự ion hoá các nhóm hoạt hoá. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hoá

nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hoà điện tích bề mặt của

chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ.

Các hạt keo đã bị trung hoà điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn

có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông .

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:

- Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, NH4Al(SO4)2.12H2O, KAl(SO4)2.12H2O, Al2(OH)5Cl.2H2O

- FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O

b.5 Quy trình tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn hoặc lỏng)

phân tán không tan, tự lắng kém khỏi pha lỏng. Trong một số trường hợp, quá trình này còn

được dùng để tách các chất hoà tan như các chất hoạt động bề mặt. Trong xử lý nước thải, quá

trình tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng, làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ

bản của phương pháp này là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian

ngắn. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí vào pha lỏng. Các bọt khí

này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối

lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt

Hiệu suất của quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí, hàm lượng chất

rắn. Kích thước tối ưu của bọt khí nằm trong khoảng 50 đến 100 µm. Khi hàm lượng rắn cao,

xác suất va chạm và kết dính giữa các hạt sẽ tăng lên, do đó lượng khí tiêu tốn sẽ giảm. Trong

21


quá trình tuyển nổi, việc ổn định kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trọng. Để đạt mục đích này

đôi khi người ta bổ sung thêm vào nước các chất tạo bọt có tác dụng làm giảm năng lượng bề

mặt phân pha như cresol, natri alkylsilicat, phenol,... Điều kiện tốt nhất để tách các hạt trong

quá trình tuyển nổi là khi tỷ số giữa lượng pha khí và pha rắn đạt 0,01 – 0,1. Tỷ số này được xác

định như sau:

Tỷ lệ này thay đổi tuỳ theo loại chất lơ lửng có trong nước thải và thường được xác định bằng

thực nghiệm. Trường hợp không tuần hoàn dòng bão hoà khí

Trong đó

sa: Độ hoà tan của không khí (mL/L)

f: Không khí hòa tan tại áp suất P, thường f = 0.5 – 0.8 (-)

P: Áp suất tuyệt đối, tại đó nước được bão hoà bằng không khí (atm)

Sa: Nồng độ chất rắn trong nước thải (mg/L)

1.3: Mật độ không khí (1.3 mg/mL)

Trong trường hợp có tuần hoàn dòng bão hoà khí:

Trong đó

R: Lưu lượng dòng tuần hoàn (m3/ngày)

Q: Lưu lượng nước thải (m3/ngày)

Độ bão hoà không khí trong nước tỷ lệ thuận với áp suất và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Tuỳ theo

phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi được thực hiện theo các phương thức

sau

Tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Flotation). Trong trường hợp này, thổi trực

tiếp khí nén vào bể tuyển nổi để tạo thành bọt khí có kích thước từ 0,1 - 1 mm, gây xáo trộn

22


hỗn hợp khí - nước chứa cặn. Cặn tiếp xúc với bọt khí, dính kết và nổi lên bề mặt.

Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation). Trong trường hợp này, bão hoà không khí ở

áp suất khí quyển, sau đó, thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không. Hệ thống này

thường ít sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chi phí cao.

- Tuyển nổi bằng khí hoà tan (Disssolved Air Flotation). Sục không khí vào nước ở áp

suất cao (2 - 4 atm), sau đó giảm áp giải phóng khí. Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí

có kích thước 20 - 100 µm.

b.6 Lọc cát

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể

lắng không thể loại được chúng. Người ta tiến hành quá trình tách nhờ vách ngăn xốp, cho phép

chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại. Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất

thuỷ tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chân không sau vách

ngăn. Để lọc nước thải người ta có thể sử dụng nhiều loại vật liệu lọc khác nhau, trong đó lớp

lọc vật liệu dạng hạt được sử dụng thông dụng và rộng rãi hơn. Trong các quá trình làm sạch

nước thải thường phải xử lý một lượng lớn nước, do đó người ta không cần sử dụng các thiết bị

lọc với áp suất cao mà dùng các bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt. Vật liệu lọc có thể sử dụng

là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí là than nâu, than bùn hoặc than gỗ. Lựa

chọn loại vật liệu lọc tuỳ thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương.

Đặc tính quan trọng của lớp hạt (môi trường xốp) là độ xốp và bề mặt riêng. Độ xốp phụ thuộc

vào cấu trúc của môi trường xốp và liên quan không những chỉ với kích thước các hạt tạo thành

lớp xốp mà cả hình dạng và cách sắp đặt chúng. Nếu kí hiệu ε là độ xốp còn thể tích của hạt là

Vh, khi đó:

ε + Vh = 1

Khi ε = 0, môi trường xốp trở thành vật đặc

Khi ε = 1, môi trường sẽ là vật xốp cực đại

Người ta chia các thiết bị lọc với lớp hạt ra thành lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín và lọc hở. Chiều

cao lớp hạt trong bể lọc hở bằng 1-2m, còn trong bể lọc kín bằng 0,5-1m. Áp suất nước trong bể

lọc kín được tạo nhờ bơm.

b.7 Quá trình kết tủa hóa học

23


Nguyên lý: quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan

trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá trình lắng.

b.7.1 Kết tủa bằng điều chỉnh pH

Thông số pH là một nhân tố quan trọng cho quá trình kết tủa, quá trình điều chỉnh pH làm kết

tủa các chất hoà tan trong nước thải hoặc các chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng bằng cách

lắng cặn. Quá trình lắng bằng điều chỉnh pH thường được dùng cho các kim loại nặng. Bảng

dưới đây đưa ra độ pH thích hợp cho quá trình kết tủa các kim loại nặng.

Hình 2-5: Mối liên hệ giữa độ hòa tan của ion kim loại và pH

b.7.2 Kết tủa bằng cách sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng

Trước đây người ta thường dùng quá trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là BOD của

nước thải khi có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất;

khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đó trước khi cho vào quá trình xử lý

sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp. Hiệu suất lắng phụ

thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu quản lý. Thông thường nếu tính toán tốt quá trình

này có thể loại được 80 - 90% TSS, 40 - 70% BOD5, 30 - 60% COD và 80 - 90% vi khuẩn

trong khi các quá trình lắng cơ học thông thường chỉ loại được 50 - 70% TSS, 30 - 40% chất

hữu cơ. Các hóa chất thường sử dụng là phèn nhôm, vôi, Sulfate sắt và vôi, Ferric chloride ...vv

24


b.8 Phương pháp oxy hoá - khử

b.8.1 Phương pháp oxy hóa

Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp cỏ cả hữu cơ và vô cơ. Dạng hữu cơ bao gồm đam,

mỡ đường, các chất chứa phenol, nitơ... Chúng có thể bị phân huỷ bởi vi sinh có thể xử lý bằng

phương pháp sinh hoá. Nhưng có một số chất có những nguyên tố không thể xử lí được bằng

phương pháp sinh hoá (đó là những kim loại nặng như đòng, chì, noken, coban, sắt, mangan,

crom ...). Vì vậy để xử lý những chất độc hại, người ta thường dùng phương pháp hoá học và

hoá lý, đặt biệt thông dụng nhất là phương pháp oxy hoá khử

Trong quá trình oxi hoá, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn

và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình

oxi hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong

nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác. Ví dụ như khử xyanua hay hợp chất

hoà tan của asen. Hoạt động của các chất oxi hoá được xác định bởi đại lượng thế oxi hoá.

Trong các chất được biết trong tự nhiên, flour là chất oxi hoá mạnh nhất, nhưng cũng chính vì

vậy mà nó không được ứng dụng trong thực tế. Thế oxi hoá của một số chất hoá học như sau:

Bảng 2-2: Tiềm năng oxy hóa

Chất oxi hoá O3 Cl2 H2O2 KMnO4

Thế oxi hoá - khử (V) 2.07 0.94 0.68 0.59

b.8.2 Oxy hoá bằng Clo

Clo và các chất có chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hoá có thể lợi dụng để tách H 2S,

hyđrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải.

Khi clo tác dụng với nước, xảy ra các phản ứng sau:

Cl2 + H2O = HOCl + H+ + Cl-

HOCl H+ + OCl-

Tổng clo, HOCl, OCl- được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính.

Quá trình tách Xyanua ra khỏi nước được tiến hành ở môi trường kiềm (pH = 9). Xyanua có thể

25


bị oxy hoá tới nitơ và CO2 theo phương trình sau:

CN- + 2OH- + Cl2 CNO- + 2Cl- + H2O

2CNO- + 4OH- + 3Cl2 CO2 + 6Cl- + N2 + 2H2O

Các nguồn cung cấp clo có hoạt tính còn có thể là clorat canxi (CaOCl 2), hypoclorit, clorat,

dioxyt clo (ClO2).

b.8.3 Oxy hoá bằng hyđro peoxit

Hyđro peoxit H2O2 là một chất lỏng không màu có thể trộn lẫn với nước ở bất kỳ tỉ lệ nào. H2O2

được dùng để oxy hoá các nitrit, các aldehit, phenol, xyanua, các chất thải chứa lưu huỳnh và

các chất nhuộm mạnh. H2O2 có tính độc và nồng độ giới hạn cho phép trong nước là 0,1 mg/l.

Nó có thể phân huỷ trong môi trường axit và môi trường kiềm theo các phản ứng sau:

Trong môi trường axit:

2H+ + H2O2 + 2e 2H2O

Trong môi trường kiềm:

2OH- + H2O2 – 2e 2H2O + 2O2-

b.8.4 Oxy hoá bằng oxy trong không khí

Oxy trong không khí được sử dụng để tách sắt ra khỏi nước theo phản ứng sau. Quá trình oxy

hoá được tiến hành bằng sự thông gió qua nước trong các tháp phun mưa:

4Fe2+ + O2 + 2・H2O 4Fe3+ + 4OH-

Fe3+ + 2H2O = Fe(OH)3 + 3H+

b.8.5 Oxy hoá bằng manganese dioxide

Manganese dioxide thường được sử dung để oxy hoá As3+ đến As5+ theo phản ứng sau. Khi tăng

nhiệt độ sẽ làm tăng mức độ oxy hoá:

H2AsO2 + MnO2 + H2SO4 = H2AsO4 + MnSO4 + H2O.

b.8.6 Ozone

26


Phương pháp này dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị lạ có trong nước. Quá

trình oxy hoá có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản xuất dầu mỏ, H2S, các hợp chất Asen,

các chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm...Trong xử lý bằng ozon, các hợp chất hữu cơ bị

phân huỷ và xảy ra sự khử trùng đối với nước. Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý bằng clo

vôi vài nghìn lần. Độ hoà tan của ozon trong nước phụ thuộc vào pH và hàm lượng của các chất

hoà tan trong nước. Một hàm lượng không lớn của axit và muối trung tính sẽ làm tăng độ hoà

tan của ozon và sự có mặt của kiềm sẽ làm giảm độ hoà tan của ozon..

① 　Oxy hoá trực tiếp với sự tham gia của một nguyên tử oxy

② 　Kết hợp toàn bộ phân tử ozon với chất bị oxy hoá tạo thành ozone

③ 　Tăng cường xúc tác của tác động oxy hoá của oxy trong không khí bị ozon hoá.

Ozon có thể oxy hoá tất cả các chất vô cơ và hữu cơ tan trong nước thải.

b.9 Phương pháp khử

Phương pháp làm sạch nước thải bằng quá trình khử được ứng dụng trong các trường hợp khi

nước thải chứa các chất dễ bị khử. Phương pháp này được dùng rộng rãi để tách các hợp chất

thuỷ ngân, crom, asen... v.v ra khỏi nước thải. Trong xử lý, nước thải chứa thuỷ ngân ở dạng vô

cơ, người ta khử thành thuỷ ngân kim loại và tách ra khỏi nước bằng quá trình lắng, lọc hoặc

tuển nổi. Còn các hợp chất thuỷ ngân hữu cơ thì trước tiên chúng bị oxi hoá để phá vỡ hợp chất,

sau đó chúng thành thuỷ ngân kim loại. Khử Cr ra khỏi nước thải bằng quá trình khử với chất

khử NaSHO3 xảy ra theo phản ứng sau:

4H2CrO4 + 6NaHSO3 + 3H2SO4 → 2Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 10H2O

Phản ứng sảy ra nhanh trong khoảng pH = 3 - 4 và có dư H2SO4. Để lắng Cr3+, người ta dùng tác

nhân kiềm Ca(OH)2, NaOH,...và pH khoảng 8 - 9,5 cho phản ứng sau:

Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3

2.2 Quá trình sinh học

Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ

gây ô nhiễm trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng

làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất

dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên.

27


Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Như vậy,

nước thải có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD

hoặc COD. Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải sản xuất cần không chứa các chất

độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không vượt quá nồng độ cực

đại cho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0,5. Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học

dựa trên các cơ sở khác nhau. Song nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại chính sau:

Phương pháp hiếu khí là phương pháp xử lý sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để

đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong

khoảng 20-37°C.

Phương pháp yếm khí là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí.

2.2.1 Nguyên lý chung của quá trình oxy hóa sinh hóa

Để thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa, các chất hữu cơ hòa tan, cả các chất keo và phân tán

nhỏ trong nước thải cần được di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật. Theo quan điểm

hiện đại nhất, quá trình xử lý nước thải và vi sinh vật hấp thụ các chất bẩn là một quá trình gồm

ba giai đoạn:

Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do khuếch

tán đối lưu và phân tử;

Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tan do sự chênh

lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào;

Quá trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và

quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng

Các giai đoạn trên có quan hệ rất chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hóa các chất đóng vai

trò chính trong quá trình xử lý chất thải.

Các hợp chất hóa học trải qua nhiều phản ứng, chuyển hóa khác nhau trong nguyên sinh chất

của tế bào. Phương trình tổng quát các phản ứng tổng của quá trình oxy hóa sinh hóa ở điều

kiện hiếu khí có dạng như sau:

CxHyOzN + (x+y/4+z/3+3/4)O2 xCO2 + (y-3) + 2H2O + NH3 + ∆H (1)

CxHyOzN + NH3 + O2 C5H7NO2 + CO2 - ∆H (2)

28

Men vi sinh vật fermen t

Men vi sinh vật


Trong phản ứng trên CxHyOzN là tất cả các chất hữu cơ của nước thải, còn C5H7NO2 là công

thức theo tỷ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào vi sinh vật, ∆H là năng lượng. Phản

ứng (1) là phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào, phản

ứng (2) là phản ứng tổng hợp để xây dựng tế bào. Lượng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là

tổng BOD của nước thải. Nếu tiếp tục tiến hành quá trình oxy hóa thì không đủ chất dinh

dưỡng, quá trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng oxy hóa chất liệu tế bào (tự

oxy hóa):

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + NH3 + 2H2O - ∆H

NH3 + O2 NO2 + O2 HNO3

Tổng lượng oxide tiêu thụ trong 2 phản ứng trên nhiều gấp 2 lần so với 2 phản ứng đầu tiên. Từ

các phản ứng trên cho thấy rõ sự chuyển hóa hóa học là nguồn năng lượng cần thiết cho các vi

sinh vật.

2.2.2 Sự phát triển của tế bào và động học của phản ứng lên men

Dựa trên đặc tính sinh lý và tốc độ sinh sản của vi sinh vật, quá trình phát triển của chúng được

chia thành nhiều giai đoạn. Trong giai đoạn tiềm phát, vi sinh vật chưa thích nghi với môi

trường hoặc đang biến đổi để thích nghi. Đây là giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi với môi

trường mới và bắt đầu quá trình phân bào. Đến cuối giai đoạn này tế bào vi sinh vật mới bắt đầu

sinh trưởng. Các tế bào mới tăng về kích thước nhưng chưa tăng về số lượng. Trong giai đoạn

tăng trưởng, các tế bào vi sinh vật tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc độ phân

bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường.

Sau một thời gian nhất định, tổng số tế bào cũng như trọng lượng tế bào tăng lên gấp đôi.

Trong giai đoạn cân bằng, lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định. Ở các vi

sinh vật cho sản phẩm trao đổi chất thì giai đoạn này chính là giai đoạn hình thành các sản phẩm

như các enzym, alcol, axit hữu cơ, vitamin... Nguyên nhân của giai đoạn này là các chất dinh

dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết và số lượng vi khuẩn

sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi. Trong giai đoạn suy tàn, tốc độ sinh sản giảm đi rõ

rệt và dần dần ngừng hẳn, số lượng vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra,

dẫn đến số lượng vi sinh vật giảm đi rất nhanh và bắt đầu có hiện tượng tự hủy. Nguyên nhân là

29

Men vi sinh vậtfermentEnzyme

Men vi sinh vậtferment

EnzymeVi sinh vật


do nguồn thức ăn trong môi trường đã cạn, sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất có tác động ức

chế và đôi khi tiêu diệt cả vi sinh vật.

Hình 2-6: Sự tăng trưởng của vi khuẩn

Như đã nói ở trên vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong các bể xử lý nước thải. Do

đó trong các bể này chúng ta phải duy trì một mật độ vi khuẩn cao tương thích với lưu lượng

các chất ô nhiễm đưa vào bể. Điều này có thể thực hiện thông qua quá trình thiết kế và vận

hành. Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính toán chính xác thời gian tồn lưu của vi khuẩn

trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn có thể sinh sản được. Trong quá

trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất dinh

dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn...) phải được điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn.

2.2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh hóa trong điều kiện hiếu khí

a. Quá trình oxi hóa sinh hóa khi nước thải tiếp xúc với bùn hoạt tính

Các chất hữu cơ hòa tan, cả các chất keo và phân tán nhỏ sẽ được chuyển hóa, bằng cách hấp

phụ và keo tụ sinh học trên bề mặt các tế bào vi sinh vật. Tiếp đó trong quá trình trao đổi chất

hữu cơ sẽ bị phân hủy. Theo quan điểm hiện đại nhất quá trình xử lý nước thải và việc vi sinh

vật tiêu thụ các chất đó là một quá trình gồm ba giai đoạn sau đây:

Khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt các tế bào vi sinh vật;

Hấp phụ: khuếch tán và hấp thụ các chất bẩn từ mặt ngoài của tế bào qua màng bán

thấm vào trong tế bào;

Chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp thụ ở trong tế bào vi sinh vật với sinh

ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào.

30

Thời gian

Giai đoạn chết(Suy giảm)

Giai đoạn cân bằng

Số rế bào vi khuẩn

Giai đoạn chậm

Giai đoạn tăng trưởng


Các giai đoạn trên có quan hệ với nhau rất khăng khít.

Nồng độ các chất ở xung quanh tế bào giảm dần. Các phần thức ăn mới từ môi trường

bên ngoài (nước thải) lại khuếch tán và bổ sung thay thế vào. Thông thường quá trình

khuếch tán trong môi trường chậm hơn quá trình hấp thụ qua màng tế bào, cho nên nồng

độ các chất dinh dưỡng xung quanh tế bào tiết ra ngoài thì ngược lại - nhiều hơn so với

nơi xa tế bào. Mặc dù hấp thụ và hấp phụ là giai đoạn cần thiết trong việc tiêu thụ chất

hữu cơ của vi sinh vật song không phải có ý nghĩa quyết định trong việc xử lý nước thải.

Đóng vai trò chủ yếu quyết định là các quá trình diễn ra bên trong tế bào vi sinh vật

Quá trình phân giải các chất bẩn hữu cơ trong nguyên sinh chất của tế bào sống là một phản ứng

oxi hóa khử và có thể biểu diễn ở dạng tổng quát như sau:

Các chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + Vi khuẩn mới

Sự oxi hóa các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng trong tế bào sống vi sinh vật được gọi là

hô hấp. Nhờ năng lượng do vi sinh vật khai thác được trong quá trình hô hấp chúng mới có thể

tổng hợp các chất mới để sinh trưởng, sinh sản và phát triển, trao đổi nhiệt, vận động.

b. Điều kiện, yêu cầu và yếu tố môi trường ảnh hưởng tới quá trình xử lý

Khi trong nước thải chứa các chất bẩn hữu cơ dễ hoặc khó bị oxi hóa sinh hóa và khi trong điều

kiện môi trường thích hợp (sự cung cấp oxi, pH, nhiệt độ của nước thải, nồng độ các chất độc

hại không vượt quá giới hạn cho phép,...) thì có thể dùng phương pháp sinh hóa để xử lý. Ngoài

ra, còn phải đảm bảo đủ lượng nguyên tố dinh dưỡng (N, P, K, Fe...) trong nước thải.

a. Điều kiện đầu tiên là phải đảm bảo cung cấp đủ lượng O2 một cách liên tục và sao cho

lượng O2 hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt hai không nhỏ hơn 2 mg/l.

b. Nồng độ cho phép các chất bẩn hữu cơ: có nhiều chất bẩn trong nước thải sản xuất ở

mức độ nhất định nào đó sẽ phá hủy chế độ hoạt động - sống bình thường của vi sinh

vật. Các chất độc hại đó thường có tác dụng làm hủy hoại thành phần cấu tạo của tế

bào.

c. Lượng các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết để các quá trình sinh hóa diễn ra bình

thường không được thấp hơn giá trị nêu ra trong bảng sau:

31

Vi khuẩn

Các chất dinh dưỡng


Bảng 2-3: Nồng độ các chất dinh dưỡng cần thiết

Nhu cầu oxi sinh hóa

toàn phần của nước

thải, mg/l

Nồng độ Nitơ trong

muối amon, mg/l

Nồng độ photpho theo

P2O5, mg/l

< 500

500 – 1000

15

25

3

8

Ngoài các nguyên tố dinh dưỡng chủ yếu ở trên còn cần có K, Mg, Ca, S, Fe... những nguyên tố

này thường có đủ trong nước thải nên không phải cho thêm. Khi các nguyên tố dinh dưỡng ở

dạng các hợp chất giống như những hợp chất trong tế bào thì sẽ tốt, dễ hấp thụ vào tế bào vi

sinh vật. Chẳng hạn, nitơ của các hợp chất trong tế bào ở dạng khử (NH4+); photpho ở trạng

thái oxi hóa (H3PO4), những chất này là chất dinh dưỡng tốt nhất với vi sinh vật. Thiếu các

nguyên tố dinh dưỡng sẽ kìm hãm và ngăn cản các quá trình oxi hóa sinh hóa. Nếu thiếu nitơ

một cách lâu dài, ngoài việc cản trở quá trình sinh hóa, còn tạo bùn hoạt tính khó lắng và trôi

theo nước khỏi bể lắng đợt hai. Nếu thiếu photpho trong nước thải sẽ tạo ra vi sinh vật dạng sợi

chỉ làm cho quá trình lắng diễn ra chậm và giảm hiệu suất oxi hóa các chất hữu cơ. Yêu cầu về

số lượng các nguyên tố dinh dưỡng không cố định, bởi vì sự phát triển vi sinh vật kho oxi hóa

các chất khác nhau sẽ không đều nhau. Để xác định sơ bộ lượng nguyên tố dinh dưỡng cần thiết

đối với nhiều loại nước thải công nghiệp có thể chọn tỷ lệ:

BOD : N : P = 100 : 5 : 1

d. Nồng độ giới hạn cho phép của các chất độc. Trong nước thải, hàm lượng muối của

các kim loại nặng và các chất độc không vượt quá nồng độ giới hạn cho phép.

e, Giá trị pH ảnh hương rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ

các chất dinh dưỡng vào tế bào.

Đối với đa số vi sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu là 6,5 – 8,5.

f, Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn tới chức năng hoạt động của vi sinh vật. Đối với

đa số vi sinh vật, nhiệt độ nước thải trong các công trình xử lý không dưới 60C và không

quá 370C.

g, Nồng độ của muối vô cơ trong nước thải không quá 10 g/l. Lượng các chất lơ lửng

chảy vào các công trình không quá 100 mg/l khi dùng bể lọc sinh vật và 150 mg/l khi

dùng bể thông khí

32


c. Cấu trúc của các chất bẩn và bùn hoạt tính

- Sự oxi hóa và cấu trúc của một số hợp chất hữu cơ trong nước thải công nghiệp.

Tác nhân tham gia vào quá trình phân hủy các chất bẩn hữu cơ là vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm và

một số động vật bậc thấp. Quá trình oxy hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ phụ thuộc cấu trúc

hóa học của các chất đó và nhiều yếu tố. Sự có mặt của các nhóm định chức trong một phân tử,

số phân tử và cấu trúc phân tử, độ hòa tan, tính đồng phân trùng hợp, khả năng tạo các sản phẩm

trung gian, tác dụng tương hỗ giữa các sản phẩm đó... Bên cạnh các yếu tố hóa lý còn có một

loạt các yếu tố sinh học tác động tới quá trình như: khả năng trao đổi cao của vi sinh vật, khả

năng thích nghi của chúng... Bên cạnh các chất dễ bị oxy hóa như cacbon, hiđrat còn có rất

nhiều chất chỉ bị oxy hóa một phần hoặc thậm chí hoàn toàn không bị phân hủy dù có những vi

khuẩn thích nghi tham gia vào quá trình. Đó là các chất hữu cơ tổng hợp – hiđratc acbon, rượu,

anđehit, vv .

- Thành phần và cấu trúc của các loại vi sinh vật tham gia quá trình xử lý nước thải

Bùn hoạt tính, màng sinh vật là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau. Bùn hoạt tính là bông

vàng nâu dễ lắng, có kích thước từ 3 đến 5 µm. Những bông này gồm các vi sinh vật sống và

chất rắn (40%). Những sinh vật sống là vi sinh vật, động vật bậc thấp, giun, nấm men, nấm mốc,

xạ khuẩn...Màng vi sinh vật phát triển ở bề mặt các hạt vật liệu lọc có dạng nhầy, dầy 1 – 3 mm

và hơn nữa. Màu của nó thay đổi theo thành phần nước thải, từ vàng xám đến màu nâu tối.

Màng sinh học cũng gồm vi khuẩn, nấm mốc và các vi sinh vật khác. Trong quá trình xử lý,

nước thải sau khi qua bể lọc sinh học có mang theo các hạt của màng sinh học hình dạng khác

nhau, kích thước từ 5 đến 30 µm, với màu vàng sáng và nâu.

Trong bể bùn hoạt tính, các vi khuẩn hiếu khí, hoặc các vi khuẩn linh động, sử dụng một phần

chất thải hữu cơ như là năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ còn lại, từ đó trở thành các tế

bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính bao gồm: Pseudomonas, Zoogloea,

Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và 2 loại vi khuẩn

nitrat hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter. Ngoài ra còn có các nấm dạng sợi như là

Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, and Lecicothrix và Geotrichum. Bên cạnh vi khuẩn, các vi

sinh vật khác cũng đóng một vai trò quan trọng trong bể bùn hoạt tính. Ví dụ các động vật

nguyên sinh và Rotifer ăn các vi khuẩn giúp nước thải sạch hơn

d. Bể bùn hoạt tính

33


Các quá trình của phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều

kiện xử lý nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho

quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ cao và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Xử

lý nước thải bằng aeroten được nhà khoa học người Anh đề xuất từ năm 1887, nhưng đến năm

1914 mới được áp dụng trong thực tế và tồn tại, phát triển rộng rãi cho đến ngày nay. Quá trình

hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong aeroten thực chất là quá trình nuôi vi sinh vật

trong các bình phản ứng sinh học hay các bình lên men thu sinh khối. Trong quá trình xử lý hiếu

khí, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù. Quá trình làm sạch trong bể bùn hoạt

tính diễn ra theo mức dòng chảy qua của hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí. Việc

sục khí ở đây đảm bảo các yêu cầu của quá trình: làm nước được bão hòa oxy và duy trì bùn

hoạt tính ở trạng thái lơ lửng.

Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng

các chất lơ lửng đi vào aeroten. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu

cơ chưa phải là dạng hòa tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và

phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì

vậy, xử lý nước thải ở aeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể

vi sinh vật. Các hạt bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính. Trong nước thải có những hợp

chất hữu cơ hòa tan - loại hợp chất dễ bị vi sinh vật phân hủy nhất. Ngoài ra, còn có loại hợp

chất hữu cơ khó bị phân hủy hoặc loại hợp chất chưa hòa tan, khó hòa tan ở dạng keo – các

dạng hợp chất này có cấu trúc phức tạp cần được vi khuẩn tiết ra enzim ngoại bào, phân hủy

thành những chất đơn giản hơn rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxi hóa tiếp thành sản

phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Các hợp chất hữu

cơ ở dạng keo hoặc ở dạng các chất lơ lửng khó hòa tan là các hợp chất bị oxi hóa bằng vi sinh

vật khó khăn hoặc xảy ra chậm hơn. Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong aeroten

qua ba giai đoạn:

Giai đoạn một: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thị oxi. Ở giai đoạn này bùn hoạt tính

hình thành và phát triển. Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời

gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong

thời gian này rất ít. Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất

mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy, lượng oxi tiêu thụ tăng dần.

Giai đoạn hai: Vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở mức gần như

ít thay đổi. Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất. Hoạt lực

enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài ở trong

34


một thời gian tiếp theo. Điểm cực đại của enzim oxi hóa của bùn hoạt tính thường đạt ở

điểm sau khi lượng bùn hoạt tính tới mức ổn định.

Giai đoạn ba: Sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hóa cầm chừng và có chiều hướng

giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên. Đây là giai đoạn nitrat hóa các muối amôn. Sau

cùng nhu cầu oxi lại giảm và cần phải kết thúc quá trình làm việc của aeroten (làm việc

theo mẻ). Sau khi oxy hóa được 80 – 90% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo

hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nếu

không kịp thời tách bùn, nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối vi sinh vật trong

bùn (chiếm tới 70% khối lượng cặn bùn) sẽ tự hủy.

Thông thường có thể phân chia phương pháp bùn hoạt tính theo các dạng sau:

d.1 Phương pháp bùn hoạt tính tiêu chuẩn

Phương pháp bùn hoạt tính tiêu chuẩn được miêu tả như sau:

Hình 2-7: Sơ đồ Phương pháp bùn hoạt tính tiêu chuẩn

Nước thải sau lắng 1 được trộn đều với bùn hoạt tính hồi lưu ở ngay đầu bể aeroten. Dung tích

bể tính toán sao cho khi dùng khí nén sục khối nước trong bể sau 6 – 8h, hoặc làm thoáng bề

mặt bằng khuấy cơ học trong 9 – 12 giờ đã đảm bảo hiệu suất xử lý tới 80 – 95%. Với aeroten

loại này dùng để xử lý nước thải có BOD < 400 mg/l. Lượng không khí cấp cho aeroten làm

việc 55 – 65 m3 không khí cho 1 kg BOD. Chỉ số thể tích bùn (SVI) là 50 – 150 ml/g. Tuổi của

bùn là 3 – 15 ngày. Ngăn phục hồi bùn hoạt tính còn được gọi là ngăn tái sinh hoặc ngăn hoạt

hóa. Nồng độ bùn sau khi phục hồi đạt tới 7 – 8 g/l.

d.2 Phương pháp bùn hoạt tính theo đợt

Các bể thông khí làm việc theo các đợt liên tục để xử lý nước thải diễn ra trong 5 giai đoạn:

35

Nước thải vào Bể lắng 1

Bể Aeroten Bể lắng 2

Xả bùn cặn

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Xả bùn hoạt tính thừa

Nước ra


Giai đoạn 1: Đưa nước thải vào bể. Nước thải đã qua song chắn rác và bể lắng cát, tách dầu mỡ,

tự chảy hoặc bơm vào bể đến mức định trước bằng rơle phao. Rơle phao phát tín hiệu để tự

động đóng van hoặc bơm cấp nước vào.

Giai đoạn 2: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm

thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc

vào chất lượng nước thải, yêu cầu về mức độ xử lý.

Giai đoạn 3: Lắng trong nước, quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hịêu quả thủy lực

của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ.

Giai đoạn 4: Tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp nhận.

Giai đoạn 5: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành

bốn quy trình trên và vào số lượng bể.

Khi thiết kế bể thông khí với dòng vào liên tục, không cần thiết phải xây dựng bể điều hòa lưu

lượng và chất lượng, không cần xây dựng bể lắng đợt 1 và bể lắng đợt 2. Nước thải chỉ cần qua

song chắn, bể lắng cát tách dầu nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Số lượng bể, thời gian nạp vào

từng bể phụ thuộc vào công suất và sự dao động theo giờ của lưu lượng nước thải do người thiết

kế tính toán để quyết định. Bể thông khí với dòng vào liên tục có ưu điểm là khử được các hợp

chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy định hiếu khí, thiếu khí và yếm khí.

36

Bùn 5

Bùn

Nước trong

3

4 Bùn hoạt tính

Nước thải

1

2


Hình 2-8: Sơ đồ hoạt động liên tục của bể thông khí theo đợt

d.3 Mương oxi hóa

Mương oxi hóa là một dạng cải tiến của aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện

thiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động tuần hoàn trong mương. Nước thải có độ ô

nhiễm bẩn cao BOD5 = 1000 – 5000 mg/l có thể đưa vào xử lý ở mương oxi hóa. Đối với nước

thải sinh hoạt chỉ cần qua chắn rác, lắng cát và không qua lắng 1 là có thể đưa vào mương oxi

hóa. Tải trọng của mương oxi hóa tính theo bùn hoạt tính vào khoảng 200 gBOD5/kg.ngày. Một

phần bùn được khoáng hóa ngay trong mương. Do đó, số lượng bùn giảm khoảng 2,8 lần. Thời

gian xử lý hiếu khí là 1 – 3 ngày. Mương oxi hóa có dạng hình chữ nhật, hình tròn, hay hình

elip. Đáy và bờ có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc đào đất có gia cố. Chiều sâu công tác từ

0,7 – 1,0 m. Tốc độ chuyển động nước trong mương ≥ 0,3 m/s, làm thoáng bằng thiết bị cơ học

với trục nằm ngang.

e. Các điều kiện vận hành cơ bản và các sự cố thường gặp trong quá trình vận

hành

e.1 Các điều kiện vận hành cơ bản

Tỷ số F/M (thức ăn/vi sinh): tỷ số khối lượng cơ chất trên khối lượng bùn hoạt tính

Tỷ số này biểu hiện mối quan hệ của tải trọng với trạng thái của hệ thống trao đổi

Chỉ số SVI: chỉ số thể tích của bùn

Chỉ số SVI được định nghĩa là thể tích (ml) của 1 gam bùn bùn hoạt tính sau khi để

lắng 30 phút và được tính:

SVI = =

Thông thường chỉ số thể tích của bùn (SVI) trong khoảng 50 – 100. Nếu SVI vượt quá

200, việc lắng của bùn sẽ khó khăn

SRT = (Sa + Sx)/(Ss + Se) (ngày)

Trong đó: Sa = Bùng trong bể thông khí (kg)

37

Thể tích lớp bùn sau khi để lắng 30 phút (ml/l)Dung dịch chất rắn lơ lửng hòa tan

(mg/l)

(ml/g)


Sx = Bùn trong bể lắng và đường ống hồi lưu (kg)

Ss = Bùn thừa tháo ra (kg)

Se = Bùn trong nước xử lý (kg)

Oxi hòa tan: DO thích hợp nhất = 1 – 3 mg/l

Nhiệt độ

Kt = K20 x 1.065t-20

Kt, K20

= Hằng số tốc độ xử lý BOD tại nhiệt độ t và 200C (m3/kg/ngày)

Nguồn dinh dưỡng

BOD : N : P = 100 : 5 : 1

Bảng 2-4: Các sự cố trong quá trình vận hành bể bùn hoạt tính

Sự cố Nguyên nhân

Hiệu suất loại BOD hoà

tan thấp

1. Thời gian cư trú của vi khuẩn trong bể quá ngắn

2. Thiếu N và P

pH quá cao hoặc quá thấp

Trong nước thải đầu vào có chứa độc tố

Sục khí chưa đủ

Khuấy đảo chưa đủ hoặc do hiện tượng ngắn mạch

Nước thải chứa nhiều

chất rắn

1. Thời gian cư trú của vi khuẩn trong bể quá lâu

2. Quá trình khử nitơ diễn ra ở bể lắng

Do sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi (trong điều kiện

thời gian cư trú của vi khuẩn ngắn, thiếu N và P, sục khí

không đủ)

Tỉ lệ hoàn lưu bùn quá thấp

1. Sục khí không đủ

2. Quá trình yếm khí xảy ra ở bể lắng

e.2 Bulking (Khống chế các vi sinh vật hình sợi)

Sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi tạo nên bùn khó lắng cho nên phải khống chế sự phát

38


triển của các vi sinh vật này, bằng cách thêm chlorine vào bùn hoàn lưu, thay đổi DO trong bể,

thay đổi điểm nạp để thay đổi F/M..

2.2.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp màng sinh học

a. Lọc nhỏ giọt

Lọc nhỏ giọt đã được dùng để xử lý nước thải hơn 100 năm. Bể lọc nhỏ giọt đầu tiên xuất hiện ở

Anh năm 1893, hiện nay được sử dụng ở hầu khắp các nước với các trạm xử lý công suất nhỏ. Ở

nước ta bể lọc nhỏ giọt đã được xây dựng tại nhà máy cơ khí Hà Nội, xí nghiệp chế biến thuốc

thú y Hà Tây, bệnh viện đa khoa Gia Lâm v.v....

a.1 Nguyên lý hoạt động

Phương pháp lọc sinh học dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxi hoá

các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là tập thể các vi sinh vật hiếu khí, kị khí

và kị khí tuỳ tiện. Các vi khuẩn hiếu khí tập trung ở lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng

phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc. Trong quá trình làm việc các vật liệu lọc tiếp

xúc với nước chảy từ trên xuống. Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt nhỏ

chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở bề mặt vật

liệu và được làm sạch do vi sinh vật của màng phân huỷ hiếu khí và kị khí các chất hữu cơ có

trong nước. Các chất hữu cơ phân huỷ hiếu khí sinh ra CO2 và nước, phân huỷ kị khí sinh ra

CH4 và CO2 làm tróc màng ra khỏi vật mang, bị nước cuốn theo. Trên mặt giá mang là vật liệu

lọc lại hình thành lớp màng mới. Hiện tượng này được lặp đi lặp lại nhiều lần. Kết quả là BOD

của nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng và bị phân huỷ kị khí cũng như hiếu

khí: nước thải được làm sạch và BOD giảm.

Nước thải trước khi đưa vào xử lý cần phải xử lý sơ bộ để tránh tắc nghẽn các khe trong vật

liệu. Nước thải sau khi xử lý ở lọc sinh học thường nhiều chất lơ lửng do các mảnh vỡ của màng

sinh học cuốn theo, vì vậy cần phải đưa vào lắng 2 và lưu ở đây thời gian thích hợp để lắng cặn.

Lọc sinh học nhỏ giọt được ứng dụng để làm sạch một phần hay toàn bộ chất hữu cơ phân hủy

sinh học trong nước thải và có thể đạt chất lượng dòng ra với nồng độ BOD tới 15mg/L. Hiệu

suất làm sạch nước thải trong các bể lọc sinh học phụ thuộc vào các chỉ tiêu sinh hoá, trao đổi

khối, chế độ thuỷ lực và kết cấu thiết bị. Trong đó cần chú ý các chỉ tiêu sau: BOD của nước

cần làm sạch, bản chất các hợp chất hữu cơ, tốc độ ôxi hoá, cường độ hô hấp của vi sinh vật,

khối lượng các chất được màng sinh học hấp phụ, chiều dày màng sinh học, thành phần các vi

sinh học trong màng, cường độ sục khí, diện tích và chiều cao của bể lọc, đặc tính của bể lọc

39


(kích thước đệm, độ xốp và bề mặt riêng), các tính chất vật lý của nước thải, nhiệt độ của quá

trình và tải lượng thuỷ lực, cường độ tuần hoàn, mức độ phân bố đều của nước thải theo diện

tích tiết diện, độ thấm ướt của màng sinh học.

a.2 Cấu tạo

Đây là vật liệu tiếp xúc không ngập nước

Các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích lớn nhất (nếu có thể).

Nước thải được phân phối đều.

Nước thải sau khi tiếp xúc với vật liệu tạo thành các hạt nhỏ chảy vào màng nhỏ thông

qua khe hở vật liệu lọc.

Cặn được giữ lại để tạo thành một màng ở mặt vật liệu lọc và các khe hở

Lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá đi từ đáy lên.

Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng nước thải ra khỏi bể được giữ ở bể lắng 2

Hệ thống phân phối nước

Dàn ống tự động qua (bể trộn, tháp lọc)

Dàn ống cố định (lọc sinh học nhỏ giọt) cao tải

Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt vật liệu: 0.2-0.3 m.

Sàn đỡ và thu nước: có 2 nhiệm vụ:

Thu lại nước có các mảnh vở của màng sinh học bị tróc

Phân phối đều gió vào bể lọc để duy trì môi trường hiếu khí trong các khe rỗng

Sàn đỡ bằng bê tông và sàn nung

Khoảng cách từ sàn phân phối đến đáy bể thường 0,6 – 0,8 m, i = 1-2 %

40


Hình 2-9: Cấu trúc bể lọc sinh học nhỏ giọt

a.3 Vật liệu lọc

Vật liệu lọc khá phong phú: từ đá giăm, đá cuội, đá ong, các vòng kim loại, than đá, than cốc, ...

Các loại đá nên chọn các cục có kích thước trung bình 60 - 100mm. Chiều cao lớp đá chọn

khoảng 1,8 - 2,5 m. Nếu kích thước hạt, cục vật liệu nhỏ sẽ làm giảm độ hở giữa các hạt vật liệu

gây tắc nghẽn cục bộ, nếu kích thước quá lớn thì diện tích tiếp xúc bị giảm nhiều dẫn đến giảm

hiệu suất xử lý

a.4 Các vấn đề của lọc sinh học nhỏ giọt

Trong thực tế, bể lọc sinh học nhỏ giọt với vật liệu truyền thống như: đá, sỏi, than cục... có một

số ưu điểm so với bùn hoạt tính:

Giảm việc trông coi

Tiết kiệm năng lượng, không khí được cấp trong hầu hết thời gian lọc làm bằng cách lưu

thông tự nhiên từ cửa thông gió đi vào qua lớp vật liệu.

Tuy nhiên lọc sinh học nhỏ giọt cũng có một số nhược điểm:

Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn với cùng một tải lượng khối

Dễ bị tắc nghẽn

Rất nhạy cảm với nhiệt độ

41


Không khống chế được quá trình thông khí, dễ bốc mùi

Chiều cao hạn chế

Bùn dư không ổn định

Vì khối lượng vật liệu tương đối nặng, nên kéo theo giá thành xây dựng cao

Vật liệu là chất dẻo đã khắc phục được một số nhược điểm trên, như giảm hiện tượng tắc nghẽn,

chiều cao lớn hơn, thông khí tốt hơn cho phép lọc làm việc với tải trọng thể tích cao hơn. Lọc

sinh học với vật liệu chất dẻo rất thích hợp cho việc xử lý nước thải công nghiệp như nước thải

của công nghiệp thực phẩm có BOD cao, nước thải của nhà máy lọc dầu... Hiệu quả xử lý của

phương pháp này chỉ đạt khoảng 80% BOD và chỉ xử lý được loại nước thải có BOD không quá

250 mg/l.

a.5 Thông khí ở bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học nhỏ gọt làm việc trong điều kiện thoáng khí. Ngoài việc cung cấp oxi cho vi

sinh vật ở màng sinh học hoạt động, thoáng khí còn có tác dụng loại ra khỏi lọc các khí tạo

thành do quá trình phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước, như CO2 và có thể là cả CH4,

H2S... Thông khí cho bể lọc sinh học có thể bằng cách tự nhiên hoặc nhân tạo. Thông khí tự

nhiên là do sự chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài bể lọc. Nếu nhiệt độ của nước thải lớn hơn

nhiệt độ của không khí thì không khí sẽ đi từ cửa thông khí ở phía sau thành phía dưới gần đáy

bể, qua lớp vật liệu lọc đi lên. Ngược lại nếu nhiệt độ của nước thải thấp hơn nhiệt độ của không

khí thì không khí sẽ thâm nhập qua bề mặt lớp vật liệu lọc theo nước thải xuống đáy bể. Trường

hợp nhiệt độ của nước thải và không khí bằng nhau thì bể lọc không thông khí. trường hợp này

ta khắc phục bằng thông khí nhân tạo. Trong thông khí nhân tạo người ta dùng quạt gió thổi vào

khoảng trống ở đáy bể và không khí từ đó được đi lên qua các khe hở của lớp vật liệu. Qua thực

tế xác định được lượng ôxi sử dụng trong lọc sinh học và trong các công trình sinh học thường

không quá 7 - 8% lượng ôxi cung cấp. Khi nhiệt độ dưới 60C, quá trình ôxi hoá chất hữu cơ

trong nước thải không xẩy ra

a.6 Phân loại bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học nhỏ giọt chia ra bể lọc vận tốc chậm, bể lọc vận tốc trung bình và nhanh, bể lọc

cao tốc, bể lọc thô (xử lý nước thải sơ bộ trước giai đoạn xử lý thứ cấp), bể lọc hai pha.

Bể lọc vận tốc chậm: có hình trụ hoặc chữ nhật, nước thải được nạp theo chu kỳ, chỉ có khoảng

0,6 - 1,2 m nguyên liệu lọc ở phía trên có bùn vi sinh vật còn lớp nguyên liệu lọc ở phía dưới có

42


các vi khuẩn nitrat hóa. Hiệu suất khử BOD5 cao. Bể lọc vận tốc trung bình và nhanh: thường có

hình trụ tròn, lưu lượng nạp chất hữu cơ cao hơn, nước thải được bơm hoàn lưu trở lại bể lọc và

nạp liên tục, việc hoàn lưu nước thải giảm được vấn đề mùi hôi và sự phát triển của ruồi.

Nguyên liệu lọc thường sử dụng là đá sỏi, plastic.

Bể lọc cao tốc: có lưu lượng nạp nước thải và chất hữu cơ rất cao, nguyên liệu lọc làm bằng

plastic nhẹ hơn so với đá sỏi nên có chiều sâu cột lọc sâu hơn so với bể lọc vận tốc nhanh. Bể

lọc thô: lưu lương nạp chất hữu cơ lớn hơn 1,6 kg/m3.d, lưu lượng nước thải là 187 m3/m2/ngày.

Bể lọc thô dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước giai đoạn xử lý thứ cấp. Bể lọc hai pha: thường

sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm cao và cần nitrat hóa đạm trong nước

thải. Giữa 2 bể lọc thường có bể lắng để loại bỏ bớt chất rắn sinh ra trong bể lọc thứ nhất. Bể lọc

thứ nhất dùng để khử BOD của các hợp chất chứa carbon, bể thứ hai chủ yếu cho quá trình

nitrat hóa.

Bảng 2-5: Các đặc trưng của bể lọc nhỏ giọt

Đặc trưng thiết kế Thấp Trung Cao Rất cao Lọc tròn

Loại vật liệu lọc Sỏi Sỏi Sỏi Plastic Plastic/ Sỏi

Tải thủy lực (x 1000 m3/m2. ngày) 10 - 40 40 - 100 100 - 400 150 - 900 600 - 1800

Tải hữu cơ (kg BOD5/m3. ngày) 1 - 3 3 - 6 6 - 12 < 30 > 20

% BOD bị loại khử 80 - 85 50 - 70 40 - 80 65 - 85 40 - 85

Nitrat hoá Có Một số Không ít Không

Nguông: American Water Works Association (AWWA), 1992

a.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc xử lý và thiết kế bể lọc

Thành phần và khả năng xử lý của nước thải;

Loại vật liệu lọc và bề dày lớp lọc;

43


Tính dẫn tải thủy lực và hữu cơ;

Tỉ số quay vòng và sắp xếp nước thải;

Nhiệt độ nước thải;

Sự vận hành của hệ thống phân phối nước thải

Nhiệt độ của dòng nước thải càng cao thì hiệu quả lọc càng lớn. Công thức kinh nghiệm sau cho

thấy quan hệ giữa hiệu suất bể lọc và nhiệt độ nước thải:

E = E20.at-20

Trong đó: Et: Hiệu suất bể lọc ở nhiệt độ nước thải t °C

E20: Hiệu suất bể lọc ở nhiệt độ nước thải 20 °C

a: Hằng số thực nghiệm, a = 1,035

Thông thường, giàn phun nước thải quay với vận tốc 1 vòng/phút với lượng nước thải phun ra

mỗi đợt khoảng 30 giây. Nếu tần suất phun lớn hơn 30 giây thì phải điều chỉnh giàn quay chậm

lại nhằm giảm sự vương vãi bụi nước thải và vi trùng trên mặt bể. Bể lọc có khả năng làm giảm

lượng BOD. Tuy nhiên hiệu suất của việc giảm BOD tùy thuộc rất nhiều vào thành phần và độ

đồng đều của vật liệu lọc. Hai công thức kinh nghiệm sau để tính toán hiệu suất giảm BOD của

bể:

Theo Mô hình của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia (The National ResearchCouncil, NRC) của

Mỹ, 1948:

Trong đó: E: Hiệu suất giảm BOD của bể lọc

W: Lượng BOD vào, kg/ngày

V: Lượng lọc thải, m3

F: Hệ số hoàn lưu = (1+R) / (1 +0.1R)2

R = Qr/Q = Lượng hoàn lưu/lượng nước thải

Chú ý: Có thể thay W/V bằng L với L là lượng tải BOD (g/m3 mỗi ngày)

44


Theo Kriengsak Udomsinrot (AIT, 1989), hệ số thực nghiệm 0,448 của Mỹ có thể thay bằng

0,014 trong điều kiện áp dụng ở Đông Nam Á do điều kiện xử lý lọc thải vùng nhiệt đới cao hơn

các vùng ôn đới, dẫn đến hiệu suất cao hơn.

b. Quá trình tiếp xúc đĩa quay sinh học

Đĩa quay sinh học đầu tiên được lắp đặt ở Tây Đức vào năm 1960, sau đó du nhập sang Mỹ. Ở

Mỹ và Canada 70% số đĩa tiếp xúc sinh học được dùng để khử BOD của các hợp chất carbon,

25% dùng để khử BOD của các hợp chất carbon kết hợp với nitrat hóa nước thải, 5% dùng để

nitrat hóa nước thải sau quá trình xử lý thứ cấp.

b.1 Cấu tạo

Đĩa quay sinh học bao gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng được làm bằng PVC (Poly vinyl clorit)

hoặc PS (Poly Styren), lắp trên một trục. Các đĩa này được đặt ngập vào nước một phần (khoảng

30 - 40% theo đường kính) và quay chậm khi làm việc.

Trục quay: trục quay dùng để gắn kết các đĩa sinh học bằng plastic và quay chúng quanh

trục. Chiều dài tối đa của trục quay là 27 ft (8,23 m) trong đó 25 ft (7,62 m) dùng để gắn

các đĩa sinh học. Các trục quay ngắn hơn biến thiên từ 5 - 25 ft (1,52 - 7,62 m).

Đĩa sinh học: được sản xuất từ PE có nhiều nếp gấp để tăng diện tích bề mặt. Tùy theo diện

tích bề mặt người ta chia làm 3 loại: loại có diện tích bề mặt thấp (trục 9,290 m2/8.23m),

loại có diện tích bề mặt trung bình và loại có diện tích bề mặt cao (trục 11.149 - 16.723

m2/8.23m)

Thiết bị truyền động: để quay các đĩa sinh học người ta có thể dùng motor truyền động gắn

trực tiếp với trục hoặc dùng bơm nén khí. Trong trường hợp dùng bơm nén khí, các đầu

phân phối khí đặt ngầm trong bể.

Bể chứa đĩa sinh học: có thể tích 45,42 m3 cho 9,290 m2 đĩa sinh học, lưu lượng nạp 0,08

m3/m2/ngày thông thường độ sâu của nước là 1,52 m và 40% diện tích đĩa sinh học ngập

trong nước thải

Mái che: mái che có thể làm bằng tấm sợi thủy tinh, có nhiệm vụ bảo vệ đĩa sinh học khỏi

bị hư hại bởi tia UV và các tác nhân vật lý khác, giữ nhiệt cần thiết cho quá trình, khống

chế sự phát triển của tảo.

Cách sắp xếp các đĩa tiếp xúc sinh học: người ta dùng các vách ngăn để chia bể xử lý thành

nhiều ngăn, mỗi ngăn có một đĩa sinh học hoạt động độc lập, hoặc sử dụng nhiều bể chứa

45


các đĩa sinh học nối tiếp nhau.

Hình 2-10: Quá trình tiếp xúc đĩa quay sinh học

Nguyên lý hoạt động: Phương pháp xử lý nước thải bằng đĩa quay sinh học dựa trên kỹ thuật

màng sinh học dựa trên sự sinh trưởng gắn kết của vi sinh vật trên bề mặt của các vật liệu đĩa.

Tương tự như bể lọc sinh học, một lớp màng sinh học được hình thành và bám chắc vào vật liệu

đĩa quay. Khi quay, màng sinh học tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc

tiếp xúc với oxi khi ra khỏi nước thải. Đĩa quay được nhờ môtơ và sức gió. Nhờ quay liên tục

mà màng sinh học vừa tiếp xúc được với không khí vừa tiếp xúc được với chất hữu cơ trong

nước thải, vì vậy chất hữu cơ được phân huỷ nhanh. Đĩa quay cũng là cơ chế để để tách chất rắn

dư khỏi bề mặt các đĩa nhờ lực xoáy - xoắn do nó tạo ra, đồng thời vẫn giữ lại được chất rắn đã

bị tróc màng. Một số mảng vỡ được tách ra khỏi đĩa, ở trạng thái lơ lửng sau đó theo dòng nước

chuyển sang bể lắng. Đĩa quay sinh học có thể dùng để xử lý bậc hai đồng thời cũng có thể hoạt

động theo mùa, nitrat và khử nitrat. Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt động của đĩa

quay sinh học là lớp màng sinh học. Khi bắt đầu vận hành các vi sinh vật trong nước bám vào

vật liệu và phát triển ở đó cho đến khi tất cả vật liệu được bao bởi lớp màng nhầy dầy chừng

0,16 - 0,32 cm.

Vi sinh vật trong màng bám trên đĩa quay gồm các vi khuẩn kị khí tuỳ tiện như Pseudomonas,

Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococus, các vi sinh vật hiếu khí như Bacillus thì thường có ở

lớp trên của màng. Khi kém khí hoặc yếm khí thì tạo thành lớp màng vi sinh vật mỏng gồm các

chủng vi sinh vật yếm khí như Desulfovibrio và một số vi khuẩn sunfua. Trong điều kiện yếm

khí, vi sinh vật thường tạo mùi khó chịu. Nấm và các vi sinh vật hiếu khí phát triển ở màng trên,

và cùng tham gia vào công việc phân huỷ các chất hữu cơ. Sự đóng góp của nấm chỉ quan trọng

trong trường hợp pH thấp, hoặc các loại nước thải công nghiệp.Tảo mọc trên bề mặt lớp màng

vi sinh vật làm tăng cường sức chịu đựng CO2 của lớp màng sinh học

b.2 Điều kiện tối ưu cho hoạt động của quá trình tiếp xúc đĩa quay sinh học

pH: Nói chung pH tối ưu cho Đĩa quay sinh học hoạt động tốt là từ 6,5 - 7,8. Khi oxi hoá

các chất hidratcacbon thì pH thích hợp từ 8,2 - 8,6. Để nitrat hoá, pH tối ưu khoảng 7,2 -

7,8. Quá trình nitrat hoá có thể đưa tới việc kiềm hoá môi trường vì vậy thêm các chất là

điều cần thiết.

Các chất dinh dưỡng: Tỷ lệ các chất dinh dưỡng trong nước thải tối ưu cho hệ là:

BOD5:N:P = 100:5:1

Năng suất tải: Năng suất tải của đĩa quay sinh học vào khoảng 0,5 - 1kg/m3.ngày. Tải

46


lượng nước trên bề mặt vật liệu của đĩa quay sinh học thay đổi trong khoảng 0,03 - 0,06

m3/m2/ngày.

Nhiệt độ: Nhiệt độ nước thải ở mức 13 - 320C không ảnh hưởng nhiều đến quá trình hoạt

động. Tuy nhiên khi nhiệt độ giảm dưới 130C thì hiệu quả xử lý giảm. Để đạt hiệu quả cao,

nước thải phải được giữ ở điều kiện thoáng khí trong toàn bộ hệ thống để đảm bảo quá

trình oxi hoá hidratcacbon và nitrat hoá.

Tải lượng: Tải lượng của đĩa quay sinh học thường vào khoảng 0,5 - 1kg BOD/m3.ngày.

Nên giảm bớt chất hữu cơ ở giai đoạn đầu để đề phòng xẩy ra hiện tượng thiếu ôxi. Tải

lượng nước trên bề mặt vật liệu của đĩa quay sinh học thay đổi trong khoảng 0,03 - 0,06

m3/m2.ngày với nước thải xử lý lần 2 và 0,01 m3/m2/ngày với nước thải cần xử lý nitrat.

b.3 Các sự cố trong vận hành

Trục quay bị hỏng do thiết kế kém, sự mỏi kim loại, quá nhiều vi sinh vật bám trên đĩa. Đĩa sinh

học bị hư do tiếp xúc với nhiệt, các dung môi hữu cơ, tia UV. Ổ bi bị kẹt do thiếu mỡ bò. Mùi

hôi do lưu lượng nạp chất hữu cơ quá cao. Để giải quyết các vấn đề trên hiện nay người ta có

khuynh hướng đặt các đĩa sinh học sâu hơn trong nước thải để làm giảm tải trọng của trục và ổ

bi.

c. Quá trình lọc sinh học ngập nước

Trong thập kỷ cuối của thế kỷ XX, lọc sinh học ngập nước đã được sử dụng ở Pháp, Mỹ, Úc để

xử lý nước thải đô thị và nước thải công nghiệp thực phẩm

471. Bể Anoxic 2. Bể Oxic 3. Bể lắng

Dòng vào

Dòng ra

1 2

Nước thu hồi

3


Hình2-11: Sơ đồ xử lý nước thải bằng lọc sinh học ngập nước

Trong quá trình làm việc, lọc có thể khử BOD và chuyển hoá NH4 thành NO3-, lớp vật liệu lọc

có khả năng giữ lại cặn lơ lửng. Để khử được BOD, NO3-, P người ta đặt 2 lọc nối tiếp nhau.

Giàn phân phối khí được lắp ở phía dưới đáy để cung cấp khí cho hệ thống hoạt động. Phương

pháp này được áp dụng cho việc xử lý nước thải sinh hoạt đô thị đồng thời khử được hợp chất

hữu cơ cacbon và nitơ, loại bỏ các chất rắn huyền phù. Đối với nước thải sinh hoạt phương pháp

lọc sinh học ngập nước có thổi khí rất thích hợp để nitrat hoá và khử nitrat. Kỹ thuật này dựa

trên hoạt động của quần thể vi sinh vật tập trung ở màng sinh học có hoạt tính mạnh hơn ở bùn

hoạt tính. Do vậy nó có những ưu điểm sau:

Chiếm ít diện tích, đơn giản, dễ dàng cho việc bao che công trình, khủe độc hại, đảm

bảo mỹ quan.

Dễ dàng phù hợp với nước thải pha loãng

Đưa vào hoạt động rất nhanh, ngay cả sau một thời gian dừng làm việc kéo dài hằng

tháng

Có cấu trúc modun và dễ dàng thực hiện

Ôxi hoá có thể thực hiện bằng cách hoà tan oxi trước ôxi của không khí hoặc ôxi kỹ thuật hoặc

không khí trực tiếp vào lọc. Khi đó chiều chuyển dịch của hỗn hợp khí - nước có một ý nghĩa rất

quan trọng. Trong thục tế, kỹ thuật này đã có các bể lọc nước sạch sinh hoạt với nước chảt từ

trên xuống và khí đi lên. Quá trình này đưa tới sự dính kết các bọt khí với nhau và tạo nên các

túi khí trong khối hạt vật liệu. Hiện tượng nàyn gây tắc nghẽn khí và kéo theo một số nhược

điểm của phương pháp:

Làm tăng tổn thất tải lượng, giảm lượng nước thải thu hồi

Tổn thất khí cấp cho quá trình, vì phải tăng lưu lượng khí để đáp ứng nhu cầu của vi

sinh vật và cho nhu cầu thuỷ lực

48

Không khí Bùn


Phun khí mạnh tạo nên dòng chuyển động xoáy làm giảm khả năng giữ huyền phù

Để khắc phục các nhược điểm trên hãng Degremont của Pháp đã sử dụng phương pháp này với

vật liệu lọc dạng hạt và các dòng thích ứng thu được kết quả khả quan.

.

2.2.5 Wastewater treatment by biochemical method in anaerobic conditions Xử lý

a. Cơ chế của quá trình phân hủy yếm khí

Quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ là quá trình phức tạp, tạo ra nhiều sản phẩm và trải

qua nhiều phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ

khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới

Một cách tổng quát cơ chế chuyển hóa yếm khí có thể giải thích theo 4 giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân

Dưới tác dụng của Enzym hyđrolaza do vi sinh vật tiết ra, các chất hữu cơ có phân tử

lượng lớn như protein, gluxit, lipit, hyđrocacbon.. sẽ bị phân hủy thành các chất hữu cơ có

phân tử lượng nhỏ hơn và phần lớn đều dễ tan trong nước như đường, axit amin, axit hữu

cơ...

Trong giai đoạn này, phần lớn các chất hyđratcacbon thì được chuyển hóa trước, các hợp

chất protein được phân giải chậm hơn. Tuy nhiên, với nước thải có chứa lignocellulose,

các hợp chất melanoid thì tốc độ phân hủy đều rất chậm và không triệt để do có cấu trúc

phức tạp và rất khó phân hủy yếm khí.

Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men axit hữu cơ

Các sản phẩm của quá trình thủy phân sẽ được vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa. Các axit

hữu cơ phân tử lượng nhỏ, các rượu và các chất trung tính khác cũng được hình thành do

quá trình lên men đường, do phân giải axit và do khử amin. Ngoài ra một số khí cũng

được tạo thành như CO2, H2S, H2, NH3 và một lượng nhỏ CH4, nếu trong nước thải giàu

protein thì còn sinh ra các khí độc như mercaptan, scatol, Indol... Trong quá trình lên men

các axit hữu cơ, các axit amin sẽ được khử amin bằng khử hoặc bằng thủy phân để tạo

NH3 và NH4+, một phần sẽ được vi sinh vật sử dụng để tạo sinh khối, phần còn lại thường

tồn tại dưới dạng NH4+ Thành phần và tính chất của các sản phẩm trong giai đoạn này phụ

49

Vi sinh vật


thuộc nhiều vào bản chất của các chất ô nhiễm, điều kiện môi trường và tác nhân sinh

học. Thành phần của các sản phẩm trong giai đoạn này sẽ ảnh hưởng đến giai đoạn tiếp

theo.

Giai đoạn 3: Giai đoạn tạo axit axetic

Các sản phẩm lên men nhe axit béo, axit lactic.. sẽ từng bước chuyển hóa đến axetic.

Lên men axit axetic

C6H12O6 + 2H2O 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2

Chuyển hóa axit lactic:

3C3H6O3 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + 2H2O

Oxy hóa liên kết của các axit béo bằng cơ chế oxy hóa - khử

R - CH2 - CH2 - COOH + 2H2O R - COOH + CH3 – COOH

Phản ứng mêtan hóa

Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình xử lý yếm khí đặc biệt là trong điều kiện

xử lý có thu biogas. Các sản phẩm thu được từ giai đoạn trước sẽ được khí hóa nhờ các vi khuẩn

mêtan hóa được gọi chung là Methanogens. Các vi sinh vật này có đặc tính chung là chỉ hoạt

động trong môi trường yếm khí nghiêm ngặt. Tốc độ sinh trưởng và phát triển của chúng chậm

hơn nhiều so với các vi sinh vật khác.

b. Tác nhân của quá trình phân hủy yếm khí

Trong quá trình phân giải yếm khí các giai đoạn thủy phân, lên men và khí hóa xảy ra dưới tác

dụng của rất nhiều chủng vi sinh vật khác nhau. Thành phần của khu hệ vi sinh vật trong phân

giải yếm khí phụ thuộc chủ yếu vào bản chất của các chất ô nhiễm có trong nước thải..

b.1 Vi sinh vật trong giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ

Môi trường giàu xenlulo: Thường có các vi khuẩn Bacillus, Pseudomonas, Alcaligenes...

Môi trường giàu tinh bột: Micrococcus, Lactobacillus, Pseudomonas, Streptoccocus,

Clostridium...

Môi trường giàu protein: Bacillus, Clostridium, Proteus...

Môi trường giàu Lipit: Bacillus, Alcaligenes, Pseudomonas, Bacterioides...

Trong đó, các chủng Lactobacillus, Pseudomonas, Bacillus, Clostridium, Bacterioides chiếm đa

số.

50


b.2 Vi khuẩn axetogene

Vi khuẩn tạo axít axetic thường phát triển trong môi trường cùng với mêtan. Vi khuẩn

axetogene tạo ra H2 trong quá trình lên men nhưng lại bị chính sản phẩm này ức chế. Vì

vậy, trong môi trường có các vi khuẩn mêtan sử dụng H2 hoặc H+ sẽ được sử dụng để khử

CO2. Một số chủng vi khuẩn Axetogene có hiệu quả mêtan hóa cao như

Syntrophobacter: Woloni, Syntro. Wolfei và Syntro. Buswweni.

Nhiệt độ tối ưu lần lượt là 33 – 400C, pH = 6 – 8.

Hai nhóm vi khuẩn khác cũng có khả năng tạo axetic như:

Nhóm vi khuẩn khử sunphát: Selenomonosas, Clostridium và Desulfovibrio. Trong môi

trường hỗn hợp với vi khuẩn mêtan hóa tạo thành sản phẩm chủ yếu là axít axetic.

Nhóm vi khuẩn Homoacetogen chúng tạo ra axít axetic từ CO2 và H2

2CO2 + 4H2 CH3 – COOH + 2H2O

Nhóm này có ý nghĩa đặc biệt vì chúng cạnh tranh H2 với vi khuẩn mêtan

b.3 Vi khuẩn mêtan hóa

Tác nhân sinh học trong giai đoạn này là các vi khuẩn mêtan, chúng được chia thành hai nhóm

chính:

Nhóm vi khuẩn ưa ấm (Mesophyl): Bao gồm Methanobacterium, Methanococcus,

Methanosarcina. Nhóm này có khả năng cầm khí tốt, lên men tạo CH4 ở 35 – 370C, pH tối

ưu là 6,8 – 7,5

Nhóm vi khuẩn ưa nóng (Thermophyl): Bao gồm Methanobacillus, Methanospirillium,

Methanothrix. Lên men tạo CH4 ở 55 – 600C. Nhóm này có khả năng phân giải chuyển hóa

các hợp chất hữu cơ nhanh hơn nhóm trên.

Nói chung, vi khuẩn mêtan hóa là những vi khuẩn yếm khí nghiêm ngặt, chúng rất mẫn cảm với

sự có mặt của ôxy, do vậy yêu cầu thiết bị phải tuyệt đối kín, pH tối ưu cho quá trình là 6,8 –

7,5.

2.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình yếm khí

51


a. Nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng tác động tới quá trình phân giải yếm khí, vì nó

có ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động chuyển hóa của vi sinh vật. Dải nhiệt độ cho quá trình

phân hủy là tương đối rộng từ 30 – 550C. Tuy nhiên, nhiệt độ tối ưu cho quá trình xử lý lại phụ

thuộc vào tính ưa nhiệt của các tác nhân sinh học cũng như mục đích xử lý. Đối với vi khuẩn ưa

ấm thì nhiệt độ tối ưu là 35 – 380C, còn đối với vi khuẩn ưa nóng thì giới hạn nhiệt độ tối ưu

hẹp hơn 50 – 520C. Chính vì thế để có được hiệu suất thu khí cao thì người ta sử dụng chủ yếu

nhóm vi khuẩn ưa ấm, bởi vì nhóm vi khuẩn mêtan hóa rất nhạy cảm với biến động nhiệt độ.

Đối với xử lý nước thải có thu Biogas thì dải nhiệt độ tối ưu là 35 – 37 0C, trong dải nhiệt độ này

nó sẽ nâng cao thời gian cầm khí nghĩa là CO2, H2 sinh ra trong các giai đoạn trước thoát ra

ngoài chậm. Do vậy có cơ hội thực hiện quá trình khử CO2 thành CH4 nên hiệu suất tạo mêtan

lớn hơn. Để xử lý nhanh nước thải mà không cần thu biogas thì dải nhiệt độ tối ưu là 55 – 600C.

b. Ảnh hưởng của pH

Giá trị pH có ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình trao đổi chất của vi khuẩn, vì hoạt lực của

Enzym phụ thuộc nhiều vào pH của môi trường. Các vi sinh vật khác nhau sẽ có dải pH tối ưu

khác nhau: Trong giai đoạn thủy phân và lên men axít hữu cơ các vi khuẩn có thể tồn tại trong

dải pH khá rộng từ 2 – 7 tuy nhiên hoạt lực của chúng sẽ giảm khi pH < 4,5. Khoảng pH tối ưu

là 5 – 7. Trong giai đoạn khí hóa vi khuẩn mêtan hóa lại ưa trung tính và kiềm nhẹ, pH tối ưu

cho quá trình này là 6,8 – 7,4. Thực nghiệm cho thấy hoạt lực của vi khuẩn mêtan hóa giảm đi

rõ rệt khi pH < 6,6. Khi pH < 6,4 hiệu suất tạo mêtan < 50%, khi pH < 4,2 thì sau 2 – 3 ngày 20

– 30% vi khuẩn mêtan hóa sẽ chết và sau khoảng 10 ngày thì 100% vi khuẩn mêtan hóa sẽ chết.

Trong quá trình vận hành hệ thống yếm khí thì cần thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh giá trị

pH trong thiết bị (đặc biệt là tại vùng mêtan hóa). Khi pH giảm xuống dưới mức 6,5 thì cần

ngừng cấp nguyên liệu đầu vào hoặc điều chình pH bằng NaOH, Ca(OH)2 hoặc NaHCO3. Quá

trình cấp liệu sẽ chỉ được tiến hành trở lại khi độ pH trong thiết bị đã ổn định. Tốt nhất nên có

biện pháp điều chỉnh pH bằng cách bổ sung kiềm nhẹ vào khu vực Methan hóa để ổn định pH

trong vùng này.

c. Ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng và tỷ lệ C/N

Trong quá trình chuyển hóa yếm khí, tốc độ sinh trưởng riêng của vi khuẩn yếm khí nhỏ hơn rất

nhiều so với quá trình phân hủy hiếu khí do vậy lượng sinh khối tạo thành cũng ít hơn. Với các

vi khuẩn kỵ khí nguồn năng lượng chủ yếu được khai thác là nhờ sự lên men các axít hữu cơ từ

các hợp chất chứa cacbon. Hệ số chuyển hóa COD thành sinh khối thường biến động từ ksk =

52


0,120 – 0,136, vì vậy nhu cầu Nitơ cho quá trình yếm khí cũng nhỏ hơn. Thực nghiệm cho thấy

tỷ lệ C/N cần duy trì ở 30:1 - 35:1. Nếu hàm lượng Nitơ thiếu hụt thì lượng sinh khối tạo thành

sẽ quá thấp không đáp ứng được vận tốc của quá trình chuyển hóa cacbon, hệ số tự hủy sẽ lớn

(kth > 0,021/ngày). Ngược lại, với nước thải giàu Nitơ, thì quá trình khử amin sẽ tạo thành NH 4+

, nó ức chế mạnh các vi khuẩn mêtan hóa.

Các nguyên tố khác như P, K, Ca, Na... cũng ảnh hưởng đến quá trình phân hủy cho nên cần

được bổ sung tùy theo thành phần và tính chất của nước thải cần xử lý. Các nguyên tố vi lượng

Fe, Co, Ni, Zn, Cu... cũng có ảnh hưởng đến quá trình khí hóa như Ni làm tăng tốc độ sử dụng

axetat của vi khuẩn mêtan tuy nhiên các nguyên tố này được thêm vào trong nước thải ở nồng

độ thấp

d. Ảnh hưởng của tải trọng BOD, COD

Tải trọng chất hữu cơ trong xử lý yếm khí thường được tính theo lượng BOD, COD hoặc khối

lượng các chất ô nhiễm chuyển hóa sinh học được trên một đơn vị thể tích hoạt động của thiết bị

trong thời gian 1 ngày. Tải trọng chất hữu cơ phụ thuộc vào tải lượng chất hữu cơ có trong nước

thải. Khi tải lượng chất hữu cơ cao sẽ làm dư thừa các axít hữu cơ do tốc độ chuyển hóa của các

axít hữu cơ thành mêtan chậm hơn so với quá trình lên men sẽ làm giảm pH dẫn đến giảm hoạt

động của các vi sinh vật mêtan hóa. Nồng độ chất hữu cơ đầu vào thấp thì không đáp ứng được

nhu cầu dinh dưỡng cho các hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật, dẫn đến quá trình xử lý xảy

ra chậm, thời gian lưu dài và hiệu quả khử BOD trên một đơn vị thể tích nhỏ. Để có thể nâng

cao và ổn định hiệu quả xử lý thì nâng cao tải trọng COD từng bước một cách thận trọng để khu

hệ vi sinh vật thích nghi dần với tải trọng cơ chất.

e. Ảnh hưởng của hàm lượng kim loại nặng

Các kim loại khác nhau thì có ảnh hưởng khác nhau đến sự phát triển của các vi sinh vật. Các

kim loại nặng có mặt trong nước thường phản ứng với các Enzym oxy hóa khử, chúng thường là

các tác nhân ức chế cạnh tranh không thuận nghịch. Các ion kim loại nặng thường liên kết với

Enzim ở tâm hoạt động của Enzym, chúng phong tỏa tâm hoạt động của Enzym gây ngừng trệ

các hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật. Các vi khuẩn mêtan hóa đặc biệt mẫn cảm với các

ion kim loại nặng. Sự có mặt của các kim loại nặng ngoài ngưỡng cho phép sẽ ức chế quá trình

mêtan hóa và khí hóa dẫn đến tỷ lệ CO2 tăng và CH4 giảm. Mặt khác, do không được

decacboxyl hóa tạo CH4 các axit hữu cơ không được khử, chúng tồn đọng trong thiết bị làm

giảm pH, làm giảm hoặc ngừng trệ hoàn toàn quá trình phân hủy yếm khí trong thiết bị phản

53


ứng. Các kim loại khác nhau có nồng độ giới hạn khác nhau và tùy theo nồng độ mà các kim

loại có ảnh hưởng khác nhau. Chẳng hạn Cr6+ chỉ với nồng độ nhỏ 3 mg/l đã gây ảnh hưởng tới

vi khuẩn metan hóa, nhưng với Cr3+ là 500 mg/l, Na+ với nồng độ 300 – 5,500 mg/l có kìm hãm

nhẹ nhưng với nồng độ là 8.000 mg/l thì rất độc với vi khuẩn metan hóa.

f. Ảnh hưởng của các chất độc

Các chất ức chế hoặc độc hại với các vi sinh vật phân hủy yếm khí khá đa dạng. Chúng bao

gồm:

Ammonia: Khi thừa NH3 thì pH môi trường môi trường tăng lên. NH3 sẽ làm ức chế quá trình

lên men hóa và mức độ gây ức chế phụ thuộc vào pH. Khi pH > 8 thì làm tăng tác dụng ức chế

của ion NH4+, giới hạn nồng độ NH3 là 1,5 – 3 mg/l, khi nồng độ NH3 cao hơn 3 mg/l thì pH cao

sẽ không có lợi cho vi khuẩn hoạt động làm ngăn cản quá trình mêtan hóa.

Hyđrocacbua halogen hóa: Các chất này rất độc với các vi sinh vật, đặc biệt là với vi khuẩn

mêtan, nó ức chế hoàn toàn các hoạt động của vi khuẩn mêtan thể hiện rõ ở việc làm giảm sự

tạo thành mêtan và tăng sự tích lũy H2. Chloroform ở nồng độ 1 mg/l sẽ làm ức chế hoàn toàn

quá trình sinh khí.

Hydrocarbon vòng thơm: Đây là các hợp chất có cấu trúc rất bền vững khó phân hủy bằng sinh

học. Chúng gây ảnh hưởng lớn đến các nhóm vi khuẩn mêtan hóa, 5-clo-phenol là chất độc

nguy hiểm nhất trong tất cả các hyđrocacbon mạch vòng. Chúng hầu như không bị phân hủy bởi

các vi sinh vật có trong thiết bị yếm khí vì có cấu trúc vòng rất bền vững.

Oxít: Các vi khuẩn mêtan hóa là các vi khuẩn kỵ khí bắt buộc nên sự có mặt của oxy ở bất kể

nồng độ nào cũng ảnh hưởng tới hoạt động của chúng. Khi có mặt oxy thì sẽ tạo ra H2O2 là một

chất oxy hóa rất mạnh, sẽ làm chết các vi khuẩn trong hệ thống xử lý.

g. Các quá trình yếm khí

Dạng nguyên sơ nhất trong xử lý yếm khí là hồ sinh học. Phương pháp này rất đơn giản nhưng

có nhược điểm là hiệu suất xử lý thấp, nhu cầu diện tích bề mặt lớn, gây mùi khó chịu, có thể

ảnh hưởng đến nguồn nước mặt và nước ngầm. Do vậy phương pháp này ngày nay ít được sử

dụng. Từ giữa thế kỷ 20 đến nay rất nhiều dạng thiết bị yếm khí được tạo ra, về mặt nguyên lý

thì vẫn dựa trên cơ chế của phương pháp yếm khí tuy nhiên về mặt kỹ thuật thì có khác nhau

54


nhằm tạo ra hiệu suất phân hủy chất hữu cơ cao, rút ngắn thời gian lưu, tăng tải trọng dòng vào

mà vẫn đảm bảo được sự ổn định của thiết bị. Các dạng thiết bị yếm khí hiện đại thường được

dùng trong nghiên cứu và trong thực tế.

g.1 Xử lý nước thải bằng yếm khí tiếp xúc

Nguyên lý của phương pháp: Thiết bị lên men yếm khí bên trong có một mô tơ khuấy vận hành

liên tục trong quá trình xử lý để tăng sự tiếp xúc của bùn với các chất ô nhiễm trong nước thải.

Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn và nước thải được chảy qua thiết bị lắng bùn. Bùn sẽ được tuần

hoàn trở lại thiết bị yếm khí. Lượng khí dư thải bỏ bởi vì chúng thường rất ít do tốc độ sinh

trưởng của vi sinh vật khá chậm. Theo phương pháp này, công trình gồm một bể phản ứng và

một bể lắng riêng biệt với một thiết bị điều chỉnh bùn tuần hoàn. Giữa hai thiết bị chính có đặt

một thiết bị khử khí để loại khí tắc trong các cục vón. Các cục vón tắc khí sẽ ảnh hưởng xấu tới

quá trình lắng. Phương pháp này ít chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng, thích hợp đối với việc xử lý

nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, phù hợp với xử lý nước thải của các ngành như công

nghiệp đồ hộp, sản xuất cồn, công nghiệp hoá chất, công nghiệp bột giấy, công nghiệp sản xuất

đường... Với cấu tạo hai bể gồm bể mêtan và bể lắng tách riêng cho phép phản ứng ở mỗi bể

độc lập với nhau và tạo ra một số thuận lợi:

Chuyển bùn từ bể này sang bể khác dễ dàng, quá trình bảo dưỡng và khởi động lại đơn

giản.

Loại bỏ được H2S (sinh ra do khử sulfat và khí này sẽ ức chế quá trình) và xử lý khí gas ở

ngoài.

Tách được một phần các chất khoáng của bùn nhờ máy li tâm

Hiệu quả của phương pháp là loại bỏ được tới 80 – 95% BOD5 và 65 – 90% COD. Đối với một

số nước thải công nghiệp có BOD cao, xử lý bằng phương pháp tiếp xúc kỵ khí rất hiệu quả.

Nước thải chưa xử lý được khuấy trộn với bùn tuần hoàn và sau đó được phân hủy trong bể

phản ứng kín không cho không khí vào. Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn nước đi vào bể lắng

hoặc tuyển nổi: nước trong đi ra, nếu chưa đạt yêu cầu xả vào các nguồn nước thì phải xử lý tiếp

bằng phương pháp hiếu khí với aeroten hoặc lọc sinh học; bùn kị khí sau khi lắng được hồi lưu

để nuôi cấy trong nước thải mới. Lượng sinh khối vi sinh vật kị khí thấp nên bùn dư là rất ít.

g.2 Xử lý nước thải bằng lọc kị khí

Các vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu mang như thủy tinh, gốm, nhựa nhân tạo, cát... với

55


đường kính 0,1 – 2 mm. Nhờ bơm tuần hoàn mà các hạt vật liệu mang được giữ trong thiết bị ở

trạng thái chuyển động như giả lỏng hay tầng sôi nhờ dòng nước chảy từ dưới lên trên mà

không ảnh hưởng tới màng sinh vật. Ở phần trên của thiết bị có cấu tạo để hạn chế sự cuốn trôi

các vật liệu mang. Theo phương pháp này, vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được

giãn nở bởi dòng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ

trong 1 đơn vị thể tích là lớn nhất. Lọc gồm cột phản ứng có thể làm bằng thép hoặc chất dẻo,

lớp bên trong được làm chống ăn mòn và cách nhiệt. Nước đầu ra được quay lại để pha loãng

nước thải chảy vào lọc và cần phải giữ lưu lượng 5 – 10 m/h để giữ cho lớp vật liệu ở trạng thái

trương nở. Nồng độ sinh khối có thể đạt tới 15.000 – 40.000 mg/l. Do có giữ được mật độ vi

sinh cao trên bề mặt vật liệu xốp nên loại thiết bị này có thể xử lý nước thải đô thị trong thời

gian ngắn. Sử dụng phương pháp này cần lưu ý thu hồi các hạt vật liệu theo dòng, nếu muốn

loại bỏ huyền phù cần phải đặt thêm thiết bị lắng trong tiếp theo.

Những ưu điểm chính của phương pháp :

Ít bị tắc nghẽn trong quá trình làm việc với vật liệu lọc.

Bề mặt tiếp xúc pha có thể rất lớn 1.000 – 2.000 m2/m3

Nồng độ vi sinh vật trong thiết bị cao (95%).

Có khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng

Tải lượng COD trong nước thải có thể giảm từ 30 – 60 kg/m3.ngày và hiệu suất lọc từ

70 – 90%

Phương pháp này thích hợp với nước thải của các xí nghiệp thực phẩm (rượu, bia, đồ hộp, tinh

bột, sữa...), công nghiệp giấy, công nghiệp dệt, hoá dược....

g.3 Xử lý nước thải bằng quá trình đệm yếm khí

Vật liệu đệm có nhiều loại hình dáng và kích thước khác nhau, có thể ở dạng khối hay xếp dời.

Thiết bị chứa vật liệu đệm chiếm khoảng 50 – 70% dung tích. Lớp đệm đóng vai trò là chất

mang cố định vi sinh vật. Các vi sinh vật bám trên bề mặt vật liệu đệm, nhờ đó giữ cho nồng độ

vi sinh vật trong thiết bị cao. Nước thải được đưa vào đáy thiết bị, qua lớp đệm các vi sinh vật

yếm khí sẽ phân giải các chất ô nhiễm, nước sau xử lý chảy tràn ở phía trên thiết bị. Trên mặt

các loại vật liệu có vi sinh vật kị khí và tùy tiện phát triển dính bám thành màng mỏng. Lớp

màng này không bị rửa trôi, thời gian lưu lại ở đó có thể lên tới 100 ngày. Do vậy, tháp đệm

yếm khí thích hợp cho việc xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp ở nhiệt độ không khí ngoài

trời. Trong tháp đệm các chất hữu cơ khi tiếp xúc với màng dính trên mặt vật liệu sẽ được hấp

56


thụ và phân hủy. Bùn cặn được giữ lại trong khe rỗng của lớp lọc. Sau 2 – 3 tháng làm việc xả

bùn 1 lần, thau rửa tháp đệm. Thiết bị này cũng phù hợp với xử lý nước thải của các nhà máy

chế biến thực phẩm tuy nhiên chỉ nên áp dụng đối với những loại chất thải có chứa ít chất rắn lơ

lửng.

g.4 Đệm bùn kị khí dòng chảy ngược (UASB)

g.4.1 UASB tiêu chuẩn:

UASB được phát triển vào những năm 1970 bắt nguồn từ Hà Lan và hiện nay là loại thiết bị

yếm khí được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế. Nước thải được đưa vào từ phía dưới của thiết

bị phản ứng, chảy ngược lên qua lớp bùn kỵ khí. Bên trên lớp bùn là vùng đệm, giữ vi sinh vật,

tại vùng đệm xảy ra quá trình thủy phân chất hữu cơ và quá trình lên men các sản phẩm thủy

phân thành các axit dễ bay hơi, axetôn, rượu... Sự lên men axit axetic và quá trình mêtan hóa

xảy ra ở lớp nước trong, tuy nhiên sự phân vùng ở đây chỉ mang tính tương đối. Biogas được

tạo thành sẽ tạo ra hỗn hợp khí - lỏng - rắn (bùn) khiến cho bùn trở thành những hạt lơ lửng có

kích thước từ 1 - 3 mm. Do vận tốc dòng chảy ngược và do một số bọt khí và hạt bùn có khí

bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn hợp phía trên bể, khi va vào lớp lưới chắn phía trên các bọt khí

bị vỡ và hạt bùn được tách ra lại lắng xuống dưới nằm lại trong thiết bị. Nồng độ của sinh khối

trong bể phản ứng có thể lên tới 50 g/l. Với quá trình này bùn tiếp xúc được nhiều với chất hữu

cơ có trong nước thải và quá trình phân huỷ chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ. Các khí tạo thành

trong quá trình phân huỷ yếm khí chủ yếu là CH4 và CO2 sẽ tạo thành một dòng tuần hoàn cục

bộ giúp cho việc hình thành dễ dàng các hạt bùn hoạt tính và giữ cho chúng ổn định.

g.4.2 UASB cải tiến:

UASB cải tiến gồm có 2 phần: bể phản ứng yếm khí và bể lắng. Tại đầu vào của bể phản ứng,

dòng nước thải được hòa trộn đều với dòng bùn hồi lưu từ bể lắng của UASB. Dòng nước thải

đi từ dưới lên tiếp xúc với khối bùn hoạt tính lơ lửng. Tại đây, chất hữu cơ hòa tan trong nước

thải được vi sinh vật yếm khí có trong bùn hoạt tính hấp thụ và phân hủy. Sau khoảng thời gian

lưu tại bể phản ứng, nước thải lẫn bùn hoạt tính chảy tràn qua máng thu sang bể lắng. Tại bể

lắng, bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực, phần nước trong chảy tràn

qua máng thu sang bể Aeroten. Toàn bộ lượng bùn hoạt tính lắng ở đáy bể được bơm tuần hoàn

bùn bơm trở lại bể phản ứng yếm khí.

57


Hình 2-12: Sơ đồ cấu tạo của bể phản ứng yếm khí UASB

Bảng 2-6: So sánh phương pháp UASB cải tiến với UASB thông thường

Phương pháp UASB thông thường Phương pháp UASB cải tiến

- Bộ phận phân tách khí - rắn chiếm ~ 40% thể

tích thiết bị.

- Tầng bùn có nồng độ vi sinh vật cao chỉ

chiếm ~ 1/3 dung tích thiết bị.

- Tốc độ lắng của bùn chậm.

- Tốc độ dâng nước 0,5 ~ 1 m/h

- Thể tích thiết bị lớn.

- Tách bộ phận khí - rắn độc lập khỏi bể phản

ứng.

- Đệm bùn chiếm toàn bộ thể tích của bể phản

ứng.

- Tốc độ lắng của bùn dạng hạt (0,5 - 1 mm) ~

40 m/h. Thể tích thiết bị lắng nhỏ (~ 1/10 thể

tích UASB).

- Tốc độ dâng nước: 1 - 3 m/h.

- Nâng cao thể tích vùng phản ứng lên toàn

thiết bị.

- Nâng cao tải lượng làm việc.

- Giảm thể tích thiết bị = 1/2 thể tích UASB

thông thường.

Bảng 2-7: Ưu điểm và nhược điểm của quá trình UASB

Ưu điểm Nhược điểm

Tạo ra sản phẩm khí sinh học chứa 60 – Tác nhân sinh học rất nhạy cảm với các

58

Bộ phận tách rắn-lỏng-khí

Khí

Dòng ra

Dòng vào

Hệ UASB thông thường

Đệm bùn

Dòng vàoBộ phận phân tách

Dòng ra

Khí

Hệ UASB cải tiến


70% là CH4, khí sinh học có nhiệt trị lớn, là

nguồn năng lượng sạch.

UASB rất thích hợp cho xử lý nước thải có

nhiều cặn lơ lửng.

Năng lượng cần thiết cho xử lý thấp.

Có thể tuần hoàn hay không cần tuần hoàn

lại bùn.

Trong cùng một thiết bị mà có thể tạo ra

hai vùng phản ứng khác nhau vì thế nên

hiệu suất xử lý khá cao.

Kết cấu và vận hành thiết bị đơn giản

yếu tố môi trường: pH, nhiệt độ, các chất

độc...

Thời gian khởi động dài

g.1 Hybrid UASB (Xử lý nước thải bằng kết hợp UASB - Lọc sinh học)

Đây là một loại thiết bị phân hủy yếm khí được kết hợp bởi quá trình UASB với quá trình lọc

yếm khí. Sự kết hợp này là một dạng tiên tiến có thể cải thiện được thời gian lưu bùn trong xử

lý nước thải. Nước thải đầu vào và dòng tuần hoàn được đi từ dưới đi lên qua lớp bùn và lớp

đệm, quá trình phân hủy sinh học yếm khí xảy ra ở đây. Dòng ra từ tầng bùn đi vào lớp đệm

yếm khí tại đây xảy ra quá trình phân tách pha khí - lỏng - rắn. Sự kết hợp giữa UASB và lọc

yếm khí là một quá trình sử dụng sinh khối dạng lơ lửng, và tải lượng xử lý của thiết bị giống

như quá trình UASB. Đây là thiết bị kết hợp phát huy được các ưu điểm của cả quá trình UASB

và lọc sinh học.

Hình 2-13: Quá trình UASB kết hợp với lọc sinh học

59


2.3 Quá trình xử lý bùn

2.3.1 Sự hình thành bùn cặn

Cặn sinh ra sau quá trình xử lý cơ học từ bể lắng đợt 1, bể đông tụ sinh học, bể lắng trong...

Tổng lượng cặn lơ lửng (TSS) trong nước thải tính cho một người trong một ngày là

50-70g/người.ngày (theo TCXDVN 51:2006 là 60 – 65 g/người.ngày). Khoảng 25-50g

cặn/người.ngày được giữ lại trong khâu xử lý bậc một. Độ ẩm của bùn cặn sau khi lắng 2h là

97,5%, sau đó chúng nén dần trong hố tập trung cặn cho đến độ ẩm 92-95%. Tính trung bình thể

tích cặn lắng này là 0,6-0,8l/người.ngày. Do đây là thành phần không hoà tan có sãn trong nước

thải nên chúng được gọi là cặn sơ cấp. Trong cặn này có tới 65-70% là thành phần hữu cơ. Cặn

sơ cấp nhiều vi sinh vật, đặc biệt là có vi khuẩn gây bệnh.

Bùn cặn được hình thành sau quá trình xử lý sinh học (bùn hoạt tính dư sau aeroten hoặc bùn

màng sinh vật sau bể lọc sinh học...), thường được gọi là bùn thứ cấp. Bùn này được giữ lại tại

bể lắng đợt hai với số lượng là 8 - 32g/người.ngày phụ thuộc vào dây chuyền xử lý nước thải.

Độ ẩm của bùn là 96% (bùn màng sinh vật) cho đến 99,2% (bùn hoạt tính dư). Thể tích bùn có

thể đạt tới 2,5 l/người.ngày. Bùn thứ cấp có kích thước tương đối đồng nhất. Các hạt đường

kính dưới 1mm chiếm tới 98%. Thành phần hữu cơ của bùn chiếm tới 70 - 75%. Bông bùn bao

gồm nhiều lớp vi sinh vật nên diện tích bề mặt rất lớn (gần 100 m2/1g chất khô bùn). Trong bùn

thứ cấp cũng có thể chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh.

a. Thành phần và tính chất của bùn cặn nước thải

Trong thành phần hữu cơ của bùn cặn có tới 80-85% là protit và lipit, hydratcacbon. Còn lại 15-

20% là hợp chất mùn và lignin.

Bảng 2-8: Thành phần và tính chất của bùn cặn nước thải

Thông sốLoại bùn cặn

Bùn cặn lắng 1 Bùn cặn lắng 2

Tỷ trọng, kg/l 1.4 1.08 – 1.25

Tổng chất rắn khô, % 2.5 – 5.5 0.5 – 1.2

Tổng chất rắn bay hơi, % tổng chất rắn khô 60 - 80 60 - 80

Cellulose, % tổng chất rắn khô 8 - 15 7

60


Mỡ và chất béo khác, % tổng chất rắn khô 6 - 30 5 - 12

Protein, % tổng chất rắn khô 20 - 30 32 - 41

Tổng nitơ, % tổng chất rắn khô 1.5 – 4.0 4.7 – 6.7

Tổng photpho (P2O3), % tổng chất rắn khô 0.8 – 2.8 2.8 - 11

Kali (K2O), % tổng chất rắn khô 0 – 1.0 0.4

pH 5 - 8 6.5 - 8

Coliform, coli/g chất khô 107 - 108 4.106 - 3.107

Như vậy, thành phần của bùn cặn rất phức tạp, chứa nhiều chất hữu cơ và các nguyên tố dinh

dưỡng như N, K, Fe, S... dùng làm phân bón rất tốt. Nhưng đồng thời các chất hữu cơ dễ bị

phân huỷ trong môi trường, gây hôi thối và làm ô nhiễm môi trường không khí. Bùn cặn còn

chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh. Độ ẩm bùn cặn lớn. Việc sử dụng bùn cặn tươi làm phân bón

không có lợi và khó vận chuyển.

2.3.2 Phương pháp xử ly bùn

a. Phương pháp sinh học

a.1 Phương pháp yếm khí

Xử lý bùn cặn hiệu quả nhất là sử dụng phương pháp lên men kỵ khí với sự tham gia của vi sinh

vật kỵ khí. Quá trình lên men kỵ khí bùn cặn diễn ra rất phức tạp, gồm hai giai đoạn.

Giai đoạn lên men acid: Chuyển hóa các chất trên thành các sản phẩm cuối cùng của giai

đoạn này là các axit hữu cơ đơn giản như axit butylic, axit propionic, axit acetic. Cuối giai

đoạn này thể tích bùn cặn không giảm, có mùi hôi.

Giai đoạn lên men kiềm: sản phẩm cuối cùng của quá trình là CH4, CO2, H2

a.2 Hệ thống xử lý bùn cặn

a.2.1 Bể mêtan

Đây là công trình xử lý bùn cặn hiệu quả nhất, với thời gian lên men ngắn chỉ 6 – 20 ngày, thể

61


tích ngăn bùn nhỏ. Các loại cặn có thể xử lý bằng bể mêtan: cặn tươi từ bể lắng 1, bùn hoạt tính

dư trên màng vi sinh, rác đã nghiền rác. Cường độ quá trình lên men phụ thuộc vào nhiệt độ,

lượng cặn, mức độ xáo trộn. Cặn được hâm nóng và xáo trộn tạo điều kiện tối ưu cho quá trình

lên men. Điều kiện tối ưu cho quá trình lên men: pH = 7 – 7,5; hàm lượng axit béo: 3 – 8 mg/l;

độ kiềm: 60 – 70 mg/l, nitơ của muối amoni: 600 – 800 mg/l.

a.2.2 Bể tự hoại

Là công trình xử lý sinh học bước đầu của hệ thống xử lý nước thải, trong đó các tác nhân gây ô

nhiễm được phân hủy bởi các vi sinh vật dưới điều kiện kỵ khí. Sự chuyển hóa sinh học xảy ra

theo các hướng sau: Chuyển hoá các chất hữu cơ thành khí sinh học và các sản phẩm hữu cơ

đơn giản hơn

a.3 Phương pháp hiếu khí

Phương pháp hiếu khí là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ có trong bùn cặn dưới điều kiện có

oxy nhờ các vi khuẩn hiếu khí thành CO2, NH3, H2O và giải phóng năng lượng. Ưu điểm của

phương pháp: vận hành đơn giản, thời gian phân hủy nhanh. Tuy nhiên có nhược điểm: tách

nước khỏi bùn khó, tốn năng lượng để sục khí. Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ quá trình là:

nồng độ các chất hữu cơ trong bùn, hàm lượng oxy hòa tan, nhiệt độ, pH, các tạp chất trong

dung dịch như kim loại nặng, muối khoáng (là các chất kìm hãm)

b. Phương pháp xử lý cơ học

b.1 Nén bùn cặn

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học và sinh học sẽ làm phát sinh nhiều bùn

bẩn. Cô đặc bùn thường là thao tác được tiến hành trước tiên trong xử lý bùn bẩn. Chức năng

của cô đặc bùn là làm giảm hàm lượng nước có trong dung tích bùn và tạo điều kiện cho các

quá trình xử lý bùn cặn tiếp theo diễn ra ổn định, thể tích công trình giảm.(Kerri, 1994). Các

biện pháp làm đặc bùn bao gồm: Lắng trọng lực, tuyển nổi, lắng ly tâm. Các phương pháp này

giảm được đáng kể thể tích bùn khoảng 60% ẩm được tách ra. Thể tích bùn giảm và giảm giá

thành các khâu xử lý bùn tiếp theo.

b.1.1 Lắng trọng lực

Thiết bị là các bể lắng làm việc theo nguyên tắc lắng trọng lực nhưng tốc độ chậm hơn lắng tự

do. Lắng trọng lực được sử dụng để tách chất lỏng ra khỏi chất rắn, bùn được bơm vào 1 bể

62


hình trụ tròn, có cấu trúc tương tự bể lọc. Ở đây chất rắn và chất lỏng được tách ra bằng cách để

lắng, ở một vài qui trình , bộ phận gạt được sử dụng bên trong bể để khuấy trộn và làm tan bùn,

tăng sự giải phóng nước, và nước được dẫn quay trở lại để xử lý. Phương pháp làm đặc bùn

bằng lắng trọng lực giúp làm giảm một nửa thể tích bùn ẩm so với thể tích ban đầu. Lắng trọng

lực được sử dụng để làm đặc bùn, bùn vôi, kết hợp làm đặc bùn thải với bùn hoạt tính, và ở quy

mô nhỏ hơn thì chỉ làm đặc bùn hoạt tính .

b.1.2 Tuyển nổi

Tuyển nổi là quá trình làm đặc bùn do sục vào bùn một dòng khí phân tán ở dạng bọt rất nhỏ.

Các hạt bùn không thấm ướt sẽ dính vào bọt và cùng bọt nổi lên trên bề mặt chất lỏng và được

hớt ra ngoài. Để thay đổi tính thấm ướt của hạt và giữ cho các hạt nhỏ bền không dính vào với

nhau thành bọt lớn làm giảm năng suất quá trình người ta cho thêm tác nhân trợ nổi.

Bảng 2-9: Các thông số của thiết bị làm đặc bùn bằng tuyển nổi.

Thông số

Nồng độ bùnTốc độ nạp bùn theo pha rắn (kg/m2

ngày)

Trước làm đặc

(%)

Sau làm đặc

(%)

Không có

polyme

Có

polyme

Lắng sơ bộ + bùn hoạt tính 2,0 5,5 9,8 294

Lắng sơ bộ + (bùn hoạt tính

+ FeCl3)1,5 3,5 73,5 220,5

(Lắng sơ bộ + FeCl3) + bùn

hoạt tính1,8 4,0 73,5 220,5

Bùn hoạt tính 1,0 3,0 49 147

Bùn hoạt tính + FeCl3 1,0 2,5 49 147

Bùn lắng đã phân huỷ + bùn

hoạt tính4 10,0 98 294

Bùn lắng đã phân huỷ +(bùn

hoạt tính + FeCl3)1 8,0 73,5 220,0

b.2 Tách nước khỏi bùn

63


Sự tách nước khỏi bùn được thực hiện bằng tách nước tự nhiên, tách nước chân không, tách

nước áp suất, tách ly tâm, bay hơi,vv...

b.2.1 Quá trình tách nước tự nhiên

Tại nhà máy xử lý bùn thải, trong một số trường hợp tách nước tự nhiên áp dụng cho lượng bùn

dư bao phủ khắp tầng lọc chứa sỏi và cát. Sau đó bùn được sấy khô để sử dụng như một loại

phân bón hay đót trong lò đốt. Phương pháp này gặp một số vấn đề như thời gian sấy dài, phát

sinh khi gây mùi do sự thối rữa và sự phát triển của các loại côn trùng…Đặc biệt tuỳ thuộc vào

tốc độ của gió thì các khí gây mùi có thể bay xa vài kilômet..

b.2.2 Lọc chân không

Đối với phương pháp lọc chân không, bình hình trụ quay được lót vải lọc, một phần được nhấn

chìm trong bùn và phần bên trong được chân không hóa. Bùn được xúc tác với vải lọc để thục

hiện quá trình tách nước. Bộ phận khuấy bùn được lắp đặt nhằm ngăn các phần tử chất rắn trong

bùn lắng xuống đáy bể và nồng độ của chúng trở nên không đồng nhất. Bên trong bình hình trụ

quay được chia thành 10 đến 20 ngăn và bằng vải lọc, không gian dạng thùng nông được tạo

thành. Phần nhấn chìm trong bùn bị chân không hoá bên trong với mục đích để chất lỏng được

xúc tác với vải lọc. Chất lỏng được xúc tác vào bên trong và được thu lại bằng các ống thu gom

chất lỏng đơn thông qua cửa tự động sau đó tiếp tục đưa ra ngoài bình hinh trụ

Lọc chân không kiểu băng tải. Băng tải quay được kéo căng trên hình trống tạo nên quá trình

tách nước của bùn do sự chuyển động và quay. Bùn đã tách nước ra khi băng tải quay bông

nhiên cong ở phía trái tận cùng của máy cán. Lựơng bùn được rửa ở phía mặt trước và phía mặt

sau với nước áp lực cao nhằm bảo quản trong điều kiện lạnh.

b.2.3 Lọc kiểu áp suất

Trong cách lọc này, áp suất sử dụng cao hơn áp suất khí quyển. Có hai loại máy lọc áp suất kiểu

ngang và máy lọc áp suất kiểu đứng.

a. Lọc áp lực kiểu ngang - lọc dạng đĩa lõm

Máy ép lọc bao gồm số lượng lớn khung đĩa lọc và bên trong khung được lót vải lọc liên

tục. Khung được cố định với nhau bằng tay hoặc bằng áp suất dầu, sau đó bùn được ép qua các

ống để cung cấp..... vào buồng lọc. Nước rơi xuống bằng áp lực từ các khung này trong khi bùn

được cô đặc và tách nước còn lại ở bên trong. Áp suất cho động cơ bơm bùn là từ 1 đến 10

64


kG/cm2. Sự tăng trong điện trở bơm đã chỉ ra rằng bùn đóng bánh được hình thành một cách

thuận lợi ử bên trong bởi vậy việc bơm bùn ngừng lại. Sau đó khung được mở để cho phép bùn

đóng bánh đã tách nước rơi xuống.

b. Lọc áp lực kiểu đứng

Vải lọc chuyển động như thể được sắp xếp trong các dòng đứng được cuộn lại. Các

buồng lọc được cung cấp áp suất cao cho việc lọc áp suất. Đối với lọc áp suất bùn được cung

cấp cho vải lọc trong mỗi buồng lọc và sau đó màng ngăn( vách ngăn mỏng) được đặt khắp

trong bùn và bị kéo xuống bằng việc bơm nước áp suất cao nhằm tách bùn và tách nước. Hoàn

thành quá trình tách nước trên, mang ngăn quay trở lại vị trí ban đầu sau đó di chuyển vải lọc và

bùn đóng bánh trong vải lọc được lấy ra ngoài.

c. Ép cuốn

Phương pháp cuộn được sử dụng để ép bùn tách nước. Để hiệu quả xử lý cao, bùn đã loại

nước nên được chuyển sang dạng keo tụ lớn bằng chất đông tụ polyme. Vải lọc có khoảng 90

đến 120 mắt lưới và trong vải lọc bùn được gắn vào và được nén và được tách nước bằng máy

cán quay.

d. Tách ly tâm

Loai bỏ hàm lượng nước trong bùn sử dụng lực ly tâm. Nhìn chung, trong quá trình tách nước

của bùn sử dụng dụng cụ gạn lắng đinh ốc kiểu liên tục đứng. Dụng cụ gạn lắng đinh ốc cấu tạo

cho phép bùn được xúc và được quay bằng vật thể quay. Chất rắn được thu gom trong đường

bao quanh hình tròn được ép xuống bằng các đinh ốc và nước được tách ra văng sang bên đối

diện.

e. Tách nước bằng sự làm lạnh và sự tái nấu chín

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc đơn giản làm lạnh bùn một lần sau đó nấu chảy

bùn.Trong phương pháp xử lý làm lạnh nước liên kết với chất rắn trong bùn sau đó được hút và

được loại bỏ như là đã phát triển trong lúc làm lạnh và chất rắn ban đầu trở nên bão hoà lần nữa

thậm chí khi nóng chảy. Vì vậy tách lỏng- rắn dễ dàng. Tốc độ làm lạnh phải thích hợp và

không quá cao nếu không quá trình tách nước có hiệu suất không cao

c. Xử lý bùn bằng nhiệt

Xử lý bùn bằng nhiệt có thể được thực hiện bằng việc đun nóng hoặc quá trình Zimmerman

c.1 Xử lý nhiệt (quy trình Ronhole)

65


Đun nóng bùn thay đổi chất nền nhằm tách nước tốt hơn. Nếu bùn chứa nhiều chất hữu cơ thì

người ta cho rằng đun nóng tăng lực nội phân tử bởi vậy tăng lực đông tụ. Trong trường hợp

bùn cống rãnh chứa nhiều protein thì nó bị biến chất do nhiệt và cấu trúc gel của keo chất hữu

cơ được phân huỷ do nhiệt và nước được thải ra. Trong phương pháp xử lý, lượng bùn được cho

vào tháp phản ứng và sau đó phản ứng tại nhiệt độ 180C đến 200 0C và áp suất từ 13 đến 15 atm

trong khoảng thời gian từ 30 đến 40 phút thì được lấy ra và được tách bằng máy lọc..

c.2 Quy trình Zimmerman

Quy trình Zimmerman tương tự như xử lý bằng nhiệt đưa ra ở phần trên nhưng áp suất từ 8 đến

150 atm và nhiệt độ lò đốt cũng tương đương từ 230 đến 260 0C. Ngoài ra đối với các phản ứng

khác nhau, không khí được hoà tan đủ và mực độ phân huỷ khác nhau với áp suất sử dụng khác

nhau và nhiệt độ phản ứng khác nhau thì lượng bùn được ôxy hoá và phân huỷ một cách đáng

kể. Mặc dù mức độ phân huỷ khác nhau khi sử dụng áp suất và nhiệt độ phản ứng nhưng lượng

bùn được phân huỷ được lấy ra ngoài và được tách nước. Quá trình tách nước này là rất dễ

dàng. Chất lỏng sau khi tách nước được xử lý bằng bùn hoạt tính.

c.3 Xử lý bùn bằng cách đốt

Trong một số trường hợp bùn có thể được đốt rồi tách nước. Đối với đốt thì hàm lượng nước là

một vấn đề. Thậm chí nếu bùn dễ bị cháy thì cũng khó thực hiện sự đốt cháy nếu hàm lượng

nước quá nhiều. Ví dụ nếu một chất có giá trị nhiệt 4.000kcal/kg và nhiệt độ cháy là 800 0C thì

người ta cho rằng giới hạn tự nhiên của hàm lượng nước cho sự đốt cháy vật chất này là 60%

trong trường hợp các hệ thống chung và dựa trên giới hạn này thì nhiên liệu phụ trợ là cần thiết.

Hệ thống đốt cháy bao gồm: hệ thống đốt đa tầng kiểu ngang; buồng sấy quay; hệ thống đốt

cháy kiểu kiểu tầng hoá lỏng.

2.3.3 Sử dụng bùn

a. Quá trình ủ phân

Quá trình phân huỷ hiếu khí được ứng dụng là phân hữu cơ để xử lý chất thải rắn và bùn. Các

vật liệu làm phân được trộn với nhau đảm bảo tỷ lệ C:N = 25; độ ẩm 50-60% có bổ sung dinh

dưỡng và vi sinh vật hiếu khí.

Quá trình được tiến hành như sau:

66


Ủ đống, đảo trộn định kì để cấp oxy, luân chuyển lớp ngoài vào trong để vật liệu tham

gia phản ứng

Tiến hành ủ trong thiết bị phản ứng. Nhiệt độ quá trình là 50 - 60oC vì vậy các vi sinh

vật gây bệnh bị tiêu diệt.

Thời gian ủ tiếp theo: 2 - 8 tuần

Nếu đảo trộn kém 11 lần/năm, thời gian phân huỷ có thể từ 3 - 5 năm.

Ưu điểm của quá trình: Tách nước khỏi bùn, khử mùi, giảm vi sinh vật gây bệnh, tạo sản phẩm

hữu cơ cớ lợi, phân hữu cơ vi sinh có tác dụng cải tạo đất, giữ ẩm cho đất.

Các thông số kĩ thuật khi làm phân hữu cơ

1 Mật độ nước: 50 - 60%

1 Nhiệt độ: 50 - 60oC

2 Độ pH gần trung tính

3 C/N: 20 -25

2.3.4 Công nghệ xử lý tiên tiến

a. Phương pháp trao đổi ion

a.1 Định nghĩa

Trao đổi ion là sự hay thế của một ion (cation hay anion) từ một dung dịch với một ion cùng dấu

được cố định bởi lực tĩnh điện trên một chất rắn không tan. Sự trao đổi giữa các ion ngoài dung

dịch và trên chất rắn tuân theo quy luật cân bằng điện tích, tức là một ion hoá trị một trao đổi

với một ion hoá trị một. Phương pháp trao đổi ion đựoc dùng để tách các kim loại như Cu, Zn,

Ni, Pb, Hg, Cd, Mn cũng như các hợp chất của As, P, Xyanua ra khỏi nước thải hoặc nước cấp.

Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt mức độ xử lý cao, do đó nó

được ứng dụng rộng rãi để tách muối khỏi nước cấp và nước thải. Đặc biệt, phương pháp này

được ứng dụng rộng trong quá trình làm mềm nước.

a.2 Cơ sở quá trình trao đổi ion

Cơ chế trao đổi ion có thể gồm những giai đoạn sau:

67


Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất thải lỏng tới bề mặt của lớp biên giới màng chất

lỏng bao quanh hạt trao đổi ion.

Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới.

Chuyển ion đã qua biên giới phân pha vào hạt nhựa trao đổi.

Khuếch tán ion A bên trong hạt nhựa trao đổi tới các nhóm chức năng trao đổi ion

Phản ứng hoá học trao đổi ion A và B.

Khuếch tán ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên giới phân pha.

Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt trong của màng chất lỏng.

Khuếch tán các ion B qua màng.

Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng

a.3 Vật liệu trao đổi ion

Vật liệu có tính năng trao đổi ion có tính năng trao đổi ion có thể là loại tự nhiên hay tổng hợp,

có nguồn gốc vô cơ hay hữu cơ. Chúng đựơc coi là nguồn tích trữ các ion và có thể trao đổi

được với bên ngoài. Chất trao đổi ion là các chất rắn không tan trong nước và các dung môi hữu

cơ.

a.3.1 Vật liệu trao đổi ion vô cơ

Chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên chủ yếu là Alumosilicat tinh thể và các loại Zeolit tự nhiên và

khoáng sét cấu trúc lớp. Các loại zeolit tự nhiên như nalcite, chabazite, harmotome...là những

đại diện của họ chất này. Các loại zeolit này có hệ mao quản khá rộng, khá thuận lợi cho quá

trình trao đổi ion. Các ion có thể trao đổi linh động trong các hốc zeolit, thường là nhiều loại

như Na+, Ca+, K+. Dung lượng trao đổi của chúng phụ thuộc vào cấu trúc Zeolit ( tỉ lệ SiO4

/AlO4), độ sạch của sản phẩm và nhìn chung ít ổn định.

Một số vật liệu trong tự nhiên có tính năng trao đổi anion như đolomit, silicat kim loại nặng.

Tuy vậy chỉ có apatit [Ca5(PO4)3]F và hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH là có ứng dụng trong

thực tiễn. Do nhiều hạn chế nên vật liệu trao đổi ion vô cơ ít được sử dụng và được thay thế

bằng các loại nhựa tổng hợp.

a.3.2 Vật liệu trao đổi ion trên than

Rất nhiều loại than có tính năng trao đổi ion. Các nhóm chức trên bề mặt than như COOH, OH

là các axit yếu có khả năng trao đổi H+ trong điều kiện thích hợp. Tuy vậy, các vật liệu này dễ

68


bị kiềm phá huỷ và có xu hướng peptit hoá. Vì vậy trước khi sử dụng chúng cần được ổn định

thông qua biện pháp xử lý. Than non, lignin có thể xử lý với dung dịch muối đồng, muối Crôm

hay muối nhôm. Một số loại than đá, than có độ cứng nhất định xử lý với xút hay axit clohydric,

sản phẩm có độ bền hoá tốt hơn. Quá trình hoạt hoá toả nhiệt rất lớn, kèm theo nó là quá trình

trương nở than gây vỡ vụn, hiệu suất thu hồi sản phẩm rất thấp. Giải pháp nhằm cải thiện tình

trạng trên là hoạt hoá hai giai đoạn: ban đầu là axit loãng và sau là axit đặc.

a.3.3 Nhựa trao đổi ion

Vật liệu trao đổi ion quan trọng nhất là nhựa trao đổi ion, nó là dạng gel, không tan trong nước

do cấu trúc mạng không gian ba chiều của polyme mạch cacbon. Trong mạng polyme có chứa

các nhóm chức SO3, - COO-, -PO4 đối với cationit và các nhóm R- NH2, amin bậc hai R- R’NH,

amin bậc ba R-R’2N, amin bậc bốn R-R’3N+OH đối với anionit. Độ bền hoá học, bền nhiệt, bền

cơ của nhiệt phụ thuộc vào cấu trúc và mức độ liên kết ngang của mạng cũng như vào bản chất

và mật độ của các nhóm chức. Mức độ liên kết ngang quyết định độ xốp hay kích thước mao

quản, độ trương nở và khả năng linh động của ion và độ dẫn điện của nhựa. Độ lớn hiệu dụng

của mao quản có liên kết ngang thấp, Trong trạng thái trương nở hoàn toàn kích thước mao

quản có thể tới trên 100 A0 .Tính bền cơ hóa của nhựa chỉ có giới hạn. Nguyên nhân gây hỏng

nhựa thường là các yếu tố hoá học và nhiệt như oxy hoá mạng, phá huỷ nhóm chức do thuỷ

phân nhiệt. Phần lớn nhựa trao đổi ion bền trong các dung môi trừ trường hợp dung dịch có tính

oxy hóa khử cao. Bản chất của nhóm chức trong mạng cũng ảnh hưởng đến tính chọn lọc trao

đổi, các ion trao đổi ưa các nhóm chức mà chúng có khả năng tạo phức hay cặp ion. Nhựa trao

đổi cũng có tính chất vật lý khác nhau: Dạng gel, dạng xốp lớn, dạng xốp đều, dạng bột mịn,

dạng từ tính. Một dạng cấu trúc khác thông dụng của vật liệu trao đổi ion là màng trao đổi ion.

Có các hình dạng như: dạng phẳng, dạng cuốn. Chúng được ứng dụng ngoài việc tách các ion

còn có thể tách các phân tử trung hoà được ứng dụng trong kỹ thuật điện thẩm tách để làm ngọt

nước.

a.3.4 Màng trao đổi ion

Với tên màng trao đổi ion được hiểu là nghĩa khá rộng về mặt cấu hình của vật liệu: Dạng tấm

phẳng, dạng cuốn, dạng ống với chức năng là một bức tường ngăn cách giữa hai dung dịch. Có

hai loại màng tiêu biểu là: Đồng thể và dị thể. Màng đồng thể được sản xuất từ một loại vật liệu

đồng nhất. Màng dị thể được chế tạo từ vật liệu trao đổi ion gắn trên một giá đỡ (lớp nền) hoặc

với chất kết dính. Loại dị thể có độ bền cơ học cao hơn, thích hợp với ứng ụng trong thực tiễn.

b. Phương pháp hấp phụ các bon hoạt tính

69


Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa các loại chất bản khác

nhau. Có thể dùng để xử lý cục bộ khi trong nước thải hàm lượng nhiễm bẩn nhỏ và có thể xử lý

triệt để nước thải đã qua xử lý sinh học hoặc qua các phương pháp xử lý khác. Hiện tượng tăng

nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha gọi là hiện tượng hấp phụ. Hấp phụ có thể

diễn ra ở trên bề mặt biên giới giữa hai pha lỏng và pha rắn. trong công nghệ xử lý nước thải khi

nói về phương pháp hấp phụ tức là nói về quá trình hấp phụ chất bẩn hoà tan ở bề mặt biên giới

giữa pha lỏng và pha rắn.

b.1 Cơ sở của quá trình hấp phụ

Hấp phụ các chất bẩn hoà tan là kết quả của sự di chuyển phân tử của những chất đó từ nước

vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng của trường lực bề mặt. Trường lực bề mặt gồm hai dạng

Hydrat hoá các phân tử chất tan, tức là tác dụng tương hỗ giữa những phân tử chất rắn hoà

tan với những phân tử nước;

Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất bẩn bị hấp phụ với các nguyên tử bề mặt chất rắn

Hai dạng tác dụng tương hỗ này đối kháng nhau. Tác dụng hydrat hoá càng mạnh thì các chất

bẩn càng khó hấp phụ vào bề mặt chất rắn và ngược lại. Những chất có cấu trúc phân tử với liên

kết kép (mạch vòng) sẽ có lực hấp dẫn mạnh hơn nhiều so với cách hợp chất mạch thẳng. Vì thế

nếu trong nước thải chứa các hợp chất mạch thẳng không có nhóm định mức để tăng lực hấp

phụ, hoặc chứa các chất hữu cơ điện ly mạnh thì sẽ tốn nhiều chất hấp phụ. Phương pháp hấp

phụ không cho hiệu quả trong xử lý nước thải chứa các keo điện ly, vì ion của hợp chất này sẽ

cùng với muối khoáng có trong nước thải tạo thành mixen, tức là dẫn tới hiện tượng khử hydrat

một phần.

Khả năng hấp phụ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ. Nhiệt độ thấp quá

trình hấp phụ xảy ra mạnh, nhưng nếu nhiệt độ của nước thải quá cao có thể diễn ra quá trình

khử hấp phụ. Chính vì vậy người ta dùng nhiệt độ để phục hồi khả năng hấp phụ của các hạt rắn

khi cần thiết. Quá trình hấp phụ là quá trình thuận nghịch. Nghĩa là sau khi chất bẩn đã bị hấp

phụ rồi, có thể di chuyển ngược lại từ bể mặt chất hấp phụ vào dung dịch. Hiện tượng này gọi là

khử hấp phụ. Người ta phân biệt phân biệt hai kiểu hấp phụ: hấp phụ trong điều kiện tĩnh và hấp

phụ trong điều kiện động Hấp phụ trong điều kiện tĩnh là không cho sự di chuyển dịch tương

đối của phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ mà chúng cùng chuyển động với nhau. Biện

pháp thực hiện là cho hấp phụ vào nước khuấy trộn trong một thời gian đủ để đạt được trạng

70


thái cân bằng nồng độ. Tiếp theo cho lắng hoặc lọc để giữ chất hấp phụ lại và tách nước ra. Hấp

phụ trong điều kiện động là có sự chuyển động tương đối của phân tử nước so với phân tử chất

hấp phụ.

b.2 Bản chất than hoạt tính

Than hoạt tính là chất hấp phụ thông dụng nhất. Khi dùng để xử lý nước thải công nghiệp phải

có những tính chất đặc biệt khác so với các loại than để hấp phụ khí hoặc hơi dung môi. Than

hoạt tính phải xốp, có độ rỗng lớn để bề mặt có thể hút được phân tử của các chất bẩn hữu cơ

tổng hợp, phải có khả năng chống mài mòn và dễ thấm ướt trong nước. Tuỳ thuộc vào phương

thức sử dụng, than hoạt tính phải có thành phần cấp phối hạt nhất định. Than dùng để xử lý

nước thải (nhất là theo phương pháp xử lý kiểu phục hồi) nên có hoạt tính xúc tác nhỏ nhất đối

với các phản ứng oxi hoá, ngưng tụ hoặc không được làm mất giá trị sản phẩm đã thu hồi.

b.3 Hoàn nguyên (tái sinh) vật liệu hấp phụ

Tái sinh chất hấp phụ là giai đoạn trong quá trình hấp phụ chất bị hấp phụ có thể tách ra khỏi

than hoạt tính bằng quá trình nhả nhờ hơi nước bão hoà hay bay hơi quá nhiệt hoặc bằng khí trơ

nóng. Nhiệt độ của hơi quá nhiệt tái sinh thường vào khoảng 200-3000C, áp suất dư 3-6at, còn

khí trơ ở nhiệt độ vào khoảng 120-1400C. Lượng hơi tiêu hao cho việc tái sinh bao gồm: hơi

tiêu hao cho nước còn lại trong các lỗ hổng của than và trong các khe hở của hạt (sau khi xả

nước khỏi tháp) bay hơi ; hơi tiêu hao cho việc đun nóng lớp vật liệu tới nhiệt độ đủ cho các

chất bẩn bay hơi khỏt lỗ hổng của than và hơi tiêu hao cho việc vận chuyển hơi của chất bẩn từ

tháp lọc sang thiết bị trao đổi nhiệt.

Để tái sinh than hoạt tính cũng có thể sử dụng phương pháp trích ly bằng các chất hữu cơ có

nhiệt độ sôi thấp và dễ chưng bằng hơi nước methanol (CH3OH); bezen (C6H6); toluene (C-

6H5CH3); đicloetanol. Dùng khí trơ nóng để khử hấp phụ thực chất là cho các phân tử chất bẩn

bay hơi và đi theo khí trơ, khí sau khi đi qua tháp lọc bị lạnh đi, một lượng chất bẩn sẽ bị ngưng

ở thiết bị trao đổi nhiệt. Chẳng hạn sau khi xử lý nước thải chứa axit axetic thì người ta hoàn

nguyên bằng khí trơ.

c. Phương pháp tách bằng màng

Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác ngày

càng đóng vai trò trong xử lý nước thải. Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn

cách giữa các pha khác nhau. Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dung

71


môi hoặc thậm chí cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất , phụ thuộc vào độ

thẩm thấu các hợp chất. Một số quá trình màng hay gặp trong công nghệ xử lý nước, nước thải

và những đặc trưng chủ yếu:

Màng vi lọc

Loại màng: Xốp, đối xứng.

Độ dày của màng: 10 - 150 m.

Kích thước lỗ xốp: 0.05 -10 m.

Áp suất động lực: 0.1 – 2.0 bar (1bar = 0.9859 at).

Tốc độ lọc: > 0.5 m3.m-2.ngày -1.bar -1

Cơ chế hoạt động: Rây lọc.

Vật liệu chế tạo màng: Polyme, sợi, gốm sứ.

Vùng ứng dụng: Phân tích, khử trùng, nước siêu sạch, làm trong đồ uống

Màng siêu lọc

Loại màng: Xốp, đối xứng.

Độ dày của màng: ~150 m.

Kích thước lỗ xốp: 10 -100 µm.

Áp suất động lực: 1 – 10 bar (1bar = 0.9859 at).

Tốc độ lọc: >0.5 m3.m-2.ngày -1.bar -11

Cơ chế hoạt động: Rây lọc.

Vật liệu chế tạo màng: Polyme, sợi, gốm sứ.

Vùng ứng dụng: Sữa, thực phẩm, luyện kim, dệt dược phẩm, tách hệ keo, cao phân tử

Loại màng nano hay dưới siêu lọc

Là loại màng có kích thước lỗ nhỏ hơn loại màng siêu lọc, nhưng lớn hơn loại màng thẩm

thấu ngược. Lượng phân tử bị chặn là từ 200 - 500. Loại màng này thích hợp với quá trình

làm mềm nước, loại bỏ chất hữu cơ tan, áp suất động lực thấp hơn so với màng thẩm thấu

ngược.

Loại màng: Bất đối xứng, tổ hợp Composit.

Độ dày của màng: Lớp đỡ 150 µm, lớp da màng 1µm.

Kích thước lỗ xốp: 2 nm.

Áp suất động lực: 15 – 25 bar (1bar = 0.9859 at).

Cơ chế hoạt động: Hoà tan, khuyếch tán..

72


Vật liệu chế tạo màng: Polyme.

Vùng ứng dụng: Nước lợ, làm mềm nước,loại bỏ chất hữu cơ, nước siêu tinh khiết, cô đặc

dịch đồ uống, đường, sữa.

c.1 Thẩm thấu ngược

Thẩm thấu là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một dung dịch loãng vào một dung dịch đậm

đặc qua màng bám thấm. Ở tại một áp suất nhất định, sự cân bằng được gọi là áp suất thẩm

thấu. Loại màng ngăn cản sự chuyển dịch của tất cả các tạp chất, trừ nước, áp suất động lực phải

cao hơn áp suất thẩm thấu. Các tính năng khác cũng tương tự như màng dưới siêu lọc (nano)

nhưng do kích thước lỗ xốp nhỏ nên áp suất động lực dùng cao không. Để làm ngọt nước biển

thiết bị thường hoạt động ở áp suất 40 - 80 bar.

Quá trình thẩm thấu ngược có thể so sánh với lọc bởi vì nó cũng là quá trình chuyển chất lỏng

từ hổn hợp qua một “vách lọc”. Tuy nhiên một điều quan trọnng ở đây là áp suất thẩm thấu là

một đại lượng rất nhỏ trong quá trình lọc lại đóng một vai trò quan trọng trong thẩm thấu ngược

không thể thu được bả lọc có độ ẩm thấp vì áp suất thẩm thấu của dung dịch tăng cường cùng

với sự tách của dung môi. Điểm khác thứ ba là quá trình lọc tách hổn hợp dựa vào kích thước

hạt, ngược lại, màng thẩm thấu ngược làm việc dựa vào các yếu tố khác. Màng chỉ cho phân tử

nước đi qua còn giữ lại các chất hoà tan trên bề mặt. Trong thẩm thấu ngược, các hạt được tách

(phân tử, các ion hydrat hoá) là các hạt có kích thước nhỏ hơn kích thước phân tử dung môi.

Quá trình phân tách bằng màng phụ thuộc vào áp suất, điều kiện thuỷ động kết cấu thiết bị, bản

chất và nồng độ của nước thải, hàm lượng tạp chất trong nước thải và nhiệt độ nước thải,…Sự

tăng nồng độ dung dịch dẫn đến áp suất thẩm thấu của dung môi, tăng độ nhớt của dung dịch

dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu của dung môi và tăng sự phân cực nồng độ, dẫn đến giảm độ

thấm qua và độ chọn lọc. Để giảm ảnh hưởng của sự phân cực nồng độ, người ta tổ chức quá

trình thẩm thấu ngược với việc tuần hoàn dung dịch và tăng mức độ xoáy của lớp chất lỏng gần

màng bằng cách sử dụng khuấy cơ học, bộ phận tạo rung, hay tốc độ dòng chảy. Bản chất của

chất hoà tan có ảnh hưởng tới độ chọn lọc, ở khối lượng phân tử như nhau, các chất vô cơ bị giữ

lại trên màng tốt hơn các chất hữu cơ.

Khi tăng áp suất, năng suất riêng của màng tăng lên vì động lực quá trình tăng. Song ở áp suất

cao, vật liệu màng sẽ bị nén chặt dẫn đến giảm độ thẩm qua. Do đó người ta thiết lập áp suất

làm việc cực đại cho từng loại màng. Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt và khối lượng riêng của dung

73


dịch bị giảm ban đầu làm tăng độ thấm qua, nhưng về sau các mao quản của màng bắt đầu bị co

ngót và thắt lại dẫn đến làm giảm độ thấm qua…Tuy nhiên cũng có thể đạt sự thu hồi cao khi

phân cực nồng độ thấp bằng việc tuần hoàn nước muối, nghĩa là giảm sự phân cực nồng độ bằng

tăng độ xoáy của dòng . Kết cấu thiết bị để tiến hành quá trình thẩm thấu ngược cũng như siêu

lọc để đảm bảo sao cho bề mặt màng trong đơn vị thể tích được lớn, lắp đặt phải đơn giản, có độ

bền cơ học cao và không được rò rỉ.

c.2 Siêu lọc

Giống như thẩm thấu ngược, quá trình siêu lọc cũng phụ thuộc vào áp suất động lực và đòi hỏi

màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại một số cấu tử khác. Điều khác biệt là ở chổ

siêu lọc thường được sử dụng để tách dung dịch có khối lựợng phân tử trên 500 và có áp suất

thẩm thấu nhỏ (ví dụ các vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét,…).Còn thẩm thấu ngược thường

được sử dụng để khử các chất có khối lượng phân tử thấp và áp suất thẩm thấu cao. Khi sử dụng

kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm đặc và phân tách các chất hoà tan hữu cơ

và vô cơ trong nước thải. Sau quá trình siêu lọc nhận được phần đậm đặc chứa các chất hữu cơ,

còn trong quá trình thẩm thấu ngược sẽ nhận được phần đậmđặc của các chất vô cơ.

c.3 Thẩm tách và điện thẩm tách

Điện thẩm tách là phương pháp kết hợp phương pháp điện và màng trao đổi ion, Trong đó các

ion được vận chuyển qua màng trao đổi ion từ vùng có nồng độ thấp lên vùng có nồng độ cao,

dưới tác dụng của dòng điện một chiều. Các ion âm được vận chuyển về vùng dương cực các

ion dương về âm cực. Động lực của quá trình vận chuyển chất qua màng là điện năng mà thực

chất là quá trình điện hoá. Phép thẩm tách là quá trình phân tách chất rắn bằng sử dụng sự

khuếch tán không bằng nhau qua màng. Điện thẩm tách được thực hiện bằng cách đặt các màng

có tính chọn lọc với cation và anion luân phiên nhau dọc theo dòng điện. Khi đưa dòng điện vào

các cation được gắn điện đi qua màng trao đổi cation về một hướng, còn các anion sẽ đi qua

màng trao đổi ion về một hướng khác nhau.

3 Công nghệ xử lý nước thải thích hợp cho ngành công nghiệp giấy và bột giấy

3.1 Đặc điểm của ngành công nghiệp giấy và bột giấy Việt Nam

3.1.1 Sản xuất và địa điểm của các nhà máy

Theo báo cáo, có khoảng 300 nhà máy và xưởng sản xuất giấy và bột giấy trên cả nước. Tuy

74


nhiên, sản lượng hàng năm của nhà máy giấy lớn nhất chỉ khoảng 100 nghìn tấn. Hầu hết các

nhà máy có sản lượng dưới 40 000 tấn/năm, qui mô sản xuất của các nhà máy ở Việt Nam

thường là nhỏ và vừa. Các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam được chia ra làm 4

loại sau đây:

Bảng 3-10: Bảng chia nhóm các nhà máy Giấy và Bột giấy ở Việt NamNhóm Công nghệ sản xuất

1 Hiện đại 2 doanh nghiệp

Chiếm 50% sản lượng bột giấy và 36.1% sản lượng giấy 2 Trung bình 4 doanh nghiệp

Chiếm 23.7% sản lượng bột giấy và 25.1% sản lượng

giấy toàn ngành 3 Dưới mức trung bình Số lượng các nhà máy trong nhóm này là cao nhất. Các

nhà máy này hầu hết nhập khẩu thiết bị từ các nước trong

khu vực như Trung Quốc, Đài Loan; bởi vậy, công nghệ

của các nhà máy này thường lỗi thời thường là những

công nghệ sản xuất của 30 năm về trước, hoặc có những

dây chuyền sản xuất đã hoạt động trong vòng hơn 50

năm.

Sản lượng của nhóm nhà máy này chiếm 32.5% sản

lượng bột giấy và 22.0% sản lương giấy của toàn ngành4 Sản xuất theo phương

pháp truyền thống Các cơ sở sản xuất này thường sản xuất theo công nghệ

lỗi thời với các thiết bị sản xuất tự thiết kế.

Mặc dù số lượng các cơ sở sản xuất dạng này rất lớn, sản

lượng của nhóm này rất nhỏ, thấp hơn 1000 tấn/ năm

Bởi vậy, nhóm này chỉ sản xuất khoảng 3% san lượng bột

giấy và 15% sản lượng giấy của toàn ngành

Nguồn: Báo cáo của JICA, 2008

Hoạt động sản xuất, nhập khẩu, xuất khẩu và tiêu thụ giấy và bột giấy được thể hiện trong bảng

3-2. Thành tựu thực tế của sản phẩm giấy năm 2005 là 824 nghìn tấn. Trong khi đó, sản lượng

của ngành công nghiệp giấy Nhật Bản năm 2005 là xấp xỉ 31 triệu tấn. Vì vậy, sản xuất giấy của

Việt Nam chỉ bằng 2,5% so với Nhật Bản. Mức tiêu thụ sản phẩm giấy đầu người năm 2005 là

16kg/người. Tuy nhiên con số này sẽ tăng lên do mức sống được cải thiện.

Ngành sản xuất giấy ở Việt Nam phát triển rất sớm với những phương pháp sản xuất giấy thủ

75


công, chỉ đến đầu thế kỷ 20 ngành mới thực sự áp dụng các phương pháp sản xuất công nghiệp.

Kể từ sau những năm 50 của thế kỷ trước một loạt xí nghiệp sản xuất bột và giấy có quy mô từ

5.000 - 20.000 tấn/năm đã ra đời tập trung ở các tỉnh trung du Bắc bộ, Trung bộ và Nam bộ. Về

sản phẩm, chủng loại giấy sản xuất trong nước vẫn rất nghèo nàn, chỉ có giấy in báo, giấy in và

viết, giấy bao gói (không tráng), giấy lụa. Dù ngành công nghiệp giấy đã đầu tư tới 112.000

tấn /năm cho sản xuất giấy tráng, nhưng đến nay hầu như chỉ sản xuất giấy không tráng. Những

năm qua, mặc dù ngành giấy và bột giấy đã có những bước tiến mới, nâng cao chất lượng, mở

rộng quy mô, thoà mãn được 60-65% nhu cầu nội địa, tuy nhiên, ngành giấy vẫn còn nhiều khó

khăn:

Thiết bị cũ và lạc hậu chiếm hầu hết ở các đơn vị nhỏ, vừa (chiếm hơn 98% số lượng

đơn vị và 66% năng lực sản xuất, công nghệ cũ gây ô nhiễm cao)..

Chi phí vốn đầu tư lớn, do đầu tư cao (1800- 2200 USD/tấn bột giấy từ cây nguyên liệu

và 1000- 1200 USD/tấn giấy từ bột giấy).

Thu hồi vốn chậm. Lợi nhuận thấp, hiệu suất thu hồi bộ (IRR) trong khoảng 11- 12%

năm với các dự án đầu tư mới. Nếu không có những chính sách đặc thù riêntg thì rủi ro sẽ

rất lớn.

Chi phí để xử lí chất thải cao đặc biệt các dự án nằm ở thượng nguồn, chi phí đầu tư hệ

thống xử lí môi trường theo đúng tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) chiếm khoảng 20- 25%

tổng chi phí đầu tư.

Chu kỳ kinh doanh trồng cây nguyên liệu dài, thường từ 7- 9 năm với cây nguyên liệu

sớ ngắn và 15- 20 năm với cây nguyên liệu sớ dài. Như vậy đầu tư trồng nguyên liệu

cũng cần nhiều vốn và có nhiều rủi ro.

Quy mô nhỏ là một vấn lớn đối với ngành giấy vì đây là ngành nặng về thiết bị; công suất càng

lớn thì giá thành cho một đơn vị sản phẩm càng nhỏ và ngược lại. Do đó một dây chuyền sản

xuất giấy công suất nhỏ thì giá thành sản phẩm sẽ cao, khó có thể cạnh tranh được với sản phẩm

của các công ty lớn, nhất là các công ty nước ngoài có trình độ công nghệ cao. Không những thế

hầu hết các thiết bị của ngành đã trở nên cũ kỹ và lạc hậu nên mức tiêu hao nguyên liệu cao, do

vậy đã tăng cao giá thành sản phẩm và giảm tính cạnh tranh. Một thực trạng nữa của ngành

Giấy và Bột giấy là sự mất cân đối giữa sản xuất giấy và bột giấy. Hàng năm, Việt Nam vẫn

phải nhập khẩu 70.000- 80.000 tấn bột giấy các loại. Điều này dẫn đến khả năng cạnh tranh thấp

của sản phẩm giấy cả về chất lượng, chủng loại và đặc biệt là giá cả do phải chịu mức thuế nhập

khẩu và kiểm soát nhập khẩu. Mục tiêu phát triển của ngành Công nghiệp Giấy đến năm 2010 là

khai thác và phát triển các nguồn lực sản xuất, đảm bảo 85% - 90% nhu cầu tiêu dùng trong

nước, từng bước tham gia hội nhập khu vực.

76


Bảng 3-11: Cầu và cung của sản phẩm giấy và bột giấy ở Việt Nam

(Đơn vị: Nghìn tấn/năm)

Bột giấy Giấy loại Sản phẩm giấy

2005 a.a. 2008 p 2005 a.a. 2008 p 2005 a.a. 2008 p

Sản xuất/ thu thập 250 375 538 690 824 1,315

Nhập khẩu 125 280 50 70 657 1,005

Xuất khẩu －－ 100 90 150 190

Tiêu thụ 375 655 488 670 1,331 2,130

Ghi chú; 2005 a.a.; Con số thực tế năm 2005, 2008 p; Dự tính năm 2008

Nguồn: Hội nghị về nhóm ngành công nghiệp giấy Châu Á năm 2006

77


Bảng 3-12: Sản lượng giấy dự đoán năm 2005

Loại và tổng số Số lượngMức độ tăng

trưởng *

(%)(tấn) (%)

Tổng sản lượng 824,000 100 9.32

Giấy báo 41,000 4.98 7.59

Giấy in và giấy viết (có tráng) 5,000 0.61 0

Giấy in và giấy viết (không tráng) 205,000 24.88 0-3.48

Giấy gói (có lớp lót) 230,000 30.34 25.63

Giấy gói (lớp giữa) 168,000 20.39 26.79

Giấy tráng 10,000 1.21 -50.00

Giấy lụa 51,000 6.19 8.90

Giấy joss 94,000 11.41 -5.90

Nguồn: Hiệp hội Giấy và Bột Giấy Việt Nam

3.1.2 Nguyên liệu thô và quy trình sản xuất

a. Nguyên liệu thô

Các loại nguyên liệu mọc nhanh và phụ phẩm nông nghiệp như đay, rơm rạ, bã mía, phế liệu

của một số ngành gỗ, mây tre. Loại nguyên liệu này được sử dụng rộng rãi ở các xí nghiệp nhỏ

để sản xuất các loại giấy bìa và cacton có chất lượng không cao làm bao bì. Hiện nay các

nguyên liệu loại này ngày càng ít được sử dụng do đã có những loại nguyên liệu ưu thế hơn thay

thế. Tre nứa là loại nguyên liệu rất phổ biến của các doanh nghiệp có quy mô dưới 10.000

tấn/năm, do những ưu thế như giá rẻ, tương đối dễ xử lý bằng công nghệ không cao, chất lượng

sản phẩm phù hợp cho các loại bao bì, hòm hộp, giấy in, viêt, giấy vàng mã... Các loại gỗ bạch

đàn, keo, mỡ, bồ đề, thông là nguyên liệu phổ biến của một số doanh nghiệp lớn thuộc nhóm 1

có công nghệ tương đối hiện đại như : Công ty Giấy Bãi Bằng, Công ty Giấy Tân Mai, Công ty

Giấy Việt Trì. Các đơn vị này có dây chuyền công nghệ tương đối hiện đại sản xuất bột tẩy

trắng làm các loại giấy in, viết, giấy in báo...

Giấy loại là nguyên liệu đang ngày càng chiếm tỷ trọng ưu thế trong thành phần nguyên liệu của

các doanh nghiệp. Ở Việt Nam hiện nay các doanh nghiệp sản xuất bao bì sử dụng chủ yếu là

giấy loại từ hai nguồn: thu mua trong nước và nhập khẩu. Đây là nguyên liệu có giá rẻ, dễ sử

dụng, thích hợp cho mọi doanh nghiệp. Sử dụng giấy loại với giá thành sản xuất hạ và giảm

được đầu tư phần nấu bột. Điều rất quan trọng là sử dụng giấy loại để sản xuất giấy có ý nghĩa

78


trong việc phòng ngừa và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong sản xuất. Bột giấy nguyên sinh

là bột giấy thương phẩm, chủ yếu được nhập khẩu và cũng là nguồn nguyên liệu không thể thiếu

được trong sản xuất giấy ở Việt Nam hiện nay với hai lý do: nguồn bột sản xuất trong nước

cung không đủ cầu và một số sản phẩm giấy yêu cầu chất lượng cần phải sử dụng từ 10 - 100%

bột nguyên sinh. Ở Việt Nam hiện nay chỉ có hai doanh nghiệp có khả năng sản xuất bột giấy

nguyên sinh đạt chất lượng thương phẩm tương đương nhập khẩu là công ty Giấy Bãi Bằng và

Công ty Giấy Tân Mai.

b. Phương pháp sản xuất và xử lý nước thải

Các phương pháp sản xuất giấy được áp dụng thay đổi phụ thuộc vào các lọai nguyên liệu thô

đặc trưng, các thiết bị sản xuất, yêu cầu chất lượng của sản phẩm giấy, vv. Ở Việt Nam, những

nguyên liệu thô chủ yếu là tre, nứa và giấy loại. Về cơ bản, giấy in và giấy viết cần có chất

lượng tốt, ví dự như độ dai, độ trắng, các tính chất về bạc màu. Sản phẩm giấy chính của ngành

công nghiệp giấy và bột giấy của Việt Nam là giấy gói. Tỉ lệ giấy in và giấy viết không nhiều.

Bảng 3-4 tóm tắt các phương pháp sản xuất bột giấy ở Việt Nam. Bột giấy chủ yếu là bột kiềm,

và bột giấy hóa học soda lạnh được sản xuất bằng công nghệ lạc hậu ở các nước phát triển. Ở

các nước phát triển, hơn 80% là bột Kraft. Đề cương về giảm chất ô nhiễm trong quá trình sản

xuất giấy Kraft được trình bày trong phần 3.3.1 (Công nghệ xử lý nước thải)

Bảng 3-13: Phương pháp sản xuất bột giấy ở Việt Nam

Phương pháp sản

xuất bột giấy

Miêu tả và tính chất của phương

pháp

Ghi chú

1 Bột kiềm Nấu bằng NaOH dưới nhiệt độ

nóng (Hơi)

Công nghệ lạc hậu

Dung dịch nấu thường thải ra

mà không thu hồi và xử lý

Số lượng các nhà máy sử

dụng phương pháp này là

nhiều nhất

Là nguồn ô nhiễm lớn nhất

của ngành công nghiệp giấy

và bột giấy Việt Nam.

2 Bột hóa học soda

lạnh

Nấu bằng NaOH dưới nhiệt độ

thường.

Công nghệ lạc hậu

Nguyên liệu thô thừơng là tre

Dung dịch nấu thường thải ra

mà không thu hồi và xử lý

79


3 Bột hóa nhiệt cơ Hỗn hợp của nấu và nghiền hóa

học để tách cellulose và sợi

hemi-cellulose.

Tỉ lệ tách cellulose và sợi hemi-

cellulose cao.

Thu hồi và xử lý dịch nấu thải ra

là một vấn đề

4 Bột Kraft Nấu bằng NaOH và Na2S

Dung dịch nấu (dịch đen)

thường đuợc thu hồi và xử lý

Licnin chất ô nhiễm hữu cơ nền

bị đốt trong nồi đun thu hồi. Các

chất hóa học bị đốt được thu hồi

trong nồi đun thu hồi.

Là phương pháp sản xuất chính

ở các nước phát triển.

Giá đầu tư lớn so với các

phương pháp khác.

Chỉ có nhà máy giấy Bãi

Bằng, nhà máy giấy lớn

nhất Việt Nam, áp dụng

phương pháp này.

5 Bột giấy loại Giấy loại được tái xử lý thành

bột giấy, sàng lọc, tẩy mực.

Tẩy màu nếu cần thiết

Hầu hết các nhà máy ở các

làng nghề sử dụng giấy loại

làm nguyên liệu thô.

80


Hình 3-14: Sơ đồ quá trình DIP

81

Ghi chú: : Nước sạchChu trình thải,

: Nước trắng, : Bụi : Dòng nước thải

: Nước tiền xử lý : Chất thải rắn : Bùn thải

Bột

Băng chuyển tải

Khuấy thủy lực tập trung

Lưới mịn (3 giai đoạn )

Tách tập trung

Thiết bị tách tạp chất

Lưới thô chính

Floater

Lọc tập trung thấp (3 giai đoạn)

Bể rửa bột giấy

Máy cô đặc, nén

Bu-lông trộn, tăng nhiệt

Máy khuếch tán

Bể tẩy trắng

Máy sản xuất giấy

Coat

Xử lý nước thải

DAF (IF 40)

Bể nước pha loãng

Bể nước nóng

Thiết bị xử lý tạp chất

Xử lý nước thảiDAF (IF 30)

Lưới thô cuối

Ép,nén

Thiết bị ép bùn

Clean　water Nước thải

Mạng lưới nước pha loãng

Mạng lưới phun nước, làm sạch

Nước thải

Nước thải

Chất thải rắn

Bùn đặc

Mạng khuấy nước

Giấy loại


3.2 Nước thải từ ngành công nghiệp giấy và bột giấy ở Việt Nam

3.2.1 Tính chất nước thải

Mức độ ô nhiễm của nước thải phụ thuộc vào từng loại công nghệ sản xuất giấy và bột giấy.

Trong quy trình xử lý nước thải việc xác định thành phần ban đầu của nước thải là một trong

những yếu tố mang tính quyết định đến việc lưa chọn phương pháp xử lý, các quá trình làm

sạch, tính kinh tế trong quá trình quản lý và vận hành trạm xử lý. Qua khảo sát một số cơ sở sản

xuất giấy tại Việt Nam, các dòng thải chính của nhà máy sản xuất bột giấy và giấy (mẫu được

lấy tại đầu ra nước thải của các cơ sở sản xuất) bao gồm:

Dòng thải rửa nguyên liệu chứa các chất hữu cơ hoà tan, cát, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ

cây v.v...

Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hoà tan, các

hoá chất và một phần xơ sợi. Dung dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25-35 %, tỉ lệ

giữa chất hữu cơ và vô cơ là 70:30.

Dòng thải từ công đoạn tẩy của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hoá

học và bán hoá học chứa các hợp chất hữu cơ, chất gỗ hoà tan và một hợp chất tạo thành

từ những chất thải với chất tẩy ở dạng độc hại, có thể gây ra tích tụ sinh học trong cơ thể

sống như các hợp chất hữu cơ, làm tăng AOX trong nước thải. Dòng thải này có độ màu,

giá trị BOD và COD cao

Dòng thải từ quá trình nghiền bột và sản xuất giấy chủ yếu chứa sợi xơ mịn, bột giấy lơ

lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh....

Nước ngưng tụ như là dòng thải từ quá trình ngưng tụ trong hệ thống xử lý để thu hồi

hóa chất từ dung dịch đen. Mức độ nhiễm của dòng thải phụ thuộc vào loại gỗ và công

nghệ sản xuất

Nước thải từ quy trình sản xuất giấy chủ yếu chứa bột giấy và các chất phụ gia. Nó

được tách ra từ quy trình sản xuất giấy như là trong quá trình khử nước và ép giấy

Tuỳ theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước thải tính trên mỗi sản phẩm giấy có

thể khác nhau ,từ 200 đến 500 m3/1 tấn ngày. Nước thải của các nhà máy giấy hầu như

đều chứa các hợp chất, các hóa chất, bột giấy, các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ.

Bảng 3-14: Tổng thể tích nước thải từ dây chuyền sản xuất giấy

Thể tích Average state of environment

Lượng nước đã sử dụng(m3/tấn) 5-50Chất rắn lơ lửng ( kg/tấn) 10-30BOD7 (kg/tấn) a) 2-10COD (kg//tấn)a) 4-20

82


P (g/tấn) 3-300N (g/tấn) 10-500

Nguồn: Sản xuất sạch hơn tại các nhà máy giấy và bột giấy: Sổ tay hướng dẫn, chương trình công nghiệp và môi trường, UNDP, 2003.

3.2.2 Công nghệ xử lý nước thải

Bảng 3-15: Ví dụ về điều kiện và quy trình xử lý nước thải

S

T

T

Công

ty

Lượng

nước tiêu

thụ

Lượng nước thải Quy trình xử lý nước

thải

Tuân thủ

theo

TCVN

Ghi chú

1 A Phục vụ sản

xuất : 20-

25m3/ tấn

giấy

1,250m3/ngày

(dựa trên tính

toán)

Nước thải từ quá trình sản

xuất giấy : DAF,

sedimentation

WW confluent

Hợp dòng thải trầm tích:

lọc, đông tụ và sa lắng,

khối nước công.

Bùn : Ép

Dòng

thải : Tuân

thủ tiêu

chuẩn

TCVN

7732-2007

Dịch trắng được tái

chế dung cho máy

sản xuất giấy

2 B Phục vụ

sản xuất:

7,200

m3/ngày

(7200÷300

tấn/ngày,

trung bình

24 m3/tấn)

Tổng lượng nước

thải xấp xỉ 7,200

m3/ngày

Nước thải và vụn gỗ, bể

tự hoại

Bột hóa nhiệt cơ, DIP &

sản xuất giấy, bể trầm

tích, lagun

Dòng

thải : Cao

hơn tiêu

chuẩn

TCVN

7731-2007

(COD,

BOD5, SS)

Công tác cải thiện

môi trường được tài

trợ bởi SIDA năm

1991

3 C Nước cung

cấp cho xử

lý; đông

tụ+kết tủa :

35,000m3/

ngày

Nước làm

lạnh : tái sử

Công suất thiết

kế:

30,000m3/ngày

(công suất thực tế

: 28,000m3/ngày)

Tại thời điềm bắt

đầu vận hành;

quy trình xử lý

Chất thải từ quá trình bốc

dỡ, bóc vỏ, cắt vụn

nguyên liệu thô, được bán

làm phân bón

Nước thải từ quá trình rửa

và làm sạch nguyên liệu

thô thải ra hồ

Xử lý nước thải cho quy

Dòng

thải : Tuân

theo

TCVN

7732-2007

Tham khảo bảng

tóm tắt trong báo

cáo cuối

83


dụng nước thải lý-hóa.

Năm 2003 áp

dụng quy trình xử

lý nước thải lý

hóa ( quy trình

bùn hoạt hóa)

trình sản xuất giấy: Đông

tụ+ kết tủa, bùn hoạt hóa,

Hon river

4 D Lượng

nước cần

sử dụng:

15-17

m3/tấn

2,500-3,000

m3/ngày

Hợp dòng nước thải ( chủ

yếu nước thải từ quá trình

DIP), Bước 1: Đông tụ +

kết tủa, bùn hoạt tính,

Bước 2: Đông tụ+ kết tủa,

lọc cát, Hon river

Dòng

thải : Tuân

theo

TCVN

7732-2007

Tham khảo bảng

tóm tắt trong báo

cáo cuối

5 E - 100 m3/ngày Nhà máy tái sử dụng

nước thải (Hệ thống khép

kín)

Nước thải, tích trữ, tuyển

nổi áp lực(DAF) Tái sử

dụng

Chu trình

khép kín

6 F - 150m3/ngày Nước thải: Hệ thống khép

kín

Nước thải, tích trữ, đông

tụ và sa lắng, sục khí,

thông gió, sa lắng, tái sử

dụng

Chu trình

khép kín

7 G - Xấp xỉ 10

m3/ngày

Nước thải: Hệ thống khép

kín

Chu trình

khép kín

8 H Công suất

425m3/ngà

y

Thực tế :

50-70

m3/ngày

-Nước thải từ

hoạt động sản

xuất: 65 m3/ngày

-Nước thải từ quy

trình sản xuất bột

giấy

COD:20-30 g/L,

BOD;1.7-2.5 g/L

-Nước thải từ sản xuất bột

giấy, điều chỉnh pH(trung

hòa) bằng khí thải

đông tụ và sa lắng Bùn

hoạt tínhThải vào hệ

thống cống thải của khu

công nghiệp

-Nước thải từ quy trình

Dòng thải:

Cao hơn

chuẩn cho

phép của

hệ thống

cống thải

ở khu

công

84


-Nước thải từ quy

trình sản xuất

giấy

COD1.5-2.0 g/L,

BOD: 1.5-2.0 g/L

sản xuất giấy Đông tụ

và sa lắng Bùn hoạt

tính Tái sử dụng cho

quy trình sản xuất giấy -

Bùn : Bể tách nước Lò

đốt

nghiệp.

Nguồn: Báo cáo của JICA, 2008

Dịch trắng từ

sản xuất giấy 1&2

85

Nước tuần hoàn

DAF Floatation

Thiết bị siêu lọc 1Bể thu

Bể sa lắng

Sản xuất giấy 1& 2

Nước

Thu hồi bột giấy

Rửa máy móc,thiết bị

Khí nén

Bột giấy

Nước thải sinh hoạt

Thu hồi bột giấy

Bột giấy


Hình 3-15: Sơ đồ xử lý nước thải tại nhà máy sản xuất giấy A

86

Bể kết hợp Đông tụ-Sa lắng

Thiết bị siêu lọc 2

Hệ thống thoát nước

Nguồn tiếp nhận nước thải Sông Cái – Sông Đồng Nai

Ép bùn

Bể chứa bùnNước

Nước thải từ nhà máy 3

Sản xuất giấy-3 (Dự trữ)

Thu hồi bột và xử lý bùn

Kiểm tra

Thu hồi Bột giấy

Bột giấy

PAC, polymer

Thu gom bùn


Hình 3-16: Sơ đồ xử lý nước thải tại nhà máy sản xuất giấy B

87

Nước mưa

Nước thải sinh hoạt

Bể sa lắng trung tâm

Nước thải từ rửa gỗ

Mương khép kín

Hệ thống bể tự hoại

Bể tập trung

Xưởng sản xuất bột CTMP

Nhà máy xử lý nước thải DIP

Xưởng sản xuất giấy 1,2,3

3 lagun sinh học

Sông Đồng Nai

6 m3

1,000 m3

800 + 800 + 2.700m3

7.300 m3

Bể điều hòa

2,000 m3

Hình 3-17: Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy sản xuất giấy C

88

Emergency lake

Bể khẩn cấp

Nước thải cho xử lý

Bể sa lắng chính Bể chọn

lọc Bể thông khí

Trạm bơm

Nén bùn (Thu hồi sợi)

Bể bùn

Bột giấy thải

Nén(Bùn sinh học)

Polymer

Nước đã qua xử lý

Nước đã qua lọc

Bùn thừa Bùn tuần hoàn


Hợp dòng nước thải

Hình 3-18: Sơ đồ xử lý nước thải tại nhà máy sản xuất giấy D

89

Lưới chắn và bể lọc sỏi cát

Bể điều hòa

Thiết bị siêu lọc

Bể Đông tụ- kết bông sơ cấp

Bể sa lắng 1

Tháp làm lạnh

Bể thông khí

Bể sa lắng 2

Bể Đông tụ- kết bông thứ cấp

Lọc cát

Hồ chứa

NaOH, phènA-polymer

NaOH, phènA-polymer

Tái chếQ:1100m3/ngày

Bể nén bùn

Bể khuấy bùn

Thiết bị khử nước

Pie forming

C-Polymer

Q :2500m3/DAYSS : 2316 mg/LBOD : 1053 mg/LCODMn : 1209 mg/LpH : 6 ~ 8Temp. : 380C

Q : 2500m3/ngđSS : 20 mg/LBOD : 40 mg/LCODMn : 70 mg/LPH : 6 ~ 8Temp. : 300C

Nước thảiNước thải ngâm


Hình 3-19: Sơ đồ xử lý nước thải tại nhà máy sản xuất giấy E

3.3 Quản lý nước thải từ ngành công nghiệp giấy và bột giấy ở các nước khác


a. Quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất giấy được tóm tắt như sau. Trước tiên, xenlulôzơ ở dạng lơ lửng trong nước,

sau đó được đưa vào lưới hoặc sàng để tạo thành lớp mỏng và đồng nhất có dạng tấm. Sau đó

chúng được ép, tách nước và làm khô. Trong quá trình này, giấy được còn được xử lý bằng hóa

chất và tưới nước. Bảng 3-7 thể hiện sơ đồ quy trình sản xuất giấy và bột giấy.

90

Đông tụ

Tháp rửa không khí

Bể chứa

Sa lắng I

Bể thông khí

Sa lắng II

Điều hòa

Đông tụTrung hòa

Sa lắng I

Bể thông khí (Kết hợp sa lắng)

Bãi phơi bùn

Bể chứa (Tái chế)

Xả vào hệ thông nước thải của khu công nghiệp

Tuần hoàn

Bùn thu hồiBùn thừa

Cặn lắngCặn lắng

Nước rò rỉ

Tái chế

Các hóa chất đông tụ (Acid, phèn)

Không khí xả ra

Bảng 3-16: Quy trình sản xuất giấy và bột giấy

Chuẩn bị nguyên

liệu thô

Bóc vỏ và cắt vụn Sản phẩm giấy rất đa dạng. Hiện nay có khoảng 90% nguyên liệu thô để sản xuất giấy là gỗ. Các

loại nguyên liệu thô được sử dụng gồm có gỗ cứng, gỗ mềm, các loại nguyên liệu thô ngoài gỗ và

giấy loại.

Nguyên liệu thô từ gỗ được nghiền và sau đó cắt thành mảnh

Vụn gỗ91

Sản xuất bột giấy Sản xuất bột giấy -Thành phần chính của gỗ là xenlulôzơ và lớp gian bào chủ yếu bao gồm linhin, các chất kết dính

xenlulôzơ và xenlulôzơ. Do đó, cần sử dụng các phương pháp để phá vỡ lớp gian bào của linhin,

thu được bột. Quá trình sản xuất bột được chia thành hai phương pháp, quá trình sản xuất bột hóa

học, quá trình sản xuất bột cơ học và quá trình kết hợp hai phương pháp trên. Sản xuất bột bằng

phương pháp hóa học có thể tách xenlulôzơ từ cấu trúc gỗ mà ít ảnh hưởng đến chất lượng của

xenlulôzơ.Thêm vào đó, chất lượng bột giấy sản xuất bằng hóa học tốt hơn so với sản xuất cơ học

hoặc bán cơ học về độ bền, độ trắng và đặc tính phai màu. Tuy nhiên vì khả năng thu hồi xenlulôzơ

từ gỗ thấp hơn so với phương pháp nghiền bột cơ học nên phương pháp nghiền bột hóa học đòi hỏi

chi phí cao.

Ở các nước phát triển, khoảng 90% quá trình sản xuất bột giấy dung phương pháp hóa học, nhất là

phương pháp bột Kraft.

-Nấu: Xơ được tách chọn lọc từ linhin bằng cách nấu với hóa chất ở nhiệt độ và áp suất cao trong

nồi nung. Đối với quy trình sản xuất bột Kraft, quá trình nấu được thực hiện theo mẻ với kiềm

(NaOH) và hơi nước. Điều khó tránh khỏi là một phần xenlulôzơ và bán xenlulôzơ bị hòa tan

Trong trường hợp sản xuất bột cơ học, linhin được tách ra chủ yếu do nghiền.

Trong trường hợp sử dụng giấy loại, nguyên liệu thô là giấy loại được làm rối trong quá trình tái

tạo bột giấy

Sau đó bột được tẩy mực nếu cần thiết. Chất tuyển nổi thường được sử dụng trong quá trình tẩy

mực.

92

Bột giấy chưa tẩy

Độ trắng: 20-45%

Lượng bột thu hồi : 90-

95%

Bột giấy đã tẩy

Độ sáng: 85-88%

Lượng bột thu hồi :45-

55%

Nghiền vụn và chuẩn

bị

Nghiền vụn: Sợi bột giấy được nghiền vụn và xay cùng với nước. Sợi bột được làm rối kỹ . Sau đó

được cắt, thủy hóa, trương nở và xoắn vào nhau.

Chuẩn bị: Bột được làm sạch và tách nước. Hỗn hợp bột được tẩy trắng, cuối cùng là trộn với các

hoá chất và xúc tác khác. Các chất phụ gia và chất độn được thêm vào hỗn hợp bột giấy trong bể

trộn. Thông thường, các chất hoá học được sử dụng là nhựa thông, phèn, bột đá, chất tạo màu (có

thể có), chất tẩy trắng quang học và chất kết dính.

Sản xuất giấy Sàng sợi, hình thành

lớp sợi, tách nước và

sấy khô

Hỗn hợp bột giấy được làm sạch để loại bỏ các chất phụ gia thừa và tạp chất, sau đó được đưa vào

máy sản xuất giấy với nồng độ khoảng 1%.

Bột giấy được đưa vào lưới xeo. Nước chảy xuống từ nước xeo, sau đó được ép và tách nước. Lớp

sợi hình thành.

Sau công đoạn ép, lớp giấy ướt được sấy khô bằng máy sấy.

Quy trình phụ Cấp nước, điện và

nhiệt

Thành phụ trợ bao gồm: hệ thống cấp nước, cấp điện, nồi hơi, hệ thống khí nén và mạng lưới phân

phối hơi.

Ngành sản xuất giấy và bột giấy sử dụng rất nhiều nước và nguồn nước được cung cấp từ mạng

lưới cấp nước ở địa phương hoặc từ các giếng khoan của nhà máy. Có một số nhà máy lấy nước từ

sông để sử dụng trong sản xuất, trong trường hợp này nguồn nước phải được xử lý trước khi sử

93

dụng. Tuy nhiên, nước dùng cho nồi hơi phải được xử lý cẩn thận để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu

Nguồn: Kami eno Michi (Cách sản xuất giấy)

94


Một số phương pháp sản xuất bột được trình bày trong bảng sau. Trong các phương pháp này,

phương pháp bột Kraft được sử dụng phổ biết nhất trên thế giới. Theo tài liệu tham khảo từ

Hiệp hội Kiểm soát và Phòng ngừa Ô nhiễm của EU (IPPC), bột Kraft chiếm hơn 80% bột

giấy trên thế giới. Ưu điểm của bột giấy Kraft được mô tả như sau:

Nguyên liệu thô đa dạng; gỗ mềm và gỗ cứng có thể chấp nhận

Ít gây ô nhiễm (Các chất hữu cơ trong dịch đen được đốt trong nồi nung thu hồi)

Có thể thu lại được hoá chất và năng lượng trong quá trình thu hồi.

Tuy nhiên, quá trình tạo bột giấy Kraft cũng có các nhược điểm, ví dụ như chi phí đầu tư cao

và mức độ thu hồi xenlôluzơ thấp. Gỗ trong tự nhiên thường chứa khoảng 50% nước và phần

cứng thường có tỷ lệ khoảng 45% xenlôluzơ, 25 % hemixenloluzơ và 25% linhin cùng 5%

các chất hữu cơ và vô cơ khác. Trong quá trình sản xuất bột bằng hoá học, các hóa chất được

sử dụng để hoà tan linhin và giải phóng sợi gỗ. Do đó, linhin và nhiều chất hữu cơ khác được

đưa vào dạng mà từ đó các hóa chất và năng lượng của linhin cùng các chất hữu cơ khác có

thể được thu hồi. Mức độ thu hồi phụ thuộc vào các hóa chất cơ bản được sử dụng và cấu

hình của quy trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất bột cơ học, các máy cắt, xén cơ học

được sử dụng để kéo tách các sợi; mặc dù vẫn có sự phân hủy một số chất hữu cơ phần lớn

linhin vẫn còn trong sợi.

Bột giấy được sản xuất theo các cách khác nhau có các đặc điểm khác nhau, giúp

chúng phù hợp với từng loại sản phẩm cụ thể. Hầu hết bột giấy được sản xuất với mục đích

nhằm phục vụ các hoạt động sản xuất tiếp theo như sản xuất giấy hoặc giấy bìa. Một số

trường hợp bột giấy được sản xuất cho các mục đích đã được trù định từ trước như phục vụ

cho sản xuất tấm xơ ép và các sản phẩm vì mục đích sử dụng khác như sợi thuỷ tinh mỏng

hoặc các sản phẩm khác sản xuất từ xenlôluzơ hoà tan.

Giấy được sản xuất bằng cách sử dụng giấy tái chế làm nguồn sợi sẽ cần phải làm

sạch tạp chất trước khi sử dụng và có thể cần tẩy mực tuỳ theo chất lượng của nguyên liệu tái

chế và các yêu cầu của sản phẩm cuối cùng trong quá trình tài chế. Sợi có thể được sử dụng

nhiều lần tuỳ theo chất lượng của nguyên liệu tái chế và mục đích của sản phẩm cuối cùng.

Trọng lượng của sản phẩm giấy có thể bao gồm tới 45% là chất phụ gia, chất đệm,lớp sơn

phủ, và các hợp chất khác.

95


Bảng 3-17: Các loại bột giấy và quá trình sản xuất bột giấy

Sản xuất bột

hóa học

Bột giấy Kraft đã được tẩy

trắng (BKP)

Sản xuất bột

cơ học

Bột nghiền (GP)

Bột giấy Kraft không tẩy

trắng (UKP)

Bột nghiền tinh (RPG)

Bột Sunphua (SP) Bột nhiệt cơ (TMP)

Sản xuất bột

nghiền hóa học

Bột kiềm

Bột kiềm lạnh

Sản xuất bột

bán hóa học

Bột bán hóa học (SCP) Khác Bột không phải từ gỗ (ví dụ: từ

tre)

Bột nghiền hóa học (CGP)

Nguồn: Hiệp hội Phòng ngừa và Bồi thường các Tổn hại về Sức khỏe liên quan đến Ô nhiễm

Sơ đồ quá trình sản xuất giấy và bột giấy thông thường được mô tả dưới đây

.

Nguồn: Hiệp hội Phòng ngừa và bồi thường các Tổn hại về sức khỏe liên quan đến ô nhiễm

Hình 3-20: Quá trình sản xuất bột giấy Kraft

96


Nguồn: Hiệp hội Phòng ngừa và bồi thường các Tổn hại về sức khỏe liên quan đến ô nhiễm

Hình 3-21: Quá trình sản xuất bột cơ học


Hình 3-22: Quá trình sản xuất bột giấy từ giấy loại và khử mực

97



Hình 3-23: Quy trình sản xuất giấy

b. Nước thải

Từ hiểu biết của người sử dụng, các chất ô nhiễm chính trong nước thải ngành sản xuất giấy

và bột giấy là các chất hữu cơ như xơ xenlulôzơ không thu hồi được hoặc linhin. Trong quá

trình nghiền vụ và chuẩn bị, các chất đệm được bổ sung để cải thiện độ trắng, độ đục, độ

phẳng và mềm của bề mặt giấy và khả năng hút mực. Thông thường đất sét, bột tan hoặc

canxi cacbonnat sẽ được thêm vào. Giấy ban đầu có tính xốp và hút nước. Do vậy cần phải

tạo đặc tính chống thấm nước cho giấy để ngăn hiện tượng nhòe mực. Để phục vụ mục đích

này dung dịch hồ sợi được thêm vào trong quá trình sản xuất. Côlophan thường, các tác nhân

cố định và nhôm sunphát luôn được sử dụng trong quá trình sản xuất giấy. Tất cả các phần

còn lại của các chất vô cơ này đều có trong nước thải. Trong trường hợp bột được tẩy, trong

nước thải sẽ có Clo và các hợp chất hữu cơ Clo. Chúng được phát hiện dưới dạng AOX

(Absorbable Organically bound Halogens-các halogen hữu cơ dễ bị hấp thụ)

98

Screening and formulation of paper layer

Press and dewatering

Drying

Improvement of smoothness etc.


.

Bảng 3-18: Các chất ô nhiễm trong quá trình sàn xuất giấy và bột giấy

Quy trình Cắt và bóc vỏ Sản xuất bột bằng phương pháp hóa học

Nấu Rửa Tẩy trắng

Chất ô nhiễm Bụi từ quá trình

bóc vỏ và mùn

cưa

Linhin, xơ sợi, các

hóa chất thừa

(dung dịch đen)

Cát

Kim loại

Gỗ

Linhin clo hóa và

các hợp chất hữu

cơ clo

Thông số SS, Màu COD, Màu (đen),

Tổng Nitơ

SS COD,(BOD), Clo,

AOX

Các đặc tính Độ pH cao (13-14)

Mùi

Axít và kiềm

Ghi chú: AOX các halogen hữu cơ dễ bị hấp thụ (Absorbable Organically bound Halogens)

Quy trình Sản xuất bột bằng phương pháp cơ học Sản xuất bột từ

giấy loạiNghiền Rửa Tẩy trắng

Chất ô nhiễm Bụi từ quá trình

nghiền

Cát

Kim loại

Gỗ

các hợp chất hữu

cơ clo

Sợi mịn, thành

phần mực, các hóa

chất tẩy

Thông số SS,COD, Màu SS,COD COD, Clo, AOX SS, các chất vô cơ,

Clo

Các đặc tính

Quy trình Nghiền bột giấy

và tinh luyện

Sản xuất giấy

Chất ô nhiễm Sợi mịn, các hóa

chất

Sợi mịn, các hóa chất

Thông số SS, các hóa chất SS, các hóa chất

Các đặc tính Lượng chất ô

nhiễm thấp


nhưng lượng chất ô nhiễm

thấp.

Nước thải từ quá trình làm

giấy thường được tái sử

99


dụng trong quá trình sản

xuất bột giấy.

(Nguồn: Tài liệu hướng dẫn xử lý nước thải, Muto., 1973)

thể hiện tải lượng COD tại một nhà máy sản xuất giấy ở Nhật Bản. Có rất nhiểu ví dụ về tải

lượng và COD trong các tài liệu và sách về sản xuất giấy và bột giấy. Tuy nhiên, tải lượng COD

trong sản xuất bột kiềm và bột kiềm lạnh thường được sử dụng ở Việt Nam lại không có trong

các tài liệu này. Các công nghệ này đã lạc hậu và không còn được sử dụng tại các nước phát

triển. Nhưng tải lượng COD của phương pháp sản xuất bột giấy này là khá lớn. Bảng 16 đưa ra

hàm lượng các chất ô nhiễm do Bộ Công Thương Nhật đã khảo sát. Nồng độ COD thường trong

khoảng 140-2.960 ppm. Nồng độ COD thay đổi tùy thuộc và công nghệ sản xuất bột giấy và

điều kiện hoạt động.

Bảng 3-19: Kết quả khảo sát mức độ tiêu thụ nước và tải lượng COD tại nhà máy giấy

Nhật Bản

Quá trình Khả năng thu

hồi bột (%)

Mức độ tiêu thụ

nước (m3/t)

Tải lượng COD

đơn vị (kg/t)

Vật liệu nguyên

sinh

GP, TMP 30-81(50) 20-31(25)

UKP 40-55(52) 35-110 (60) 10-28(13)

BKP 37-53(48) 80-220(140) 30-60(43)

SCP 65-80(74) 42-52(50) 40-40(42)

CGP 80-90(84)

Giấy loại DIP 45-200(95) 30-56(36)

Tái chế bột

(không khử mực)

20-115(60) 7-20(12)

Ghi chú; Do Bộ Công Thương tiến hành khảo sát, Năm khảo sát: 1987,

( ): giá trị trung bình,

Bảng 3-20: Ví dụ về chất lượng nước thải của nhà máy giấy tại Nhật Bản

Nhà

máy

Phương pháp

sản xuất bột

PH Cặn bốc

hơi

Chất bay

hơi

SS COD BOD Khối

lượng

Nơi tiếp

nhận nước

thải

A KP,SP,CGP, 4.6 1,670 1,180 391 790 442 132,000 Biển

100


GP

B SCP 5.6 4,080 1,570 55 370 220 42,000 Sông

C KP 7.8 508 345 140 140 134 114,000 Sông

D KP 6.1 875 384 122 199 135 91,000 Sông

E SP 3.5 4,130 4,130 136 2,960 1,330 144,000 Biển

F KP 10.7 3,760 1,760 360 782 400 2,500 Sông

Ghi chú: Đơn vị lưu lượng; m3/ngày, các đơn vị khác; ppm.

(Nguồn: Tài liệu hướng dẫn xử lý nước thải, Muto., 1973)

c. Công nghệ xử lý nước thải

Do những chất ô nhiễm chính là các hợp chất hữu cơ, công nghệ xử lý thường được áp dụng là

xử lý sinh học (xử lý sinh học hiếu khí). Các bước xử lý nước thải nói chung bao gồm

Xử lý sơ bộ (Xử lý hóa lý): Loại bỏ cặn, trung hòa, làm mát và cân bằng

Xử lý bậc hai (Xử lý sinh học)

Xử lý bậc ba (Kết tủa hóa học, nếu cần thiết)

Hầu hết các trường hợp nước thải từ sản xuất giấy và bột giấy được xử lý bằng phương pháp

hiếu khí. Các phương pháp xử lý hiếu khí thông dụng nhất được sử dụng trong xử lý nước thải

sản xuất giấy và bột giấy là bể sục khí hoặc công nghệ bùn hoạt tính. Phương pháp đầu tiên tuy

không giảm được nhiều lượng chất ô nhiễm nhưng giá thành rẻ hơn..

Một bể ô-xi hóa nước thải:

Bể ô-xi hóa nước thải có thể tích lớn với thời gian ổn định cho nước thải từ 3 đến 20 ngày. Vi

sinh vật sinh trưởng và tồn tại ở dạng lơ lửng trong khối dung dịch dẫn đến hàm lượng cặn trong

hồ tương đối thấp, 100-300mg/l. Ôxi cần thiết cho sự sinh trưởng của vi sinh vật được cung cấp

riêng bằng các thiết bị sục khí cơ học. Các tuốc bin sục khí trên bề mặt thường được sử dụng

trong các máy sục khí, nhưng đối với những hồ sâu thì máy sục khí đáy tự cấp không khí hoặc

nén khí cũng được sử dụng. Các thiết bị sục khí cũng đáp ứng các yêu cầu kết hợp trong giữ các

chất cặn ở dạng lơ lửng và tăng cường hoạt động của vi khuẩn. Các bể thông khí có diện tích và

thể tích lớn nên cần có đất để đào bể và có thể cần có hoặc không có vùng lắng. Quá trình sinh

học không liên quan đến tuần hoàn sinh khối trong hồ từ khi kết thúc cho đến khi bắt đầu. Bùn

lắng ít khi phải nạo vét, thường là khoảng 1-10 năm một lần. Ngày nay các bể sục khí không

được sử dụng rộng rãi vì nhiều lý do, một lý do quan trọng là hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm

thấp so với phương pháp sử dụng bùn hoạt tính.

101


Bể ô-xi hóa nước thải có thể áp dụng cho các nhà máy đang sản xuất bột Kraff hoặc các nhà

máy mới. Tuy nhiên việc sử dụng bể lọc sinh hóa đang giảm dần, chủ yếu là do khả năng loại bỏ

các chất ô nhiễm thấp, đòi hỏi diện tích đất và thể tích bể lớn, năng lượng dùng cho quá trình

sục khí và hòa trộn lớn trong khi hiệu quả sử dụng thấp. Thêm vào đó các vấn đề về bọt thải và

mùi vẫn xảy ra. Việc nạo vét và xử lý bùn cặn lắng trong hồ cũng gặp phải những khó khăn.

Phương pháp bùn hoạt tính:

Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính gồm có hai bể chính, bể lọc sinh hóa và bể lắng đợt hai (bể

trầm tích). Ở quá trình thứ nhất, trong bể lọc sinh hóa, nước thải được xử lý qua hệ vi sinh vật

(bùn hoạt tính) ở nồng độ cao. Hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính cho các nhà máy sản

xuất bột Kraft có thời gian lưu trữ nước trong khoảng 15-48h, ở các hệ thống mới giá trị này

thường lớn hơn. Bùn được tách ra khỏi nước trong bể lắng. Phần lớn bùn được tái chế trở lại bể

lọc sinh hóa, nơi cần có nồng độ bùn cao. Để phù hợp với sự phát triển của mạng lưới, một phần

nhỏ bùn được lấy ra khỏi hệ thống như là lượng bùn dư. Ôxi và quá trình hòa trộn trong bể sinh

hóa được cung cấp bằng thiết bị sục cơ khí.

Quy trình này có thể được áp dụng đối với các nhà máy đang và mới sản xuất bột Kraft. Trong

các nhà máy giấy hiện nay, một số biện pháp giảm lượng nước tiêu thụ nên được sử dụng để

giảm chi phí đầu tư. Quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính thường được áp dụng khi đòi hỏi hiệu

quả xử lý cao đến rất cao. Trong trường sau, quá trình xử lý sinh học hai giai đoạn là lựa chọn

không bắt buộc. Hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính được sử dụng rộng rãi trong ngành

sản xuất giấy và bột giấy. Theo ước tính sơ bộ thì có khoảng 60-75% các trạm xử lý nước thải

bằng phương pháp sinh học của ngành giấy áp dụng quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính. Ưu

điểm của quy trình này là hiệu quả xử lý cao đến rất cao, có khả năng kiểm soát các quá trình

(đặc biệt là quá trình tiêu thụ ôxi), và diện tích đất yêu cầu tương đối nhỏ.

Nhược điểm của quá trình này là nguy cơ tổn thương dẫn đến rối loạn khá cao và nguy cơ hoạt

động không ổn định khi chưa có các biện pháp bảo vệ, ví dụ như trong bể điều hòa, sản lượng

bùn t hải sinh học và chi phí vận hành cao. Trong một số trường hợp nước thải cần được xử lý

tiếp bậc ba. Hầu hết các trường hợp xử lý bậc ba dùng biện pháp kết tủa hóa học đơn giản. Các

hóa chất thường dung cho quá trình này gồm có:

Muối nhôm - Al2(SO4)3 và Aln(OH)mCl3n-m

Muối sắt II (Fe(III)) - FeCl3 and Fe2(SO4)3

Muối sắt III (Fe(II)) - FeSO4

Vôi

102


Xử lý nước thải bậc 3 được sử dụng chỉ khi có yêu cầu giảm nồng độ dưỡng chất trong nước

thải

Bảng 3-21: Quy trình sản xuất và quy trình xử lý nước thải

Quy trình sản xuất Các chất ô nhiễm chính Công nghệ xử lý nước thải

Bóc vỏ và cắt vụn Vỏ cây, vụn gỗ Sàng, lọc

GP, TMP Các chất hòa tan (linhin) Đông tụ và sa lắng

Nấu bột KP, SP Các chất hòa tan (linhin) và

hóa chất Xử lý sinh học + Đông tụ và sa

lắng (Tuyển nổi bằng khí hoà tan,

dissolved air flotation- DAF) Tẩy trắng bột KP, SP Các chất hòa tan (linhin) và

các hóa chất

DIP Các chất phụ gia, Bột hồ và

các thành phần mực.

Sản xuất giấy Các chất phụ gia, sợi

xenlulôzơ n mịn

Đông tụ-sa lắng (Tuyển nổi bằng

khí hoà tan, dissolved air flotation-

DAF)

Ghi chú: GP; Bột nghiền, TMP: Bột nhiệt cơ, KP; Bột Kraft, SP: Bột sunphua, DIP: Bột khử

mực

Bảng 3-22: Các hệ thống xử lý nước thải trong ngành sản xuất giấy và bột giấy ở Nhật Bản

(Năm 1991）

Công nghệ xử lý Nước thải

Bột SX giấy Tái chế

Một giai

đoạn

A1 1 1 2

A2 11 39 8

A3 4 19 9

B 7 2 2

Tổng 23 61 21

Nhiều

giai đoạn

A+A 2 19 5

A+B 26 24 22

A+B+A 7 7 10

A+B+A+A 2 2 2

Khác - 1 2

Tổng 37 53 42

103


Ghi chú: A: Xử lý hóa lý

B: Xử lý sinh học hiếu khí

A1: Kết tủa hóa học

A2: Đông tụ và sa lắng

A3: Tuyển nổi bằng khí hòa tan

104

Bảng 3-23: Cơ cấu xử lý nước thải trong các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy

Nguồn: Cơ sở dữ liệu kỹ thuật vận hành, Hiệp hội môi trường nước Châu Á (WEPA)

Design Actual Design Actual Design Actual Design Actual Design Actual

12,000 8,600 11,000 9,000 30,000 30,000 120 m3/day

3,098,850 2,160,000 17,402,688 17,402,688

2,592 3,213 7,200 6,700 13.5 ton/monthInfluent Effluent Influent Effluent Influent Effluent Influent Effluent

SS (mg/L) 1,750 40 1,500 30 80 50BOD (mg/L) <70 mg/L 850 30 20 150 20COD (mg/L) <150 mg/L 120 150 50T-N (mg/L)T-P (mg/L)pHSS (mg/L) 1,750 40 1,500 6.1 1,300 10 350-1,200 90-180 60 40BOD (mg/L) <70 mg/L 850 3.6 916 4 200 60-120 34 4COD (mg/L) <150 mg/L 3,111 67 1,000 130 15T-N (mg/L) NH4-N;8T-P (mg/L) 3pH

MalaysiaWastewater from paperproduction (raw material: wastepaper)

Solids separtion by air cavitationflotation(ACF), sand filter andgranular activated carbonadsorption(GAC)

liquid – solids separation by usingair cavitation floatation (ACF)system, sand filters and GAC(Granular Activated Carbon)

Pre-sedimentation tank;6,400m3,Aeration basin; 59,000 m3,Final sedimentation tank; 6,400m3

Equalization,Coagulation/Flocculation sump;162 ｍ3,Anarobic tank;74 m3, PrimaryClarifier;165 m3, Activatedsludge tank;130 ｍ３, ACFsystem;180 m3, GAC:10.8 m3

Lao PDRWastewater from paper mill

Aerated Lagoon

Storage　pond→Screening→Flocculation→Stabilization→pHadjustment→Aeration　Lagoon→Sedimetnation　tank→Sludgestorage　pond→Dewatering　sandbed　→Effluent

ThailandWastewater from papermanufacturing process

Activated sludge

Pump sump→Pre-sedimentationtank→Aeration basin　→ Finalsedimentation　tank→Effuluent

JapanWastewater from pulp and paperproduuction process

Cooking facility:Chemical precipitation+Activatedsludge process+Chemicalprecipitation/ Pressure floatationCleaning & bleaching facility:Air-added floatation + Fluidizedbed biofilm filtrationprocess+Pressure floatation

Activated sludge tank: 400 m³No1 Post pressure floatation tank:3.86m × 6.4m,No.2 pressure floatation tank:2.64m(w) × 10.9m(l) × 4.11m(h)No.3 pressurefloatation tank:3.86m(w) × 6.4m(l) × 4.11m(h)Fluidized bed biofilm reactor:3.2 m(w) × 6.6 m(l) × 5.6 m(h) ×2 units

Annual eamount of sludgegeneration (Dry short ton)

Country IndonesiaWastewater from paper mill

Chemical + Biological Process

Equalization→Coagulation→Floculation→Primary　Clarifier→Aeration→Secondary　Clarifier→Effluent

Equalization basin ; 787.5 m³Coagulation basin ; volume 72 m³Floculation basin ; volume 137.5m³,Primary clarifier ; volume1,330 m³,Aeration basin ; volume14,050 m³,Secondary clarifier ;volume 1,717 m³,Control basin ;volume 180 m³

Overview

Processperformance

Design

Actual

Wastewater characteristics

Treatment process

Process flow diagram

Specification of reactors &primary equipment

Daily amount of treatedwater (m3/day)

Annual electricconsumption (kWh)

105


3.3.2 Công nghệ sản xuất sạch hơn

a. Cắt giảm lượng nước thải

Các nhà máy giấy sử dụng rất nhiều nước cho quá trình sản xuất, rửa và làm lạnh. Do

đó việc cắt giảm lượng nước sử dụng là rất quan trọng. Hình dưới đây thể hiện sự thay đổi về

tổng lượng nước sử dụng trong ngành sản xuất giấy và bột giấy ở Nhật Bản. Hiện nay mức tiêu

thụ đã đạt được ở mức khoảng 85m3/tấn. Bảng 25 thể hiện lượng nước sử dụng trong quá trình

sản xuất giấy.Các biện pháp thông thường để giảm lượng nước tiêu thụ bao gồm:

Giảm lượng nước rửa trong quá trình chưa tẩy trắng.

Tái sử dụng nước làm lạnh

Thay đổi trong quá trình pha loãng nước (nước mới → nước tái sử dụng*)

*: dùng nước rửa từ quá trình khác

Tái sử dụng nước từ quá trình làm giấy

Hình 3-24: Sự thay đổi tổng lượng nước tiêu thụ trong ngành sản xuất giấy và bột giấy ở Nhật

Bản

Lượng nước tiêu thụ (m3/t)

Năm

106


Bảng 3-24: Lượng nước tiêu thụ trong quá trình sản xuất giấy

Loại bột Đơn vị nước sử dụng (m3/t)

Bột nguyên

sinh*1

UKP*2 Bột Kraft chưa tẩy trắng UKP*2

BKP Bột Kraft đã tẩy trắng BKP

SCP Bột bán hóa học SCP

CGP Bột nghiền hóa học CGP

TMP Bột nhiệt cơ TMP

Bột từ giấy loại Bột nghiền lại Báo, tạp chí bỏ đi 30-80 (65)

Giấy loại hỗn hợp 10-65 (25)

Khử mực + Bột

đã tẩy trắng

Báo, tạp chí bỏ đi 10-90 (65)

Giấy loại hỗn hợp 95-165 (125)

Nguồn Do Bộ Công Thương tiến hành khảo sát năm 1987

*1: Bột từ vụn gỗ

*2: Cho cấy lá rộng

*3: Giá trị trung bình

Lượng nước thải trung bình từ quá trình sản xuất bột giấy ở Nhật Bản là 90 m3/tấn kkk (không

khí khô). Tuy nhiên ở các nước Xcăng-đi-na-vi chỉ khoảng 40 m3/tấn kkk. Đối với các nhà máy

giấy ở Bắc Mĩ lượng nước thải trung bình gấp 1.5 đến 2 lần so với ở Nhật Bản. Nguyên nhân là

quá trình sản xuất giấy của các nước này tiêu thụ lượng nước lớn. Các nước này vẫn chưa tìm

được phương pháp mới để cắt giảm lượng nước sử dụng trong sản xuất. Có thể hình dung được

lượng nước sử dụng đối với toàn bộ ngành giấy có thể giảm xuống 45 đến 50 m3/tấn kkk;

b. Giảm thiểu các chất ô nhiễm

b.1 Thay đổi quy trình sản xuất giấy và thu hồi hóa chất, nhiệt.

Ngành sản xuất giấy và bột giấy đã có lịch sử là một ngành gây ô nhiễm lớn. Vào những năm 1970, một nửa tải lượng BOD ở Nhật Bản phát sinh từ ngành sản xuất giấy và bột giấy.

Sơ lược về ngành sản xuất giấy và bột giấy ở Nhật Bản

Sản lượng: 31 triệu tấn/năm (Việt Nam; 0,8 triệu tấn/năm) Công ty TNHH Giấy Oji: 8,2

triệu tấn/năm

Lượng tiêu thụ bình quân: 240 kg/ người năm/ (Việt Nam; 16 kg/năm/người)

Doanh thu: 7,000 tỉ Yên Nhật/năm (65 tỉ US$), bằng 1.4 % GDP của Nhật

Nhân công: 210 nghìn người

107


Nguyên liệu thô; Bột nguyên sinh 40%, Giấy loại 60%, Giấy loại là nguồn nguyên liệu thô

chính để sản xuất bìa cứng

Quy trình sản xuất bột; sản xuất bột hóa chất (Bột Kraft ) >80%

Ngành sản xuất giấy và bột giấy có lịch sử là một ngành rất ô nhiễm. Vào những năm

1970,một nửa tải lượng BOD ở Nhật Bản phát sinh từ ngành sản xuất giấy và bột giấy

Tuy nhiên tình trạng này đã thay đổi mạnh. Hình dưới đây thể hiện sự thay đổi về lượng CODMn

thải ra của ngành giấy. Trong năm 1970, ngành giấy và bột giấy trên cả nước Nhật thải ra 2,2

triệu tấn CODMn. Năm 1989, sản lượng giấy đã tăng mạnh. Nếu lượng CODMn thải ra được tính

dựa theo số liệu của năm 1970 thì sẽ là 4,5 triệu tấn một năm. Nhưng trên thực tế lượng COD Mn

thải ra năm 1989 chỉ là 0,2 triệu tấn. Theo như phân tích các nhân tố góp phần vào sự thay đổi

này đó là sự chuyển đổi sang công nghệ sản xuất bột Kraft, sự cải thiện trong việc thu hồi dung

dịch đen và cải tiến trong công nghệ xử lý nước thải. Sự chuyển đổi sang công nghệ sản xuất

bột Kraft đã giảm 2,5 triệu tấn COD Mn (4.5-2=2.5 triệu), thu hồi dịch đen có thể giảm 1,1 triệu

tấn(2-0.9=1.1 triệu). Sự trong cải thiện trong việc thu hồi dịch đen đồng hành cùng với sự

chuyển đổi sang công nghệ bột Kraft. Rõ ràng 80% CODMn giảm được là nhờ sự thay đổi công

nghệ, tuy nhiên việc đó cần phải có sự đầu tư.

Nguồn: Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm (tập 3, Ngành Sản xuất Giấy và Bột

giấy, Tháng 3 năm 1998, Tổ chức Môi trường Nhật Bản)

Hình 3-25: Giảm lượng CODMn trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy

WWT CPPBLR

220

20 90 200 450

WWT: Wastewater TreatmentBLR; Black Liquor RecoveryCPP; Change of Production Process (Change to KPpulping process)

Unit; 10,000 ton1970

1989

020040060080010001200

194519501955196019651970197519801985199019952000

×10,00

0　t SPSCPMPKP

Lượng bột giấy

108


Ghi chú: KP: Bột Kraft, MP: Bột cơ học, SCP: Bột bán hóa, SP: Bột sulphate

Nguồn: Hiệp hội Giấy Nhật Bản

Hình 3-26: Sự chuyển đổi phương pháp sản xuất bột giấy ở Nhật Bản

Tổng quan về vòng tuần hòa của các chất hóa học được trình bày trong Nguồn: Hiệp hội Kiểm

soát và Phòng ngừa Ô nhiễm (IPPC), Tài liệu tham khảo về các công nghệ tốt nhất dùng trong

ngành sản xuất giấy và bột giấy, Tháng 12 năm 2001 minh họa các bước chính trong quy trình

và chức năng của chúng

Nguồn: Hiệp hội Kiểm soát và Phòng ngừa Ô nhiễm (IPPC), Tài liệu tham khảo về các công nghệ tốt nhất dùng trong

ngành sản xuất giấy và bột giấy, Tháng 12 năm 2001

Cô đặc dịch đen

Nấu bằng NaOH và Na2S

Thu hồi hóa chất và nhiệtThu hồi hóa chất

Tái tạo NaOH và Na2S

109


Hình 3-27: Thu hồi các chất hóa học và sự suy giảm các chất hữu cơ trong sản xuất bột Kraft

Hệ thống thu hồi trong một nhà máy sản xuất bột Kraft có ba chức năng:

Thu hồi các chất vô cơ dùng trong sản xuất bột

Phá hủy cấu trúc của nguyên liệu hữu cơ hòa tan và thu hồi năng lượng như hơi nước

và điện.

Thu hồi các sản phẩm hữu cơ phụ có giá trị.

Nhiên liệu có thể thu hồi từ dịch đen đáp ứng thừa như cầu tự cấp về điện và nhiệt cho

các nhà máy sản xuất bột Kaft. Các sản phẩm phụ hữu cũng đóng góp một phần kinh tế đối với

các nhà máy sản xuất bột Kaft. Công đoạn chính trong hệ thống thu hồi hóa chất là công đoạn

bay hơi dung dịch đen (nấu dung dịch và rửa bằng dòng rửa ngược, nung dịch đã bay hơi trong

nồi hơi thu hồi và kiềm hóa, phục hồi vôi).

Dịch đen được thải ra từ quá trình sản xuất bột giấy. Đối với quá trình sản xuất bột

Kraft, do thành phần chính của dịch đen là lignin nên nhiệt trị của nó có thể bằng một nửa dầu

nặng, bởi vậy có thể được dùng làm nhiên liệu. Mật độ chất rắn trong dịch đen sau quá trình nấu

là khoảng 20% và không thể tận dụng làm nhiên liệu. Vì vậy dung dịch đen sẽ được cô đặc với

70% bằng phương pháp bay hơi. Sau đó dịch đen cô đặc được phun vào một nồi nấu đặc biệt

gọi là “nồi nấu thu hồi” để nung.

Các chất bã còn lại tích tụ ở đáy của nồi thu hồi. Phần còn lại này được gọi là phần nóng chảy

và có thể hoàn tan được trong nước. Nếu them vôi nung và nước, phần nung chảy này có thể

chuyển thành dung dịch trắng với thành phần chính là NaOH và Na2S. Dung dịch trắng được

dùng trong quá trình nung. Có thể thu hồi đến 98 % hóa chất thông qua hệ thống phục hồi này,

nhờ đó các nhà máy có thể giảm lượng tiêu thụ hóa chất đáng kể. Ngoài ra, các nhà máy có thể

tận dụng nhiệt từ nồi thu hồi. Ví dụ, các nhà máy có thể lắp đặt nồi hơi với nồi thu hồi để tận

dụng được cả nhiệt và điện từ quá trình này. Có rất nhiều nhà máy giấy và bột giấy ở Nhật có

thể tự cấp hầu hết lượng điện dùng trong nhà máy.

c. Giảm thiểu AOX (Absorbable Organically bound Halogens -Các Halogen hữu cơ dễ bị hấp thụ)

Từ báo cáo về một lượng nhỏ điôxin đã được phát hiện trong cá sống ở gần mương

thải nước của nhà máy giấy ở Nhật Bản vào năm 1991, có ý kiến cho rằng quá trình sản xuất

giấy có liên quan đến điôxin. Với các nhà máy sản xuất sản phẩm giấy với độ trắng cao, quá

trình tẩy trắng là cần thiết. Trong quá trình tẩy trắng thường sử dụng Clo (khí), natri hyđrôxýt,

clo điôxít (ClO2) và natri thiosunphát. Trong số các hóa chất này Clo có khả năng tẩy trắng

110


mạnh, bên cạnh đó giá thành còn khá rẻ. Tuy nhiên Clo có nhiều phản ứng phụ do vậy dễ dẫn

đến việc sản sinh AOX. Mặc dù pháp luật không quy định, Hiệp hội công nghiệp sản xuất giấy

ở Nhật Bản đã và đang làm mọi cách để giảm sự phát sinh các chất độc hại có thể dẫn đến ô

nhiễm điôxin. Cụ thể, Hiệp hội đặt ra mục tiêu là lượng AOX tạo ra phải ít hơn 1,5 kg AOX trên

một tấn bột giấy.

Các quy trình tẩy trắng không dùng Clo như sau đây.

Tẩy trắng ECF (Elemental Chlorine Free): Quá trình này không dùng trực tiếp clo, nhưng sử

dụng các chất tẩy trắng thành phần có clo (elemental chlorine) như clo điôxít (CLO2). Ví dụ, bột

được tẩy sơ bộ bằng ôxi sau đó tiếp tục tẩy trắng bằng clo điôxít.

Tẩy trắng TCF (hoàn toàn không dùng clo): Quá trình này không sử dụng clo cũng như các chất

tẩy trắng thành phần có clo. Ví dụ tẩy trắng bột bằng ôzôn.

Nhờ những biện pháp này, các nhà máy giấy đã đạt được mục tiêu trên vào cuối năm

1993. Hiện tại giá trị AOX trung bình của các nhà máy giấy đạt 0,7 kg AOX trên một tấn bột,

thấp hơn đáng kể so với mục tiêu mà Hiệp hội công nghiệp sản xuất giấy đã đề ra . So sánh với

các quá trình tẩy trắng thông thường, quá trình tẩy trắng mới có chi phí cao hơn. Tuy nhiên chi

phí tổng hầu như không thay đổi so với quá trình tẩy trắng thông thường vì tải lượng chất ô

nhiễm trong xử lý nước thải được giảm đi.

d. Ví dụ về các công nghệ sản xuất sạch hơn của Trung tâm Sản xuất Sạch Việt Nam

Trung tâm Sản xuất Sạch hơn Việt Nam (VNCPC) được thành lập ngày 22 tháng 4

năm 1998 trong khuôn khổ dự án VIE/96/063, do Bộ Giáo dục và Đào tạo (MOET) ký với

UNIDO. Các hoạt động của Trung tâm được chính phủ Thụy Sĩ tài trợ. VNCPC cung cấp các

dịch vụ chất lượng cao cho các nhà cung cấp dịch vụ và các ngành công nghiệp về các lĩnh vực

như đánh giá sản xuất sạch, kỹ thuật tài chính, tư vấn công nghệ, đào tạo và thông tin. Mục tiêu

của Trung tâm Sản xuất Sạch Việt Nam là đóng góp vào sự phát triển công nghiệp bền vững ở

Việt Nam.

VNCPC đã biên soạn tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn cho một số ngành công

nghiệp. Bảng 3-16thể hiện một số ví dụ về công nghệ sản xuất sạch hơn cho ngành giấy và bột

giấy tại Việt Nam. Tài liệu hướng dẫn đầy đủ được trình bày kèm theo trong PHỤ LỤC. Chi tiết

trong phụ lục http://www.vncpc.org、http://cpi.moit.gov.vn.

Bảng 3-25: Ví dụ về công nghệ sản xuất sạch hơn cho các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy

111

http://www.vncpc.org/


GIẢ

M C

HẤ

T T

HẢ

I TẠ

I HIỆ

N T

RƯ

ỜN

G

QU

ẢN

LÝ

NỘ

I BỘ

T

ỐT

Khắc phục các điểm rò rỉ

Đóng các vòi khi không sử dụng

Phủ các tấm chắn để chống tràn

thông các điểm bị tắc ở trong ống phụt vải, sợi

Kiểm tra các thiết bị vapour trap ( bẫy hơi )

thường xuyên

TH

AY

ĐỔ

I QU

Y T

RÌN

H

Thay đổi

nguyên liệu

đầu vào

Sử dụng các chất tạo màu không gây hại khi sản

xuất giấy màu.

Sử dụng biện pháp rửa bằng nước ôxy già

Kiểm soát

quy trình tốt

hơn

Tối ưu hóa quá trình nấu

Sản xuất bột giấy với độ đồng nhất cao

Sử dụng các phụ gia giữ màu hỗ trợ tối ưu

việc sử dụng các chất tạo màu.

Cải tiến thiết

bị

Sử dụng các bể lớn để tránh tràn bột giấy.

Tăng thêm máy cắt giấy

Dùng máy làm sạch li tâm áp lực cao để tiết

kiệm bột giấy

Dùng tụ bù để tăng hệ số công suất

Dùng bộ vô cấp (stepless gear) để phù hợp với

nguồn nạp thay đổi changing charge

Thay đổi

công nghệ

sản xuất

Cải tiến quy trình sản xuất bột

Dùng nồi đứng để nấu bột

Cân nhắc xem xét đến công nghệ sản xuất bột

giấy khác

Cải tiến biện pháp rửa và tách nước bằng

double lower boom compressing

Dùng biện pháp rửa khác, ví dụ rửa bằng ôzôn.

112


TU

ẦN

HÒ

A

VÀ

TÁ

I SỬ

DỤ

NG

TẬ

N T

HU

VÀ

TÁ

I SỬ

DỤ

NG

T

ẠI C

HỖ

Tuần hoàn nước kỹ thuật và dung dịch trắng

trong các bước rửa bột, tẩy trắng và pha loãng.

Tuần hoàn bột trong các lỗ sâu của máy xeo

Thu hồi và tuần hoàn các chất cô đặc

Thu hồi và tuần hoàn bột từ dung dịch trắng

bằng việc lắp đặt hệ thống SAVE ALL.

Thu hồi bột bằng phương pháp tuyển nổi khí

( gas flotation )

Sản sinh năng lượng

SẢN

X

UẤ

T

SẢN

PH

ẨM

PH

Ụ C

Ó L

ỢI

Dùng sợi thô, thừa để sản xuất bìa cứng

Sử dụng phần còn lại của nguyên liệu thô sau

quá trình làm sạch để làm nhiên liệu nấu.

CẢI TIẾN SẢN PHẨM

Sản xuất giấy công suất cao

Sản xuất giấy không tẩy sạch thay vì giấy sạch.

Nguồn: Hướng dẫn về sản xuất sạch trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy, Trung tâm sản

xuất sạch Việt Nam (VNCPC)

e. Ví dụ thực tế về sản xuất sạch trong báo cáo “Kế hoạch nghiên cứu ngăn chặn ô nhiễm công nghiệp ở Việt Nam (nước thải)”

JICA đã cử một nhóm nghiên cứu có tên “Kế hoạch nghiên cứu ngăn chặn ô nhiễm

công nghiệp ở Việt Nam (nước thải)” đến Việt Nam từ tháng 10/1999 đến tháng 8/2000. Bản

báo cáo cuối cùng đã được nộp tháng 9/2000. Tổ chức đối tác là Bộ Công nghiệp lúc đó (giờ là

Bộ Công Thương). Trong nghiên cứu này các ngành công nghiệp liên quan đến sản xuất sạch

như dệt may, hóa chất, giấy và bột giấy, chế biến thực phẩm và chế biến kim loại đã được khảo

sát. Đối với ngành giấy và bột giấy, đã có khảo sát về 12 công ty ở lân cận Hà Nội và 9 công ty

ở lân cận thành phố Hồ Chí Minh. Nhóm kháo sát đã đưa ra các chỉ số rõ ràng và đề đạt các

biện pháp cải thiện công nghệ sản xuất sạch cho các nhà máy. Mặc dù thời điểm khảo sát đã

cách đây khá lâu, nhiều thông tin trong cuộc khảo sát vẫn có ích. Kết quả của bản khảo sát về

nhóm ngành giấy-bột giấy được kèm theo ở phần phụ lục.

3.4 Thiết kế quá trình xử lý nước thải

3.4.1 Tính toán thiết kế của quy trình xử lý nước thải

a. Chọn quy trình xử lý

113


Có rất nhiều quy trình để xử lý nước thải. Điều cốt yếu là phải chọn quy trình khả thi

tùy thuộc vào loại nước thải và mục đích của việc xử lý nước thải. Việc lựa chọn quá trình xử lý

nước thải trong phạm vi thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được tóm tắt như sau.

Bảng 3-26: Lựa chọn quá trình xử lý nước thải bằng thực nghiệm

Lựa chọn bằng thực nghiệm

1 Nước thải hữu cơ Nếu tìm thấy chất rắn lơ lửng trong nước thải, nên lọc nước

thải bẳng giấy lọc, sau đó đo BOD và COD.

Nếu giá trị BOD và COD cao hơn giá trị mục tiêu, cần có

xử lý sinh học.

Cần tiến hành thử nghiệm xử lý sinh học, sau đó kiểm tra

xem giá trị COD và BOD có giảm không.

Nếu COD không giảm thấp hơn giá trị mục tiêu, cần tiến

hành thử nghiệm quá trình xử lý thứ ba.

2 Nước thải vô cơ Nếu có chất rắn lơ lửng trong nước thải, cần thử nghiệm

làm kết tủa.

Nếu chất lượng nước thải không đạt yêu cầu, tiến hành

đông tụ và kết tủa.

Nếu có các chất độc trong nước thải, việc làm không hòa

tan và giảm chất độc bằng các phương pháp xử lý hóa học

ví dụ như điều chỉnh pH, giảm oxy hóa và thêm Na2S nên

được thử nghiệm.

Nếu không thể loại bỏ chất độc ra khỏi nước thải, cần thử

nghiệm phương pháp hấp thụ và quá trình trao đổi

Nếu nước thải có dầu, tiến hành thử nghiệm tuyển nổi

trước. Nếu nồng độ dầu vẫn lớn hơn giá trị mục tiêu, cần

thử nghiệm làm kết tủa và đông tụ.

3 Xử lý cấp cao Dù là nước thải vô cơ hay hữu cơ, nếu chất lượng nước

không đạt được tiêu chuẩn mục tiêu sau những biện pháp

trên, cần thử nghiệm quá trình xử lý nước thải cấp cao.

4 Thay đổi quy trình sản

xuất

Nếu sau thử nghiệm xử lý nước thải cấp cao, vẫn chưa tìm

được quá trình xử lý nước thải thực tế phù hợp, nên thử

nghiệm thay đổi quá trình sản xuất

Nguồn: Quản lý nước thải từ nhà máy và cơ sở sản xuất, được quy định tại Luật Kiểm soát Ô

nhiễm nước ở Nhật Bản

114


b. Thiết kế quá trình xử lý nước thải

Các trang thiết bị xử lý nước thải nhìn chung gồm có: Bể nhận (ao), Bể điều hòa (Bể

cân bằng), Bể đông tụ- sa lắng, Bể điều chỉnh pH, Bể kết tủa, Bể tuyển nối áp lực, thiết bị xử lý

sinh học, thíêt bị xử lý cấp cao, thiết bị và bể định lượng hóa chất, thiết bị tách nước và làm khô

bùn. Các thiết bị phụ gồm bơm, máy khuấy, thiết bị đo và các thiết bị kiểm soát.

Mục tiêu cuối cùng của xử lý nước thải là nước thải sau xử lý đạt chất lượng đã được

quy định trước. Vì vậy, việc thiết kế, vận hành và bảo trì các trang thiết bi xử lý nước thải luôn

phải được tiến hành. Để các trang thíết bị đạt năng suất cao, làm việc hết công suất sử dụng,

thiết kế, vân hành và bảo trì đúng cách là rất quan trọng.

Do xử lý sinh học hiều khí là quá trình xử lý nước thải phổ biến ở Việt Nam, các chỉ

số cở bản của quá trình bùn hoạt tính sẽ được trình bày sau đây. Quá trình bùn hoạt tính thông

thường là quá trình linh hoạt để xử lý nước thải hữu cơ. Nồng độ BOD trong dòng chảy vào có

thể áp dụng từ 100 mg/L đến 5,000 mg/L. Tùy theo tính chất của dòng thải, nồng độ, tải lượng

chất ô nhiễm mà hoạt động của quy trình có sự khác nhau, nhưng tỉ lệ giảm BOD đạt hơn 95%

và trong nước thải sẽ hạ thấp hơn 20mg/L. Lượng tải BOD có thể chấp nhận khoảng giữa 0.1

kg-BOD/m3/d đến 1.5 kg-BOD/m3/d. Mật độ MLSS (mixed liquor suspended solid) trong bể

thông khí là 1,500-5,000 mg/L.

Bản hướng dưới đây trình bày một ví dụ thực tế về thiết kế mẫu các trang thiết bị xử

lý. Tuy nhiên, cần phải có xem xét đánh giá để áp dụng phù hợp với điều kiện của Việt Nam

115

Bảng 3-27: Các hệ số thiết kế và sử dụng của quy trình bùn hoạt tính

Phương pháp xử lý MLSS

(mg/L)

Lượng tải BOD-

SS

Kg-BOD/kg-SS/d

Lượng tải

Kg-BOD/m3/d

Độ sâu của bể

thông khí (m)

Hình dạng của

bể

HRT (giờ)

SRT (ngày)

Tỉ lệ bùn

trả về (%)

SVI

(ml/g)

Bùn hoạt tính

thường

1,500-

2,000*1

0.2-0.4 0.3-0.8 4-6 Hình chữ nhật

hoặc Multi

tanks complete

mixing Nhiều

bể trộn hoàn

toàn

6-8

3-6

20-30 60-120

Bùn hoạt tính theo

mẻ

Thấp và cao Thấp và cao NA: Chưa xác

định

4-5 Hình chữ nhật

hoặc Multi

tanks complete

mixing Nhiều

bể trộn hoàn

toàn

Khoảng

rộng

Khoảng

rộng

NA Chưa

xác định

NAChưa

xác định

Mương ô xi hóa 3,000-4,000 0.03-0.05 0.1-0.2 1-3 Hình

oval( không có

điểm dừng)

24-48

8-50

- -

Step Aeration Sục

khí từng bước

1,000-1,500 0.2-0.4 0.4-1.4 4-6 Hình chữ nhật

hoặc Multi

4-6

3-6

20-30 100-200

116

tanks complete

mixing Nhiều

bể trộn hoàn

toàn

Ghi chú.*1: Một vài số liệu ở trong các tài liệu, BOD 1,500-2,000 mg/L dùng cho cống thải

HRT: Hydraulic Retention Time- Thời gian lưu thủy lực, SRT: Sludge Retention Time-Thời gian lưu bùn, SVI: Sludge Volume Index-Chỉ số khối

lượng bùn

Nguồn: Sổ tay hướng dẫn lập kế hoạch và thiết kế hệ thống cống thải and nhà máy, Hiệp hội Xử lý nước thải Nhật Bản117

The Project for Enhancing Capacity of Vietnamese Academy ofScience & Technology in Water Environment Protection Phase II

Bảng sau đây trình bày về hướng dẫn về những trang thiết bị cho cống nước thải do

Hiệp hội Xử lý Nước thải Nhật Bản (Japan Wastewater Works Association) thực hiện. Vì đây

là thiết kết và vận hành cho hệ thống cống nước thải nên cần cân nhắc để điều chỉnh khi áp

dụng cho nước thải công nghiệp. .

Bảng 3-28: Hướng dẫn kỹ thuật cho thiết bị của cống nước thải

1 Bể điều chỉnh

( Bể điều hòa)

Phương pháp dòng

chảy vào

Về cơ bản có 2 phương pháp (trực tiếp và

gián tiếp)

Phải lựa chọn phương pháp dự trên đánh

giá chi phí, lượng thải, chất ô nhiễm và ảnh

hưởng của điều hòa

Dung lượng Dung lượng của bể nên được thiết kế chứa

được lượng thiết kế ban đầu, và cần tính toán

lượng nước dòng chảy vào và lượng chất ô

nhiễm trong thời gian thay đổi khác nhau

Hình dạng Bể nên có hình chữ nhật hoặc vuông

Bể nên được chia ra làm nhiều bể nhỏ ( hơn

2 bể ) để phục vụ bảo trì

Cấu tạo Bể nên được xây bằng bê tông chống thấm

nước

Cần có nắp để che bể hoặc ao

Bê tông trong bể cần chống được ăn mòn

Máy khuấy Máy khuấy phải không tạo ra trầm tích

2 Bể lắng bùn, cát

chính

Hình dạng Bể nên có hình chữ nhật, vuông hoặc tròn

Dòng chảy vào nên song song hoặc tỏa ra

tùy theo hình dạng của bể

Trong trường hợp bể hình chữ nhật, tỉ lệ

dọc và ngang nên lớn hơn 3:1

Bể nên được chia thành nhiều hơn 2 bể phụ

nhỏ để dễ bảo trì

118


Cấu tạo Bể nên được xây bằng bê tông không thấm

nước

Thiết bị thu gom bùn nên được cài đặt cho

quá trình xả bùn

Với bể tròn hoặc vuông độ nghiêng đáy nên

đặt từ 5/100 đến 10/100, với bể hình chữ nhật thì

là từ 1/100-2/100.

Tải mặt Với hệ thống cống chảy chia nhánh, tiêu

chuẩn tải mặt nên đặt ở mức 35-70 m3/(m2

・d ) cho dòng vào dự kiến tối đa

Nếu là hệ thống cống kết hợp, nên đặt ở 35-

70 m3/(m2 ・d ) cho dòng chảy dự kiến tối

đa

Functional depth

Độ sâu chức năng

Độ sâu chức năng nên đặt từ 2.5-4.0m.

Máy chỉnh lưu Máy chỉnh lưu cho dòng vào nên được lắp

đặt cho cả bể có dòng chảy song song và dòng

chảy tỏa

Scum remover

Thiết bị lọc váng

Nên lắp đặt thiết bị lọc váng

Dòng thải ra Dòng thải nên được tràn qua kè, đập

Tải lượng tràn của kè, đập nên đặt ở mức

250m3/(m・ngày)

Thiết bị thu bùn Với trường hợp bể hình chữ nhật nên

dùng dạng chuỗi.

Với trường hợp bể tròn và bể vuông, nên

dùng dạng xoay

Vận tốc nên được đặt ở

Thiết bị xả bùn Có thể thải bùn hiệu quả bằng các máy

bơm

Đường kính của ống xả bùn nên được lớn

hơn 150 mm

Kiểm tra van và áp suất nước van đầu

vào dùng quá trình làm sạch phải được cài đặt

trong các ống xả bùn

119


3 Bể lắng cuối Tải lượng bề mặt Tải lượng bề mặt chuẩn nên được đặt từ

20-30 m3/(m2 ・ngày) cho dòng cho dòng vào

dự kiến tối đa.

Dòng thải ra Dòng thải nên được tràn qua kè, đập

Tải lượng tràn của kè, đập nên đặt ở mức

150m3/(m・ngày)

Khác Cấu tạo giống như bể lắng bùn cát chính

4 Lò phản ứng bùn

hoạt tính truyền

thống

HRT (Hydraulic

Retention Time-

Thời gian lưu thủy

lực)

Chuẩn HRT nên được đặt từ 6-8 giờ. Tuy

nhiên, trong trường hợp chất lượng dòng xả

không phù hợp, do nhiệt độ của dòng vào thấp

hoặc do BOD và SS quá cao v.v..,HRT nên được

quy định dựa vào SRT (Sludge retention time -

thời gian lưu bùn )

Nồng độ MLSS &

tỷ lệ thu hồi bùn

Chuẩn của MLSS (Mixed liquor

suspended solids- Dung dịch hỗn hợp các chất

rắn lơ lửng) nên được đặt từ 1,500-2,000 mg/L*

Giá trị của tỷ lệ bùn thu hồi nên được đặt

thích hợp với nồng độ SS trong bùn thu hồi.

Hình dạng Hình dạng lò phản ứng nên là hình chữ

nhật hoặc hình vuông

Interference plate Đĩa giao thoa nên được

lắp đặt ngay ở góc dòng chảy vào.

Độ sâu và chiều

cao cho phép

Với trường hợp của bùn hoạt tính truyền

thống, độ sâu chuẩn của lò phản ứng nên từ 4-

6m

Lựa chọn phương

pháp sục khí

Có một số loại sục khí khuyếch tán như

dòng xoắn ốc, thông khí toàn diện, và phun bọt

siêu nhỏ vv

Phương pháp sục khí nên được lựa chọn

dựa trên sự cân nhắc sự hòa lẫn của không khí và

nước thải, hệ số chuyển oxy, hiểu quả kinh tế, và

điều kiện hiện trường v.v

120


Thiết bị Các thiết bị đo thể tích dòng vào, thể tích

bùn thu hồi, thể tích không khí và oxy hòa tan và

nồng độ MLSS nên được cài đặt để lò phản ứng

vận hành trong điều kiện thích hợp.

Ghi chú: Đây là hướng dẫn cho hệ thống cống nước thải. Các giá trị này sẽ thấp hơn một chút

đối với nước thải công nghiệp.

Nguồn: Sổ tay hướng dẫn lập kế hoạch và thiết kế hệ thống cống thải và nhà máy, Hiệp hội

xử lý nước thải Nhật Bản.

c. Quy trình thiết kế quá trình xử lý nước thải

Quy trình thiết kế cho quá trình xử lý nước thải bao gồm:

① Lựa chọn quy trình xử lý nước thải

② Thiết lập và xác nhận điều kiện cơ bản và chất lượng mục tiêu của nước thải

Bảng 3-29: Ví dụ các điều kiện cơ bản và chất lượng mục tiêu của nước thải

Hạng mục Giá trị định sẵn

Công xuất thiết kế 2,000 m3/ngày

Thời gian vận hành Thời gian dòng vào 16 giờ

Quy trình xử lý nước thải 24 giờ

Quy trình xử lý bùn 5 giờ/ngày, 5 ngày/tuần

Chất lượng Dòng vào Chất lượng

PH -

BOD 500 mg/l

COD 1,000 mg/l

SS 250 mg/liter

Vi khuẩn

Coliform

-

③ Thiết lập các thông số cơ bản cho thiết bị xử lý nước thải

Bảng 3-30: Ví dụ về các thông số thiết kế (Quy trình bùn hoạt tính truyền thống)

Thông số Quy trình bùn hoạt tính truyền thống

Tải lượng

BOD

Tải lượng BOD-SS(Ls) 0.2 – 0.4 kg/SS-kg/ngày

Thể tích tải lượng BOD (Lv) 0.3 – 0.8 kg/m3/ngày

121


MLSS (SS của bể sục khí ) 1,500 – 2,000 mg/l

Days of sludge Số ngày bùn 2 – 4 ngày

Số lần sục khí 3 – 7 lần tùy vào thể tích dòng vào

Thời gian sục khí 6 – 8 giờ

Tỉ lệ bùn thu hồi 20 – 30 %

Trên thực tế, các thông số thiết kế nên được tính toán dựa trên các điều kiện thực tế

của địa phương và các kết quả thực nghiệm của quy trình xử l ý nước thải thiết kế.

④ Xác định sơ đồ quy trình xử lý nước thải

Hình 3-28: Ví dụ về sơ đồ quy trình xử lý nước thải từ sản phẩm giấy và bột giấy

⑤ Tính toán cân bằng khối lượng của quy trình xử lý nước thải

Tính toán nước thu hồi từ các quy trình độc lập

Tính toán lượng nước theo từng quy trình độc lập

Tính toán lượng bùn

122


Tính toán các hóa chất

⑥ Thiết lập các giá trị chi tiết cho thông số thiết kế của các thiết bị xử lý nước thải

Bảng 3-31: Ví dụ về giá trị chi tiết cho thông số thiết kế của các thiết bị xử lý nước thải

STT Quy trình Thông số thiết kế

Giá trị

định trứoc

1 Bể lắng cát Thời gian lưu

Lâu

hơn 2 phút

Hệ số an toàn 300 %


Lượng không khí dùng

cho khuấy 0.3 m3/m3/giờ

3 Bể điều chỉnh pH Thời gian lưu

Lâu

hơn 10 phút

4 Lò phản ứng sinh học Lượng tải BOD bề mặt

Thấp

hơn 0.3 g/m2/ngày

MLSS của lò phản ứng

sinh học 1,700 mg/L

Lượng cặn của bùn thu

hồi 8,000 mg/L

5 Bể trộn Thời gian lưu

Lâu

hơn 5 phút

6 Bể đông tụ Thời gian lưu

Lâu

hơn 20 phút

7 Bể đông tụ-sa lắng Lượng tải nước mặt

Thấp

hơn 20 m3/m2/ngày

Thời gian lưu

Lâu

hơn 3 giờ

8 Bể trung hòa Thời gian lưu

Lâu

hơn 10 phút

123


9 Xử lý bùn

Tỷ lệ chuyển đổi bùn của

BOD 40 %


SS 100 %


Fe 100 %

10 Thiết bị cô đặc bùn Thời gian lưu 24 giờ

Lượng tải chất rắn 45 kgSS/m3/ngày

Nồng độ đầu vào 0.8 %

Nồng độ đầu ra 2.0 %

11 Máy tách nước Độ ẩm của bùn khử nước

Thấp

hơn 85 %

12 Bể chứa bùn tách nước Thời gian lưu

Lâu

hơn 5 ngày

13 Tỉ lệ cấp axit Bể điều chỉnh pH 100 mg/L

Bể trộn 100 mg/L

Bể trung hòa 200 mg/L

14 Tỉ lệ cấp kiềm Bể điều chỉnh pH 100 mg/L



15 Tỉ lệ cấp chất đông tụ 300 mg/L

16

Tỉ lệ cấp chất trợ giúp đông

tụ 1 mg/L

17 Tỉ lệ cấp Polime Như trọng lượng chất rắn 1 %

⑦ Tính toán công suất thiết kế

Xác định bản thiết kế cho các thiết bị xử lý nước thải

124


3.4.2 Thiết kế quy trình xử lý nước thải mẫu

a. Sơ lược

Mẫu thiết kế cho quy trình xử lý nước thải được thực hiện dựa trên các kết quả khảo sát các

nhà máy xử lý nước thải ở Việt Nam. Bảng sau chỉ ra mục tiêu xử lý nước thải và phương

pháp xử lý được áp dụng.

Bảng 3-32: Kế hoạch mục tiêu xử lý nước thải và các phương pháp xử lý được áp dụng

Nước thải Phương pháp xử lý

Sản phẩm Giấy và Bột giấy Quy trình bùn hoạt tính thường

Chế biến hải sản Quy trình bùn hoạt tính theo đợt

Quy trình bùn hoạt tính thường (CASP) là lò phản ứng sinh học điển hình, và hiện nay có rất

nhiều thông tin về quy trình này. Tuy nhiên, thông tin về quy trình bùn hoạt tính theo đợt

(BASP) lại rất ít, mặc dù nó là một quy trình đã được sử dụng trong nhiều năm. Dưới đây là

một số thông tin tóm tắt về BASP.

<Tóm tắt về BASP>

a.1 Phương pháp vận hành

Một đặc điểm của BASP là chức năng của một bể sẽ thay đổi ở những thời điểm khác nhau.

Một bể có thể có chức năng như bể khử Ni-tơ trong một thời gian, và sau đó lại đóng vai trò

thông khí hoặc như một bể sa lắng ở thời điểm khác. Bởi vậy, có rất nhiều mô hình vận hành

cho BASP, bằng cách điều chỉnh thời gian của dòng nước thải vào, hoặc bật-tắt ống thổi khí,

máy khuấy. Các cách vận hành chính được đề cập ở bảng sau đây.

.

125


Bảng 3-33: Phương pháp vận hành và thời gian biểu

a.2 Đặc điểm của BASP

Đặc điểm chức năng và cấu tạo của BASP bao gồm:

Khả năng sa lắng tốt của bùn hoạt tính

Tỉ lệ loại bỏ các chất hữu cơ cao

Có thể khử Phôt-pho và khử Ni-tơ theo phương pháp sinh học

Bể sa lắng cuối và quy trình thu hồi bùn là không cần thiết

Vận hành và bảo trì dễ dàng

Chất lượng nước thải tốt thu được do dung dịch và chất rắn được tách riêng trong quá

trình sa lắng ở trạng thái tĩnh

Giảm diện tích sử dụng so với các quy trình xử lý khác với cùng lượng tải BOD-SS

b. Ngành công nghiệp giấy và bột giấy

b.1 Các thông số chính

Lò phản ứng sinh học sử dụng cho nước thải từ các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy là quy

trình bùn hoạt tính thường. Các thông số cơ bản của thiết kế mẫu được chỉ ra trong bảng sau

126


đây.

127


Bảng 3-34: Các thông số cơ bản (Nước thải từ sản xuất giấy và bột giấy)


Công suất thiết kế 2,000 m3/ngày

Thời gian vận hành Thời gian dòng vào 16 giờ

Quy trình xử lý nước thải 24 giờ


Chất lượng Dòng vào Dòng thải

pH - 5.8 – 8.6

BOD 500 mg/l < 50 mg/l

COD 1,000 mg/l < 200 mg/l

SS 250 mg/l < 100 mg/li

Vi khuẩn

Coliform

- < 1,000

Các thông số thiết kế của lượng tải nước bề mặt và lượng tải BOD bề mặt v.v…nằm trong

các giá trị chuẩn của Nhật Bản. Các giá trị chuẩn ở mỗi điều kiện vận hành riêng của quy

trình bùn hoạt tính thường được trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 3-35: Thông số thiết kế (Quy trình bùn hoạt tính thường)

Thông số Quy trình bùn hoạt tính thường

Lượng tải BOD Lượng tải BOD-SS (Ls) Lượng tải BOD

Thể tích tải BOD (Lv)

MLSS (SS của dịch bể thông khí) 1,500 – 2,000 mg/l

Days of sludge Số ngày bùn 2 – 4 ngày

Số lần sục khí 3 – 7 lần tùy theo thể tích dòng vào

Thời gian sục khí 6 – 8 giờ

Tỉ lệ bùn thu hồi 20 – 30 %

b.2 Sơ đồ quy trình

Sơ đồ quy trình xử lý nước thải cho sản xuất giấy và bột giấy được trình bày trong hình sau.

128


Hình 3-29: Sơ đồ thiết kế mẫu quy trình xử lý nước thải cho ngành sản xuất giấy và bột giấy

b.3 Bản vẽ thiết kế

Bản vẽ thiết kế dựa vào tính toán thiết kế được trình bày trong hình sau .

129


R T

A S T 1

M T

PC T

C T

N T

36,0

00

46,000

IT

SS TPC T

A S T 2

C S eT

S T

C SlT

HY ro o m

DS Hroo m

ro o mOp eratio n

IT : In tak e tank

SS T : S an d se ttlin g tank

R T : R eg u la tion tank

PC T : p H co n tro l tank

A ST : A ctiv ated slu d g e tan k

N T : N eu tra lizat io n tan k

S T : S lud g e th ick ene r

C S eT : C oag u lated sed im en tatio n tank

H Y : Hyd ro Ex trac to r

C SlT : C on cen trated slu d g e tan k

M T : M ix in g tank

C T : C oag u latio n tan k

D SH : D ewatered slu dg e h op p er

Hình 3-30: Bản vẽ thiết kế mẫu quy trình xử lý nước thải cho ngành sản xuất giấy và bột giấy

b.4 Tính toán thiết kế

Tính toán thiết kế quy trình xử lý nước thải cho ngành sản xuất giấy và bột giấy đc trình bày

trong hình sau.

130


131

1. Thông số thiết kế

(1) Nước thảiGiấy, bột giấy

(2) Công suất thiết kế2,000 m3/ngày

(3) Thể tích bể điều chỉnh 680 m3

(4) Vận hành Thời gian dòng vào 16 Giờ/ ngày Xử lý nước 24 Giờ/ ngày Xử lý bùn 5 Giờ/ ngày 5 Ngày/ tuần

(5) Chất lượng dòng vào và dòng ra

Dòng vào Dòng rapH - 5.8～8.6

BOD 500 50COD 1,000 200SS 250 100

Vi khuẩn Coliform - -

(6) Quy trình Bùn hoạt tính thường

1. Quy trình lấy nước vào 2. Quy trình lò phản ứng sinh học 3. Quy trình xử lý đông tụ-sa lắng

1. Thiết bị làm lắng bùn2. Bể bùn 3. Khử nước4. Vận chuyển

Tính toán thiết kế cho thiết bị xử lý nước thải Quy trình bùn hoạt tính thường

Xử lý nước thải

Xử lý bùn

2. Cân bằng khối cho quy trình xử lý 2-1 Tính toán lượng bùn

Lượng chất rắn ở trong bể sa lắng 1,061 kg dss/ngày -----　①Cặn bùn trong bể sa lắng 0.8 %Lượng bùn trong bể sa lắng 132.6 m3/ngày -----　②Cặn bùn được cô đặc 2.0 %Lượng bùn lắng 53.1 m3/ngày -----　③Lượng nước tách 79.5 m3/ngày -----　④Tỉ lệ nước chứa bùn tách nước 85 %Lượng chất rắn ở đầu vào máy tách nước 1,061 kg dss/ngày ----　(　①　)Lượng bùn ở đầu vào máy tách nước 53.1 m3/ngày ----　(　②　)Lượng bùn qua khử nước 7.1 m3/ngày -----　⑤Lượng nước thu được từ máy tách nước 46.0 m3/ngày -----　⑥


132

2-2 Tính toán các hóa chất 1) Bể điều chỉnh

Axit sunfuric 0 L/ngàyNatri hydroxit 0 L/ngày

＝ 0 L/ngày---> 0.0 m3/ngày ----- ①’2) Bể điều chỉnh pH

Axit sunfuric 1,640 L/ngày Natri hydroxit 651 L/ngày＝ 2,291 L/ngày ---> 2.3 m3/ngày ----- ②’

3) Bể trộnAxit sunfuric 1,640 L/ngày

Natri hydroxit 651 L/ngàyChất đông tụ 1,128 L/ngày＝ 3,419 L/ngày 3.4 m3/ngày ----- ③’

4) Bể đông tụ

Chất hỗ trợ đông tụ 2,000 L/ngày＝ 2,000 L/ngày---> 2.0 m3/ngày ----- ④’

5) Bể trung hòaAxit sunfuric 3,270 L/ngàyNatri hydroxit 651 L/ngày

＝ 3,921 L/ngày ---> 3.9 m3/ngày ----- ⑤’6) Máy vắt

Polymer 5,304 L/ngày

＝ 5,304 L/ngày---> 5.3 m3/ngày ----- ⑥’

2-3 Tính toán lượng nước thu hồi của từng quy trình

・Lượng nước vào 2,000.0 m3/ ngày・Lượng nước thu hồi 134.0 m3// ngày ----- qT

　　　　　　　 Tổng ＝ 2,134.0 m3/ngày

・Lượng tràn của quá trình lắng bùn 79.5 m3/ngày ----- q1・Lượng nước thu hồi từ máy tách nước 46.0 m3/ngày・Lượng nước thu hồi bằng Polymer 5.3 m3/day・Lượng nước giặt của máy tách nước 0.7 m3/ngày ----- q3・Nước sinh hoạt 2.5 m3/ngày ----- q4・Lượng nước thu hồi từ máy tách nước 52.0 m3/ngày --- q2 + q3

・Lượng bùn thu hồi 491.3 m3/ngày ----- q5

----- q2


133

2-4 Lượng nước dung cho mỗi quy trình

1) Dòng vào của bề điều chỉnh Q 2,000.0 m3/ngày

2) Bể điều chỉnh--->Bể điều chỉnh pH QA1 (=QA+qT+ ① ') 2,134.0 m3/ngày

Q 2,000.0 m3/ngàyqT 134 m3/ngày① ' 0 m3/ngày

3) Điều chỉnh pH---> Lò phản ứng sinh họcQA2 (=QA1+ ② ') 2,627.6 m3/ngày

QA1 2,134.0 m3/ngày② ' 2.3 m3/ngày

Lượng bùn thu hồi 491.3 m3/ngày

4) Lò phản ứng sinh học---> Bể trộnQA3 (=QA2-Bể lắng) 2,627.6 m3/ngày

QA2 2,627.6 m3/ngàyLượng bùn lắng = 0 m3/ngày(giá trị giả định) 0 m3/ngày

5) Bể trộn---> Bể đông tụQA4 (=QA3+③ ') 2,631.0 m3/ngày

QA3 2,627.6 m3/ngày③ ' 3.4 m3/ngày

6) Bể đông tụ ---> Bể sa lắng QA5 (=QA4+ ④ ') 2,629.6 m3/ngày

QA4 2,627.6 m3/ngày④ ' 2.0 m3/ngày

7) Bể sa lắng ---> Bể trung hòa

QA6 (=QA5- ② Bùn thu hồi) 2,005.7 m3/ngày

QA5 2,629.6 m3/ngày② 132.6 m3/ngày

Lượng bùn thu hồi 491.3 m3/ngày8) Bể trung hòa(Bể thải nước cuối) ---> Dòng thải cuối

QA7 (=QA6+ ⑤ ') 2,009.6 m3/ngày

QA6 2,005.7 m3/ngày⑤ ' 3.9 m3/ngày

9) Dòng thải cuối = QA7 2,009.6 m3/ngày


2-5 Thông số thiết kế cơ bản

ST

T Quy trình Thông số thiết kế

Giá trị định

trứoc

1 Bể lắng cát Thời gian lưu Lâu hơn 2 phút



Lượng không khí dùng cho

khuấy 0.3 m3/m3/giờ

3 Bể điều chỉnh pH Thời gian lưu Lâu hơn 10 phút

4 Lò phản ứng sinh học Lượng tải BOD bề mặt Thấp hơn 0.3 g/m2/ngày

MLSS của lò phản ứng sinh

học 1,700 mg/L

Lượng cặn của bùn thu hồi 8,000 mg/L

134

Process Water amountQ 2,000.0 m3/ngày

QA1 2,134.0 m3/ngàyQA2 2,627.6 m3/ngàyQA3 2,627.6 m3/ngàyQA4 2,631.0 m3/ngàyQA5 2,629.6 m3/ngàyQA6 2,005.7 m3/ngàyQA7 2,009.6 m3/ngàyQA8 623.9 m3/ngàyQA9 491.3 m3/ngàyQA10 132.6 m3/ngàyQA11 79.5 m3/ngàyQA12 52.0 m3/ngàyQA13 2.5 m3/ngàyQA14 134.0 m3/ngày


5 Bể trộn Thời gian lưu Lâu hơn 5 phút

6 Bể đông tụ Thời gian lưu Lâu hơn 20 phút

7 Bể đông tụ-sa lắng Lượng tải nước mặt Thấp hơn 20 m3/m2/ngày

Thời gian lưu Lâu hơn 3 giờ

8 Bể trung hòa Thời gian lưu Lâu hơn 10 phút

9 Xử lý bùn


BOD 40 %

Tỷ lệ chuyển đổi bùn của SS 100 %

Tỷ lệ chuyển đổi bùn của Fe 100 %

10 Thiết bị cô đặc bùn Thời gian lưu 24 giờ

Lượng tải chất rắn 45

kgSS/m3/

ngày

Nồng độ đầu vào 0.8 %

Nồng độ đầu ra 2.0 %

11 Máy tách nước Độ ẩm của bùn khử nước Thấp hơn 85 %

12 Bể chứa bùn tách nước Thời gian lưu Lâu hơn 5 ngày

13 Tỉ lệ cấp axit Bể điều chỉnh pH 100 mg/L



14 Tỉ lệ cấp kiềm Bể điều chỉnh pH 100 mg/L



15 Tỉ lệ cấp chất đông tụ 300 mg/L

16

Tỉ lệ cấp chất trợ giúp đông

tụ 1 mg/L

17 Tỉ lệ cấp Polime Như trọng lượng chất rắn 1 %

3. Tính toán công suất thiết kế3-1 Quy trình lấy nước vào

1) Bể thu 1 Bể

・Lượng nước vào 2,000 m3/ngày

・Thời gian lưu Lâu hơn 60 phút

Thể tích đo được = 83.0 m3

= (Lượng nước vào x Thời gian lưu)/(24x60)

<Thông số kỹ thuật>

= 6.0 mL x 5.0 mW x 3.0 mD 90 m3 o.k.

135


2) Máy bơm vào 2 Bao gồm 1 bơm phụ


・Hệ số an toàn 300 %

・Thời gian vận hành 24 giờ

Công suất yêu cầu 4.2 m3/phút

=(Lượng nước vào x Hệ số an toàn)/(Thời gian vận hành x60)


= 6.3 m3/phút x head 10m

3) Bể lắng cát 1 Bể


・Hệ số an tòan 300 %

・Lượng tải bề mặt 1,800 m3/m2/ngày

・Vận tốc trung bình 0.15 m/giây


・Lực hút khử cát 2.65

Diện tích bề mặt cần thiết= 3.3 m2

=(Lượng nước vào x Hệ số an toàn)/(lượng tải nước mặt)

Công suất yêu cầu = 8.3 m3

=(Lượng nước vào x Hệ số an toàn x Thời gian lưu)/(24x60)

Diện tích mặt cắt cần thiết＝ 0.5 m2

=(Lượng nước vào x Hệ số an toàn)/(Vận tốc trung bình x24x60x60)


= 2.0 mH x 2.0 mW x 3.0 mD 12 m3

<Kiểm tra>

Diện tích bề mặt thiết kế = 4 m2 o.k.

Công suất thiết kế = 12 m3 o.k.

Diện tích mặt cắt thiết kế＝ 6 m2 o.k.

136

2.0

2.0 3.0

5.0

6.0 3.0


4)Bể điều chỉnh 2 Bể

・Lượng nước vào

・Thời gian dòng vào

2,000 m3/ngày

16 giờ/ngày

・Tổng thể tích của Bể điều chỉnh 667 m3

(Lượng nước vào x (24-thời gian dòng vào)/24)


= 17.0 mL x 8.0 mW x 5.0 mD 680 m3 o.k.

5) Máy quạt gió cho Bể điều chỉnh đã khuấy 2

・Lượng không khí dùng để khuấy 0.3 m3/m3/giờ

Tổng thể tích khí tính ( đã được tính toán) = 3.3 m3/phút

=(Thể tích Bể điều chỉnh x Đơn vị thể tích không khí)/60



= 4.0 m3/phút x 0.6 kg/cm2

6)Máy bơm dòng vào 2 Bao gồm 1 bơm phụ

・Lượng nước vào 2,134.00 m3/ngày

Công suất yêu cầu ＝ 1.5 m3/phút

=(Lượng nước vào)/(24x60)




7) Bơm chuyển 2 Bao gồm 1 bơm phụ



=(Lượng nước vào)/(24x60)

137

5.017.0

8.0





8) Bể đo 1 Bể


・Thời gian lưu

Lâu

hơn 1 phút

Công suất yêu cầu ＝ 1.5 m3

=(Lượng nước vào x Thời gian

lưu)/(24x60)


= 2.0 mL x 1.0 mW x 1.0 mD 2 m3 o.k.

9) Bể điều chỉnh pH 1 Bể




=(Lượng nước vào x Thời gian lưu)/(24x60)

138

1.0

1.0

2.0


20 m3 o.k.

3-2 Quy trình lò phản ứng sinh học

1) Thông số cơ bản


・Lượng tải BOD bề mặt 0.3 g/m2/ngày

・Nồng độ đầu vào BOD 500 mg/L

・MLSS của Lò phản ứng sinh học 1,700 mg/L

・Nồng độ của bùn thu hồi 8,000 mg/L

・SVI

=(1,000,000/Nồng độ của bùn thu

hồi ) 125

・Tỉ lệ bùn thu hồi 23 %

=(MLSS-SS)/(Nồng độ của bùn thu hồi -

MLSS)

・ Tổng thể tích yêu cầu của bể 1,047 m3

・Thiết kế bể

Số lựợng bể 2

Độ sâu 5 m

Chiều rộng 5 m

Chiều dài 21 m

Thể tích thiết kế 525m3/Bể x 2 Bể

Tổng thể tích 1,050 m3

139

4.0

2.5

2.0

21.0

5.0

5.0


<Kiểm tra>

・Thời gian thông khí 11.8 giờ

=((Thể tích thiết kế của bể/SS)x 24)

・Lượng tải BOD bề mặt 0.5 g/m2/ngày

・Tỉ lệ thu hồi bùn hoạt tính 23 %

・Lượng không khí yêu cầu( Cho lượng nươcí thải) 6 lần

12,818 m3/ngày

8.9 m3/phút


・Công suất của máy quạt gió= 10.8 m3/phút

2) Quy trình thu hồi bùn

・Lượng bùn thu hồi chuẩn 491.3 m3/ngày

=(Lượng vào x Tỉ lệ bùn thu hồi )

・Lượng bùn thu hồi tối đa 982.6 m3/ngày

= Tỷ lệ = 2 lần x tỷ lệ chuẩn

3) Máy bơm bùn thu hồi 2 Bao gồm 1 bơm phụ

・Lượng bùn 982.6 m3/ngày

・Nồng độ bùn 8,000 mg/L


=(Lượng bùn)/(24x60)




3-3 Quy trình xử lý sa lắng sau đông tụ

1) Bể trộn 1 Bể






= 2.5 mL x 2.0 mW x 2.0 mD 10 m3 o.k.

140


2) Bể đông tụ 1 Bể






= 5.0 mL x 3.0 mW x 2.5 mD 37.5 m3 o.k.

3) Bể sa lắng sau đông tụ 1 Bể


・Lựơng tải nước mặt Thấp hơn 20 m3/m2/ngày

・Thời gian lưu Lâu hơn 3 giờ

Diện tích bề mặt yêu cầu 131.4 m2

=(Lượng nước vào / Lựơng tải nước mặt) 12.9 m (dia.)

Thể tích yêu cầu ＝ 328.0 m3

=(Lượng nước vào x Thời gian lưu)/(24)


= Đường kính 13.0 m x 3.0 D 398.0 m3 o.k.

141

5.0

3.0

2.5

2.5

2.0

2.0


4)Máy bơm bùn sau sa lắng 2 Bao gồm 1 bơm phụ


・Nồng độ bùn 0.8 %

・Thời gian lưu Lâu hơn 2 giờ/ngày


=(Lượng bùn)/(Thời gian vận hành x60)




5) Bể trung hòa (Bể xả cuối) 1 Bể






= 3.0 mL x 2.5 mW x 2.0 mD 15 m3 o.k.

3-4 Quy trình xử lý bùn

1) Lượng bùn vào

142

2.5

3.0 2.0


(1) SS


・SS Nồng độ đầu vào 250 mg/L

・SS Nồng độ đầu ra 100 mg/L

・Tỷ lệ chuyển đổi bùn 100 %

===> Lượng bùn tạo ra 300 kg/ngày

(2) BOD


・BOD Nồng độ đầu vào 500 mg/L

・BOD Nồng độ đầu ra 50 mg/L

・Tỷ lệ chuyển đổi bùn 40 %


(3) Lượng bùn tạo ra bởi chất đông tụ


・Tỷ lệ cung cấp FeCl3 300 mg/L

・Khối lượng phân tử Fe 56

・Khối lượng phân tử Fe(OH)3 107

・Khối lượng phân tử FeCl3 161

===> Lượng Fe(OH)3 tạo ra 399 kg/ngày

(4) Lượng bùn tạo ra bởi các chất hỗ trợ đông tụ


・Tỷ lệ cấp chất hỗ trợ đông tụ 1 mg/L


(5) Tổng lượng bùn tạo ra

Lượng chất rắn ＝ 1,061 kg/ngày

Nồng độ bùn 8 kg/m3

Lượng bùn= 132.6 m3/ngày

2) Thiết bị cô đặc bùn 1


・Lượng tải chất rắn 45 kgSS/m3/ngày

・Lượng chất rắn 1,061 kg/ngày

・Thời gian lưu Lâu hơn 24 giờ

143


Công suất yêu cầu 132.6 m3

＝(Lượng bùn×Thời gian lưu)/24

Diện tích yêu cầu 23.6 m2

＝(Lượng chất rắn / Lượng tải chất rắn)

・Lượng bùn đã được cô đặc

Nồng độ= 20 kg/m3

＝ 53.1 m3/ngày

＝(Lượng chất rắn/Nồng độ của bùn đã cô đặc)

・Lượng nước thu hồi ＝ 79.5 m3/ngày

＝(Lượng bùn- Lượng bùn đã cô đặc)


<Kiểm tra> Thể tích thiết kế

= 7.5 mL x 4.5 mW x 4.0 mD 135 m3 o.k.

Diện tích thiết kế

= 7.5 mL x 4.5 mW 33.75 m3 o.k.

3) Máy bơm bùn cô đặc 2 Bao gồm 1 bơm phụ

・ Lượng bùn cô đặc 53.1 m3/ngày

・Nồng độ bùn 2 %

・Thời gian vận hành 2 giờ/ngày


＝(Lượng bùn cô đặc)/(Thời gian vận hành ×60)



= 0.6 m3/phút x head 10 m

4) Bể chứa bùn sau tách nước 1 Bể

144

7.5

4.5

4.0


・Thời gian lưu trữ Lâu hơn 1 ngày

・Nồng độ bùn 2.0 %


=(Lượng bùn cô đặc×Thời gian lưu trữ)


= 5.5 mL x 3.5 mW x 3.0 mD 57.8 m3 o.k.

5) Bơm cấp bùn 2 Bao gồm 1 bơm phụ

・Lượng bùn đã cô đặc 53.1 m3



=(Lượng bùn cô đặc/(Thời gian vận hành ×60)


= 0.3 m3/phút x head 20

m

6) Máy tách nước 1

・Lượng bùn cô đặc 53.1

m3/ngày (Trung

bình)

・Lượng chất rắn 1,061

kg/ngày (Trung

bình)


・Thời gian vận hành 5 ngày/tuần

Lượng xử lý 74.3 m3/đợt

145

5.5

3.5

3.0


＝ 14.9 m3/giờ

＝ 0.25 m3/phút

・Độ ẩm của bùn tách nước 85% (Thấp hơn)

　＝ 9.9 m3/đợt

＝(Lượng chất rắn×7)

　 /(Thời gian vận hành×(1-Hàm lượng nước của

bùn/100)/1000

7.1

m3/ngày (Trung

bình)

・Lượng nước thu hồi

＝ 64.4 m3/đợt

46.0

m3/ngày (Trung

bình)

<Công suất thiết kế> 14.9 m3/giờ

7) Bể chứa bùn sau tách nước 1


・Hàm lượng nước 85 %

・Thời gian lưu trữ 5 ngày



= 3.0 mL x 3.0 mW x 3.0

mH 27 m3 o.k.

3-5 Lượng cấp hóa chất

(1) Bể Axit 1 Bể

・Nồng độ axit sunfuric 75 %

146

3.0

3.0

3.0


Gravity 1.63 -

・Tỉ lệ cấp

Axit

Bể điều chỉnh pH 100 mg/L



・Lượng nước

vào 2,000 m3/ngày

・Tỷ lệ pha

loãng 10 lần

・Thời gian lưu Lâu hơn 2 ngày

Lượng cấp

＝

Bể điều chỉnh pH 1,640 L/ngày

Bể trộn 1,640 L/ngày

Bể trung hòa 3,270 L/ngày

Tổng 6,550 L/ngày

Thể tích đã tính 　＝ 13,100 L


= Đường kính 2.5 m x 2.7 H

13.2 m3 o.k.

(2) Bơm cấp Axit 4 Bao gồm 1 bơm phụ

・Lượng cấp cho Bể điều chỉnh pH 1,640 L/ngày

Tỷ lệ cấp tối đa 150 %

Công suất yêu cầu 1,708 ml/phút

=(Lượng cấp×Tỷ lệ cấp tối

147

2.7

dia. 2.5


đa/100)/(24×60)×1000

・Lượng cấp cho Bể trộn 1,640 L/ngày



=(Lượng cấpxTỷ lệ cấp tối

đa/100)/(24×60)×1000

・Lượng cấp cho Bể trung hòa 3,270 L/ngày



=(Lượng cấpxTỷ lệ cấp tối

đa/100)/(24×60)×1000

<Thông số kỹ

thuật> Hệ số an toàn 150 %

Điều chỉnh pH

= 2.6 L/phút x head 3 kg/cm2

Trộn


Trung hòa


(3) Bể kiềm 1 Bể

・Nồng độ Natri hydroxit 24 %

Gravity 1.28 -

・Tỷ lệ cấp Natri hydroxit

Bể điều chỉnh pH 100 mg/L



・Lượng nước vào 2,000

m3/

ngày

・Tỷ lệ pha loãng

Không pha

loãng

・Thời gian lưu

Lâu

hơn 5 ngày

Lượng cấp ＝

　　　　　ｐＨ調整槽 Bể điều chỉnh pH 651 L/ngày

Bể trộn 651 L/ngày

Bể trung hòa 651 L/ngày

Total 1,953 L/ngày

148





(4) Bơm cấp kiềm 4 Bao gồm 1 bơm phụ

・Lượng cấp cho Bể điều chỉnh pH 651 L/ngày


Công suất yêu cầu 678 ml/phút

=(Lượng cấpxTỷ lệ cấp tối đa/100)/(24×60)×1000

・Lượng cấp cho Bể trộn 651 L/ngày




・Lượng cấp cho Bể trung hòa 651 L/ngày




<Thông số kỹ thuật> Hệ số an toàn 150 %

Điều chỉnh pH


Trộn


Trung hòa


(5) Bể chất làm đông tụ 1 Bể

・Nồng độ FeCl3 38 %

Gravity 1.4 -

・Tỷ lệ cấp chất làm đông tụ 300 mg/L


・Tỷ lệ pha loãng 1 Không pha loãng

149

2.7

dia. 2.2


・Thời gian lưu 5 ngày

Lượng cấp ＝ 1,128 L/ngày



= Đường kính 1.7 m x 2.5

H

(6) Bơm cấp chất đông tụ 1

Lượng cấp yêu cầu ＝ 1,128 L/ngày

Lượng cấp tối đa＝ 150 %

Công suất yêu cầu = 1,175 ml/phút



= 1.8 L/phút x head 3

kg/cm2

(7) Bể chất đông tụ axit 1 Bể

・Nồng độ Axit 0.1 %

・Tỷ lệ cấp Axit 1 mg/L


・Thời gian lưu 24 giờ

Lượng cấp ＝ 2,000 L/ngày



= Đường kính 1.7 m x 2.5

H

(8)Bơm cấp chất hỗ trợ đông tụ 2 Bao gồm 1 bơm phụ

Lượng cấp yêu cầu ＝ 24.0 L/ngày

150

2.5

dia. 1.7

1.6

dia. 1.3


Lượng cấp tối đa＝ 150 %

Công suất yêu cầu = 25 ml/phút

=(Lượng cấp ×Tỷ lệ cấp tối đa)/(24×60)



= 50ml/phút x head 3

kg/cm2

(9) Bể Polime 2 Bể

・Nồng đô Polime 0.2 %

・Tỷ lệ cấp 1 %


ngày /tuần = 1.4 1,485 kg/đợt

・Thời gian lưu trữ 1 lần

Lượng cấp yêu cầu 7,425 L/đợt

=(Lượng nước vào×Tỷ lệ cấp×0.001)/(Conc./100)

Tổng công suất yêu cầu 7,425 L



(10) Bơm Polime 2 Bao gồm 1 bơm phụ

・Thời gian vận hành 5 giờ

・Lượng cấp 7,425 L/ngày

・Lượng cấp tối đa 150 %

Công suất yêu cầu = 37.1 L/phút

=(Lượng cấp ×Tỷ lệ cấp tối đa)/(24)



= 75ml/phút x head 3 kg/cm2

3-6 Quy trình cung cấp nước

1) Cấp nước

・Lượng nước yêu cầu

151

2.7

dia. 1.9


(1)Nước pha loãng chất đông tụ

Lượng chất đông tụ 1,128 L/ngày

Tỷ lệ pha loãng 1 lần

Thời gian lưu 1 ngày

Lượng nước ＝ 0 L

Lượng hóa chất 1,128 L/ngày

(2) Nước pha loãng chất hỗ trợ đông tụ

Lượng chất hỗ trợ đông tụ 2 kg/ngày

Tỷ lệ pha loãng 0.1 %

Thời gian lưu 24 giờ

Lượng nước ＝ 2,000 L

(3) Nước pha loãng Polime

Lượng Polime 14.85 kg/đợt

Tỷ lệ pha loãng 0.2 %

Thời gian lưu 1 đợt


(4) Nước giặt máy tách nước

Lượng nước từng đợt 1,000 L/đợt

Số đợt mỗi ngày 1 đợt


(5) Nước sinh hoạt

Số Lượng người 4 người

Lượng nước bình quân 120 L/người/ngày

Thời gian 1 ngày

Lượng nước ＝ 480 L

(6) Khác

Lượng nước 2,000 L/đợt

Số lượng đợt mỗi ngày 1 đợt


(7) Tổng


3.4.3 Tính toán tự động cho quy trình xử lý nước thải sử dụng Microsoft EXCEL

a. Sơ lược

152


Microsoft Excel là một phần mềm tính toán hiệu quả và linh hoạt. Nó được sử dụng như một

chương trình tính toán tự động hiệu quả cho quy trình xử lý nước thải. Dưới đây là báo cáo về

tính toán tự động (Cân bằng khối/ Công suất của thiết bị) cho một lò phản ứng sinh học dạng

đĩa xoay.

b. Tính toán tự động các hạng mục đầu vào

Một số các thông số cơ bản của đầu vào:

(1) Các loại nước

(2) Công suất thiết kế (m3/ngày)

(3) Thể tích bể điều chỉnh (m3)

Hướng dẫn sử dụng đầu vào được sử dụng khi các nước là dung dịch lọc. Đối với nước thải

khác, một tính toán tự động bằng cách sử dụng các hoạt động thời gian của quá trình xử lý

nước và lưu lượng vào thời gian, được sử dụng.

(4) Thời gian vận hành ( thời gian dòng vào, quy trình xử lý nước thải, quy trình xử lý bùn)

(5) Chất lượng dòng vào và dòng ra

Ngoài các thông số cơ bản trên đây có nhiều thông số thiết kế đã được đưa vào việc tính toán

tự động. Các giá trị này được hiển thị trong bảng 3-27 trong quá trình tính toán tự động, và

được đánh dấu bằng một "※" trong công thức

c. Mở rộng tính toán tự động

Trong các phép tính toán tự động, lò phản ứng sinh học có thể là : 1) dạng đĩa quay, và 2)

Quy trình bùn hoạt tính thường. Tuy nhiên trong tương lai, các đối tác và JET sẽ cùng nhau

tính toán cho các quy trình khác dựa vào các ví dụ. Thông số thiết kế là một hệ số thay đổi

phụ thuộc vào quy trình xử lý nước thải, loại nước thải, và tính chất vùng (ví dụ như điều

kiện thời tiết v.v..); bởi vậy các hệ số cần phải được sắp xếp dựa trên kết quả của điều tra

thiết bị xử ly nước thải và các ví dụ được xây dựng bởi IET.

153


d. Ví dụ về tính toán tự động

d.1 Nguyên lý

Ví dụ đưa ra sau đây là dành cho nước thải là dung dịch lọc. Tính toán được sử dụng cho thiết

kế nhà máy xử lý dung dịch lọc trên thực tế

d.2 Sơ đồ

Sơ đồ của tính toán tự động được trình bày trong Hình 3-19. Lò phản ứng sinh học của quá

trình là dạng đĩa quay, với quy trình xử lý bậc ba (lọc cát+ hấp thụ các bon hoạt tính)

d.3 Thiết kế và mặt cắt

Thiết kế và mặt cắt được trình bày trong các HìnhHình 3-32 và Hình 3-33.

e. Dự đóan lên kế hoạch lượng nước

Dự đoán lượng nước cho nhà máy được thể hiện trong Hình 3-22.

154

Hình 3-31: Sơ đồ nhà máy xử lý nước thải

Hình 3-32: Thiết kế nhà máy xử lý nước thải

　

P P

PP

MM

P P PPP P P P P P P P P PP P

Scale Dispersant Acid Alkali Coagulant Polymer

Phosphoric Acidtank

Coagulant aid

Water

Feed waterunit

Scale Dispersanttank

Acidtank

Alkalitank

Phosphoric Acid

Coagulanttank

Coagulant aid tank

Polymer tank

Polymer tank

128

Hình 3-33: Mặt cắt nhà máy xử lý nước thải

129

Hình 3-34: Dự đoán lên kế hoạch lượng nước cho nhà máy xử lý nước thải

130

Bảng 3-36: Tính toán tự động cho quy trình xử lý nước thải sử dụng Microsoft EXCEL (Dạng đĩa xoay)

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

A B C D E F G

1. Design parameter

(1) Wastewater Leachate

(2) Design Capacity16 m3/day

(3) Volume of Regulation pond410 m3

(4) OperationInflow time 24 hour/dayWater treatment 24 hour/daySludge treatment 5 hour/day 1 day/week

(5) Quality of Influent and Effluent

Influent EffluentpH - 5.8～8.6

BOD 240 10COD 100 10

SS 280 10Coliform bacteria count - 1,000

(6) Process flow (Rotating disk-type bioreactor)

1. Intake process2. Bioreactor process3. Coagulated sedimentation treatment process4. Tertiary treatment process (Sand filter + Activated carbon absorption)5. Sterilization process

1. Sludge thickener2. Sludge tank3. Dewatering4. Transport

Sludge treatment

Design Calculation for Wastewater Treatment FacilityRotating disk-type Bioreactor

Water treatment

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

H I J K L M p2

2. Mass balance for Treatment process2-1 Calculation of Sludge amount

Solid Amount in the Sedimentation tank 9.01 kg dss/day - - - - - 　①Sludge conc. in the Sedimentation tank 0.8 %Amount of sludge in the Sedimentation tank 1.13 m3/day - - - - - 　②Thickened Sludge conc. 2.0 %Amount of Thickened Sludge 0.46 m3/day - - - - - 　③Amount of Separated Water 0.67 m3/day - - - - - 　④Water Content ratio of Dewatered Sludge 85 %Solid Amount of Inlet hydro extractor 9.01 kg dss/day - - - - 　(　①　)Sludge Amount of Inlet hydro extractor 0.46 m3/day - - - - 　(　②　)Amount of Dewatered Sludge 0.06 m3/day - - - - - 　⑤Amount of Filtrate by Hydro extractor 0.40 m3/day - - - - - 　⑥

131

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

N O P Q R S T U p3

2-2 Calculation of Chemicals

1) Regulation tankSulfuric acid 0 liter/dayCaustic soda 0 liter/dayPhosphoric acid 0 liter/day

＝ 0 liter/day ---> 0 m3/day ----- ①’

2) pH control tankSulfuric acid 19.7 liter/dayCaustic soda 10.5 liter/dayPhosphoric acid 10.0 liter/day

＝ 40.2 liter/day ---> 0.05 m3/day ----- ②’

3) Mixing tankSulfuric acid 19.7 liter/dayCaustic soda 10.5 liter/dayCoagulant 9.1 liter/day

＝ 39.3 liter/day ---> 0.04 m3/day ----- ③’

4) Coagulation tankCoagulant aid 16.0 liter/day

＝ 16.0 liter/day ---> 0.02 m3/day ----- ④’

5) Neutralization tankSulfuric acid 39.3 liter/dayCaustic soda 5.3 liter/day

＝ 44.6 liter/day ---> 0.05 m3/day ----- ⑤’

6) Hydro ExtractorPolymer 45.1 liter/day

＝ 45.1 liter/day ---> 0.05 m3/day ----- ⑥’

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

V W X Y Z AA AB p4

2-3 Calculation of Returned Water from each process

・Amount of Inlet 16 m3/day・Returned Water 4.58 m3/day ----- qT Total Amount ＝ 20.58 m3/day

・Overflow of Sludge thickener 0.67 m3/day ----- q1・Returned Water from Hydro Extractor 0.40 m3/day・Returned Water by Polymer 0.05 m3/day・Washing Water of Hydro Extractor 0.07 m3/day ----- q3・Washing Water for Sand Filter 1.20 m3/day ----- q4・Washing Water for ACA 1.45 m3/day ----- q5・Domestic Water 0.74 m3/day ----- q6・Returned water from Hydro-extractor 0.52 m4/day --- q2 + q3

----- q2

132

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

AC AD AE AF AG AH AI AJ p5

2-4 Water Amount by each process>

1) Influent to the Regulation tankQ 16 m3/day

2) Regulation tank ---> pH control tankQA1 (=QA+qT+①') 20.58 m3/day

Q 16 m3/dayqT 4.58 m3/day①' 0 m3/day

3) pH control ---> BioreactorQA2 (=QA1+②') 20.63 m3/day

QA1 20.58 m3/day②' 0.05 m3/day

4) Bioreactor ---> Mixing tankQA3 (=QA2-Sediment tank) 20.63 m3/day

QA2 20.63 m3/daySediment sludge = 0 m3/day (Assumption value) 0 m3/day

5) Mixing Tank ---> Coagulation tankQA4 (=QA3+③') 20.67 m3/day

QA3 20.63 m3/day③' 0.04 m3/day

6) Coagulation tank ---> Sedimentation tankQA5 (=QA4+④') 20.69 m3/day

QA4 20.67 m3/day④' 0.02 m3/day

7) Sedimentation tank ---> Neutralization tankQA6 (=QA5-②) 19.56 m3/day

QA5 20.69 m3/day② 1.13 m3/day

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

AM AN AO AP AQ AR AS AT p6

8) Neutralization tank ---> Water tank for FiltrationQA7 (=QA6+⑤') 19.61 m3/day

QA6 19.56 m3/day⑤' 0.05 m3/day

9) Water tank for ACA ---> ACAQA8 (=QA7-q5) 18.41 m3/day

QA7 19.61 m3/dayq4 1.2 m3/day

10) Treated Water tank ---> Sterilization tankQA9 (=QA8-q6) 16.96 m3/day

QA8 18.41 m3/dayq5 1.45 m3/day

11) Final effluentQA10 (= QA9) 16.96 m3/day

133

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

AY AZ BA BB BC BD p7

ProcessQ 16.00 m3/day

QA1 20.58 m3/dayQA2 20.63 m3/dayQA3 20.63 m3/dayQA4 20.67 m3/dayQA5 20.69 m3/dayQA6 19.56 m3/dayQA7 19.61 m3/dayQA8 18.41 m3/dayQA9 16.96 m3/dayQA10 16.96 m3/dayQA11 1.13 m3/dayQA12 0.67 m3/dayQA13 0.52 m3/dayQA14 0.74 m3/dayQA15 1.20 m3/dayQA16 1.45 m3/dayQA17 4.58 m3/day

Water amount

Screen

Sand settling tank

Regulation tank

pH control tank

Bioreactor

Mixing tank

Sedimentation tank

Coagulation tank

Coagulatedsedimentation tank

Neutralization tank

Water tank for

Sand filter

Water tank for ACA

ACA

Treated water tank

Sterilization tank

Final effluent tank

Effluent

Influent

Sludge thickener

Sludge tank

Hydro extractor

Dewatered sludgehopper

to out-side

Q

QA1

QA2

QA3

QA4

QA5

QA6

QA7

QA8

QA9

QA10

QA14

Domestic waterand others

QA17

QA11

QA12

QA13

QA15

QA16

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

BE BF BG BH BI BJ BK BL p8

2-5 Basic design parameter

No Process Design parameter Preset value1 Sand settling tank Retention time more than 2 min

Safety Factor 300 %2 Regulation tank Air unit amount for Stir 0.3 m3/m3/hour3 pH control tank Retention time more than 10 min4 Rotating disk type Bioreactor BOD surface loading less than 6 g/m2/day

Water surface loading less than 60 g/m2/dayRetention time more than 3 hourImmersion rate 40 %

5 Mixing tank Retention time more than 5 min6 Coagulation tank Retention time more than 20 min7 Coagulated sedimentation tankWater surface loading less than 20 m3/m2/day

Overflow loading less than 100 m3/m/dayRetention time more than 3 hour

8 Neutralization tank Retention time more than 10 min9 Water tank for Filtration Retention time more than 60 min

10 Sand filter Velocity of Filtration 180 m/day11 Water tank for ACA Retention time 60 min

Amount of Washing water more than 2.0 times12 ACA Superficial velocity 2 m3/m3/hour

Feeding velocity 120 m3/m2/day5 m3/m2/hour

13 Treated water tank for ACA Washing water more than 2.0 times14 Sterilization tank Retention time more than 15 min15 Sludge treatment Sludge conversion rate of BOD 40 %

Sludge conversion rate of SS 100 %Sludge conversion rate of Fe 100 %

16 Sludge thickener Retention time 24 hourSolid loading 45 kgSS/m3/dayConc. of inlet 0.8 %Conc. of outlet 2.0 %

17 Dewatered sludge hopper Retention time more than 7 dayACA : Activated carbon absorption

134

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

BM BN BO BP BQ BR BS BT p9

No Process Design parameter Preset value18 Hydro extractor Moisture content of Dewatered sludge less than 85 %19 Dewatered sludge hopper Retention time more than 7 day20 Feeding rate for Phosphoric acidBOD : P = 100 : 1

as BOD 1 %Content of P (as H3PO4) 31/98

21 Feeding rate for Acid pH control tank 150 mg/literMixing Tank 150 mg/literNeutralization tank 300 mg/liter

22 Feeding rate for Alkali pH control tank 200 mg/literMixing Tank 200 mg/literNeutralization tank 100 mg/liter

23 Feeding rate for Coagulant 300 mg/liter24 Feeding rate for Coagulant aid 1 mg/liter25 Feeding rate for Polymer as Solid weight 1 %

1 Sludge ・Sludge conc. of Sedimentation 0.8 kg/m32 ・Conc. of Thickened Sludge 2 kg/m33 ・Water Content of Dewatered sludge 85 %4 Chemicals ・Conc. of Phosphoric acid 75 ％5 Dilution rate of Phosphoric acid 100 times6 ・Conc. of Acid 7.5 ％7 Dilution rate of Acid 10 times8 ・Conc. of Caustic Soda 24 ％9 Dilution rate of Caustic Soda 1 times

10 ・Conc. of Coagulant 38 ％11 Dilution rate of Coagulant 1 times12 Tertiary treatment ・Diameter of Sand Filter 0.38 m (dia.)13 Design Diameter 0.50 m (dia.)14 ・Diameter of ACA 0.46 m (dia.)15 Design Diameter 0.60 m (dia.)16 ・COD Conc. of the inlet of ACA 25 mg/l17 COD Conc. of the outlet of ACA 10 mg/l

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

BU BV BW BX BY BZ CA CB p10

3. Calculation of Design Capacity3-1 Intake process

1) Intake Tank 1 tank・Amount of Inlet 16 m3/day・Retention time more than 60 min ※

Calculated Volume = 0.67 m3= (Amount of Inlet x Retention time)/(24x60)

2) Intake pump 1 unit・Amount of Inlet 16 m3/day・Safety Factor 300 % ※・Operation time 24 hour ※

Required Capacity ＝ 0.034 m3/min=(Amount of Inlet x Safety factor)/(operation timex60)

3) Sand Settling Tank 1 tank・Amount of Inlet 16 m3/day・Safety Factor 300 % ※・Water Surface Loading 1,800 m3/m2/day ※・Average Velocity 0.15 m/sec ※・Retention time more than 2 min ※・Gravity of Removal Sand 2.65 ※

Required Surface Area = 0.027 m2=(Amount of Inlet x Safety factor)/(Water surface loading)Required Capacity 0.067 m3=(Amount of Inlet x Safety factor x Retention time)/(24x60)Required Cross section area ＝ 0.004 m2=(Amount of Inlet x Safety Factor)/(Average Velocity x24x60x60)

4) Regulation tank 2 tank Leachate・Amount of Inlet 16 m3/day・Inflow time 24 hour/day・Total volume of Regulation tank 410 m3

Design voulme 410 m3

(Remark : ※ = Preset value)

135

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

CC CD CE CF CG CH CI CJ p11

5) Blower for Stirred Regulation tank 2 no (Included 1 spare)・Air unit amount for Stir 0.3 m3/m3/hour ※

Calculated Air Volume (total) = 2.05 m3/min=(Volume of Regulation tank x Air unit volume)/60

6) Influent feeding pump 2 no (Included 1 spare)・Amount of Inlet 20.58 m3/day

Required Capacity ＝ 0.015 m3/min=(Amount of Inlet)/(24x60)

7) Transfer pump 2 no (Included 1 spare)・Amount of Inlet 20.58 m3/day


8) Measuring tank 1 tank・Amount of Inlet 20.58 m3/day・Retention time more than 1 min ※

Required Capacity ＝ 0.02 m3=(Amount of Inlet x Retention time)/(24x60)

9) pH control tank 1 tank

・Amount of Inlet 20.63 m3/day・Retention time more than 10 min ※

Required Capacity ＝ 0.15 m3=(Amount of Inlet x Retention time)/(24x60)

(Remark : ※ = Preset value)

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

CK CL CM CN CO CP CQ CR p12

3-2 Bioreactor process

1) Rotating disk type Bioreactor 1 unit・Amount of Inlet 16 m3/day・BOD surface loading 6 g/m2/day ※・BOD conc. of Inlet 240 mg/liter

Required disk Area = 640 m2/unit=(Amount of Inlet x BOD conc.)/(Water Surface Loading)

2) Bioreactor tank 1 tank・Amount of Inlet 20.63 m3/day・Retention time 3 hour ※

Required Capacity ＝ 2.58 m3/tank=(Amount of Inlet x retention time)/(24)

3) Sedimentation tank 1 tank・Amount of Inlet 20.63 m3/day・Water surface loading less than 20 m3/m2/day ※・Retention time more than 3 hour ※

Required Surface area 1.04 m2=(Amount of Inlet / Water surface loading)Required Capacity ＝ 2.58 m3=(Amount of Inlet x retention time)/(24)

4) Drawing Pump for Thickened Sludge 1 no・Amount of Sludge 1.13 m3/day・Sludge Conc. 0.8 %・Retention time more than 2 hour/day ※

Required Capacity ＝ 0.010 m3/min=(Amount of Sludge)/(operation timex60)

This pump is the same specification as Drawing its for sedimentation sludge

136

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

CS CT CU CV CW CX CY CZ p13

3-3 Coagulated Sedimentation Treatment Process

1) Mixing tank 1 tank・Amount of Inlet 20.67 m3/day・Retention time more than 5 min ※

Required Capacity ＝ 0.08 m3=(Amount of Inlet x retention time)/(24x60)

2) Coagulation tank 1 tank・Amount of Inlet 20.69 m3/day・Retention time more than 20 min ※


3) Coagulated Sedimentation tank 1 tank・Amount of Inlet 20.69 m3/day ・Water Surface loading less than 20 m3/m2/day ※・Retention time more than 3 hour ※

Required Surface Area 1.04 m2=(Amount of Inlet / Water surface loading)

1.16 m (dia.)Required Volume ＝ 2.59 m3=(Amount of Inlet x retention time)/(24)

4) Drawing pump for Sedimentation Sludge 1 no・Amount of Sludge 1.13 m3/day・Sludge Conc. 0.8 %・Retention time more than 2 hour/day ※

Required Capacity ＝ 0.010 m3/min=(Amount of Sludge)/(operation timex60)

5) Neutralization tank 1 tank・Amount of Inlet 19.61 m3/day・Retention time more than 10 min ※


1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

DA DB DC DD DE DF DG DH p14

3-4 Tertiary Treatment Process

1) Water tank for Filtration 1 tank・Amount of Inlet 19.61 m3/day・Retention time more than 60 min ※


2) Feeding pump for Filtration 2 no (included 1 spare)・Amount of Inlet 19.61 m3/day


3) Sand filter 1 unit・Amount of Inlet 19.61 m3/day・Velocity of Filtration 180 m/day ※・Velocity of Washing 36 m3/m2/hour ※

Washing time 10 min ※・Cycle of Washing time process 10 min

・Filter material Anthracite + SandRequired filtration Area＝ 0.11 m2=(Amount of Inlet)/(Velocity of Filtration)Calculated diameter ＝ 0.38 m (dia.)

√＝ (Filtration area×4/3.14)Design diameter ＝ 0.50 m (dia.)Available Surface Area ＝ 0.20 m2＝(Design Diameter^2×3.14)/4Amount of Washing water ＝ 1.2 m3/day=(Available surface area×Velocity of Washing ×Washing Time)/60

4) Blower for Sand Filter Washing 1 no・Superficial Velocity 42 m3/m2/hour

Required Capacity ＝ 0.14 m3/min

137

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

DI DJ DK DL DM DN DO DP p15

5) Water tank for ACA 1 tank・Amount of Inlet 19.61 m3/day

・Retention time more than 60 min ※・Washing water for Sand Filter Amount of Washing water more than 2 times ※

Required Capacity ＝ 3.22 m3=(Amount of Inlet x Retention time)/(24x60)+Washing water

6) Washing pump for Sand Filter 1 no・Amount of Washing Water 1.20 m3/batch・Washing Time 10 min ※

Required Capacity ＝ 0.12 m3/min=(Amount of Washing Water)/(Washing time)

7) Feeding pump for ACA 2 no (included 1 spare)・Amount of Washing Water 18.41 m3/day


1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

DQ DR DS DT DU DV DW DX p16

8) ACA 2 Vessel・Amount of Inlet 18.41 m3/day・Superficial Velocity less than 2 m3/m3/hour ※・Feeding Velocity less than 120 m3/m2/day ※・Feeding system Merry go round system

・Absorption Capacity 0.1 kgCOD/kg ※COD conc. of Inlet 25 mg/liter COD conc. of Outlet 10 mg/liter

・Bulk density of AC 0.50 ton/m3 ※・Washing Velocity 30 m3/m2/hour ※・Washing time 10 min

Required filtration area 0.16 m2=(Amount of Inlet)/(feeding Velocity)Calculated diameter ＝ 0.46 m (dia.)

√＝ (Filtration area×4/3.14)Design diameter = 0.6 m (dia.)Available Surface Area ＝ 0.29 m2＝(Design^2×3.14)/4Washing drainage amount ＝ 1.45 m3/batch＝(Available area×washing velocity×Washing time)/60

Required AC volume ＝ 0.39 m3 (2 vessels)＝(Amount of Inlet)/(Superficial velocity×24) AC filling quantity 0.68 m＝(Volume)/(Available area×2)AC exchange Frequency 41 day/vessel＝(Volume×Density×Absorption capacity) /(Amount of Inlet×(inCOD-outCOD)×1/1000×2 vessel)

138

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

DY DZ EA EB EC ED EE EF EG p17

9) Treated Water tank for ACA 1 tank・Amount of Inlet 18.41 m3/day

Retention time more than 60 min ※・Washing water

Washing Water more than 2 times ※Required Capacity 3.67 m3＝(Amount of Inlet×Retention time)/(24×60)＋Washing water

10) Washing pump for ACA 1 no

・Washing water amount 1.45 m3/batch・Washing time 10 min ※

Required Capacity 0.145 m3/min=(Washing Water Amount)/(Washing time)

11) Blower of Washing for ACA 1 no・Superficial Velocity 30 m3/m2/hour ※

Required Capacity 0.15 m3/min=(Available surface area x Superficial Velocity)/60

3-5 Sterilization process

1) Sterilization tank 1

・Amount of Inlet 16.96 m3/day・Retention time more than 15 min ※

Required Capacity 0.18 m3=(Amount of Inlet×retention time)/(24×60)

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

EH EI EJ EK EL EM EN EO p18

2) Calcium hypochlorite feeder 1 no・Cl feeding rate 5 mg/liter ※

Calcium hypochlorite Available chlorine 70 % ※

・Amount of Inlet 16.96 m3/day・Storage day more than 10 day ※

Cl feeding Amount ＝ 0.13 kg/day=(Amount of Inlet×Cl feeding amount/1000)/Available chlorineRequired Capacity 1.3 kg=(Cl feeding amount ×Storage day)

3-6 Sludge Treatment Process

1) Inlet Sludge Amount(1) SS

・Amount of Inlet 16 m3/day・SS conc. of Inlet 280 mg/liter・SS conc. of Outlet 10 mg/liter・Sludge conversion rate 100 % ※ Generated Sludge 4.32 kg/day

(2) BOD・Amount of Inlet 16 m3/day・BOD conc. of Inlet 240 mg/liter・BOD conc. of Outlet 10 mg/liter・Sludge conversion rate 40 % ※ Generated Sludge 1.48 kg/day

(3) Generated Sludge by Coagulant・Amount of Inlet 16 m3/day・Feeding rate of FeCl3 300 mg/liter ※・Molecular mass of Fe 56・Molecular mass of Fe(OH)3 107・Molecular mass of FeCl3 161 Generated amount of Fe(OH)3 3.19 kg/day

139

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

EP EQ ER ES ET EU EV EW p19

(4) Generated Sludge by Coagulant Aid・Amount of Inlet 16 m3/day・Feeding rate of Coagulant Aid 1 mg/liter ※ Generated amount 0.02 kg/day

(5) Totals amount of Generated Sludge Solid amount ＝ 9.01 kg/day Sludge concentration 8 kg/m3 ※ Sludge amount = 1.13 m3/day

2) Sludge thickener 1 no・Sludge Amount 1.13 m3/day・Solid loading 45 kgSS/m3/day ※・Solid Amount 9.01 kg/day・retention time more than 24 hour ※

Required Capacity 1.13 m3＝(Sludge Amount×retention time)/24Required Area 0.21 m2＝(Solid Amount / Solid loading)

・Thickened Sludge AmountConc. = 20 kg/m3 ※

＝ 0.46 m3/day＝(Solid ampunt/conc. of Thickened Sludge)・Returned Water Amount ＝ 0.67 m3/day＝(Sludge amount - Thickened Sludge amount)

3) Thickened Sludge pump 2 no (included 1 spare)・Thickened Sludge amount 0.46 m3/day・Conc. of Sludge 2 % ※・Operation Time 2 hour/day ※

Required Capacity 0.004 m3/min＝(Thickened Sludge amount)/(Operationtime×60)

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

EX EY EZ FA FB FC FD FE p20

4) Dewatered Sludge Hopper 1 tank・Storage day more than 7 day ※・Conc. of Sludge 2.0 % ※

Required Capacity 3.22 m3=(Thickened sludge Amount×Storage day)

5) Sludge feeding pump 2 no (included 1 spare)・Thickened Sludge amount 3.22 m3・Operation time 5 hour/day ※

Required Capacity 0.011 m3/min=(Thickened Sludge amount/(Operation time×60)

6) Hydro Extractor 1 unit・Thickened Sludge amount 0.46 m3/day (Ave.)・Solid Amount 9.01 kg/day (Ave.)・Operation time 5 hour/day ※・Operation day 1 day/week ※

Required Treatment Amount 3.22 m3/batch＝ 0.64 m3/hour＝ 0.011 m3/min

・Moisture content of Dewatered Sludge 85 % (less than) ※ ＝ 0.43 m3/batch＝(Solid Amount×7) /(Operation day×(1-water content of Sludge/100)/1000

0.06 m3/day (Ave.)・Returned Water

＝ 2.79 m3/batch0.40 m3/day (Ave.)

7) Dewatered Sludge Hopper 1 unit・Solid amount 9.01 kg/day・Water Content 85 %・Storage day 7 day

Required Capacity 0.43 m3

140

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

FF FG FH FI FJ FK FL FM p21

3-7 Feeding Amount of Chemicals

(1) Phosphoric acid tank 1 tank

・Feeding rate 1 %-BOD ※・BOD conc. of Influent 240 mg/liter ※・Conc. of Phosphoric acid 75 %

Gravity 1.66 -Content of P (as H3PO4) 31/98

・Number of Feeding Point 1 point・Amount of Inlet 16 m3/day・Dilution rate 100 times ※・Retention time 10 day ※

Feeding Amount ＝ 0.1 liter/dayDiluted water amount ＝ 10 liter/dayCalculated Volume ＝ 100 liter/day

(2) Phosphoric acid feeding pump 2 no (included 1 spare)・Feeding Amount 10 liter/day

100 times dilute ※・Maximum feeding rate 100 % ※

Required Capacity 6.9 ml/min=(Feeding Amount ×Maximum feeding rate)/(24×60)

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

FN FO FP FQ FR FS FT FU p22

(3) Acid Tank 1 tank

・Conc. of Sulfuric Acid 75 %Gravity 1.63 -

・Feeding rate of AcidpH control tank 150 mg/liter ※Mixing Tank 150 mg/liter ※Neutralization tank 300 mg/liter ※

・Amount of Inlet 16 m3/day・Dilution rate Not Dilution・Retention time more than 10 day ※ Feeding Amount ＝

pH control tank 2 liter/dayMixing Tank 2 liter/dayNeutralization tank 4 liter/day

Total 8 liter/dayCalculated Volume ＝ 80 liter

(4) Acid feeding pump 2 no (included 1 spare)

・Feeding Amount for pH control tank 2 liter/dayMaximum feeding rate 100 %Required Capacity 1.4 ml/min=(Feeding amount×Maximum feeding rate/100)/(24×60)×1000

・Feeding Amount for Mixing tank 2 liter/dayMaximum feeding rate 100 %Required Capacity 1.4 ml/min=(Feeding amount×Maximum feeding rate/100)/(24×60)×1000

・Feeding Amount for Neutralization tank 4 liter/dayMaximum feeding rate 100 %Required Capacity 2.8 ml/min=(Feeding amount×Maximum feeding rate/100)/(24×60)×1000

141

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

FV FW FX FY FZ GA GB GC p23

(5) Acid dilution tank 1 tank

・Conc. of Sulfuric Acid 7.5 % ※Gravity 1.07 -

・Feeding rate of AcidpH control tank 1,500 mg/literMixing Tank 1,500 mg/literNeutralization tank 3,000 mg/liter

・Amount of Inlet 16 m3/day・Dilution rate 10 times ※・Retention time 10 day Feeding Amount ＝

pH control tank 19.7 liter/dayMixing Tank 19.7 liter/dayNeutralization tank 39.3 liter/day

Total 78.7 liter/dayCalculated Volume ＝ 787 liter

(6) Diluted Acid feeding pump 4 no (included 1 spare)

・Feeding Amount for pH control tank 19.7 liter/dayMaximum feeding rate 100 %Required Capacity 13.7 ml/min=(Feeding amount×Maximum feeding rate/100)/(24×60)×1000

・Feeding Amount for Mixing tank 19.7 liter/dayMaximum feeding rate 100 %Required Capacity 13.7 ml/min=(Feeding amount×Maximum feeding rate/100)/(24×60)×1000

・Feeding Amount for Neutralization tank 39.3 liter/dayMaximum feeding rate 100 %Required Capacity 27.3 ml/min=(Feeding amount×Maximum feeding rate/100)/(24×60)×1000

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

GD GE GF GG GH GI GJ GK p24

(7) Alkali tank 1 tank

・Conc. of Caustic soda 24 %Gravity 1.28 -

・Feeding rate of Caustic sodapH control tank 200 mg/liter ※Mixing Tank 200 mg/liter ※Neutralization tank 100 mg/liter ※

・Amount of Inlet 16 m3/day・Dilution rate Not Dilution・Retention time more than 10 day ※ Feeding Amount ＝ｐＨ調整槽pH control tank 10.5 liter/day 混和槽Mixing Tank 10.5 liter/day 中和槽Neutralization tank 5.3 liter/day 合計 Total 26.3 liter/day 所要容量＝Calculated Volume ＝ 263.0 liter

(8) Alkali feeding pump 4 no (included 1 spare)




142

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

GL GM GN GO GP GQ GR GS p25

(9) Alkali Dilution Tank 1 tank

・Conc. of Caustic soda 24 % ※Gravity 1.28 - ※

・Feeding rate of Caustic sodapH control tank 200 mg/liter ※Mixing Tank 200 mg/liter ※Neutralization tank 100 mg/liter ※

・Amount of Inlet 16 m3/day・Dilution rate 1 not dilution ※・Retention time 10 day Feeding Amount ＝ｐＨ調整槽pH control tank 10.5 liter/day 混和槽Mixing Tank 10.5 liter/day 中和槽Neutralization tank 5.3 liter/day 合計 Total 26.3 liter/day 所要容量＝Calculated Volume ＝ 263.0 liter

(10) Diluted Alkali Feeding Pump 3 no




1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

GT GU GV GW GX GY GZ HA p26

(11) Coagulant tank 1 tank

・FeCl3 conc. 38 %Gravity 1.4 -

・Feeding rate of Coagulant 300 mg/liter ※・Amount of Inlet 16 m3/day・Dilution rate 1 not dilution ※・Retention time 10 day ※

Feeding Amount ＝ 9.1 liter/dayCalculated Volume ＝ 91.0 liter

(12) Coagulant feeding pump 1 noRequired Feeding amount ＝ 9.1 liter/dayMaximum Feeding Amount ＝ 100 % ※Required Capacity = 6.4 ml/min

(13) Coagulant dilute tank 1 tank

・FeCl3 conc. 38 % ※Gravity 1.4 -

・Feeding rate 300 mg/liter・Amount of Inlet 16 m3/day・Dilution rate 1 not dilution・Storage day 10 day

Required Feeding Amount 9.1 liter/dayRequired Capacity 91.0 liter

(14) Coagulant feeding pump 2 no (included 1 spare)Required Feeding amount ＝ 9.1 liter/dayMaximum Feeding Amount ＝ 100 % ※Required Capacity = 6.4 ml/min=(Feeding amount ×Maximum feeding rate)/(24×60)

143

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

HB HC HD HE HF HG HH HI p27

(15) Coagulant aid tank 1 tank

・Conc. of Aid 0.1 % ※

・Feeding Rate of Aid 1 mg/liter ※・Amount of Inlet 16 m3/day・Retention time 24 hour ※

Feeding Amount ＝ 16.0 liter/dayCalculated Volume ＝ 16.0 liter

10) Coagulant feeding pump 2 no (included 1 spare)Required Feeding amount ＝ 24.0 liter/dayMaximum Feeding Amount ＝ 100 % ※Required Capacity = 16.7 ml/min=(Feeding amount ×Maximum feeding rate)/(24×60)

11) Polymer tank 1 tank・Conc. of Coagulation Aid 0.2 %

・Feeding Rate 1 % ※・Solid Amount 9.01 kg/day

day = 7 63.07 kg/batch・Storage day 1 times ※

Required Feeding Amount 315.4 liter/batch=(Amount of Inlet×Feeding Rate×0.001)/(Conc./100)Required Capacity 315.4 liter

12) Polymer pump 2 no (included 1 spare)・Operation time 5 hour ※・Feeding Amount 315.4 liter/day・Maximum Feeding Amount 100 % ※

Required Capacity = 1.1 liter/min=(Feeding amount ×Maximum feeding rate)/(24)

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

HJ HK HL HM HN HO HP HQ p28

3-8 Water supply process

1) Water Feeding Unit・Required Water Amount(1) Dilution water for Phosphoric acid

Amount of Phosphoric Acid 0.1 liter/dayDiluted rate 100 times ※Storage time 1 day ※

Water amount ＝ 9.9 liter(2) Dilution water for Acid

Amount of Acid 8 liter/dayDiluted rate 10 times ※Storage time 1 day ※

Water amount ＝ 72.0 liter Chemicals amount = 80.0 liter/day

(3) Dilution water for Caustic SodaAmount of Caustic soda 26.3 liter/dayDiluted rate 1 timesStorage time 1 day

Water amount ＝ 0 liter Chemicals amount = 26.3 liter/day

(4) Dilution water for CoagulantAmount of Coagulant 9.1 liter/dayDiluted rate 1 timesStorage time 1 day

Water amount ＝ 0 liter Chemicals amount = 9.1 liter/day

(5) Dilution water for Coagulation AidAmount of Coagulation Aid 0.016 kg/dayDiluted rate 0.1 %Storage time 24 hour

Water amount ＝ 16 liter

144

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

HR HS HT HU HV HW HX p29

(6) Dilution water for PolymerAmount of Polymer 0.63 kg/batchDiluted rate 0.2 % ※Storage time 1 batch ※

Water amount ＝ 315.4 liter

(7) Washing water for Hydro ExtractorAmount per batch 500 liter/batch ※Number per day 1 batch ※


(8) Domestic waterPerson 2 person ※Unit Amount 120 liter/person/day ※Number per day 1 day ※


(9) OthersAmount 500 liter/batch ※Number per day 1 batch ※

Water amount ＝ 500 liter(10) Sum Totals

Water amount ＝ 1,653 liter

145


4 Công nghệ xử lý nước thải thích hợp của ngành công nghiệp Chế biến thủy sản

4.1 Hiện trạng của ngành công nghiệp chế biến thủy sản ở VIệT NAM

4.1.1 Sản xuất, Vị trí của các nhà máy

a. Hiện trạng ngành công nghiệp

Dựa trên những đặc điểm địa lý như có những bờ biển dài, điều này tạo điều kiện thuận lợi công

nghiệp chế biến thủy sản trở thành 1 trong những ngành kinh tế chính của Việt Nam. Các sản

phẩm thủy sản là 1 trong những mặt hàng xuất khẩu trọng điểm, thu về nguồn ngoại tệ lớn thứ 3

sau dầu mỏ và gạo. Nhờ vào nguồn tài nguyên thủy sản phong phú, người Việt Namthường sử

dụng những sản phẩm tươi sống được mua từ thị trường tự do mà không qua sơ chế. Kết quả là,

những sản phẩm chế biến thủy sản phần lớn được xuất khẩu sang Singapore, Malaysia, Japan,

EU, v.v. Chế biến thủy sản là 1 trong những ngành công nghiệp chính sản xuất thực phẩm phục

vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp chế biến

thủy sản ở Việt Namđã phát triển rất mạnh về số lượng và quy mô của các đơn vị chế biến.

Những đơn vị chế biến mang tính công nghiệp đã tăng từ 102 vào năm 1990, tới 168 trong năm

1998, và 264 vào năm 2001. Vào năm 2005, có hơn 280 xí nghiệp với 394 đơn vị. Vào ngày 9

tháng 8, 2005, và ngày 11 tháng 1, 2006, Thủ tướng chính phủ đã kí Quyết định số

10/2006/QĐ-TTg, phê chuẩn kế hoạch phát triển chung của ngành công nghiệp chế biến thủy

sản và định hướng tới năm 2010. Đây là tiền đề và nền tảng cho ngành công nghiệp thủy sản để

phát triển mạnh mẽ trong những năm tới, như là: xây dựng ngành công nghiệp thủy sản trở

thành 1 ngành sản xuất hàng hóa mạnh có khả năng cạnh tranh và đạt doanh thu xuất khẩu cao,

khả năng tự đầu tư và phát triển, và đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt

tại những vùng duyên hải và hải đảo.

Ngoài việc phát triển số lượng các đơn vị sản xuất, ngành công nghiệp thủy sản của Việt Nam

cũng tập trung vào chất lượng sản phẩm và những điều kiện vệ sinh thực phẩm trong quá trình

sản xuất. Với sự giúp đỡ của những chuyên gia của dự án US/VIE/98/058, và dự án xuất khẩu

thủy sản được tài trợ bởi DNA/NA, những doanh nghiệp chế biến sản phẩm thủy sản đông lạnh

đã từng bước cải thiện điều kiện sản xuất, và đã thiết lập những chương trình quản lý sản xuất

dựa theo HACCP. Hiện tại, có 153 doanh nghiệp trên toàn quốc đủ tiêu chuẩn xuất khẩu sang

EU, 223 doanh nghiệp đủ tiêu chuẩn xuất khẩu sang Hàn Quốc, và 288 có khả năng cung cấp

vào thị trường Trung Quốc. Việc gia tăng nỗ lực đầu tư vào nơi sản xuất, dụng cụ, công nghệ,

khả năng quản lý, đầu ra sản phẩm, và chất lượng chế biến, cũng như khả năng đáp ứng nhu cầu

146


về chất lượng và vệ sinh và an toàn thực phẩm đã giúp những sản phẩm của ngành công nghiệp

thủy sản Việt Nam được xuất khẩu sang 75 quốc gia và vùng lãnh thổ, với tổng doanh thu là

2.24 tỷ USD trong năm 2003. Trong những phương pháp chế biến thủy sản bao gồm đông lạnh,

đóng gói, sấy khô, nước sốt cá, bột cá, và thạch, đông lạnh đang đóng vai trò chính. Hiện tại,

những đơn vị chế biến mang tính công nghiệp ở Việt Nam chủ yếu là về chế biến đông lạnh;

những sản phẩm chính được chế biến có giá trị xuất khẩu cao cũng là chế biến đông lạnh. Đặc

điểm phổ biến nhất của những đơn vị chế biến mang tính công nghiệp là họ tập trung chủ yếu

vào xuất khẩu. Gần đây, thị trường nội địa đã được quan tâm. Những máy móc và công nghệ

được áp dụng dựa trên những sản phẩm chính và phụ thuộc vào khách hàng. Mặt khác, những

đơn vị sản xuất với quy mô nhỏ, chế biến bằng tay và chế biến theo hộ gia đình, tập trung chủ

yếu và những sản phẩm truyền thống của ngành công nghiệp thủy sản và thị trường nội địa như

nước mắm và cá khô, những sản phẩm này được sản xuất bằng các trang thiết bị đơn giản.

Những đơn vị sản xuất khác tập trung vào nguyên liệu thô cho những đơn vị sản xuất mang tính

công nghiệp. Nhìn chung, kiểu sản xuất này phát triển tốt tại những làng nghề truyền thống và

các khu vực nhỏ, tạo ra nhiều sản phẩm thô và tinh chế, và tạo ra việc làm cho nhiều nhân công.

Những đơn vị chế biến thủy sản ở miền Bắc nhìn chung có quy mô nhỏ hoặc vừa (thường dưới

1000 tấn/1 năm), chiếm 27% tổng số lượng toàn quốc, và chủ yếu vận hành theo các dạng sản

xuất kết hợp giữa những sản xuất nửa đông lạnh và sấy khô hoặc chế biến bằng tay, để cung cấp

những nguyên vật liệu cho những xí nghiệp có quy mô lớn tại miền Trung và Nam. Những

nguyên liệu chính cho việc chế biến ngành công nghiệp cá ở miền Bắc khá đa dạng và có nguồn

gốc từ những phá, đầm tự nhiên (ví dụ tôm đồng, tôm hùm, và những động vật thân mềm 2 vỏ).

Bảng 4-37: Tình trạng hiện tại của ngành công nghiệp chế biến cá ở miền Bắc VN

TỉnhDoanh nghiệp chế biến

ngành thủy hải sản Sản phẩm chính Sản lượng vàGiá trị xuất khẩu

Hải Phòng Công ty Thủy sản Hạ Long

Phi-lê cá; sản phẩm đã chế biến; Thực phẩm ăn liền; surimi, sashimi, sushi…Những sản phẩm truyền thống như nước mắm, cá khô, mắm tôm

2003: 67 triệu USD; 49 tấn/1 ngày; 5.5 triệu lít nước mắm2004: (Thủy sản đông lạnh và đóng hộp) 35000 tấn

Doanh nghiệp chế biến thủy sản Hạ Long

Công ty cổ phần Thủy sản đóng hộp Hạ Long

Công ty TNHH SEASAFICO

147


Công ty cổ phẩn Ha Loi Hàng

Công ty xuất nhập khẩu Hải Phòng

Quảng Ninh

Công ty nhập khẩu và xuất khẩu sản phẩm Thủy sản

Xuất khẩu thủy sản đông lạnh, sản phẩm khô (mực, tôm, động vật thân mềm), nước mắm

2003, những sản phẩm nuôi là 333.3 tỷ VN đồng, 30575 tấn (*).

Công ty xuất khẩu sản phẩm Thủy sản Quảng Ninh II (Aquapexco)

Nam Định

Công ty TNHH chế biến thủy sản Xuân Thủy

Cá khô, thức ăn mặn từ cá, nước mắm

2003: giá trị của sản phẩm phát triển là 419.6 tỷ VND, sản lượng 32357 tấn (*)

Công ty nhập khẩu và xuất khẩu sản phẩm Thủy sản Nam Định

Công ty TNHH chế biến thủy sản Nam Định

Nguồn: Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam (VASEP), 2004

(*): Niên giám thống kê Việt Nam, 2004.

Phần lớn những đơn vị chế biến thủy sản ở miền Trung có quy mô trung bình khoảng 1,200 –

3,500 tấn/ 1 năm, chiếm 30% tổng số lượng các đơn vị toàn quốc, cac cơ sở có công suất lớn

hơn (4,000 – 6,000 tấn/1 năm) đã bắt đầu sản xuất những sản phẩm cao cấp hơn (ăn liền, đông

lạnh và sống – xuất sang thị trường Nhật Bản). Nguyên liệu chính của vùng này là tôm nhỏ, và

đang phát triển nuôi tôm sú nhỏ, nhiều loại mực ống, bạch tuộc v.v .

Bảng 4-38: Hiện trạng của ngành công nghiệp chế biến thủy sản ở các tình miền Trung

Tỉnh Doanh nghiệp chế biến Thủy sản Sản phẩm chính Sản lượng và giá trị

xuất khẩu

Thanh Hóa

Doanh nghiệp sản phẩm đông lạnh Hoàng Trường

Thủy sản đông lạnh,Những sản phẩm khô, nước mắm, sản lượng 0.5 tấn/1 ngày

2003: Giá trị xuất khẩu là 510.6 tỷ VND, sản lượng là 47182 tấn (*)Công ty nhập khẩu

và xuất khẩu sản phẩm Thủy sản Thanh HoaCông ty TNHH chế biến thủy sản Tĩnh Gia

148


Nghệ An

Công ty nhập khẩu và xuất khẩu sản phẩm Thủy sản Nghệ An

Tôm đông lạnh ở dạng khối, sashimi, mực ống (khúc, sushi, sashimi), cá, nước mắm

2003, Giá trị xuất khẩu là 432.2 tỷ VND, sản lượng là 39079 tấn (*)

Hà Tĩnh

Công ty nhập khẩu và xuất khẩu sản phẩm Thủy sản Nam Hà Tĩnh

sashimi, mực ống không vỏ, tôm đông lạnh, sản phẩm khô và nước mắm

2003, Giá trị xuất khẩu là 219.6 tỷ VND, sản lượng là 20634 tấn (*)

Công ty nhập khẩu và xuất khẩu sản phẩm Thủy sản Đo ĐiemNhững doanh nghiệp phi chính phủ

Quảng Bình

3 doanh nghiệp sản xuất sản phẩm đông lạnh và vài doanh nghiệp có quy mô nhỏ sản xuất những sản phẩm khô xuất khẩu

2003 Giá trị xuất khẩu là 229.9 tỷ VND, sản lượng là 23879 tấn (*)



Chế biến thủy sản đã phát triển mạnh trong những tỉnh ở miền Nam trong những năm gần đây,

với các cơ sở sản xuất trung bình và lớn (1,200 – 6,500 tấn/ 1 năm) chiếm số lượng lớn. Số

lượng các đơn vị chế biến là 132, chuyên về những sản phẩm cao cấp (chịu trách nhiệm cho gần

40% tổng số lượng trên toàn quốc). Những nguyên liệu chính cho khu vực này cũng là tôm sú,

mực ống, bạch tuộc, cá da trơn, v.v. Hiện trang ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản ở một

số tỉnh miền Nam được thể hiện trong Bảng 4-39.

Bảng 4-39: Hiện trạng của ngành Công nghiệp chế biến thủy sản tại miền Nam

Tỉnh Doanh nghiệp chế biến Thủy sản Sản phẩm chính Sản lượng và giá trị

xuất khẩu

Cà Mau

Có 3 doanh nghiệp lớn sản xuất sản phẩm đông lạnh và vài doanh nghiệp quy mô nhỏ sản xuất sản phẩm khô phục vụ xuất khẩu

Sản phẩm thủy sản đông lạnhSản phẩm thủy sản khôNước mắm

2003, đạt 4,480.5 ti

VND, sản lượng đạt

131013 tấn

Kiên Giang

15 doanh nghiệp lớn sản xuất sản phẩm đông lạnh và vài doanh nghiệp quy mô nhỏ sản xuất sản phẩm khô phục vụ xuất khẩu


2003, đạt 3,091 tỉ

VND , sản lượng

286000 tấn (*)

149


Trà Vinh



2003, đạt 1,388.5 tỉ VND, sản lượng 63896 tấn (*)

Đồng Tháp

4 doanh nghiệp lớn sản xuất sản phẩm đông lạnh, sản xuất sản phẩm khô xuất khẩu với công suất 2,000 tấn/năm


2003, đạt 522.1 tỉ VND, Sản lượng 21901 tấn (*)

Bến Tre



2003, Product Value was 1,247.7 tỉ VND, Sản lượng 62,950 tấn (*)

Long An



2003, Product Value was 354tỉ VND, Sản lượng 11011 tấn (*)

Sóc Trăng

7 doanh nghiệp sản xuất sản phẩm đông lạnh, sản lượng của mỗi doanh nghiệp đạt từ 2,000 – 20,000 tấn/năm


2003, Product Value was 1,362.6 tỉ VND, Sản lượng 32570 tấn (*)

An Giang

9 doanh nghiệp sản xuất sản phẩm đông lạnh với sản lượng từ 50 – 300 tấn/ngày

Sản phẩm thủy sản đông lạnhSản phẩm thủy sản khôSản phẩm đóng hộp

2003, Product Value was 1,535.5 tỉ VND, Sản lượng 67473 tấn (*)



4.1.2 Nguyên liệu thô, quy trình sản xuất

a. Nguyên liệu

Đông lạnh đóng vai trò quan trọng trong nhiều dạng chế biến thủy sản: đông lạnh, đóng gói, sấy khô, nước mắm, bột cá, và thạch. Hiện tại, những đơn vị chế biến mang tính công nghiệp ở VN chủ yếu là những đơn vị sản xuất đông lạnh; những sản phẩm được chế biến quan trọng có giá trị xuất khẩu cao cũng là đông lạnh. Đặc điểm phổ biến nhất của những đơn vị chế biến mang tính công nghiệp là họ tập trung chủ yếu vào xuất khẩu. Gần đây, thị trường nội địa đã được quan tâm. Thiết bị và công nghệ áp dụng được dựa trên những sản phẩm chính và phụ thuộc vào khách hàng. Mặt khác, những đơn vị sản xuất với quy mô nhỏ, chế biến bằng tay và chế biến theo hộ gia đình, tập

150


trung chủ yếu và những sản phẩm truyền thống của ngành công nghiệp thủy sảnvà thị trường nội địa như nước mắmvà cá khô, những sản phẩm này được sản xuất bằng thiết bị đơn giản. Những đơn vị khác tập trung và những nguyên liệu thô cho những đơn vị sản xuất mang tính công nghiệp. Nhìn chung, kiểu này phát triển tốt tại những thị trường làng và những khu vực có tính truyền thống, tạo ra những sản phẩm đa dạng ở dạng thô và được lọc, và nhiều nhân công. Khái quát về sự phát triển của ngành chế biến thủy sản trong giai đoạn từ 1990 tới 2007 được biểu diễn trong Bảng 4-40, Bảng 4-

41 và Bảng 4-42.

Bảng 4-40: Sự phát triển của sản phẩm thủy sản và xuất khẩu từ 1999 đến 2003

Sản phẩm Đơn vị 1999 2000 2001 2002 2003Tôm đông lạnh Tấn 85,000 90,000 110,000 115,656 121,000Những sản phẩm đông lạnh

Tấn 90,000 22,000 125,000 55,847 43,000

Nước mắm Triệu lit 180 185 190 95 -Những sản phẩm khô

Tấn 10,000 30,000 40,000 35,756 18,000

Bột cá Tấn 25,600 30,000 40,000 45,000 -Xuất khẩu Triệu USD 950 1,100 1,750 2,023 2,240

Bảng 4-41: Thực hiện kế hoạch hàng năm của ngành công nghiệp thủy sản

Năm

Tổngsản phẩmcủa ngành công nghiệp thủy sản(tấn)

Ngành đánh cá(tấn)

Nghề nuôi trồng thủy sản(tấn)

Giá trị xuất khẩu(1,000 USD)

Tổng vessel(đơn vị)

Diện tích nuôi trồng thủy sản (ha)

Nhân công lao động trong ngành(1,000 người)

1990 1,019,000 709,000 310,000 205,000 72,723 491,723 1,8601991 1,062,163 714,253 347,910 262,234 72,043 489,833 2,1001992 1,097,830 746,570 351,260 305,630 83,972 577,538 2,3501993 1,116,169 793,324 368,604 368,435 93,147 600,000 2,5701994 1,211,496 878,474 333,022 458,200 93,672 576,000 2,8101995 1,344,140 928,860 415,280 550,100 95,700 581,000 3,0301996 1,373,500 962,500 411,000 670,000 97,700 585,000 3,1201997 1,570,000 1,062,000 481,000 776,000 71,500 600,000 3,2001998 1,668,530 1,130,660 537,870 858,600 71,799 626,330 3,3501999 1,827,310 1,212,800 614,510 971,120 73,397 630,000 3,3802000 2,003,000 1,280,590 723,110 1,478,609 79,768 652,000 3,4002001 2,226,900 1,347,800 879,100 1,777,485 78,978 887,500 -2002 2,410,900 1,434,800 976,100 2,014,000 81,800 955,000 -2003 2,536,361 1,426,223 1,110,138 2,199,577 83,122 902,229 -2004 3,073,600 1,923,500 1,150,100 2,400,781 85,430 902,900 -

151


2005 3,432,800 1,995,400 1,437,400 2,738,726 90,880 959,900 -2006 3,695,927 2,001,656 1,694,271 3,357,960 Not yet 1,050,000 -

Nguồn: Trung tâm tin học ngành công nghiệp thủy sản, 2005

152


Bảng 4-42: Xuất khẩu thủy sản từ Tháng 1 đến tháng 8 2007

Sản lượng (Tấn) Giá trị (USD)Tôm 73,347.4 720,985,405

Cá tra, cá basa 213,578.6 564,762,570Động vật thân mềm 48,837.1 165,636,695

Cá 50,198 160,984,666Những loại khác 27,862.3 95,858,919

Cá ngừ 32,158.3 90,851,266Tôm đã chế biến 8,410.4 69,133,048

Cá khô 18,798.2 68,326,099Những loài giáp xác

khác 7,896.6 59,633,086

Cá đã chế biến 28,842.2 41,460,524Mực ống khô 6,149.2 39,918,630Động vật 2 vỏ 8,404 21,757,985

Tôm khô 2,745.3 37,06,114Tôm hùm 27.9 741,571

Những loài động vật thân mềm khác 243.7 460,685

- slipper lobster 12.2 187,397Tổng 527,511.4 2,104,404,660

Nguồn: Trung tâm tin học ngành công nghiệp thủy sản,

153


b. Công nghệ chế biển thủy/hải sản

Công nghệ chế biến thủy sản phụ thuộc vào chất lượng những sản phẩm cuối. Ở Việt Nam,

công nghiệp chế biến thủy sản chính là sản xuất sản phẩm đông lạnh cho sản phẩm hải sản, đặc

biệt là sản phẩm đông lạnh bởi Phương pháp Đông lạnh nhanh từng cá thể (IQF). Để hiểu những

nguồn ô nhiễm từ quá trình chế biến thủy sản, chúng ta nên nghiên cứu những quá trình sau

trong việc chế biến thủy sản :róc xương cá, toàn bộ quá trình chế biến thủy sản, lọc vỏ tôm, chia

nhỏ bạch tuộc và mực.

154


Hình 4-35: Quy trình chế biến thủy sản tiêu biểu ở Việt Nam (1)

Hình 4-36: Quy trình chế biến thủy sản tiêu biểu ở Việt Nam (2)

155


156


4.2 Nước thải của ngành công nghiệp chế biến thủy sản ở Việt Nam

4.2.1 Đặc điểm của nước thải

Dựa trên những số liệu của cuộc điều tra về những nhà máy sản xuất, phần lớn những nhà máy

chế biến thủy sản ở Việt Nam có quy mô nhỏ và vừa. Trang thiết bị và công nghệ được đánh giá

là nhanh chóng đáp ứng so với những trang thiết bị và công nghệ của những ngành công nghiệp

khác, tuy nhiên, vẫn chậm đáp ứng nếu so sánh với trang thiết bị và công nghệ của những quốc

gia khác. Mặc dù những nhà máy và cơ sở sản xuất đã chú ý tới việc bảo vệ môi trường, đã

thiết lập các trạm xử lý nước thải, nhưng hoạt động của các trạm này vẫn còn nghèo nàn, không

theo quy cách hoặc không hiệu quả, bị động. Đây là vài lý do của các tác động xấu lên môi

trường. Nước thải từ những nhà máy chế biến thủy sản có mức độ ô nhiễm cao hơn nhiều so với

những tiêu chuẩn của nước thải công nghiệp B đối với ngành nuôi trồng thủy sản (TCVN 5945-

2005), ví dụ BOD5 cao hơn từ 10 – 20 lần so với tỉ lệ cho phép, và COD cao hơn từ 9 – 15 lần.

Tổng lượng Ni-tơ gần như ngang bằng với tỷ lệ tiêu chuẩn hoặc hơn khoảng 7 lần, chỉ số P cao

hơn khoảng 5 – 7 lần, dầu: cao hơn 10 – 150 lần so với tỉ lệ cho phép. Tuy nhiên, đáng chú ý là

mức độ cao nhất trong các công đoạn chế biến thủy sản bằng với tỷ lệ ô nhiễm trung bình của

nước thải trong những ngành công nghiệp khác, ví dụ như ngành dệt và may mặc, ngành thuộc

da, và giày dép, v.v. Dựa trên nghiên cứu và những số liệu về tỷ lệ ô nhiễm của nước thải của

ngành chế biến thủy sản, phân lượng vi sinh vật như Coliform cao hơn 100 – 200 lần so với tỷ

lệ cho phép, vì nước thải từ việc chế biến thủy sản có phân lượng protein, lipid cao, và là môi

trường ưa thích cho vi sinh vật phát triển, đặc biệt trong khí hậu nóng ẩm của Việt Nam.

Trong những công ty chế biến thủy sản đông lạnh, có 1 lượng nhỏ Clo được sử dụng để rửa nhà

xưởng, việc này sinh ra C12 trong không khí và có thể phá hủy hệ hô hấp của công nhân. Tuy

nhiên, thể tích của nó không cao, khoảng 60 tấn/ 1 năm [5]. Trong những nhà máy chế biến

157


nước mắm, khí thải chủ yếu là SO2, NO2 và H2S. Ngoài những khí trên, có những khí có mùi

khó chịu, làm giảm chất lượng không khí, ví dụ như các chất phân hủy khi chế biến nước mắm,

cũng như những phần phân hủy bị loại bỏ khi lưu trữ tại các nhà máy chế biến thủy sản, ví dụ

như Amoniac, Dimetylamine, Trimetylamine, v.v với nồng độ khác nhau, và chủ yếu đến từ

những công ty sản xuất nước mắm. Nồng độ không được xác định rõ. Tải trọng chất ô nhiễm

sinh ra bởi ngành công nghiệp chế biến thủy sản là rất cao. Nếu không được xử lý, nó có tiềm

năng trở thành 1 nhân tố chủ động gây gia tăng ô nhiễm môi trường ở sông Rach và những vùng

lân cận. Nước thải ô nhiễm từ ngành công nghiệp này có thể không được thu hồi ở lúc đầu khi

mà mương có thể làm loãng và tự làm sạch. Với thể tích ô nhiễm đã tăng lên, nó có thể phá hủy

từ từ nước của những dòng sông, những con hào, hồ, và những khu vực sống công cộng xung

quanh. Ngoài ra, nước thải có thể lan truyền các bệnh từ cá đã chết hoặc bị phân hủy, đặc biệt

còn ảnh hưởng trực tiếp lên những công nhân, môi trường nuôi trồng thủy sản, và sự phát triển

bền vững của ngành công nghiệp. Khi thiết lập 1 hệ thống xử lý nước thải tại 1 nhà máy hoặc 1

địa điểm, điều quan trọng là phải nghiên cứu công nghệ sản xuất và những nguồn nước thải ô

nhiễm từ các quy trình sản xuất. Nhờ đó, có thể phân loại rõ các nguồn nước thải và tỷ lệ ô

nhiễm của chúng. Dựa trên những kết quả nghiên cứu, có thể đưa ra những phương pháp xử lý

khác nhau, giới hạn 1 phần việc chế biến tập trung, và tối thiểu những chi phí chế biến. Trong

trường hợp nguồn nước thải là sự kết hợp của nhiều nguồn, cần thiết phải nghiên cứu tỷ lệ ô

nhiễm và dòng chảy của những hệ thống kết hợp. Dựa trên những dữ liệu về nước thải và việc

xử lý nước thải bên trên, những đặc điểm chính và những nhân tố ô nhiễm trong nước thải chế

biến thủy sản có thể được rút ra.

Bảng 4-43: Những thông số ô nhiễm tiêu biểu của nước thải trong chế biến thủy sản

STT Thông số ô nhiễm Đơn vị Phạm vi Tiêu chuẩn của Việt

158


giá trịNam 5945 – 2005

(Giới hạn B)

1 PH 5.4 – 6.5 5,5 - 9

2 Temperature 0C 5 - 21 40

3 COD mg/l 550 - 2000 80

4 BOD5 (20 0C) mg/l 400 - 1272 50

5 SS mg/l 178 - 400 100

6 T-N mg/l 109 - 200 30

7 T –P mg/l 7.1- 21.4 6

8 Dầu mỡ mg/l 567 - 1204 5


Quy trình xử lý nước thải tiêu biểu được biểu diễn trong Hình 4-.

159


Hình 4-3: Quy trình xử lý nước thải tiêu biểu trong ngành công nghệ chế biến thủy sản ở Việt

Nam

Tập trung nước thải – giai đoạn tiếp nhận: Nước thải từ quá trình sản xuất của nhà máy tự chảy vào hệ thống cỗng rãnh dẫn tới hố tập trung nước – nơi tiếp nhận. Những hố tập trung nước – những nơi tiếp nhận được xây dựng cao hơn so với bể trung hòa vì thế nước có thể tự chảy vào bể sau khi đi qua hố tập trung nước và lưới chắn. Trong hố tập trung nước và những nơi tiếp nhận, những tấm lưới chắn được đặt để giữ lại tất cả chất thải rắn có kích thước lớn. Việc tách những chất thải cũng giảm mức độ ô nhiễm của nước thải, và ngăn chặn tắc nghẽn trong những máy bơm nước thải.

Giai đoạn trung hòa nước thải:

160


Nước thải từ hố tập trung nước – lưới chắn được tập trung trong bể trung hòa. Bể này trung hòa dòng nước thải và nồng độ chất gây ô nhiễm cần thiết được xử lý để đảm bảo hiệu quả của những quy trình xử lý sinh học tiếp theo. Trong bể này, có 1 hệ thống phân phối không khí được thiết lập để trộn và tạo ra tỷ lệ nồng độ nước thải cũng như để ngăn chặn sự phân hủy kỵ khí sinh ra mùi độc hại từ nước thải. Tỷ lệ dòng chảy không khí cần thiết là 0.12 – 0.15m3 theo đơn vị không khí/m3 hoặc thể tích bể/phút (hoặc có thể thiết lập 1 máy bơm chìm để luân chuyển nước thải thay vì hệ thống cung cấp không khí). Thời gian giữ nước của bể trung hòa, đối với nước thải công nghiệp: HRT = 8 – 10 giờ.

Ngưng tụ - Kết tủa:Trong bể ngưng tụ - kết tủa, đặc tính những chất hóa học được bơm trực tiếp theo số lượng vào bể chứa và được trộn hoàn toàn cùng với nước thải để làm ổn định độ pH của nó và tạo ra những đặc tính phù hợp cho quy trình làm lắng những chất lơ lửng. Nguyên tắc của phương pháp này là kết hợp những phương pháp hóa học và vật lý để loại bỏ những mẩu ở dạng rắn, những mẩu này thường khó lắng, và cải thiện hiệu suất của bể kết tủa chính tiếp theo. Trong những bể chứa này, chất ngưng tụ được đưa vào nhờ các máy bơm số lượng tự động và được trộn với nước thải, để các cụm được sinh ra và phát triển.

Những mục đích của quá trình lắng đọng để loại bỏ những chất lơ lửng trong nước thải. Dựa trên những chất làm đông và những chất trợ giúp làm đông được đưa vào nước thải với liều lượng thích hợp, các cụm lớn được tạo từ những cụm nhỏ, vì thế quá trình ngưng tụ rất nhanh. Quá trình này cũng loại bỏ 1 phần Ni-tơ và Phôt-pho. Thời gian chặn nước của phần ngưng tụ chính: HRT = 20 – 30 phút.

Quy trình xử lý sinh học kỵ khí:

Mục đích của quy trình xử lý sinh học kỵ khí (những vật chất ở dạng lỏng, phồng lên hoặc chất đệm) là giảm tỷ lệ chuyển COD trong nước thải khoảng 30 – 60 kg/m3/ngày, loại bỏ 80 – 95% BOD5, và 65 – 95% COD. Ni-tơ và Phôt-pho trong nước thải được xử lý từng phần trong quy trình tuần hòa nước thải được xử lý.

Quy trình xử lý sinh học ưa khí:

Mục đích của quy trình này là giảm những chất ô nhiễm hữu cơ (BOD, COD) sử dụng bể thông khí. Phương pháp sử dụng cặn dầu lơ lửng đã hoạt hóa kết hợp với cung cấp

161


không khí để loại bỏ COD, BOD, v.v bằng những vi sinh vật trong cặn dầu đã hoạt hóa. Tỷ lệ dòng chảy không khí cần thiết cho quy trình này: Qair = 50-60 m3 theo đơn vị không khí/kg với BOD5. Thời gian giữ nước của bể thông khí: HRT = 12 – 16 giờ.

Giai đoạn kết tủa thứ 2: Sau quy trình xử lý vi sinh học ưa khí, nước thải tự chảy vào những bể chứa kết tủa thứ 2, tách cặn dầu thừa từ quy trình xử lý vi sinh học. Những cặn dầu đã lắng được tuần hoàn 1 phần vào bể thông khí để duy trì nồng độ vi sinh vật trong bề, và cặn dầu thừa được dẫn tới bể tự hủy cặn dầu.

Giai đoạn khử trùng: Nước thải sau khi được xử lý trong bể kết tủa lần 2 sẽ được khử trùng để loại bỏ những vi sinh vật gây hại trước khi chảy ra ngoài.

Giai đoạn xử lý cặn dầu: Phương pháp được chọn trong giai đoạn này là phân hủy kỵ khí của cặn dầu. Mọi cặn dầu từ những bể kết tủa chính, cặn dầu sinh học từ những bể kết tủa lần 2, những bể thông khí và bể yếm khí sẽ tự chảy vào bể tự hủy cặn dầu kỵ khí. Phần lỏng được tách từ bể tự hủy cặn dầu sẽ tự chảy vào những bể trung hòa, trong khi cặn dầu lắng đọng xuống đáy, và sẽ được bơm vào máy nén cặn dầu hoặc được lấy đi theo định kỳ bởi URENCO.

4.3 Việc quản lý nước thải của ngành công nghiệp chế biến thủy sản tại những quốc gia khác


a. Quy trình sản xuất

Chế biến sản phẩm từ thủy sản chủ yếu là việc sản xuất thực phẩm, việc này bao gồm

nhiều cách chế biến thực phẩm sử dụng cá, động vật có vỏ, và tảo biển. Xếp loại theo

sản phẩm, các kiểu chế biến hại sản được phân chia như sau.

Sản xuất những sản phẩm đóng hộp hoặc đóng chai làm từ cá hoặc thủy sản.

Sản xuất pate cá.

162


Sản xuất những sản phẩm khô và ướp muối làm từ cá.

Sản xuất thịt muối và xúc xích cá.

Sản xuất những sản phẩm làm từ cá theo mùa.

Sản xuất những sản phẩm thủy sản cá đông lạnh.

Sản xuất chế biến tảo biển.

Những loại khác (sản xuất nước mắm) v.v

Ở Việt Nam, ngành công nghiệp chế biến thủy sản chính là sản xuất những thực phẩm

làm từ thủy sản hoặc cá đông lạnh, đặc biệt là làm đông lạnh bằng phương pháp đông

lạnh nhanh (IQF). Trước khi làm đông lạnh nhanh, họ rửa, cân, lọc bỏ ruột, và lọc

xương từ những nguyên liệu thô, cá, cua, tôm, mực, và những động vật thân mềm. Hình

4-4 biểu diễn 1 bảng quy trình của những tấm cá mỏng đông lạnh được xản suất bởi

phương pháp làm lạnh nhanh riêng biệt. Sau đó quy trình sản xuất thực phẩm cá đóng

hộp được minh họa trong Hình 4-.

163


Hình 4-4: Bảng quy trình sản xuất cá dẹt đông lạnh bằng Phương pháp Làm Lạnh

Riêng Lẻ Nhanh

164


Hình 4-5: Bảng minh họa quy trình đóng hộp cá

Trong cả 2 trường hợp, nước thải chủ yếu đến từ quá trình rửa. Nó chứa máu, các phần

tử nguyên liệu thô, protein, và dầu. 1 đặc điểm khác của ngành công nghiệp chế biến

thủy sản là các nhà máy có quy mô nhỏ và vừa. Bảng sau miêu tả sự phân chia quy mô

các nhà máy trong ngành chế biến thủy sản ở Nhật. Trong ngành công nghiệp chế biến

những thực phẩm thủy sản đông lạnh, xấp xỉ 30% các nhà máy là những nhà máy nhỏ,

sinh ra ít hơn 100 m3 nước thải mỗi ngày. Những nhà máy sinh ra từ 100 tới 500 m3

nước thải mỗi ngày chiếm 47%.

165


Bảng 4-44: Phân chia quy mô nhà máy trong ngành công nghiệp chế biến thủy sản ở Nhật

Khối lượng

nước thải (m3/d)

Những sản phẩm

thủy sản đóng hộp

hoặc đóng chai

Pate thủy sản Những thực phẩm

thủy sản đông lạnh

<100 4 14 61

100-500 17 28 95

500-1,000 7 6 26

> 1000 3 6 19

Total 31 53 201

Nguồn: Được điều tra bởi Bộ Môi trường Nhật Bản, dữ liệu dựa trên số lượng báo cáo của các nhà máy

b. Nước thải

Những vấn đề môi trường chính có liên kết với những quá trình chế biến thủy sản là việc sử dụng nhiều nước, tiêu thụ năng lượng, và việc sinh ra nước thải có nồng độ hữu cơ cao vì sự tồn tại của dầu, protein và SS. Nước thải cũng có thể chứa mức độ photpho, nitrat và clo cao. Nước thải có mức độ ô nhiễm cao được sinh ra trong thời gian chất thải ở dạng rắn tiếp xúc với nước chứa máu và chất béo. Khi tự động lọc bỏ da, khúc cá được kéo trên 1 cái trống đông lạnh. Nước được sử dụng để rửa và bôi trơn máy. Việc lọc bỏ da những loại cá nhiều mỡ thải ra khối lượng dầu lớn vào trong nước thải. Quy trình lọc bỏ da đóng góp khoảng 1/3 tổng số lượng chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải của quá trình róc xương cá. Nước thải chứa máu, thịt, ruột, protein có thể hòa tan, và những vật chất thải; và có độ BOD, COD, TSS, và photpho cao, cũng như những chất tẩy rửa và những chất làm sạch khác. Những tỷ lệ và đặc điểm của quy trình sinh ra nước thải phụ thuộc nhiều vào quá trình sản xuất. Những mức độ tiêu thụ và thải ra của những bước của quy trình lọc xương và bảo quản cá ở những quốc gia EU được minh họa trong Ghi chú:. Quá trình này tương tự với phương pháp IQF. Và đưa ra kết quả điều tra về chất lượng nước thải của ngành công nghiệp chế biến thủy sản ở Nhật.

Bảng 4-45: Đặc điểm chung của nước thải trong ngành công nghiệp chế biến thủy sả

Các hoạt động theo mùa, phương pháp vận chuyển, các loại cá và phương pháp chế biến

166


làm thay đổi lớn về số lượng và chất lượng nước thải.

Mức độ BOD cao trong nước thải được sinh ra khi máu, gia vị nguyên chất, nước luộc

và những chất như thế (BOD cao = Nhu cầu ôxy sinh học theo đơn vị hàng chục nghìn

ppm) được thải ra trong 1 thời gian ngắn.

Nồng độ ion clo và phân lượng dầu cao nhờ vào việc việc trộn nước biển.

Nhiều protein hòa tan là những chất độc có trong nước thải.

Ghi chú:

a: Lượng nước tiêu thụ trong quá trình làm tan đông chiếm khoảng 50% tổng lượng nước tiêu

thụ trong quá trình róc xương.

167


b: Trong vài trường hợp trong bước này, cá có thể bị bong da.

c: Việc lọc da có thể diễn ra trước hoặc sau khi róc xương.

d: Trong trường hợp ướp muối dạng lỏng, nước biển sẽ có trong nước thải.

Nguồn: Cơ quan Kiểm soát và Ngăn ngừa Ô nhiễm tích hợp (IPPC)

Hình 4-6: Mức độ tiêu thụ và thải ra trong các bước chế biến của quá trình róc xương và bảo

quản cá

Bảng 4-46: Survey results of wastewater quality of seafood processing industry in Japan

Chất lượng nước thải (mg/L)

BOD COD SS T-N T=P


thủy sản đóng

hộp hoặc đóng

chai

1,500 1,100 120 - -

Pate thủy sản 530 180 200 120 -


thủy sản đông

lạnh

240 110 150 32 7.7

Những thực phẩm

thủy sản đông

lạnh

500 360 200 35 5

Nguồn: Được điều tra bởi Tổng cục Môi trường Nhật Bản (năm 1990)

c. Công nghệ xử lý nước thải

Xử lý sinh học riêng rẽ hoặc kết hợp các phương pháp xử lý sinh học và kết tủa thường được sử

dụng trong xử lý nước thải của ngành công nghiệp thủy sản. Vì những chất gây ô nhiễm trong

nước thải của ngành công nghiệp chủ yếu là chất hữu cơ có thể bị vi khuẩn phân hủy, nên xử lý

sinh học rất thích hợp áp dụng cho xử lý nước thải và sự phân hủy BOD và COD trong nước

thải. Quá trình khử ni-tơ sinh học và loại bỏ photpho bằng cách làm đông tụ rất có hiệu quả.

Theo 1 điều tra của Cơ quan Môi trường Nhật Bản vào năm 1990, tỷ lệ loại bỏ ni-tơ và photpho

168


bẳng phương pháp kết hợp biện pháp sinh học và đông tụ là rất cao. Tuy nhiên hiệu suất của

biện pháp xử lý sinh học riêng lẻ lại biến đổi rộng.

.

Nước thải của ngành công nghiệp thủy sản, trong nhiều trường hợp, có chứa số lượng lớn dầu

và protein. Dầu và protein nên được loại bỏ hoàn toàn. Vì mục đích này, tách tuyển nổi bằng

trọng lực hoặc đông tụ + tách áp lực có hiệu quả. Những chất rắn bị tách ra và dầu nên được loại

bỏ như xử lý nước công nghiệp ở dạng rắn sau khi khử nước

Bảng sau biểu diễn các kiểu xử lý nước thải trong ngành công nghiệp chế biển thủy sản của

Nhật, được điều tra bởi Tổng cục Môi trường. 47% các nhà máy sử dụng biện pháp xử lý bùn

hoạt tính, và 20% các nhà máy cùng sử dụng biện pháp xử lý bùn hoạt tính và những biện pháp

xử lý khác. Đây cũng là số liệu của cuộc điều tra năm 1990. Hiện tại, tỷ lệ của bùn hoạt tính đã

kết hợp và những biện pháp xử lý khác đang tăng lên, vì việc kiểm soát ni-tơ và photpho đã

nghiêm khắc hơn.

Bảng 4-47: Xử lý nước thải trong ngành công nghiệp chế biến thủy sản của Nhật

Phương pháp xử lý nước thải Số nhà máy

Không sử lý nước thải 41

Out trap 41

Bùn hoạt tính 196

Các phương pháp sinh học khác 24

Đông tụ-sa lắng 6

Tuyển nổi khí hòa tan (Tuyển nổi trọng lực) 5

Bùn hoạt tính+ Các phương pháp sinh học khác 17

Bùn hoạt tính + DAF 29

Bùn hoạt tính + Đông tụ 19

Bùn hoạt tính + Lọc cát 4

Bùn hoạt tính + Các phương pháp xử lý khác 5

Bùn hoạt tính + Các phương pháp sinh học khác 4

169


+ Đông tụ

Bùn hoạt tính + Đông tụ + DAF 7

Khác 20

Tổng 418

Nguồn: Được điều tra bởi Tổng cục Môi trường Nhật Bản (năm 1990)

Những công nghệ xử lý nước thải sử dụng trong phần lớn các trường hợp được tóm tắt như sau

c.1 Xử lý sơ bộ

Sàng lọc

Kết tủa

DAF (Tách bằng cách thải khí, Tách bằng áp lực)

Ly tâm

Kết tủa

Những công nghệ này được giải thích trong Chương 2 –Cơ sở của những quá trình xử lý nước

thải. Tuy nhiên miêu tả về DAF được trình bày ở đây.

DAF:

Sử dụng phương pháp tuyển nổi có thể nâng cao hiệu quả tách các vật chất nhẹ hơn

nước, ví dụ như dầu ăn/ chất béo, Kỹ thuật này giảm thời gian lưu, nhưng không thể

tiến hành tách dầu nhũ hóa và mỡ từ nước. Cơ chế cơ bản của DAF là đưa những

không khí nhỏ vào nước thải chứa những chất rắn lơ lửng để làm nổi chúng. Những

bong bóng khí tự dính vào những phần tử ở dạng hóa học, và khi chúng nổi

lên bề mặt, những chất rắn sẽ nổi lên bề mặt cùng với chúng. Không khí được hòa

tan dưới áp lực 300 – 600 kPa (3 – 6 bar). Không khí thường được đưa vào 1 dòng

tuần hoàn của nước thải đã được xử lý mà đãđi qua 1 đơn vị của DAF. Hợp chất

không khí và nước thải quá bão hòa này chảy vào bể tuyển nổi lớn nơi mà áp lực được thoát ra,

do đó tạo ra rất nhiều bong bóng khí nhỏ. Tại đây chúng được tích lũy,làm dầy, và bị loại bỏ

bằng cách hớt bọt cơ học hoặc cách hút. Những chất hóa học như polyme, nhôm Sunfat, hoặc

sắt clorua có thể được sử dụng để tăng cường sự kết bông, cũng như là sự dính của những bong

bóng. Thiệt bị DAF tương tự với thiết bị

sử dụng cho phương pháp đông tụ.

c.2 Xử lý bậc 2

170


Sau xử lý sơ bộ, nếu chất lượng nước thải không thích hợp để thải ra cống hoặc khối nước nhận,

cần có xử lý bậc 2. Như đã đề cập bên trên, thông thường quá trình xử lý là quá trình bùn hoạt

tính. Trong Tài liệu tham khảo về Những kỹ thuật có sẵn tốt nhất trong ngành công nghiệp bột

giấy và giấy, tháng 12 – 2001, được chuẩn bị bởi cơ quan Kiểm soát và Ngăn chặn ô nhiễm tích

hợp (IPPC), có những miêu tả sau. “Với nước thải ô nhiễm nghiêm trọng, ví dụ BOD hoặc COD

lớn hơn 3,000 mg/L, việc xử lý kỵ khí được sử dụng”. Tuy nhiên trong nước thải của những nhà

máy chế biến thủy sản nồng độ BOD và COD thường không cao. (Nước thải từ quy trình cụ thể

như róc xương có thể lớn hơn 3,000 mg/L. Nhưng nồng độ của nước thải nói chung thường ít

hơn 2,000 mg/L). Tuy nhiên việc xử lý sinh học kỵ khí có những thuận lợi sau

Bảng 4-48: Những Thuận lợi và không thuận lợi của việc xử lý sinh học kỵ khí

Thuận lợi Không thuận lợi

Tạo ra lượng bùn dư thừa thấp; tỷ lệ tăng thấp hơn

có nghĩa là những yêu cầu dinh dưỡng vĩ mô/vi mô

thấp hơn

Vi khuẩn mesophillic, phát triển ở 20 – 45oC, có

thể cần cung cấp thêm nhiệt.

Nhu cầu năng lượng thấp vì thiếu hệ thống thông

gió cưỡng bức

Tỷ lệ tăng trưởng thấp yêu cầu khả năng duy trì

sinh khối tốt

Vốn nhìn chung thấp hơn và chi phí sử dung cho

mỗi kg COD được loại bỏ. Giảm lượng bùn và chi

phí trộn thấp hơn

Giai đoạn hoạt động/thích nghi có thể dài (ngoại

trừ những lò phản ứng có bùn hình hột, ví dụ

EGSB)

Sản xuất ra những chất khí đốt có thể sử dụng được

để tạo ra năng lượng hoặc nhiệt

Hệ thống kỵ khí nhạy cảm với những dao động

nhiệt độ, độ pH, nồng độ và tải lượng ô nhiễm hơn

so với hệ thống hiếu khí

Yêu cầu về diện tích không nhiều Some constituents of treated waste water can be

toxic/corrosive, e.g. H2S

171


Có thể dễ dàng ngừng hoạt động trong thời gian dài

và vẫn còn trong trạng thái ngủ yên (hữu dụng cho

quá trình sản xuất theo mùa, ví dụ như củ cải

đường)

1 điểm thuận lợi cụ thể của quy trình là sự hình

thành các hạt nhỏ. Điều này không chỉ giúp việc tái

hoạt động nhanh sau những thời gian nghỉ kéo dài

hàng tháng, mà còn cả việc tiêu thụ của những hạt

bùn dư thừa, ví dụ, cấy mầm cho những hệ thống

mới

Những chất không thể được phân hủy bởi các

phương pháp hiếu khí có thể được phân hủy kị khí,

ví dụ pectin và betaine

Ít vấn đề về mùi hơn, nếu những kỹ thuật làm giảm

thích hợp được sử dụng

Sự hình thành aerosol có thể tiêu hóa dầu và mỡ

(không áp dụng với UASB)

Nguồn: Cơ quan Kiểm soát và Ngăn chặn ô nhiễm tích hợp (IPPC)

Khí hậu của miền nam Việt Nam là khí hậu nhiệt đới. Nhiệt độ trung bình tháng của miền Nam

Việt Nam luôn cao hơn 25oC. Có khả năng để ứng dụng những kỹ thuật xử lý nước thải sinh học

kỵ khí. Vì thế, những công nghệ xử lý sinh học kỵ khí cục bộ cho những ngành công nghiệp có

quy mô nhỏ và vừa, ví dụ như ngành công nghiệp chế biến thủy sản, nên được phát triển ở Việt

Nam.

c.3 Xử lý bậc 3

Xử lý bậc 3 cho thủy sản bảo gồm chia tách màng và tẩy uế và tiệt trùng.

Ví dụ về phác thảo về nước thải và những trang bị xử lý nước thải trong ngành công nghiệp chế

biến thủy sản có trong Bảng 4-49.

172


173

Bảng 4-49: Thiết bị xử lý nước thải trong Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh

174

Design Actual Design Actual Design Actual Design Actual Design Actual500 500 150 130 40 40 600 200 1,500 1,500

― ― 420 kWh/d 380 kWh/d 966,816 966,816 1,514,676 1,514,676

― ―43 t/y 30 t/y 8 8

Influent Effluent Influent Effluent Influent Effluent Influent Effluent Influent EffluentSS (mg/L) 90 80 600 40 500 100BOD (mg/L) 1,290 1,000 1,300 20 2,000 100 20COD (mg/L) 2,580 2,500 120T-N (mg/L)T-P (mg/L)Others SS (mg/L) 90 46 600 20 500 20 1,200 50BOD (mg/L) 1,290 646 1,300 15 2,000 8 2,500 12 1,513 23COD (mg/L) 2,580 940 2,706 63 2,020 1,840T-N (mg/L)T-P (mg/L)Others

Others Cost Capital cost

Amount of sludge generation(Dry short ton)

Processperformance

Design

Actual

Overview

Country

Daily amount of treated waterElectric consumption (kWh)

Process flow diagram


Storage tank; 200 m3, Aerationtank; 300 m3, Sedimentationtank;400 m3

Wastewater tank: 2 m³,Adjustment tank: 6 m³Reactor feed tank: 2 m³Batch reactor No.1:5.4m (width) × 5.4m (length) ×5m (depth): volume 116 m³,Surface area: 29 m²,surface loading rate: 0.7 m/dayBatch reactor No.1:6m (diameter)×5m (depth):volume 116 m³,Surface area: 29 m²,surface loading rate: 0.7 m/day

No.1 wastewater tank: 15 m³,No.2 wastewater tank (oilseparator): 15 m³Adjustment tank: 135 m³Aeration tank No.1: 112.5 m³,No.2: 101 m³, No.3: 88 m³Clarifier: 82.5 m³,Sedimentation tank: 27 m³

Aerated lagoon

Sump tank: 82.5 m³Aerated lagoon: 4,000 m³Sedimentation tank: 252 m³

Aerated lagoon: 13,932 m³

Thailand

Influent→Screening→ pHadjustment→Aeration →Flocuration→ Sedimentation→Aerator→Effluent

Influent→Screening & Oilseparator→Adjustment tank→Aeration tank →Sedimentationtank→Chemical precipitation →Desinfection →Effluent

Influent→Adjustment tank→Screening → Pressure flotation→Batch type activated sludge(SBR) → Sedimentation tank→Retention tank →Effluent

Aerated lagoon

Sump tank → Grease trap →Aerated lagoon → Sedimentationtank → Effluent

Pump sump → Aerated lagoon →Effluent

Aerobic treatment (Batchactivated sludge process)

Treatment process Standard activated sludge Coventional activatedsludge+Chemical precipitation

Wastewater characteristics Wastewater from fishing foodprocessing

Wastewater from seafoodprocessing

Indonesia JapanWastewater from seafoodprocessing

Wastewater from fish canneryindustry

Wastewater from Frozen seafoodmanufacturing process

ThailandJapan

Nguồn : Cơ sở dữ liệu các kỹ thuật trong vận hành, Hiệp hội Môi trường nước Châu Á (WEPA)

175

Design Actual Design Actual Design Actual Design Actual Design Actual180 150 400 395-405 1,100 800-900 2,500 2,500 700 700-800

257.04kWh/day 413 kWh/d 320-420 kWh/d 6,000Wh/day 1,600kWh/day 6,000Wh/day 5,000Wh/day 702 kWh/d

2m³/day120 m3/10 days 2 ton/d 227.5 kg/d

Influent Effluent Influent Effluent Influent Effluent Influent Effluent Influent EffluentSS (mg/L) 200 500-800 50 150 50 116 100 100BOD (mg/L) 2,300 10 1,200 20 1,394 20 1,240 50 613 50COD (mg/L) 2,416 400 1,325 50 2,327 50 1,400 100 875 100T-N (mg/L) 60 30 208 <60 60T-P (mg/L) 8 4 42 6 6pH 5.5-9.5 6-9 7.19 6-9 6.5-8 5.5-9SS (mg/L) 130 787 1-3 37 220BOD (mg/L) 28 1,550 2 820 19 672COD (mg/L) 170 1,680 2-11 1,150 46 922T-N (mg/L) 64.8 7.3 0.9-1.6 128.9T-P (mg/L) 6.7 3.3 0.34-3.45 9.5pH 7.01-7.81 6-7 7 6.29

Others Cost Capital cost

amount of sludgegeneration (Dry short ton)

Wastewater characteristics Wastewater from frozen seafoodprocessing factory

Vietnam Vietnam Vietnam

Overview

Country Vietnam

Treatment process Aerobic treatment (Activatedsludge)


Vietnam

Anoxic-Aerobic Batch Reactor Anoxic-Aerobic Batch Reactor

Wastewater from frozen seafoodprocessing factory




Process flow diagram Raw wastewater → Rawscreening → Collecting tank →Rotary Drum Screening →Equalization tank → Flotator →Aerobic treatment → Clarifier →Disinfection

Raw wastewater → Rawscreening → Equalization tank →Sedimentation tank with lamella→ Aerated submerged biofilter→ Disinfection → Sand Filter →Effluent

Raw wastewater → Collection pit→ Flotator → Equalisation tank→ Rotary Drum Filter →Aeration tank → Sedimentationtank → Disinfection → Sandfilter → Effluent

Raw wastewater → Rawscreening → Collecting tank →Fine Screening → Equalisationtank → Anoxic - Aerobic BatchReactor → Disinfection

Collection pit → Fine Bar screen→ Equalization tank → Flotator→ Aerobic-anoxic batch reactor→ Disinfection → Effluent

Aerobic treatment (Aeratedsubmerged biofilter )

Aerobic treatment (Activatedsludge)

Daily amount of treatedElectric consumption(kWh)

Equalization tank;85.96 m3,Preliminary sedimentationtank;41.3, Aerated biofilter;ABF1;86.9 m3, ABF2;86.2 m3,Disinfection tank; 61m3 Sandfilter;5.5(diameter; 1.6m×height2.75 m), Sludge storage tank;36.7 m

Collection pit: 2.5 x 2.5 x 3.2 =22.875m³Flotator: 5 x 2 x 2.4 = 24m³Equalization tank: 546.875m³Aeration tank: 1,747.138m³Sedimentation tank: 2unit x 471m³/unitDisinfection tank: 15.75 x 1.5 x3.9 = 92.138m³Sludge storage tank: 4 x 6 x 5 =120m³Sand filter: 2unit x 5.08m³/unit

Collection pit: 33m³Equalisation tank: 1,064m³Biological treatment: 4,000m³Sludge storage tank: 245m³

Equalization tank;264.2 m3(retention time:9.1 hrs),Flotator;56.45 m3, Surface area;17.6 m3, Aerobic-anoxic batchreactor; 722 m3, Sedimentationtank; 361 m3, Retention time;12.38 hrs, Settling velocity; 7.76m3/m2/d, Disinfection tank; 31.5m3,Sludge dewatering tank; 36m3

Equalization tank: 60m³Aeration tank: 311m³Clarifier: 69m³Disinfection tank: 8m³

Processperformance

Design

Actual

936,904,000 VND 1,782,000,000 VND 3,498,000,000 VND 15,500,000,000 VND 2,992,000,000 VND

The Project for Enhancing Capacity of Vietnamese Academy ofScience and Technology in Water Environment Protection Phase II .

4.3.2 Công nghệ sản xuất sạch hơn

a. Giảm nước thải và chất gây ô nhiễm

Phần lớn nước được tiêu thụ trong suốt quá trình chế biến thủy sản trở thành nước thải. Nước thải được sinh ra trong nhiều bước chế biến, ví dụ, làm tan băng, rửa, lọc bỏ đầu, róc xương, lọc da và vỏ, và trong khi rửa dụng cụ và hệ thống máy móc. Khi cá đông lạnh được sử dụng làm nguyên liệu thô, cần có 1 bước làm tan đông. Sự ô nhiễm hữu cơ của nước thải là khá nhỏ. Việc lọc bỏ vảy thường diễn ra trong những trống quay có đục lỗ. Vảy cá được dội đi bằng cách sử dụng lượng nước lớn – 10 đến 15 m3/tấn cá. Lượng nước thải và chất ô nhiễm hữu cơ lớn được sinh ra. Nếu những khúc cá cần được lọc bỏ da, việc lọc bỏ vảy trở nên không cần thiết. Trong những quá trình tự động róc xương và lọc bỏ ruột, nước được sử dụng để bôi trơn cá trong khi chuyển qua máy. Với loại đặc biệt như cá thu, cần có 1 bể ngâm ấm có chất kiềm để loại bỏ da; và nước thải phải được trung hòa trước khi thải ra. Nước được sử dụng để rửa và tráng cá sẽ làm tăng lượng nước thải chứa những mẩu cá thừa và nội tạng cá.

Ngoài việc chia loại nước thải có nồng độ cao hay thấp, có thể giúp giảm lượng nước thải bằng cách sử dụng nước thải đã qua xử lý làm nước rửa. Để giảm những chất ô nhiễm trong nước thải, cần thiết phải phân tách và thu hồi những chất hữu cơ cao có chứa nồng độ nitro và photpho cao từ những nguyên liệu thô càng nhiều càng tốt, sau đó những cần có các biện pháp để không trộn những chất này vào trong nước thải. Ngoài ra, những chất rắn dính vào máy móc cần được thu hồi, và thay đổi từ nước nóng đang đun sang hơi nước đang sôi đều có hiệu quả.

Trong quá trình chế biến, 1 lượng nước rửa lớn được sử dụng như đã đề cập bên trên. Chất lượng của nước rửa khác nhau phụ thuộc vào mục đích rửa. Quy trình rửa cuối cùng cần chất lượng cao hơn quy trình rửa đầu tiên. Sẽ có lợi nếu nước thải từ quy trình rửa cuối cùng có thể được sử dụng làm nước rửa trong bước trước đó. Vì các nhà máy sản xuất thực phẩm, thường thấy rằng nước rửa luôn luôn chảy để đảm bảo 1 nơi làm việc vệ sinh. Sẽ hiệu quả nếu thiết lập van tới các ống để điều chỉnh thể tích và ngừng lại nếu cần thiết. Bảng 4-15 biểu diễn những ví dụ có thể ứng dụng được của việc sản xuất sạch hơn được mô tả trong Tài liệu tham khảo của IPPC.

176


Bảng 4-50: Các quy trình rửa

Dòng nước rửa trong nhà máy

Dòng rửa đã phân chia

Tái sử dụng nước thải có nồng độ thấp

Dòng ngược

177


Bảng 4-51: Những kỹ thuật ứng dụng được cho cá và động vật có vỏ

Phương pháp Miêu tảPhân biệt các sản phẩm, để tối ưu hóa việc sử dụng, tái sử dụng, thu hồi, tái chế và sắp đặt (và tối thiểu hóa việc sử dụng nước và làm ô nhiễm nước thải)

Gắn nhóm những chất thải rắn khô theo các khay hoặc giỏ để giữ chúng không rơi xuống sàn và rơi vào quy trình xử lý nước thải.

Làm sạch khô Những hệ thống khô để thu thập chất thải rắn từ động vật giáp xác và động vật thân mềm, ví dụ như những tấm lưới chắn và những hệ thống thu hồi hiệu quả ngăn chặn tham gia vào quy trình xử lý nước thải và có thể giảm mức độ BOD5 tới 35%.

Chỉ sử dụng cá có chất lượng cao Chuyển da và chất béo từ trống lọc da bằng chân không

Kỹ thuật này bao gồm 1 dụng cụ hút, dụng cụ này hút sạch da và chất béo từ trống. Nước chỉ được sử dụng để làm ẩm trống nhằm duy trì hiệu quả hút.

Loại bỏ và vận chuyển chất béo và nội tạng bằng chân không

Khi lọc da và cắt, những hệ thống khép kín được ứng dụng để vận chuyển chất béo và nội tạng tới những dụng cụ thu gom. Chất béo và nội tạng được lọc bỏ từ cá bằng chân không và không sử dụng nước. Dụng cụ hút bao gồm 1 máy hút chân không kết thúc bằng 1 ống xả hút được thiết kế đặc biệt được đặt ngay sau khi lọc bỏ đầu cá.

Tránh việc đánh vảy nếu sau đó cá được lọc da

Thiết bị đánh vẩy bao gồm một trống quay đục lỗ, mà từ các lỗ này nước được cung cấp để xả vẩy cá. Nếu cá đã được lột da, ko cần tiến hành việc đánh vẩy.

Sử Thiết bị đánh vẩy bao gồm một trống quay đục lỗ, mà từ các lỗ này nước được cung cấp để xả vẩy cá. Sử dụng nước thải tái lưu thông cho đánh vảy đã được lọc để tráng cá sơ bộ sẽ làm giảm lượng nước tiêu thụ. Vì thế cũng không cần tiến hành việc đo trọng lượng vẩy để cung cấp nước cho thiết bị đánh vảy.

Nguồn: Cơ quan Kiểm soát và Ngăn ngừa Ô nhiễm tích hợp (IPPC)

178


4.4 Thiết kế quy trình xử lý nước thải

4.4.1 Treatment Process Tính toán thiết kế cho quy trình xử lý nước thải

Xem lại Chương 3.4.1 Tính toán thiết kế của Quy trình Xử lý Nước thải của nhà máy sản xuất bột giấy và giấy.

4.4.2 Mô hình thiết kế xử l ý nước thải

a. Thông số cơ bản

Lò phản ứng sinh học xử dụng cho nước thải của các nhà máy chế biến thủy sản là quy trình bùn hoạt hóa theo đợt. Các thông số cơ bảo của mô hình thiết kế được trình bày trong Bảng 4-52.

Bảng 4-52: Những thông số cơ bản (chế biến thủy sản)


Công suất thiết kế 500 m3/ngày

Thời gian vận hành

Thời gian dòng vào 8 giờ

Quy trình xử lý nước thải 2 vòng / ngày


Chất lượng Dòng vào Dòng ra

pH - 5.8 – 8.6

BOD 400 mg/lit < 50 mg/lit

COD - -

SS 250 mg/lit < 100 mg/lit

Số lượng vi khuẩn Coliform

- < 1,000

Những thông số thiết kế của lượng tải nước mặt và lượng tải BOD ở bề mặt v.v. thuộc những giá trị tiêu chuẩn của Nhật Bản.

b. Sơ đồ

Sơ đồ mô hình thiết kế quy trình xử lý nước thải trong chế biến thủy sản Hình 4-37

179


Hình 4-38: Sơ đồ mô hình thiết kế quy trình xử lý nước thải trong chế biến thủy sản

b.1 Thiết kế

Thiết kế dựa trên tính toán thiết kế được biểu diễn trong hình sau

H Y ro o m

ITSS T M T N T S T

C S T

R TB AS T 1 B A S T 2

DSH ro o m

up

27 ,0 0 0

14

,60

0

Op eratio n ro o m

Hình 4-39: Thiết kế của mô hình thiết kế quy trình xử lý nước thải trong chế biến thủy sản

180

IT : In tak e tank

SS T : S an d settlin g tank

R T : R eg u lation tank

M T : M easu rin g tan k

B AS T : B atch activ ated s lu dg e tank

N T : N eu tralizatio n tan k

S T : S teril izatio n tan k

C S T : C on cen trated slu d g e tan k

H Y : Hy d ro Ex tracto r

D SH : D ewatered slu dg e h op p er


b.2 Design Calculation Tính toán thiết kế.

Tính toán thiết kế cho Cơ cấu xử lý nước thải

Sắp xếp quy trình loạt lò phản ứng (Quy trình loạt bùn hoạt tính)

1. Thông số thiết kế

(1) Nước thải Hải sản

(2) Cơ cấu Thiết kế

500

m3/ngày

(3) Thể tích Bể điều chỉnh

360m3

(4) Số lượng lò phản ứng 2 số

(5) Số lượng chu trình và thời gian 2 vòng/ngày

12giờ/vòng(6) Vận hành

Phương phápSự thông gió không

giới hạn

Thời gian luồng vào 8 giờ/ngàyXử lý nước 24 giờ/ngày

Xử lý bùn 5 giờ/ngày 5ngày/tuần

(7) Chất lượng dòng chảy vào và ra

Dòng vào Dòng rapH - 5.8～8.6

BOD 400 50

181


COD - -SS 250 100

Số lượng vi khuẩn Coliform - < 1,000

(8) Quy trình Xử lý nước

Sắp xếp quy trình loạt lò phản ứng 1. Quá trình thu vào

2. Quá trình Lò phản ứng sống3. Quá trình khử trùng

Xử lý bùn

1. Thiết bị nén bùn2. Bể lắng bùn3. Tách nước4. Vận chuyển

2. Cân bằng khối cho quy trình xử lý2-1 Tính toán số lượng bùn

Số lượng rắn trong Bể lắng 145 kg dss/ngàyNồng độ Bùn trong Bể lắng 0.6 %Số lượng bùn trong Bể lắng 24.2 m3/ngàyTỷ lệ phân lượng Nước của Bùn đã tách nước 85 %Số lượng rắn của Máy tách hydro nhập vào 145 m3/ngàySố lượng bùn của Máy tách hydro nhập vào 24.2 m3/ngàySố lượng Bùn đã tách nước 1.0 m3/ngàySố lượng nước lọc bởi bộ tách hydro 23.2 m3/ngày

2-2 Tính toán các chất hóa học

1) Bể trung hòa (A)Axit Sulfuric 210 lít/ngàyNatri hydroxit 163 lít/ngày

Tối đa 210 lít/ngày ---> 0.2 m3/ngày-qc1

2) Bể trung hòa (B)Axit Sulfuric 410 lít/ngàyNatri hydroxit 163 lít/ngày

Tối đa 410 lít/ngày ---> 0.4 m3/ngày-qc2

3) Máy tách HydroPolymer ( = / 7 ngày) 725 lít/ngày

= 725 lít/ngày ---> 0.7 m3/ngày- qc3

3) Máy tách HydroNước 600 lít/ngày

182


= 600 lít/ngày ---> 0.6 m3/ngày- qc42-3 Tính toán lượng nước được trả về từ mỗi quy trình

・Số lượng nhập vào 500.0 m3/ngày・Nước được trả về 25.7 m3/ngày---- QA11　　　　　　　 Tổng số lượng ＝ 525.7 m3/ngày

・Nước được trả về từ máy tách Hydro 23.2m3/ngày----- QA7-QA8

・Nước được trả về bởi Polymer 0.7m3/ngày ----- qc3

・Nước rửa của máy tách Hydro (= /7 ngày) 0.4 m3/ngày- qc4・Nước sinh hoạt 1.4 m3/ngày--- QA10・Nước được trả về từ máy tách Hydro 24.3 m3/ngày QA9

(=QA7-QA8+qc3+qc4)

2-4 Lượng nước của mỗi quy trình>

1) Dòng chảy vào Bể trung hòa (A)Q 500.0 m3/ngày

2) Bể trung hòa (A) ---> Bể điều chỉnhQA1 500.2 m3/ngày

Q 500.0 m3/ngàyqc1 0.2 m3/ngày

3) Bể điều chỉnh ---> Bể định mứcQA2 (=QA1+QA10) 525.9 m3/ngày

QA1 500.2 m3/ngàyQA10 25.7 m3/ngày

4) Bể Bể định mức ---> Lò phản ứng sinh họcQA3 (=QA2) 525.9 m3/ngày

QA2 525.9 m3/ngày

5) Lò phản ứng sinh học ---> Bể trung hòa (B)QA4 (=QA3-QA7 :Bùn cặn) 501.7 m3/ngày

QA3 525.9 m3/ngàyQA7 :Bùn cặn 24.2 m3/ngày

6) Bể trung hòa (B) ---> Bể tiệt trùngQA5 (=QA4+qc2) 502.1 m3/ngày

QA4 501.7 m3/ngàyqc2 0.4 m3/ngày

7) Bể dòng chảy ra cuối cùng ---> Dòng chảy ra cuối cùngQA6 (=QA5+QC2) 502.1 m3/ngày

QA5 502.1 m3/ngày

183


8) Dòng chảy ra cuối cùngQA6 502.1 m3/ngày

ProcessQ 500.0 m3/day

QA1 526.1 m3/dayQA2 526.1 m3/dayQA3 501.9 m3/dayQA4 501.9 m3/dayQA5 502.5 m3/dayQA6 24.2 m3/dayQA7 23.9 m3/dayQA8 1.4 m3/dayQA9 25.7 m3/day

Water amount

Screen

Sand settling

Regulation tank

Measuring tank

Batch activated sludge tank

Influent

Effluent to out-side

Domestic Water and others

Dewatered sludge hopper

Hydro extractor

Sludge Tank

Fine screen

Neutralization tank

Sterilization tank

Q

QA7

QA1

QA2

QA3

QA4

QA6

QA5

QA8

QA9

2-5 Thông số thiết kế cơ bản

STT Quy trình Thông số thiết kế Giá trị thiết lập ban đầu1 Thùng lắng cát Thời gian giữ nhiều hơn 2 phút

Hệ số an toàn 300 %2 Bể điều chỉnh Số lượng đơn vị không khí để Khuấy 0.3 m3/m3/giờ3 Bể định mức Thời gian giữ nhiều hơn 1 phút4 Lò phản ứng sinh học Lượng dòng chảy vào tối đa 1.2 lần

Tải BOD-SS 0.25 kg-BOD/SS-kg/ngàyMLSS của lò phản ứng sinh học 2,000 mg/litSố lượng bùn còn lại trong lò phản ứng (trong trường hợp HWL) 5,000 kg/bểNồng độ của lượng bùn còn lại 4,000 mg/lit

~ 8,000 mg/lit5 Bể trung hòa Thời gian giữ nhiều hơn 10 phút6 Xử lý bùn Tỷ lệ chuyển hóa bùn của BOD 40 %

Tỷ lệ chuyển hóa bùn của SS 100 %7 Máy tách Hydro Độ ẩm của Bùn đã tách nước ít hơn 85 %8 Sà-lan chở bùn đã tách nước Thời gian giữ nhiều hơn 5 ngày9 Tỷ lệ cấp của Axit Bể trung hòa (A) 50 mg/lit

Bể trung hòa (B) 100 mg/lit10 Tỷ lệ cấp for Alkali Bể trung hòa (A) 100 mg/lit

Bể trung hòa (B) 100 mg/lit11 Tỷ lệ cấp của Dụng cụ hỗ trợ làm đông 1 mg/lit12 Tỷ lệ cấp của Polyme như Trọng lượng rắn (as Solid weight) 1 %

184


3 Tính toán công suất thiết kế3-1 Quy trình nhận vào

1) Bể nhận 1 bể・Lượng nhận vào Q 500 m3/ngày・Thời gian giữ nhiều hơn 60 phút

Thể tích được tính toán = 21.0 m3= (Lượng nhận vào x Thời gian giữ)/(24x60)

<Thông số kỹ thuật>= 4.0 mL x 3.0 mW x 2.0 mD 24.0 m3 o.k.

2) Máy bơm vào 2 máy (bao gồm 1 máy dự phòng)・Lượng nhận vào Q 500 m3/ngày・Hệ số an toàn 300 %・Thời gian vận hành (= Thời gian bơm vào) 8 giờ

Dung tích cần thiết ＝ 3.1 m3/phút=(Lượng nhận vào x Hệ số an toàn)/(thời gian vận hànhx60)

<Thông số kỹ thuật>Hệ số an toàn 150 %= 4.7 m3/phút x head 10 m

3) Bể lắng cát 1 bể

・Lượng nhận vào Q 500 m3/ngày

・Hệ số an toàn 300 %・Lượng tải nước mặt 1,800 m3/m2/ngày・Vận tốc trung bình 0.15 m3/giây・Thời gian giữ nhiều hơn 2 phút・Trọng lực của Cát loại bỏ 2.65

Diện tích bề mặt cần thiết = 0.8 m2=(Lượng nhận vào x Hệ số an toàn)/(Lượng tải nước mặt)Dung tích cần thiết = 2.1 m3=(Lượng nhận vào x Hệ số an toàn x Thời gian giữ)/(24x60)Diện tích Tiết diện ngang cần thiết ＝ 0.1 m2=(Lượng nhận vào x Hệ số an toàn)/(Vận tốc trung bình x24x60x60)

<Thông số kỹ thuật>= 1.5 mH x 1.0 mW x 1.5 mD 2.3 m3

<kiểm tra>

185

3.0

4.0 2.0


Diện tích Bề mặt Thiết kế = 1.5 m2 o.k Dung tích Thiết kế = 2.3 m3 o.k.Diện tích Tiết diện ngang Thiết kế ＝ 1.5 m2 o.k.

4) Bể trung hòa (A) 1 bể

・Lượng nhận vào Q 500.00 m3/ngày・Thời gian giữ nhiều hơn 10 phút

Dung tích cần thiết ＝ 3.5 m3=(Lượng nhận vào x Thời gian giữ)/(24x60)


5) Bể điều chỉnh 1 bể

・Lượng nhận vào QA1 525.9 m3/ngày

Q 500.0 m3/ngàyqc1 0.2 m3/ngày

QA10 25.7 m3/ngày

・Thời gian nhận vào 8 giờ/ngày・Tổng thể tích của Bể điều chỉnh 351 m3

(Lượng nhận vào x (24 - Thời gian nhận vào)/24)<Thông số kỹ thuật>

= 12.0 mL x 7.5 mW x 4.0 mD 360 m3 o.k.

6) Thiết bị thổi khí để khuấy của Bể điều chỉnh 2 no

・Air unit amount for Stir 0.3

m3/m3/giờ

Calculated Air Volume (total) = 1.8

m3/phút

=(Volume of Bể điều chỉnh x Air

186

1.0

1.5 1.5

4.012.0

7.5

2.0

1.5

1.2


unit volume)/60<Thông số kỹ thuật>


2.2m3/phút

= 2.2 m3/phút x 0.6 kg/cm2

7) Máy bơm dòng vào 2no (Included 1 spare)

・Lượng nhận vàoQ

A1 525.9m3/ngày

Dung tích cần thiết ＝ 0.4m3/phút

=(Lượng nhận vào)/(24x60)<Thông số kỹ thuật>


0.6m3/phút


8) Bể định mức 1 tank

・Lượng nhận vào 525.9m3/ngày

・Thời gian giữ

more

than 1 phút

Dung tích cần thiết ＝ 0.4 m3=(Lượng nhận vào x Thời gian giữ)/(24x60)


= 1.0 mL x 0.8 mW x 0.5 mD 0.4m3 o.k.

3-2 Quy trình Lò phản ứng sinh học

1) Thông số cơ bản

・Số lượng Lò phản ứng (N) 2 số・Lượng nhận vào QA1 525.9 m3/ngày・Lượng nhận vào tối đa (= 1.2 times) QA1 x 1.2 631.1 m3/ngày・Nồng độ BOD của lượng nhận vào (CS) 400 mg/lit・Nồng độ SS của lượng nhận vào 250 mg/lit

・Tải BOD-SS (LS) 0.25kg-BOD/SS-kg/ngày

・MLSS của Lò phản ứng (CA) 2,000 mg/lit・Lượng bùn còn lại trong lò phản ứng (trong trường hợp HWL) 5,000 kg/bể

187

1.0

0.8

0.5


・Nồng độ của lượng bùn còn lại 4,000 mg/lit~ 8,000 mg/lit

・Tỷ lệ kéo bùn (m) 2.5 ( - )・Thời gian thải bùn (TD) 2.0 giờ

2) Lịch trình vận hành (a) Thời gian thông khí (TA) 7.7 giờ

=(24 giờ/ngày x CS)/(Tải BOD-SS x Tỷ lệ kéo x CA)

(b) Thời gian lắng (TS)・ Nhiệt độ của nước thải (t) 20 độ C・ Tốc độ tối đa (Vmax)

Vmax = Vc x t x CA^-1.7) 3.6 m/giờ

Vc : hằng số74,00

0 ・ Thời gian lắng (TS)

TS = (H x (1/m) + β)/ Vmax 0.7 giờH= 5.0 m

Phần nổi tối thiểu của mặt phân giới β= 0.5 m

(c) Số lượng chu kỳ (n)・ Thời gian 1 chu kỳ cần thiết (TC ≧ TA + TS + TD) TA 7.7 giờ

TS 0.7 giờTD 2.0 giờTC 10.4 giờ

・ n = 24/TC 2 chu kỳ・ Thời gian 1 chu kỳ 12 giờ

(d) Thời gian nhận vàoTin = TC/n 5.2 giờ

3) Thể tích lò phản ứng cần thiết (V)V = m/(n x N) x QA1 329 m3Diện tích bề mặt (= V /H) 65.7 m2

<Thông số kỹ thuật>= 10.0 mL x 7.0 mW x 5.0 mD 350 m3 o.k.Diện tích bề mặt 70 m2 o.k.

4) Lượng Oxy cần thiết (AOR)

・Lượng Oxy cần thiết cho lượng BOD loại bỏ 1.0 kg-O2/kg-BOD

AOR = QA1 x (CA-BOD chảy ra) x 0.001 x Lượng Oxy

188

5.010.07.0


cần thiết184.1 kg-O2/ngày

・Lượng Oxy thiết kế (SOR)SOR = (AOR x C) / (1.024^(Tin-Tout) x αx (βxC - CA)

244.4kg-O2/ngày

C: Nồng độ Oxy của dung dịch bão hòa 8.84 mg/litCA : DO của chất lỏng đã trộn 1.0 mg/litα : Hệ số hiệu chỉnh của KLa 0.9 ( - )β : Hệ số hiệu chỉnh của nồng độ Oxy của SS 0.95 ( - )T.vào = T.ra 20 độ C

・SOR của mỗi lò phản ứngSORmỗi lò = SOR /số lượng lò 122.2 kg-O2/ngày

・Lượng Oxy cần thiết trong Thời gian thổi gió= SORmỗi lò x (1/(TA/TC))x(1/24) 7.9 kg-O2/giờ

<Thông số kỹ thuật của Máy thổi>・Hệ số của Oxy hòa tan 20 %

= Lượng Oxy cần thiết /(0.277 x Hệ số) 142.6 m3/giờ2.4 m3/phút

Trọng lực của Không khí (20 độ) 1.2 kg/m3Tỷ lệ Oxy trong Không khí (Trọng lượng) 0.23 %

・Khả năng của Máy thổiHệ số an toàn 120 %= 2.9 m3/phút x 0.6 kg/cm2

5) Máy bơm của Nước đã xử lý 2máy (bao gồm 1 máy dự phòng)

・Lượng nước đã xử lý QA4 501.7 m3/ngàyQA3 525.9 m4/ngàyQA7 24.2 m5/ngày

・Thời gian vận hành 4 giờDung tích cần thiết ＝ 5.2 m3/phút=(Lượng bùn)/(24x60)


6) Máy bơm bùn đã cô đặc 2 no (included 1 spare)・Lượng bùn QA7 24.2 m3/ngày・Thời gian vận hành 4 giờ・Nồng độ bùn 6,000 mg/lit

Dung tích cần thiết ＝ 0.30 m3/phút=(Lượng bùn)/(24x60)


7) Bể trung hòa (B) 1 bể・Lượng nhận vào QA4 501.7 m3/ngày

・Thời gian giữnhiều

hơn 10 phútDung tích cần thiết ＝ 3.5 m3

189


=(Lượng nhận vào x Thời gian giữ)/(24x60)


3-3 Quy trình tiệt trùng

1) Bể tiệt trùng 1 bể

・Lượng nhận vào QA4 501.7m3/ngày


hơn 15 phútDung tích cần thiết 5.2 m3=(Lượng nhận vào×Thời gian giữ)/(24×60)


= 2.0 mL x 2.0 mW x 1.5 mD 6.0 m3 o.k.

2) Máy cung cấp Calxi hipoclorit 1 máy・Tỷ lệ tải Clo 5 mg/lit

Canxi hipoclorit　　 Clo có sẵn 70 %

・Lượng nhận vào QA4 501.7 m3/ngày・Ngày lưu trữ

nhiều hơn 10 ngày

Lượng cấp Clo ＝ 3.6 kg/ngày=(Lượng nhận vào×Lượng Clo cấp/1000)/Lượng Clo có sẵnDung tích cần thiết 36 kg=(Lượng Clo cấp ×Ngày lưu trữ)

190

2.0

2.0

1.5

2.0

1.5

1.2


3-4 Quy trình xử lý bùn

1) Lượng bùn nhận vào

(1) SS・Lượng nhận vào 500 m3/ngày・Nồng độ SS của lượng nhận vào 250 mg/lit・Nồng độ SS của lượng chảy ra 100 mg/lit・Tỷ lệ biến đổi bùn 100 %===> Lượng bùn được tạo ra 75 kg/ngày

(2) BOD・Lượng nhận vào 500 m3/ngày・Nồng độ BOD của lượng nhận vào 400 mg/lit・Nồng độ BOD của lượng chảy ra 50 mg/lit・Tỷ lệ biến đổi bùn 40 %===> Lượng bùn được tạo ra 70 kg/ngày

(3) Tổng lượng bùn được tạo ra Khối lượng đặc ＝ 145 kg/ngày Nồng độ bùn 6 kg/m3 Số lượng bùn = 24.2 m3/ngày

2) Bể chứa bùn đã cô đặc 1 bể・Lượng bùn đã cô đặc QA7 24.2 m3/ngày

・Ngày lưu trữnhiều

hơn 1 ngày#NAME? (Trung bình) 0.6 %

Dung tích cần thiết 24.2 m3=(Lượng bùn đã cô đặc×Ngày lưu trữ)


3) Máy bơm bùn đã cô đặc 2máy (bao gồm 1 máy dự phòng)

・Lượng bùn đã cô đặc QA7 24.2 m3/ngày・Nồng độ bùn 0.6 %・Thời gian vận hành 2 giờ/ngày

Dung tích cần thiết 0.2 m3/phút＝(Lượng bùn đã đông đặc)/(Thời gian vận hành×60)


191

4.5

3.0

2.0


192

4) Máy tách Hydro 1 đơn vị

・Lượng bùn đã cô đặcQA7 24.2

m3/ngày (Trung bình)

・Lượng đặc 145

kg/ngày (Trung bình)

・Thời gian vận hành 5 giờ/ngày・Ngày vận hành 5 ngày/tuần Số lượng xử lý cần thiết (= Số lượng bùn x 7 / 5) 33.9 m3/khối

＝ 6.8 m3/giờ＝ 0.11 m3/phút

・Độ ẩm của Bùn đã tách nước 85% (ít hơn)

　＝ 1.4 m3/khối＝(Lượng đặc×7)　 /(Ngày vận hành×(1-Lượng nước của bùn/100)/1000

1.0m3/ngày (Trung bình)

・Nước được trả về＝ 32.5 m3/khối

23.2m3/ngày (Trung bình)

<Dung tích thiết kế> 6.8 m3/giờ

5) Sà lan chở bùn đã tách nước 1 đơn vị・Lượng đặc 145 kg/ngày・Lượng nước 85 %・Ngày lưu trữ 5 ngày

Dung tích cần thiết 1.4 m3<Thông số kỹ thuật>

= 3.0 mL x 1.0 mW x 3.0 mH 9 m3 o.k.

1.0

3.0

3.0


3-5 Lượng cấp của những chất hóa học

(1) Bể chứa Axit 1 bể

・Nồng độ Axit Sulphuric 75 %Trọng lực 1.63 -

・Tỷ lệ cấp of Acid

Bể trung hòa (A) 50 mg/litBể trung hòa (B) 100 mg/lit

・Lượng nhận vào 500 m3/ngày・Tỷ lệ pha loãng 10 lần・Thời gian giữ more than 5 ngày Lượng cấp ＝

Bể trung hòa (A) 210 lit/ngày

Bể trung hòa (B) 410 lit/ngày

Tổng số 620 lit/ngàyThể tích đã tính toán　＝ 3,100 lit


= Đường kính 1.9 m x 2.2 H 6.2m3 o.k.

(2) Máy bơm Axit cấp 3

máy (gồm 1 máy dự phòng)

・Lượng cấp cho Bể trung hòa (A) 210 lit/ngàyTỷ lệ cấp tối đa 150 %Dung tích cần thiết 219 ml/phút=(Lượng cấp×Tỷ lệ cấp tối đa/100)/(24×60)×1000

・Lượng cấp cho Bể trung hòa (B) 410 lit/ngày

Tỷ lệ cấp tối đa 150 %Dung tích cần thiết 427 ml/phút=(Lượng cấp×Tỷ lệ cấp tối đa/100)/(24×60)×1000

<Thông số kỹ thuật> Hệ số an toàn 150 %

Bể trung hòa (A)= 0.6 lit/phút x head 3 kg/cm2Bể trung hòa (B)= 1.3 lit/phút x head 3 kg/cm2

(3) Bể chứa kiềm 1 bể

193

1.6

dia. 1.4


・Nồng độ của Soda kiềm 24 %Trọng lực 1.28 -

・Tỷ lệ cấp của Soda kiềmBể trung hòa (A) 100 mg/litBể trung hòa (B) 100 mg/lit

・Lượng nhận vào 500 m3/ngày

・Tỷ lệ pha loãngKhông pha

loãng


hơn 5 ngày Tỷ lệ cấp＝

Bể trung hòa (A) 163 lit/ngày

Bể trung hòa (B) 163 lit/ngày

Tổng số 326 lit/ngàyDung tích đã tính toán　＝ 1,630 lit

<Thông số kỹ thuật>= Đường kính 1.2 m x 1.5 Chiều cao 1.7

m3 o.k.

(4) Máy bơm kiềm được cấp 3máy (đã bao gồm 1 máy dự phòng)

・Lượng cấp cho Bể trung hòa (A) 163 lit/ngàyTỷ lệ cấp tối đa 150 %Dung tích cần thiết 170 ml/phút=(Lượng cấp×Tỷ lệ cấp tối đa/100)/(24×60)×1000

・Lượng cấp cho Bể trung hòa (B) 163 lit/ngàyTỷ lệ cấp tối đa 150 %Dung tích cần thiết 170 ml/phút=(Tỷ lệ cấp×Tỷ lệ cấp tối đa/100)/(24×60)×1000

<Thông số kỹ thuật> Hệ số an toàn 150 %Bể trung hòa (A)= 0.3 lit/phút x head 3 kg/cm2Bể trung hòa (B)= 0.3 lit/phút x head 3 kg/cm2

(5) Bể hỗ trợ kết tủa 1 Bể・Nồng độ Axit 0.1 %

194

1.5

dia.1.2


・Tỷ lệ cấp của Axit 1 mg/lit・Lượng nhận vào 500 m3/ngày・Thời gian giữ 24 giờ

Lượng cấp ＝ 500 lit/ngàyDung tích tính toán　＝ 500 lit

<Thông số kỹ thuật>= Đường kính 0.8 m x 1.0 m 0.5 m3 o.k.

(6) Bơm chất hỗ trợ đông tụ 2 máy (bao gồm 1 máy dự phòng)Lượng cấp cần thiết ＝ 500.0 lit/ngàyLượng cấp tối đa ＝ 150 %Dung tích cần thiết = 520.9 ml/min=(Lượng cấp ×Tỷ lệ cấp tối đa)/(24×60)

<Thông số kỹ thuật>Hệ số an toàn 200 %= 1lit/phút x head 3 kg/cm2

(7) Bể chứa Polyme 1 bể・Nồng độ Polyme 0.2 %・Tỷ lệ cấp 1 %・Lượng đặc 145 kg/ngày

ngày /tuần = 1.4 203 kg/khối・Ngày lưu trữ 1 lần

Lượng cấp cần thiết 1,015 lit/khối=(Lượng nhận vào×Tỷ lệ cấp×0.001)/(Nồng độ/100)Dung tích cần thiết (tổng số) 1,015 lit

<Thông số kỹ thuật>= Đường kính 1.6 m x 1.8 H 3.6 m3 o.k.

(8) Máy bơm Polyme 2máy (bao gồm 1 máy dự phòng)

・Thời gian vận hành 5 giờ・Lượng cấp 1,015 lit/ngày・Lượng cấp tối đa 150 %

Dung tích cần thiết = 5.1 lit/phút=(Lượng cấp ×Tỷ lệ cấp tối đa)/(24)

<Thông số kỹ thuật>Hệ số an toàn 200 %= 33lit/phút x head 3 kg/cm2

195

1.0

dia. 0.8

1.8

dia. 1.6


3-6 Quy trình cung cấp nước

1) Đơn vị cấp nước・Lượng nước cần thiết(1) Nước pha loãng cho Axit

Lượng Axit 620 lit/ngàyTỷ lệ đã pha loãng 10 lầnThời gian lưu trữ 1 ngày

Lượng nước ＝ 5,580 lit　　　　　　 Lượng chất hóa học = 6,200 lit/ngày

(2) Nước pha loãng cho chất làm đôngLượng chất làm đông 1,630 lit/ngàyTỷ lệ đã pha loãng 1 lầnThời gian lưu trữ 1 ngàyLượng nước ＝ 0 lit　　　　　　　 Chemicals amount = 1,630 lit/ngày

(3) Nước pha loãng cho PolymeLượng Polyme 2 kg/khốiTỷ lệ đã pha loãng 0.2 %Thời gian lưu trữ 1 khốiLượng nước ＝ 677 lit

(4) Nước rửa cho máy tách HydroLượng nước mỗi khối 600 lit/khốiSố khối mỗi ngày 1 khốiLượng nước ＝ 600 lit

(5) Nước sinh hoạtNgười 3 NgườiĐơn vị 120 lit/người/ngàySố lượng mỗi ngày 1 ngàyLượng nước ＝ 360 lit

(6) KhácLượng 1,000 lit/khốiSố lượng mỗi ngày 1 khốiLượng nước ＝ 1,000 lit

Tổng sốLượng nước ＝ 8,217 lit

196


5 Công nghệ xử lý nước thải thích hợp của ngành công nghệ dệt nhuộm.

5.1 Sơ lược về ngành công nghiệp dệt nhuộm tại Việt Nam

5.1.1 Sự phát triển

a. Quy mô và khả năng tổng thể

Theo những dữ liệu từ tổng công ty dệt may Việt Nam, thực trạng về quy mô và khả năng sản xuất của ngành công nghiệp dệt may tính tới thời điểm 31/12/2005 là như sau:Ngành công nghiệp dệt may Việt Nam có:

- Gần 2.000 nhà máy/ xí nghiệp

- Khoảng 2.000.000 nhân công ( trong đó, 1.500.0000 nhân công từ các nhà máy công nghiệp)

- Giá trị sản xuất công nghiệp: 29.144 tỉ VND ( chiếm 10% trong ngành công nghiệp chế biến)

- Xuất khẩu: 4.836 triệu USD, chiếm 16,5% toàn bộ giá trị xuất khẩu trong nước

- Sản lượng:

Khăn tắm: 11.000 tấn

Sợi : 260.000 tấn

Vải: 700 triệu m2

Khăn xuất khẩu: 38.000 tấn

Sản phẩm may công nghiệp: 1 tỉ sản phẩm

Theo các số liệu từ hiệp hội dệt may Việt Nam, tính cho tới tân cuối năm 2004, toàn bộ ngành công nghiệp có 1.951 doanh nghiệp, được phân bố như sau:Phía Bắc: có 405 doanh nghiệp (chiếm 22,3 % toàn ngành). Các doanh nghiệp chủ yếu tập trung ở Hà Nội: 157 doanh nghiệp ( chiếm 8,0%), khu vực phụ cận Hà Nội và những tam giác kinh tế trọng điểm như Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng và Quảng Ninh có khoảng 135 doanh nghiệp, (chiếm 6,9%), Nam Định và các tỉnh phụ cận khác như Hà Nam, Thái Bình và Ninh Bình có 71 doanh nghiệp (chiếm 3,6%), các khu vực Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Yên Bái, Tuyên Quang có 32 doanh nghiệp (chiếm 1,6%)Khu vực miền Trung: có 103 doanh nghiệp (chiếm 5,3% toàn ngành), chủ yếu tập trung tại Đà Nẵng, Khánh Hòa, Lâm Đồng, Thừa Thiên, Quảng Trị, Quảng Nam, Quảng Ngãi Bình Định

Phía Nam: có 1.443 doanh nghiệp (chiếm 72,4% toàn ngành), chủ yếu tập trung tại thành phố Hồ Chí Minh với 1.090 doanh nghiệp (chiếm 55,9%); tiếp theo là các khu vực lân cận thành phố Hồ Chí Minh, bao gồm các tỉnh Long An, Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa-Vũng Tàu, với 293 doanh nghiệp ( chiếm 15%), khu vực sông Tiền, sông Hậu bao gồm các tỉnhTiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Đồng Tháp và Cần Thơ có 22 doanh nghiệp (chiếm 1,1%), số lượng các doanh nghiệp ở các tỉnh khác không đáng kể.

Sản xuất sợi tập trung ở Hà Nội, Nam Định, Nghệ An (phía Bắc), chiếm 30%, khu vực miền Trung chiếm 10%, tập trung tại Thưà Thiên Huế, Đà Nẵng, Khánh Hòa, hơn 60% còn lại tập trung ở thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận như Đồng Nai, Bình Dương.

197


Các thành phẩm làm bằng lụa chủ yếu tập trung tại thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận, chiếm hơn 50% trong tổng số 60% toàn bộ khu vực, khu vực phía Bắc chiếm hơn 30% và miền Trung chiếm khoảng 10%.Dệt kim cũng tập trung chủ yếu tại Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, với hơn 50%, miền Bắc chiếm khoảng 40% và khu vực miền Trung chỉ chiếm 10%.Xét tới các sản phẩm dệt may, miền Nam có quy mô lớn nhất, hơn 60% sản lượng, theo sau đó là miền Bắc với khoảng 30% và khu vực miền Trung là khoảng 10%.Sản xuất bông tập trung chủ yếu ở khu vực Trung Nam như Bình Thuận, Đắc Lắc…b. Thị trường tiêu thụ

b.1 Thị trường trong nước

Bao gồm thị trường ngoại ô và thị trường thành phố. Các nhà sản xuất ước tính nhu cầu tiêu thụ vải trung bình của mỗi người dân Việt Nam là 9-10m một người mỗi năm. Tính cho tới thời điểm 31/12/2004, tổng doanh thu của ngành công nghiệp dệt may Việt Nam đạt được, tính theo giá trị doanh thu trong nước là 1,1 tỉ USD và doanh thu xuất khẩu là 4,386 tỉ USD..

b.2 Thị trường xuất khẩu

Trong giai đoạn từ 31/12/2000 tới 31/12/2004, doanh thu xuất khẩu dệt may tăng 119.3%, tương ứng tỉ lệ tăng trung bình là 29.83% một năm. Sản xuất sợi tăng 158.8%, ứng với tỉ lệ tăng trung bình là 39.7%. Sản xuất vải tăng 130.3%, ứng với tỉ lệ tăng trung bình là 32.58%; sản xuất hàng may mặc tăng 150.0%, ứng với tỉ lệ tăng trung bình là 37.5%.

c. Xu hướng đánh giá và phát triển chung của ngành công nghiệp dệt may

Trong vòng vài năm qua, tỉ lệ phát triển của ngành công nghiệp dệt may là rất cao, luôn là một trong những ngành công nghiệp tăng trưởng nhất. tính tại thời điểm hiện tại tới năm 2010 và tới tận 2020, tỉ lệ tăng trưởng theo dự đoán của ngành công nghiệp dệt may sẽ lên tới mức 15-16% một năm.・Cơ cấu vốn độc quyền sẽ thay đổi nhanh chóng. Số lượng các doanh nghiệp với 100% vốn trong nước sẽ giảm, các doanh nghiệp nhiều chủ dưới dạng các xi nghiệp cổ phần liên hợp và các xí nghiệp tư sẽ trở thành nguồn lực chính.・Công nghệ sản xuất hiện tại vẫn còn lạc hậu, tuy nhiên một số doanh nghiệp vẫn đang không ngừng tìm kiếm các phương pháp nhằm cải tiến công nghệ theo xu hướng hiện đại hóa với mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm mức tiêu thụ chất liệu thô, bao gồm tỉ lệ tiêu thụ nước và hóa chất nhuộm.

5.1.2 Công nghệ sản xuất

Do sự đa dạng về nguyên liệu và sản phẩm, công nghệ sản xuất của ngành công nghệ dệt cũng rất phong phú. ở đây chỉ đề cập tới những quy trình công nghệ trong lĩnh vực dệt nhuộm và sự tạo thành nước thải.

198

Làm sạch ống, đánh bóng, treo sợiNguyên liệu


Hình 5-40: các quy trình công nghệ dệt nhuộm và hình thành nước thải.

199

Phân loại kích cỡ

Bụi, sợi vải, tiếng ồn

Hồ và hóa chất có chứa nước thải (BOD, COD)

Nước,Hóa chất

Bột hồ,

Dệt

Rũ hồ NaOH and bột hồ chứa nước thải

Men , Xút vảy

Đun sôi Nước thải Alkaline Xút vảy, Hóa chất

Tẩy trắng

Làm sạch

Đánh bóng

In

Xử lý acid

Làm sạch

Nước thải (COD, thuốc nhuộm, chất tẩy

Nước thải (COD, chất tẩy)

Nước thải (COD, chất oxi hóa, chất tẩy)

Nước thải (COD, chất làm trắng)

Nước thải (COD, thuốc nhuộm, Alkaline),

Nước thải (COD, thuốc nhuộm)

NaOH, hóa chất

H2SO4,H2O, Thuốc tẩy

Hóa chất NAOCL/H2O

H2O, NaCl

Thuốc nhuộm

H2O, H2SO4

Sấy khô

Sản phẩm

Nước thảiHơi nước

Hóa chất


5.2 Nước thải trong ngành công nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam

5.2.1 CĐặc tính của nước thải

a. Đặc tính của nước thải

Các đặc tính của nước thải và những chất gây ô nhiễm khác trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm đánh giá theo tiêu chuẩn môi trường như sau:+ lượng ôxi sinh học (BOD5): sự cấu thành nước thải hữu cơ trong ngành công nghiệp dệt nhuộm rất cao, bao gồm cùng một lúc các chất hòa tan sinh học dễ dàng ( ví dụ bột hồ vải) và sinh vật học với độ phân giải cao ( thuốc nhuộm, PVA, các tạp chất từ sợi tự nhiên và chất tẩy trắng quang học).

Dựa trên những báo cáo đánh giá và những khảo sát gần đây về tác động môi trường của các công ty, lượng ôxi sinh học trung bình hiện thời thải vào môi trường đã vượt quá giới hạn cho phép (TCVN 5945-2005, level B) 2 tới 3 lần.

+ Nhu cầu ôxi hóa học (COD): trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm có nhiều chất hữu cơ bền sinh học. Mức ô nhiễm hữu cơ trong trường hợp này được tính thông qua các chỉ số COD. Trong những năm gần đây, do nhu cầu sử dụng sợi tổng hợp ( ví dụ vải nhân tạo) trong ngành công nghiệp dệt nhuộm tăng nên khối lượng các chất nhuộm và các chất sinh học khó hoặc không thể phân giải dùng để nhuộm và in cũng tăng lên. Do vậy nước thải công nghiệp dệt nhuộm COD thường cao.

+ Giá trị nồng độ pH: sự sử dụng hoá chất công nghiệp NAOH trong các quy trình như đun sôi, tẩy trắng và nhuộm màu. Nước thải có tính kiềm cao, do đó, nồng độ pH trong nước thải của các công ty dệt nhuộm dao động từ 8.5 tới 12. Nồng độ pH như vậy không được phép thải trực tiếp vào môi trường ( theo TCVN mức độ B).

+ Màu sắc: Nước thải của các công ty dệt nhuộm có màu khá đen. Lý do bởi thuốc nhuộm không sử dụng đủ và không thêm màu để chiết sợi cũng như những tạp chất khác từ sợi tự nhiên. Thậm chí nồng độ thuốc nhuộm thấp (khoảng 0.5 mg/1) cũng có thể được nhìn thấy bằng mắt thường. nước thải có màu đen gây ra những tác động tiêu cực tới hệ thống sinh học và những nguồn tiếp nhận.Nó gây cản trở việc hấp thụ, phân giải ôxi trong nước.

+ Trị số kim loại: một lượng nhỏ các kim loại nặng như đồng, crom, kền, coban, kẽm, chì, thủy ngân được bổ sung vào sự nhuộm hoạt tính, nhuộm trực tiếp và một vài hỗ trợ chất hóa học. thậm chí, chỉ với một lượng nhỏ các kim loại trong nước thải, nhưng nếu không được xử lý sẽ gây ra những nguy hại tới sinh vật và nhân loại.

+ Chất độc: Nước thải bao gồm các chất hoạt tính bề mặt, các hợp chất amin, các chất cơ bản của các hợp chất ankylphenol etoxylat, và gasoline được sử dụng trong thuốc nhuộm.

+ Các hợp chất hữu cơ halogen độc hại: sinh ra từ các thuốc nhuộm hoạt tính, một vài thuốc nhuộm phân tán và chất màu.

+ Muối trung tính (Na2SO4 hoặc NaCl): thuốc nhuộm hoạt tính trong nước thải với nồng độ cao từ 0.9 tới 2.8g, gây độc hại cho cá.

+ Nước thải công nghiệp dệt nhuộm có thể chứa xyanua (CN), đây là chất độc hại nhất với nước nếu không được xử lý.

200


Tóm lại, nước thải của các công ty dệt nhuộm thường có mức độ ô nhiễm vượt quá giới hạn chất thải cho tiêu chuẩn môi trường B (TCVN 5945 – 2005). Cộng đồng không chấp nhận nước thải với độ độc hại và ô nhiễm cao.

Bảng 5-53: Các đặc tính của nước thải tại một số công ty dệt may ở Việt Nam

Thông số Đơn vịCông ty/ Nhà máy

1 2 3 4

Dệt Len Vải Sợi

Nước thải m3/ tấn vải

300 - 394 230 - 264 90 - 114 200 - 236

pH - 8 - 11 9 - 10 9 - 10 9 - 11

TSS mg/l 400 - 1000 950 - 1380 420 800 - 1300

Nhu cầu ôxi sinh

học

mg/l 70 - 135 90 - 220 120 - 130 90 - 130

Nhu cầu ôxi hóa học mg/l 150 - 380 230 - 500 400 - 450 210 - 230

Màu sắc Pt-Co 350 - 600 250 - 500 260 - 300 -


Như đã nói ở trên, hậu quả của mức độ ô nhiễm nước thải dệt nhuộm là rất lớn do việc sử dụng nhiều nước và hóa chất, những tác nhân gây ô nhiễm chính như kiềm, các kim loại nặng, các chất hoạt tính bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ, muối và màu trung tính có trong nước thải. Thông thường, phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đã được áp dụng trong các cơ sở dệt nhuộm ở Việt Nam chủ yếu là các phương pháp hóa học, sử dụng sự keo tủa để khử màu. Cùng với các phương pháp hóa học, công nghệ nước thải dệt nhuộm cũng kết hợp với các phương pháp sinh học ví dụ như phương pháp bùn hoạt tính. Việc xử lý có thể được áp dụng riêng rẽ hoặc kết hợp tùy thuộc vào những yêu cầu của mỗi quy trình/ công ty thương mại/ các cơ sở dệt nhuộm. Xử lý nước thải đối với các cơ sở dệt nhuộm được yêu cầu phải thực thi nghiêm túc theo đúng luật bảo vệ môi trường, đồng thời chỉ ra trách nhiệm và nghĩa vụ của nhà sản xuất đối với việc phòng ngừa, bảo vệ và cải thiện sức khỏe của môi trường sinh thái và cộng đồng.

+ Trong những năm gần đây, những dự án xây dựng mới hay hợp tác với công ty nước ngoài trong ngành công nghiệp dệt nhuộm đều đòi hỏi hệ thống xử lý nước thải. một số công ty cơ những ứng dụng về phương pháp xử lý như kết tủa bông, tách đãi, xử lý sinh học. Công ty dệt Phước Long áp dụng phương pháp xử lý ozon, xử lý sinh học và kết tủa bông. Đây là công t đầu tiên trong lĩnh vực dệt ứng dụng phương pháp xử lý này. Hệ thống xử lý nước thải tiên phong này được lắp đặt hoàn toàn tốt, và ngoài màu sắc sạch sẽ, những tiêu chí như nhu cầu ô xi hóa học, ô xi hóa sinh học, các chất rắn lơ lửng trong nước thải được giảm đáng kể. chất lượng nước thải sau xử lý được so sánh với những tiêu chuẩn môi trường theo yêu cầu TCVN 5945-2005. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của sản xuất, phần lớn hệ thống xử lý nước thải bộc lộ những điểm yếu, không đáp ứng được những yêu cầu về xử lý nước thải hiện nay.

Tuy nhiên, trên thực tế, những vấn đề về xử lý nước thải ở rất nhiều công ty vẫn được giải

201


quyết. hệ thống nước thải cũng đơn giản, hầu như là xử lý cơ bản. hoạt động của những hệ thống này không thường giảm những chi phí sản xuất. hầu như mỗi ngày nước thải đều được thải ra một cách trực tiếp.

Số lượng công nghệ xử lý nước thải đang được áp dụng tại Việt Nam.

a. Công nghệ xử lý nước thải tại công ty A. Xử lý khí ozon. Xử lý sinh học (bùn hoạt tính). Xử lý hóa lý học (kết tủa bông và đóng cặn)

202

Nước thải

Bể cân bằng

Bể thông khí

Bể đông lắng

Bể kết tủa dạng bông

Thùng kết tủa tròn

Nguồn nhận được

Dụng cụ gom bùn

Máy chở bùn

Máy nén bùn

Thiết bị pha trộn

Thiếtbị tạo áp lực

Khí nén

Máy tạo ozon

Hình 52: Sơ đồ về công nghệ xử lý nước thải tại công ty A


b. Công nghệ xử lý nước thải tại công ty B

. Xử lý sinh học (bùn hoạt tính)

. Xử lý hóa học (khử trùng)

Hình 5-41: Sơ đồ về công nghệ xử lý nước thải tại công ty B

c. Công nghệ xử lý nước thải tại công ty C

. Xử lý lý hóa (kết tủa bông). Xử lý sinh học (bùn hoạt tính)

203

Nước đã được xử lý

Song chắn

Tách dầu, Cân bằng dầu

Sa lắng sơ bộ

Bể thông khí khí

Bể xử lý bậc 2

Khử trùng

Nước thải

Bể lắng bùn

Khử trùng hóa học

Thùng chứa chất thải

Hiệu chỉnh pHChemical

Không khí

Lắng hóa chất

Nước đã được tách


Hình 5-42: Sơ đồ về công nghệ xử lý nước thải tại công ty C

5.3 Quản lý nước thải của ngành công nghiệp dệt ở Nhật

Chỉ cho tới gần đây, nước thải từ ngành công nghiệp dệt của Nhật mới được xử lý bằng các phương pháp kết hợp giữa phương pháp sinh học và phương pháp vật lý-hóa học. Thông thường, công nghệ bùn khoan hoạt tính được xử dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm. Nó được tiến hành nhằm tiếp tục quá trình ô xi hóa nhờ sự thông khí và loại bỏ những chất hữu cơ.Tuy nhiên, với phương pháp này, các thành phần được nhuộm màu không thể được phân hủy tốt và sự khử màu cũng không thể được thực hiện. Để khắc phục vấn đề này, công nghệ khử màu bao gồm sự kết hợp giữa đông tụ và lắng cặn với công nghệ bùn khoan hoạt tính được đề xuất trong ngành công nghiệp. Tuy nhiên, có một sự dao động lớn trong số lượng nước thải dệt, và số lượng cũng như chất lượng cũng không đồng nhất. Hơn thế, lượng ô nhiễm cũng rất cao. Và có thể nhận thấy rằng chất lượng nước thải đã được xử lý như mong muốn nhờ các phương pháp xử lý nước thải truyền thống là không thể đạt được.

Vấn đề này ngày nay đã hoàn toàn khác. Những quy định về nước thải công nghiệp trở nên chặt chẽ và các nhà máy đều được yêu cầu phải tiến hành xử lý khử màu hoàn toàn. Hiện nay, phương pháp hấp thụ cacbon hoạt tính và phương pháp khí ôzôn đang được sử dụng.

Những người lập kế hoạch và xây dựng hệ thống xử lý nước thải về nước thải dệt nhuộm nên thử nghiệm hệ thống một cách toàn diện. Chẳng hạn, họ nên thử nghiệm phương pháp quản lý nước thải giúp giảm đáng kể khối lượng ô nhiễm. Họ cũng nen thử giảm chi phí đầu tư và phí tổn kinh doanh cho xử lý nước thải. Phương pháp xử lý cacbon hoạt tính và phương pháp ôzôn được giới thiệu ở một số nhà máy. Tuy nhiên vẫn có những phương pháp xử lý nước thải tiên tiến và giá thành của chúng cũng thường rất cao. Dó đó một sự cân nhắc thận trọng là cần thiết khi thực thi những phương pháp này.

204

Nước thải Thùng chứa

Trầm tích sơ bộ

Bể cân bằng

Bùn khô

Xử lý lý hóa họcHóa chất

Kết tủa bông Sấy khô bùn

Bùn hoạt tính Xử lý sinh học

Lắng thứ cấp

Nước đã được xử lýBùn dư


5.4 Thiết kế công nghệ xử lý nước thải

5.4.1 Chính sách cơ bản của xử lý nước thải dệt

Cũng tương tự tình hình của Nhật vào những năm 1970, vấn đề ô nhiễm nước bởi các ngành công nghiệp dệt nhuộm là một hiện thực ở Việt Nam. Cụ thể, nước thải dệt từ những nhà máy có quy mô nhỏ đã trở thành một vấn đề lớn. Các biện pháp xử lý phòng ngừa nước thải có màu từ những nhà máy dệt nhuộm được yêu cầu từ quan điểm của việc bảo vệ các nguồn nước chung.

Thậm chí ở Nhật, các ngành công nghiệp dệt nhuộm được phân bố quanh đất nước và là bộ phận của những ngành công nghiệp địa phương. Sự cấu thành nước thải từ những ngành công nghiệp này rất phức tạp và những dao động về số lượng cũng như chất lượng của nước thải là khá lớn. Do đó biến động khối lượng ô nhiễm cũng cao.

Phương pháp xử lý nước thải truyền thống của ngành công nghiệp dệt may là phương pháp lắng đọng, kết tủa đông và phương pháp bùn khoan hoạt tính. Tuy nhiên, những thành phần nhuộm màu không thể được phân hủy trong sự kết hợp của phương pháp lắng đọng, kết tủa đông và phương pháp bùn khoan hoạt tính. Vì vậy lượng nước thải được thải ra ngoài gây ra sự ô nhiễm nhuộm màu cho các nguồn nước công cộng.

Những đặc tính ô nhiễm của các thành phần nhuộm màu trong ngành công nghiệp dệt được tóm tắt như sau:

① Ngay cả khi nồng độ chất nhuộm màu thấp, độ cứng nhuộm màu của nó rất lớn.

② Độ nhạy cảm về ô nhiễm môi trường mạnh do sự đa dạng về các loại chất nhuộm.

③ Nólà nguồn gốc ô nhiễm của các nguồn nước công cộng.

④ Rất khó để phân giair thành phần nhuộm màu trong môi trường tự nhiên.

⑤ Những tác động của những chất nhuộm còn sót trong môi trường sinh thái và dưới nước là một điều đáng bận tâm.

⑥ Trong những năm gần đây, oxy và ô zôn được cho là chất sản sinh ra tri-halo-metan.

Bảng 5-54 chỉ ra chất lượng nước thải theo quy trình nhuộm tại nhà máy dệt in.

205


Bảng 5-54: Chất lượng nước thải theo công nghệ của nhà máy nhuộm và dệt inQuy trình Miêu tả

chungPH BOD COD SS

Tinh chế Vẩn đục 11.4 101 74 30

Tẩy trắng Vẩn đục nhẹ

9.3 535 135 100

Nhuộm màu Xanh nhẹ 7.5 4.1 10 82

Rũ hồ Vẩn đục 6.0 101 30 1,800

Dệt in Xanh nhẹvẩn đục

7.0 535 100 350

Rửa nước Xanh nhẹVẩn đục

6.8 4.1 82 40

* Nguồn: sách chỉ dẫn biện pháp đối phó nước thải. Phòng chất lượng nước, Hiệp hội môi trường

Nồng độ các chất rắn lơ lửng trong nước thải sau khi rũ hồ thường không cao so với những quy trình khác. Trong quy trình tẩy trắng và dệt in, nồng độ ô xi sinh hóa là khá cao. Chất lượng nước thải từ quy trình khác gần như cũng giống nước thải thông thường. tuy nhiên, tại quy trình nhuộm màu, các mức độ nhuộm màu không được đánh giá rạch ròi.Quy trình xử lý trong công nghiệp dệt phụ thuộc vào số lượng lớn các nhân tố, bao gồm loại sợi được sử dụng, chẳng hạn như tơ tằm, lông, cotton hay sợi tổng hợp. Nồng độ thành phần của nước thải luôn thay đổi rất nhanh theo những thay đổi về sợi. Bảng 5-3 và Hình 5-5 đưa ra một ví dụ về chất lượng nước thải của các ngành công nghiệp dệt và nhuộm..

Bảng 5-55: Ví dụ về phương pháp đo chất lượng nước của nước thải công nghệ dệt (đơn vị; mg/l)

　　　　　Mục

Nhà máy

pH BOD

COD SS Lượng tiêu thụ iot

Dầu và chất béo

Crom

A. nhà máy tẩy trắng (tẩy trắng luyện kim chiết xuất cotton)

LỚN NHẤT 11.6 553 496 267 - - -

NHỎ NHẤT 3.5 17 44 2 - - -TRUNG BÌNH 8.5 239 267 73 - - -

B. nhà máy sản xuất vật liệu y tế(Bông thấm,gạc, vv)

LỚN NHẤT 13.1 3210 1700 57

0 - - -

NHỎ NHẤT 1.7 38 33 8 - - -TRUNG BÌNH 9.3 539 3668 94 - - -

C. nhà máy chế biến tơ lụa

LỚN NHẤT 9.5 1288 - 43

4 535 - -

NHỎ NHẤT 8.8 500 - 49 138 - -TRUNG BÌNH 9.3 770 - 16

3 279 - -

D. nhà máy len (Nhuộm màu len dạ – thiết bị nhuộm)

LỚN NHẤT 8.2 805 198 595 508 505 1.3

NHỎ NHẤT 5.3 222 45 15 6 54 0TRUNG BÌNH 7.3 410 97 28

6 105 195 0.5

206


E. Nhà máy thiết bị nhuộm ((Nhiều hơn) một nhà máy chế biến len dạ cỡ trung bình)

LỚN NHẤT 10.6 418 198 159 168 165 10.4

NHỎ NHẤT 3.7 59 45 8 0 4 0TRUNG BÌNH

7.7 199 97 54 5 59 0.9

F. Nhà máy thiết bị nhuộm màu(xí nghiệp chế biến len dạ nhỏ)

LỚN NHẤT 13.2 783 1620 198 23 289 10,5

NHỎ NHẤT 4.2 70 37 2 0 1 0TRUNG BÌNH 6.5 200 115 48 8 60 1.4

G. Nhà máy thiết bị nhuộm màu(Nhiều hơn) một Nhà máy sợi tổng hợp, cỡ trung bình)

LỚN NHẤT 11.3 600 500 121 406 132 10

NHỎ NHẤT 4.3 16 24 4 0 1 0TRUNG BÌNH 7.4 193 117 47 60 36 0.6

H. Nhà máy thiết bị nhuộm (Nhà máy sợi tổng hợp nhỏ)

LỚN NHẤT 8.0 1090 513 19

3 113 235 8

MIN 4.9 24 7 6 0 1 0TRUNG BÌNH 6.7 218 124 71 10 49 0.6

I. Nhà máy thiết bị nhuộm (Tơ lụa)

LỚN NHẤT 9.6 1140 989 14

20 - - -

NHỎ NHẤT 3.0 4.9 1.9 0 - - -TRUNG BÌNH 6.6 109 132 32

1 - - -

J. Nhà máy thiết bị nhuộm màu (In dệt tơ lụa)

LỚN NHẤT 7.4 1320 - 88

8 77 - -

NHỎ NHẤT 6.5 ５ - 98 7 - -TRUNG BÌNH 6.8 489 - 39

5 26 - -

K. Nhà máy thiết bị chế biến len dạ

LỚN NHẤT 9.3 354 74 57 18 200 0.9NHỎ NHẤT 6.9 42 29 42 0 1 0TRUNG BÌNH 8.2 192 58 50 7 90 0.2

207


　

Hình 5-43: Sự thay đổi của BOD, COD, và SS đối với mỗi nhà máy

5.4.2 Tóm tắt các quy trình xử lý

a. Quy trình và nguồn nước thải

Thông thường, quy trình nhuộm màu được chia làm 3 phần. Đó là quy trình tiền xử lý, quy trình nhuộm màu và quy trình sắp xếp và hoàn tất.

Quy trình nhuộm màu và nguồn nước thải được chỉ ra ở phụ muc 5-6. Tại quy trình tiền xử lý, nước thải rửa do tràn đầy được thải ra ngoài. Ở quy trình nhuộm màu, nước thải nhuộm màu và nước rửa được thải ra ngoài. Tại quy trình sắp xếp và hoàn tất, nước thải từ xử lý và chế biến được thải ra ngoài.

( a) Quy trình chế biến nhuộm màu cho những loại vải sợi

.

Sản phẩm

208

Các cơ sở nhuộm nhúngCác cơ sở dệt in Các nhà máy xử lý

nhiệt

Máy hoàn thiện dệt nhựa

Hoàn thiện quy trình

Vải nguyên bản

Các cơ sở đơn lẻ

Các cơ sở rũ hồ

Các cơ sở làm sạch tẩy trắng

Máy làm bóng

Sản phẩm


(b) Quy trình chế biến nhuộm màu cho những loại vải cứng tổng hợp

(c) Quy trình chế biến nhuộm màu cho những loại vải tơ tổng hợp.

* Mũi tên chỉ quy trình nước thải.

Nguồn :Phòng Chất lượng nước, hướng dẫn biện pháp thải nướcquy mô nhỏ (1989), Hiệp hội môi trường

Hình 5-44: Quy trình xử lý nhuộm màu, các cơ sở chuyên biệt , và cơ sở hình thành nước thải.

b. Các hóa chất được sử dụng trong các quy trình

①Quy trình rũ hồ: trong quá trình này, các chất liệu hồ sợi được sử dụng trong dệt được loại bỏ trước khi bắt đầu quy trình tẩy sạch. Rất nhiều loại chất rũ hồ được sử dụng cùng với những chất làm keo đặc.②Quy trình làm sạch: Soda và tác nhân hoạt tính bề mặt được sử dụng trong quy trình này

nhằm loại bỏ những tạp chất chứa trong các thớ vải, hồ bột và dầu đính kèm trong quy trình xe sợi và dệt vải.③Quy trình tẩy trắng: Ở quy trình này, các chất nhuộm màu và tạo màu tự nhiên trong các thớ

vải được loại bỏ và tẩy trắng. Dung dịch natri hipoclorit, ô xi già, vv được sử dụng cho việc làm trắng bông, sợi và tơ nhân tạo…Axit sunfuro, axit sodium sulfite, và sodium hydrosulfite được sử dụng để tẩy trắng tơ tằm, len dạ… Những đặc tính của nước thải có chứa các chất nhuộm màuNhững đặc tính của nước thải nhuộm màu như sau. Có đa dạng, nhiều loại nguyên liệu thô, các

phương pháp và quy trình nhuộm màu và các hóa chất nhuộm màu. Do vậy, sự cấu thành nên

209


Vải nguyên bản


Tẩy trắng

Các cơ sở nhuộm nhúng

Các cơ sở dệt in


Các nhà máy xử lý nhiệt

Sản phẩm


Vải nguyên bản


Tẩy trắng

Các cơ sở nhuộm nhúng

Các cơ sở dệt in


Các nhà máy xử lý nhiệt

Sản phẩm


nước thải là khá phức tạp. loại màu và chất phụ nhuộm được chỉ ra ở Bảng 5-57. Vì thế, chất nền của chất lượng nước thải ra từ mỗi quy trình là pha tạp, hỗn hợp và biến động về khối lượng nước thải cũng đáng kể. Nồng độ chất lượng nước thải không nhất thiết cao, như chỉ ra ở Bảng5-57.

Bảng 5-56: Loại màu và chất nhuộm màu

Mục Loại Chú ýPhương pháp nhuộm màu

Nhuộm nhúng, phương pháp in, phương pháp nhuộm quét, phương pháp nhuộm cột.

Màu sắc Màu trực tiếp, màu nhuộm acid, thuốc nhuộm màu cơ bản, thuốc nhuộm màu phân tán, màu đánh bóng, thuốc nhuộm màu hoạt tính, sắc tố nhuộm màu lưu huỳnh.

Chất phụ nhuộm màu

Chất tiêu độc màu, chất phân tán, chất nhuộm màu cấp, thuốc cẩn màu, chất ôxy hóa, chất làm keo đặc, chất gia công hoàn thiện

Nhiều muối khoáng, axit hữu cơ, chất hoạt tính bề mặt, hợp chất polime hòa tan trong nước.

Bảng 5-57: Nồng độ các chất trong nước thải

Mục Mức nồng độ Chú ýNhu cầu ôxy hóa học COD 25～150 mg/ℓ Khăn tắm, bông, hàng dệt acrylic, len dạ

Chất làm keo đặc 2～250 mg/ℓ Bông, các sản phẩm dệt của sợi acrylic

PVA 0～100 mg/ℓ Khăn tắm

Chất hoạt tính bề mặt nonionic 0～100 mg/ℓ Các sản phẩm dệt của sợi acrylic

Chất hoạt động bề mặt cation 0～25 mg/ℓ

* Nguồn: Tạp chí học thuật môi trường nước, tập.20 số.4 (1997)

Tuy nhiên, nồng độ nước thải được xử lý trong quy trình đóng đông kết tủa và quy trình xử lý bùn hoạt tính phụ thuộc là rât cao. Vì vậy cần thiết phải thực hiện từ 2 đến 4 bước của quy trình xử lý. Sự xử lý, gia công vẫn chưa đầy đủ.

Tiếp theo,rất nhiều hóa chất hiện được sử dụng trong các sản phẩm nhuộm tạo thành một mẫu chuẩn, và lượng ôxy hóa học ( giá trị nhu cầu ô xy hóa học của những hóa chất tương phản với nồng độ hóa chất phụ của những hóa chất chuẩn tính theo phần trăm) được đo. Lượng COD được đưa ra tại Bảng 5-58.

Bảng 5-58: Tỉ số đóng góp COD tương phản với hóa chất chuẩn

Lượng COD (%) (lớn, trung bình,

nhỏ)Chú ý

Chất hoạt tính bề mặt nonionic 128 (lớn) ・nước thải vượt quá 1 cũng có tỉ suất COD và BOD. ・ sự hấp thụ tử ngoại; độ hấp thụ

PVA 88 (lớn)Màu sắc 54～93 (trung bình)

210


260-290nm là đặc trưng. ・sự ảnh hưởng của vòng benzene của chất hoạt tính bề mặt và màu sắc.

Chất làm keo đặc 63～7 (trung bình) Chất hoạt động bề mặt anion, cation

7.8～14 (nhỏ l)

Chất khoáng; chất ô xy hóa khử 11～105 (nhỏ)＊　Nguồn: Tạp chí học thuật môi trường nước ; lấy từ phần 20 số.4 (1997).

Lượng COD và BOD trong chất làm keo tự nhiên ví dụ như chất hồ vải khá cao. Trong hợp chất cacbonxymetyl xen luloza, trong quy trình xử lý cao su tự nhiên và trong chất làm keo tổng hợp, giá trị BOD thấp hơn so với COD. Thông thường, giá trị chất hỗ trợ nhuộm màu của BOD khá nhỏ. Khối lượng màu (tính theo gam) của 2 hay 1 tấn ( khoảng 992m2) được quy định cho 1m vỉa theo phân loại công nghiệp (tiêu chí được đưa ra trong câu hỏi khảo sát với nhà máy ở thành phố Kyoto của Nhật) . Theo kết quả này, có thể ước chừng rằng khoảng 335% lượng màu có trong nước thải nhuộm. Tỉ lệ nhuộm màu vải (1m2) hay 1 tấn (khoảng 992m2) được đưa ra tại Bảng 5-59.

Bảng 5-59: Tỉ lệ thuốc nhuộm màu vải trong 1m2 hay 1 tấn (khoảng 992m2) vải

Phần trăm làm kiệt thuốc nhuộm Chú ý

Nhuộm nhúng 65-97 % Có thể ước chừng rằng có khoảng 35% khối lượng màu chứa trong nước thải nhuộm.

Dệt in 40-70 %Tổng＊　kết quả khảo sát của xí nghiệp bao gồm 30 công ty tại thành phố Kyoto. Tạp chí học thuật về môi trường nước phầnl.20 số.4 (1997)

Ở đây chúng tôi phác thảo những đặc tính của nước thải có hàm lượng màu. Cần hiểu rằng quy trình xử lý nước thải màu là khó khăn. Thừa nhận tổng lượng nước thải thải ra và việc xử lý nó đòi hỏi chi phí đầu tư cao, các chi phí tiêu thụ hóa chất và các chi phí bảo trì. Những biện pháp dưới đây được đưa ra nhằm giảm thiểu chi phí trang thiết bị xử lý nước thải.

① Hiểu rõ lượng thu và chi của thành tố màu trong một quy trình nhuộm , ví dụ sự nâng cấp tỉ lệ nhuộm( Tỉ lệ màu giữ lại cho vải).

② thử nghiệm kỹ thuật nhuộm màu thấp hơn của khối màu. ③ Thử nghiệm phương pháp đo hàm lượng màu trong nước thải.④ Phát triển phương pháp rũ hồ hiệu quả. Đó là những vấn đề không chỉ dựa trên công nghiệp nhuộm màu hiện thời mà còn là ngành công nghiệp nhuộm tương lai, và có ý nghĩa quan trọng từ quan điểm của việc kiểm soát ô nhiễm màu.

5.4.3 5.4.4 Tình trạng hiện tại của công nghệ xử lý khử màu đối với nước thải nhuộm màu.

Các hệ thống xử lý công nghệ khử màu bao gồm các phương pháp sinh học và lý-hóa.

①Chia tách các thành tố nhuộm màu. ②Phân giải các thành tố nhuộm màu

a. Chia tách các thành tố nhuộm màu.

Các phương pháp khử màu nhờ phân tách thành phần nhuộm màu rất đa dạng như chỉ ra dưới đây. Tuy nhiên, hiện nay các nhà máy xử lý không thực hiện tất cả các phương pháp này.

①　Tách đông・kết tủa đông･Tách đãi điều áp

211


②　Tách lọc (Lọc màng )・ MF : lọc vi mô・ UF : sự siêu lọc・ RO : thẩm thấu ngược

③　Tách hấp thụ・ Cacbon hoạt tính・ Gốm

b. Phân giải các thành tố nhuộm màu

①　Sự phân giải ô xi hóa ・ Sự ô xi hóa hệ thống clo・ Dung dịch ô xy già (H202) thuốc thử Fenton (Fenton) Ozone (03)

②　Sự thoái biến sinh học・ Vi sinh vật ưa khí・ Vi khuẩn tạo khí

③　Sự phân giải enzim ・ Enzyme thực vật

Khía cạnh quan trọng nhất trong việc lựa chọn phương pháp xử lý khử màu là việc thu thập thông tin dưới đây một cách chính xác và phân tích xu hướng nước thải của nguồn ô nhiễm.

① Nắm rõ lượng tiêu thụ nước của mỗi quy trình sản xuất thực.② Hiểu biết rõ về lượng nước thải ra.③ Chất nền và chất lượng nước của nước thải ra. ④ Thay đổi trong khối lượng nước theo sự thay đổi thời gian và chất lượng nước.⑤ Hiểu biết rõ về lượng xả của các yếu tố được đề cập phía trên trong mỗi quy trình.

Hơn thế nữa, những ghi chép về báo cáo hàng ngày và hàng tháng được xem như những dữ liệu quan trọng phục vụ quá trình thử nghiệm phương pháp và sự lựa chọn xử lý. Phương pháp xử lý được lựa chọn dựa trên kết quả phân tích những mục này.

5.4.4 5.4.5 Lựa chọn phương pháp khử màu

Trong phần dưới đây, các phương pháp khử màu được sắp xếp theo đánh giá về tính hiệu quả tiết kiệm ( giá thành ban đầu, giá thành bảo dưỡng).

a. Phương pháp axit hypocloro

Axit hypocloro được thêm vào quá trình thoát nước, sự phân giả oxi hóa được tiến hành và chất nhuộm màu được khử màu. Phương pháp axit hypocloro có sự đầu tư trang thiết bị và máy móc thấp, chẳng hạn như về bể chứa, thiết bị phụ…quá trình ô xy hóa của axit hypocloro hiệu quả hơn sự ô xy hóa ozon tùy thuộc vào chất lượng nước trong nhiều trường hợp. phương pháp axit hypocloro có chút bất lợi bởi chất chất clo dư thừa, chaát có thể gây ảnh hưởng tới động thực vật dưới nước.

b. Kết tủa ngưng tụ

Trong kết tủa ngưng tụ, chất keo tụ được thêm vào cho quá trình khử màu của hệ thống polycation hay cho nước thải nhuộm màu, đồng thời cacbon hoạt tính dạng bột được đưa vào quá trình bùn cặn hoạt tính. Đây là phương pháp thông thường được sử dụng cho tới thời điểm hiện tại.

212


Những đặc trưng về sự xử lý cacbon hoạt tính dạng bột lien tục với bùn cặn hoạt tính như sau:

① Quy trình xử lý tiên tiến có thể được tiến hành theo sự đồng vận bởi sự ô xy hóa sinh học và sự hấp thụ vật lý.② Do quy trình xử lý khối lượng lớn có thể được tiến hành, cơ sở bùn cặn hoạt tính có thể nhỏ.③ Hiệu quả khử màu, khử mùi và khử bọt tốt.④ Yêu cầu sự phân tách nước thải được xử lý của cacbon hoạt tính và thiết bị hồi nhiệt cacbon hoạt tính. c. Phương pháp ô xy hóa Fenton

Phương pháp ô xy hóa Fenton làm hydro peroxit và muối sắt I phản ứng trên bề mặt axit. Nó là phương pháp mạnh tiến hành sử dụng ô xy hóa. Trong sự tương tác này , sự ô xy hóa và sự cô đặc xảy ra hiệu quả. Nhờ chất xúc tác Fenton, phản ứng xảy ra liên tục, gốc hydroxyl được tạo ra, tiến hành sự phân giải ô xy hóa và sự khử màu. Tỉ lệ khử màu những màu sắc cô đặc và có hình dạng lá là khá thấp.với những màu không có hình lá thì tỉ lệ khử màu là 90%. Lượng hydro peroxit được sử dụng cao với chi phí cũng cao. Mặc dù thành phần COD bị loại bỏ bởi sự kết tủa ngưng tụ cùng với muối sắt, rất nhiều lượng bùn cặn lại được tạo ra. Việc kiểm soát hoạt động là khá khó khăn .

.

d. Phương pháp hấp thụ cacbon hoạt tính

Phương pháp hấp thụ cacbon hoạt tính được sử dụng để loại bỏ chất hữu cơ dưới nước, khử màu, mùi…thông qua hoạt động hấp thụ của cacbon hoạt tính. Mặc dù dựa trên kẽ hổng nhỏ của cacbon hoạt tính, chất hữu cơ là chất khá nhỏ của trọng lượng phân tử và rất hiệu quả trong việc loại bỏ chất hữu cơ phân tử thấp hay độ kết tủa màu. Mặc dù chất làm bay màu là lý tưởng, song chi phí đầu tư máy móc và trang thiết bị cho việc tái sản xuất và chi phí đổi ngoại tệ của cacbon hoạt tính cũng tăng.

e. Phương pháp ôxy hóa ôzôn

Khí ô zôn giúp khỉ màu nước thải sử dụng sự ô xi hóa mạnh. Mặc dù được sử dụng cho quy trình xử lý tiên tiến và cho sự khử màu, phương pháp này cũng được sử dụng cho việc loại bỏ COD, khử màu và có tác dụng diệt vi khuẩn. khí ô zôn có thể được tạo ra một cách dễ dàng và việc kiểm soát tốc độ bơm cũng dễ dàng. Tuy nhiên việc quản lý hoạt động đòi hỏi một sự cẩn trọng cần thiết.

Những khía cạnh đề cập dưới đây phải luôn được lưu ý đối với sự ozon hóa trong lĩnh vực xử lý nước thải. Tỉ lệ pha oxzon được đưa ra ở Bảng 5-8.

① Khả năng giải độc một chất hữu cơ lớn hơn những oxy khác.

② Có ít lượng bùn cặn được phát sinh sau qui trình xử lý.

③Do thoát nước ở đaý và sự tự phân xảy ra trong thời gian ngắn, nên không cần lo lắng về sự ô nhiễm phụ.

④ Do mức sản sinh ozon có thể được kiểm soát bởi việc điều chỉnh điện năng nên nó dễ dàng tự động hóa.

Bảng 5-60: Tỉ lệ pha ozon

213


Quy trình ozon hóa khá dễ dàng và thông thường bao gồm 4 quy trình dưới đây:

① Tinh chế khí nguyên liệu thô. ② Sự tạo thành ozon ③ Phản ứng ozon ④ Xử lý ozon không tương tác.

Mặc dù chất hòa tan trong nước phản ứng với ozon, chất không hòa tan được, chẳng hạn như chất lơ lửng phải được loại bỏ.

Hơn nữa, cần phải thận trọng bởi những chất lơ lửng (ví dụ COD) trong nước có thể dẫn đến lượng tiêu thụ ozon và chi phí điện năng tăng. Thêm vào đó, có thể có nồng độ mangan thay thế cho công ty đang sử dụng nước ngầm.

f. Phương pháp khử màu xử dụng sự kết hợp mỗi phương pháp xử lý.

Không dễ dàng để đạt được chất lượng nước như mong muốn với sự kết hợp của bảng 5-9: phương pháp khử màu nhờ sự kết hợp ( ví dụ).

Chất lượng nước được xử lý có thể đạt gần tới mức độ mong muốn bằng cách lựa chọn phương pháp xử lý đúng đắn và điều chỉnh các cấu trúc. Thông thường phương pháp xử lý được thực thi đòi hỏi quy trình xử lý thứ cấp một cách chi tiết. Cũng là một ý kiến hay khi chia nước thải nồng độ cao từ nước thải nồng độ thấp và xử lý cả hai loại nhờ sử dụng các công nghệ tiết kiệm. Điều này cũng giúp giảm các chi phí hành chính của cơ sở xử lý.

Bảng 5-61: Phương pháp khử màu kết hợp (ví dụ)

Xử lý chính Xử lý thứ cấp Xử lý tam cấp

Quy trình xử lý tiếp theo

tại 4:00.

Độ cao tuyệt đối (xử lý lần thứ 5)

A Kết tủa cô đọng － Lọc cát Sự hấp thụ Sự ozon hóa

214

Phạm vi sử dụng Tỉ lệ đổ ozon (mg/ℓ)

Quy trình xử lý tiên tiến của các nhà máy

nướcI～4

Quy trình khử màu nước thải 5～10

Xử lý phân bắc 20～40Sự khử màu nước thải

nhuộm 20～1000


(sự phủ bề mặt cô đọng, điều áp)

cacbon hoạt tính

B Kết tủa cô đọng(sự phủ bề mặt cô đọng, điều áp)

Activated sludge process

Lọc cát Sự hấp thụ cacbon hoạt tính

Sự ozon hóa

C Xử lý bùn cặn hoạt tính

Condensation sedimentation (Condensation pressurization surfacing)

Lọc cát Sự hấp thụ cacbon hoạt tính

Sự ozon hóa

5.4.6 Hiệu quả của phương pháp xử lý nước thải

Các kết quả của những phương pháp xử lý nước thải được đưa ra ở Bảng 5-10. Phương pháp xử lý và đặc trưng của thành tố nhuộm màu được đưa ra tại : Loại hình và hiệu quả của phươngpháp xử lý nước thải. .

Bảng 5-62: Loại hình và hiệu quả của phương pháp xử lý nước thải.

Phương pháp xử lý SS BOD COD Sự khử màu

Lượng bùn cặn

Tính hiệu quả về kinh tế

Sự phân ly ngưng tụ (kết tủa) ○ ○ ○ △ Nhiều Rẻ

Sự phân ly ngưng tụ (phủ bề mặt ) ◎ ○ ○ △ Nhiều Rẻ

Xử lý bùn hoạt tính △ ◎ △ － -

Quá trình hấp thụ ion － △ △ ○ -

Sự oxy hóa ozon － △ △ ◎ Không có gì Giá thành cao

Sự oxy hóa khí Fenton － △ ○ ◎ Nhiều Hơi đắt

Sự ô xy hóa điện phân － △ △ － Không có gì

Sự hấp thụ cacbon hoạt tính － △ ○ － Không có gì Hơi đắt

Quy trình lọc ◎ －－－－

Quy trình lọc cấp cao ○ ○ ○ ○ －

◎Rất tốt ＯTốt　 △ Kém* Nguồn "Công nghệ xử lý nước thải trong các sản phẩm nhuộm" thử nghiệm dệt-

nhuộm, 1992 Kyoto

Bảng 5-63: Quy trình xử lý và các đặc điểm của một thành phần

Phương pháp xử lý Chất khử màu Loại bỏ COD Lượng bùn cặn

Tính hiệu quả về kinh tế

Quy trình ngưng tụ 60～70% 30% Nhiều Rẻ

215


Xử lý oxy hóa ozon 80～90% 30～50% Không có gì Đắt

Xử lý oxy hóa khí Fenton ＞90% ＞80% Nhiều Hơi đắt

Quá trình khử ＞90% Kém hơn Không có gì

Xử lý ô xy hóa điện phân 60～70% 20～30% Không có gì

Xử lý ngưng tụ ô xy hóa điện phân ＞90% 30～ 50% Nhiều Hơi đắt

Xử lý sự hấp thụ cacbon hoạt tính 80～90% ＞90% Không có gì Hơi đắt

*Điều tra biện pháp tổng hợp khoảng 31 nhóm người Nhật về lọc song

5.4.7 Công nghệ xử lý khử màu sử dụng chất làm phai màu ngưng tụ (chất keo tụ cho sự khử màu nước thải nhuộm màu)

Quy mô ngành công nghiệp nhuộm màu ở Nhật cũng giống như tại các nước láng giềng khác như Hàn Quốc, Trung Quốc, Indonesia …và ngành công nghiệp này đã và đang gây ra những vấn đề về môi trường nước thải nhuộm.

Đối với trường hợp của Nhật Bản, các cấp độ xử lý trong một nhà máy hài hòa với các mức độ chấp nhận cơ bản của nước thải công cộng, vàquy trình xử lý tiếp theo được tiến hành cho nước thải được thải vào cơ sở hệ thống thoát nước công cộng

Đối với các xí nghiệp nhỏ và vừa, công nghệ nhuộm màu và khử màu chứa rất nhiều nội dung kỹ thuật, chuyển tiếp từ giai đoạn này tới giai đoạn kế tiếp và với quy mô nhỏ. Do quy mô nhỏ và khả năng đầu tư máy móc và trang thiết bị liên quan tới sự ngăn chặn ô nhiễm khá kém nên sự nâng cấp, cải tiến cơ sở xử lý còn thấp.

Phần dưới đây giải thích một số chất làm phai màu phục vụ sự khử màu nước thải nhuộm màu đang được sử dụng hiện nay ở Nhật.

Ví dụ.1）Chuỗi SENKA FLOC Z chất tẩy màu; A (Tên thương nghiệp)

Đặc điểm①Chất tảy màu là giải pháp tốt đối với một lượng nhỏ và ít sự tạo thành bùn cặn②Do nó là một chất hữu cơ nên việc thiêu đốt bùn cặn phát sinh là có thể. ③Quy trình khử màu có thể tiết kiệm hơn nhở sử dụng nó với chất tẩy màu vô cơ.

Lưu đồ xử lý(ví dụ )

Chất tẩy màu vô cơ (axit sunfuric, PAC, phân tử ion 2 của axit sunfuric...) bổ sung

Điều chỉnh PH (pH 6-8)

50-200 ppm SENK fluke Z-130C (Z-150C hoặc Z-08C) được thêm vào

2-5 ppm SENK khối S2015A (hoặc S2520A, một lọai chấts làm đông anion polyme) được thêm vào. Phân tách bùn cặn

216


Những đánh giá về việc xử lý dung dịch (tỉ lệ khử màu, a decolorization rate, kiểm tra…)

Kết quả thư nghiệm chất tẩy màu cô đặc với đa dạng các loại màu (trực tiếp, tương tác(hoạt động), mức axit, thuốc nhuộm phân tán)

Đối với nước thải nhuộm màu mẫu ( sự kết hợp 3 màu chính, nồng độ màu là 100 ppm) của các loại màu, tiến hành khuấy bổ sung SENK trong 50-300 ppm, dung dịch nổi trên mặt nước được lọc sau 2 giờ, và nó vẫn giữ được hàm lượng màu. (Hàm lượng màu trước khi xử lý là 100%). Kết quả đước đưa ra tại Bảng 5-7 và Hình 5-46.

Hình 5-45: mối quan hệ chất khử màu [của một màu trực tiếp] giữa hàm lượng màu còn lại và lượng bổ sung chất khử màu.

Hình 5-46: mối quan hệ chất khử màu [của chất nhuộm màu phân giải ] giữa hàm lượng màu còn lại và lượng bổ sung chất khử màu.

Dưới đây là sự đánh giá chất khử màu kết tủa với nhiều loại màu .

Bảng 5-64: chất khử màu kết tủa ( kết tủa xốp SENK ) đối với nhiều loại màu

217

020406080100120

0 50 100 150 200Bổ　sung[ppm]

Nồng

　độ

.［pp

m］

Z130Z08C

020406080

100120

0 50 100 150 200Bổ　sung[ppm]

Hàm

lượn

g ［

ppm］

Z130Z08C

Màu trực tiếp Kayarus vàng RLKayarus đỏ BWSKayarus xanh 4BL

Chất nhuộm màu phân tánKayalon Poly. Vàng BRL-SKayalon Poly. Đỏ nhuộm 3GL-SKayalon Poly. Navy Blue 2G SF200


　 Màu trực tiếpThuốc nhuộm màu

có hoạt tính(màu hoạt động)

Thuốc nhuộm màu axit

Thuốc nhuộm màu lơ lửng

Khối SENK Z-08C ◎ ◎ △ ◎ Khối SENK Z 130C △ ＯＯ ◎

◎Rất tốt ＯTốt　 △ Kém Ví dụ về sự khử màu nước thải các sản phẩm nhuộm màu nhờ sử dụng chất kết tủa

SENK Theo như ví dụ, một chất nhuộm màu có hoạt tính (= màu hoạt động), xử lý chất thải dung dịch lưu lượng kim loại của các sản phẩm nhuộm A, cái đang sử dụng màu bột và kết quả xử lý được đưa ra. Nước thải →bộ lọc nhỏ giọt →dải axit sunfuric (500～1000ppm)→chất kết tủa xốp SENK Z-130C (100ppm)→vôi đã tôi →chất làm đông polymer (hệ thống anion, 2～5ppm)→phủ bề mặt điều áp → điều chỉnh nồng độ PH →tẩy màu

Kết quả xử lý được đưa ra tại Bảng 5-65.

Bảng 5-65: Kết quả xử lý chất thải dung dịch các sản phẩm nhuộm màu có sử dụng kết tủa xốp SENK

pH SS (ppm) COD(ppm)Mức độ của phép nghiệm huỳnh quang

Mức độ nhuộm màu

Nước chưa xử lý 7.3～8.5 60～300 50～200 5 300～500

560

Nước đã được xử lý 6.5～7.5 20～30 50～90 30 30～70

5.4.8 5.4.8 Sự phù hợp các biện pháp ngăn chặn nước thải trong tương lai (hệ thống xử lý nước thải thích hợp cho Việt Nam)

a. Thử nghiệm/ lựa chọn phương pháp xử lý.

Mục đích xử lýMục đích cuối cùng là nâng cao chất lượng các nguồn nước công cộng. Tuy nhiên, sự đầu tư về máy móc và trang thiết bị lại bị ảnh hưởng bởi quy mô thương mại và xu hướng thực thi hành chính. Do vậy nó đòi hỏi biện pháp dần dần.

Mục tiêu xử lýTổ chức nên đánh giá đầy đủ về tình trạng hiện tại và lập ra mục tiêu tương lai (bao gồm cả mục tiêu sản xuất).

Tình trạng hiện tạiQuy mô thiết lập, sự tiêu thụ nước, sự thải nước, nồng độ ô nhiễm.

a. nguồn gốc vấn đề của quy trình xử lý, sự tương ứng. b. sự cải thiện (sự đánh giá)

218


Tình trạng quản lý:a. quản lý kết cấub. sắp xếp báo cáo

Những bộ phận cần cải thiệna. kế hoạch nâng cấp ngắn hạn. b. kế hoạch nâng cấp trung bình- dài hạn

Chi phí xây dựng Chi phí bảo dưỡng Quản lý mức độ kỹ thuật Thị trường của chất nhuộm màub. Hệ thống xử lý để lựa chọn

Trường hợp khối lượng dung tích nước <50m3 ; tuân theo phương pháp từng mẻ/ đợt. Trường hợp khối lượng dung tích nước > 50m3；

① Nước thải nồng độ cao－bổ sung chất khử màu－tiền sục khí －kết tủa cô đọng－bùn cặn hoạt tính－xử lý cacbon hoạt tính hoặc sự oxy hóa ②nước thải nồng độ thấp－bổ sung chất khử màu - sục khí－kết tủa cô đọng－bùn cặn hoạt tính－sự oxy hóa

219


6 Appropriate Wastewater Treatment of Tanning Industry ( CNXLNT của ngành Công nghiệp thuộc da)

6.1 Profile of Tanning Industry in Vietnam

6.1.1 Development status of leather and footwear industry

Vietnam’s leather and footwear industry, including tanning and shoes production such as leather shoes, cloth shoes, sport shoes, has become to the strong development industry in recent years. With export turnover of 1.8 billion USD in 2002 (increase 17.2% in compare with same period of year 2001), leather and footwear industry became the key export industry with the export turnover arranged the fourth after petroleum, textile and seafood industries.

Although it exist many difficulties, the leather and footwear industry obtained steady advances, Vietnam government has invested and carried out the projects in deeply, expanded and modernized enterprises with the high technologies of Italy, Hungary, Hongkong, Singapore, etc. These countries are experienced in the tanning industry. Vietnam is assessed to be the top ten of the highest shoes production and export in the world. Vietnam’s leather and footwear industry has cooperated to the partners in more than 40 countries in the world.

However, the leather and footwear industry produce the negative effects to environment and need to be concerned adequately. Specific characteristic of this industry is to consume considerable amounts of chemicals and solvent. Therefore, this industry produce large amounts of wastes such as wastewater and solid waste from tanning industry, waste gas from shoes production industry.

6.1.2 Classification production enterprises in the tanning and footwear industry

Product framework:- End-product tanned leather - Shoes, sandal, etc- Suitcases, bags

Owned framework:- Central state and Local state- None-state- Enterprise with 100% of foreign capital- Joint venture enterprise

6.1.3 Production capacity and actual productivity

According to the General Department of Customs, exports of handbags, purses, bags, hats and

220


umbrellas our country to the U.S. in the first 6 months of 2009 continued to head the list of markets in this item from Vietnam with a turnover about 110 million dollars.

According to the General Department of Customs, exports of footwear of our country have maintained good growth in the first half of 2009 year. U.S. and EU remained the major markets for export to the U.S. reached 536 million.

At the end of year 2007, this industry is invested the production capacity about 615 millions pairs of footwear; 200 millions pieces of bags and suitcases and 120 millions Sqft of the end-product tanned leather.

At the end of year 2002, the industry is invested the production capacity about 480 millions pairs of footwear; 37 millions pieces of bags and suitcases and 32 millions Sqft of end-product tanned leather. Actually, total productivity of the year 2002 was obtained 320 millions pairs of footwear (75% of production capacity); 33.7 millions pieces of bags and suitcases (91% of production capacity) and 25 millions Sqft of end-product tanned leather (78.1% of production capacity). The production capacity is classified by products and economic structure shown in Bảng 6-66.

Bảng 6-66: Total productivity of the leather and footwear industry from 2003-2007

Target Unit 2003 2004 2005 2006 2007

Export turnover Million USD 2,267 2,640 3,039 3,591 3,994

Footwears Million pairs 416 441 499 579 615

Bags and suitcases Million pieces 200

End-product tanned leather Mil. Sqft 32 39 47 51 120Source: Vietnam Leather and Footwear Association (http://www.lefaso.org.Việt Nam/)

6.1.4 The status of enterprises, equipments and technologies

Almost enterprises are very cramped and to be located in the crowded residential area or inside urban area. Many locations are disadvantages for water supply, wastewater discharge or receive raw material.

Although the Vietnam’s leather and footwear industry were innovated the equipment after the year 1990, professional skill and management ability of the investors are inexperienced, the financial capacity is limited and the experts are not invited as consultants. Therefore, the machine equipment of almost enterprises was unsystematic, unsynchronic, poor quality except some owned-state enterprises of Saigon Leather Company and Tay Do Leather Company.

The equipments with good quality and proper for technological development are 40% concentrated in Saigon, Hung Thai, Dang Tu Ky, Tay Do leather companies. The equipments with moderate quality are 30 % and 30% of the equipments are poor quality, improper for the advanced technologies.

Assessment based on the investment effect of equipment, the private enterprises in the South part invested more effectively than the private enterprises in the North part, almost equipments of the private enterprises in the North part were backward and shortcoming. Some small and moderate enterprises with limited finance cooperated each other to invest the advanced equipments and technologies and to specialize production (to share the work based on ability of each enterprise).

221


a. North and Central parts

There is only a large tanning company of Vinh-NgheAn Leather Company, the designed capacity is 1 – 1.5 million Sqft/year, and the actual capacity is only 50 - 70%. The other enterprises are small with unsystematic equipments, including DaiLoi Leather commercial and Production Company (DaiLoi tanning enterprises in formerly) and the experimental plant of Institute of Leather and Shoes Research. Almost tanned products of the small enterprises are coat leather; chin strap leather, sole leather, belt leather, safety working shoes, etc. Some enterprises such as Vinh leather company, DaiLoi tanning enterprises and the experimental plant of Institute of Leather and Shoes Research are able to produce some high-grade products distribute for interior consumption demand and export such as toe-cap leather, leather for sofa cover, bags and suitcase leather. However, the product quality has been unsBảng and the technologies have to be improved.

b. South parts

The large tanned leather enterprises are located mostly in Southern such as HoChiMinh city, VungTau and CanTho cities. Quantitative production is about 75- 80% of total productions of the nation. The most dominant enterprises as Hung Thai and Dang Tu Ky companies are two large enterprises even about quantity and quality, to be assessed very high by foreign experts, and to be able to reach transversal prospects of Italy technology (assessed by Italy technological experts). A number of 100% foreign capital companies as Samwoo, Green Tech use PU membrane laminal technology for the imported shinning leather for export and interior consumption. Hao Duong-Hiep Phuoc tanned company in HoChiMinh city is producing over 20 tons of raw materials per day (imported material) and export the product of WetBlue leather. This company will apply crust production technology and the end-product tanned leather in the near future. From years 1990s, Tay Do Joint Stock Company in Can Tho province is one of the enterprises to develop earlier than others. Products of this company are high-grade tanned leather and Wetblue leather for export. At present, the company is processing calf leather with capacity of 6 tons of raw material per day. In addition, the small and moderate enterprises in HoChiMinh city are developing strongly. However, development capacity of these enterprises is dependent on the financial ability when these enterprises displace to Industrial Park (due to environmental pollution).

6.1.5 Source of raw material

In Vietnam, quality of the salted skin is poor and unsatisfied requirements for production process and export. The policies of livestock breeding and industrial slaughter have not been carried out systematically. Therefore, almost salted skins supply for high quality order forms are imported.

There are tropical floristic compositions plentifully in Vietnam with many flora contain high tannin concentration and using for flora tanning industry such as tea, chestrut bark, mangrove, casuarina, brown tuber, aegiceras, etc. However, there are not technologies for tannin extraction and refinement in Vietnam. The tanning is still imported from France, South America, etc.

Chemical and biological technologies in Vietnam are still shortcoming. Almost blue tanning chemicals (chrome oxide), surfactant catalyst, agents for tanning support, compounds causing change pH level, derivatives from oil and grease, compounds creating color, macromolecular dyes are imported from abroad. Chemical technologies in Vietnam have satisfied 3 foundation chemicals of salt, sulfuric acid and lime with low quality. Many enterprises have to import powdered lime from Taiwan, Philippine.

6.1.6 Tanning Technology

Raw material for the tanning products is skins of buffalo, cow and pig. The professional skills and technology are shortcoming and improper for production demand of the high quality leather. Consequently, the tanning technology in Vietnam is still Chrome tanning, Tannin and

222


mixed tanning.

a. The tanning technology and equipments using in the tanning technology

The tanning process is combination of the raw material with tanned chemicals to create a new product. This combination is not only sBảng but also one way reaction. It means that the end-product is not separated to get back the original material. The raw skin is preserved by salt or desiccation, salt is used normally. The tanning process is divided into 3 stages:

Hình 6-47: General diagram of the tanning technology

a.1 Preparation stage

Restoration: the skin is restored the original water which loose during preservation period. After restoration, the water content in the skin is 70-80%.

Hair removal and lime soaking: the skin is soaked by lime and Na2S to hydrolyze protein existing around root of hair make the root of hair to be soft and remove the hair easily.

Meat scrape: the subcutaneous is removed out of the skin by sharp knife. This step is carried out by manual or scraper machine.

Skin splitting: the skin is split by wet splitter machine, made thinner and equilibrated the skin’s thickness. The skin is split into 2 layers of epidermis and hypodermis.

Fringe cutting: this step is carried out manually by sharp knife after scrape; fringe of the hypodermis is cut after both of scrape and splitting. Objective of this step is to remove waste edge of the skin piece.

Cleaning: The skin is cleaned by soft water. Rotated drum is used to clean surface of skin.

223


Softening: Excess lime is removed out of the skin to soften and the tanned chemicals are infiltrated easily into the skin. Actually, this is demolishment of elastic fibers in the epidermis layer, slackening of collagen fibers, removal of degradable substances (albumin) and root of hair to make the skin being viscous and soft as leather of toe-cap or jacket, etc.

Acidification: this is process of pH level change after lime soaking to be corresponding to pH level of the tanned chemicals and remove lime which blocks space between the collagen fibers. This is also called spongy process to create suiBảng pH environment and the tanned chemicals diffuse easily into the skin and associate the collagen fibers each other.

The last three steps of the tanning stage are implemented in one or many equipment. The equipments using in this stage are soaking tank, semicircular rotated drum, rotated drum and the modernist one is inclined mixer.

Hình 6-48: Diagram of preparation stage

a.2 Tanning stage

Tanning is chemical fixation process such as tannin (artificial tannin or natural tannin) or metallic salt such as chromic compounds fixation into collagen structure of skin. Relying on that the skin is not decomposed and has necessary properties to objective use.

There are many tanning methods. Each method creates leathers with specific criteria, quality being suiBảng with client’s demand. Two methodical tanning is applied universally in Viet

224


Nam as well as in the world be inorganic tanning by Chromic compound and organic tanning by floristic Tannin.

Usually, pH level of tanning environment is 2.5-3; tanning period of times is from 4 to 24 hrs. Chromium tanning often produces soft leather. Tannin tanning often produces hard leather. VegeBảng Tannin is extracted from vegetation resource such as pine, fir, oak, etc.

Artificial Tannin or syntan is complex of phenol sulphonic acid formaldehyde. Tanning period of time often endure several weeks (3 to 6 weeks, sometimes for several months) that depend on skin quality request.

Nowadays in the world, there are other methods such as inorganic salts of Ziconi, Titanium salt, formaldehyde, Aldehyde for tanning in order to resolve environment issues. However, Chrome and Tannin tanning methods are still used widely in Vietnam because of low chemicals cost and the environmental protection law and regulations are implemented still quite undisciplinablely.

Mostly tanning stages are carried out in rotary drum. In present, rotary drum are used the most popularly owing to simplicity, easy processing and manufacturing and low cost.

a.2.1 Tanning by floristic Tannin kinds (still interested to call red tanning)

In this method, the tanning substance is natural tannin extracted from woody stem, leaf of some plant kinds. Tanning process by floristic Tannin is carried out in rotary drum, in keeping tanks or combination of keeping tank and rotary drum to shorten tanning period of time owing to Tannin diffuse faster by mechanics impact. Tannin tanned leather is red-brown color at cross-section of leather. Owing to the disadvantage of the tanning technology be a long time, some kinds of syntan as replacement syntan (it is phenol's condensation coincidence product) or aid syntan (it is naphtalinum's condensation coincidence product) are used to increase diffuse capability, skin surface is not blocked and the tannin is absorbed into the skin.

Hình 6-49: Diagram of material flow in floristic Taninn tanning technology

a.2.2 Tanning by Chromium's compound (still interested to call blue tanning)

In this method, the tanning substance is chromic III alkali salt. Tanning process is realized in rotary drum. Chromium tanned leather is blue color at cross-section of leather (wet blue). Chromium tanning requests more long-term lime steep process and softening process is shorter than Tannin tanning. Tanning chemicals are chromium III salt as Cr2(SO4)3, Cr(OH)SO4, Cr(OH)Cl2. Chromic salt concentration in tanning solution is 8% which equivalent 25-26% Cr2O3.

225

Floristic Tannin(red tanning)

Wastewater containing Tannin, acid

Na2CO3, Syntan, tanin, disinfectant

Complex metal tanning

Chrome tanning (blue tanning)

Wastewater containing Cr3+, acid

Cr2(SO4)3

Cr(OH)SO4

Cr(OH)Cl2


Hình 6-50: Diagram of material flow in complex metal tanning technology

a.3 Finishing stage

Finishing stage create the leather product being physico-chemical properties such as strength, shininess at client’s request. This stage includes 2 steps of wet and dry finishing stages.

a.3.1 Wet finishing stage

Hình 6-51: Diagram of wet finising stage

The tanned leather is washed and pressed flatly after tanning. The thick leather pieces are split to multilayer with different thickness. Upper layer has skinprint which is characteristic for each fat-stock called edpidermis with durable and high value. The below layers is called hypodermis with less durable in compare with the epidermis.

Water pressing and leather smoothering: In order to the leather being proper humidity (50-55 %) for smoothering, water in the leather is removed by water pressing machine.

226

WW containing Cr3+, tannin, acid

Skin shavings, dust

NaOH, water

NaOH, syntan, saltBrom, HCOOH dye

WW containing Cr, syntan, acid, dye

Vegetation oil WW containing oil, excess dye

Tanned leather

Leather pressing

Water pressing

Leather smoothering

Neutralization

Dyeing

Oil absorption


The smothering is realized by smothering machine to correct leather's thickness becoming equal size. Because leather’s thickness is not equal for the entire leather pieces during splitting step.

Retanning the Chromium or Tannin tanned leather: This stage includes neutralization, dyeing, oil absorption in order to create products with particularities at client’s request.

- Dyeing: organic dye is used to dye the leather in rotary drum to assure the dye will be permeable equally.

- Oil absorption: to increase fatty oil for the leather to be soft sản lượnging, non-hydrophilic and surface-filled.

- Leather pressing: the leather is flatted and separated water, leather fibers are spread from thick area to thin area.

a.3.2 Dry finishing stage

Hình 6-52: Diagram of dry finishing stage

This is the last stage to become the end-product.

Drying: leather is dried and the tanning substances combine with leather fibers to strengthen the leather fibers. There are two drying method of expose stretching and vacuum desiccation.

Softening: this step is applied for toe-carp tanned leather.

Surface treatment (for sole tanned): to tighten surface leather, to increase hard level and to flat surface leather.

Abrasion by emery paper: to make surface leather becoming flat, smooth and equal thickness, the smooth level is increased but the thickness is diminished. This step is often applied to overcome defects of epidermis surface.

Cover painting: to exacerbate outside fineness, to strength durability and to cover defects. This

227

Leather after wet finishing stage

Drying

Softening

Abrasion by emery paper

Cover painting

Glossing, printing and ironing

The end-product leather

Leather dust

Paint dust, solven steam

Leather powder,


step use artisanal method or using spray gun commonly

Glossing: The leather surface is cover by casein, plug pieces and film pieces are pressed on the leather surface to increase gloss and to strengthen paint layer and epidermis surface.

Printing and ironing: heated metal plate is used to press on the leather surface and to exacerbate outside fineness and create leather surface at client’s request.

b. Preservation of the end-product leather

After classification according to requested sizes, the leather is preserved at clean and dry situation. The leather pieces are scrolled to sheaves, the epidermis side is outside and the leather sheaves are covered by moistureproofing paper. Storage’s temperature is kept at 5-25°C; relative humidity is 55-70%.

228


6.1.7 The tanning technology with the wastes

Hình 6-53: Diagram of the tanning technology with the wastes

In preservation stage, NaCl is used to scented hide; the salt amount is 100 through 300 Kg per ton of hide. When weather is moist and hot, Na2SiF6 can be used to disinfect. Wastewater of this stage is water of hide washing before salting; this wastewater contains impurities, animal’s blood, fats and manure.

Before pre-treatment process, salted hide is flushed to remove salt, impurities embedding on the hide and then the hide is soaked in water about 8-12 hrs to restore the hide. During the restoration step, disinfectants of NaOCl, Na2CO3 can be added to remove fats and maintain pH

229


level of 7.5-8.0 for hide soaked environment. Wastewater of restoration step is greenish yellow and contains dissolved proteins such as albumin, impurities attach on the hide and high salt concentration. Because of high dissolved and suspended organic compounds, proper pH level for bacteria’s development, this wastewater is decayed quickly.

Wastewater of hair removal and lime soaking is high alkalinity owing to proper pH level of the hide soaked environment for hair removal is 11-12.5. If pH level is less than 11, keratin and collagen in epidermis will be hydrolyzed. If pH level is higher than 13, the hide will be blistered, hair will be brittle causing difficulty for hair removal. This wastewater contains NaCl, lime, suspended solid of crushed hair and lime, organic compound and sulfur S2-.

Lime removal and leather softening require a large amount of water combining with salts of (NH4)2SO4 or NH4Cl to detach lime still adhere on the leather surface and soften leather by integrated or microbiological yeasts. These yeasts impact to leather structure and leather become soft. This wastewater is alkaline and contains high organic compounds owing to proteins content dissolve into water and nitrogen content as ammonium or ammonia form.

In acidification (spongy process), chemicals is acids such as acetic acid, sulphuric acid and formic acid. These acids effect to log-out enzymatic action, create pH environment of 2.8-3.5 which is proper for diffusion process of the tanning chemicals into leather. Spongy process often attach with Chromium tanning stage. This wastewater is highly acidic.

Wastewater of Chromium tanning stage is high acidity, high Cr3+ content (about 100-200 mg/L) and blue color and wastewater of tannin tanning stage contains very-high BOD5 concentration (about 600-2000 mg/L), dark color and unpleasant odor.

Wastewater flows of water pressing, dyeing, neutralization, oil absorption and finishing stages are small and discontinuous. This wastewater contains the tanned chemicals, dye and excess oil.

6.2 Wastewater of Tanning Industry in Vietnam

6.2.1 Characteristics of the tanning wastewater

Generally, wastewater of tanneries contain colour, TS, SS, high organic compounds as BOD. Alkaline effluent is wastewater of restoration, lime soaking and hair removal. Wastewater of spongy process is high acidity. In addition, tanning wastewater contains sulphide, chromium, oil and grease. Tanning wastewater characteristics of each steps and general wastewater flow are shown in Bảng 6-67.

Bảng 6-67: Characteristics of the tanning wastewater

Step

Wastewater flow m3/1

salted leather ton

pH TS, mg/l SS,mg/l BOD5, mg/l

Restoration 2.5-4.0 7.5-8.0 8000-28000 2500-4000 1100-2500Lime soaking 6.5-10 10-12.5 16000-45000 4500-6500 6000-9000Lime removal 7.0-8.0 3.0-9.0 1200-12000 200-1200 1000-2000Tannin tanning 2.0-4.0 5.0-6.8 8000-50000 5000-20000 6000-12000Acidification (sponge process)

2.0-3.0 2.9-4.0 16000-45000 600-6000 800-1200

Chromium tanning 4.0-5.0 2.6-3.2 2400-12000 300-1000 800-1200Total flow 30-35 7.5-10 10000-25000 1200-6000 2000-3000

In addition, in the general effluent contents sulphide of 120-170 mg/L, Cr3+ of 70-100 mg/L, oil and greases of 100-500 mg/L.

230


Characteristic comparison of the tanning wastewater, urban wastewater and natural water is shown in Bảng 6-68.

Bảng 6-68: Characteristic comparison of the tanning wastewater, urban wastewater and natural water

Parameters Tanning wastewater Urban wastewater Natural waterTemperature, °C 20-60 <40 <30pH 3,12 6-10 6,5-9,0SS, mg/l 1250-6000 300-1000 20-60BOD5 , mg/l 2000-3000 350-1000 20-40COD, mg/l 2500-3000 1000-2000 60-250S2-, mg/l 120-170 1-5 1-2Cr3+, mg/l 70-100 2-5 1-4Oil and grease, mg/l 100-500 50-100 5-20

Bảng 6-69: Pollutants in the tanning process of 1 ton of salted cowhide (normal technology)

Parameter Unit: KgBOD5 80COD 220SS 140Total Nitrogen 13Sulphide 9Cr3+ 6Salt (NaCl) 170Sulphate 40Oil and grease 50Wastewater 50 m3

Columns on the flow chat show the value of parameters from high to low: COD, NaCl, SS, BOD5, grease. These parameters express impact level to environment.

Owing to use different chemicals in each stage of technology, pollution property impact to environment also different.

Bảng 6-70: Stages summary and pollution property of environmental impact parameters in wastewater from tanning technology

Steps Pollution property Impact to the environment

Cleaning, Restoration

Wastewater containing BOD5, COD, SS, Cl-

To cause oxygen depletion in water, anaerobic degradation causes unpleasant odor and harmful to water organisms, chloride causing salinity affects to freshwater organisms.

Hair removal –Lime soaking

Wastewater containing BOD5, Sunfite, SS and high alkalinity

Sulphide with high concentration, SS cause sediment in pipe-line. If sediment is organic compound, this will cause oxygen depletion, anaerobic degradation causes

231


Cleaning, Stringy meat scrape, Cleaning

unpleasant odor and harmful to Thủy sản organisms.

Acidification(spongy process)

Wastewater containing acid, SS

To cause water source pollution, this wastewater can cause skin disease when contact human and animals, can be harmful to Thủy sản organisms and corrode metal.

Tanning,CleaningDyeing, oil absorption

Wastewater containing Chromium, acid, color, oil, BOD5, COD, SS

Chromium causes skin ulceration, bronchitis, skin allergy. If it is Chromate IV, this will cause carcinogenic, monster, etc. Wastewater containing oil wills obstacle diffusion process, oxygen absorption into water and harmful to Thủy sản organism.

Braking and cleaning

Wastewater containing color, COD

To cause oxygen depletion in water, anaerobic degradation causes unpleasant odor, hydrosulphide (H2S) and amonia (NH3) which are harmful to Thủy sản organisms.

Bảng 6-70　 shows that untreated wastewater of the tanning industry impact seriously with respect to public health and ecological environment.With regard to environment problem, the tanning industry requires large amount of water and many different chemicals than other industries. In many past years, environment problem inspection of authorities is still neglect. When enterprises do not comply with the environmental regulations, they have not tough measures as: enterprises must be closed or penalized. Therefore, the industrial wastes in general and the tanning industry’s waste in particular are causing environmental pollution seriously. Concentrations of toxic compounds in wastewater are much higher than standard concentrations.

232


Hình 6-54: General diagram of materials getting from the tanning technology　(1 ton of raw material)

Hình 6-55: General diagram of materials getting from the tanning technology

(25,000 tons of raw material)/year

6.2.2 General Assessment on Status of environmental pollution

General status is wastewater, solid waste and exhaust gas from enterprises eliminating freely to surround environment.

With annual average tanned leather productivity is 44 million Sqft (include PU membrane laminal leather) is equivalent 25,000 tons of raw material. With average consumption water quantity for one ton of raw material is 50m3, wastewater containing toxic chemicals and other wastes discharge into water body without control is 1,250,000 m3.

Tanning trade village in Pho Noi-Hung Yen province includes over 10 enterprises. However, there is not any wastewater treatment system. All untreated wastewaters are discharged into channels, lakes, ponds or general sewer system. At Phu Tho Hoa tanning trade village, there are

233

50m3 wastewater contains:COD 200-260kgBOD5 75-90kgSS 140-150kgChromium 4-7kgSulphide 8-10kg

Solid waste and subproduct:Before tanning:Piece frill from raw material 120kgStringy meat 130kgAfter tanning:Blue scum 115kgPiece frill + leather dust 100kgDry finishing stage:Leather powder fromSurface smoothing 2kgPiece frill 32kg

01 ton of raw material

200kg of the end-product leather

1,250,000 m3 wastewater contains:COD 5,000-6,500 tonsBOD5 1.875-2,250 tonsSS 3,500-3,750 tonsChromium 100-175 tonsSulphide 200-250 tons

Solid waste and subproduct:Before tanning:Piece frill from raw material 3,000 tonsStringy meat 3,250 tonsAfter tanning:Blue scum 2,875 tonsPiece frill + leather dust 2,500 tonsDry finishing stage:Leather powder from surface smoothing 50 tonsPiece Frill 800 tons

25,000 tons of

raw materi

al

5,000 tons of the end-product leather


over 20 private enterprises with high consumption of raw material and chemicals. Up to now, there is not yet any wastewater treatment system as similar as tanning trade village in Pho Noi-Hung Yen province. This is very serious because affect to public health. Although some companies build sedimentation tank system, they haven't been ensures treatment. Some wastewater treatment system supported by foreign countries is almost out of operation. Some other company owned a wastewater treatment system, but it is only simple level with sedimentation tanks. Wastewater passes this system then discharge into river. This is only temporary solution; do not satisfy to the request of the treatment system for a tanning enterprise. Enterprises who invest newly set up plan to construct wastewater treatment system to satisfy industrial hygiene secure request and do not cause environmental pollution.

Bảng 6-71: Analysis data of untreated tanning wastewater’s parameters

Parameters PH mg/l COD mg/l BOD5 mg/l SS mg/l Cr(III) mg/lAnalysis Results

6 – 10 600 - 800 400 - 600 400 - 550 2 – 4

Source: DONRE HCMC

a. Reduce pollution causing from wastewater

Owing to characteristic of production and technology in the tanning and footwear industry, many management measures can be carried out to reduce negative impacts to environment and progress to more friendly products with environment. A series of techniques methods could be apply into this industry, however, application of each solution can be changed depending on different factors such as enterprise’s approach capability, potential economy, characteristics of raw material, production conditions and final products. Applicable capability of small private enterprise for negative impact reduction may be better than large state-owned enterprises base on flexibility, awareness as well as different viewpoint. Some solutions were applied in the world and in Viet Nam as shown follows:

- To save water by application of batch cleaning technology instead of continuous cleaning technology, utilize wastewater by reverse cleaning process to save large amount water and production wastewater will be reduce.

- To save water by continuous circulation of cleaning water and tanning water with sludge and TSS separation before circulation. Wastewater can be circulated for processes which are affected insignificantly by wastewater.

- To maintain production equipments continuously, especially old equipments.- Should apply water saving measures such as install safety valves on water pipes,

change eruption cleaning process to intra-tank cleaning process.- To implement water saving strictly with checking, supervision is continuous

about water using norm in weekly, monthly. To monitor and maintain continuously that valves, pipe-line system to avoid water leaking.

- To save chemicals by using circulated cleaning water and tanning water.- To organize frequently short training courses about health and safety labour,

safety chemicals using and update to direct and indirect workers.

Selected alternatives are compared each other in order to reach efficiency in water management shown in Bảng 6-72.

Compare between variant selected blase that reach country efficiency in manage pointed in Bảng 6-73.

Bảng 6-72: Comparison of water management alternatives in the tanning technology

234


Alternatives Solution NoteReduce consumed water quantity

Technology with low liquid factor, batch cleaning process instead of continuous cleaning process and combined with cleaner technology to reduce consumed water quantity.

Reduce consumed water quantity to 30%

Recycling Solution of specific steps can be recycled such as restoration, lime soaking, hair removal, acidification and Chromium solution.

Reduce general consumed water quantity to 20 – 30%Setting-up treatment equipments is necessary

Reuse Treated wastewater can replace partially for production wastewater, as using in preparing step.

Reduce water quantity is depend on kind and efficiency of wastewater treatment.Adding treatment process is necessary such as filter, disinfect, and desalt to obtain required water quantity.

Some benefits can be obtained when circulate wastewater and manage water in some stages as shown in Bảng 6-73.

Bảng 6-73: Wastewater circulation and water management in some stages

Alternatives Reduce observable consumed water quantity

Reduce general pollution of BOD

Reuse solution of lime soaking in hair removal step, lime soaking 3% 4%

Reduce solution of hair removal and lime soaking in restoration step. 3% 39%

Reuse the restoration water to clean scraper machine before scrape stringy meat

5% -

Collect and reuse scatter from sulfur apply part 1% 20%

Good workshop management 3% 3%Total 15% 46%

Management solutions for pollutants reduction in each step’s wastewater:

- In preservation and restoration steps, there might change to cold room technology or radiation salt decrement in wastewater.

- In hair removal and lime soaking steps, it needs to reclaim hair, filter solution and recirculation.

- To divide flow and treat separately from 2 stages of tanning and acidification, reuse tanning solution for acidification. Tanning stage can be carried out in advance with agents without containing chromium. Though for more period of time, wastewater containing chromium can be separated and circulated directly after precipitation and separation.

b. Existing Wastewater treatment technologies for the tanning process

Chemicals and organic compounds in the tanning wastewater can be removed thoroughly by combination of both chemical and biological treatment processes.

235


Some characteristics of treatment systemThe tanning wastewater flow is divided into 2 main streams:

- The first main stream contains sulfide origin, lime with high alkalinity (high pH level), especially from hair removal step, scraping, lime removal, first cleaning water.

- The second main stream contains Chromium (including waste solution from batch squeezing, water pressing and acidification) with high acidity (low pH level).

Some main treatment equipments in proposal wastewater treatment systems:

1. ScreeningTo remove solid matters can obliterate pipe, pump, but do not cause odor pollution. There are two different kinds as follows:

- Screening for wastewater containing lime (the first stream) are bored holes, maximum hole size is 5 mm for screen hole neither be blocked, the hold screening with sediment brush and continuous operation should be utilized.

- Screening for wastewater containing chromium (the second stream) is kind of bars or net with slot of 10 through 20 mm, solid waste are taken out by manual or machine.

2. Equalization tankWastewater containing sulfide, chromium is collected in storage tank to stabilize flowrate and operation system for post treatment processes.

3. Complex of sulfide and chromium separation tanks and coagulation-flocculation tanksIn the first tank, wastewater is mixed continuously to supplement air for sulfide oxidation and use MnSO4 catalyst. This is simple and low cost technology to remove sulfide.

In addition, some methods can be applied to remove sulfide by oxidizing reactions with hydrogenous peroxyde (H2O2) or potassium permanganate (KMnO4) with high cost in normally. Besides, it can be precipitated by salts of Fe2(SO4)3 FeCl2, this method is low cost but the treated wastewater is dark color.

Sulfide removed wastewater is run to the second tank. Reaction of chromium precipitation is taken place in this tank and sulfide concentration decrease continuously. Consequently, it is required mixing machine and air supply machine for liquid mixture in the tank. There might adjust pH optimum value equal to 8 by lime or H2SO4. Then, wastewater flows to coagulation - flocculation tank in order to separate formed flocculants, fine suspended solids as well as a part of BOD5 and COD.

4. Primary sedimentation tankThe reactions of precipitation, coagulation and flocculation are taken place continuously in this tank. This process is fissile to remove 80-90% suspended solids (organic sludge, sediment owing to sulfide and chromium precipitations) and separate of 50-60% organic compound. The wastewater streams through overflow pipe to pH adjustment tank to prepare for the next treatment processes.

Sludge is settled down and removed water by lamellar filter thickens equipment. Thickened sludge is transported to landfill site or combusted in hazardous waste incinerator.

5. Biological treatment (secondary treatment)Pre-treated wastewater still contains high dissolved organic compounds. The most efficient method is biological treatment by microorganisms always existing in organic compound. Pre-

236


treated wastewater is miscible with domestic wastewater for secondary treatment by biological method. This method can apply aeration tank, biological pond or oxidation ditch. The oxidation ditch is preferable to apply because this is the most optimum method for the tanning wastewater. Area of the oxidation ditch is smaller than area of the aerobic biological pond. In compare with the aeration tank, the oxidation ditch can be more proper with respect to unsBảng pollutants loading rate condition of the tanning wastewater.

6. Secondary sedimentation tankWastewater from the biological treatment tank is flow to secondary sedimentation tank. Then, the wastewater from this tank will be discharged into receiver. Settled sludge is removed water by the sludge filter thicken equipment. One part of sludge will be returned to the biological treatment tank to supplement microorganisms.

7. Sludge filter thicken equipmentSludge from the sulfide and chromium separation tanks, coagulation-flocculation tanks and biological treatment process is thickened to separate water. Water from thickening is circulated to the equalization tank. Dry sludge is transported to landfill site or combusted in hazardous waste incinerator.

237


Hình 6-56: Chromium tanning wastewater treatment process for small factory　(10-20 m3/day)

Hình 6-57: Aluminum and Tannin tanning　wastewater treatment process for small factory (10-20 m3/day)

238

Equalitzation tank

Sludge treatment

thickening tank

NotesSludge and scum pipeWastewater pipeAir pipeChemical pipe

Scum treatment

Discharge to sewer

RAS

Fresh sludge

AirPolimer solution Air

Waste water from different soursces

screening Sludge treatment

Primary sedimentation tank

SBR

Scum tank

Bể chứa cặn vôi

Liming sludge storage

Sedimentation and separating scum

tank

Liming and Chrome tanning waste water tank

Liming waste water

Chrome tanning wastewater

Settled wastewaterAdding PAA or lime

Equalitzation tank

Sludge treatment

thickening tank

Sludge storage

Scum treatment

To receiving water body

RASFresh sludge

Air

Polimer solution

Air


Screening

Aluminum and Tanin wastewater

Liming wastewater

Aluminum and Tanin wastewater

Sludge treatment


Primary sedimentation

tank

Aeration tank

Scum tank

Liming wastewater


Hình 6-58: Tanning wastewater treatment process for large factory　(300-400 m3/day)

Hình 6-59: General tanning wastewater treatment system

There are many options of the tanning wastewater treatment systems as shown in Hình 6-56,

239

Equalitzation tank

Air


Scum tank

Primary anaerobic

fermentation tank

Secondary sedimentation

tank

Aeration tankSecondary anaerobic

fermentation tank

Polimer solution

NutrientAir

Thickening tank

RAS

Disinfection tank

Clo

Fresh sludge

Drying sludge bed or dewatering press

Scum tank

Scum tank

Drying sludge bed

Equalization tank

Equalization tank

Liming wastewater

Tanning wastewater

Screening

Screening

Screening

settled wastewater

2 4 4

65

7

31

1

Sunfua wastewater

Chrome wastewater

Dried sludge to sanitary landfill or incenarator

MnSO4

pH adjustmentPolymer aluminum

pH adjustmentAir

RAS discharge to water

body

1. Screening, 2. Equalization tank, 3. Combined separating with Sunfua and Chrome, and coagulation, 4. Sedimentation tank, 5. pH adjustment tank, 6. Aeration tank, 7. Dewatering press



Hình 6-57, Hình 6-58 and Hình 6-59.

Hình 6-56 represents wastewater treatment designed for small factory with wastewater flow rate from 10- 20 m3/day. According to this technology, effluents are divided into 3 main streams, effluent from lime soaking stage (1) contains high lime (Ca(OH)2) concentration, effluent from Chromium tanning process (2) and effluent from all of another stage (3). Effluents 1 and 2 after passing off screening will be driven into one storage tank. This storage tank play a role as a coagulation tank, to be mixed by air, might be added the lime or PAA coagulant agent if necessary. Hydraulic retention time in this tank is about 30 minutes to ensure sufficient time for coagulation process. Subsequently, the effluent is across to sedimentation tank, floated scum is separated and settled sludge will be treated. Wastewater after sedimentation tank combined with other wastewater are streamed to equalization tank and then to primary sedimentation tank added polymer solution in order to separate TSS and the left flocculation. Afterwards, this wastewater is driven into aerobic sequence batch reactor (SBR). There are many compartments in SBR. These compartments operate in batch and time frequency is alternately. The compartments play a role simultaneously as secondary sedimentation tank after the biological treatment. The treated wastewater will satisfy TCViệt Nam5945-2005 in B or C column and can be discharged into the sewer system. One part of activated sludge is returned to SBR, excess sludge will be treated by thickening and drying

Advantages of this system are applicable for small factories, small area and low chemicals consumption. However, disadvantage is high energy consumption for equipments especially for SBR. In addition, system control is complicated relatively and staffs have to be professional skills and techniques.

Hình 6-57 describes diagram of Aluminum and Tannin tanning wastewater treatment process for small factory with wastewater flow rate of 10-20 m3/day. Wastewaters from different stages are introduced into equalization tank with air blow. After that, wastewater is driven into primary sedimentation tank to settle sludge and separate floated scum. Coagulant agent solution is added in the sedimentation tank to increase settling efficiency. The floated scum and sludge will be treated and wastewater will be treated by SBR. Then, the system operates similarly as the diagram of Hình 6-56.

The advantages and disadvantages of this diagram are similarly to diagram of Hình 6-56. These are low chemicals consumption and small area. However, it is high energy consumption for equipments especially for SBR. In addition, system control is complicated relatively and staffs have to be professional skills and techniques, initial financial investment is considerable.

Hình 6-57 presents the tanning wastewater treatment process for large factory with flow rate of 300-400 m3/day. Intrinsically, it is similar as diagram of Hình 6-56. Wastewater from lime soaking, lime removal stages are separated (effluent 1), wastewater from tanning stage is effluent 2 and other wastewaters are effluent 3. According to factory scale, the effluent 1 is run to the equalization tank; the effluent 2 is entered to storage tank. Then, the both effluents are streamed to coagulation-flocculation tank with mixing and across to sedimentation tank. The wastewater after sedimentation tank is combined with the effluent 3 to present in the equalization tank. The settled sludge is dried naturally or thickened by sludge thicken machine and treated by the next step or transported to the landfill site. After equalization tank, wastewater is settled primarily and driven into the biological treatment system which includes 2 anaerobic biological treatment tanks and 1 aerobic biological treatment tank in series. Subsequently, wastewater is introduced to the secondary sedimentation tank and then it is disinfected. The treated wastewater quality satisfy TCViệt Nam5945-2005 in column B or A to discharge into water body. The sludge after secondary sedimentation tank will be returned a part into aerobic biological treatment tank and the residual sludge will be thickening by filter and thickening machine. The thickened sludge will be dried naturally or dewatering press (depend on investment scale and treatment system’s area).

240


Base on the wastewater treatment systems as shown in Hình 6-56, Hình 6-57 and Hình 6-58, a tanning wastewater treatment system is proposed for Chromium tanning enterprises in Vietnam with 2 main treatment equipments of the coagulation-flocculation and the biological treatment. After the main treatment system, wastewater can satisfy TCViệt Nam5945-2005 in column B. There might be continued to treat in the biological ponds or discharge directly into water body depending on reception source.

6.2.3 Quality of Leather Wastewater

The manufacturing process of the leather industry is complicated; it is a combination of many processes and wastewater from each production plant generates its own set of various pollution loads. Moreover, the amount and quality of water that are discharged in each process also differ from each other.

Bảng 6-74 shows major pollution load as generated by the various processes of a leather manufacturing factory. The pollution loads are indicated as the quantity per 1t of cow hide preserved in salt.

Bảng 6-74: Distribution according to process of the pollution load of the waste water in leather manufacture

Total residue on evaporation 287 125 99 111 12 635

Ignition remains 250 51 44 83 16 444 Ignition loss*1 37 75 45 20 4 182 Suspended Solid (SS) 12.8 13.1 12.2 0.2 0.6 39.2 Total nitrogen 3.0 8.3 6.4 0.26 0.90 18.9 Chlorine ion 143 12 19 28 3 206 Sulfur ion 0.27 15.61 4.63 0 0 20.51

Calcium 0.51 12.20 13.14 0.73 0.14

27.71

COD 45 64 30.4 6.7 3.4 149.2 Chromium (Cr203) ― ― ― 5.90 0.62 6.52 N-Hexane 5.37 1. 29 1.42 0.23 0.15 8.48 ＊　 It corrects, The factory of 330kg preparation scale of raw material hides ，The numerical value showed the quantity per 1t of wet salted hides by kg. * 1; it is equivalent to an organic substance.

Various kinds of contamination substances that are discharged from the factory are removed, and wastewater treatment is performed in order to maintain the water quality of public waters. Therefore, an entrepreneur carries out wastewater treatment according to the characteristics of wastewater, and should pay attention so that pollution does not happen.

The wastewater that is product of the preparation process especially that of soaking process and of lime soaking process, makes up a majority of the pollution load. In the coat removing process or depilation, sulfide of a toxic substance is discharged. Moreover, traces of chromium are also found as a consequence of the chrome-tanning process, which follows the soaking and lime soaking processes.

The main substances contained in leather wastewater are as follows. ①Suspended substances (leather waste and others, etc.). It is the source of SS ②Organic substances (elution protein from raw leather, etc.). It is the source of BOD and COD

241


③Nitrogen (total nitrogen, ammonium-nitrogen). Elution protein from a hide, and a bating material ④Sulfide (sulfur ion) ⑤Substances which are difficult to treat, such as chromium (chromium tanning agent) ⑥Oil and fats (hexane extract: oil, such as raw leather and fat liquoring oil)

6.3 Wastewater Management of Tanning Industry in Japan

In Japan, the treatment of industrial wastewater including that of the leather industry is regulated under the Water Pollution Control Law.

The effluent standards of the leather industry were not strict when compared with a uniform effluent standard for all industrial wastewater treatment, as seen in Bảng 6-75. The tanning manufacturing industry and the fur manufacturing industry have not been able to comply with the uniform effluent standard that has been set up for all industries. Therefore, the implementation of these standards has been lax ever since the Water Pollution Control Law was established.

Bảng 6-75: Transition of the waste water basis and interim standard in connection with leather industry

Pair Elephant

The number of types of industry

BODmg/ℓ

CODmg/ℓ

SS mg/ℓ

Quality of normal hexane

extractant mg/ℓ

Chromiummg/ℓ

Uniform standard

160（120）

160（120）

200（150）

30 2

1971.6.24 ≒330 2300（1800）

2300（1800）

2000（1500） 50 50

1976.6.24 9 ↓160（120）

↓ ↓ ↓

1979.6.24 41100（800）

2000（1500）

600（450）

5020

1981.6.24 3 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

1984.6.24 2900（680）

500（380）

1984.6.24（Prime-Minister's-Office-Order revision, Provisional emission standard extension ）

1989.6.24 ↓900（680）

↓300（230）

1991.6.24 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

1994.6.24 （In the present schedule, it shifts to a uniformity standard. ）

The term of a provisional standard expired on June 23, 1994. After this, the uniform standard came into being and is in force. . Some prefectural governments apply a more stringent effluent standard to specific industries including the leather industry.

Bảng 6-76 gives an example of a leather industry (Hyogo Prefecture) which follows a stringent prefectural effluent standard.

242


In this example of Hyogo Prefecture, More stringent prefectural standard is different from the factories which were established before and after 1974.

Bảng 6-76: The effluent standard in connection with the leather enterprise in Hyogo Prefecture (addition basis of the Hyogo ordinance)

Uniformity standard

1974 Before

Installation

1974 After 　Displacement classification River-basin

sewage＜100ｍ3 100～

400ｍ3 ＞400ｍ3

The emission standard of a toxic substance （Organic Phosphorus, Lead and its compound, Arsenic and its compound, PCB, TCE, etc is a control subject. ）

Hexavalent chromium compound

0.5 0.35 0.1 0.1 0.1 0.1

Living environment item （16 items are a control subject. ）The display only about an item typical to the following Hydrogen ion concentration

Public waters: PH 5.8～8.6　　　Ocean space: PH 5.0～9.0

BOD 160（120）

160（120）

40（30） 30（20） 20（10） 25（20）

COD 160（120）

160（120）

40（30） 30（20） 20（10）－

SS 200（150）

200（150）

50（40） 40（30） 30（20） 90（70）

N-Normal hexane （30） 30 5 5 5 30

Zinc content 5 5 1.5 1.5 1.5 5Chromium content 2

Coliform bacteria count （3000）（3000）（800）（800）（800）（3000）

(　) 　An inner numerical value is averaged during a day. N-hexane；Animals-and-plants oil content

Based on Bảng 6-76, it can be understood that it was difficult to apply the uniform industrial standard to the leather industry.

Furthermore, the small-scale companies have limitations of how much they can invest in pollution control facilities. Also, the water quality improvement of public water did not progress simultaneously.

Moreover, the wastewater treatment of leather industry is difficult when compared with wastewater treatment of other industries. The main factors that make wastewater treatment difficult are that there is no uniform water quality substrate and that fluctuation in pollution load is large. 　

6.4 Design of Wastewater Treatment Process

6.4.1 Wastewater Management of the Production Process

Since the amounts of discharge differ in each process and the temporal pollution load is sharply

243


changed according to the process as shown in Bảng 6-77, the wastewater of a leather factory is difficult to treat. It is difficult to acquire good water quality, only in the combination of coagulation and condensation sedimentation, which is the simple physiochemical treatment processing method, and a biological treatment method. In leather wastewater treatment, it is necessary to reduce water consumption and the loading dose to the minimum. For this purpose the load fluctuation has to be equalized by using an adjustment tank, etc.

Bảng 6-77: The example classified by leather process of water consumption

Process Water consumption （m3/Raw leather ）

Water consumption （％）

Raw leather washing 2.08 47Depilation flush 0.45 10Raw leather exfoliation flush 0.09 2Deliming flush 1.41 32Others [ pick ] 0.04 1Solar drying and a flush 0.14 3Neutralization flush 0.18 4Dyeing oiling on 0.04 1　Total 4.43 100

In some cases, it is essential to separate the treatment of high pollution load wastewater from that of low pollution load wastewater.

It is vital to grasp the amount of water that is required, the volume of wastewater that is generated and the pollutant load of each production process. And it is necessary to improve the wastewater system, to decrease the amount of wastewater that is discharged, and to comprehend the handling process in which operation management is possible for the company. It is important to build a processing system whereby amount of water discharged is decreased, the load fluctuation is equalized, and operation management is uncomplicated. In order to achieve these points, following items should be considered:

①Grasping the volume of wastewater according to the processes and temporal fluctuations②Minimizing water consumption: Knowing the water balance of the whole factory, and improving it ③Reusing wash water: Improving washing methods and selection of equipment ④Segregating the wastewater system: It is an effective wastewater treatment measure to segregate high and low concentration of pollutants, and to segregate wastewater in which the substrate and composition are totally different. ⑤Homogenizing of wastewater: Here the different types of wastewater are distinguished such as harmful wastewater washing wastewater, etc. ⑥ Changing the production process : Improvement of a manufacturing process (reuse, closed system) ⑦ Improving the method of storage of process wastewater: Countermeasure for homogenization by the temporal reservoir of high concentration wastewater ⑧ Improving the facilities: These include facilities such as hide-processor in the recycling of chromium tanning wastewater Equipment suiBảng for closed system should be adapted ⑨ Recovering the by-products:　

a. Recovery of the sulfide from soaked lime wastewater, recovery of protein, and their reuse

244


b. Recovery of chromium from chromium tanning wastewater⑩ Monitoring the wastewater system

a. In-process treatment

Prior to the wastewater treatment, following measures for reduction of wastewater volume and pollution loads are necessary.

① Using another method in a leather factory the pollution load is decreased. ② Re-examining the chemical condensation processing method which uses a lot of flocculent with pretreatment. ③ As far as possible, not using toxic substances. Moreover, assembly of the system which is not discharged is very important.

The processing system of leather wastewater varies with each factory, and selection of the processing method is not easy. Next, it is desirable to consider separation of the wastewater within a process and judgment, and to reduce the pollution load for wastewater treatment.

For example, depilation lime soaked wastewater combines the protein recovery process with acidification of sulfide. Chromium tanning wastewater performs closed system (An approach to do closed of wastewater) by using circulation use. Moreover, reduction of the amount of the chromium used and examination of a non-chrome-tanning method are also considered.

b. Industrial Wastewater Treatment

b.1 Outline of wastewater treatment 　　　　　　　　　　

Wastewater treatment can be roughly classified into two: the physical-chemical method and the biological method. Generally wastewater containing an organic substance (such as BOD, COD) is processed by using the biological method. The biological treatment results in a separation of solids and liquids. This separation is achieved by sedimentation.

The purpose of wastewater treatment is to disassemble the contaminating substance which may be an organic substance in inflow wastewater combining physical-chemical method or a biological method, or by dissociating it from wastewater and condensing. The purpose is as follows:

(1) Solid liquid separation (SS, oil, etc.) (2) Oxidation and decomposition of an organic substance and other contamination substances (BOD, COD, etc.) (3) Adjustment of PH (4) Removal of a toxic substance (5) Removal of an eutrophication substance (mainly Phosphorus, a Nitrogen compound) (6) Processing and disposal of sludge

The processing system consists of various unit processes. Although the grade of wastewater treatment is articulated, and different terminologies such as primary treatment (pretreatment), secondary treatment (end processing), and tertiary treatment (advanced processing) are used, their distinction is not necessarily clear.

b.2 Outline of leather wastewater treatment

The typical processing system of leather wastewater follows the comprehensive wastewater treatment system as used in any factory. In reality, Effective processing is not expecBảng only with pretreatment. In order to discharge treated water into public waters directly, an efficient

245


processing system is needed (refer to Hình 6-60 ). 　

Following are the stages of wastewater treatment in a leather factory: An automatic screen removes the leather waste through an outlet; then condensation sedimentation is performed by adding flocculant; sedimentation or surfacing separation is done; and finally wastewater is discharged through a disposal plant.

Furthermore, activated sludge processing may be processed and the comprehensive disposal plant of a leather factory association may be released.

Ferrous　sulfate Sulfuric　acid　　 Sulfuric　acid　band

An　organic　flocculant

blower;A

blower;B

Polymer　coagulantRecyclingSludge　conｃ

entration　tankSludge-dewatering

machine

Adjustment　tank(2)

Neutralizationtank

the　firstsedimentation

Neutralizationtank Aeraion　tank　(1) Aeraion　tank　(2) Final

sedimentation To　River

general　wastewater

Desulfurizationtank

Adjustment　tank(1)

Depilation　limewastewater

Hình 6-60: The example of leather wastewater treatment

b.3 The unit process of wastewater treatment

Various units combine leather wastewater treatment process with that of the general wastewater treatment. The processing method relevant to leather wastewater is briefly explained below:

b.3.1 Screen

A screen removes the large and rough suspended substances contained in wastewater including impurities such as earth, sand, etc. The purpose of installing a screen is to prevent a blockade and damage to the pumps in the following downstream processing, and to the instruments, and in order to maintain full processing capability. The standard scale spacing of a screen is between 0.20mm - 0.4mm.

There is a fixed screen and a movable screen and the two are differentiated by the methods they use for removal of screen residue.

①Fixed screen (removal of screen residue is based on human power) ②Movable screen (screen residue are automatically removed by mechanical power)

b.3.2 Neutralization: Adjustment of PH

The acids and alkali in industrial wastewater can corrode the iron pipes and concrete, and are also harmful to the ecosystem. Therefore it is unsafe to discharge the wastewater into the environment without processing acid and alkaline wastewater (neutralization). The crack neutralization reagent has many uses in the neutralization process of acid and alkali wastewater. The typical Neutralization reagent is shown in Bảng 6-78.

　Bảng 6-78: The acid and alkali which are used for waste water treatment

246


Acid， alkali Agents Solubility g/100gH2O Note

Caustic soda ;NaOH Soda ash;Na2C03

42 (0℃)21.6 (20℃)

・Solubility and a rate of reaction are size. ・Supply is easy, and a price is high although processing is also convenient.

Calcined lime;CaO

0.185 (0℃) ・ Since solubility supplies as slurry small, pouring equipment with an agitator is required. ・ A rate of reaction is small but dehydration of a reaction product　is good although it is small.・A price is cheap. A product is insolubility in many cases.

Slaked lime;Ca(OH)2

Limestone CaCO3

0.014 (25℃)

Sulfuric acid 　;H2S04

Solubility is large. A rate of reaction is large also.

Hydrochloric acid; HCl

Although control is easy, handling danger

Generally, before performing the neutralization process of wastewater, a neutralization curve is created in order to know the neutralization characteristics of wastewater. This information is required for purposes of selecting the chemicals, for determining the amount used, for designing a neutralization tank, and a neutralization reagent feeder.

b.3.3 Sedimentation and Separation

This process aims at sedimentation and making the suspended particle in wastewater separate in the grain's own weight. The solid grain group in suspension is a big influencing factor in the sedimentation process of wastewater treatment. The composition of wastewater in suspension, the density of grains, the diameter of a grain, etc. pose a problem in making the entire process uniform. Therefore, the scale of wastewater treatment in a facility has to be determined, and the numerical value with which a design is presented needs to be carried out in direct measurement of the rate of settling of a grain group.

In terms of natural sedimentation suspended matter about path 0.01 mm of the processing is the limit. The colloidal particle in which the diameter of a grain is less than 0.01mm makes a flock form by a flocculant. Enlarging the diameter of a grain leads to enlarging the Sedimentation rate. Sedimentation is usually divided into general sedimentation and coagulative sedimentation. Usually in the public sewerage　treatment facilities, general sedimentation is employed.

a) Settling basin A settling basin is constructed and the influents are passed through this so as to remove foreign substances in the wastewater which can hinder the next processing stage. These substances include sand, gravel, etc. Generally the flow velocity is about 0.15 to O.3 m/s.

b) Sedimentation separation equipment Sedimentation separation equipment is clear equipment (clarifier) which is used to obtain clear treated water. There is continuous concentration equipment (thickener) that is used to obtain a thick sludge. The process uses a clarifier that is comparatively thin, and a thickener to separate the thick suspension.

Since the process of wastewater treatment cannot be attained by plain sedimentation in the leather industry, it is used in combination with more advanced processes. The Preliminary sedimentation tank in an activated sludge process removes the solid matter and thereby the load of BOD which flows into an aeration tank can be reduced.

247


c) Sedimentation concentration Although concentration of sludge occurs in the last stage of the wastewater treatment process, it is the most important step. Disposal becomes impossible if this processing step is incomplete.The usual sedimentation tank also serves in the purification of treated water and in the concentration of sedimentation sludge by solid liquid separation. Sedimentation device (thickener) is the cheapest method of condensing sludge.

d) Condensation separation Condensation: The large grains of 10-3 cm that are suspended in wastewater can be separated by using the plain sedimentation method. However, unless a flocculant is used, separation of 10-4 cm grains is mechanically impossible. When the diameter of a grain is less than l0-7cm, it is made to dissociate from the solution by using a chemical method. Furthermore, the method of separating which separates and condenses this grain is taken. The grains of the object of condensation processing are (colloidal dispersion grains) in the range of 10-7 ～10-4cm.

Flocculant: The grains in wastewater are electric-charged to negative or positive, and are repelled mutually. Therefore, grains maintain the sBảng distributed state. A flocculant adds an ion, colloid, etc. of an opposite charge to such a system and carries out the action which neutralizes the surface charge and causes condensation.

A typical inorganic flocculant is aluminum sulfate. It is A12 (S04)318H20 (sulfuric acid band). PH becomes neutral if aluminum sulfate is dissolved in water. Then colloid-like sedimentation of aluminum hydroxide is produced. There is an optimal range of PH in condensation, and it changes with the kind of wastewater, and the kind of flocculant. Therefore, it is necessary to adjust PH using an acid or an alkali. The kind of inorganic flocculant was shown in Bảng 6-79.

Bảng 6-79: The kind and character of an inorganic flocculant

Flocculant name 　　　　　Chemical formula 　　　　　　Proper PH range 　　

Aluminum sulfate 　　　　 AL2(SO4)3・H2O　　　　　　　　　6～8　　　・It is referred to as Sulfuric acid band.

Basic property aluminium Polymer of Aln(OH)3n-m　・An effect is in chromaticity component removal. ・There is advantage which does not change PH of wastewater.

Iron sulfate (II)　　　　　 FeSO4・7H2OChlorination iron (III)　　 FeCl3・6H2O　　　　　　　　　　9～11　　　・If operating condition is bad, iron will remain in treated water and it will be colored. Iron sulfate (III)　　　　Fe2(SO4)3･nH2O

An organic flocculant is a macromolecule with a long chain molecule structure; It strengthens combination of a fluke, and by enlarging a grain size, it also enlarges the rate of settling and this generates the good flock of sedimentation nature. The kind of polymer coagulant is shown in Bảng 6-80.

The polymer coagulant can generate the condensation effect with a little addition to a colloidal particle. A polymer coagulant is classified into cation nature, anion nature, and nonionic according to electric charge when melting in water. Furthermore, there are many kinds by molecular weights or a molecule.

Bảng 6-80: The kind and character of a polymer coagulant

248


PH suiBảng for condensation Note

Anion nature polymer・Sodium alginate ・CMC sodium salt ・Polyacrylic acid sodium ・The poly Acrylamide Partial hydrolysis salt ・Maleic acid copolymerization thing

・Too much use is avoided ・pH suiBảng for condensation PH ＞6 ・ Case of Acidity and alkalinity are strength extremely is good pH ＞8

Cation nature polymer ・Water-soluble aniline resin ・Poly thiourea ・Polyethylene imine ・Quarternary ammonium salt ・Polyvinyl pyridine salt

・A certain polymer can also use an acid side. ・To colloid of a shade charge, a base resin role may be played by independent use.

Nonionic polymer ・Polyacrylamide ・Polyoxyethylene

e) Coagulator The coagulator consists of sedimention parts for separating rapid agitation department (Flush mixer) which generally mixes a flocculant, and the flock into which a flock is nurtured and which carried out moderate speed agitation department and (Flocculator) growth.

f) Surfacing separation The suspended matter in wastewater can be surfaced so that it floats . If the density is small, it can be separated. Also in the case of suspended matter with larger density than water, When differ ace of density with water is small, settling velocity becomes small, the rate of settling becomes small. In such a case in order to make the apparent density of suspended matter small, bubbles of air are released into the water. Suspended matter is made to adhere to the bubbles of air which are then dissociated by making them rise to the surface.

The dissolved air flotation is returned to atmospheric pressure. Surfacing separation is the method of collecting the sludge, by releasing air bubbles into the water which force the sludge to come to the surface and are thereafter collected using a scraper.

b.3.4 Biological treatment method

Activated sludge process (Aerobic treatment method): It is an organic substance processing method, which is most widely adopted for industrial wastewater processing. The processing system consists of a Preliminary sedimentation tank, an aeration tank, and a final sedimentation tank.

An organic substance is oxidized by a microbe in the activated sludge with which activated sludge processing grows up with the aeration tank. Moreover, an organic substance is absorbed into the fluke of activated sludge、then it is biodegraded.

In order to maintain activated sludge concentration of an aeration tank in the proper concentration range, the activated sludge has to be adjusted. The sludge which is in the sedimentation tank is drawn out and put into a sludge storage tank. The sludge treatment is carried out after that.

249


The activated sludge mixed-solution in an aeration tank is sent to a final sedimentation tank and sedimentation is carried out on the activated sludge and clean treated water. This clean water is discharged as treated water.

Anaerobic-treatment method An anaerobic-treatment method is a method of processing organic sewage using the metabolic activity of an anaerobe grown under conditions wherein there is no oxygen. Finally the wastewater and the organic substance in the sludge are disassembled into methane and carbon dioxide gases.

The conventional anaerobic-treatment method was used for processing high concentration organic matter wastewater (BOD 10, 000mg/ ℓ) in many cases. In recent years, it has also come to be applied to the wastewater below 1,000mg/ℓ.

Following are the features of an anaerobic-treatment method:

①Required energy is small. ②The generated methane may be recovered as an energy source. ③Only few amounts of excess sludge are generated. ④A pathogenic microbe becomes extinct promptly.

However, since the rate of reaction is small, (1) reaction tank volume is large. (2) The quality of treated water is inferior as compared with aerobic treatment.

b.3.5 Final disposal of sludge

Since waste treatment oxidizes and decomposes the soluble organic substance and a floating organic substance in wastewater, sludge is certainly generated. In order to carry out the final disposal of the sludge, it is necessary to process it by means of concentration – dehydration – dryness, incineration, etc.

Generally, solid matter concentration of the sludge by which sedimentation is carried out weighs much below 5 per cent. It is required first to dehydrate.

If safety and stability are not assured, disposal of sludge is impossible. For that purpose, it is necessary to follow the processes of concentration, dehydration, dryness, incineration, etc.

b.4 Making leather wastewater treatment efficient

The operation management can be complicated by increase of the amount of wastewater accompanying diversification of wastewater. Reducing the amount of discharge by reexamining the production process is important not only for leather wastewater treatment but for wastewater treatment in general. Reducing the amount of discharge can bring down the requirement of energy, and can also lead to a reduction of maintenance cost. Moreover, reduction of the amount of wastewater can simplify and improve operation management.

b.5 Conclusion: Maintenance of wastewater treatment facilities

Understanding the maintenance of wastewater　treatment facilities includes knowing about the processing design, a plan document, a flow sheet, an operation manual, the maintenance point, etc. While arranging the details of a facility, it is also important to maintain an everyday operating record magazine. In order to always keep equipment in ship-shape, it is necessary to check the following items periodically. 　

b.5.1 Items to be examined everyday by operation management

250


These are water quality test (toxic substances, such as BOD and COD), a sedimentation examination, PH examination, the microscopic examination of a microbe, a jar test, etc.

b.5.2 Scheduled inspections

a) Daily checkIt is verified whether all facilities are working properly. Furthermore, check of water quality analysis and state of sludge treatment, PH, residual chlorine, etc. is performed. Inspection of the sedimentation pit (whether sludge is being accumulated), the storage tank, the sedimentation tank, etc. is performed regularly at the scheduled time.

b) Monthly checkExamination of records and arrangement of a measurement results

c) Annual checkChecking for the corrosion of equipment, cleaning, breakage of instrument and adjustment check of meters, diffuser, etc.

b.5.3 The maintenance item of equipment

a) Pretreatment system In this phase, it is verified whether there is any blockade in the screen, and the water level of a channel is recorded. A screen residue is removed periodically. The sand deposited in the settling basin is promptly removed, before it hardens. The storage tank is cleaned periodically so that there is no bad smell or a fly due to accumulation of sludge or scum. The PH meters in the Neutralization tank and PH adjustment tank have to be maintained, and the Neutralization reagent has to be adjusted.

b) Sedimentation tank The cleaning, stir blade, and internal structure of sedimentation sludge are investigated, and checks of oil and paint are carried out. A jar test is performed in order to check the optimal dosage ratio.

c) Chemicals pouring equipment Meters, such as chemicals’ pouring pump, packing, etc., the inside of chemicals tanks and the pouring rate are inspected.

d) Activated sludge reaction tank The quality of inflow raw water and amount of water are adjusted so that it is of proper organic substance load. Proper MLSS concentration is held and sufficient amount of oxygen supplies are secured. The countermeasure against foaming is performed with a de-foaming nozzle using treated water, etc.

e) Attachment Checks of an automatic valve etc. and of consumable parts are performed. Pumps perform checks of exchange of gland packing. A compressor performs exchange of periodical lubrication and O ring. An engine performance check is also made of a blower.

Measurement instruments, such as PH meter, a dissolved oxygen meter, a flow meter, and a water gauge, are investigated thoroughly so that an operation management top problem may not occur.

f) OthersA satisfying result is born by daily proper management and maintenance of treatment facility. Therefore it is important that worker execute operation and maintenance without forgetting the routine works.

251


The workers concerning treatment facility is studied in very many cases rather than a text on the field operation.

6.4.2 The fundamental view of wastewater treatment

a. Reduction of amount of wastewater

The first step in reducing the amount of wastewater is by reducing water consumption.

The water in each production process is understood correctly. Environmental education is provided to an employee about water saving. Per unit of per brewing quantity of raw leather and a product or the amount of

wastewater per shipment value is understood correctly. Water used for washing is considered from a viewpoint of reuse. Improving or changing

the washing method and a soaping machine are also taken into consideration. Change is considered from a viewpoint of water saving of the present production

process, and the reduction of wastewater. Removal of inefficient equipment. An improvement of a process (reuse, examination of

a closed system)

b. Reduction of Pollution loads of wastewater

b.1 Change of a manufacture process

A process which does not generate a Pollution load substance is adopted. Chromium tanning is carried out and circulation use of wastewater is taken into

consideration. Recovery and closed system in facility. Adoption of proper equipment against wastewater processing.

b.2 Fractionation treatment of wastewater

Reduction of a pollution loading amount, reservation of stabilization of operation processing, reduction of construction cost, streamlining of the chemicals used, etc. are considered.

Wastewater is divided into high concentration wastewater and low concentration wastewater, and is processed.

Depilation lime soaked wastewater, chromium tanning wastewater, high concentrations of harmful waste, detergent drain, etc. are distinguished and processed.

Use of a production process which does not generate a pollution load substance.

b.3 Change of a production process

Improvement of equipment, change of raw material, an improvement of a process (reuse, closed system；no wastewater effluent).

b.4 The device of discharge of process wastewater

After storing high concentration of wastewater to a reservoir, it is uniformed and is continuously discharged into the next process.

b.5 Homogenization of wastewater

As for the quantity and the quantity from each process, fluctuation is big with the manufacturing process in irregularly. Therefore, In this state, since efficient processing is not expecBảng, an adjustment tank is installed in order to make water quality uniform.

252


b.6 Recovery of by-product

Recovery of the sulfide from lime soaked depilation effluent, proteinic recovery and reuse

Recovery of chromium from chromium tanning wastewater

c. Monitoring of a wastewater system

In leather liquid wastewater treatment, it is important to decrease the Pollution load beforehand in a factory, even before starting pretreatment. It is advantageous to build a processing system which does not need a lot of flocculants and chemical condensation processing. It is beneficial to the production system if it does not discharge a toxic substance especially with pretreatment.

d. Future research task

The task for the future is to improve the present processing system and to improve it thoroughly.It is necessary to reduce the amount of water included in a wastewater treatment institution, and a pollution loading amount as much as possible. This is important also from the point of view of reduction of the pollution loading amount to discharge, and from the viewpoint of water pollution control. For that purpose, the following measures are required.

　① Establishing a system that separates and classifies wastewater and solid waste and processes them accordingly. ②Recovery of sulfide from depilation effluent of lime soaked processing. 　③Establishing a protein recovery processing system by acidification. 　The wastewater made from a chromium tanning is practical use of a closed system which carries out reuse. ④Using less sulfur in the depilation process. ⑤Finding ways of using less chromium or non-chromium tanning processes.

253


References Wastewater Engineering Treatment and Reuse, Metcalf and Eddy Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC), Reference Document on Best

Available Techniques in the Pulp and Paper Industry, December 2001 Integrated Pollution Prevention and Control(IPPC), Reference Document on Best Available

Techniques in the Food, Drink and Milk Industries, August 2006 Wastewater Management from Factories and Establishments specified in Water Pollution

Control Law in Japan (Textbook of National Examination for Manager in charge of Pollution Control, Water Quality)

Manual on Cleaner Production in the Pulp and Paper Industry, Vietnam Cleaner Production Center (VIệT NAMCPC)

Guideline and instruction manual for planning and designing of sewer system and plant, Japan Wastewater Works Association

Database of technologies in operation, Water Environment Partnership in Asia (WEPA)http://www.wepa-db.net/technologies/individual/list_a_industry.htm

Handbook of management of food processing industry Easy designing for water treatment facility, under the general editorship of Kurita Water

Industries Ltd. Kami eno Michi (It means “The way to paper” prepared by Mr. Nakajima Takayoshi,

former employee of Oji Paper Co. Ltd The former Pollution-related Health Damage Compensation and Prevention Association

(now it changed to “The Environmental Restoration and Conservation Agency (ERCA)” Pollution Control Technology Manual (No3, Pulp and Paper Industry, March 1998, Japan

Environment Corporation) Pollution Control Technology Manual Marine Products Processing Industry, October 1997,

Japan Environment Corporation)

254

http://www.wepa-db.net/technologies/individual/list_a_industry.htm


Annex Manual on Cleaner Production technology in the Pulp and Paper Industry, Vietnam Cleaner

Production Center (VIệT NAMCPC)This useful document is attached through the kindness of the Vietnam Cleaner Production Center. The project expresses our thanks to the Vietnam Cleaner Production Center. If you wish to learn more about cleaner production technology, please contact the following address, Thanks.

Vietnamese Production Center - Trung tâm Sản xuất sạch Việt namTầng 4, nhà C10Trường Đại học Bách khoa Hà nộiĐường Đại Cồ ViệtHà nội, Việt nam

255

Documents

So tay XL nuoc thai cong nghiep .doc