1.    Mô tả nguyên lý xử lý của công nghệ

v  Xử lý sơ cấp

-        Loại bỏ cặn rác tinh có khích thước lớn hơn 1mm.

-        Điều hoà nồng độ và lưu lượng chất thải.

-        Các thiết bị kiểm soát trong khâu này được điều khiển hoàn toàn tự động.

v  Xử lý hóa lý bậc 1

      Xử lý hoá lý là quá trình cho các chất keo tụ và trợ keo tụ vào trộn lẫn với nước thải để tạo thành các bông keo tụ và được tách ra ở dạng bùn hoá lý nhờ quá trình tuyển nổi. Những chất có thể được loại bỏ ra khỏi nước thải trong quá trình xử lý hoá lý bậc 1 chủ yếu là: mủ cao su, SS, COD...

v  Xử lý sinh học

      Hồ sinh học thiếu khí khử Nitơ.

      Sử dụng công nghệ Aerotank (Activated - Sludge Process) có vật liệu đệm để khử, chuyển hoá các chất hữu cơ một cách triệt để, làm giảm nồng độ BOD, COD, SS … của nước thải.

      Loại bỏ bùn hoạt tính trong nước bằng bể lắng bùn sinh học.

v  Xử lý hóa lý bậc 2

      Xử lý hoá lý là quá trình cho các chất keo tụ và trợ keo tụ vào trộn lẫn với nước thải để tạo thành các bông keo tụ và kéo theo các chất ô nhiễm có trong nước thải xuống đáy bể lắng hóa lý và được tách ra ở dạng bùn hoá lý. Những chất có thể được loại bỏ ra khỏi nước thải trong quá trình xử lý hoá lý bậc 2 là: COD, SS, các hợp chất tạo màu và các chất keo lơ lửng trong nước thải.

v  Xử lý hóa học

      Bể khử trùng diệt vi sinh vật bằng Chlorine.

v  Xử lý bùn

      Bùn sinh học sinh ra từ quá trình xử lý nước thải sẽ được bơm về bể nén bùn. Tại bể nén bùn, lượng bùn sẽ được nén chặt, giảm độ ẩm và được bơm đến hệ thống xử lý bùn (tách nước ra khỏi hỗn hợp bùn + nước). Máy ép bùn để vắt/ép tách nước trước khi chôn lấp hợp vệ sinh hoặc bán cho các nhà máy chế biến phân compost.

2.    Mô tả quy trình công nghệ

      Nước thải từ nhà máy sản xuất theo mạng lưới thoát nước riêng được dẫn đến bể gom nước thải. Từ đây, nước thải được bơm đến trạm xử lý nước thải tập trung.

      Từ bể gom, nước thải được bơm lên bể điều hòa sau khi qua thiết bị tách rác tinh để loại bỏ các tạp chất, rác có kích thước nhỏ, thiết bị có thể tách 70-95% lượng rác có kích thước lớn hơn 2mm. Các loại rác nhỏ này sẽ ảnh hưởng đến bơm cũng như hệ vi sinh phía sau nếu không được loại bỏ ra khỏi nước thải. Rác được giữ lại trên thiết bị tách rác tinh có độ ẩm khoảng 80-90%, khối lượng riêng khoảng 900-1,100kg/m³. Lượng rác thu được có thể được thu gom tập trung, vận chuyển đến các bãi chôn lấp, hoặc đốt trong các lò đốt rác.

      Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng, thành phần tính chất nồng độ nước thải, tránh gây quá tải cho vi sinh vật trong các bể phía sau. Do đó giúp cho hệ thống xử lý làm việc ổn định đồng thời giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau, tránh tình trạng quá tải vào các giờ cao điểm. Nhờ hệ thống sục khí trong bể điều hòa làm nước thải xáo trộn đều, tránh quá trình lắng cặn và phân hủy kỵ khí gây mùi và giảm một phần các chất hữu cơ có trong nước thải.

      Nước thải sau đó được bơm lên cụm hóa lý 1 bằng bơm nhúng chìm. Việc sử dụng bơm với một lưu lượng cố định cho bể điều hòa để dảm bảo phân phối đều lưu lượng nước thải xử lý cho toàn bộ hệ thống tại mọi thời điểm trong ngày, tránh tình trạng các công trình phía sau hoạt động với lưu lượng không ổn định, giảm hiệu suất xử lý. Vì vậy bể điều hòa bắt buộc phải dùng bơm, còn các công trình phía sau được bố trí tự chảy dựa vào cao độ công trình.

      Cụm bể keo tụ - tạo bông 1 có mục đích làm giảm hàm lượng chất rắn lơ lửng, lượng mủ cao su huyền phù trong nước thải.

      Bể trung hòa có nhiệm vụ trung hòa nước thải bằng NaOH, tạo môi trường trung tính cho quá trình keo tụ - tạo bông phía sau.

      Bể keo tụ là nơi diễn ra quá trình tiếp xúc, phản ứng giữa hóa chất keo tụ PAC với nước thải. Tại bể keo tụ được lắp đặt thiết bị khuấy trộn nhằm tăng hiệu quả cho phản ứng keo tụ. Tốc độ khuấy trộn của motor khuấy là 50vòng/phút nhằm đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa hóa chất và nước.

      Nước thải từ bể keo tụ tiếp tục chảy tràn vào bể tạo bông. Tại bể tạo bông, hóa chất trợ keo tụ Polymer kích thích quá trình hình thành các bông cặn lớn hơn được châm vào hòa trộn với nước thải để đảm bảo sự vận hành hiệu quả của bể tuyển nổi phía sau. Tốc độ của motor khuấy trong bể tạo bông là 20vòng/phút nhằm tạo sự tiếp xúc tốt giữa hóa chất và nước nhưng không phá vỡ bông cặn.

      Tiếp tục, nước thải tự chảy qua tuyển nổi siêu nông.

      Bể tuyển nổi siêu nông: có nhiệm vụ phân tách các hạt bông cặn, hạt nhũ tương ra khỏi nước thải nhờ vào quá trình tuyển nổi. Quá trình này được thực hiện bằng cách đưa các bọt khí mịn vào nước thải. Bọt khí mịn bám dính vào các hạt lơ lửng, tạo nên lực đẩy nổi đủ lớn đưa hạt nổi lên bề mặt pha lỏng (nước thải). Khí đưa vào ở dạng hòa tan dưới áp suất lớn hơn áp suất khí quyển (từ 275 – 350 kPa). Sau đó, khi giảm áp suất xuống bằng áp suất khí quyển, bọt khí mịn hình thành. Quá trình tăng áp được thực hiện bằng bơm cao áp và bồn tạo áp. Thời gian lưu nước từ 2-5 phút, lượng khí cấp vào từ 2-3% lưu lượng nước thải. Nước qua bồn tạo áp tiếp tục qua van giảm áp đến bể tuyển nổi. Với thời gian lưu nước một giờ, khí hòa tan tách ra khỏi nước thải thành các bọt khí mịn. Các bọt khí này lôi kéo nhũ dầu hoặc cặn lơ lửng lên bề mặt tạo nên lớp váng nổi. Lớp váng này được gạt thường xuyên vào máng thu váng nổi và dẫn đến bể chứa váng nổi. Phần nước trong tự chảy vào hồ thiếu khí, một phần tuần hoàn về bồn tạo áp.

      Bể thiếu khí giúp phân huỷ hợp chất hữu cơ và khử Nitrat trong điều kiện thiếu khí. Quá trình sinh học diễn ra nhờ các vi sinh vật sử dụng Nitrat, Nitrite làm chất oxy hóa để sản xuất năng lượng. Trong hồ Anoxic, quá trình khử Nitrat sẽ diễn ra theo phản ứng:

6NO₃^- + 5CH₃OH à 5CO₂ + 3N₂ + 7H₂O + 6OH^-

      Trong hồ thiếu khí có lắp đặt thiết bị khuấy chìm nhằm tạo ra sự xáo trộn trong bể giúp bọt khí N₂ (từ quá trình khử Nitrat) dễ dàng thoát lên khỏi mặt nước. Sau đó nước thải tiếp tục qua hồ sinh học hiếu khí vật liệu đệm để khử các hợp chất hữu cơ COD, BOD₅.

      Bể hiếu khí vật liệu đệm: nơi diễn ra quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ và quá trình Nitrat hoá trong điều kiện cấp khí nhân tạo bằng máy thổi khí.

-        Quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ:

      Trong hồ sinh học các vi sinh vật (VSV) hiếu khí sử dụng oxi được cung cấp chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải một phần thành vi sinh vật mới, một phần thành khí CO₂ và NH₃ bằng phương trình phản ứng sau:

VSV + C₅H₇NO₂ (chất hữu cơ) + 5O₂ → 5CO₂ + 2H₂O + NH₃ + VSV mới

-        Quá trình nitrate hóa:

      Quá trình Nitrate hóa là quá trình oxy hóa các hợp chất chứa Nitơ, đầu tiên là Ammonia thành Nitrite sau đó oxy hóa Nitrite thành Nitrate. Quá trình Nitrate hóa ammonia diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 loại vi sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter.

      Bước 1: Ammonium được chuyển thành nitrite được thực hiện bởi Nitrosomonas:

NH₄⁺ + 1.5 O₂ → NO₂^-  +  2 H⁺  +  H₂O

      Bước 2: Nitrite được chuyển thành nitrate được thực hiện bởi loài Nitrobacter:

NO₂^- + 0.5 O₂ → NO₃^-

      Hồ hiếu khí có vật liệu đệm có dạng chữ nhật, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể. Hồ này có ưu điểm chịu được quá tải rất tốt. METCALF và EDDY (1991) đưa ra tải trọng thiết kế khoảng 0.8-2.0 kgBOD₅/m³.ngày với hàm lượng bùn 2,500-4,000 mg/l, tỉ số F/M 0.2-0.6. Các giá thể - vật liệu tiếp xúc (dạng sợi) có diện tích bề mặt tiếp xúc 200 - 500m²/m³, là nơi để các vi sinh vật dính bám và phát triển, đồng thời tạo môi trường thiếu khí giúp cho quá trình khử nitrát hóa xảy ra, xử lý được một phần nitơ. Dòng nước thải chảy liên tục vào hồ sinh học chảy qua bề mặt của giá thể tiếp xúc, đồng thời không khí cũng được cung cấp liên tục trong hồ (oxy hòan tan DO>2mg/l). Trong điều kiện đó vi sinh vật sinh trưởng và phát triển mạnh tạo thành các màng vi sinh vật có chức năng hấp thụ các chất hữu cơ và màu của nước thải.

      Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn (mixed liquor), hỗn hợp này một phần tuần hoàn về hồ thiếu khí, một phần tự chảy sang bể lắng bùn sinh học. Trong hồ hiếu khí còn được lắp đặt bơm bùn tuần hoàn để tuần hoàn hổn hợp bùn + nước thải chứa nitrat và cơ chất với lưu lượng 200% về hồ thiếu khí, tạo điều kiện cho quá trình khử nitrate xử lý để nitơ.

      Bể lắng bùn sinh học có nhiệm vụ phân tách hỗn hợp nước và bùn, giữ lại lượng bùn trôi qua từ hồ sinh học vật liệu đệm. Tại bể lắng, nước thải đi từ dưới lên trên qua ống trung tâm, bùn sẽ lắng xuống và được gom vào đáy bể. Bùn sau khi lắng có hàm lượng SS = 8,000mg/L. Một phần bùn sẽ được bơm tuần hoàn trở lại hồ sinh học hiếu khí với lưu lượng 50% để giữ ổn định mật độ cao vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, đồng thời ổn định nồng độ MLSS = 3000mg/L trong hồ hiếu khí. Lưu lượng bùn dư còn lại sẽ được bơm về bể nén bùn. Độ ẩm bùn hoạt tính dao động trong khoảng 98-99.5%. Phần nước trong được dẫn sang cụm bể hóa lý 2.

      Cụm bể keo tụ - tạo bông 2 có mục đích loại bỏ triệt để hàm lượng chất rắn lơ lửng, COD, photpho… trong nước thải, đảm bảo đầu ra nước thải đạt loại A, QCVN 01:2008/BTNMT.

      Bể trung hòa có nhiệm vụ trung hòa nước thải bằng NaOH, tạo môi trường trung tính cho quá trình keo tụ - tạo bông phía sau.

      Bể keo tụ là nơi diễn ra quá trình tiếp xúc, phản ứng giữa hóa chất keo tụ PAC với nước thải. Tại bể keo tụ được lắp đặt thiết bị khuấy trộn nhằm tăng hiệu quả cho phản ứng keo tụ. Tốc độ khuấy trộn của motor khuấy là 50vòng/phút nhằm đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa hóa chất và nước.

      Nước thải từ bể keo tụ tiếp tục chảy tràn vào bể tạo bông. Tại bể tạo bông, hóa chất trợ keo tụ Polymer kích thích quá trình hình thành các bông cặn lớn hơn được châm vào hòa trộn với nước thải để đảm bảo sự vận hành hiệu quả của bể tuyển nổi phía sau. Tốc độ của motor khuấy trong bể tạo bông là 20vòng/phút nhằm tạo sự tiếp xúc tốt giữa hóa chất và nước nhưng không phá vỡ bông cặn.

      Tiếp tục, nước thải tự chảy qua bể lắng hóa lý.

      Bể lắng bùn hóa lý có nhiệm vụ phân tách hỗn hợp nước và bùn, nên được thiết kế đặc biệt tạo môi trường tĩnh cho bông bùn lắng xuống đáy bể. Tại bể lắng, nước thải đi từ dưới lên trên qua ống trung tâm, bùn sẽ lắng xuống và được gom vào đáy bể, lượng bùn này được bơm qua bể nén bùn. Phần nước trong được chày ra bể khử trùng.

      Tại bể khử trùng, nước thải được châm Chlorine khử trùng. Chlorine, chất oxy hóa mạnh thường được sử dụng rộng rãi trong quá trình khử trùng nước thải. Hàm lượng chlorine cần thiết để khử trùng cho nước sau lắng, 3-15mg/L. Hàm lượng chlorine cung cấp vào nước thải ổn định bằng bơm định lượng hóa chất.

      Phần nước sau khi khử trùng sẽ chảy ra nguồn tiếp nhận đạt tiêu chuẩn cột A-QCVN 01:2008/BTNMT.

      Xử lý bùn

      Quá trình xử lý sinh học sẽ làm gia tăng liên tục lượng bùn vi sinh trong bể sinh học. Đồng thời lượng bùn ban đầu sau thời gian sinh trưởng phát triển sẽ giảm khả năng xử lý chất ô nhiễm trong nước thải và chết đi. Lượng bùn này còn gọi là bùn dư. Một phần bùn sẽ được bơm tuần hoàn về bể sinh học hiếu khí vật liệu đệm và bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính. Phần còn lại được bơm về bể nén bùn.

      Ngoài lượng bùn vi sinh phát sinh trong quá trình xử lý sinh học, quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ cũng phát sinh một lượng bùn đáng kể (còn gọi là bùn hóa lý). Lượng bùn này cũng được thu gom và đưa về bể nén bùn.

      Tại bể nén bùn, sau một thời gian nén cố định để gia tăng nồng độ và cô đặc, bùn sẽ được đưa vào máy ép bùn để tiến hành tách nước làm giảm độ ẩm và thể tích của bùn để thuận tiện cho quá trình xử lý bùn. Bùn khô sau khi ép tách nước được thu gom - vận chuyển đi xử lý đúng nơi quy định hoặc phối trộn làm phân bón cho cây trồng.

      Nước tách bùn phát sinh từ bể nén bùn và máy ép bùn được đưa về hồ điều hòa.