Cơ sở giết mổ gia cầm

3. Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải nhà máy giết mổ gia súc gia cầm

Bước 1. Xử lý sơ bộ

• Nước thải từ trong nhà máy tự chảy vào hệ thống thu gom nước thải sau đó được cho qua lưới chắn rác trước khi vào bể gom và điều hoà. Rác như lông, thịt vụn, đá, rẻ… được tách ngay tại lưới chắn rác rồi được thu gom vào xe gom rác.
• Bể gom điều hoà có tác dụng thu gom nước thải từ trong nhà máy sản xuất và điều hoà nồng độ cũng như là lưu lượng nước thải trong quá trình sản xuất. Dưới đáy bể điều hoà được lắp đặt hệ thống phân phối khí thô để khuấy trộn nước thải giúp cho quá trình ổn định nồng độ được tốt hơn. Tại bể điều hoà được lắp đặt 2 bơm nước thải đặt chìm để bơm vào hệ thống tuyển nổi.
• Bể gom điều hoà được thiết kế có nắp đậy kín để không phát sinh mùi ra môi trường.

Bước 2. Xử lý tuyển nổi.

• Do đặc thù nước thải của nhà máy giết mổ gia súc, gia cầm và chế biến thực phẩm có chứa mỡ động vật, loại mỡ này nhẹ và không tan trong nước nên tạo ra lớp váng trên nước thải nên cần được tách loại trước khi vào công đoạn xử lý vi sinh tiếp theo.
• Bể tuyển nổi bao gồm bình tạo áp, thiết bị cấp khí, hệ thống gạt bọt khí và hệ thống cào cặn ở đáy bể, bơm hoá chất. Đây là thiết bị đồng bộ hiệu suất tách các chất không hoà tan trong nước cũng như các cặn lơ lửng cao. Nước thải và khí cấp vào được cho qua bình tạo áp nhằm mục đích cho không khí hoà tan tốt trong nước, các bóng khí mịn sẽ lôi cuốn các cặn lơ lửng, mỡ, lông … trong nước thải lên trên và được hệ thống gạt tách loại ra khỏi nước. Mỡ và cặn lơ lửng sau khi tách loại được cho sang bể xử lý bùn để xử lý tiếp mỡ được tách ra.
• Bể tuyển nổi ngoài tách loại các cặn lơ lửng và mỡ còn tách các cặn nặng lắng xuống đáy bể và được định kỳ bơm về bể chứa bùn.
• Nước sau khi qua Hệ thống tuyển nổi đã tách hầu hết các cặn lơ lửng và mỡ trong nước thải và được cho qua bể đệm yếm khí.

Bước 3. Cụm xử lý yếm khí

• Nước thải sau khi qua Hệ thống tuyển nổi được cho qua bể đệm yếm khí để làm ổn định nước thải và giảm tải trọng ô nhiễm cũng như tránh các cú sốc cho quá trình xử lý yếm khí UASB nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình xử lý yếm khí. Tại đây bố trí bơm định lượng bơm hoá chất để điều chỉnh pH trong nước thải trước khi nước được bơm vào bể UASB.
• Tại bể đệm yếm khí đặt 2 máy bơm nước thải trong đó 1 bơm chạy và 1 bơm dự phòng. Các bơm này hoạt động theo chế độ bằng tay hoặc tự động theo lưu lượng và theo mức nước thải trong bể. Các bơm này hoạt động thông qua biến tần để điều khiển lưu lượng nước vào bể yếm khí UASB một cách ổn định. Để bể đệm hoạt động hiệu quả, tại đây đặt hệ thống khuấy trộn nhằm khuấy trộn đều nước thải tránh lắng cặn.

Quá trình phân huỷ yếm khí:

• Từ bể đệm yếm khí nước thải được bơm sang bể yếm khí UASB, nước được đi từ dưới lên để khuấy trộn cùng với bùn vi sinh trong bể để tăng hiệu quả xử lý. Theo phương pháp này, nước thải được đưa vào bể UASB theo chiều từ dưới lên và được phân phối đều qua một dàn ống để trải đều lưu lượng nước thải trên toàn bộ tiết điện của bể. Trong quá trình đi lên, trước tiên dòng nước thải tiếp xúc với lớp đệm bùn sinh học được tạo ra bởi các phần tử hặt lơ lửng. Quá trình xử lý xảy ra khi dòng nước thải này tiếp xúc với các phần tử hạt. Các khí sinh ra trong quá trình phân huỷ yếm khí bao gồm CH4, CO2, NH3 và một lượng nhỏ H2S. Các khí này sẽ tạo ra dòng chảy luân chuyển nội bộ trong bể phản ứng, điều này sẽ giúp cho quá trình xử lý càng triệt để. Các vi sinh vật yếm khí phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước thỉa và tạo ra sản phẩn cuối là khí CO2, CH4.
• Để tách hỗn hợp khí sinh ra khỏi dòng nước thải, bể UASB được thiết kế thiết bị tách pha rắn/lỏng/khí ở phía tên. Khí được tập trung tại các khoang thu khí sau đó theo ống dẫn về thiết bị xử lý và đốt khí (Biogas Flare)
• Nước thải sau khi qua vùng phản ứng sẽ chảy lên vùng lắng. Tại vùng lắng các cặn lơ lửng sẽ được tách ra khỏi dòng nước thải bằng trọng lực và rơi ngược lại vùng phân huỷ. Nước thải sau khi lắng theo ống dẫn chảy sang bể chứa sau UASB trước khi tiếp tục tràn sang bể xử lý sinh học hiếu khí.
• Trong bể UASB, một tập hợp của rất nhiều chủng loại vi sinh vật cùng tồn tại và phân huỷ các hợp chất có trong nước thải. Các vi sinh vật này được chia thành 3 nhóm chính:
• Nhóm thứ nhất là các vi sinh vật có khả năng thuỷ phân các hợp chất cao phân tử (chất béo, chất đạm, hydrocarbon mạch dài…) thành các sản phẩm trung gian có phân tử lượng thấp hơn (axit béo, hydrocarbon mạch ngắn, axit amin, purine, pyrimidine…). Quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước thải dưới tác dụng của các vi sinh vật thuộc nhóm thứ nhất được gọi là quá trình thuỷ phân.
• Nhóm thứ 2 là các vi sinh vật có khả năng lên men các hợp chất trung gian (sản phẩm của quá trình thuỷ phân) thành các axit hữu cơ đơn giản mà sản phẩm thường gặp nhất là axit axetic. Nhóm các vi sinh vật này còn được gọi là các vi sinh vật “phi metan” và chủ yếu bao gồm các chủng Clostridium spp, Peptococus anaerobus, Bifidobacterium spp, Desulphovibrio spp, Corynebacterium spp, Lactobacillus, Actinomyces, Staphylococcus và Escherichia coli. Quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước thải dưới tác dụng của các vi sinh vật thuộc nhóm thứ hai được gọi là quá trình lên men axit.
• Nhóm thứ ba là các vi sinh vật có khả năng chuyển hoá hydro và axit axetic thành các sản phẩm cuối là khí CO2, và CH4. Các vi sinh vật này được gọi là các vi khuẩn metan và chủ yếu là Methanobacterium, Methanobacillus (hình que) và Methanococcus, Methanosarcina (hình cầu). Quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước thải dưới tác dụng của các vi sinh vật thuộc nhóm thứ ba được gọi là quá trình lên men metan (hay quá trình metan hoá).

Quá trình lên men metan được biểu diễn bằng các phương trình sau:

4H2  +   CO2                   →        CH4   +   2H2O

4HCOOH                       →        CH4   +   2H2O   +   3CO2

CH3COOH                     →        CO2   +   3CH4

4CH3OH                        →        CO2    +   3CH4   +   2H2O

4(CH3)3N    +   H2O       →        3CO2   +   9CH4   +    6H2O    + 4NH3

Chu trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong bể Yếm khí được mô tả như sau:

Những ưu điểm của hệ thống bể phân huỷ yếm khí được thiết kế:

• Hệ thống các bể của cụm phân huỷ yếm khí bao gồm bể đệm yếm khí (tiền UASB), bể UASB. Các bể này được thiết kế theo nguyên lý đặc biệt cho phép cụm phân huỷ yếm khí hoạt động liên tục mà không phụ thuộc vào việc có hay không dòng nước thải đầu vào. Điều này cho phép lớp bùn ở đáy bể phản ứng UASB luôn luôn ở trạng thái lơ lửng, cho phép đạt được tiếp xúc tốt nhất giữa lớp bùn và dòng nước thải để nâng cao hiệu suất của bể phản ứng.
• Bể phản ứng được lắp đặt các thiết bị tách pha rắn/lỏng/khí. Điều này cho phép giảm được tối đa lượng khí metan cũng như bùn yếm khí theo dòng nước thải chảy sang bể xử lý hiếu khí gây ra mùi hôi đồng thời giảm hiệu suất của bể phản ứng yếm khí UASB.
• Lượng bùn dư trong bể UASB sẽ được bơm về bể chứa và làm đặc bùn.
• Khí sinh ra trong quá trình xử lý yếm khí UASB được đốt bằng thiết bị đốt phóng không.

Bước 4. Xử lý sinh học AO.

• Nước thải sau khi qua công đoạn xử lý UASB đã được các vi sinh vật phân huỷ các hợp chất ô nhiễm mạch dài, các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các mạch ngắn và các hợp chất ô nhiễm đơn giản giúp cho quá trình xử lý bùn hoạt tính ở bể sinh học AO được hiệu quả hơn.
• Bể xử lý sinh học AO có mục đích là xử lý hết các hợp chất ô nhiễm còn lại như COD, BOD và đồng thời xử lý Nitơ với quá trình Nitrification – Denitrification … bằng vi sinh vật.
• Quá trình cấp oxi để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ COD, BOD… Phương trình phản ứng:

Chất hữu cơ + O2 + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí à CO2 + H2O + NH3+ C5H7NO2 (vi khuẩn mới) + Năng lượng

Bước 5. Xử lý bùn

• Bùn được sinh ra từ bể gom , từ thiết bị tuyển nổi, bùn sinh ra từ quá trình xử lý yếm khí và xử lý sinh học ở bể lắng thứ cấp được bơm về bể xử lý bùn. Dưới đáy bể xử lý bùn có lắp đặt hệ thống PPK bọt mịn, hệ thống này tăng khă năng phân huỷ của bùn. Bùn sau đó được bơm đặt chìm trong bể xử lý bùn bơm về bể làm đặc bùn. Tại bể làm đặc bùn có đặt 02 bơm để bơm bùn về máy ép bùn, nước trong từ bể làm đặc bùn được đưa về bể gom điều hòa.

Bước 6. Khử trùng

• Nước thải của nhà máy giết mổ gia súc, gia cầm và chế biến thực phẩm chứa rất nhiều vi sinh gây bệnh, do đó cần phải được xử lý triệt để trước khi xả ra môi trường.

      Bước 7. xử lý mùi

• Mùi hôi từ trạm xử lý nước thải chủ yếu là CH4, CO2 và khí H2S sinh ra từ quá trình xử lý yếm khí UASB. Bể UASB được thiết kế kín hoàn toàn (nắp bể bằng bê tông cốt thép). Toàn bộ lượng khí sinh ra từ bể UASB sẽ được thu gom phía trên (phần trên mặt nước trong bể) và theo ống dẫn về thiết bị đốt khí Biogas. Toàn bộ lượng khí sinh ra sẽ được tự động đốt thành CO2 và hơi nước, và do đó không làm phát sinh nguồn ô nhiễm thứ cấp vào môi trường không khí xung quanh. Với thiết bị đốt này cho phép đảm bảo độ an toàn rất cao trong sử dụng do thiết bị được kiểm soát nghiêm ngặt cả 2 yếu tố nhiệt độ và áp suất của khí được đốt.

Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý chất thải nhà máy giết mổ gia súc gia cầm đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột B