Hệ thống công nghệ xử lý nước thải (phần 1) ppsx

Hệ thống công nghệ xử lý nước thải (phần 1)
Cùng với sự phát triển của sản xuất công
nghiệp, xử lý nước thải công nghiệp đang là
vấn đề vô cùng quan trọng, bảo đảm cho sự
trong sạch môi trường sống đồng thời góp
phần vào sự phát triển bền vững của nền kinh
tế mọi quốc gia trên thế giới. Tại nhiều nước
có nền công nghiệp phát triển cao như Nhật,
Mỹ, Anh, Pháp, các hệ thống xử lý nước thải
công nghiệp đã được nghiên cứu và đưa vào
ứng dụng từ lâu, đặc biệt các thành tựu tiên
tiến trong lĩnh vực tự động hoá cũng đã được
áp dụng và đem lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế
xã hội vô cùng to lớn
MỞ ĐẦU:
Cùng với sự phát triển của sản xuất công
nghiệp, xử lý nước thải công nghiệp đang là
vấn đề vô cùng quan trọng, bảo đảm cho sự
trong sạch môi trường sống đồng thời góp
phần vào sự phát triển bền vững của nền kinh
tế mọi quốc gia trên thế giới. Tại nhiều nước
có nền công nghiệp phát triển cao như Nhật,
Mỹ, Anh, Pháp, các hệ thống xử lý nước thải
công nghiệp đã được nghiên cứu và đưa vào
ứng dụng từ lâu, đặc biệt các thành tựu tiên
tiến trong lĩnh vực tự động hoá cũng đã được
áp dụng và đem lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế
xã hội vô cùng to lớn.
Nhiều hãng đi đầu trong lĩnh vực này như
USFilter, Aquatec Maxcon, Hunter Water
Corporation (HWC), Global Industries.Inc đã

đưa ra các giải pháp công nghệ xử lý nước
thải hiện đại. Những công nghệ tự động hoá
của các công ty hàng đầu trên thế giới như
SIEMENS, AB, YOKOGAWA, GF Signet
được sử dụng rộng rãi trong các công trình xử
lý nước thải. Có thể nói trình độ tự động hoá
xử lý nước thải đã đạt mức cao, tất cả các
công việc giám sát, điều khiển đều có thể thực
hiện được tại một Trung tâm, tại đây người
vận hành được hỗ trợ bởi những công cụ đơn
giản, dễ sử dụng như giao diện đồ hoạ trên
PC, điều khiển bằng kích chuột, góp phần
nâng hiệu quả cho công việc quản lý điều
hành dây chuyền công nghệ. Ngoài ra cùng
với sự phát triển của công nghệ thông tin và
viễn thông, khoảng cách về không gian và thời
gian đã được rút ngắn, cho phép người vân
hành có thể điều khiển từ cách xa hàng ngàn
km với chỉ một máy tính PC hoặc nhận được
thông tin về hệ thống thông qua SMS. Hơn
thế, hệ thống tự động hoá xử lý nước thải còn
được tích hợp với các hệ thống điều hành ở
cấp độ điều khiển cao hơn như cấp điều hành
sản xuất (manufacturing execution: workflow,
order tracking, resources), cấp xí nghiệp
(enterprise:Production planning, orders,
purchase) và trên cùng là cấp quản trị
(administration:Planning, Statistics, Finances)
nhằm nâng cao hơn nữa mức tự động hoá và
tối ưu hoá quá trình sản xuất.

Ngoài ra, trong lĩnh vực điều khiển đã có rất
nhiều các lý thuyết điều khiển hiện đại được
áp dụng như điều khiển mờ, mạng nơ-ron,
điều khiển dự báo trước (predicted control),
điều khiển lai ghép (hybrid control), được
ứng dụng trong xử lý nước thải để nâng cao
chất lượng điều khiển và hiệu suất của các
công đoạn xử lý. Lý thuyết hệ chuyên gia cũng
được áp dụng mở ra khả năng tự động hoá
hoàn toàn cho xử lý nước thải

KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HỆ
THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Để trung hoà trong công nghệ này người ta sử
dụng tác nhân hoá học là NaOH và HCl. Khi
pH vượt ngưỡng dưới thì bơm định lượng DP
bổ sung thêm NaOH, khi pH vượt ngưỡng trên
thì DP bổ sung HCl và cho máy khuấy M1
hoạt động. Máy khuấy tạo điều kiện thuận lợi
cho phản ứng trung hoà và làm đồng đều hoá
chất bổ sung với nước thải. Điều khiển pH
được thực hiện thủ công. Để bảo đảm an toàn
cho vi sinh vật người vận hành thường xuyên
phải đo tay độ pH đầu nguồn nước vào bể kỵ
khí để đảm bảo chắc chắn rằng pH không
vượt ngưỡng cho phép. Khi phát hiện pH
không đạt yêu cầu thì người vận hành tắt P1,
P2, P3 để cắt nguồn nước không bảo đảm chỉ
tiêu pH cho công đoạn xử lý sinh học tiếp sau

vì các vi sinh vật rất nhạy cảm với pH, pH ảnh
hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế
bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng
vào tế bào. Nếu vi sinh vật chết sẽ cần nhiều
thời gian và kinh phí để khôi phục lại chúng
đồng thời làm gián đoạn sản xuất [5]
Sau khi trung hoà nước được xử lý tiếp bằng
các phương pháp sinh học. Người ta sử dụng
các phương pháp sinh học để làm sạch nước
thải khỏi nhiều chất hữu cơ hoà tan và một số
chất vô cơ như H
2
S, các chất sunfit, amoniac,
nitơ…Phương pháp này dựa trên cơ sở sử
dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ
các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn 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. Quá trình
phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi
là quá trình oxy hoá sinh hoá [4]. Trong công
nghệ sử dụng hai phương pháp là kỵ khí và
hiếu khí tại các bể kỵ khí và hiếu khí (Hình 1).
Phương pháp kỵ khí được dùng để lên men
bùn cặn sinh ra trong quá trình xử lý bằng
phương pháp sinh học hoặc nước thải công
nghiệp chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao

(BOD=4÷5 g/l). Đây là phương pháp cổ điển
nhất dùng để ổn định bùn cặn, trong đó các vi
khuẩn kỵ khí phân huỷ các chất hữu cơ. Tuỳ
thuộc vào loại sản phẩm cuối cùng, người ta
phân loại quá trình này thành: lên men rượu,
lên men axit lactic, lên men metan, Những
sản phẩm cuối của quá trình lên men là: cồn,
các axit, axeton, khí CO
2
, H
2
, CH
4
. Trong công
nghệ các chất khí (biogas) sẽ được thu hồi và
đốt nhờ hệ thống thu hồi và xử lý khí[4].
Phương pháp hiếu khí là phương pháp sử
dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Bể hiếu
khí luôn chứa các vi khuẩn hiếu khí. Trong
công đoạn có hệ thống sục khí bao gồm máy
thổi khí B và các ống dẫn khí làm nhiệm vụ
cung cấp đủ lượng ôxi cần thiết cho vi khuẩn
trong quá trình phân giải chất hữu cơ đồng
thời xáo trộn làm tăng khả năng hấp thụ các
chất hữu cơ của vi sinh vật đảm bảo sự phân
giải tối đa. Kết quả là hình thành các bông
sinh học có thể lắng trọng lực ở đầu ra của bể.
Đối với đa số các vi sinh vật khoảng giá trị pH
tối ưu là 6.5÷8.5. 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 phải từ 6÷37
0
C[4]. Nói chung giá trị
DO luôn được bảo đảm trong khoảng cho
phép nhờ công suất không đổi của máy thổi
khí theo thiết kế trừ trường hợp có sự cố
(hỏng máy thổi, tắc ống dẫn khí, ) và được
giám sát thủ công. Nhiệt độ nước trong bể đo
thủ công theo quy trình vận hành (định kỳ
hoặc theo thời điểm do kỹ sư vận hành quyết
định).
Nước thải sau khi được xử lý tại bể hiếu khí
sẽ tràn sang bể lắng đứng. Tại đây sử dụng
phương pháp lắng trọng lực. Trong nước thải
vào các bể này chứa bùn hoạt tính là sản
phẩm của quá trình phân giải của vi sinh tại bể
hiếu khí. Bùn hoạt tính có dạng bông màu
vàng nâu, dễ lắng, kích thước từ 3 đến 5μm.
Những bông này gồm các vi sinh vật sống và
chất rắn (40%). Vi sinh bao gồm vi khuẩn,
động vật bậc thấp, dòi, giun, nấm men, nấm
mốc, xạ khuẩn, [4], một phần bùn được đưa
quay trở lại bể hiếu khí để bảo đảm đủ lượng
vi sinh cần thiết. Bể lắng có thể tích thiết kế đủ
lớn để nước được lưu trong đó vài giờ, đủ thời
gian cho quá trình lắng, do đó có thể xả bùn
và ép bùn liên tục (luôn bật máy gạt bùn M2,
bơm hút bùn SP và máy ép bùn D). Các van
tay V4, V5 được mở trước ở các độ mở nhất

định, các mức mở này do kỹ sư vận hành thực
hiện nhằm đảm bảo sự cân bằng giữa thức ăn
và vi khuẩn hiếu khí.

Mô hình xử lý nước thải
Khả năng áp dụng tự động hoá xử lý nước
thải (nhà máy bia)
Tại nhiều quốc gia có nền công nghiệp phát
triển cao (Mỹ, Nhật, Đức, Anh, Pháp, ), các
hệ thống xử lý nước thải công nghiệp đã được
nghiên cứu và đưa vào ứng dụng từ lâu.
Nhiều hãng hàng đầu trong lĩnh vực này như
USFilter, Aquatec Maxcon, Hunter Water
Corporation(HWC), Global Industries.Inc đã
đưa ra các giải pháp công nghệ tiên tiến xử lý
nước thải. Hầu hết các công nghệ hiện đại
ngày nay đều được tự động hoá cao, nhờ đó
đảm bảo năng suất, chất lượng, hiệu quả như
mong muốn.
Tại Việt Nam đã có những nhà máy xử lý
nước thải hiện đại, sử dụng hoàn toàn hoặc
phần lớn các công nghệ của nước ngoài do
đó mức độ tự động hoá cao, tuy nhiên giá
thành đắt, nhiều công nghệ không mang tính
mở nên khó làm chủ hoàn toàn, chi phí nâng
cấp, bảo trì rất lớn.
Qua khảo sát kết hợp nghiên cứu, tìm hiểu
các hệ thống xử lý nước thải trong và ngoài
nước, chúng tôi khẳng định rằng chúng ta
hoàn toàn có thể tự thiết kế và xây dựng một

hệ thống tự động hoá hiện đại cho dây chuyền
xử lý nước thải nhà máy bia. Bên cạnh đó,
chính nhờ phát huy tối đa nội lực trong nước
chi phí đầu tư và bảo trì hệ thống sẽ giảm
đáng kể.
Mức độ tự động hoá chủ yếu phụ thuộc vào
khả năng đầu tư của nhà máy, song một thiết
kế hợp lý dựa trên các chuẩn quốc tế mở sẽ
cho phép linh hoạt khi lựa chọn cấu hình hệ
thống cũng như nâng cấp mức độ tự động hoá
và mở rộng hệ thống một cách dễ dàng trong
tương lai.
Hệ thống tự động hoá sẽ cho phép giám sát
điều khiển tất cả các công đoạn xử lý nước
thải từ một Trung tâm điều khiển. Để làm
được điều này cần trang bị thêm các thiết bị
đo lường, điều khiển và xây dựng thêm một số
chức năng cần thiết đối với hệ thống tự động
hoá xử lý nước thải hiện đại. Các thiết bị đo
lường, điều khiển nói chung rất sẵn có tại Việt
Nam với nhiều đại diện của các hãng lớn như
Endress+Hauser, Yokogawa, Siemens,GF
signet Đây là một thuận lợi khi xây dựng hệ
thống tự động hoá.
Tóm lại:
Tự động hoá cho xử lý nước thải nhà máy bia
là hoàn toàn khả thi về kỹ thuật và kinh tế
trong điều kiện Việt Nam hiện nay.
Theo Nguyễn Như Thắng