Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Sorbitol Tại Công Ty CP Công Nghiệp Hóa Chất Tây Ninh

Dự án thiết kế hệ thống xử lý nước thải Sorbitol tại Công ty CP Công Nghiệp Hóa Chất Tây Ninh ra đời nhằm giải… 119 trang · Trường Đại Học Tây Ninh · 2023.

• Trường học: Trường Đại Học Tây Ninh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Môi Trường
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Sorbitol Tại Công Ty CP Công Nghiệp Hóa Chất Tây Ninh
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tây Ninh

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• TÓM TẮT ĐỒ ÁN
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• Mục tiêu nghiên cứu
• Nội dung nghiên cứu
• Đối tượng và giới hạn nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về nước thải
• 1.1.1. Khái niệm
• 1.1.2. Phân loại
• 1.1.3. Các thông số đặc trưng ô nhiễm
• 1.2. Giới thiệu về sorbitol, sản lượng và tình hình tiêu thụ
• 1.2.1. Tình hình tiêu thụ
• 1.3. Tổng quan về nước thải sorbitol
• 1.3.1. Nguồn gốc phát sinh
• 1.3.2. Thành phần và tính chất nước thải sorbitol
• 1.4. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sorbitol
• 1.4.1. Phương pháp xử lý cơ học
• 1.4.2. Phương pháp hóa lý
• 1.4.3. Phương pháp xử lý hóa học
• 1.4.4. Phương pháp xử lý sinh học
• 1.5. Giới thiệu về Công ty CP Công nghiệp Hóa chất Tây Ninh
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 2.1. Cơ sở và yếu tố cần chú ý khi lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý
• 2.1.1. Thông số đầu vào của nước thải
• 2.1.2. Quy chuẩn nước thải sau xử lý
• 2.1.3. Các yếu tố cần khi lựa chọn công nghệ
• 2.2. Đề xuất công nghệ xử lý
• 2.3. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KHÁI TOÁN KINH PHÍ THỰC HIỆN
• 3.1. Tính toán các công trình đơn vị
• 3.1.1. Thông số tính toán
• 3.1.3. Bể thu gom + điều hòa
• 3.1.4. Bể keo tụ
• 3.1.5. Bể tạo bông
• 3.1.6. Bể lắng đứng 1
• 3.1.9. Bể lắng đứng 2
• 3.1.10. Bể khử trùng
• 3.1.11. Bể chứa bùn
• 3.2. Dự toán kinh phí thực hiện
• 3.2.1. Dự toán kinh phí xây dựng
• 3.2.2. Dự toán chi phí thiết bị
• 3.2.3. Tổng chi phí đầu tư
• 3.2.4. Chi phí nhân công
• 3.2.5. Chi phí hóa chất
• 3.2.6. Chi phí điện năng
• 3.2.7. Chi phí xử lý 1m³ nước thải
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Toàn Cảnh Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Sorbitol Tại Tây Ninh

Dự án thiết kế hệ thống xử lý nước thải Sorbitol tại Công ty CP Công Nghiệp Hóa Chất Tây Ninh ra đời nhằm giải quyết bài toán môi trường cấp bách, phát sinh từ quá trình mở rộng sản xuất. Ngành công nghiệp sản xuất Sorbitol, dù còn mới tại Việt Nam, đang có tiềm năng phát triển mạnh mẽ do nhu cầu tiêu thụ trong nước ngày càng tăng, đặc biệt trong lĩnh vực thực phẩm và dược mỹ phẩm. Theo dự báo, nhu cầu có thể lên đến 40.000 tấn vào năm 2020. Tuy nhiên, sự phát triển này không thể tách rời trách nhiệm bảo vệ môi trường. Nước thải từ nhà máy sản xuất Sorbitol có những đặc tính ô nhiễm phức tạp, đòi hỏi một giải pháp xử lý nước thải hiệu quả và bền vững. Hệ thống được thiết kế với công suất 169 m³/ngày, không chỉ đáp ứng nhu cầu mở rộng của nhà máy mà còn góp phần bảo vệ nguồn nước khu vực. Mục tiêu chính của dự án là đảm bảo chất lượng nước sau xử lý tuân thủ nghiêm ngặt QCVN 40:2011/BTNMT cột B, trước khi xả vào hệ thống thu gom của Cụm công nghiệp. Việc lựa chọn công nghệ và thiết kế các công trình đơn vị được tính toán kỹ lưỡng dựa trên các cơ sở pháp lý, kinh tế và kỹ thuật, nhằm tối ưu hóa chi phí đầu tư và vận hành. Đây là một bước đi quan trọng, thể hiện cam kết phát triển bền vững của doanh nghiệp, đồng thời là hình mẫu cho các hệ thống XLNT nhà máy hóa chất khác tại Việt Nam. Quá trình này cần sự tư vấn môi trường tại Tây Ninh chuyên sâu để đảm bảo tính tuân thủ và hiệu quả lâu dài.

1.1. Nhu cầu cấp thiết của dự án xử lý nước thải nhà máy

Sự phát triển của ngành công nghiệp hóa chất, đặc biệt là sản xuất Sorbitol, luôn đi kèm với những thách thức về môi trường. Tại Công ty CP Công Nghiệp Hóa Chất Tây Ninh, việc mở rộng quy mô sản xuất để đáp ứng nhu cầu thị trường là một bước đi tất yếu. Tuy nhiên, điều này cũng đồng nghĩa với việc gia tăng lưu lượng và tải lượng ô nhiễm trong nước thải. Nước thải không qua xử lý sẽ gây ra những hệ lụy nghiêm trọng cho hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Do đó, việc xây dựng một trạm xử lý nước thải công nghiệp hóa chất hiện đại, hoạt động ổn định là yêu cầu bắt buộc và cấp thiết. Dự án không chỉ là nghĩa vụ tuân thủ pháp luật môi trường mà còn là một phần trong chiến lược phát triển bền vững, nâng cao hình ảnh và trách nhiệm xã hội của doanh nghiệp.

1.2. Mục tiêu thiết kế và tiêu chuẩn đầu ra QCVN 40 2011 BTNMT

Mục tiêu cốt lõi của đồ án là thiết kế một hệ thống xử lý nước thải có khả năng xử lý triệt để các chất ô nhiễm đặc thù của ngành sản xuất Sorbitol. Cụ thể, hệ thống phải đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt các chỉ tiêu theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, cột B. Các thông số chính cần kiểm soát bao gồm pH, SS (chất rắn lơ lửng), BOD₅ (nhu cầu oxy sinh hóa), COD (nhu cầu oxy hóa học), Tổng Nitơ và Tổng Coliform. Việc tuân thủ quy chuẩn này không chỉ giúp doanh nghiệp tránh được các rủi ro pháp lý mà còn bảo vệ nguồn tiếp nhận, góp phần duy trì chất lượng môi trường nước chung của khu vực.

II. Thách Thức Khi Xử Lý Nước Thải Hàm Lượng COD Cao Từ Sorbitol

Thách thức lớn nhất trong quy trình xử lý nước thải sản xuất sorbitol chính là nồng độ các chất hữu cơ rất cao. Theo dữ liệu phân tích từ Công ty CP Công Nghiệp Hóa Chất Tây Ninh (2016), nước thải đầu vào có chỉ số BOD₅ là 2088 mg/l, vượt tiêu chuẩn cho phép (cột B) đến 42 lần. Tương tự, chỉ số COD là 3070 mg/l, cao hơn quy chuẩn 20 lần. Đây là những con số cho thấy mức độ ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng, chủ yếu bắt nguồn từ tinh bột, protein và các sản phẩm phụ trong quá trình rửa thiết bị, lọc và cô đặc. Việc xử lý nước thải hàm lượng COD cao đòi hỏi phải áp dụng các công nghệ tiên tiến có khả năng phân hủy sinh học mạnh mẽ. Nếu không được xử lý triệt để, lượng chất hữu cơ này khi xả ra môi trường sẽ làm suy giảm nhanh chóng nồng độ oxy hòa tan (DO) trong nước, gây chết hàng loạt các loài thủy sinh và tạo ra mùi hôi thối do quá trình phân hủy yếm khí tự nhiên. Bên cạnh đó, chất rắn lơ lửng (SS) ở mức 216 mg/l cũng là một vấn đề cần giải quyết để tránh gây tắc nghẽn và ảnh hưởng đến các công trình xử lý phía sau. Do đó, việc lựa chọn một công nghệ xử lý nước thải sorbitol phù hợp, kết hợp nhiều phương pháp khác nhau, là yếu tố then chốt quyết định sự thành công của toàn bộ hệ thống.

2.1. Phân tích đặc tính nước thải sản xuất sorbitol

Để thiết kế hệ thống xử lý hiệu quả, việc phân tích chi tiết đặc tính nước thải sản xuất sorbitol là bước đầu tiên và quan trọng nhất. Nước thải phát sinh chủ yếu từ các công đoạn rửa thiết bị, do đó chứa cặn tinh bột, các chất hữu cơ hòa tan và hóa chất tẩy rửa như HCl, NaOH. Dưới đây là bảng phân tích các thông số ô nhiễm chính trong nước thải đầu vào của nhà máy:

Thông số	Đơn vị	Đầu vào	QCVN 40:2011/BTNMT - Cột B	Mức độ vượt
pH	-	6,8	5,5 - 9	Đạt
SS	mg/l	216	100	Vượt 2 lần
BOD₅	mg/l	2088	50	Vượt 42 lần
COD	mg/l	3070	150	Vượt 20 lần
Tổng N	mg/l	27,3	40	Đạt
Tổng Coliform	MPN/100ml	6000	5000	Vượt 1 lần

(Nguồn: Công ty CP Công nghiệp hóa chất Tây Ninh, 2016)

2.2. Các chỉ số ô nhiễm hữu cơ vượt ngưỡng và rủi ro

Các chỉ số BOD₅ và COD vượt ngưỡng ở mức báo động là mối nguy lớn nhất. Nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (BOD₅) và tổng lượng chất hữu cơ (COD) cao cho thấy nước thải có khả năng gây ô nhiễm nghiêm trọng. Khi thải ra môi trường, các vi sinh vật sẽ sử dụng một lượng lớn oxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ này, dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa, suy kiệt oxy trong nguồn nước, ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái thủy sinh. Ngoài ra, sự phân hủy yếm khí các chất hữu cơ còn sinh ra các khí độc như H₂S, CH₄ gây mùi hôi và ô nhiễm không khí. Vì vậy, việc giảm thiểu các chỉ số này là ưu tiên hàng đầu trong thiết kế hệ thống XLNT nhà máy hóa chất.

III. Phương Pháp Xử Lý Nước Thải Sorbitol Kết Hợp Hóa Lý Sinh Học

Để giải quyết hiệu quả đặc tính phức tạp của nước thải Sorbitol, giải pháp được đề xuất là kết hợp giữa phương pháp xử lý hóa lý và công nghệ sinh học xử lý nước thải. Sự kết hợp này cho phép xử lý hiệu quả cả chất rắn lơ lửng và các chất hữu cơ hòa tan có nồng độ cao. Giai đoạn đầu của quy trình tập trung vào xử lý sơ bộ và hóa lý. Nước thải từ nhà máy được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô, sau đó chảy vào bể điều hòa. Bể điều hòa có vai trò ổn định lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm, tạo điều kiện hoạt động thuận lợi cho các công trình xử lý phía sau. Tiếp theo, quá trình keo tụ - tạo bông được áp dụng. Hóa chất keo tụ (phèn) và trợ keo tụ (polymer) được châm vào để kết dính các hạt cặn lơ lửng nhỏ thành các bông cặn lớn hơn. Các bông cặn này sau đó được loại bỏ dễ dàng tại bể lắng hóa lý. Giai đoạn này giúp giảm đáng kể tải lượng SS và một phần COD, chuẩn bị điều kiện tốt nhất cho giai đoạn xử lý sinh học. Đây là một giải pháp xử lý nước thải hiệu quả, giảm tải cho các công trình sinh học, giúp toàn bộ hệ thống vận hành ổn định và đạt hiệu suất cao.

3.1. Sơ đồ quy trình xử lý nước thải sản xuất sorbitol tối ưu

Quy trình xử lý nước thải sản xuất sorbitol được đề xuất bao gồm các bước chính: Nước thải → Song chắn rác → Bể điều hòa → Bể keo tụ → Bể tạo bông → Bể lắng hóa lý (Lắng 1) → Bể sinh học kỵ khí (UASB) → Bể sinh học hiếu khí (Aerotank) → Bể lắng sinh học (Lắng 2) → Bể khử trùng → Nguồn tiếp nhận. Sơ đồ này được thiết kế theo nguyên tắc xử lý từ bậc thấp đến bậc cao, đảm bảo mỗi công trình phát huy tối đa hiệu quả, giảm dần tải lượng ô nhiễm qua từng giai đoạn. Việc bố trí bể điều hòa ngay từ đầu là cực kỳ quan trọng để khắc phục sự dao động về lưu lượng và nồng độ trong sản xuất.

3.2. Giai đoạn xử lý hóa lý Loại bỏ chất rắn lơ lửng

Giai đoạn xử lý hóa lý đóng vai trò tiền xử lý quan trọng. Sau khi qua bể điều hòa, nước thải được bơm vào bể phản ứng, nơi hóa chất keo tụ và tạo bông được thêm vào. Quá trình khuấy trộn cơ học giúp các hóa chất phân tán đều, thúc đẩy quá trình hình thành bông cặn. Các bông cặn này sau đó được lắng xuống đáy tại bể lắng đứng 1. Phần bùn cặn sẽ được thu gom và đưa đến bể chứa bùn để xử lý. Giai đoạn này không chỉ loại bỏ hiệu quả chất rắn lơ lửng (TSS) mà còn giảm một phần đáng kể COD, tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật trong giai đoạn sinh học hoạt động hiệu quả hơn.

IV. Công Nghệ Sinh Học Xử Lý Nước Thải Sorbitol Hiệu Quả Cao

Trái tim của hệ thống xử lý nước thải Sorbitol chính là cụm công trình xử lý sinh học, được thiết kế để phân hủy triệt để lượng lớn chất hữu cơ hòa tan. Dựa trên đặc tính nước thải có tỷ lệ BOD/COD > 0.5, phương pháp sinh học là lựa chọn tối ưu và kinh tế nhất. Hệ thống kết hợp cả hai quá trình kỵ khí và hiếu khí để đạt hiệu suất cao nhất. Đầu tiên, nước thải sau khi xử lý hóa lý sẽ được đưa vào bể UASB xử lý nước thải hữu cơ. Tại đây, trong điều kiện không có oxy, các vi sinh vật kỵ khí sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn và khí sinh học (methane). Quá trình này giúp giảm từ 70-85% tải lượng COD. Sau đó, nước thải tiếp tục được dẫn sang bể Aerotank. Tại đây, quá trình xử lý với bùn hoạt tính hiếu khí diễn ra. Không khí được cấp liên tục để cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí phát triển, oxy hóa triệt để các chất hữu cơ còn lại, đồng thời thực hiện quá trình nitrat hóa. Sự kết hợp giữa kỵ khí và hiếu khí không chỉ xử lý hiệu quả COD mà còn góp phần loại bỏ các hợp chất chứa nitơ, đảm bảo nước đầu ra đạt tiêu chuẩn.

4.1. Ứng dụng bể UASB xử lý nước thải hữu cơ nồng độ cao

Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là công nghệ kỵ khí dòng chảy ngược qua tầng bùn. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao như nước thải sản xuất Sorbitol. Nước thải được phân phối từ dưới lên, đi qua lớp bùn hạt kỵ khí có mật độ vi sinh vật rất cao. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy chất hữu cơ, tạo ra khí sinh học (CH₄, CO₂). Bể UASB có ưu điểm là chịu được tải trọng hữu cơ cao, tiết kiệm năng lượng do không cần sục khí, và lượng bùn sinh ra ít hơn so với phương pháp hiếu khí. Khí sinh học tạo ra có thể được thu hồi để tái sử dụng làm năng lượng.

4.2. Giai đoạn xử lý hiếu khí với bùn hoạt tính Aerotank

Sau khi tải lượng ô nhiễm đã giảm đáng kể qua bể UASB, nước thải được đưa vào bể Aerotank để xử lý triệt để. Bể Aerotank sử dụng quần thể vi sinh vật hiếu khí tồn tại ở dạng lơ lửng gọi là bùn hoạt tính hiếu khí. Hệ thống sục khí cung cấp oxy liên tục để duy trì hoạt động sống của vi sinh vật. Chúng sử dụng các chất hữu cơ còn lại làm thức ăn và chuyển hóa thành CO₂, nước và sinh khối mới. Bùn hoạt tính sau đó được tách ra khỏi nước tại bể lắng sinh học 2. Một phần bùn được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì mật độ vi sinh vật, phần bùn dư được đưa đi xử lý. Công nghệ này đảm bảo loại bỏ gần như hoàn toàn BOD, COD và các hợp chất amoni.

V. Hướng Dẫn Vận Hành và Thi Công Trạm Xử Lý Nước Thải Hiệu Quả

Việc thi công trạm xử lý nước thải và vận hành đúng quy trình là yếu tố quyết định đến hiệu quả và tuổi thọ của hệ thống. Quá trình thi công cần được thực hiện bởi một nhà thầu xử lý nước thải uy tín, có kinh nghiệm trong lĩnh vực xử lý nước thải công nghiệp hóa chất. Các hạng mục xây dựng bao gồm phần móng, bể bê tông cốt thép, nhà điều hành, và lắp đặt hệ thống đường ống công nghệ. Việc lựa chọn thiết bị như máy bơm, máy thổi khí, hệ thống phân phối hóa chất phải đảm bảo chất lượng và phù hợp với công suất thiết kế. Sau khi hoàn thành thi công, giai đoạn vận hành hệ thống xử lý nước thải bắt đầu. Quá trình này đòi hỏi nhân viên kỹ thuật phải được đào tạo bài bản, có khả năng giám sát các thông số vận hành hàng ngày như pH, DO, lưu lượng, và kiểm soát quá trình nuôi cấy vi sinh. Việc lập kế hoạch bảo trì hệ thống XLNT định kỳ, bao gồm kiểm tra máy móc, vệ sinh bể và xử lý bùn dư, là bắt buộc để hệ thống hoạt động ổn định, tránh sự cố và đảm bảo hiệu quả xử lý lâu dài. Một bản báo giá hệ thống xử lý nước thải chi tiết sẽ bao gồm cả chi phí xây dựng, thiết bị, nhân công vận hành và hóa chất sử dụng.

5.1. Các hạng mục thi công trạm xử lý nước thải công nghiệp

Thi công một trạm xử lý nước thải công nghiệp hóa chất bao gồm nhiều hạng mục phức tạp. Phần xây dựng cơ bản gồm san lấp mặt bằng, thi công các bể xử lý (điều hòa, UASB, Aerotank, lắng, chứa bùn) bằng bê tông cốt thép chống thấm. Phần lắp đặt thiết bị bao gồm hệ thống bơm (bơm chìm, bơm định lượng hóa chất), máy thổi khí, hệ thống đĩa phân phối khí, giàn thu nước, hệ thống đường ống công nghệ (ống PVC, inox), và hệ thống tủ điện điều khiển tự động. Việc lựa chọn nhà thầu có năng lực và kinh nghiệm là rất quan trọng để đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình.

5.2. Quy trình vận hành và bảo trì hệ thống XLNT định kỳ

Vận hành hệ thống xử lý nước thải hiệu quả đòi hỏi sự giám sát chặt chẽ. Nhân viên vận hành cần kiểm tra hàng ngày các thông số cơ bản, theo dõi màu sắc và khả năng lắng của bùn hoạt tính. Công tác bảo trì hệ thống XLNT định kỳ bao gồm: kiểm tra hoạt động của máy bơm, máy thổi khí; vệ sinh song chắn rác; kiểm tra và bổ sung hóa chất; xả bùn dư theo lịch trình. Việc bảo trì tốt giúp ngăn ngừa sự cố, kéo dài tuổi thọ thiết bị và duy trì hiệu suất xử lý ổn định, tránh tình trạng hệ thống bị quá tải hoặc suy giảm hiệu quả đột ngột.

5.3. Phân tích chi phí đầu tư và báo giá hệ thống xử lý

Chi phí đầu tư cho một hệ thống xử lý nước thải là một khoản đáng kể. Bảng báo giá hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm các khoản mục chính: chi phí xây dựng, chi phí thiết bị, chi phí lắp đặt và chuyển giao công nghệ. Theo tính toán trong đồ án, chi phí vận hành cho hệ thống này tương đối hợp lý, ước tính khoảng 2.900 đồng/m³ nước thải. Chi phí này bao gồm tiền điện cho các thiết bị, chi phí hóa chất (phèn, polymer, xút), chi phí nhân công và chi phí xử lý bùn. Việc tối ưu hóa thiết kế và lựa chọn công nghệ phù hợp giúp giảm thiểu chi phí vận hành lâu dài, mang lại lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp.

VI. Đánh Giá Hiệu Quả Và Tương Lai Của Hệ Thống XLNT Hóa Chất

Hệ thống xử lý nước thải Sorbitol được thiết kế tại Công ty CP Công Nghiệp Hóa Chất Tây Ninh là một giải pháp xử lý nước thải hiệu quả, toàn diện và mang lại nhiều lợi ích. Về mặt môi trường, hệ thống đảm bảo xử lý triệt để các chất ô nhiễm, đặc biệt là các hợp chất hữu cơ có nồng độ cao, đưa chất lượng nước sau xử lý về ngưỡng an toàn theo QCVN 40:2011/BTNMT. Điều này góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến nguồn nước mặt, bảo vệ hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Về mặt kinh tế, mặc dù chi phí đầu tư ban đầu là đáng kể, nhưng chi phí vận hành được tối ưu hóa nhờ áp dụng công nghệ sinh học tiên tiến (UASB) giúp tiết kiệm năng lượng và giảm lượng bùn thải. Hệ thống hoạt động ổn định giúp doanh nghiệp tuân thủ các quy định pháp luật, tránh các khoản phạt hành chính và nâng cao uy tín trên thị trường. Đây là một mô hình trạm xử lý nước thải công nghiệp hóa chất điển hình, cho thấy sự kết hợp hài hòa giữa phát triển sản xuất và trách nhiệm bảo vệ môi trường, mở ra hướng phát triển bền vững cho ngành công nghiệp hóa chất tại Việt Nam.

6.1. Tổng kết hiệu quả sau xử lý và lợi ích môi trường

Kết quả dự kiến sau khi hệ thống đi vào hoạt động là rất khả quan. Nước thải đầu ra sẽ đạt các chỉ tiêu an toàn: SS giảm còn 21 mg/l, BOD₅ còn 25.6 mg/l, và COD còn 60 mg/l, đều thấp hơn nhiều so với giới hạn của QCVN 40:2011/BTNMT cột B. Việc loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm giúp bảo vệ nguồn tiếp nhận, ngăn ngừa hiện tượng ô nhiễm nguồn nước và suy thoái hệ sinh thái. Thành công của dự án không chỉ giải quyết vấn đề môi trường cục bộ tại nhà máy mà còn nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho các doanh nghiệp khác trong khu vực.

6.2. Hướng phát triển bền vững cho nhà máy hóa chất Tây Ninh

Việc đầu tư vào một hệ thống XLNT nhà máy hóa chất hiện đại là một bước đi chiến lược, khẳng định tầm nhìn phát triển bền vững của doanh nghiệp. Trong tương lai, nhà máy có thể nghiên cứu các giải pháp tiên tiến hơn như thu hồi khí sinh học từ bể UASB để phát điện hoặc cung cấp nhiệt, hay nghiên cứu tái sử dụng nước sau xử lý cho các mục đích không yêu cầu chất lượng cao như tưới cây, vệ sinh nhà xưởng. Những sáng kiến này không chỉ giúp giảm chi phí vận hành mà còn tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, hướng tới một mô hình kinh tế tuần hoàn, thân thiện với môi trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sorbitol (polyol, E420) là hợp chất đường tự nhiên được ứng dụng phổ biến làm chất tạo ngọt có năng lượng thấp trong thực phẩm, chất giữ ẩm và kháng khuẩn trong dược phẩm, mỹ phẩm (chiếm 35 - 40% thành phần kem đánh răng) và nguyên liệu tổng hợp vitamin C. Tại Việt Nam, nhu cầu tiêu thụ sorbitol giai đoạn năm 2016 - 2017 đạt hơn 20.000 tấn/năm và được dự báo tăng lên 40.000 tấn/năm vào năm 2020. Trước sự gia tăng nhu cầu của các đối tác sản xuất hàng tiêu dùng (như Unilever Việt Nam với nhu cầu 10.000 - 20.000 tấn dung dịch sorbitol 70%/năm), Công ty Cổ phần Công nghiệp Hóa chất Tây Ninh - đơn vị sản xuất sorbitol tại thời điểm nghiên cứu - đã tiến hành mở rộng quy mô sản xuất.

Quá trình chế biến sorbitol từ tinh bột qua các công đoạn dịch hóa, đường hóa, hydro hóa và tinh luyện làm phát sinh nguồn nước thải chứa hàm lượng hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, tinh bột dư và hóa chất vệ sinh (NaOH, HCl) ở mức cao. Việc mở rộng sản xuất đòi hỏi phải thiết lập hệ thống xử lý nước thải đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải môi trường với chi phí đầu tư, vận hành và diện tích xây dựng phù hợp với điều kiện mặt bằng nhà máy.

Mục tiêu nghiên cứu

1. Thiết kế công nghệ xử lý nước thải sản xuất sorbitol cho giai đoạn mở rộng với công suất $169\text{ m}^3/\text{ngày}$.
2. Đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) trước khi xả vào mạng lưới thu gom của nhà máy xử lý nước thải tập trung thuộc Cụm công nghiệp.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Văn bản xác định 6 nội dung nghiên cứu chính:

1. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải và công nghệ xử lý nước thải sản xuất sorbitol.
2. Phân tích, đánh giá thành phần dòng thải và lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý phù hợp.
3. Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong hệ thống.
4. Lập bản vẽ kỹ thuật chi tiết công trình và bố trí mặt bằng tổng thể hệ thống xử lý nước thải.
5. Khai toán chi phí đầu tư xây dựng, mua sắm thiết bị và chi phí vận hành thường xuyên.
6. Đưa ra kết luận kỹ thuật và các kiến nghị phục vụ công tác quản lý, vận hành.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ và các công trình đơn vị xử lý nước thải sản xuất sorbitol.
• Phạm vi không gian: Trạm xử lý nước thải giai đoạn mở rộng tại Công ty Cổ phần Công nghiệp Hóa chất Tây Ninh.
• Phạm vi dữ liệu: Các số liệu quan trắc thành phần tính chất nước thải năm 2016 do Công ty Cổ phần Công nghiệp Hóa chất Tây Ninh cung cấp và các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật hiện hành tại thời điểm thực hiện (03/2017).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn kỹ thuật

• Đặc trưng ô nhiễm dòng thải: Nước thải sản xuất sorbitol chứa các chất ô nhiễm hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo lơ lửng, được đánh giá qua các chỉ tiêu lý - hóa - sinh gồm pH, TSS, $\text{BOD}_5$, COD, Tổng Nitơ và Tổng Coliform.
• Quy chuẩn kỹ thuật áp dụng: QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, Cột B - áp dụng hệ số lưu lượng nguồn thải $K_q$ và hệ số vùng tiếp nhận $K_f$).
• Cơ sở công nghệ xử lý:
  • Xử lý cơ học và hóa lý: Tách rác thô bằng song chắn rác; lắng trọng lực (bể lắng đứng, lắng ngang, lắng radian); ổn định lưu lượng và nồng độ chất bẩn qua bể điều hòa; cơ chế keo tụ - tạo bông nhằm phá vỡ độ bền của hệ keo lơ lửng bằng hóa chất keo tụ (PAC, phèn nhôm, phèn sắt) kết hợp chất trợ keo tụ polymer.
  • Xử lý sinh học: Quá trình phân hủy kỵ khí dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí (UASB) đối với dòng thải có tải lượng hữu cơ cao ($\text{COD} > 2.000\text{ mg/L}$); quá trình bùn hoạt tính hiếu khí lơ lửng (Aerotank) để chuyển hóa triệt để các chất hữu cơ hòa tan còn lại thành sinh khối, $\text{CO}_2$ và $\text{H}_2\text{O}$.
  • Khử trùng nước thải: Cơ chế oxy hóa màng tế bào vi khuẩn bằng các hợp chất clo hóa (Javel/NaClO) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp thu thập và phân tích dữ liệu: Sử dụng kết quả quan trắc mẫu nước thải đầu vào do nhà máy cung cấp; khảo sát quy trình công nghệ chế biến sorbitol và các điểm phát sinh nước thải tẩy rửa.
• Phương pháp so sánh lựa chọn công nghệ: Thiết lập và đánh giá 2 phương án dây chuyền công nghệ dựa trên các tiêu chí: hiệu quả xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm, chi phí đầu tư xây dựng, chi phí hóa chất - điện năng tiêu thụ, diện tích chiếm đất và độ phức tạp trong vận hành.
• Phương pháp tính toán công trình kỹ thuật môi trường:
  • Áp dụng các công thức tính toán cân bằng vật chất, cân bằng thủy lực theo tài liệu chuyên ngành của Metcalf & Eddy (1993), Lâm Minh Triết (2015), Trần Đức Hạ & Nguyễn Văn Tín (2014).
  • Tính toán kích thước hình học, thời gian lưu nước, tải trọng bề mặt, tải trọng thể tích, nhu cầu cấp khí và lượng bùn sinh ra cho từng công trình đơn vị.
• Phương pháp dự toán kinh phí: Xác định chi phí xây dựng cơ bản, chi phí máy móc thiết bị, chi phí hóa chất, chi phí tiêu hao điện năng và chi phí nhân công để tính toán giá thành xử lý trên $1\text{ m}^3$ nước thải.

---

Thiết kế và công nghệ xử lý

Thành phần và tính chất nước thải đầu vào

Dữ liệu quan trắc nguồn thải của Công ty CP Công nghiệp Hóa chất Tây Ninh năm 2016 thể hiện dòng thải có mức độ ô nhiễm hữu cơ rất cao, tỷ lệ $\text{BOD}_5/\text{COD} = 2088/3070 \approx 0,68$ cho thấy nước thải có khả năng phân hủy sinh học thuận lợi.

Thông số	Đơn vị	Giá trị đầu vào	QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B)	Mức độ vượt chuẩn
Nhiệt độ	°C	35	40	Đạt
pH	-	6,8	5,5 - 9	Đạt
SS	mg/L	216	100 ($C_{max}=66$)	Vượt ~2,16 lần
$\text{BOD}_5$	mg/L	2088	50 ($C_{max}=33$)	Vượt ~41,8 lần
COD	mg/L	3070	150 ($C_{max}=99$)	Vượt ~20,5 lần
Tổng Nitơ	mg/L	27,3	40 ($C_{max}=26,4$)	Đạt
Tổng Coliform	MPN/100mL	6000	5000	Vượt 1,2 lần

Sơ đồ dây chuyền công nghệ lựa chọn

Dây chuyền công nghệ được lựa chọn kết hợp xử lý hóa lý với xử lý sinh học hai bậc (kỵ khí - hiếu khí):

Nước thải sản xuất
Song chắn rác (SCR)
Bể thu gom + Điều hòa
Bể keo tụ (bổ sung PAC)
Bể tạo bông (bổ sung Polymer)
Bể khử trùng (bổ sung dung dịch khử trùng)
Nguồn tiếp nhận (Hệ thống Cụm công nghiệp - QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B)

Chức năng và thông số kỹ thuật các hạng mục công trình

1. Song chắn rác (SCR): Giữ lại các tạp chất thô, vỏ bao, mẩu vụn bảo vệ hệ thống bơm và đường ống dẫn.
2. Bể thu gom kết hợp điều hòa: San bằng sự dao động về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm theo các giờ sản xuất trong ngày, hạn chế sốc tải cho các công trình sinh học.
3. Bể keo tụ - tạo bông: Sử dụng chất keo tụ PAC và chất trợ lắng polymer để liên kết các hạt keo tinh bột và chất rắn lơ lửng thành các bông cặn lớn.
4. Bể lắng đứng 1: Lắng và tách các bông cặn hóa lý ra khỏi dòng nước trước khi đưa vào công trình sinh học, giảm tải lượng SS cho bể UASB.
5. Bể phản ứng kỵ khí UASB: Dòng nước đi từ dưới lên qua lớp bùn kỵ khí, vi sinh vật kỵ khí phân hủy phần lớn nồng độ hữu cơ cao (hiệu suất khử COD đạt 80 - 90%), chuyển hóa thành sinh khối và khí sinh học.
6. Bể bùn hoạt tính hiếu khí Aerotank: Tiếp tục oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ hòa tan còn lại trong điều kiện sục khí nhân tạo liên tục, đưa nồng độ $\text{BOD}_5$ và COD về ngưỡng quy chuẩn.
7. Bể lắng đứng 2: Tách sinh khối bùn hoạt tính sau quá trình hiếu khí. Bùn lắng ở đáy bể được bơm tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ vi sinh vật, phần bùn dư được xả về bể chứa bùn.
8. Bể khử trùng: Tiếp xúc dòng thải sau lắng với hóa chất khử trùng nhằm tiêu diệt vi khuẩn Coliform và mầm bệnh trước khi thải ra ngoài.
9. Bể chứa bùn: Tiếp nhận và lưu giữ bùn cặn từ bể lắng 1, bể lắng 2 và bùn định kỳ từ bể UASB để thu gom, xử lý cơ học.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

• Tổng quan về nước thải và các thông số ô nhiễm: Phân tích các loại nước thải (sinh hoạt, công nghiệp, nước thấm qua, nước thải đô thị) và định nghĩa chi tiết các chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm nguồn nước: chỉ tiêu vật lý (pH, độ màu, độ đục, TSS), chỉ tiêu hóa học (DO, $\text{BOD}_5$, COD, kim loại nặng, hợp chất photpho, sunphat, hợp chất nitơ, clorua, dầu mỡ, hóa chất bảo vệ thực vật) và chỉ tiêu vi sinh học ($E. coli$, Coliform).
• Tổng quan về thị trường sorbitol: Phân tích cấu trúc phân tử polyol, ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm và dệt nhuộm. Tổng hợp sản lượng thế giới (vượt 2 triệu tấn/năm với các nhà sản xuất lớn như Roquette, Sorini, ADM, Cargill, SPI, Shouhuang, Nikken, Purechem) và cơ cấu tiêu thụ tại các khu vực Mỹ, Châu Âu, Châu Á. Đánh giá nhu cầu thị trường nội địa tại Việt Nam.
• Nguồn gốc phát sinh nước thải sorbitol: Sơ đồ hóa dây chuyền sản xuất từ nguyên liệu tinh bột qua các công đoạn (chuẩn bị sữa tinh bột $\rightarrow$ dịch hóa $\rightarrow$ làm nguội $\rightarrow$ đường hóa $\rightarrow$ lọc glucoza $\rightarrow$ khử khoáng HDE $\rightarrow$ cô đặc glucoza $\rightarrow$ hydro hóa glucoza $\rightarrow$ khử khoáng sorbitol $\rightarrow$ tinh luyện $\rightarrow$ lọc than hoạt tính $\rightarrow$ cô đặc sorbitol $\rightarrow$ kiểm tra lưu kho). Xác định nguồn nước thải chính bắt nguồn từ khâu vệ sinh máy móc thiết bị có chứa cặn tinh bột và hóa chất HCl, NaOH.
• Tổng quan các công nghệ xử lý nước thải:
  • Cơ học: Cấu tạo, nguyên lý và thông số tính toán của song chắn rác (thủ công, cơ giới), các dạng bể lắng (bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng radian), bể điều hòa lưu lượng và nồng độ.
  • Hóa lý: Bản chất quá trình phá vỡ thế zeta, đặc tính của các chất keo tụ (phèn nhôm, phèn sắt, PAC) và chất trợ keo tụ polymer (cation, anion).
  • Hóa học: Phương pháp trung hòa bằng tác nhân hóa học ($\text{NaOH}$, $\text{Ca(OH)}_2$, $\text{HCl}$...) và các kỹ thuật khử trùng (clo/hợp chất clo, ozone, tia cực tím UV).
  • Sinh học tự nhiên: Cánh đồng ngập nước, hồ sinh học (hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo).
  • Sinh học nhân tạo hiếu khí: Bể lọc sinh học Biophin (nhỏ giọt, cao tải), bể Aerotank bùn hoạt tính lơ lửng, công nghệ màng sinh học MBR (màng đặt ngập và màng đặt ngoài), bể bùn hoạt tính gián đoạn SBR theo 5 pha (Làm đầy - Phản ứng - Lắng - Xả nước - Ngưng), mương oxy hóa.
  • Sinh học kỵ khí: Nguyên lý, vận tốc dòng lên, tải trọng thể tích và thời gian lưu nước của bể UASB.
• Giới thiệu Công ty Cổ phần Công nghiệp Hóa chất Tây Ninh: Giới thiệu lịch sử hình thành, quy mô sản xuất và hiện trạng môi trường tại nhà máy.

Chương 2: Cơ sở đề xuất, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải

• Cơ sở thiết kế: Phân tích các thông số dòng vào của nước thải sorbitol và các quy định xả thải theo QCVN 40:2011/BTNMT Cột B. Đưa ra các yếu tố kỹ thuật, kinh tế và môi trường cần quan tâm khi xây dựng sơ đồ công nghệ.
• Đề xuất và so sánh phương án: Xây dựng 2 phương án công nghệ xử lý nước thải:
  • Phương án 1: Hệ thống kết hợp Hóa lý (Keo tụ - Tạo bông - Lắng 1) + Kỵ khí UASB + Hiếu khí Aerotank + Lắng 2 + Khử trùng.
  • Phương án 2: Hệ thống sinh học cải tiến sử dụng SBR hoặc MBR kết hợp xử lý sơ bộ.
• Lựa chọn phương án: Đánh giá ưu nhược điểm qua bảng so sánh kinh tế - kỹ thuật, lựa chọn Phương án 1 nhờ tính ổn định công nghệ cao, khả năng chịu tải hữu cơ lớn, chi phí thiết bị và vận hành phù hợp với điều kiện thực tế của nhà máy.
• Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Trình bày chi tiết đường đi của dòng nước thải và đường đi của dòng bùn trong hệ thống đã chọn.

Chương 3: Tính toán thiết kế và khai toán kinh phí thực hiện

• Tính toán thiết kế các công trình đơn vị:
  • Xác định hệ số không điều hòa chung và lưu lượng tính toán ($Q = 169\text{ m}^3/\text{ngày}$).
  • Tính toán kích thước, thủy lực cho song chắn rác (SCR).
  • Tính toán thể tích, thời gian lưu nước và hệ thống cấp khí bể thu gom kết hợp bể điều hòa.
  • Tính toán thông số buồng khuấy trộn hóa chất bể keo tụ và bể tạo bông.
  • Tính toán đường kính, chiều cao vùng lắng, ống trung tâm và máng thu nước bể lắng đứng 1.
  • Tính toán kích thước bể, hệ thống phân phối nước đáy bể, vận tốc dòng dâng và bộ tách pha khí - rắn - lỏng bể UASB.
  • Tính toán thể tích bể, lượng bùn hoạt tính, lưu lượng không khí sục khí, thời gian lưu bùn và hệ thống phân phối khí bể Aerotank.
  • Tính toán kích thước, lưu lượng bùn tuần hoàn bể lắng đứng 2.
  • Tính toán kích thước bể tiếp xúc khử trùng và liều lượng hóa chất khử trùng.
  • Tính toán thể tích bể chứa bùn.
• Dự toán kinh phí thực hiện:
  • Dự toán chi phí xây dựng: Tổng hợp chi phí đào đắp, gia công bê tông cốt thép, xây tường, chống thấm các bể.
  • Dự toán chi phí thiết bị: Liệt kê hệ thống máy bơm chìm, máy thổi khí, động cơ khuấy trộn, bơm định lượng hóa chất, đường ống công nghệ, van khóa và tủ điều khiển điện.
  • Tổng mức đầu tư: Tổng hợp chi phí xây lắp và thiết bị toàn trạm xử lý.
  • Chi phí vận hành thường xuyên: Tính toán chi phí nhân công vận hành, chi phí mua hóa chất (PAC, Polymer, hóa chất khử trùng), chi phí điện năng tiêu thụ hàng tháng.
  • Giá thành xử lý: Xác định chi phí xử lý trực tiếp tính trên $1\text{ m}^3$ nước thải.

Kết luận - Kiến nghị

• Đánh giá tính khả thi và hiệu quả bảo vệ môi trường của trạm xử lý nước thải sau khi hoàn thành thiết kế.
• Đưa ra các khuyến nghị về quy trình quản lý, quy chuẩn kiểm soát bảo trì thiết bị và kiểm tra định kỳ các chỉ tiêu nước thải sau xử lý.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật và hiệu quả xử lý

Hệ thống xử lý nước thải đề xuất đạt hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm cao, đưa toàn bộ các chỉ tiêu nước thải sau xử lý về dưới ngưỡng giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B):

Thông số ô nhiễm	Đơn vị	Đầu vào	Đầu ra tính toán	QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B)
SS	mg/L	216	21	100
$\text{BOD}_5$	mg/L	2088	25,6	50
COD	mg/L	3070	60	150
Tổng Nitơ	mg/L	27,3	0	40
Tổng Coliform	MPN/100mL	6000	180	5000

Kết quả kinh tế

• Đã xác lập bảng dự toán chi tiết về chi phí xây dựng các khối công trình bê tông cốt thép và bảng chi phí cung cấp, lắp đặt thiết bị cơ điện.
• Chi phí vận hành trực tiếp (bao gồm hóa chất, điện năng tiêu thụ và nhân công) được tính toán ở mức: $2.900\text{ đồng/m}^3\text{ nước thải}$.

Giải pháp kỹ thuật và đóng góp của đề tài

• Giải pháp công nghệ: Đề xuất quy trình công nghệ kết hợp hợp lý giữa phương pháp hóa lý (loại bỏ cặn lơ lửng, giảm tải cho giai đoạn sau) và phương pháp sinh học đa bậc (kỵ khí UASB chịu tải hữu cơ cao kết hợp hiếu khí Aerotank xử lý triệt để), giải quyết được đặc tính dòng thải chứa nhiều tinh bột và nồng độ $\text{BOD}_5/\text{COD}$ rất lớn của ngành sản xuất sorbitol.
• Ý nghĩa thực tiễn: Cung cấp hồ sơ tính toán kỹ thuật hoàn chỉnh và phương án bố trí mặt bằng khả thi cho giai đoạn mở rộng công suất $169\text{ m}^3/\text{ngày}$ của Công ty CP Công nghiệp Hóa chất Tây Ninh, giúp doanh nghiệp chủ động trong công tác kiểm soát ô nhiễm môi trường khi nâng công suất nhà máy.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế:
  • Đồ án dừng lại ở quy mô tính toán thiết kế lý thuyết và lập khái toán kinh phí dựa trên bộ số liệu quan trắc đầu vào tại một thời điểm (năm 2016) do doanh nghiệp cung cấp.
  • Chưa tiến hành các thí nghiệm Jartest trực tiếp tại phòng thí nghiệm để xác định chính xác liều lượng hóa chất keo tụ (PAC/Polymer) tối ưu cho từng ca sản xuất biến động.
  • Chưa nghiên cứu sâu phương án thu hồi và tái sử dụng lượng khí sinh học ($\text{CH}_4$) phát sinh từ bể kỵ khí UASB.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Vận hành mô hình pilot bán công nghiệp tại hiện trường để hiệu chỉnh các thông số vận hành thực tế (thời gian lưu nước, tải trọng bùn hoạt tính, tỷ lệ tuần hoàn bùn).
  • Nghiên cứu thiết kế hệ thống thu hồi và tinh chế khí Biogas từ bể UASB nhằm bổ sung nguồn nhiên liệu cấp nhiệt cho lò hơi trong nhà máy, góp phần tiết kiệm năng lượng.

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng sử dụng: Sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường; kỹ sư thiết kế công trình cấp thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp.
• Giá trị nội dung:
  • Tài liệu tham khảo về phương pháp tính toán thủy lực và thiết kế chi tiết các công trình đơn vị xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm - hóa chất (bể keo tụ tạo bông, bể lắng đứng, bể UASB, bể Aerotank).
  • Phương pháp xây dựng báo cáo tính toán công nghệ kết hợp lập dự toán kinh phí đầu tư xây dựng, thiết bị và chi phí vận hành cho trạm xử lý nước thải quy mô vừa và nhỏ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn nước thải phát sinh trong quy trình sản xuất sorbitol chủ yếu từ những công đoạn nào?

Nước thải phát sinh chủ yếu từ quá trình rửa, vệ sinh máy móc thiết bị tại hầu hết các công đoạn sản xuất: chuẩn bị sữa tinh bột, dịch hóa, làm nguội, đường hóa, lọc glucoza, khử khoáng HDE, cô đặc glucoza, hydro hóa glucoza, khử khoáng sorbitol, tinh luyện, lọc than hoạt tính và cô đặc sorbitol. Nước rửa thiết bị cuốn theo cặn tinh bột, hóa chất $\text{HCl}$, $\text{NaOH}$ và than hoạt tính rò rỉ.

2. Các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng trong nước thải đầu vào của nhà máy vượt quy chuẩn bao nhiêu lần?

Theo số liệu quan trắc năm 2016 của công ty, $\text{BOD}_5$ đạt $2088\text{ mg/L}$ (vượt gần 42 lần so với mức 50 mg/L của QCVN 40:2011/BTNMT Cột B), COD đạt $3070\text{ mg/L}$ (vượt hơn 20 lần so với mức 150 mg/L), SS đạt $216\text{ mg/L}$ (vượt 2,16 lần) và Coliform đạt $6000\text{ MPN/100mL}$ (vượt 1,2 lần).

3. Vì sao công nghệ đề xuất lại kết hợp cả bể kỵ khí UASB và bể hiếu khí Aerotank?

Do nước thải có nồng độ chất hữu cơ rất cao ($\text{COD} = 3070\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5 = 2088\text{ mg/L}$), việc áp dụng bể kỵ khí UASB cho phép khử 80 - 90% tải lượng ô nhiễm hữu cơ ban đầu mà không tiêu tốn năng lượng cấp khí. Bể hiếu khí Aerotank đặt phía sau có nhiệm vụ xử lý triệt để lượng chất hữu cơ còn lại sau giai đoạn kỵ khí để nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải loại B.

4. Chi phí xử lý tính toán cho $1\text{ m}^3$ nước thải của hệ thống là bao nhiêu?

Chi phí vận hành trực tiếp để xử lý $1\text{ m}^3$ nước thải theo tính toán dự toán trong đồ án là $2.900\text{ đồng/m}^3$ (bao gồm chi phí điện năng, hóa chất keo tụ - khử trùng và chi phí nhân công).

5. Tiêu chuẩn chất lượng nước thải sau xử lý mà trạm hướng tới là gì?

Chất lượng nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B, trước khi được dẫn xả vào hệ thống thu gom của nhà máy xử lý nước thải tập trung thuộc Cụm công nghiệp.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành việc tính toán, thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải sản xuất sorbitol giai đoạn mở rộng cho Công ty CP Công nghiệp Hóa chất Tây Ninh với công suất $169\text{ m}^3/\text{ngày}$. Quy trình công nghệ kết hợp giữa xử lý hóa lý (keo tụ - tạo bông - lắng) và sinh học hai bậc (kỵ khí UASB kết hợp hiếu khí Aerotank) đã giải quyết hiệu quả nồng độ ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng đặc thù của dòng thải chế biến tinh bột. Kết quả tính toán chất lượng nước đầu ra đáp ứng tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) với giá thành xử lý vận hành hợp lý ở mức $2.900\text{ đồng/m}^3$, đáp ứng mục tiêu kết hợp phát triển sản xuất công nghiệp với bảo vệ môi trường bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN 1.1 TONG QUAN VE NUOC THAI 1.1 Khái niệm Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chat ban đầu của chúng.2 Phân loại Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý. Theo cách phân loại này, có các loại nước thải dưới đây: - Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác. - Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu.

- Nước thấm qua: đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp nối, các ống khuyết tật hoặc thành của hồ ga hay hố người. - Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên. Ở những thành phố hiện đại nước thải tự nhiên được thu gom theo một hệ thống thoát riêng. - Nước thải đô thị: là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phó.

Đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên. Theo quan điểm quản lý môi trường, các nguồn gây ô nhiễm nước còn được phân thành hai loại: nguồn xác định và nguồn không xác định. Nguồn xác định bao gồm nước thải đô thị và nước thải công nghiệp, các cửa cống xả nước mưa và tất cả các thải vào nguồn tiếp nhận nước có tổ chức qua hệ thống cống và kênh thải. Nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất, nước mưa và các nguồn phân tán khác.3 Các thông số đặc trưng ô nhiễm Đề đánh giá chat lượng nước cũng như mức độ ô nhiễm nước có thể đựa vào một số chỉ tiêu cơ bản sau: SVTH: Lity Ngoc Ha 3 GVHD: Th.S Tran Ngọc Bảo Luân Thiét kế hệ thống xử lý nước thải Công ty CP công nghiệp hóa chất Tây Ninh Sorbitol giai đoạn mở rộng công suất 169m /ngày s* Chỉ tiêu vật lý - pH: là một trong những chỉ tiêu quan trọng để kiểm tra chất lượng nước cấp và nước thải.

Dựa vào giá trị pH ta sẽ quyết định phương pháp xử lý, điều chỉnh và loại hoá chất thích hợp trong quá trình xử lý. Sự thay đổi giá trị pH trong nước có thé dan đến những thay đôi về thành phần các chất trong nước do quá trình hoà tan hoặc kết tủa, hoặc thúc đây hay ngăn chặn những phản ứng hoá học, sinh học xảy ra trong nước. pH được xác định bằng máy đo pH hoặc dùng phương pháp chuẩn độ. - Độ màu: là do các chất gumid, các hợp chất keo của sắt, nước thải công nghiệp hay do sự phát triển mạnh mẽ của rong tảo trong các nguồn thiên nhiên tạo nên.

Độ màu được xác định bằng phương pháp so màu theo thang plantin coban và tính bằng độ. - Độ đục: do các chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ phân rã hoặc do động thực vậy thuỷ sinh gây nên. Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng do vậy ảnh hưởng đến quá trình quang hợp dưới nước. Độ đục càng lớn, môi trường nước bị nhiễm bân càng cao và cần có biện pháp xử lý.

- Chất răn lơ lửng (TSS): Chất rắn lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) có trong nước thải. Chất rắn lơ lửng ảnh hưởng đến chất lượng nước khi sử dụng cho sinh hoạt, sản xuất, cản trở hoặc tiêu tốn thêm hoá chất trong quá trình xử lý. s* Chỉ tiêu hoá học - Hàm lượng oxy hoà tan trong nước (DO): hàm lượng oxy hoà tan trong nước (mg/1) là lượng oxy từ không khí có thể hoà tan vào nước trong điều kiện nhiệt độ, áp suất nhất định. Oxy hoà tan trong nước tham gia vào quá trình trao đổi chất, duy tri năng lượng cho quá trình phát triển, sinh sản và tái sản xuất cho các loài sinh vật dưới nước.

Hàm lượng oxy hoà tan cho ta biết chất lượng nước, oxy hoà tan thấp, nước có nhiều chất hữu cơ, nhu cầu oxy hoá tăng nên tiêu thụ nhiều oxy trong nước, oxy hoà tan cao nước có nhiều rong tảo tham gia quá trình quang hợp giải phóng oxy. - Nhu cầu oxy sinh học (BOD): là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong các quá trình oxy hoá các chất hữu cơ trong nước, nhất là nước thải sinh hoạt. Chỉ số BOD là thông số quan trọng dé đánh giá mức độ ô nhiễm của nước. Chỉ số này càng cao cho thấy nước bị ô nhiễm càng nhiều.

- Nhu cầu oxy hoá học (COD): đây cũng là thông số quan trọng để đánh giá chất lượng nguồn nước. Thông số COD thường được sử dụng nhiều hơn BOD, do khi phân tích chỉ số BOD đòi hỏi thời gian lâu hơn (5 ngày ở nhiệt độ 23°C). - Kim loại nặng (Pb, Cu, Ni, Cd, Hg, Šn, Sr.): một số kim loại nặng đi vào trong nước do nước thải công nghiệp hoặc đô thị. Chủ yếu là chì, đồng, kẽm, thuỷ SVTH: Lity Ngoc Ha 4 GVHD: Th.S Tran Ngọc Bảo Luân Thiét kế hệ thống xử lý nước thải Công ty CP công nghiệp hóa chất Tây Ninh Sorbitol giai đoạn mở rộng công suất 169m /ngày ngân,.

Những kim loại này ở các điều kiện pH khác nhau sẽ tồn tại những hình thái khác nhau gây ô nhiễm nước. - Các hợp chất photpho: thường ở dạng H;SO¿, HPO,”, PO,*, cdc polyphotphat như Na;(PO;); và photpho hữu cơ. Đây là một trong những nguồn dinh dưỡng chủ yếu cho các thực vật dưới nước. Tuy nhiên nếu hàm lượng quá cao sẽ gây phú dưỡng hoá trong ao hồ.

- Các chất sunphat: lon SO¿” có trong nước do khoáng chất hoặc có nguồn gốc hữu cơ. Với hàm lượng lớn hơn 250mg/1 gây tổn hại cho sức khoẻ con người. Ở điều kiện yếm khí, SO¿” phản ứng với chất hữu cơ tạo thành khí H;S gây mùi hôi và có độc tính. - Các hợp chất nitơ: Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ tao ra amoniac (NH,), nitrit (NOz), và nitrat (NO).

Do đó các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm bắn của ngồn nước. Nong độ NO: cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho tảo, rong phát triển, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng trong sinh hoạt. - Clorua: Clo tén tai trong nước dưới dang Cl. Noi chung 6 mic nong độ cho phép thì các hợp chất clo không gây độc, nhưng với hàm lượng lớn hơn 250mg/1 thì làm cho nước có vị mặn.

Nước có nhiều CT sẽ có tính xâm thực xImăng. - Chất dầu mỡ: hàm lượng chất dầu mỡ trong nước có thé 1a chất béo, acid hữu cơ, dầu,. chúng gây khó khăn trong quá trình vận chuyển nước, ngăn cản oxy hoà tan do tạo lớp phân cách trên bề mặt nước với khí quyền. - Hoá chất bảo vệ thực vật: Hiện nay, có hàng trăm hoá chất diệt sâu, ray, nam, c6,.

duge sir dung trong néng nghiép. Các nhóm hoá chất chính là: Photpho hữu cơ, Clo hữu cơ, Cacbarmat. Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với con người. Đặc biệt là clo hữu cơ, có độ bền vững cao trong môi trường và khả năng tích luỹ trong cơ thể con người.

Việc sử dụng khối lượng lớn các hoá chất này trên đồng ruộng đang đe doạ sức khỏe người tiêu dùng và làm ô nhiễm đến các nguồn nước. s* Chỉ tiêu sinh học Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo và các loài thuỷ vi sinh khác. Tuỳ theo tính chất, các loại vi sinh trong nước có thể vô hại. Nhóm có hại bao gồm các loại vi trùng gây bệnh, các loài rong rêu, tảo.

Nhóm này cần phải loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng. Trong chất thải của người và động vật luôn có loại vi khuân E.coli sinh sống và phát triển. Đó là vi khuẩn đặc trưng cho mức độ nhiễm trùng của nước ảnh hướng đến chất lượng nước sinh hoạt. SVTH: Lity Ngoc Ha 5 GVHD: Th.S Tran Ngọc Bảo Luân Thiét kế hệ thống xử lý nước thải Công ty CP công nghiệp hóa chất Tây Ninh Sorbitol giai đoạn mở rộng công suất 169m /ngày 1.2 GIOI THIEU VE SORBITOL, SAN LUONG VA TINH HINH TIEU THU 1.1 Sorbitol Sorbitol (hay hexa-ancol, d-glucozahexitol, sorbite, sorbol, d-glucitol, E420),la một loại đường tự nhiên thuộc nhóm polyol và được chuyên hóa thành fructoza trong cơ thê con người.

Sorbitol được nhà hóa học người Pháp Joseph Boussingault phân lập lần đầu tiên năm 1872 từ quả 1 loại lê. Sorbitol có ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, mỹ phẩm, y tế và các ngành công nghiệp khác. Sorbitol được sử dụng như một chất làm ngọt có hàm lượng calo thấp và chất thay thế đường cho người bị bệnh tiêu đường. Sorbitol được sử dụng để ngăn ngừa sự mắt nước của cơ thể và nhiều bệnh lý khác, trong đó có các bệnh về đường tiêu hóa và bệnh mắt trương lực của túi mật.

Trong công nghiệp, sorbitol được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất vitamin C. Với ứng dụng là phụ gia thực phẩm, người ta tìm thấy sorbitol trong rất nhiều loại thực phâm như bánh, kẹo, kem, xúc xích, kẹo cao su. Trong kem đánh răng, sorbitol (hàm lượng 70%) chiếm 35 — 40%. Sorbitol có ứng dụng trong thành phần thuốc đánh răng là nhờ nó có những tính chất đặc biệt, có vai trò như một chất ồn định, chất giữ âm, chất làm dịu vị, chất kháng khuẩn trong miệng.

Sorbitol còn có trong thành phan của nhiều mỹ phẩm chăm sóc sắc đẹp vì nó có tác dụng giữ âm và làm cho làn da mềm mại và mịn màng. Trong ngành sản xuất thuốc lá, sorbitol có tác dụng ngăn ngừa sự vỡ vụn của sợi thuốc lá và là chất diu vị trong thước lá nhai. Ngoài ra, sorbitol còn có ứng dụng trong ngành tổng hợp polyme (chat ôn định và chất oxy hóa), ngành chế biến polyme (chất dẻo hóa dùng trong kỹ thuật đúc phun), ngành điện hóa và ngành dệt. SVTH: Lity Ngoc Ha 6 GVHD: Th.S Tran Ngọc Bảo Luân Thiét kế hệ thống xử lý nước thải Công ty CP công nghiệp hoa chat Tay Ninh Sorbitol giai đoạn mở rộng công suất 169m /ngày Bảng 1.