2.4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XLNT CHO LÀNG NGHỀ CBTP XÃ LŨNG HÕA
2.4.2. Các mô hình XLNT điển hình cho làng nghề CBTP
2.4.2.1. Mô hình XLNT đã xây dựng tại làng nghề chế biến tinh bột Hoài Hảo, tỉnh Bình Định [7]
a) Đơn vị thực hiện (Đại học Bách Khoa TPHCM)
- Loại hình sản xuất: Làng nghề Hoài Hảo thuộc huyện Hoài Nhơn, tỉnh Bình Định, hoạt động làng nghề là sản xuất, chế biến tinh bột sắn (khoai mì) kết hợp với chăn nuôi.
- Đặc điểm nước thải: nước thải tinh bột khoai mì với lưu lượng thải lớn, CN và hàm lượng chất hữu cơ quá cao khi chảy ra kênh rạch bốc mùi chua nồng, nước đỏ hồng do phản ứng chuyển hoá của CN. Nước ngấm xuống đất gây ô nhiễm nước ngầm. Nước chảy tràn vào đồng ruộng gây ô nhiễm môi trường đất làm thay đổi đặc tính đất và năng suất cây trồng.
Bảng 2.8. Phân tích chỉ tiêu nước thải làng nghề chế biến tinh bột Hoài Hảo
Stt Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả
1 pH - 4,2 - 5,1
2 COD mg/L 2500 – 12000
3 BOD mg/L 2120
4 SS mg/L 120 - 3000
5 N - NH3 mg/L 136 - 300
6 P mg/L 0,6
7 CN- mg/L 2 – 75
Kết quả bảng 2.8. cho thấy, nước thải khoai mì gây ô nhiễm đáng kể cho môi trường. Hầu hết các chỉ tiêu đều vượt tiêu chuẩn thải cho phép. Trong đó ô nhiễm hữu cơ, SS, N tổng và CN đặc biệt nghiêm trọng.
b) Công nghệ xử lý
Theo tài liệu công bố của các tác giả của Đại học Bách Khoa TPHCM, các thông số tính toán thiết kế tại làng nghề chế biến tinh bột Hoài Hảo, tỉnh Bình Định được xác định theo mô hình hệ thống thí nghiệm xử lý nước thải được trình bày ở hình 2.3.
Công nghệ XLNT tinh bột mì bao gồm: Xử lý kị khí hai giai đoạn trong đó giai đoạn 1: xử lý tại bể acid hóa. Tại đây, COD không giảm đáng kể mà phần lớn Sau khi qua giai đoạn acid hóa nước thải được tiếp tục xử lý tại bể lọc sinh học kị khí với mục đích chính là chuyển hoá acid thành CO2 và CH4. Sau cùng, nước thải được xử lý bằng phương pháp lọc sinh học hiếu khí nhằm xử lý triệt để các hợp chất hữu cơ còn lại có khả năng phân hủy sinh học.
Các chất hữu cơ phức tạp như Protein, chất béo, đường chuyển hoá thành acid hoặc các hợp chất hữu cơ đơn giản, đồng thời các vi khuẩn đã tham gia vào quá trình khử CN.
* Quy trình vận hành:
Hình 2.3. Mô hình hệ thống xử lý nước thải tinh bột sắn
Mô hình acid hóa đƣợc thực hiện trong thùng nhựa dung tích 25 lít, dung tích làm việc 20 lít. Lƣợng mầm vi sinh đƣa vào trong bể là bùn đặc (bùn hầm ủ biogas), thể tích bùn cho vào: 2 lít
Đặc tính bùn Biogas: Độ ẩm của bùn: 85 %, VSS/TS = 0,62
Mô hình lọc sinh học kị khí: là thùng nhựa tròn dung tích 20 lít. Bên trong mô hình có chứa vật liệu lọc bao gồm các ống nhựa PVC, đường kính: 27,5 mm, chiều dài ống: 45 mm. Vật liệu lọc chiếm thể tích 13 lít. Tổng diện tích bề mặt lớp vật liệu đệm: 3,1 m2. Diện tích riêng bề mặt = 238 m2/m3. Nước thải từ bể acid hoá được bơm vào đáy bể lọc, sau khi tiếp xúc qua lớp vật liệu lọc, nước chảy lên trên mặt theo ống dẫn vào bể lọc hiếu khí.
Mô hình hiếu khí: Mô hình lọc sinh học hiếu khí, vật liệu đệm là các ống nhựa PVC f24, chiều dài 25mm, xếp khít lên nhau. Tổng diện tích bề mặt lớp vật liệu đệm: 1,6 m2, Diện tích riêng bề mặt = 288 m2/m3. Khí đƣợc cấp liên tục nhờ máy thổi khí và được khếch tán vào nước nhờ hệ thống đá bọt.
Nước thải tinh bột mì được lấy khoảng 3 ngày một lần từ các hộ gia đình sản xuất tinh bột. Trước tiên nước thải được bơm trực tiếp vào bể acid hoá, sau thời gian lưu nước 2 ngày, nước thải chảy vào bể lọc kị khí và cuối cùng là bể lọc sinh học hiếu khí. Các chỉ tiêu đƣợc phân tích để đánh giá kết quả nghiên cứu là:
Mô hình bể phân hủy kị khí: COD, pH, CN, VFA, N-NH3. Mô hình bể lọc sinh học kị khí: pH, COD
Mô hình sinh học hiếu khí: pH, COD
c) Kết quả vận hành hệ thống xử lý trên mô hình
Vận hành liên tục hệ thống xử lý bao gồm: bể acid hoá, bể lọc sinh học kị khí, bể lọc sinh học hiếu khí. Nhìn chung, phương pháp lọc sinh học cho phép xử lý hầu như triệt để hàm lượng chất hữu cơ trong thành phần nước thải tinh bột sắn. Tại bể acid hóa, hiệu quả khử COD chỉ đạt (5 - 30) %, trong khi đó, bể metan có thể xử lý lên đến 80 % COD. Đặc biệt, bể lọc sinh học hiếu khí xử lý COD đạt trên 90 %.
Mô hình động dễ vận hành và hoạt động tương đối hiệu quả tuy nhiên chất lượng nước vào không ổn định, tính chất nước thải bị thay đổi phụ thuộc nhiều vào
nguồn nguyên liệu cũng như công nghệ sản xuất. Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì sau khi qua hệ thống sinh học kết hợp giũa lọc kị khí và hiếu khí cho hiệu quả khử COD đạt (96 - 99) %. Nước thải nguyên thủy có COD khoảng 6000 mg/L, sau xử lý COD giảm chỉ còn (60 - 80) mg/L, đạt tiêu chuẩn thải loại B.
Nước thải có COD (10.000 - 17.000) mg/L giảm chỉ còn (200 - 400) mg/L sau khi qua hệ thống xử lý.
2.4.2.2. Mô hình XLNT đã xây dựng tại làng nghề chế biến lương thực của xã Minh Khai, huyện Hoài Đức, Hà Nội (xã được công nhận là “Làng nghề chế biến nông sản” năm 2001, có 700 hộ trong tổng số 1.200 hộ dân tham gia sản xuất chế biến lương thực [15]
a) Đơn vị thực hiện (Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội) - Loại hình sản xuất: Với các nghề chính là làm bún, phở khô, làm miến dong, sản xuất và tinh chế tinh bột sắn.
- Đặc điểm nước thải: Đặc điểm của nước thải làng nghề chế biến lương thực là thường chứa các tạp chất hữu cơ ở dạng hòa tan hoặc lơ lửng, trong đó chủ yếu là các hợp chất hydrat cácbon như tinh bột, đường, các loại axit hữu cơ (lactic)... có khả năng phân hủy sinh học. Tỷ số BOD/COD 0,5 - 0,7 nên chúng thích hợp với phương pháp xử lý sinh học.
- Nước thải tinh chế tinh bột sắn
Nước thải tinh chế tinh bột sắn ban đầu có các giá trị cơ bản như sau:
COD = 2487mg/L; BOD5 = 1614,5 mg/L (BOD5/COD ≈ 0,65)
[NH4+] = 47,93 mg/L; [NO2-] = 2,18 mg/L; độ đục 523 NTU; pH = 5,07 - Nước thải chung của xã có các giá trị ban đầu:
COD = 1295 mg/L, BOD5 = 905 mg/L (tỷ số BOD5/COD ≈ 0,7)
[NH4+] = 47,81 mg/L, [NO2-] = 4,17 mg/L, độ đục 683 NTU; pH = 5,01 b) Công nghệ xử lý
Nước thải của quá trình sản xuất bún, miến hoặc tinh chế tinh bột sắn được trung hòa đến pH ≈ 7 sau đó được chảy vào bể lắng yếm khí (1). Nước thải được phân hủy yếm khí trước khi sang bể bùn hoạt tính (2). Trong bể bùn hoạt tính, oxy
không khí đƣợc sục liên tục, ở đây quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra khá mạnh.
Nước thải sau đó được lắng, lọc tại bể lắng thứ cấp (3). Tại đây một phần bùn hoạt tính được hồi lưu trở lại bể bùn hoạt tính. Sau thời gian lưu tổng cộng của hệ thống xử lý là (17 - 18) h, nước thải được lấy ra ở từng bể để phân tích các chỉ tiêu cơ bản nhƣ COD, độ đục, amoni...
* Kết quả xử lý:
- Nước thải sản xuất ban đầu có các giá trị cơ bản như sau:
COD = 1532,85 mg/L; BOD5 = 1051,25 mg/L (tỷ số BOD5/COD ≈ 0,7) [NH4+] = 63,92 mg/L; [NO2-] = 1,05 mg/L; pH = 4,76; độ đục = 385 NTU Sau khi trung hòa đến pH = 7,14, nước thải được chảy qua hệ thống xử lý bùn yếm khí, bùn hoạt tính và bể lắng thứ cấp. Tiến hành phân tích mẫu đầu ra ở bể lắng thứ cấp sau tổng thời gian xử lý là 18 h.
Kết quả thu được cho thấy nước thải sản xuất bún sau khi đi qua hệ thống các bể yếm khí, bể bùn hoạt tính và bể lắng, các chỉ tiêu cơ bản đều giảm nhƣ COD còn (83,75 - 98,35) mg/L, độ đục còn (5,91 - 7,89) NTU đạt tiêu chuẩn Việt Nam loại B (QCVN 40:2011/BTNMT). Tuy nhiên các chỉ tiêu về NH4+ và NO2- còn cao hơn tiêu chuẩn cho phép.
* Sơ đồ công nghệ:
Bằng phương pháp bùn hoạt tính yếm khí và hiếu khí kết hợp với lọc có thể xử lý các loại nước thải của làng nghề chế biến lương thực đạt TCVN về nước thải công nghiệp đƣợc phép chảy vào dòng chảy chung (QCVN 40:2011, cột B).
Trong khoảng thời gian tương đối ngắn – 18 giờ. Một số chỉ tiêu về nitơ như NH4+, NO2- cần được xử lý tiếp bằng các phương pháp bổ xung khác như sử dụng thảm thực vật (Ví dụ: ao bèo ở các vùng nông thôn).
2.4.2.3. Mô hình XLNT đã xây dựng tại làng nghề chế biến lương thực Khắc Niệm, tỉnh Bắc Ninh [16].
* Đơn vị thực hiện: Hiệp hội Nghiên cứu và phát triển Bremen là một tổ chức phi chính phủ, phi lợi nhuận - Cộng hoà Liên bang Đức. BORDA (Bremen Overseas Reasearch and Development Association)
* Loại hình sản xuất: Khắc Niệm là xã có nghề truyền thống sản xuất bún và làm bánh cuốn nhƣng bún vẫn chiếm tỉ lệ lớn trong sản xuất ngành nghề của xã. Sản xuất bún tập trung chủ yếu tại 03 thôn, bao gồm thôn Tiền Trong, Tiền Ngoài và thôn Mỗ. Tổng sản lƣợng bún thành phẩm của xã năm 2006 là 4.154 tấn đƣợc tiêu thụ trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh, Hải Dương, Hưng Yên, Hà Nội….
* Đặc điểm nước thải: Kết quả phân tích chất lượng nước thải chế biến bún có chỉ tiêu COD (2.431 - 3.727) mg/L, cao hơn tiêu chuẩn nước loại B (QCVN40:2011/BTNMT) từ (30 - 47) lần. Chỉ tiêu BOD5 từ (1.082 - 1.682) mg/L , cao hơn cao hơn tiêu chuẩn nước loại B (TCVN: 5945-2005) từ (20 - 24) lần. Hàm lƣợng Coliform tổng số từ 52 triệu - 64 triệu PN/100 ml.
Nước thải ra trong chế biến bún (đặc biệt là nước thải từ công đoạn ngâm bột có chứa tinh bột và nhanh chóng phân hủy, lên men axít. Bên cạnh đó nước thải chăn nuôi từ các hộ gia đình phần lớn chƣa qua xử lý mà thải thẳng vào hệ thống rãnh nên nước thải có hàm lượng COD, BOD, Coliforms cao, mùi thối, độ pH thấp.
* Công nghệ xử lý: Hệ thống xử lý nước thải phân tán (DEWATS), là một giải pháp mới cho xử lý nước thải hữu cơ với quy mô dưới 1000 m3/ngày đêm, với ƣu điểm là hiệu quả xử lý cao, hoạt động tin cậy, lâu dài, tích ứng với sự dao động về lưu lượng, không cần tiêu thụ điện năng nếu khu vực xử lý có độ dốc thích hợp, công nghệ xử lý thân thiện với môi trường, xử lý nước nước tải nhờ các vi sinh vật có trong nước thải hoặc nhờ quá trình tự nhiên mà không sử dụng đến hoá chất và đặc biệt là yêu cầu vận hành và bảo dƣỡng đơn giản và chi phí rất thấp.
Hệ thống Dewats gồm có bốn bước xử lý cơ bản với các công trình đặc trưng:
- Xử lý sơ bộ bậc một: quá trình lắng loại bỏ các cặn lơ lửng có khả năng lắng đƣợc, giảm tải cho các công trình xử lý phía sau.
- Xử lý bậc hai: quá trình xử lý nhờ các vi sinh vật kị khí để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và hoà tan trong nước thải. Giai đoạn này có hai công nghệ được áp
dụng là bể phản ứng kị khí có các vách ngăn và bể lắng kị khí. Bể phản ứng kị khí với các vách ngăn giúp cho nước thải chuyển động lên xuống. Dưới đáy mỗi ngăn, bùn hoạt tính được giữ lại và duy trì, dòng nước thải vào liên tục được tiếp xúc và đảo trộn với lớp bùn hoạt tính có mật độ vi sinh vật kị khí cao, nhờ đó mà quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước thải được diễn ra mạnh mẽ giúp làm sạch nước thải hiệu quả hơn các bể tự hoại thông thường.
Bể lọc kị khí với vật liệu lọc có vai trò là giá đỡ cho các VSV phát triển, tạo thành các màng VSV. Các chất ô nhiễm hoà tan trong nước thải được xử lý hiệu quả hơn khi đi qua các lỗ rỗng của vât liệu lọc và tiếp xúc với các màng vi sinh vật.
Toàn bộ phần kị khí nằm dưới đất, không gian phía trên có thể sử dụng làm sân chơi, bãi để xe...Điều này rất thích hợp với các khu vực thiếu diện tích xây dựng.
- Xử lý bậc ba: Quá trình xử lý hiếu khí. Công nghệ áp dụng chủ yếu của bước này là bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang. Ngoài quá trình lắng và lọc tiếp tục xảy ra trong bãi lọc thì hệ thực vật trồng trong bãi lọc góp phần đáng kể trong xử lý nước thải nhờ khả năng cung cấp ô xy qua bộ rễ của cây xuống bãi lọc tạo điều kiện hiếu khí cho các vi sinh vật lớp trên cùng của bãi lọc. Bộ rễ của thực vật cũng là môi trường sống thích hợp cho các vi sinh vật có khả năng tiêu thụ các chất dinh dưỡng có trong nước thải, tăng hiệu quả xử lý của bãi lọc. Ngoài ra thực vật trong bãi lọc hấp thụ các chất dinh dưỡng như Nitơ và Phốtpho. Nước sau bãi lọc trồng cây thường không còn mùi hôi thối như đầu ra của các công trình xử lý kị khí. Sau một thời gian vận hành hệ thực vật trong bãi lọc sẽ tạo nên một khuôn viên đẹp cho toàn bộ hệ thống xử lý.
- Khử trùng: hồ chỉ thị với chiều sâu lớp nước nông được thiết kế để loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh nhờ bức xạ mặt trời xuyên qua lớp nước trong hồ. Tuy nhiên, đối với nước thải có lượng vi sinh vật gây bệnh cao thì việc sử dụng hoá chất khử trùng là điều cần thiết.
* Hiệu qủa xử lý: Dewats được thiết kế theo thông số đầu vào của nước thải, dựa trên nồng độ chất ô nhiễm dòng vào và yêu cầu chất lƣợng dòng chảy ra sau xử lý. Hiệu quả xử lý của Dewats có thể đạt đƣợc tiêu chuẩn cho phép loại A đối với nước thải công nghiệp QCVN 40: 2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.