Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Ngành công nghiệp luyện kim và sản xuất gang thép đóng vai trò then chốt trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Tuy nhiên, hoạt động này cũng làm phát sinh lượng lớn chất thải độc hại gây áp lực nặng nề lên môi trường tự nhiên và sức khỏe cộng đồng. Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên, được thành lập từ năm 1959 và chính thức cổ phần hóa vào ngày 01/07/2009, là một trong những khu liên hợp sản xuất gang thép quy mô lớn tại Việt Nam. Trong dây chuyền sản xuất khép kín của công ty, Nhà máy Cốc hóa giữ vai trò cung cấp than cốc – nguyên liệu cơ bản cho các lò luyện gang. Mặc dù vậy, quá trình luyện than mỡ thành than cốc ở nhiệt độ cao trong điều kiện yếm khí lại là công đoạn phát sinh ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nhất, đặc biệt là nguồn nước thải chứa hàm lượng rất cao các hợp chất hữu cơ độc hại như phenol, amoni và cyanua. Trước thực trạng các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp truyền thống còn bộc lộ nhiều điểm thô sơ, việc khảo sát, phân tích và đánh giá khoa học hiệu quả vận hành của công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy là yêu cầu cấp thiết nhằm phục vụ công tác kiểm soát ô nhiễm và tái sử dụng tài nguyên nước.
Mục đích nghiên cứu của đề tài là đánh giá hiệu quả vận hành thực tế của hệ thống xử lý nước thải tại Nhà máy Cốc hóa thuộc Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên. Để hiện thực hóa mục đích trên, khóa luận xác định 5 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:
- Phân tích các nguyên nhân gây ô nhiễm về nguồn gốc phát sinh nước thải, những tác động của nước thải Nhà máy Cốc hóa đến môi trường tiếp nhận và đời sống dân cư xung quanh khu vực nhà máy.
- Khảo sát cơ cấu tổ chức hoạt động và dây chuyền công nghệ sản xuất than cốc của Nhà máy Cốc hóa.
- Tìm hiểu chi tiết quy trình công nghệ xử lý các dòng nước thải (nước thải sinh hoạt, nước mưa chảy tràn và nước thải sản xuất) đang được áp dụng tại nhà máy.
- Đánh giá hiệu quả xử lý thực tế thông qua việc lấy mẫu, phân tích các chỉ tiêu hóa lý và đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp sản xuất thép (QCVN 52:2013/BTNMT).
- Đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý nhằm giảm thiểu ô nhiễm và đưa ra khuyến nghị cải tiến công nghệ xử lý nước thải đạt hiệu quả cao hơn.
Về phạm vi và đối tượng nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Toàn bộ hệ thống xử lý nước thải tại Nhà máy Cốc hóa thuộc Tổ hợp Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên (trọng tâm là hệ thống xử lý nước thải chứa phenol bằng phương pháp sinh học kết hợp hóa lý).
- Phạm vi không gian: Khuôn viên sản xuất của Nhà máy Cốc hóa đặt tại phường Cam Giá, thành phố Thái Nguyên (tiếp giáp phía Bắc với cánh đồng và trạm xử lý nước của Xí nghiệp Năng lượng; phía Tây và phía Nam giáp Nhà máy Luyện Gang; phía Đông giáp cánh đồng).
- Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ ngày 15/08/2017 đến ngày 12/11/2017; các đợt lấy mẫu quan trắc thực địa diễn ra vào tháng 10/2017 (thuộc kỳ quan trắc môi trường đợt IV/2017).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận xây dựng nền tảng lý luận dựa trên các khái niệm chuyên ngành khoa học môi trường, kỹ thuật xử lý nước thải và hệ thống văn bản quy phạm pháp luật của Việt Nam.
Về mặt lý thuyết, tác giả tổng quan các khái niệm về tài nguyên nước (nước mặt, nước ngầm), định nghĩa ô nhiễm môi trường nước (theo Hoàng Văn Hùng, 2008 và Hiến chương Châu Âu về nước theo Lê Văn Khoa, 2001), các thông số ô nhiễm nước đặc trưng gồm: pH, hàm lượng chất rắn (tổng chất rắn TS, chất rắn lơ lửng SS/TSS, chất rắn hòa tan DS, chất rắn bay hơi VS), nhu cầu oxy hóa học (COD), oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy sinh học (BOD/BOD5), tổng nitơ (T-N) và tổng photpho (T-P). Hệ thống pháp lý áp dụng bao gồm: Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13, Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13, Nghị định 201/2013/NĐ-CP, Nghị định 67/2003/NĐ-CP, Nghị định 04/2007/NĐ-CP, Thông tư 27/2014/TT-BTNMT, Thông tư 35/2015/TT-BTNMT, Quyết định 16/2008/QĐ-BTNMT, tiêu chuẩn TCVN 5980-1995 (ISO 6107-1:2004) và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 52:2013/BTNMT (áp dụng cho nước thải công nghiệp sản xuất thép).
Về phương pháp nghiên cứu, đề tài kết hợp các phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp, khảo sát thực địa và phân tích thực nghiệm phòng thí nghiệm:
- Phương pháp thu thập và kế thừa số liệu: Tổng hợp tài liệu thuyết minh công nghệ, quy trình vận hành hệ thống xử lý nước thải, Báo cáo quan trắc môi trường năm 2016, Báo cáo ĐTM năm 2016 và số liệu sản xuất thực tế tại Nhà máy Cốc hóa.
- Phương pháp lấy mẫu nước thải: Thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 4556:1998. Mẫu nước thải được lấy bằng thiết bị bơm chuyên dụng vào bình chứa nhựa PE đã được xử lý vô trùng bằng axit HCl hoặc HNO3 1 mol/l ngâm 1 ngày và tráng lại bằng nước cất. Vị trí và thời điểm lấy mẫu gồm:
- Mẫu B1: Lấy vào lúc 08h00 ngày 13/10/2017 tại bể chứa nước thải tập trung trước xử lý.
- Mẫu B2: Lấy vào lúc 08h00 ngày 18/10/2017 tại bể chứa nước thải sau xử lý (bể cấp nước dập cốc).
- Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: Trao đổi trực tiếp với cán bộ kỹ thuật Phòng Kỹ thuật Công nghệ Nhà máy Cốc hóa và các giảng viên chuyên ngành thuộc Khoa Môi trường – Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
- Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: Các mẫu nước được bảo quản, vận chuyển và phân tích tại Trung tâm Quan trắc Môi trường tỉnh Thái Nguyên theo các tiêu chuẩn quốc gia:
- Chỉ số pH: TCVN 6492:2011 (đo bằng máy pH-meter có điện cực thủy tinh).
- Chỉ số BOD5: TCVN 6001:2008 (nuôi cấy mẫu trong tủ định nhiệt ở 20°C trong 5 ngày).
- Chỉ số COD: TCVN 4565:1998 (phương pháp chuẩn độ ngược).
- Chỉ số TSS: TCVN 6625:2000 (phương pháp lọc qua giấy lọc và sấy khô ở 103 - 105°C đến khối lượng không đổi).
- Chỉ số NH4+-N: TCVN 5988:1995 (phương pháp so màu xây dựng đường chuẩn).
- Chỉ số PO43--P: TCVN 6202:2008.
- Phương pháp xử lý, tổng hợp và so sánh: Tổng hợp số liệu đo đạc thực nghiệm, tính toán hiệu suất xử lý phần trăm (%) của từng công đoạn và đối chiếu với các giá trị giới hạn quy định tại QCVN 52:2013/BTNMT.
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ tác động môi trường của ngành luyện kim và quá trình sản xuất than cốc tại Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên. Phần này xác định rõ mục đích nghiên cứu, 5 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, ý nghĩa học tập (nâng cao năng lực chuyên môn, rèn luyện kỹ năng phân tích và đóng vai trò cán bộ môi trường tập sự) và ý nghĩa thực tiễn (cung cấp tư liệu khoa học phục vụ việc nâng cấp công nghệ xử lý chất thải tại doanh nghiệp).
Phần 2: Tổng quan tài liệu
Nội dung chương tổng hợp cơ sở khoa học, cơ sở pháp lý và cơ sở thực tiễn của đề tài:
- Tổng quan khoa học: Trình bày chi tiết các định nghĩa về nước mặt, nước ngầm, cơ chế hình thành ô nhiễm nước và ý nghĩa kỹ thuật của các thông số BOD5, COD, TSS, DO, pH, nitơ và photpho trong nước thải.
- Tổng quan pháp lý: Trích dẫn các Luật, Nghị định, Thông tư và Quy chuẩn kỹ thuật môi trường hiện hành điều chỉnh hoạt động xả thải ngành thép.
- Thực trạng sản xuất than cốc và ô nhiễm nước trên thế giới và Việt Nam: Sản lượng than cốc toàn cầu đạt khoảng 400 triệu tấn/năm (Trung Quốc chiếm 60%). Quá trình cốc hóa than đá diễn ra ở nhiệt độ trên 1000°C trong điều kiện yếm khí từ 14 đến 36 giờ, tạo ra các sản phẩm phụ độc hại như phenol, benzen. Tại Việt Nam, nguồn than mỡ khan hiếm nên Nhà máy Cốc hóa thuộc Gang thép Thái Nguyên (công suất thiết kế 150.000 tấn/năm) là một trong số rất ít đơn vị luyện cốc phục vụ sản xuất gang thép nội địa. Nghiên cứu cũng dẫn số liệu của WB/UNEP/UNIDO/WHO cho thấy nước thải luyện thép chứa hàm lượng ô nhiễm rất cao: TSS từ 4000 - 7000 mg/l, COD khoảng 500 mg/l, cyanua 15 mg/l, kẽm 35 mg/l, chì 8 mg/l.
Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Phần này mô tả đối tượng nghiên cứu là trạm xử lý nước thải Nhà máy Cốc hóa trong khoảng thời gian từ 15/08/2017 đến 12/11/2017. Bốn nội dung nghiên cứu chính được triển khai gồm:
- Đánh giá tổng quan về nhà máy và công nghệ sản xuất than cốc.
- Đánh giá chất lượng nước thải trước xử lý.
- Đánh giá chất lượng nước thải sau xử lý.
- Tính toán hiệu suất xử lý của hệ thống.
Chương cũng nêu chi tiết phương pháp lấy mẫu (mẫu B1 ngày 13/10/2017 và mẫu B2 ngày 18/10/2017), kỹ thuật bảo quản mẫu vô trùng, phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm của Trung tâm Quan trắc Môi trường Thái Nguyên theo các TCVN tương ứng và bảng thông số đối chiếu của QCVN 52:2013/BTNMT.
Phần 4: Kết quả nghiên cứu
Đây là chương nội dung trọng tâm của khóa luận, phản ánh các kết quả khảo sát và thực nghiệm:
- Dây chuyền công nghệ sản xuất: Than mỡ (từ mỏ than Phấn Mễ và nhập khẩu từ Indonesia, Trung Quốc, Colombia, Nga) được tập kết về 12 boong ke hầm than, qua kho trộn, máy nghiền kỹ (cỡ hạt 0 - 3 mm chiếm 87% ± 1%), đưa lên tháp than và nạp vào buồng than hóa của lò cốc. Khối than được gia nhiệt gián đoạn trong 17 giờ 08 phút, khi tâm bánh cốc đạt 950 - 1050°C thì được xe tống đẩy sang xe dập cốc và chuyển vào tháp dập để làm nguội bằng nước. Khí lò cốc ở nhiệt độ 750 - 850°C được làm mát bằng nước NH3 (70 - 80°C) xuống 80 - 100°C để thu hồi các sản phẩm hóa học quý (phenol, naphtalen, antraxen, benzen, toluen, nước NH3, dầu cốc thô và khí cốc nghịch).
- Hiện trạng các hệ thống xử lý nước thải:
- Nước thải sinh hoạt: Xử lý qua 5 bể tự hoại (dung tích 13 m3/bể tại văn phòng, xưởng than, xưởng hóa, xưởng cốc, nhà ăn) trước khi thoát ra suối Cam Giá.
- Nước mưa chảy tràn: Nước mưa nhà xưởng dẫn qua hệ thống mương hố ga lắng cặn; nước mưa bãi than dẫn qua 3 bể lắng dung tích 1000 m3/bể để thu hồi than bùn trước khi xả ra suối Cam Giá.
- Nước thải sản xuất: Nước hầm than và lọc bụi xyclon được lắng xả ra khu vực Lưu Xá; nước làm mát trục cán (bể 100 m3) và nước dập cốc được tuần hoàn tái sử dụng. Nước thải chứa phenol phát sinh từ khu vực chưng cất dầu cốc với lưu lượng 40 - 45 m3/ngày được xử lý tại hệ thống xử lý sinh học có công suất thiết kế 76 - 77 m3/ngày.
- Quy trình và thông số kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải chứa phenol: Nước thải sau khi tách sơ bộ dầu mỡ được đưa vào Bể điều hòa (kích thước 8000 x 1560 x 3200 mm), qua thiết bị phản ứng keo tụ để chỉnh pH và châm hóa chất, chuyển sang Bể lắng cặn tách dầu mỡ (kích thước 3600 x 2600 x 2800 mm). Tiếp theo, nước chảy vào Bể Aeroten (kích thước 12000 x 4400 x 4300 mm) để vi sinh vật hiếu khí phân hủy phenol và các hợp chất chứa nitơ với sự hỗ trợ của máy nén khí (lưu lượng 56 l/giờ, áp suất 0,7 at, động cơ 5,5 kW) và bơm nước (lưu lượng 6 - 8 m3/h, cột áp 25 m). Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính chảy sang Bể lắng đứng (chiều cao h = 4 m), bùn hoạt tính một phần hồi lưu về bể Aeroten, phần dư cùng bùn từ hố ga chuyển vào bể chứa bùn loãng để bơm (lưu lượng 9 m3/h, động cơ 3 kW) cấp vào máy ép lọc khung bản (25 bản kích thước 470 x 470 mm). Nước trong từ bể lắng đứng qua bể lắng keo tụ và toàn bộ nước sau xử lý được dẫn về bể chứa nước dập cốc để tái sử dụng hoàn toàn cho sản xuất.
- Chất lượng nước thải trước và sau xử lý: Số liệu quan trắc cho thấy nước thải trước xử lý bị ô nhiễm nghiêm trọng, vượt quy chuẩn nhiều lần. Sau quy trình xử lý, tất cả các chỉ tiêu đều hạ thấp đạt quy chuẩn cho phép.
| STT |
Thông số ô nhiễm |
Đơn vị |
Nước thải trước xử lý |
Nước thải sau xử lý |
QCVN 52:2013/BTNMT |
| 1 |
pH |
- |
9,4 |
6,5 |
5,0 – 9,0 |
| 2 |
BOD5 |
mg/l |
408,14 |
< 4 |
50 |
| 3 |
COD |
mg/l |
971,16 |
< 15 |
150 |
| 4 |
TSS |
mg/l |
398,50 |
72,8 |
100 |
| 5 |
NH4+-N |
mg/l |
361,22 |
1,27 |
- |
| 6 |
PO43--P |
mg/l |
85,27 |
0,2 |
- |
| 7 |
Phenol |
mg/l |
15,26 |
< 0,001 |
0,5 |
| 8 |
As |
mg/l |
- |
0,0054 |
- |
| 9 |
Cd |
mg/l |
- |
< 0,0005 |
0,1 |
| 10 |
Pb |
mg/l |
- |
0,0027 |
- |
| 11 |
Hg |
mg/l |
- |
< 0,0005 |
0,01 |
| 12 |
CN- |
mg/l |
- |
< 0,01 |
0,5 |
| 13 |
Dầu mỡ |
mg/l |
- |
< 0,3 |
10 |
| 14 |
Coliform |
MPN/100ml |
- |
1300 |
- |
- Hiệu suất xử lý của hệ thống:
- Hiệu suất xử lý BOD5 đạt: 99,01% (từ 408,14 mg/l xuống < 4 mg/l).
- Hiệu suất xử lý COD đạt: 98,45% (từ 971,16 mg/l xuống < 15 mg/l).
- Hiệu suất xử lý TSS đạt: 74,9% (từ 398,50 mg/l xuống dưới ngưỡng cho phép).
- Hiệu suất xử lý NH4+-N đạt: 99,6% (từ 361,22 mg/l xuống 1,27 mg/l).
- Hiệu suất xử lý PO43--P đạt: 99,76% (từ 85,27 mg/l xuống 0,2 mg/l).
- Hiệu suất xử lý Phenol đạt: 99,99% (từ 15,26 mg/l xuống < 0,001 mg/l).
- Chỉ số pH chuyển dịch từ môi trường kiềm (9,4) về môi trường trung tính (6,5), đáp ứng hoàn toàn điều kiện kỹ thuật để tái sử dụng.
Phần 5: Kết luận và kiến nghị
Tác giả đúc kết các nhận định tổng quát về hiệu quả làm việc của trạm xử lý nước thải sinh học, khẳng định giải pháp tuần hoàn khép kín nước thải sau xử lý cho khâu dập cốc đã giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm phenol và tiết kiệm nước ngọt. Đồng thời, tác giả đưa ra các nhóm giải pháp và kiến nghị nâng cao hiệu quả quản lý môi trường tại nhà máy.
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính
Hệ thống xử lý nước thải chứa phenol bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí kết hợp keo tụ - lắng tại Nhà máy Cốc hóa đạt hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm rất cao:
- Khử gần như hoàn toàn hợp chất phenol độc hại với hiệu suất đạt 99,99%, nồng độ sau xử lý đạt < 0,001 mg/l (thấp hơn 500 lần so với ngưỡng giới hạn 0,5 mg/l của QCVN 52:2013/BTNMT).
- Làm giảm hàm lượng chất hữu cơ vượt bậc: BOD5 giảm 99,01% (đạt < 4 mg/l), COD giảm 98,45% (đạt < 15 mg/l).
- Hiệu suất loại bỏ dinh dưỡng (Amoni, Photphat) đạt trên 99,6%, hàm lượng cặn lơ lửng TSS đạt 72,8 mg/l nằm trong ngưỡng an toàn môi trường.
- Toàn bộ lượng nước thải sau xử lý (40 - 45 m3/ngày) được tuần hoàn 100% về tháp dập cốc, tạo thành chu trình sản xuất khép kín, không phát thải phenol ra nguồn tiếp nhận tự nhiên (suối Cam Giá, sông Cầu).
Giải pháp và kiến nghị của tác giả
Khóa luận đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý môi trường đối với Nhà máy Cốc hóa:
- Tăng cường giáo dục, tuyên truyền nhằm nâng cao ý thức chấp hành vệ sinh công nghiệp và quy định bảo vệ môi trường cho toàn thể cán bộ công nhân viên.
- Đầu tư xây dựng đồng bộ các hạng mục công trình phụ trợ bảo vệ môi trường: trồng hệ thống cây xanh chắn bụi, thiết kế bãi đổ thải đúng quy định kỹ thuật và hoàn thiện hệ thống thu gom, phân loại rác thải.
- Đổi mới thiết bị và cải tiến công nghệ xử lý nước thải nhằm kiểm soát chặt chẽ hơn nữa hàm lượng phenol, dầu mỡ và coliform theo tiêu chuẩn TCVN 5945:2005.
- Lắp đặt hệ thống phun mưa nhân tạo tại khu vực xưởng cốc để giảm nồng độ bụi phát tán và hạ nhiệt độ môi trường làm việc; đồng thời xây dựng phương án ứng cứu sự cố hóa chất, môi trường tại các bể xử lý.
Đóng góp thực tiễn
Khóa luận đã khảo sát toàn diện và cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chi tiết về kích thước công trình, thông số thiết bị và hiệu suất loại bỏ ô nhiễm của trạm xử lý nước thải chứa phenol tại Nhà máy Cốc hóa Gang thép Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu là tài liệu thực tế chứng minh tính hiệu quả của mô hình xử lý sinh học kết hợp tuần hoàn nước dập cốc, đóng góp luận cứ khoa học cho công ty trong việc quản lý vận hành và lập phương án đầu tư nâng cấp, mở rộng sản xuất giai đoạn tiếp theo.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Dữ liệu thực nghiệm của khóa luận được thu thập trong phạm vi đợt quan trắc môi trường đợt IV/2017 với số lượng mẫu phân tích hạn chế (02 mẫu đơn đại diện trước và sau xử lý vào các ngày 13/10 và 18/10/2017). Nghiên cứu chưa theo dõi được biến động chất lượng nước thải theo chu kỳ thời gian dài hơn (giữa các mùa mưa - khô) hoặc khi dây chuyền luyện cốc thay đổi đột ngột tỷ lệ phối trộn than nguyên liệu. Khóa luận cũng chưa đi sâu phân tích thành phần vi sinh vật đặc thù trong bùn hoạt tính hiếu khí của bể Aeroten khi tải lượng phenol biến động.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Nghiên cứu tối ưu hóa chế độ sục khí và tải trọng bùn hoạt tính trong bể Aeroten để tiết kiệm năng lượng điện; thử nghiệm các giải pháp kiểm soát và xử lý nâng cao các hợp chất coliform, dầu mỡ đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 5945:2005; nghiên cứu các phương án tự động hóa kiểm soát nồng độ pH và châm hóa chất keo tụ trong dây chuyền xử lý nước thải luyện cốc.
Giá trị tham khảo
Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên và học viên: Các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Hóa học và Luyện kim tham khảo về phương pháp luận đánh giá hệ thống xử lý nước thải công nghiệp thực tế, phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích nước thải theo tiêu chuẩn TCVN.
- Kỹ sư và cán bộ quản lý môi trường: Cán bộ kỹ thuật tại các nhà máy luyện gang thép, cơ sở sản xuất than cốc hoặc các nhà máy hóa chất có nguồn thải chứa phenol, hợp chất hữu cơ vòng thơm và amoni cao.
- Phần giá trị nhất: Thuyết minh chi tiết sơ đồ công nghệ sản xuất than cốc thu hồi sản phẩm hóa; bản vẽ/kích thước hình học của các đơn nguyên xử lý (bể điều hòa, bể tách dầu mỡ, bể Aeroten, bể lắng đứng, máy ép bùn khung bản) cùng số liệu thực nghiệm chứng minh hiệu quả xử lý phenol đạt 99,99% trong mô hình tuần hoàn nước công nghiệp.
Câu hỏi thường gặp
1. Nước thải chứa phenol tại Nhà máy Cốc hóa phát sinh từ những công đoạn nào và có lưu lượng bao nhiêu?
Nước thải chứa phenol phát sinh chủ yếu từ các thiết bị thu hồi và chưng cất sản phẩm hóa học như thùng chứa dầu, tháp chưng cất và khu vực chưng cất dầu cốc thô. Lưu lượng phát sinh dao động trong khoảng 40 - 45 m3/ngày tùy thuộc vào sản lượng sản xuất của lò cốc; công suất thiết kế của trạm xử lý là 76 - 77 m3/ngày.
2. Nước thải sản xuất của nhà máy trước khi xử lý có mức độ ô nhiễm vượt chuẩn như thế nào?
Theo kết quả phân tích mẫu nước thải đầu vào, các thông số ô nhiễm đều vượt xa ngưỡng cho phép của QCVN 52:2013/BTNMT: Phenol đạt 15,26 mg/l (vượt 30,5 lần so với quy chuẩn 0,5 mg/l); BOD5 đạt 408,14 mg/l (vượt 8,1 lần so với chuẩn 50 mg/l); COD đạt 971,16 mg/l (vượt 6,47 lần so với chuẩn 150 mg/l); TSS đạt 398,50 mg/l (vượt 3,9 lần so với chuẩn 100 mg/l) và pH ở mức kiềm cao 9,4.
3. Hệ thống xử lý nước thải chứa phenol của Nhà máy Cốc hóa gồm những công trình đơn vị chính nào?
Hệ thống gồm các công trình đơn vị nối tiếp: Thiết bị tách dầu mỡ sơ bộ -> Bể điều hòa (8000 x 1560 x 3200 mm) -> Thiết bị phản ứng keo tụ -> Bể lắng cặn, tách dầu mỡ (3600 x 2600 x 2800 mm) -> Bể Aeroten sinh học hiếu khí bùn hoạt tính (12000 x 4400 x 4300 mm) -> Bể lắng đứng bậc 2 (chiều cao h = 4 m, có hệ thống bơm tuần hoàn bùn) -> Bể lắng keo tụ -> Bể chứa nước dập cốc. Phần bùn loãng được gom về bể chứa và ép bằng máy ép lọc khung bản (25 khung bản kích thước 470 x 470 mm).
4. Nước thải sau khi xử lý được thải ra môi trường tự nhiên hay xử lý như thế nào?
Nước thải sau quá trình xử lý sinh học và lắng keo tụ không xả trực tiếp ra sông suối bên ngoài mà được dẫn toàn bộ về bể chứa nước dập cốc để bơm tuần hoàn phục vụ công đoạn làm nguội than cốc tại tháp dập. Quy trình này vừa giúp tiết kiệm nguồn nước cấp vừa ngăn ngừa nguy cơ phát tán chất ô nhiễm ra lưu vực suối Cam Giá và sông Cầu.
5. Hiệu suất xử lý thực tế đối với các thông số ô nhiễm chính đạt bao nhiêu?
Hệ thống xử lý đạt hiệu suất làm sạch rất cao: Phenol giảm 99,99% (từ 15,26 mg/l xuống < 0,001 mg/l); BOD5 giảm 99,01% (từ 408,14 mg/l xuống < 4 mg/l); COD giảm 98,45% (từ 971,16 mg/l xuống < 15 mg/l); NH4+-N giảm 99,6% (từ 361,22 mg/l xuống 1,27 mg/l); PO43--P giảm 99,76% (từ 85,27 mg/l xuống 0,2 mg/l) và pH được trung tính hóa từ 9,4 về 6,5.
Kết luận
Khóa luận của tác giả Trần Thành Đạt đã hoàn thành việc khảo sát công nghệ sản xuất, nhận diện các nguồn thải và đánh giá chi tiết hiệu quả xử lý nước thải tại Nhà máy Cốc hóa thuộc Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên. Kết quả phân tích thực nghiệm cho thấy hệ thống xử lý sinh học hiếu khí kết hợp keo tụ - lắng vận hành ổn định, loại bỏ tới 99,99% phenol và đưa toàn bộ các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ về dưới ngưỡng giới hạn của QCVN 52:2013/BTNMT. Mô hình tuần hoàn 100% nước sau xử lý phục vụ công đoạn dập cốc là giải pháp kỹ thuật phù hợp, góp phần kiểm soát ô nhiễm và sử dụng hiệu quả tài nguyên nước trong ngành công nghiệp luyện kim gang thép.
