WASTEWATER TREATMENT: Bio-Physical/PACT Technology
Mai
thanh Truyet Ph.D.
1. Abstract:
Wastewater
coming from different sources of industrial production and transformation such
as: pharmaceutical industry, caoutchouc, food, MSG, chemical industry, fertilizer
etc .. .is treated by using a Bio-physical/PACT
(Powdered Activated Carbon Treatment) for removing high strength toxic organic
and other sources of illness. This Bio-physical/PACT system has continuously
produced a high quality effluent which meets standard requirement and is
re-used for dust control or irrigation.
The waste liquids are pumped to the influent tank and
mixed well before pumping to the reaction tank. The pH has consistently stable
in the neutral range, which favors biological activity .
Total nitrogen and total phosphorus need to be checked for any deficiency for
the biological system. Ammonium hydroxide and phosphoric acid are added to the
raw material stream in the reaction tank to supply essential nutrients for
biological treatment. Then, activated carbon is added to enhance the removal of
dissolved organic compounds. This bio-physical treatment unit removes a
majority of the contaminants by biodegradation in the reaction tank. This
technology may be used in small scale (~20 - m3 tank) applied for specific
industrial condition in
XỬ LÝ NƯỚC PHẾ THẢI KY NGHỆ
2. MUC
LUC:
Dẩn nhập
Sản xuất và
chế biến công nghệ tại Việt Nam
Chất phế
thải công nghệ
Nhu cầu xử
lý chất phế thải
Ðề nghị xử
lý thích hợp
Tình trạng
ô nhiễm chất phế thải tại Việt Nam
Từ năm 1996 chánh quyền Việt
2. Sản xuất và chế biến công nghệ tại Việt
Công nghệ sản xuất và chế biến ở Việt
1.Công nghệ bào chế và biến chế dược phẩm;
2.Công nghệ biến chế cao su:
a) biến chế mủ cao su thành cao su lá;
b) lưu hóa cao su;
c) công nghệ chế biến các sản phẩm bằng cao su;
3.Công nghệ thực phẩm:
a) trái cây hộp,
b) cá hộp, thịt hộp,
c) các lò sát sinh,
Õd) nhà máy sản xuất xì dầu, bột
ngọt v.v..
4.Công nghệ hóa chất:
a) nhà máy sản xuất acid chlorhydric, sulfuric,
b) nhà máy sản xuất sodium hydroxide, potassium hydroxide .
5.Công nghệ phân bón gồm có: phân chứa nitrogen (phân
đạm), chứa phosphate (phân lân) và potassium (phân kiềm).
3. Chất phế thải của công nghệ
Nói chung đa số trong các quy trình công nghệ sản xuất kể
trên, chất phế thải được thải hồi song song với các thành phẩm gồm có:
a) các hợp chất hữu cơ nhẹ cùng các
dẫn xuất có chứa chlor, lưu huỳnh, phosphorus,
b) các kim loại nặng như chì, thủy
ngân, Selenium..,
c) các vi khuẩn mang mầm bịnh như
ẸColi,
d) các hợp chất chứa dầu mỡ chưa bảo hòa,
e) và một số hóa chất độc hại dù có hàm lượng rất thấp. Các
chất trên có độ pH thay đổi từ thấp (acid) lên cao (base); có độ oxy hòa tan
(Dissolved oxygen DO) và độ oxy-hóa (Chemical oxygen demand COD) cũng như cưng
độ sinh hóa (Biochemical oxygen demand -BOD) cao.
4. Nhu cầu xử lý chất phế thải
Các hóa chất, vi khuẩn và một số điều kiện hóa học và sinh
hóa của nước phế thải, nếu không được xử lý trước khi thải hồi sẽ gây ảnh hưởng
rất nguy hiểm trên con người, thú vật và nhất là tôm cá trong nước. Do đó thiết
lập một hệ thống xử lý nước phế thải là một nhu cầu cấp bách cần phải đặt ưu
tiên hàng đầu và phải có biện pháp theo dõi gắt gao
đối với các nhà sản máy. (Tác giả không đề cập đến vấn đề xử
trí chất khí phế thải ra ngoài trời từ các dịch vụ sản xuất kể trên vì vấn đề
đó ngoài phạm vi của bài này).
Hình 1.Sơ đồ nước trong cộng đồng.
Mỹ tùy theo từng ngành công nghệ sản xuất mà các quy trình
xử lý áp dụng một số kỹ thuật khác nhau như: hấp thụ (absorption), hấp phụ
(adsorption), thẩm thấu (osmosis), trao đổi ion (ion-exchange), hay khử các
chất phế thải bằng một hóa chất khác.
Các phương pháp đơn cử trên đây phần lớn không thích hợp với
điều kiện Việt
a) Việt
b) điều kiện tài chánh không cho phép trang bị các máy móc tối tân,
c) khả năng kỹ thuật của Việt
d) tổng lượng chất phế thải của từng nhà máy không đủ lớn để
thiết kế một hệ thống xử lý phức tạp và tốn kém.
Dựa theo các điều kiện kể trên, cộng thêm một số dữ kiện thu
lượm được trong thời gian phục vụ trong các nhà máy xử lý chất phế thải theo
điều luật quy định do cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA), chúng tôi đề nghị
ra đây một quy trình xử lý các chất lỏng phế thải dựa theo kỹ thuật hóa học và
sinh hóa nhắm mục đích giải quyết vấn nạn ô nhiễm trong các công nghệ sản xuất
ở Việt Nam.
6. Công nghệ xử lý:
Phương pháp Sinh-Vật lý (bio-physical method) là một trong
những phương pháp xử lý đang dược áp dụng rộng rãi ở Mỹ với quy mô giải quyết
hàng trăm ngàn mét khối mỗi ngày cho các công nghệ sản xuất .
Với một ít thay đổi nhỏ cho phù hợp với điều kiện Việt
Hình 2.
Xử lý nước thải trong nhà máỵ
Nguyên tắc căn bản của phương pháp trên là: nước phế thải
cần xử lý được luân chuyển trong một hồ phản ứng kín, chứa than hoạt tính và
được thông hơi bằng cách bơm không khí liên tục. Các phản ứng vi sinh học trong điều kiện hiếu khí (aerobic) làm cho các
hợp chất hữu cơ bị phân hủy. Dung dịch phế thải sau đó được bơm qua một hồ chứa
khác để được lắng đọng và khử các vi khuẩn trước khi
đi vào hồ chứa. Ðây là một phản ứng dây chuyền liên tục do đó có thể áp dụng
cho mọi sản xuất hàng ngày:
chuyển một lượng nước phế thải vào hồ
phản ứng và lấy ra một lượng nước tương đương được xử lý.
Sau đây là tóm lượt quy trình kỹ thuật và một số thông số kỹ
thuật cần thiết cho việc xử lý độ 10 m3/ngày .
1.1.
Một hồ chứa kín có thể tích độ 20 m3, làm bằng chất plastic
thường hay fiberglass tùy theo đặc tính của chất lỏng
được phế thải. Nước phế thải được bơm vào liên tục khoảng 6 lít/phút và nước
được khuấy đều để các chất rắn không lắng dướI đáy hồ. Ðộ pH lý tưởng cho các
phản ứng vi sinh hóa là khoảng từ 6 đến 9. Nếu pH <
6 môi trường xử lý cần được điều chỉnh bằng sodium hydroxide, nếu pH> 9 phải
điều chỉnh bằng sulfuric acid. Nước cần xử lý khi đã được điều chỉnh độ pH
thích hợp sẽ được bơm vào hồ phản ứng.
Hình 3. Hồ xử lý nước thảị
2.2.Hồ phản ứng có
dung tích là 20 m3. Ðây là một hồ kín không khí từ dưới đáy hồ được bơm lên với
áp suất độ 2 psi để điều hòa và luân chuyển lượng carbon hoạt tính trong hồ. Hồ
làm bằng thép mỏng và lớp bên trong phủ lên một lớp epoxy đ chống oxyd hóa.
Lượng carbon hoạt tính thường xuyên trong hồ là từ 8.000 đến 10.000 mg/L. Vì
đây là một phản ứng sinh-vật lý, do đó cần phải cung cấp đủ lượng nitrogen
và phosphorus, đó là nguồn thức ăn chính cho các vi khuẩn.
Thông thường, trong nước phế thải hữu cơ đã có đủ lượng nitrogen cho phản ứng,
do đó chỉ cần thêm vào acid phosphoric khi cần thiết. Nhu cầu nitrogen trung
bình là 100 mg/L và phosphate là 5 mg/L. Phản ứng sẽ hoàn tất trong vòng 48 gi.
Do đó khi bơm vào hồ phản ứng 10 m3/ngày, lượng nước được xử lý cũng sẽ là 10
m3 ( vì hồ phản ứng có dung tích là 20 m3). Sau đó, nước đã được xử lý cùng với carbon hoạt tính lẫn trong nước
sẽ được bơm vào hồ lắng.
3. Hồ lắng: gồm một hồ hở mặt trên và có dung lượng là 10 m3. Nước xử lý từ hồ phản ứng chảy vào hồ lắng, carbon sẽ từ từ lắng
xuống đáy trong vòng một giờ. Nếu thời gian lắng lâu hơn, carbon còn lơ
lửng trong hồ, cần phải cho thêm polymer một chất kết dính (polymer) hòa tan
trong nước để làm giảm thời gian lắng đọng. Nơi đây, carbon lắng đọng dưới đáy
hồ lắng sẽ được:
a) bơm trở lại hồ phản ứng để xử
dụng lại,
b) phần còn lại được bơm vào hồ phế
thải và sẽ được thải hồi dưới dạng rắn (filter cake). Vì carbon được thu hồi trở về hồ phản ứng cho nên lượng carbon hoạt tính thêm vào hàng
ngày chỉ độ từ 3 - 5 kg/ngàỵ
Nước, cho đến
giai đọan nầy đã được xử lý hầu hết các hợp chất hữu cơ, dầu mỡ, .. đã được hấp phụ hoặc biến
dạng; tuy nhiên một số mầm vi khuẩn như Fecal coliform và E. Coli có thể còn
tồn tại. Do đó, trước khi chuyển nước đã được xử lý vào hồ chứa, cần phải khử
thêm bằng khí chlor hòa tan trong nước và có hàm lượng độ 4 kg/24 giờ.
3.
Sau cùng, chuyển nước đã được xử lý vào một hồ chứa. Hồ nầy là một hồ hở, có dung tích khoảng 10 m3, làm bằng plastic.
Nước đã được xử lý rồi có thể được bơm vào cống rãnh cho thoát hoặc sông ngòi an toàn. Ở Mỹ, nước đã như trên được sử dụng lại trong việc
tưới tiêu.
Hình 4. Bình lọc nước.
Sau đây là một vài số liệu cho thấy
hiệu quả của quy trình xử lý trên:
ở
Ðộ oxy-hóa (COD) giảm từ 2.000 - 5.000 mg/L xuống < 100
mg/L (tiêu chuẩn chấp nhận của Mỹ).
ở
Cưng độ sinh hóa (BOD)5 từ 100 mg/L
xuống dưới < 10 mg/L;
Ðộ carbon hữu cơ (TOC - Total organic compounds) từ 500 -
1.000 mg/L xuống dưới< 50 mg/L;
Ðộ dầu mỡ từ 2.000 - 5.000 mg/L xuống < 1 mg/L;
Và một số hợp
chất hữu cơ thường thấy trong nước phế thải là: 2- butanone (
1.000 - 5.000 ug/L), benzene ( 50 - 100 ug/L), chlorobenzene (100 ug/L),
ethylbenzene, toluene, xylenes ( ~ 100 ug/L). Và sau khi được
xử lý, các dung môi trên hầu như biến mất (<1 ug/L). >
Các loại thuốc sát trùng, diệt cỏ dại, và PCBs
(polychlorobiphenyls) cũng được phân hủy theo phản ứng
sinh-thoái hóa (bio-degradation).
Ðây là một quy trình kỹ thuật có
tính khả thi cao để áp dụng vào điều kiện Việt
Ðiều kiện kỹ thuật không đòi hỏi
tay nghề hay chuyên môn cao;
Nguyên liệu để thiết kế và trang bị có sẵn trong nước;
Các hóa chất cần thiết đều sản xuất được trong nước;
Than hoạt tính, nếu
được làm từ vỏ dừa, sẽ có hiệu quả hấp phụ rất cao;
ở
Phí tổn thiết kế các công nghệ sản xuất nhỏ gánh chịu được;
ở
Thiết bị dùng để đo đạc và kiểm sóat hệ thống xử lý có thể nhập cảng với chi phí
chấp nhận được;
ở
Và chỉ cần huấn luyện kỹ thuật viên
để điều hành và kiểm soát mỗi khâu xử lý.
Trên đây là sơ
đồ quy trình kỹ thuật cho hệ thống xử lý nước phế thải trong các nhà máỵ Ðiều
cần phải nói thêm là, tùy mỗi điều kiện cụ thể cho
việc sản xuất từng công nghệ, quy trình trên có thể được biến cải cho thích hợp
với chất phế thải cần được xử lý. Tuy nhiên nhìn chung về các
công nghệ sản xuất kể trên, quy trình nầy có thể thỏa mãn được nhu cầu giải
quyết nạn ô nhiễễm nước từ nền kỹ nghệ sản xuất ở Việt
Việc thực hiện còn tùy thuộc vào điều kiện khách quan và chủ
quan của từng công nghệ như nguồn vốn, địa điểm cũng như mục tiêu sản xuất của
từng công nghệ một.. .
Một đề nghị cụ thể là: thực hiện một hệ
thống xử lý mẫu (prototype) có khả năng xử lý 10 m3/ngày, rồi đem áp dụng thí
nghiệm vào một cơ sở có nhu cầu thải hồi tương đương và học tập kinh nghiệm từ
đó. Tiếp theo, trong cùng một khu chế
xuất, nhiều công nghệ sản xuất có th phối hợp nhau làm một hệ thống xử lý với
năng xuất lớn và các chất thải hồi từng cơ sở một sẽ được bơm vào một hồ chứa
lớn đặt ở vị trí trung tâm điểm của các cơ sở. ( Tác
giả sẵn sàng trợ giúp ý kiến và kỹ thuật cùng cung cấp sơ đồ thiết kế và thông
số kỹ thuật cho quy trình trên. Xin liên lạc về địa chỉ điện
thư sau đây TRUYET@BKK.com).
7. Tình trạng ô nhiễễm chất phế thải
công nghệ tại Việt
Ô nhieễễm các chất phế thải vào nguồn nước tại Việt Nam đã
đến tình trạng báo động, nhứt là tại các thành phố lớn như Saigon với những khu
chế xuất phức tạp không có nguồn thoát nước và nhà máy không trang bị hệ thống
xử lý.
Hình dung hệ thống nhà máy bột ngọt, làm xì dầu, các nhà máy
xay lúa .. bên Bình Ðông,
cộng thêm vào công ty thực phẩm Vissan .. hàng triệu
lít nước phế thải đổ vào sông
Và vô số lượng nước sinh hoạt của trên năm triệu dân
Nguồn nước chính cho khoãng 30% dân Saigon lấy từ sông Ðồng
Nai đã bị ô nhiễm nặng vì các khu chế xuất Sông Bé, Long Bình và nhứt là công
ty Vedan, sản xuất bột ngọt, xì dầu, và một số phụ gia cho công nghệ bột ngọt
như hơi ép, acid chlorhydric và sản xuất bao bì v. v..
Hệ thống cống rãnh tại Saigon chưa được trùng tu và điều
chỉnh, đã xuống cấp và không còn hiệu quả cộng thêm việc xây cất bừa bãi làm
tăng thêm khó khăn cho việc thoát nước; chính quyền chưa đánh giá đúng mức tầm
quan trọng trong việc ô nhiễm nguồn nước; và thành tâm xử trí, thì thử hỏi,
người dân đã phải thở chung một bầu không khí ô nhiễm, phải chịu xử dụng một
nguồn nước không đủ vệ sinh, .. làm sao có thể có một
cái nhìn lạc quan về một tương lai sáng lạn cho thế hệ sau được!!!
Tất cả các số liệu ghi trong bài viết nầy do tác giả thâu thập từ 1995 đến 1998 tại BKK Corp.
Copyright by Mai Thanh Truyết, Ph.D.
Leachate Treatment Plant Manager
BKK Corporation
The
author, Mai Thanh Truyet Ph.D. is currently:
QA
Manager at Weck Laboratories Inc., Industry, CA.
Laboratory
Manager and Leachate Treatment Plant Manager at BKK Laboratories,
Specialist
in Toxic and Hazardous Waste Management and Air Monitoring.
For comments and questions, please contact: Mai Thanh Truyet Ph.D.