Công nghệ và hệ thống xử lý nước thải bị ô nhiểm chất hữu cơ bằng phương pháp kị khí

Hiện nay công nghệ xử lý nước thải bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trên thế giới và Việt Nam chủ yếu là sử dụng các biện pháp sinh học, trong đó phương pháp xử lý hiếu khí và xử lý kị khí là phổ biến nhất, với nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm cao thông thường người ta xử lý kết hợp kị khí và hiếu khí.

Mô hình thiết bị xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí điều khiển tự động công suất 25 m3/ngàyđêm Hệ thống được đặt tại Viện Công nghiệp Thực phẩm


Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí có rất nhiều hạn chế như: chỉ xử lý được nước thải có mức độ ô nhiễm thấp, chi phí vận hành cho xử lý cao (tiền điện và hóa chất bổ sung), tính ổn định của hệ thống không cao, tạo ra nhiều bùn thải. Đối với phương pháp xử lý kị khí thông thường thì cần phải thời gian dài, không xử lý được triệt để (nước thải ra chưa đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945/2005-loại B), nước sau xử lý có mùi thối.

Để khắc phục các nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí và kị khí nêu trên, chúng tôi đưa ra quy trình công nghệ xử lý nước thải bị ô nhiễm chất hữu cơ bằng hệ thống điều khiển tự động xử lý kị khí nước thải bị ô nhiễm các chất hữu cơ. Công nghệ này là kết quả của Đề tài nghiên cứu KC.04.21 và dự án sản xuất thử nghiệm KC.04.DA01/06-10 cấp nhà nước, thuộc Chương trình công nghệ sinh học.

Các bước xử lý có thể tóm tắt như sau:

- Thu gom nước thải cần xử lý vào bể thu gom, trong đó nước sát trùng được tách dòng để không thu gom vào bể thu gom,

- Điều hòa nước thải để điều chỉnh các chỉ tiêu cơ bản của nước thải, làm lắng sơ bộ nước thải,

- Xử lý kị khí nước thải trong các môđun xử lý bằng cách cho nước thải đi qua lớp bùn kị khí có chất mang.

- Xử lý mùi bằng các hợp chất Ca2+ và làm lắng nước thải.

Hệ thống xử lý nước thải để thực hiện quy trình công nghệ xử lý nước thải bị ô nhiễm chất hữu cơ bằng phương pháp kị khí gồm:

- Bể thu gom để thu gom nước thải cần xử lý, trong đó nước sát trùng được tách dòng để không thu gom vào bể thu gom,

- Bể điều hòa nước thải để điều chỉnh các chỉ tiêu cơ bản của nước thải,

- Bể lắng sơ bộ nước thải,

- Các môđun xử lý kị khí nước thải bao gồm lớp bùn kị khí có chất mang vi sinh vật bằng polyetylen và máy khuấy,

- Bể lắng để xử lý mùi bằng các hợp chất Ca2+ và làm lắng nước thải.

Các chỉ tiêu cơ bản của nước thải là COD, BOD5, SS, độ pH và tỉ lệ các nguyên tố C : N : P : K được điều chỉnh nhằm tăng hiệu suất xử lý của hệ thống. Ngoài ra, để tăng hiệu quả bám dính của vi sinh vật lên chất mang sử dụng chất trợ bám dính và chất mang vi sinh vật còn có tác dụng lọc loại bỏ cặn cơ học. Hơn nữa, nước làm mát cũng được tách dòng để không thu gom vào bể thu gom.

Bản chất kỹ thuật là xử lý kị khí hoàn toàn trên cơ sở các môđun được điều khiển tự động và các hệ thống xử lý mùi thối. Theo đó các công ty và các cơ sở cần thiết xử lý nước thải có thể mua, lắp đặt phù hợp với lượng nước thải cần phải xử lý của mình. Hệ thống xử lý không cần diện tích lớn, dễ nhân rộng và rút gọn khi cần thiết.

Trong quy trình công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí theo giải pháp hữu ích có bốn công đoạn chính là thu gom, điều hòa, xử lý kị khí trong các môđun xử lý kị khí dòng chảy ngược có chất mang, xử lý mùi và để lắng.

Việc thiết kế, chế tạo các môđun xử lý 4 là việc rất quan trọng, môđun này có hình trụ và được chế tạo bằng inox. Bên trong môđun được thiết kế các giá đỡ để cố định các chất mang vi sinh vật. Việc cố định chất mang phải đảm bảo tính đều khắp, bền lâu trong hệ thống. Lớp chất mang bằng polyetylen vừa có tính chất cố định các vi sinh vật, vừa có tính trợ lọc. Nước thải được bơm từ dưới lên trên qua lớp bùn kị khí và qua lớp chất mang. Việc tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật và nước thải bằng hệ thống khuấy. Môđun được thiết kế kín đảm bảo không cho không khí lọt vào ảnh hưởng đến hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật.

Quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí bao gồm các công đoạn:

Công đoạn thu gom nước thải: Công đoạn thu gom nước thải tuy không phức tạp nhưng lại có ý nghĩa thực tiễn rất lớn. Công đoạn này phải thu gom được tất cả lượng nước thải cần xử lý nhưng lại phải tách được dòng, loại bỏ nước sát trùng, nước làm mát cần phải xử lý ra ngoài. Việc này cực kỳ cần thiết vì có loại bỏ được chất sát trùng ra ngoài thì hệ thống xử lý mới hoạt động ổn định và loại bỏ nước làm mát không cần xử lý ra ngoài để giảm lượng nước cần phải xử lý. Nước thải thông thường được thu gom về bể ngầm. Bể ngầm xây dựng to hay nhỏ là tùy thuộc vào lượng nước thải của cơ sở sản xuất. Bể thu gom nước thải còn có tác dụng điều hòa lưu lượng của chất ô nhiễm giúp cho hệ thống hoạt động ổn định.

Công đoạn điều hòa, lắng sơ bộ: Đây là một trong những công đoạn rất quan trọng. Ở công đoạn này nước thải được điều chỉnh những chỉ tiêu cơ bản và được lắng sơ bộ loại bỏ cặn cơ học và các chất rắn không hoà tan trước khi bơm vào các môđun xử lý kị khí. ở công đoạn này các chỉ tiêu quan trọng đều được kiểm tra như độ pH, mức độ ô nhiễm và tỉ lệ các nguyên tố chủ yếu.

Mô hình thiết bị xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí điều khiển tự động công suất 200 m3/ngàyđêm Hệ thống được đặt tại Nhà máy chế biến sữa Hà Nội- Công ty Cổ phần sữa Hà Nội


Công đoạn xử lý kị khí: Đây là công đoạn chính của hệ thống xử lý. Về nguyên lý, nước thải đi từ dưới lên qua một lớp bùn kị khí, ở đó sẽ diễn ra quá trình trao đổi chất giữa các vi sinh vật kị khí với môi trường. Kết quả là tạo ra khí CH4 và CO2, một ít sinh khối mới và một vài tạp chất khác. Để tăng hiệu suất của quá trình xử lý, chất mang polyetylen được bố trí trong môđun xử lý kị khí, các chất mang này có độ bền cơ học cao, không bị phân hủy dưới tác dụng của các axit, kiềm và các chất khác, thời gian sử dụng có thể được kéo dài đến 10 năm. Để tăng hiệu quả bám dính của các vi sinh vật lên chất mang, các chất trợ bám dính được sử dụng. Chất trợ bám dính là tổng hợp của glycerin, mật ong… Đây là những nghiên cứu thử nghiệm đầu tiên tại Việt Nam về việc tăng khả năng bám dính của các vi sinh vật trên chất mang trong hệ thống xử lý nước thải mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Công đoạn xử lý mùi và lắng đợt 2: Nước thải sau xử lý kị khí thường có mùi thối. Mùi thối của nước thải do các hợp chất C, N và S tạo ra. Có nhiều phương pháp để loại bỏ các hợp chất này. Các tác giả giải pháp hữu ích đã chọn được tác nhân xử lý có hiệu quả vừa làm sạch mùi nước thải, vừa diệt các vi sinh vật và làm giảm một phần các chỉ tiêu trong khi xử lý. Ở Việt Nam cũng đã có tư liệu về xử lý mùi của nước thải bằng KMnO4, NaOH… Phương pháp xử lý này là không kinh tế do đó không có tính khả thi. Hiện nay, tác nhân được sử dụng trong hệ thống theo giải pháp hữu ích vừa đảm bảo tính khoa học vừa đảm bảo tính kinh tế, giá thành xử lý rất thấp là các hợp chất của Ca2+.

Công đoạn xử lý hiếu khí và khử trùng: Sau khi xử lý kị khí, nước thải được chuyển sang bể hiếu khí để xử lý triệt để nước thải nhằm đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945-2005) trước khi thải ra hệ thống cống thải.

Liên lạc: TS. Lê Đức Mạnh

Viện trưởng Viện Công nghiệp thực phẩm – Bộ Công Thương

Địa chỉ: 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội

Điện thoại: 04-8589895, 04-8584481; fax: 04-8584554

Email: manh@firi.ac.vn ; thangcx@gmail.com

Hãy tích cực tham gia nhé. những bài như thế này rất cần thiết cho chúng