ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, nƣớc ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nƣớc hòa nhập cùng các nƣớc khác trong khu vực. Ngành công nghiệp không ngừng phát triển đem lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế nhƣ: tạo ra các sản phẩm phục vụ trong và ngoài nƣớc, giải quyết vấn đề việc làm cho ngƣời lao động,. Tuy nhiên, với sự phát triển của ngành công nghiệp thì nguồn tài nguyên thiên nhiên bị khai thác ngày càng nhiều dẫn đến cạn kiệt. Các chất thải từ ngành công nghiệp đổ ra môi trƣờng rất lớn làm mất đi khả năng tự làm sạch của môi trƣờng.
Ngoài ra, phần lớn các thiết bị của ngành sản xuất ở nƣớc ta thì chƣa đƣợc đầu tƣ và hiện đại hóa hoàn toàn. Quy trình công nghệ chƣa triệt để. Hòa cùng xu thế phát triển của đất nƣớc, ngành công nghiệp sản xuất phân bón cũng có những bƣớc tiến nhất định. Bất chấp quỹ đất không thể mở rộng; nhƣng do đƣợc hỗ trợ về giá nguyên liệu đầu vào, và những tiến bộ về công nghệ sản xuất dẫn đến chất lƣợng sản phẩm tốt, giá thành rẻ có khả năng cạnh tranh với các đối thủ trong và ngoài nƣớc.
Hiện nay, ngành phân bón không chỉ cung cấp sản phẩm cho nhu cầu trong nƣớc mà còn xuất khẩu ra bên ngoài. Tuy nhiên, quá trình sản xuất phân bón lại thải rất nhiều chất thải có hại ra ngoài môi trƣờng gây ô nhiễm nghiêm trọng. Đặc biệt là nƣớc thải của ngành bị ô nhiễm bởi các nguồn khác nhau và có đặc tính khác nhau và rất khó xử lý. Mặt khác, các công ty vẫn còn trộn chung nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải sản xuất có đặc tính khác nhau cùng vào hệ thống xử lý dẫn đến hiệu quả xử lý không cao và không đạt quy chuẩn.
Nhận thấy vấn đề đó, đề tài tập trung “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty Cổ phần DAP số 2–Vinachem tại huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai” với mục tiêu đƣa ra hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt của ngành sản xuất phân bón đạt quy chuẩn Việt Nam với chi phí đầu tƣ thấp. Đề tài hy vọng kết quả nghiên cứu này sẽ là một phƣơng pháp tham khảo cho việc nghiên cứu và xử lý nƣớc thải sinh hoạt của các công ty sản xuất phân bón trong tƣơng lai. 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt 1.
Khái niệm nước thải sinh hoạt Theo PGS. Nguyễn Văn Phƣớc, nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc thải nhà tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nƣớc rửa sàn nhà,. Nƣớc thải sinh hoạt chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Đặc điểm cơ bản của nƣớc thải sinh hoạt là hàm lƣợng các chất hữu cơ không bền sinh học nhƣ cacbonhydrat, protein, mỡ, chất dinh dƣỡng (photphat, nito), vi trùng, chất rắn và mùi (Giáo trình Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học) Theo QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải sinh hoạt: Nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc thải ra từ các hoạt động sinh hoạt của con ngƣời nhƣ ăn uống, tắm giặt, vệ sinh cá nhân 1.
Nguồn phát sinh nước thải Nƣớc thải sinh hoạt phát sinh từ các hoạt động sống hàng ngày của con ngƣời nhƣ tắm rửa, bài tiết, chế biến thức ăn. Khối lƣợng nƣớc thải của cộng đồng dân cƣ phụ thuộc vào quy mô dân số, tiêu chuẩn cấp nƣớc, khả năng và đặc điểm của hệ thống thoát nƣớc. Tiêu chuẩn nƣớc thải sinh hoạt ở các khu dân cƣ đô thị thƣờng là 100 – 250 lít/ngƣời.ngày đêm (đối với các nƣớc đang phát triển) và từ 150 – 500 lít/ngƣời. Ở nƣớc ta hiện nay, tiêu chuẩn cấp nƣớc sinh hoạt dao động từ 120 – 180 lít/ngƣời.
Đối với khu vực nông thôn tiêu chuẩn cấp nƣớc từ 50 – 100 lít/ngƣời. Thông thƣờng tiêu chuẩn nƣớc thải lấy khoảng 80 – 100% tiêu chuẩn nƣớc cấp. Nƣớc thải sinh hoạt đƣợc thu gom từ các căn hộ, cơ quan, trƣờng học, khu dân cƣ, cơ sở kinh doanh, chợ. Các trung tâm đô thị thƣờng có tiêu chuẩn sử dụng nƣớc cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn.
Do đó, lƣợng nƣớc thải sinh hoạt tính trên đầu ngƣời cũng có sự khác biệt giữa các khu vực này. Tại các khu đô thị thƣờng có hệ thống thoát nƣớc dẫn ra các con sông, kênh, rạch, đối với các khu vực ngoại thành, nông thôn thƣờng chƣa có hệ thống 1 thoát nƣớc nên nƣớc nên nƣớc thải đƣợc dẫn thẳng ra các mƣơng rãnh, ao hồ và thoát bằng hình thức tự thấm là chủ yếu. Tải trọng chất bẩn tính cho một ngƣời trong ngày đêm Hệ số phát thải Chỉ tiêu ô nhiễm Các quốc gia gần gũi Theo tiêu chuẩn Việt Nam với Việt Nam (TCXD - 51 - 84) Chất rắn lơ lửng 70 – 145 50 - 55 BOD5 45 – 54 25 - 30 COD 72 – 102 - Nitơ tổng cộng (N) 6 – 12 - + Nitơ amoni (N-NH4 ) 2.8 7 Phospho tổng số(P) 0.7 Chất hoạt động bề mặt - 2.5 Dầu mỡ 10 – 30 - (Nguồn: GS. Lâm Minh Triết, 2006) 1.
Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt Thành phần và tính chất nƣớc thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào nguồn gốc nƣớc thải. Đặc điểm chung của nƣớc thải sinh hoạt là thành phần của chúng tƣơng đối ổn định. Các thành phần này bao gồm 52% chất hữu cơ, 48% chất vô cơ, nồng độ chất hữu cơ trong nƣớc thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 – 450 mg/l theo trọng lƣợng khô, khoảng 20 – 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Ngoài ra nƣớc thải sinh hoạt còn chứa nhiều các vi sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng.
Phần lớn các vi sinh vật trong nƣớc thải là các vi khuẩn và vi rút gây bệnh nhƣ: các vi khuẩn gây dịch tả, lỵ, thƣơng hàn Thành phần nƣớc thải đƣợc chia làm hai nhóm chính: Thành phần vật lý: Nhóm 1: gồm các chất không tan ở dạng lơ lửng kích thƣớc lớn (những hạt có đƣờng kính lớn hơn 10-1 mm) và ở dạng huyền phù, nhũ tƣơng, bọt (những hạt có đƣờng kính từ 10-4 đến 10-1 mm). Nhóm 2: gồm các chất ở dạng keo (những hạt có kích thƣớc từ 10-6 đến 10-4 mm). 2 Nhóm 3: gồm các chất hòa tan ở dạng phân tử. Những hạt này có đƣờng kính nhỏ hơn 10-6 mm.
Chúng không tạo thành pha riêng mà trở thành hệ một pha hay còn gọi là dung dịch thật. Thành phần hóa học: đƣợc biểu thị dƣới dạng các chất trong nƣớc thải có các tính chất hóa học khác nhau, đƣợc chia thành ba nhóm: Thành phần vô cơ: cát, sét, xỉ, axit vô cơ, các ion của muối phân ly. Thành phần hữu cơ: các chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật, cặn bã, bài tiết. Các chất chứa nitơ: ure, protein, acid amin.
Các hợp chất nhóm hydrocacbon: mỡ, xà phòng, cellulose. Các hợp chất có chứa phospho, lƣu huỳnh. Thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn. Ngành hoá chất phân bón Trên thế giới Ngành công nghiệp sản xuất phân bón đƣợc ra đời vào cuối thế kỷ XVIII và nửa đầu thế kỷ XIX, bắt đầu từ vùng tây bắc của châu Âu (IFA, 1998).
Tuy nhiên ngành hóa chất phân bón chỉ thật sự phát triển mạnh vào những năm 60 của thế kỷ XX khi mà cuộc cách mạng xanh ra đời. Từ năm 1960 đến 1990 lƣợng phân bón của thế giới cũng gia tăng từ 30 triệu tấn lên 138 triệu tấn. Việc ứng dụng các giống cây trồng có năng suất cao và kỹ thuật canh tác mới vào thời điểm đó đã đƣa sản lƣợng lƣơng thực tăng từ 830 triệu tấn lên 1.820 triệu tấn trong vòng 30 năm đó, trong khi đó diện tích đất sử dụng chỉ tăng từ 1,4 tỷ ha lên 1,48 tỷ ha (IFA, 1998). Nhƣ vậy, với diện tích đất chỉ tăng 3,5% trong khi sản lƣợng lƣơng thực tăng đến 120% trong vòng 30 đã năm nói lên vai trò của thâm canh trong đó phân bón giữ vai trò quyết định.
Theo FAO (1980), phân bón làm gia tăng năng suất đến 55% ở những nƣớc đang phát triển trong giai đoạn 1965 đến 1975 cứ đầu tƣ 1 kg N-P2O5-K2O sẽ thu đƣợc 10 kg hạt ngũ cốc. 3 Vì vậy trong giai đoạn này các nƣớc đang phát triển sử dụng phân bón rất nhiều từ 4 triệu tấn năm 1960 lên đến 65 triệu tấn năm 1990 để gia tăng năng suất. Theo số liệu của FAO và UNIDO, lƣợng phân bón hóa học sử dụng trong nông nghiệp trên thế giới tăng chóng mặt. Cụ thể, giai đoạn từ 1991-1993 đến giai đoạn 1945-1950, phân đạm tăng 13 lần, lân tăng 3,5 lần và kali tăng 2,5 lần.
Năm 1986, thế giới sản xuất 129 triệu tấn phân bón hóa học, đến năm 1990 tăng lên 138 triệu tấn và 2002 đã đạt gần 144 triệu tấn… Tại Pháp, năng suất lúa mì và lƣợng phân bón sử dụng có quan hệ rất chặt chẽ. Nếu năm 1850, phân bón chƣa sử dụng nhiều thì năng suất chỉ đạt 1 tấn/ha, đến năm 1960, khi sử dụng 1,1 triệu tấn N-P2O5-K2O đã đƣa năng suất lên đến 1,6 tấn/ha và năm 1973, tiêu thụ 5,8 triệu tấn N-P2O5-K2O thì năng suất tăng lên đến 4,5 tấn/ha (IFA, 1998). Tại Ấn Độ, năm 1960 chỉ tiêu thụ có 1 triệu tấn dinh dƣỡng thì năm 1990 con số này lên đến 10 triệu tấn và năm 2002 là 17 triệu tấn. Bruinsma (2003) cho biết trong thập niên 1970-1980 sản lƣợng cây có hạt tại Ấn Độ gia tăng chủ yếu là do phân bón.
Còn theo Viyas 1983, (dẫn theo Heisey và Mwangi, 1996) thì từ giữa những năm 1960 phân bón đóng góp vào việc gia tăng năng suất ở các nƣớc đang phát triển tại châu Á từ 50-75%. Sự phát triển dân số đòi hỏi sự tăng cƣờng sản xuất nông nghiệp để đảm bảo an toàn lƣơng thực trên quỹ đất ngày càng hạn chế về số lƣợng. Trong một số giai đoạn tình hình kinh tế thế giới bất ổn, sản xuất khủng hoảng kéo sản xuất và tiêu thụ phân bón giảm xuống. Năm 2008-2009 lƣợng phân bón tiêu thụ toàn cầu giảm mạnh, cùng với khủng khoảng kinh tế tại nhiều nƣớc.
Mức tiêu thụ phân bón đạt gần 173 triệu vào năm 2007, sau đó giảm mạnh xuống còn 155,3 triệu tấn vào năm 2008-2009 và tăng trở lại từ cuối năm 2009 lên 163,5 triệu tấn, đạt 172,6 triệu tấn năm 2010-2011 và 176,8 triệu tấn năm 2011-2012.