Đồ án thiết kế xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn (Hust)

Đặt vấn đề 2 CHƯƠNG 1. Giới thiệu về ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn và các vấn đề môi trường 3 1.1 Giới thiệu về công nghệ chế biến tinh bột sắn ở Việt Nam 3 1.1.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp 4 1.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề 5 1.2 Đặc điểm nước thải chế biến tinh bột sắn 6 1.3 Ảnh hưởng nước thải chế biến tinh bột sắn tới môi trường và con người 7 CHƯƠNG 2. Một số công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn và lựa chọn phương án xử lý nước thải 8 2.1 Yêu cầu chung 8 2.2 Công nghệ xử lý kết hợp keo tụ và aerotank 8 2.3 Công nghệ xử lý kết hợp UASB và aerotank 10 2.4 Công nghệ xử lý bằng hồ sinh học 11 2.5 Cơ sở lựa chọn công nghệ để xử lý nước thải của cơ sở chế biến tinh bột sắn công suất 100 tấn tinh bột ngày 12

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 Giới thiệu về ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn và các

1.1 Giới thiệu về công nghệ chế biến tinh bột sắn ở Việt Nam 3

1.1.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp 41.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề 5

1.3 Ảnh hưởng nước thải chế biến tinh bột sắn tới môi trường và con người 7

CHƯƠNG 2 Một số công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn và lựa

2.5 Cơ sở lựa chọn công nghệ để xử lý nước thải của cơ sở chế biến tinh bột

2.5.2 Cơ sở lựa chọn công nghệ để xử lý nước thải của cơ sở chế biếntinh bột sắn13

CHƯƠNG 3 Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải của cơ sở chế biến tinh bột sắn công suất 100 tấn tinh bột/ ngày 16

3.2.2 Lưu lượng khí cần cấp trong bể điều hòa: 163.2.3 Tính toán đường ống cấp nước thải và công suất bơm nước thảivào bể 18

3.2.4 Hiệu suất xử lý chất hữu cơ của bể điều hòa 18

3.4.4 Tính toán máng thu nước 243.4.5 Tính toán lượng khí sinh ra và ống thu khí 253.4.6 Tính toán hệ thống phân phối nước trong bể 253.4.7 Tính lượng bùn sinh ra và ống thu bùn 263.4.8 Kiểm tra hàm lượng N và P trong bể UASB 28

3.5.1 Các thông số đầu vào và đầu ra của bể aerotank: 293.5.2 Các thông số tính toán được lựa chọn: 29

3.5.4 Kiểm tra một số thông số của bể aerotank 30

3.5.6 Lượng không khí cần thiết cho quá trình cấp khí 323.5.7 Lựa chọn bơm nước thải ra khỏi bẻ và máy khuấy chìm 36

Tuy nhiên, quá trình sản xuất tinh bột từ sắn tươi có nhu cầu sử dụng nước khálớn, định mức khoảng 5-6m3

/ tấn củ tươi, tương đương 25-40 m3

/ tấn sản phẩmtùy thuộc vào các công nghệ khác nhau Lượng nước thải chế biến tinh bột sắnchiếm khoảng 80- 90% lượng nước sử dụng [3]

Nước thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn có giá trị COD ở khoảng 11 000

-15 000 mg/l; BOD5 ở khoảng 4000- 9000 mg/l, SS 1360- 2000 mg/l, tổng nito122- 270 mg/l và tổng photpho là 24- 31 mg/l [3] Bên cạnh đó, loại nước thảinày còn có sự xuất hiện của hợp chất cyanide, vốn là một hợp chất độc đối vớingười và động vật [1] Chính bởi những đặc tính trên, việc xử lý nước thải chếbiến tinh bột sắn trước khi xả thải để tránh các tác động tiêu cục tới môi trường

và con người là vô cùng cần thiết

Đối với các cơ sở sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp, tình trạng ô nhiễmmôi trường trong chế biến tinh bột sắn đang ở mức báo động Hiện nay ước tínhchỉ có khoảng 10% các nhà máy có hệ thống xử lý nước thải 10% trong số nàychưa đạt yêu cầu [3] Trong khi đó, các làng nghề chế biến tinh bột sắn hầu hếtchưa có hệ thống xử lý nước thải, lượng nước này chủ yếu được đổ trực tiếp ra

hệ thống kênh rạch chung hoặc ra sông

Đồ án này được thực hiện nhằm tìm hiểu, tính toán và thiết kế hệ thống xử lýnước thải chế biến tinh bột sắn lưu lượng 100 tấn tinh bột/ngày đáp ứng tiêuchuẩn nước thải đầu ra theo QCVN 63:2017/BTNMT cột B (Quy chuẩn kỹ thuậtquốc gia về nước thải chế biến tinh bột sắn)

CHƯƠNG 1 Giới thiệu về ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn và các vấn

đề môi trường 1.1 Giới thiệu về công nghệ chế biến tinh bột sắn ở Việt Nam

Quá trình sản xuất tinh bột sắn có thể được chia thành các giai đoạn cơbản như sau [1]:

1 Rửa và gọt vỏ củ để loại bỏ đất dính vào củ và lớp biểu bì bảo vệ

2 Nạo hoặc nghiền để phá vỡ cấu trúc tế bào, làm vỡ thành tế bàonhằm giải phóng tinh bột thành các hạt riêng biệt và không bị hư hạikhỏi các thành phần không tan khác

3 Sàng, lọc hoặc trích ly để phân tách phần bột nhão đã được nghiềnnhỏ thành hai phần- phần xơ bỏ đi và phần sữa tinh bột

4 Tinh sạch và loại bỏ nước để tách các hạt tinh bột rắn khỏi huyềnphù của chúng trong nước nhờ lắng đọng hoặc ly tâm

5 Sấy khô để loại bỏ ẩm từ bánh tinh bột ẩm thu được trong giai đoạnphân tách nhằm giảm độ ẩm từ 34-35% xuống 12-14%

6 Giai đoạn kết thúc gồm tán bột, sàng và đóng vào bao

Trong sắn, ngoài tinh bột (60%) còn có thành phần chất khô khác như: chất

xơ, chất hòa tan, chất tạo màu… Vì vậy nhiệm vụ của quá trình sản xuấttinh bột sắn là lấy tinh bột tới mức tối đa bằng cách phá vỡ tế bào giảiphóng tinh bột và tách tinh bột ra khỏi các chất hòa tan cũng như các chấtkhông hòa tan khác

Ở Việt Nam, có 2 loại hình sản xuất tinh bột sắn là sản xuất theo quy môcông nghiệp và làng nghề Điểm khác nhau lớn nhất về công nghệ của hailoại hình này nằm ở công đoạn lọc lấy tinh bột Trong khi ở các làng nghề,quá trình lọc chủ yếu là lọc thủ công (dùng lưới lọc) hoặc dùng máy lọc, thìđối với quy mô công nghiệp, họ sử dụng các công nghệ hiện đại như trích

ly để loại bỏ phần bã sắn Điểm khác nhau này cũng dẫn tới lưu lượng vàthành phần nước thải khác nhau ứng với mỗi loại hình sản xuất

Tuy có những điểm khác nhau về công nghệ sản xuất nhưng về cơ bảnnước thải từ hai loại hình sản xuất này có thể chia làm 2 dòng [4]:

- Dòng thải 1: là nước thải ra sau khi phun vào guồng rửa sắn củ để loại bỏcác chất bẩn và vỏ ngoài củ sắn Loại nước thải này có lưu lượng thấp(khoảng 2 – 2,5m3 nước thải/tấn sắn củ với công nghệ ở làng nghề và 6 -10m3 nước thải/tấn sắn củ với công nghệ nhà máy), chủ yếu chứa các chất

có thể sa lắng nhanh (vỏ sắn, đất, cát, …) Do vậy với nước thải loại này

có thể cho qua song chắn, để lắng rồi quay vòng nước ở giai đoạn rửa.Lượng này từ giai đoạn này chiếm khoảng 30% tổng lượng nước sử dụng

- Dòng thải 2: là nước thải ra trong quá trình lọc sắn, loại nước thải này cólưu lượng lớn (4,5 – 5m3 nước thải/tấn sắn củ với công nghệ ở làng nghề

và 12 - 20m3 nước thải/tấn sắn củ với công nghệ nhà máy), có hàm lượng

lượng xyanua cao, mùi chua, màu trắng đục Lượng nước này chiếmkhoảng 70% lượng nước sử dụng

1.1.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp

Công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở các nhà máy chế biến tinh bột quy môlớn ở Việt Nam chủ yếu là nhập ngoại từ Thái Lan, Trung Quốc, Hàn Quốc Một

số nhà máy áp dụng công nghệ của Thái Lan như nhà máy tinh bột sắn DakLak,Việt Nam Tapioca (Tây Ninh), , công nghệ của Trung Quốc như nhà máy tinhbột sắn Thừa Thiên Huế Cả nước có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn ở qui

mô lớn, công suất 50 - 200 tấn tinh bột sắn/ ngày

Nhận xét: Điểm khác nhau lớn nhất của hai công nghệ này đó là một

phần nước từ quá trình ly tâm của công nghệ Trung Quốc sẽ tiếp tục được tuầnhoàn lại cho quá trình trích ly, trong khi ở Thái Lan, loại nước này sẽ không được

sử dụng lại Sự khác biệt này giúp lưu lượng nước thải của công nghệ TrungQuốc ít hơn so với công nghệ của Thái Lan

Nước thải (Dòng thải 1)

Nước thải (Dòng thải 1)

Nước thải (Dòng thải 2)

Nước thải (Dòng thải 2)

Hình STYLEREF 1 \s 1 SEQ Hình \* ARABIC \s 1

1 Sơ đồ công nghệ chế biến TBS [3]

(a) công nghệ Thái Lan; (b) công nghệ Trung Quốc

1.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề

Các làng nghề chế biến tinh bột sắn bằng phương pháp thủ công nhưhình dưới đây Quá trình sản xuất gián đoạn, thiết bị thô sơ không đồng bộ nênmức độ cơ giới hóa thấp, hiệu quả thu hồi tinh bột không cao Cả nước hiệnđang có trên 4000 cơ sở chế biến thủ công Một số làng nghề chế biến tinh bộtsắn sử dụng công nghệ này có thể kể đến như Phú Hưng (Bình Định) hay DươngLiễu (Hoài Đức, Hà Nội)

1.2 Đặc điểm nước thải chế biến tinh bột sắn

Lượng nước thải sinh ra từ trong quá trình chế biến tinh bột sắn là rấtlớn, trung bình 25 – 38m3

/tấn sản phẩm (đối với công nghệ ở các nhà máy [3])

và 10 – 13m3

/tấn sản phẩm (đối với quy trình ở các làng nghề [4])

Nước thải chế biến tinh bột sắn bao gồm các thành phần hữu cơ như tinhbột có trong nguyên liệu củ sắn tươi là nguyên nhân gây ô nhiễm cao cho cácdòng nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn Nước cho thấy: pH thấp,hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng(SS), các chất dinh dưỡng chứa N, P, nhu cầu oxy sinh học (BOD5), nhu cầu oxy

hóa học (COD), … với chỉ số rất cao Đặc tính nước thải tinh bột sắn thể hiện cụthể trên bảng 1.1.

Bảng 1.1 Đặc tính nước thải chế biến tinh bột sắn

Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải 1

[3]

Nước thải 2[4]

QCVN63:2017/BTNMT cột B [6]

Chú thích:

● Nước thải 1: Nước thải của quá trình sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp

● Nước thải 2: Nước thải của quá trình sản xuất tinh bột sắn quy mô làng nghề

Số liệu cho thấy khoảng cách dao động về các chỉ tiêu nước thải cao hơnnhiều lần so với QCVN 63:2017/BTNMT cột B Đặc biệt, giá trị BOD5 của loạinước thải này cao gấp 140 – 150 lần so với quy chuẩn của Việt Nam (7000 mg/l

so với 50 mg/l), càng chứng tỏ nước thải của quá trình chế biến tinh bột sắn cóhàm lượng hữu cơ rất cao Với quy mô sản xuất công nghiệp chỉ số BOD, COD và

SS nhỏ hơn quy mô thủ công ở các làng nghề nhưng lượng nước thải từ quy môcông nghiệp lại lớn hơn quy mô thủ công 2-3 lần

Đặc tính nước thải của một số nhà máy và làng nghề chế biến tinh bộtsắn được thể hiện ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Đặc tính nước thải chế biến tinh bột sắn của một số nhà máy và làng nghề

Chỉ tiêu Đơn

vị

Nước thảiCN1

Nước thảiCN2

Nước thảiLN1

Nước thảiLN2

QCVN63:2017/B

1.3 Ảnh hưởng nước thải chế biến tinh bột sắn tới môi trường và con người

Các chất ô nhiễm trong nước thải tinh bột sắn nếu không được xử lý gây ranhiều tác động tiêu cực tới con người và môi trường [4]:

- Chất hữu cơ trong nước thải chế biến tinh bột sắn như tinh bột, đường,xenluloza, Thành phần hữu cơ cao khi xuất hiện hiện tượng phân hủyyếm khí gây thối nguồn nước và làm chết hệ thủy sinh, gây ô nhiễmkhông khí xung quanh và phát tán diện rộng theo chiều gió

- Chất rắn lơ lửng (SS) bao gồm cát, hạt tinh bột, … cũng là tác nhân gâyảnh hưởng tiêu cực tới tài nguyên thủy sinh; đồng thời gây mất cảm quan,bồi lắng lòng hồ, sông, suối…

- Axit HCN là độc tố có trong vỏ sắn Khi chưa được đào lên, trong củ sắnkhông có HCN tự do mà ở dạng glucozit gọi là phazeolutanin có côngthức hóa học là C10H17NO6 Sau khi sắn được đào lên, dưới tác dụng củaenzyme xianoaza hoặc trong môi trường axit thì phazeolutanin phân hủytạo thành glucoza, axeton và axit HCN gây độc toàn thân cho người Khingâm sắn trong nước, HCN sẽ tan trong nước và theo nước thải ra ngoài.Nồng độ CN- ở trong nước thải là khoảng 10-40 mg/l, trong khi CN- cóliều lượng gây chết trung bình (LD50) là 0,3 mg/kg đối với cơ thể conngười (Theo Tổng cục bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ)

CHƯƠNG 2 Một số công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn và lựa

chọn phương án xử lý nước thải 2.1 Yêu cầu chung

- Có khả năng sử dụng trong thời gian dài

- Việc phân bố các công trình xử lý phải phù hợp với diện tích đất được chủđầu tư cấp

- Công nghệ chung: Các hạng mục như song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hòa

sẽ được đưa vào để xử lý sơ bộ loại nước thải này Nước từ các công đoạn sảnxuất được đưa qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có kích thước lớnnhư đất, sỏi, Sau đó nước sẽ được đưa qua bể lắng cát để loại bỏ cặn lớn nhưđất, cát trong quá trình rửa, cắt, gọt nguyên liệu Nước thải được đưa sang bểđiều hòa để điều hòa lưu lượng và ổn định các thành phần Trong bể điều hòa,

hệ thống sục khí có chức năng chống lắng cặn sẽ làm nhiệm vụ sục khí vớitốc độ thổi khí 10-15l khí/phút/m3

.

2.2 Công nghệ xử lý kết hợp keo tụ và aerotank

Mô tả:Nước thải được đưa qua bể keo tụ để tạo bông, hóa chất được sửdụng ở bể này là PAC Nước sau đó được qua bể lắng 1 để lắng tách chất lơlửng Sau đó nước thải được đưa qua xử lý hiếu khí bằng bể aerotank, sau đónước thải được tách bùn tại bể lắng cấp II Để đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩntrước khi thải ra ngoài môi trường nước thải được lắng ở bể lắng cuối Bùn từ

Nước thải đầu vào

Cơ sở xử lý chất thải rắn

Bể điều hòa

Máy thổi

khí

Hình STYLEREF 1 \s 2 SEQ Hình \*

điều hoà xử lý tiếp còn bùn được đưa đến máy ép bùn để tách nước và đemchôn lấp hoặc làm phân bón.

- Ưu điểm: Hiệu quả xử lý cao rất thích hợp với nước thải sản xuất tinh bột sắn

● Bùn từ quá trình xử lý không tận dụng làm phân bón được mà phảiđem chôn lấp

● Sử dụng bể aerotank có thể gây tốn nhiều năng lượng

- `Công nghệ này được áp dụng tại nhà máy tinh bột sắn Văn Yên – Yên Bái,

có hiệu suất đạt được là 80%

- Phạm vi ứng dụng; Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ không quá cao

2.3 Công nghệ xử lý kết hợp UASB và aerotank

Mô tả: Từ bể điều hòa, nước được đưa sang bể lắng 1 để thực hiện tách cặn

lơ lửng Trong bể UASB, nước thải được phân phối từ dưới lên trên qua lớp bùn

kỵ khí có mật độ vi sinh vật cao Dưới tác động của vi sinh vật kỵ khí, chất hữu

cơ bị phân hủy tạo khí CO2, H2O, CH4, H2S… Các khí này sẽ được thu vào một hệthống thùng chứa khí Nước được đưa tiếp sang bể aerotank, khí sẽ được thổiliên tục nhằm duy trì điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí phát triển (DO = 2-4 mg/l)

để phân hủy các chất hữu cơ Bể lắng 2 được sử dụng để phân tách nước thải vàbùn hoạt tính, một phần bùn này sẽ được tuần hoàn về bể aerotank Phần bùncặn dư ở hai bể lắng, bể UASB và bể Aerotank sẽ được đưa sang bể nén bùn rồi

Nước thải sau bể lắng cát

Bể điều hòa, điều chỉnh pH

Đường bùn Đường nước Máy thổi khí

Đường khí

Hình STYLEREF 1 \s 2 SEQ Hình \* ARABIC \s 1 2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước

Máy thổi khí

Bể nén bùn Máy ép bùn Chôn lấp

sau đó là máy ép bùn Nước bùn từ hai công trình này được đưa trở lại bể điềuhóa Nước từ bể lắng cuối sẽ được về đưa về nguồn tiếp nhận.

- Ưu điểm:

● Hiệu suất xử lý cao

● Điều kiện vận hành của hệ thống yếm khí phù hợp với tính chất củanước thải: pH, nhiệt độ,

● Có thể tái sinh năng lượng từ nguồn khí biogas thu được

- Nhược điểm:

● Sử dụng bể aerotank có thể gây tốn nhiều năng lượng

- Phạm vi ứng dụng: Tỉ số BOD/COD cao, giá trị BOD cao

2.4 Công nghệ xử lý bằng hồ sinh học

Mô tả: Hồ khí sinh học phủ bạt HDPE có môi trường yếm khí, ở đây chất hữu

cơ được hệ vi sinh vật phân giải thành khí metan, CO2 và các chất khác Các hệ

sinh vật này được đưa vào hồ nhờ hệ thống dịch chế phẩm sinh học Khi nguyên

liệu được nạp vào hồ thì nguyên liệu cũ đã phân hủy nằm ở đầu cuối của hồ sẽ

bị đẩy ra ngoài Khi chất thải được lưu lại trong hồ khí sinh học 30-50 ngày ở

nhiệt độ ngoài trời 25 – 350

C, thì khoảng 80- 85% tổng lượng chất hữu cơ đãđược phân giải thành khí sinh học Hai hồ lắng là nơi các chất hữu cơ còn lại sẽ

được tiếp tục phân giải Sau 2 hồ lắng này, hàm lượng chất hữu cơ còn lại rất

thấp nhưng nước thải đã được xử lý rất giàu chất khoáng nên rất tốt cho nuôi cá

Nước bùn

Khí biogas

Máy thổi khí

Đường bùn Đường nước Đường khí

Bể lắng 2

Hình STYLEREF 1 \s 2 SEQ Hình \* ARABIC \s 1 3 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải

Máy thổi khí

● Chi phí đầu tư thấp so với công trình xây bằng gạch hoặc bê tông có

cùng thể tích

● Độ bền của bạt HDPE trong điều kiện nhiệt đới kéo dài 20- 25 năm

● Thi công đơn giản, xây dựng nhanh

● Vận hành, bảo dưỡng đơn giản

- Nhược điểm:

● Chiếm diện tích mặt bằng lớn

● Bạt HDPE dễ bị rách khi gặp lửa, hoặc cây cối lớn đổ vào

● Năng suất sinh khí thấp

- Phạm vi ứng dụng: Cho các công trình xử lý nước thải có diện tích mặt bằng

lớn và yêu cầu tính ổn định trong một thời gian dài

- Công nghệ xử lý này hiện đang được áp dụng tại nhà máy tinh bột sắn Sơn La

với công suất 1800 m3 nước thải/ ngày và tạo ra 10000 m3 biogas tương ứng

2.5 Cơ sở lựa chọn công nghệ để xử lý nước thải của cơ sở chế biến tinh bột

sắn công suất 100 tấn tinh bột/ ngày

2.5.1 Lựa chọn thông số thiết kế

Dựa vào dữ liệu thực tế về đặc tính nước thải của các cơ sở chế biến tinh

bột sắn (bảng 1.2), các thông số nước thải đầu vào được lựa chọn để tính

toán và thiết kế sẽ được thể hiện ở bảng 2.1 Các thông số này tương ứng

với nước thải của công nghệ sản xuất tinh bột sắn theo quy mô công

nghiệp của Thái Lan, vốn có lưu lượng nước thải tương đối lớn

Bảng 2.1 Thông số thiết kế trạm xử lý nước thải tinh bột sắn công suất 100 tấn tinh

bột/ ngày

Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải trước Nước thải sau xử lý

Nước thải sau bể lắng cát

Máy thổi khí

Khí sinh học Chế phẩm

sinh học

Hình STYLEREF 1 \s 2 SEQ Hình \* ARABIC \s 1 4 Sơ đồ hệ thống hồ khí

Công nghệ được lựa chọn để xử lý nước thải của cơ sở chế biến tinh bột

sắn là Công nghệ 2- Xử lý kết hợp UASB và aerotank, vì lý do dưới đây:

- Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải cao là một yếu tố cản trởđến quá trình xử lý sinh học và cần được loại bỏ ở mức phù hợp Do

đó các công trình tiền xử lý là cần thiết cho hệ thống xử lý nước thải.Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớntrong khi bể lắng cát được sử dụng để loại bỏ các tạp chất vô cơkhông hòa tan như cát, sỏi, xỉ Bể điều hòa đóng vai trò điều hòa lưulượng và chất lượng nước thải trước khi sang các bể sinh học Nhiệm

vụ của bể lắng 1 là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nướcthải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó Ở đây, các chất lơlửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy

- Nước thải sinh ra từ các cơ sở chế biến tinh bột sắn có giá trị BOD,rất cao, phù hợp để sử dụng hệ thống phân hủy kỵ khí Các nghiêncứu cho thấy khả năng phân hủy sinh học kỵ khí của nước thải tinhbột sắn rất cao có thể đạt đến 94,6 – 94,7% Quá trình xử lý chínhxảy ra tại hệ hệ thống UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket),tại đây một lượng đáng kể chất hữu cơ được xử lý Ngoài ra, CN-cũng sẽ được phân hủy đáng kể tại đây Trong quá trình thực hiện,nếu pH tụt xuống thấp thì thực hiện châm hóa chất Na2CO3. Tại bểUASB sẽ có 3 giai đoạn chính được diễn ra:

● Giai đoạn 1: Vi sinh vật trong lớp bùn kỵ khí thủy phân cáchợp chất hữu cơ phức tạp như tinh bột thành các chất hữu cơđơn giản có như monosacarit (glucoso, ) để tạo ra nguồn thức

ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động

● Giai đoạn 2: Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợpchất hữu cơ đơn giản thành các aixt hữu cơ thường là axitaxetic, axit lactic, axit propionic,

● Giai đoạn 3: nhóm vi khuẩn tạo metan chuyển hóa hydro vàaxit axetic thành khí metan và cacbonic Trong xử lý yếm khí,khí metan được tạo thành theo 2 cơ chế chủ yếu là khử CO2

và decacboxyl hóa Trong đó, khoảng 70% CH4 được tạothành do decacboxyl hoá axit hữu cơ và các chất trung tính

✔ Decacboxyl hóa:

✔ Khử CO2:

- Quá trình xử lý tiếp bằng hệ thống xử lý hiếu khí sẽ được áp dụng đểloại bỏ hàm lượng chất hữu cơ còn lại Tại bể aerotank, oxy sẽ đượccấp liên tục từ máy thổi khí (DO = 2-4 mg/l) , quá trình oxy hóa làmcho cho lượng bùn vi sinh được duy trì, lượng vi sinh vật càng tăngnên chất ô nhiễm trong nước thải sẽ giảm xuống đặc biệt là chất hữu

cơ, các chất này sẽ được phân hủy thành thành các chất vô cơ đơngiản như CO2 và H2O Quá trình phân hủy hiếu khí bao gồm 3 giaiđoạn biểu thị bằng các phản ứng:

● Oxy hóa các chất hữu cơ:

Trong 3 phản ứng ∆H là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào

- Cuối cùng, bể lắng 2 được sử dụng để lắng trong nước ở phần trên

để xả ra nguồn tiếp nhận và cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhấtđịnh ở phần dưới của bể để bơm tuần hoàn lại bể aerotank

- Về mặt kinh tế: chi phí xây dựng và vận hành không quá cao

- Vê mặt kỹ thuật, công nghệ: đơn giản, không phức tạp

- Về mặt môi trường: không tạo ra các dòng thải thứ cấp, phần khíbiogas thu được sẽ được sử dụng cho mục đích khác chứ không thải

ra môi trường, đảm bảo an toàn cho cuộc sống người dân xungquanh

CHƯƠNG 3 Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải của cơ sở chế biến

tinh bột sắn công suất 100 tấn tinh bột/ ngày 3.1 Lưu lượng tính toán

Ta có lượng nước thải sinh ra từ 1 tấn sản phẩm tinh bột sắn ≈ 25 m3 (theo phần 1.2) Như vậy lưu lượng nước thải của quá trình chế biến tinh bột sắn công suất 100 tấn tinh bột/ngày là: : Qtbngày= 25 x 100 = 2500 (m3/ngày).

Lưu lượng trung bình ngày: Qtbngày= 2500 (m3/ngày)

Lưu lượng trung bình giờ: Qtbh= 250024 =¿ 104,2 (m3

/giờ) [10]

Lưu lượng trung bình giây: Qtbs= 104,2×10003600 =¿ 28,94 (l/s)= 0,02894 (m3

/s) [10]Theo bảng 3.2 trang 99 [10], hệ số không điều hòa kh= 2

Lưu lượng giờ lớn nhất: Qmaxh= Qtbh×kh= 104,2× 2= 208,4 (m3

/giờ) [10]

Lưu lượng giây lớn nhất: Qmaxs= Qtbs×kh= 28,94 × 2=¿57,88 (l/s)= 0,058 (m3

/s)[10]

v: vận tốc nước chảy qua các khe hở của SCR, v=1 m/s

hi: Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác, chọn h =0,084m

, lấyα=60o

)

β: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh, chọn loại

a có β=2,42d: chiều dày thanh chắn rác, mb: khoảng cách giữa các thành, m

v: vận tốc nước qua khe, m/

Bảng 3.1 Các loại tiết diện của thanh SCR [10]

- Chiều dài phần mở rộng sau SCR:

Trong đó hbv: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực

0,709tan 60=0,41(m)

α= 1

1−K30[14]

Bảng 3.2 Hệ số K phụ thuộc tỉ số L/H [14]

Hình STYLEREF 1 \s 3 SEQ Hình \*

ARABIC \s 1 2 Hình dạng SCR [10]

K 7,5 10 12 13,5

Lắng hạt cát có đường kính <0,1 mm Độ lớn thủy lực Uo= 7 mm/s= 7.10-4

m/s.Chọn tỷ số L/H=15, ta có α=1,5

- Thời gian lưu:

Kích thước bể L x B = 18 x 11,6 (m)

3.4.2 Lưu lượng khí cần cấp trong bể điều hòa:

Fo: tiết diện của ống chínhn: số lượng ống nhánh

Theo qui chuẩn đường ống

● Ta chọn ống chính DN200, độ dày thành ống SCH10, tương đươngvới ống có đường kính ngoài 219.08 mm, độ dày 3.759 mm =>đường kính trong của ống là 219.08 – 2 x 3.759 = 211.562 (mm)

● Chọn ống nhánh DN42, độ dày thành ống SCH10, tương đương vớiống có đường kính ngoài 42.16 mm, độ dày 2.769 mm => đườngkính trong của ống là 42.16 – 2 x 2.769 = 36.62 (mm)

100 cm, cách chiều rộng mỗi bên 20 cm, cách đáy bể 500 cm Với chiều rộng bể

Đục 174 lỗ trên mỗi ống nhánh.

3.4.3 Hiệu suất xử lý chất hữu cơ của bể điều hòa

Theo [8], hiệu quả xử lý chất hữu cơ của bể điều hòa: COD và BOD5 sau khi đi ra

bể điều hòa giảm 5%

COD ra=COD vào x (100−5 )%=12300 x 95 %=11685(mg l )

BOD ra=BOD vào x (100−5) %=6100 x 95 %=5795(mg l )

Bảng 3.3 Thông số nước thải ra khỏi bể điều hòa

Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải sau bể

2)[10 ]

Trong đó: Q max s : Lưu lượng nước thải tính toán lớn nhất, m3

/s

Vtt: Tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, không lớnhơn 30 mm/s=0,03 m/s

F= Q max

s

v =

0,0580,0007=82,9(m

2)[10]

Với: v: tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, v=

Với ft: diện tích ống trung tâm của 1 bể

- Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng:

h tt=v ×t=0,0007 × 1,5× 3600=3,8 (m)[10]

(h tt =2,7-3,8 m – Điều 7.56 – TCXD 51:2008)

Trong đó t: thời gian lắng tính theo giờ, t=1,5-2,5 giờ, lấy t=1,5 giờ

- Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng:

h n=h2+h3=tan tan α ×(D−d n

2 )=tan tan 50 ×(7,35−0,32 )=4,2(m)[10 ]

Trong đó, h2: Chiều cao lớp trung hòa, m

h3: Chiều cao giả định của lớp cặn trong bể, mD: Đường kính trong của bể lắng, D=6 m

dn: Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn= 0,3 mα: Góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, α=50oChiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng3,8 m

- Đường kính và chiều cao miệng loe lấy bằng 1,5 lần đường kính ống trungtâm

d l=h l=1,5 × d=1,5 ×1,57=2,36 (m)[10]

- Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe:

d tc=1,3 ×dl=1,3 × 2,36=3,07 (m)[10]

Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt với mặt phẳng ngang: 17o

Chiều cao từ mặt dưới của tấm hắt đến bề mặt lớp cặn là 0,3 m

- Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của

bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức: