Video

Hình ảnh công ty


Hình ảnh công trình


5. Các phương pháp xử lý hiếm khí

Xử lý hiếm khí

Ngày đăng : 19/07/11

Xử lý hiếm khí

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ YẾM KHÍ

Một số dữ liệu về quá trình hoạt động của hệ thống yếm khí dùng để xử lý nước thải công nghiệp

Loại hầm ủ

COD đầu vào (mg/L)

Thời gian lưu tồn nước (h)

Lưu lượng nạp chất hữu cơ (lb COD/ft3.d)

Hiệu suất khử COD (%)

Hầm ủ có khuấy đảo

1.500 ¸ 5000

2 ¸ 10

0,03 ¸ 0,15

75 ¸ 90

Hầm ủ UASB

5.000 ¸ 15.000

4 ¸ 12

0,25 ¸ 0,75

75 ¸ 80

Thời gian tồn lưu (HRT) của hỗn hợp nạp tối ưu biến thiên từ 10 60 ngày.

Thời gian tồn lưu phụ thuộc vào loại nguyên liệu nạp và điều kiện môi trường của hầm ủ.

HRT

           Thể tích hầm ủ

=   ------------------------------

      Thể tích nguyên liệu nạp

Đối với hầm ủ không có giá bám giá trị HRT = 1 10 ngày cho cột lọc yếm khí và 0,5 6 ngày cho loại hầm ủ UASB (Brown and Tata, 1985). Sở dĩ loại hầm ủ có giá bám có thể chịu được lượng chất hữu cơ nạp cao và thời gian lưu tồn ngắn là do mật độ vi khuẩn trong hầm cao do vi khuẩn bám vào các giá bám trong hầm ủ.

Các loại hầm ủ

Người ta có thể chia các loại hầm ủ theo 3 cách vận hành chính

  • Vận hành theo mẻ

Trong cách vận hành này, hầm ủ được nạp đầy nguyên liệu trong một lần, cho thêm chất mồi và đậy kín lại và quá trình sinh khí sẽ diễn ra trong một thời gian dài cho tới khi nào lượng khí sinh ra giảm thấp tới một mức độ nào đó. Sau đó toàn bộ các chất thải của hầm ủ được lấy ra chỉ chừa lại 10 20 % để làm chất mồi, nguyên liệu mới lại được nạp đầy cho hầm ủ và quá trình cứ tiếp tục. Theo kiểu vận hành này thì lượng khí sinh ra hàng ngày không ổn định, nó thường cao vào lúc mới nạp và giảm dần đến cuối chu kỳ.

  • Vận hành bán liên tục

Nguyên liệu được nạp vào cho hầm ủ 1 hoặc 2 lần/ngày và cùng một lượng chất thải của hầm ủ sẽ được lấy ra ngay các thời điểm đó. Kiểu vận hành này thích hợp khi ta có một lượng chất thải thường xuyên. Thể tích của hầm ủ phải đủ lớn để làm 2 nhiệm vụ: ủ phân và chứa gas. Theo kiểu vận hành nầy thì tổng thể tích gas sản xuất được trên một đơn vị trọng lượng chất hữu cơ thường cao.

  • Vận hành liên tục

Ở cách vận hành này việc nạp nguyên liệu và lấy chất thải của hầm ủ ra được tiến hành liên tục. Lượng nguyên liệu nạp được giữ ổn định bằng cách cho chảy tràn vào hầm ủ hoặc dùng bơm định lượng. Phương pháp này thường dùng để xử lý các loại nước thải có hàm lượng chất rắn thấp.

Cũng nên nói thêm rằng nếu không có chất thải hầm ủ để làm chất mồi, thì phân gia súc cũng có thể sử dụng làm chất mồi (trong trường hợp nguyên liệu nạp không phải là phân người hay phân gia súc). Trong trường hợp này, hầm ủ sẽ hoạt động ổn định sau 20  30 ngày kể từ lúc bắt đầu vận hành (phụ thuộc vào nhiệt độ, thể tích hầm ủ, nguyên liệu và lượng chất mồi).

Các mẫu hầm ủ

  • Hầm ủ nắp vòm cố định (Trung Quốc)

Loại hầm này có phần chứa khí được xây dựng ngay trên phần ủ phân. Do đó, thể tích của hầm ủ bằng tổng thể tích của 2 phần này. Hầm ủ có dạng bán cầu được chôn hoàn toàn dưới đất để tiết kiệm diện tích và ổn định nhiệt độ. Phần chứa khí được tô bằng nhiều lớp vữa để bảo đảm yêu cầu kín khí. Ở phần trên có một nắp đậy được hàn kín bằng đất sét, phần nắp nầy giúp cho thao tác làm sạch hầm ủ khi các chất rắn lắng đầy hầm.

Loại hầm ủ nầy rất phổ biến ở Trung Quốc, nhưng có nhược điểm là phần chứa khí rất khó xây dựng và bảo đảm độ kín khí do đó hiệu suất của hầm ủ thấp. Gần đây các nhà khoa học của Đức và Thái Lan hợp tác trong việc phát triển hầm ủ Biogas ở Thái Lan đã dùng kỹ thuật CAD (Computer Aid Design) để tính toán lại kết cấu của hầm ủ nầy và cho ra đời mẫu hầm TG - BP (Thai German - Biogas Program). Loại hầm ủ nầy đã được Trung Tâm Năng Lượng Mới, Đại Học Cần Thơ thử nghiệm và phát triển có hiệu quả ở miền Nam Việt Nam trong việc xử lý phân người và gia súc.

  • Hầm ủ nắp trôi nổi (Ấn Độ)

Loại hầm nầy rất phổ biến ở Ấn Độ, còn gọi là hầm ủ kiểu KVIC (được thiết kế bởi Khadi and Village Industries Commission). Gồm có một phần hầm hình trụ xây bằng gạch hoặûc bêtông lưới thép và một chuông chứa khí trôi nổi trên mặt của hầm ủ. Chuông chứa khí thường được làm bằng thép tấm, bêtông lưới thép, bêtông cốt tre, chất dẻo hoặc sợi thủy tinh. Loại hầm ủ nầy bị ảnh hưởng nhiều bởi các nhân tố môi trường như nhiệt độ. Nắp hầm ủ dễ bị ăn mòn (trong trường hợp làm bằng sắt tấm), hoặc bị lão hóa (trong trường hợp làm bằng chất dẻo). Một nhược điểm khác là áp suất gas thấp do đó bất tiện trong việc thắp sáng, đun nấu... để khắc phục nhược điểm nầy người ta thường treo thêm vật nặng vào nắp hầm ủ.

  • Một số loại hầm ủ ở Việt Nam

a) Hầm ủ CT1

Ở Việt Nam ngoài việc áp dụng các mẫu hầm ủ nắp vòm cố định, nắp trôi nổi, TTNLM còn thiết kế mẫu hầm ủ CT1. Loại hầm ủ nầy là biến dạng của hầm ủ nắp cố định, hầm ủ có dạng hình trụ tròn, có chuông chứa khí làm bằng xi măng lưới thép, các cấu kiện của hầm ủ được đúc sẳn do đó thời gian thi công rút ngắn xuống còn từ 2  3 ngày. Loại hầm ủ nầy được phát triển trên 100 cái ở khu vực Cần Thơ và vài chục cái ở các tỉnh thuộc ĐBSCL, tuổi thọ của hầm ủ trên 10 năm. Hiện nay loại hầm ủ nầy không còn được ưa chuộng nữa do các cấu kiện đúc sẵn cồng kềnh gây khó khăn tốn kém trong quá trình vận chuyển, nguyên liệu nạp phải được thu gom và nạp bằng tay cho hầm ủ.

Ngoài ra các Trung Tâm Khuyến Nông còn đang phát triển loại túi ủ bằng nylon. Loại nầy có ưu điểm là vốn đầu tư thấp phù hợp với mức thu nhập của bà con nông dân hiện nay. Tuổi thọ của túi ủ tùy thuộc vào thời gian lão hóa của nguyên liệu làm túi. Nhược điểm của loại túi ủ là rất dễ hư hỏng do sự phá hoại của chuột, gia súc, gia cầm.

b) Hầm ủ có chuông chứa khí riêng biệt

Loại hầm ủ nầy có thể giống như bất kỳ một kiểu nào đã nêu ở trên chỉ khác là có chuông chứa khí nằm riêng, chuông chứa khí nầy có thể dùng chung cho một vài hầm ủ. Ưu điểm chính của loại hầm ủ nầy là khả năng cung cấp gas ổn định (ngay cả trường hợp ủ theo mẻ) với một áp suất ổn định. Tuy nhiên loại hầm ủ nầy không được phổ biến ở các nước đang phát triển.

  • Các loại hầm ủ có cung cấp giá bám cho vi khuẩn hoạt động

a) Cột lọc yếm khí (Young and Mc. Carty, 1969)

Đây là một cột hình trụ chứa đá, sỏi, hoặc một số loại hạt nhựa nhằm cung cấp giá bám cho các vi sinh vật. Các loại nguyên liệu này có tổng diện tích bề mặt càng rộng càng thích hợp cho việc bám và tạo một lớp màng vi sinh vật để phân hủy chất thải.

Loại cột lọc yếm khí nầy chỉ dùng để xử lý các chất thải hòa tan hoặc nước thải có hàm lượng vật chất rắn thấp, vì các chất rắn dễ gây hiện tượng nghẹt cột lọc.

b) Hầm ủ loại UASB

LKại hầm ủ nầy được thiết kế bởi Lettinga và các cộng sự viên vào 1983 ở Netherlands. Loại hầm ủ nầy thích hợp cho việc xử lý các chất thải có hàm lượng chất hữu cơ cao và thành phần vật chất rắn thấp. Hầm ủ gồm 3 phần chính: (a) phần bùn đặc ở dưới đáy hầm ủ, (b) một lớp thảm bùn ở giửa hầm, (c) dung dịch lỏng ở phía trên. Nước thải được nạp vào hầm ủ từ đáy hầm, nó đi xuyên qua lớp thảm bùn rồi đi lên trên và ra ngoài. Các chất rắn trong nước thải được tách ra bởi thiết bị tách chất khí và chất rắn trong hầm. Các chất rắn sẽ lắng xuống lớp thảm bùn do đó nó có thời gian lưu trử trong hầm cao và hàm lượng chất rắn trong hầm tăng. Lúc hầm ủ mới bắt đầu hoạt động khả năng lắng của các chất rắn rất thấp nhưng khi nó đã được tích trữ nhiều và tạo thành các hạt bùn thì khả năng lắng tăng lên và sẽ góp phần giữ lại các VSV hoạt động. Khoảng 80 90% quá trình phân hủy diễn ra ở thảm bùn này. Thảm bùn này chiếm 30% thể tích của hầm ủ UASB.

Sử dụng biogas

Dựa trên cơ sở nhiệt trị của Biogas (4500  6300 Kcal/m3), Hesse (1982) ước tính rằng 1m3 Biogas đủ để:

  • chạy một động cơ 1 ngựa trong 2 giờ
  • cung cấp một điện năng khoảng 1.25 KWh
  • cung cấp năng lượng để nấu ăn ngày 3 buổi cho gia đình 5 người
  • thắp sáng trong vòng 6 giờ (độ sáng tương đương đèn 60 W)
  • chạy 1 tủ lạnh 1 m3 trong 1 giờ
  • chạy một lò úm 1 m3 trong nửa giờ

Như vậy 1m3 Biogas tương đương với 0,4 kg dầu diesel, 0,6 kg dầu hỏa, 0,8 kg than.

 

Sử dụng Biogas để chạy động cơ Diesel: trong các hệ thống xử lý kết hợp yếm khí và hiếu khí người ta cần sử dụng điện năng để chạy máy bơm, máy nén khí... do đó Biogas được sử dụng để chạy động cơ diesel, chúng ta nên loại bỏ CO2 và H2S để đạt hiệu quả cao và giảm độ ăn mòn máy do H2S.

  • Cách lọc CO2

Vì CO2 có thể hòa tan trong nước do đó việc sục Biogas qua nước được coi là phương pháp đơn giản nhất để loại CO2. Ngoài ra CO2 còn có thể bị hấp thu bởi những dung dịch kiềm, do đó ta cũng có thể dùng dung dịch NaOH, Ca(OH)2 and KOH để loại CO2. Các phương trình phản ứng như sau:

2NaOH + CO2 ---> Na2CO3 + H2O (q)

Na2CO3 + CO2 + H2O ---> 2NaHCO3

Ca(OH)2 + CO2 ----> CaCO3 + H2O

1 kg vôi nung hòa tan trong 1m3 nước đủ để loại 300 L CO2.

Khả năng hòa tan của CO2 trong nước (kg CO2 trong 100 kg H2O)

Áp suất

Nhiệt độ (oC)

atm

kg/cm2

0

10

20

30

40

1

1,03

0,40

0,25

0,15

0,10

0,10

10

10,3

3,15

2,15

1,30

0,90

0,75

50

51,7

7,70

6,95

6,000

4,80

3,90

100

103

8,00

7,20

6,66

6,00

5,40

200

207

-

7,95

7,20

6,55

6,05

(Theo Nonhebel (1972), trích dẫn bởi Chongrak, 1989)

  • Loại H2S

NaCO3 ở pt (q) có thể dùng để loại H2S trong Biogas qua phản ứng sau:

H2S + Na2CO3 ---> NaHS + NaHCO3

Một cách đơn giản khác là cho Biogas đi qua mạt sắt trộn lẫn với dăm bào. Phản ứng loại H2S như sau:

Fe2O3 + 3H2S -----> Fe2S3 + 3H2O

Sau khi sử dụng oxyt sắt được tái sinh bằng cách đem Fe2S3 phơi nắng, ta có:

2Fe2S3 + 3O2 -----> 2Fe2O3 + 3S2.

 

CÁC YẾU TỐ CẦN THIẾT ĐỂ LỰA CHỌN HỆ THỐNG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
26.08.2010

Nước thải trước khi xả vào nguồn cần thiết phải được xử lý để không làm ô nhiễm môi trường. Tùy theo loại nguồn nước mà chất thải sẽ xả vào chúng ta sẽ tham khảo bảng "giới hạn nồng độ tối đa của các chất ô nhiễm trong nước thải" để biết mức độ cần thiết phải làm sạch nước thải. Tùy theo điều kiện tài chíïnh, diện tích, nhân lực của xí nghiệp để lựa chọn các hệ thống xử lý phù hợp. Để bảo đảm cho việc thiết kế hệ thống xử lý cần thiết phải thu thập các số liệu sau:

Qui trình sản xuất của xí nghiệp (trong đó phải xác định khâu nào sinh ra nước thải? thành phần? bao nhiêu? kế hoạch giảm thiểu nước thải nếu có?) 

       Về lưu lượng nước thải cần thiết phải xác định tổng lượng nước thải/ng.đ, lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày, sự biến thiên lưu lượng nước thải theo giờ, ca, mùa vụ sản xuất.

       Về thành phần nước thải: nên xác định các chỉ tiêu như BOD, COD, màu, SS, VSS, Total coliform, hàm lượng các hóa chất khác nếu có (theo đặc trưng của từng loại hình sản xuất)

Các qui định của Sở KHCN & MT về tiêu chuẩn nước thải.

Khi thiết kế hệ thống xử lý nhớ chú trọng đến các điểm sau:

Nhu cầu của chủ nhân hệ thống xử lý

Đây là một yếu tố quan trọng nhất là đối với các cộng đồng nhỏ chưa có kinh nghiệm về xây dựng và vận hành các hệ thống xử lý. Nó liên hệ đến vấn đề vốn đầu tư, khả năng vận hành, nhân sự điều hành hệ thống, các thiết bị, kinh nghiệm và khả năng ảnh hưởng đến môi trường.

Đối với tất cả các đề án, điều cần thiết nhất là kỹ sư thiết kế và chủ nhân phải hiểu rõ các mục tiêu, mục đích chung để thỏa mãn được nhu cầu của chủ nhân mà vẫn bảo đảm được yêu cầu cơ bản trong việc lựa chọn phương pháp xử lý (đạt tiêu chuẩn nước thải cho phép thải vào nguồn nước công cộng, có hiệu quả kinh tế, giảm nhẹ các ảnh hưởng xấu đến môi trường...)

Kinh nghiệm

Các kinh nghiệm về thiết kế và vận hành các hệ thống xử lý giúp ta có thể dự đoán trước các khả năng và hạn chế của hệ thống xử lý để có những biện pháp hỗ trợ, cải tiến thích hợp. Kiến thức về các hệ thống xử lý giúp cho các kỹ sư loại bỏ được các yếu tố không an toàn và tính toán sai dẫn đến các thiết kế không phù hợp, lãng phí. Đối với các qui trình mới, người kỹ sư chưa có kinh nghiệm thì qui trình này phải được thử nghiệm cẩn thận ở các mô hình cũng như trong thực tiễn.

Yêu cầu của các cơ quan quản lý môi trường

Ở Việt Nam tiêu chuẩn nước thải được phép thải vào nguồn nước công cộng được ban hành bởi Bộ KHCN & MT. Trên nguyên tắc, các Sở KHCN & MT có quyền đưa ra các tiêu chuẩn riêng của mình nhưng các tiêu chuẩn này không được thấp hơn tiêu chuẩn của Bộ. Do đó việc tìm hiểu các qui định, tiêu chuẩn của cơ quan quản lý là hết sức cần thiết để thiết kế hệ thống xử lý đạt yêu cầu của các cơ quan này.

Tương thích với những thiết bị hay hệ thống sẵn có

Đối với việc nâng công suất, mở rộng một hệ thống xử lý sẵn có phải chú ý đến qui trình và thiết bị mới phải tương thích với những cái có sẵn để có thể tận dụng được nguồn nhân lực, vật lực sẵn có, tránh lãng phí.

Tài chính

Khả thi về mặt tài chính, các phân tích về mặt kinh tế nên dựa trên các chỉ tiêu như NPV (net present value), B/C (benefit/cost ratio), IRR (internal rate of return)... Các yếu tố về lạm phát cũng nên đưa vào để tính toán. Phải ước tính được giá vận hành và bảo trì hệ thống bao gồm các chi phí về nhân công vận hành, năng lượng, vật tư và hóa chất cung cấp cho hệ thống.

Các hệ thống nên mang lại hiệu quả kinh tế (thu lại do không phải trả thuế môi trường, từ nguồn năng lượng, phân bón thu được)

Các vật tư, thiết bị

Các thiết bị sử dụng phải là các loại có sẵn và dễ tìm trên thị trường để bảo đảm nhu cầu về phụ tùng thay thế khi có sự cố, không làm gián đoạn việc vận hành hệ thống xử lý và tiến độ xây dựng.

Phải dự trù về khả năng cung cấp các loại vật tư sử dụng cho hệ thống kể cả điện năng trong tương lai để hệ thống không bị gián đoạn do vấn đề khan hiếm các loại vật tư này.

Nhân sự

Nhân sự để vận hành và bảo trì hệ thống sau này kể cả những kỹ thuật viên. Các nhân sự này phải được tập huấn về cơ chế xử lý, các sự cố có thể xảy ra, cách khắc phục...

Các hệ thống xử lý phải tương ứng với trình độ kỹ thuật của địa phương, có thể tận dụng nguồn nhân lực địa phương (giảm chi phí đầu tư, cũng như dễ dàng tìm nhân sự vận hành các thiết bị).

Tính mềm dẻo

Có khả năng nâng công suất khi nhà máy có yêu cầu tăng sản lượng.

 

Tư vấn "lắp đặt hệ thống quản lý môi trường"
16.08.2010

Một hệ thống quản lý môi trường là một phương pháp để đánh giá và cải thiện môi trường hoạt động của tổ chức. Triển khai thực hiện thành công một hệ thống quản lý môi trường đòi hỏi phải cam kết từ tất cả các cấp của tổ chức. Nó cũng đòi hỏi một sự hiểu biết tường tận các quy trình của tổ chức các sản phẩm và dịch vụ để xác định những tác động bất lợi về môi trường. Một khi các tác động môi trường được xác định hoạt động có thể thiết lập các thủ tục để quản lý chúng và đặt mục tiêu giảm chúng.

Bước 1

Tạo cho hoạt động của một chính sách môi trường mô tả cam kết của công ty để bảo vệ môi trường. Có được chữ ký của hoạt động quản lý và hỗ trợ.

Bước 2

Đánh giá tác động môi trường của các quá trình hoạt động sản phẩm và dịch vụ bằng cách xem dữ liệu về mua nguyên vật liệu và xử lý chất thải. Quyết định của những tác động này là quan trọng nhất.

Bước 3

Xác định các quá trình đóng góp vào sự tác động môi trường quan trọng. Viết thủ tục mô tả cách tốt nhất để thực hiện những quy trình.

Bước 4

Đặt mục tiêu để loại trừ hoặc cải thiện đáng kể tác động môi trường. Các mục tiêu phải được cụ thể chẳng hạn như giảm mức tiêu thụ điện của 5 phần trăm. Tạo một kế hoạch mô tả các hành động cần thiết để đáp ứng từng mục tiêu. Xác định như thế nào công ty sẽ theo dõi tiến bộ để đáp ứng các mục tiêu.

Bước 5

Đào tạo lao động theo quy trình quản lý môi trường. Công nhân phải hiểu cách làm việc của họ ảnh hưởng đến hiệu suất môi trường của công ty.

Bước 6

Thành lập một quá trình kiểm toán để giám sát hiệu suất của môi trường hoạt động. Việc kiểm toán nên kiểm tra để đảm bảo rằng công nhân đang theo thủ tục thành lập. Thực hiện các hành động để sửa sai địa chỉ bất kỳ vấn đề được xác định.

Bước 7

Đánh giá hoạt động thay đổi và điều chỉnh các thủ tục và mục tiêu cho phù hợp.

Bước 8

Báo cáo kết quả kiểm toán và số liệu hiệu suất cho hoạt động quản lý. Xem xét kết quả ít nhất mỗi năm và đặt mục tiêu mới để tiếp tục quá trình cải tiến.

 

 



File đính kèm: Download
Tin liên quan