Đồ án : Xử lý nước thải nhà máy sản xuất hóa chất biên hòa

ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 17 CHƯƠNG III : XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ NHIỄM BẨN TRONG NƯỚC THẢI VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 3.1 Xác định mức độ nhiễm bẩn trong nước thải 3.1.1 Xác định các dòng thải gây ô nhiễm Sau khi tìm hiểu các quy trình sản xuất xút – clo ở trên, có thể nhận thấy các dòng thải phát sinh trong các giai đoạn như sau : - Giai đoạn làm sạch nguyên liệu đầu vào ( muối ăn từ nước biển ) bằng sođa – sữa vôi tạo ra bùn thải - Dung dịch thải ra từ bể điện phân - Khí Clo sinh ra trong quá trình tạo xút - Chất thải trong quá trình bảo dưỡng thiết bị sản xuất - Nước thải sinh hoạt của nhà máy Ở đây ta quan tâm đến chất thải chính trong công nghệ sản xuất xút – clo bằng điện phân có màng ngăn này là clo. Ngoài ra còn quan tâm đến các cặn lắng từ quá trình làm sạch nguyên liệu, bùn thải từ quá trình xử lý khí Clo và nước thải sinh hoạt. Dòng thải clo : khí clo cũng là sản phẩm chính trong quá trình điện phân dung dịch muối ăn. Thực tê 1cho thấy, cứ 1 tấn xút sản xuất ra sẽ có 875 kg clo đi kèm. Tuy nhiên, trên thị trường, do nhu cầu sử dụng xút lớn gấp nhiều lần nhu cầu sử dụng clo nên việc cân bằng giữa lợi ích kinh tế và nguy cơ ô nhiễm môi trường do clo là một bài toán khó đòi hỏi không chỉ nhà sản xuất mà cả các cơ quan chức năng phải có lời giải đúng đắn nhằm hạn chế tới mức tối đa những hậu quả có thể có. Tính chấti của clo : ở điều kiện thường, clo là chất khí màu vàng lục, mùi sốc, nặng hơn không khí khoảng 2,5 lần. Ở 200C, 1 thể tích nước hòa tan 2,5 thể tích khí Clo tạo dung dịch nước Clo. Khí Clo tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như Benzen, Etanol, …. Tác hại của Clo : Clo kích thích hệ hô hấp, đặc biệt ở trẻ em và người cao tuổi. trong trạng thái khí, nó kích thích các màng nhầy và khi ở dạng lỏng nó làm cháy da. Chỉ cần một lượng nhỏ (khoảng 3,5 ppm) cũng có thể phát hiện ra mùi đặc trưng riêng của Clo nhưng phải cần tới 1.000 ppm trở lên để trở thành nguy hiểm. Sự phơi nhiễm khí này không được vượt quá 5 ppm (8 giờ/ ngày đối với trọng lượng trung bình – 40 giờ/tuần ) Sự phơi nhiễm cấp trong môi trường có nồng độ Clo cao ( chưa đến mức gây chết người) có thể tạo ra sự phồng rợp phổi, hay tích tụ của huyết thanh trong phổi. ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 18 Ở mức độ phơi nhiễm thấp trong một thời gian dài làm sauy yếu phổi và làm tăng tính nhạy cảm của các rối loạn hô hấp. Biện pháp xử lý Clo : - Trong nhà máy sản xuất hóa chất Biên Hòa, lượng Clo sinh ra trong quá trình điện hóa đươc tận dụng sản xuất Clo lỏng, axit HCl, …. - Trong trường khác cần xử lý thì Viện hóa học công nghiệp Việt Nam đã đề xuất Canxiclorua dùng cho dung dịch khoan dầu từ nguồn Clo không sử dụng. Cơ sở khoa học của phương pháp này là dựa trên phản ứng của Clo với sữa vôi như sau : 2 Clo2dư + 2 Ca(OH)2  Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2 H2O Cl2 + H2O  HCl + HClO Ca(OH)2 + 4 HClO  Ca(ClO3)2 + 4 HCl Nếu dư Ca(OCl)2 phải xử lý trước khi thải ra ngoài : Ca(OCl)2  CaCl2 + O2 Nhiệt độ : 700C - 800C Các dòng thải trong dây chuyền sản xuất Xút – Clo được thể hiện cụ thể ở sơ đồ bên dưới : ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 19 Sơ đồ 3.1 Công nghệ sản xuất xut – clo kèm theo dòng thải Nguốn : Báo cáo thực tập Quy trình và công nghệ sản xuất trong nhà máy hóa chất Biên Hòa, Lớp NCHC1K, Trường đại học CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH 3.1.2 Xác định lưu lượng và đặc tính của nước thải Theo yêu cầu đồ án thì lưu lương cần xử lý là 500 m3/ ngày đêm. Với các ngành công nghiệp sản xuất hóa chất cơ bản mà cụ thể là trong quá trình sản xuất xut – clo của nhà máy sản xuất hóa chất Biên Hòa thuộc KCN Biên Hòa I thì ta cần xem xét các chỉ tiêu sau : nhiệt độ, pH, Độ đục, SS, BOD, COD, HCl… Ngoài ra, do lượng nước thải sinh hoạt được nhập dòng với nước thải nên cần phải xem xét thêm các chỉ tiêu khác như : tổng N, tổng P, dầu mỡ, Coliforms. Sau đây là bản kết quả phân tích các chỉ tiêu của nước thải ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 20 Bảng 3.1 Phân tích các chỉ tiêu nước thải đầu ra của quy trình sản xuất xut – clo của nhà máy hóa chất Biên Hòa. STT Thông số Đơn vị Giá trị đo nước thải dòng ra QCVN 24: 2009 (ứng với nước loại B ) 1 Nhiệt độ 0C 50 40 2 pH - 8 5,5 – 9 3 Độ đục NTU 230 5 4 SS mg/l 220 100 5 BOD5 mg/l 115 30 6 COD mg/l 370 50 7 Tổng N mg/l 27 15 8 Tổng P mg/l 9 4 9 Dầu mỡ mg/l 25 10 10 Coliforms MPN/100ml 4000 3000 Nhận thấy rằng có nhiều chỉ tiêu không đạt yêu cầu nên cần phải xử lý. Sau đây là các đề xuất công nghệ nhằm giảm thiểu ô nhiễm. ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 21 3.2 Đề xuất phương án xử lý 3.2.1 Phương án 1 : B ùn t hả i Nước thải Bể điều hòa Bể trộn đứng Bể phản ứng cơ khí Bể lắng 1 Trạm khí nén Hóa chất keo tụ Bể Aerotank Bể lắng 2 Bể chứa nước sau xử lý Máy ép bùn Bể nén bùn B ùn tuần hoàn Bùn đưa đi xử lý Bể khử trùng N ư ớ c th ải t uầ n h o àn K hô ng k hí Không khí SCR Thu rác đi xử lý Nước đưa vào hệ thống nước thải tập trung Bể lắng cát Sân phơi cát N ư ớ c th ải Sơ đồ: 3.2 Sơ đồ xử lý nước thải phương án 1 sử dụng bể AEROTANK ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 22 Thuyết minh phương án 1 - Nước thải được thu gom từ các đường ống trong nhà máy gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt được đưa đến bể lắng cát để tránh tổn hại đến quá trình thiết bị công nghệ các công trình phía sau và đảm bảo quá trình xử lý đạt hiệu quà. Nước sau khi qua bể lắng cát tự chảy sang bể điều hòa. Bể điều hòa có có trang bị hệ thống sục khí có tác dụng làm thoáng và điều tiết lưu lượng đảm bảo cho công trình xử lý phía sau hoạt động có hiệu quả và không bị quá tải. - Nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm sang bể trộn đứng, tại đây hóa chất keo tụ là phèn nhôm hay polymel được cho vào để tạo kết tủa, đi kèm với việc thổi khí nén tăng cường sự xáo trộn.Nước sau khi từ bể trộn sẽ tự chảy sang bể keo tụ - bể phản ứng cơ khí, ở đây có sự xáo trộn nhẹ do các cánh khuấy của tuabin tăng cường sự tạo bông cặn, từ bể phản ứng cơ khí nước sẽ được dẫn bằng ống sang bể lắng 1. Chiều dài ống dẫn không được quá dài sẽ để không vỡ các bông cặn được hình thành. Tại bể lắng các bông cặn do có tỉ trọng lớn hơn nước nên lắng xuống phía dưới đáy bể nhờ trọng lực, cặn bùn từ bể lắng sẽ được dẫn sang bễ nén bùn để tách bùn và nước thải.Phần nước từ bể lắng 1 sẽ được đưa sang bể Aerotank, ở đây quá trình sinh học hiếu khí xảy ra. Nước thải sau khi qua công trình sinh học sẽ được dẫn đến bễ khử trùng, vì sau khi qua xử lý sinh học lượng vi sinh có thể tăng lên và ảnh hưởng đến chất lượng xử lý nước thải.Lượng Clo sẽ được cho vào chung với dòng nước thải trong ống dẫn nước thải trước khi vào bể khử trùng để tăng sự hòa trộn và hiệu quả khử trùng sẽ cao hơn. Cuồi cùng, nước thải sẽ được thải ra sông hay đưa về hệ thống xử lý nước thải tập trung. ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 23 3.2.2 Phương án 2 Nước thải B ùn thải Nước đưa vào hệ thống nước thải tập trung Bể khử trùng Máy ép bùn Bể nén bùn Bùn đưa đi xử lý Khí nén Không khí Bể SBR Clo Nước thải tuần hoàn Bể điều hòa Bể chứa nước sau xử lý Sân phơi cát SCR Thu rác đi xử lý Nước thải Bể lắng cát Sơ đồ 4.3 Sơ đồ xử lý nước thải phương án 2 sử dụng bể SBR ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 24 Thuyết minh phương án 2 Nước thải được thu gom từ các đường ống trong nhà máy gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt được đưa đến bể lắng cát để tránh tổn hại đến quá trình thiết bị công nghệ các công trình phía sau và đảm bảo quá trình xử lý đạt hiệu quà. Nước sau khi qua bể lắng cát tự chảy sang bể điều hòa. Bể điều hòa có có trang bị hệ thống sục khí có tác dụng làm thoáng và điều tiết lưu lượng đảm bảo cho công trình xử lý phía sau hoạt động có hiệu quả và không bị quá tải. Nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm sang bể trộn đứng, tại đây hóa chất keo tụ là phèn nhôm hay polymel được cho vào để tạo kết tủa, đi kèm với việc thổi khí nén tăng cường sự xáo trộn.Nước sau khi từ bể trộn sẽ tự chảy sang bể keo tụ - bể phản ứng cơ khí, ở đây có sự xáo trộn nhẹ do các cánh khuấy của tuabin tăng cường sự tạo bông cặn, từ bể phản ứng cơ khí nước sẽ được dẫn bằng ống sang bể lắng 1. Chiều dài ống dẫn không được quá dài sẽ để không vỡ các bông cặn được hình thành. Nước thải từ bể lắng 1 sẽ đến ngăn trung gian nhằm đảm bào lưu lượng vào bể SBR không vượt mức tính toán, tại bể SBR sẽ diễn ra quá trình xáo trộn bằng khí và lắng. Lượng bùn trong bể sau lắng sẽ được dẫn đến bể nén bùn và được xử lý. Phần nước thải sau lắng từ bể SBR sẽ được dẫn bằng ống sang bể khử trùng. Nước thải sau khi qua công trình sinh học sẽ được dẫn đến bễ khử trùng, vì sau khi qua xử lý sinh học lượng vi sinh có thể tăng lên và ảnh hưởng đến chất lượng xử lý nước thải.Lượng Clo sẽ được cho vào chung với dòng nước thải trong ống dẫn nước thải trước khi vào bể khử trùng để tăng sự hòa trộn và hiệu quả khử trùng sẽ cao hơn. Cuồi cùng, nước thải sẽ được thải ra sông hay đưa về hệ thống xử lý nước thải tập trung. 3.2 So sánh lựa chọn phương án tối ưu Bảng 3.2 So sánh hai công trình xử lý sinh học bể AEROTANK và SBR Bể Aerotank Bể SBR Ưu điểm Hoạt động liên tục Hiệu quả xử lý cao Vận hành đơn giản Tải lượng xử lý lớn Xử lý đươc nhiều chất khó phân hủy Ưu điểm Ít diện tích Hiệu quả xử lý N, P cao Vận hành đơn giản Không cần tuần hoàn bùn Lắng hiệu quả hơn ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 25 Nhược điểm Tốn diện tích Chi phí vận hành và đầu tư cao Nhược điểm Vận hành theo mẻ Lưu lượng xử lý thấp Dễ bị quá tải Qua sự phân tích và so sánh ở trên, cả hai bể SBR và AEROTANK đều có nhiều ưu điểm và thích hợp cho việc xử lý. Xét yêu cầu chung cần xử lý các chỉ tiêu nước thải cũng như điều kiện thực tế: - Dây chuyền đơn giản có thể tiết kiệm diện tích xây dựng cho nhà máy xử lý. - Không phải đầu tư thêm hệ thống xử lý bùn. - Bùn sau xử lý tương đối tốt có thể ủ phân hoặc đóng gạch,tái sử dụng làm vật liệu xây dựng và phục vụ sản xuất nông nghiệp Từ những nhận định trên, đồ án này chọn bể SBR là công trình sinh học chính để xử lý nước thải sản xuất Xút – Clo nhà máy hóa chất Biên Hòa.