kl dinh van han 610407b

N ước thải sản xuất: Nguồn phát sinh: nước thải sản xuất phát sinh từ các công đoạn rửa nguyên liệu rau, quả, trong quá trình xử lý sản phẩm, vệ sinh máy móc, thiết bị và nhả xưởng, nướ

S ự cần thiết của luận văn

Ngành công nghiệp nước ta đang ngày càng phát triển, đóng góp quan trọng vào ngân sách nhà nước và nâng cao đời sống người dân Tuy nhiên, quá trình phát triển đi kèm với sự phát sinh các chất thải độc hại và những tác động tiêu cực đến môi trường như biến đổi khí hậu, tăng nhiệt độ khí quyển và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Để vừa thúc đẩy tăng trưởng công nghiệp vừa bảo đảm vệ sinh an toàn môi trường, cần áp dụng đồng bộ các biện pháp quản lý và kỹ thuật xử lý chất thải, giảm thiểu phát thải và nâng cao hiệu quả quản lý môi trường Các biện pháp này hướng tới phát triển công nghiệp bền vững, cân bằng giữa lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường cũng như sức khỏe người dân.

Ngành công nghiệp chế biến rau quả đóng hộp theo xu hướng chung đã đầu tư mạnh mẽ cho máy móc thiết bị và sử dụng nguyên liệu nhập khẩu từ nhiều nước, giúp tăng năng suất và cải thiện chất lượng sản phẩm đáng kể Đến nay, ngành này đã trở thành một thành phần quan trọng của nền kinh tế quốc dân Tuy nhiên, hoạt động chế biến rau quả đóng hộp cũng gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là nước thải chứa nhiều chất hữu cơ và độ màu cao Với đặc thù này, việc giảm thiểu ô nhiễm nước thải từ chế biến rau quả đóng hộp là nhu cầu cấp thiết nhằm bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành nghề.

M ục tiêu của luận văn

Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước thải

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên 2.

N ội dung và phạm vi nghiên cứu

Giới thiệu về đề tài

Giới thiệu sơ lược về nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên 2.

Tổng quan về các biện pháp xử lý nước thải nói chung và nước thải của công nghệ rau quả đóng hộp nói riêng

Các giải pháp giải pháp sản xuất sạch hơn cho nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên 2

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy

Phạm vi nghiên cứu của đề tài tập trung xác định nguồn ô nhiễm nước thải và đánh giá tác động môi trường, từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước thải cho nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên và thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp với lưu lượng, thành phần nước thải và đặc thù sản xuất Nội dung nghiên cứu bao gồm phân tích thành phần nước thải, lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp (tiền xử lý, xử lý sinh học, xử lý hóa lý) và đề xuất lộ trình triển khai cùng sơ đồ hệ thống nhằm tối ưu hiệu suất xử lý và chi phí vận hành Kết quả mong đợi là một đề án hệ thống xử lý nước thải tích hợp cho nhà máy Duy Tiên, có khả năng giảm thiểu ô nhiễm, tuân thủ quy chuẩn môi trường và có khả năng mở rộng cho các cơ sở chế biến rau quả tương tự.

Phương pháp thực hiện luận văn

Đề tài được thực hiện bởi một số phương pháp sau

Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu để đưa ra các giải pháp

Tham khảo ý kiến chuyên gia,…

V ị trí

Nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên 2 nằm trong khu công nghiệp Đồng Văn

Nhà máy có diện tích khoảng 3.000 m², tọa lạc tại khu công nghiệp Đồng Văn, nằm ngay cạnh Quốc lộ 1A Địa điểm này cho phép vận chuyển và lưu thông hàng hóa diễn ra thuận tiện, hỗ trợ việc cung cấp và thu mua các loại sản phẩm phục vụ sản xuất Với vị trí chiến lược gần tuyến đường huyết mạch, doanh nghiệp có thể rút ngắn thời gian giao hàng, tối ưu chi phí logistics và nâng cao hiệu quả chuỗi cung ứng Nhờ giao thông thuận tiện và kết nối tốt với các khu vực phụ cận, nhà máy tăng cường khả năng phân phối và mở rộng quy mô hoạt động.

Khu công nghiệp không quá xa khu dân cư, dễ thu hút được lực lượng lao động tại địa phương

V ốn đầu tư

Tổng vốn đầu tư: 4.000.000.000 đồng.

Nhu c ầu về lao động của nhà máy

Tổng số lao động của nhà máy là 120 người, trong đó;

Lao động trực tiếp: 100 người

Lao động gián tiếp: 20 người

Các công nhân của công ty chủ yếu là ng ười trên địa bàn tỉnh Hà Nam tại và các tỉnh lân cận như Hà Tây, Hưng Yên…

Nhu c ầu sử dụng nguyên liệu, nhiên liệu, hoá chất

Các loại rau, củ, quả chất lượng cao có sẵn trên địa bàn tỉnh Hà Nam và các tỉnh lân cận, được tuyển chọn để phục vụ cho hoạt động sản xuất của nhà máy Nguồn nông sản này đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao, đảm bảo độ tươi ngon và an toàn thực phẩm, đồng thời giúp ổn định chuỗi cung ứng Việc tiếp cận nguồn cung từ Hà Nam và khu vực lân cận còn tối ưu hóa chi phí vận chuyển, rút ngắn thời gian giao nhận và nâng cao hiệu quả sản xuất cho nhà máy.

Than đá: sử dụng cho việc hấp nấu sản phẩm.

Dầu FO ( sử dụng cho lò hơi và một số thiết bị máy móc).

Các hóa chất chủ yếu mà nhà máy sử dụng là: NaOH, muối, đường, giấm, dầu ăn và một số hóa chất khác…

Phương thức bảo quản và vận chuyển nhiên liệu, nguyên liệu, phụ liệu và hoá chất được triển khai nhằm bảo đảm an toàn, chất lượng và hiệu quả vận hành Đối với việc vận chuyển nguyên liệu đến nhà máy, các đối tác cung cấp chủ yếu dùng các phương tiện vận tải đường bộ như ô tô và xe công nông qua hệ thống giao thông khu vực Đối với công tác lưu giữ, sau khi kiểm tra chất lượng đầu vào, các loại nguyên vật liệu được đưa vào tồn trữ trong kho chứa có mái che và tường bao quanh để tránh nước mưa, hạn chế tác động của ánh nắng và nhiệt độ cũng như các yếu tố bên ngoài.

Nhu c ầu về điện

Nhu cầu sử dụng điện của nhà máy vào khoảng: 80000kW/ tháng.

Nguồn cung cấp điện: mạng lưới điện quốc gia

Nhu cầu về sử dụng nước:

Nước của nhà máy sử dụng chủ yếu là phục vụ trong việc làm sạch, cung cấp hơi, nhiệt, để làm chín sản phẩm….

Nguồn nước nhà máy sử dụng là nước cấp từ hệ thống cấp nước của tỉnh.

Lượng nước sử dụng hàng ngày vào khoảng: 700m 3 /ngày.

S ản phẩm

Sản phẩm của nhà máy: là các loại đồ hộp chế biến từ rau, quả với nhiều loại khác nhau

Chất lượng sản phẩm đảm bảo vệ sinh và an toàn cho người sử dụng.

Thị trường: nội địa, và nước ngoài

Các loại đồ hộp chế biến từ rau, củ

Đồ hộp rau củ thiên nhiên là loại thực phẩm được chế biến từ rau củ tươi và không qua các quá trình xử lý nhiệt sơ bộ, giúp sản phẩm giữ được đặc tính và hương vị gần với nguyên liệu ban đầu Trước khi sử dụng, loại đồ hộp này thường cần được chế biến thêm hoặc nấu lại để đảm bảo an toàn thực phẩm và tối ưu hóa hương vị tự nhiên.

- Đồ hộp rau, củ ngâm giấm: Chế biến từ rau với giấm đường, muối, gia vị khác Loại đồ hộp này dùng trực tiếp trong bữa ăn.

- Đồ hộp rau, củ muối chua: Là các loại rau cho lên men lactic, loại đồ hộp này cũng dùng để ăn ngay, không cần nấu lại.

- Đồ hộp sauce cà chua: Chế biến từ cà chua, có thêm các nguyên liệu phụ như: đường, muối, giấm, dầu và các gia vị khác.

- Đồ hộp cà chua cô đặc: Đây là bán chợ phẩm Dùng để nấu nướng và chế biến sauce của một số đồ hộp thịt, cá.

Đồ hộp nước rau củ là các loại nước giải khát được chế biến từ rau và củ, chứa nhiều chất dinh dưỡng và có thể dùng làm nước uống bổ sung cho chế độ dinh dưỡng hàng ngày Những sản phẩm này mang lại tiện lợi, dễ bảo quản và đa dạng nguồn dưỡng chất từ rau củ như vitamin và khoáng chất, phù hợp cho những ngày bận rộn hoặc khi cần bổ sung nước uống từ nguồn thực vật, và có thể kết hợp với nước lọc hoặc nước ép để tăng hương vị cũng như lợi ích dinh dưỡng.

Các loại đồ hộp chế biến từ quả

Đồ hộp quả nước đường là loại đồ hộp được chế biến từ nhiều loại quả khác nhau, trải qua các quá trình xử lý sơ bộ trước khi ngâm trong dung dịch chứa nước đường Nhờ quá trình ngâm này, sản phẩm giữ được vị ngọt tự nhiên và hương vị đặc trưng của từng loại quả Đồng thời, quá trình đóng hộp giúp bảo quản lâu dài và vẫn giữ được tính chất đặc trưng của nguyên liệu Đồ hộp quả nước đường có thể dùng trực tiếp hoặc làm thành phần bổ sung cho nhiều món ăn và món tráng miệng, mang lại sự tiện lợi và hương vị dễ chịu cho bữa ăn hàng ngày.

- Đồ hộp nước quả: có 2 dạng.

* Dạng nước quả không có thịt quả: Chế biến bằng cách ép lấy dịch bào, lượng thịt quả có rất ít.

Đối với dạng nước quả có thịt quả, quy trình chế biến bắt đầu bằng việc chà xát để lấy thịt quả, thu được dịch ép và phần thịt mềm của quả Đồ hộp nước quả có thịt có thể được dùng để uống trực tiếp hoặc khai thác nước quả để chế biến các sản phẩm khác như mứt đông, sirô quả và rượu.

- Đồ hộp mứt quả: Chế biến từ quả, cô đặc với đường đen hàm lượng chất khô:

* Mứt đông: Chế biến từ nước quả trong suốt, sản phẩm có trạng thái đông và trong suốt.

* Mứt nhuyễn: Chế biến từ quả nghiền mịn, sản phẩm đặc, nhuyễn.

* Mứt miếng đông: Chế biến từ miếng quả, sản phẩm là 1 khối đông có lẫn miếng quả.

* Mứt rim: Chế biến từ nguyên quả nấu với đường, sản phẩm dạng nguyên quả, dạng sirô đặc.

* Mứt khô: Chế biến từ nguyên quả hoặc cắt miếng sản phẩm dạng khô, đường dạng kết tinh.

Sau khi được kiểm tra, các loại sản phẩm được đưa vào tồn trữ và bảo quản trong kho chứa thành phẩm của nhà máy nhằm đảm bảo chất lượng tốt nhất khi đến tay khách hàng Việc vận chuyển sản phẩm được thực hiện bằng phương tiện vận chuyển chuyên dụng của nhà máy là ôtô, bao gồm các loại xe tải cỡ trung bình và nhỏ.

Quy trình công ngh ệ sản xuất

Công nghệ sản xuất, chế biến rau quả đóng hộp khá đơn giản nhưng lại đạt hiệu quả cao

Nguyên liệu sau khi rửa sạch, vô lon và đóng hộp, thanh trùng - Trái cây đóng hộp có giá thành thấp, bảo quản trên 12 tháng

Hình 2.1 : Sơ đồ công nghệ chế biến rau quả đóng hộp

Nguyên liệu của công ty chủ yếu là các loại rau củ quả tươi có sẵn tại địa bàn tỉnh và các vùng lân cận, gồm su hào, cà rốt, cam, dứa, dưa chuột, rau xà lách, bắp cải, vải thiều, dừa và nhãn Việc ưu tiên nguồn cung tại địa phương giúp đảm bảo chất lượng và độ tươi ngon, đồng thời tối ưu hóa chu trình cung ứng và đáp ứng nhu cầu thị trường.

Các nguyên liệu được đưa về nhà máy và lựa chọn, phân loại một cách cụ thể theo hình dạng, kích thước và chất lượng nhằm đảm bảo tính ổn định và đồng nhất của nguyên liệu, từ đó đảm bảo chất lượng của sản phẩm được sản xuất Quá trình này giúp kiểm soát nguồn nguyên liệu đầu vào, tối ưu quy trình sản xuất và giảm thiểu biến động chất lượng giữa các lô hàng.

Trong quy trình chế biến thực phẩm, củ quả có thể được phân loại bằng các thiết bị máy móc hiện đại để tối ưu hóa tốc độ và độ chính xác, trong khi các loại rau khó phân loại hơn thường được phân loại bằng tay để đảm bảo sự tinh tế và chất lượng của từng sản phẩm Việc kết hợp giữa phân loại tự động và phân loại thủ công giúp tối ưu hóa quy trình xử lý nguyên liệu, giảm hao hụt và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Trong quá trình xử lý thì có nhiều công đoạn: rửa , làm sạch rau và trái cây, công đoạn chế biến rau quả.

Các quá trình c ơ bản trong chế biến thực phẩm đóng hộp của nhà máy

Các quá trình ch ế biến sơ bộ nguyên liệu bằng cơ học

Các quá trình ch ế biến nguyên liệu bằng nhiệt

- Chần, hấp, đun nóng nguyên liều.

Nguyên liệu Lựa chọn Xử lý Đóng hộp

Thanh trùng Thành phẩm Kiểm tra

Quá trình cho s ản phẩm vào bao bì bài khí – ghép kín

- Quá trình cho sản phẩm vào bao bì.

Quá trình thanh trùng đồ hộp

- Phương pháp thanh trùng vật lý.

- Thanh trùngbằng tác dụng của nhiệt độ.

Quá trình bao ôn đóng gói đồ hộp

- Sau khi được thanh trùng đồ hộp sẽ được đóng gói và được kiểm tra lần cuối trước khi được sử dụng.

Máy móc thi ết bị

Máy móc thiết bị của nhà máy bao gồm các thiết bị cắt, gọt, sấy, hấp, thiết bị dập, ép đểđóng hộp sản phẩm…

V ấn đề môi trường của nhà máy

Trong quá trình hoạtđộng nhà máy sẽ phát sinh ra một lượng nước thải gây tác độngđến môi trường nước, bao gồm các nguồn chủ yếu sau:

Nguồn phát sinh: từ hoạt động sinh hoạt tắm giặt, vệ sinh, ăn uống của công nhân…

Bảng 2.1 Tính chất nước thải sinh hoạt của nhà máy

STT Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ trung bình

2 Chất răn lơ lửng (SS) mg/l 220

3 Tổng chất rắn (TS) mg/l 720

Nguồn phát sinh nước thải trong sản xuất chủ yếu từ các công đoạn rửa nguyên liệu (rau, quả) và quá trình xử lý sản phẩm Đồng thời, nước thải được sinh ra trong quá trình vệ sinh máy móc, thiết bị và khu vực nhả xưởng, cũng như từ nước xả lò hơi trong quá trình hấp và nấu nguyên liệu.

Nước thải từ khâu rửa nguyên liệu: 500 m

Nước thải từ các công đoạn khác và nước vệ sinh máy móc thiết bị, nhà xưởng:

Khí thải từ trong quá trình xử dụng than đá

Thành phần khói thải do đốt than có chứa các hợp chất chủ yếu như: C02, CO, hơi nước, muội than, một lượng các khí SO2, NO 2

Khí thải từ việc đốt dầu FO khi vận hành lò dầu, cùng với các hợp chất aldehydes, là những loại khí có khả năng gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng, công trình và động vật, thực vật Tuy nhiên, mức độ tác động của các khí này đến môi trường phụ thuộc vào tải lượng và nồng độ chúng được thải ra vào khí quyển và còn chịu ảnh hưởng bởi điều kiện vi khí hậu tại khu vực phân tích, như tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm và chế độ mưa.

Nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu dầu FO có thể phát sinh các khí, chất độc hại như CO2, SO2, bụi, CO, NO x

Hơi phát sinh trong quá trình sản xuất tại các công đoạn sử dụng nguyên liệu như dấm và chất bảo quản có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân trong nhà máy Những khí hoặc hơi này có thể gây kích ứng đường hô hấp, đau đầu hoặc mệt mỏi khi tiếp xúc kéo dài và tùy thuộc vào nồng độ cũng như thời gian làm việc Để giảm thiểu rủi ro và bảo đảm an toàn lao động, cần kiểm soát chất lượng nguyên liệu, cải thiện hệ thống thông gió, áp dụng biện pháp bảo hộ cá nhân và thực hiện giám sát sức khỏe người lao động định kỳ.

Chất thải rắn công nghệ

Chất thải rắn công nghệ của nhà máy chủ yếu là các thành phần dư thừa sau khi phân loại sản phẩm, gồm rau củ quả hư hỏng không đạt tiêu chuẩn và các phụ phẩm bị loại bỏ trong quá trình chế biến Các thành phần này còn bao gồm vỏ, hột, sơ, gốc rễ và các sản phẩm đồ hộp không đạt chuẩn bị loại bỏ, tạo nên khối lượng phế thải rắn công nghệ đáng kể Quá trình quản lý và xử lý các phế thải này là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn môi trường và tối ưu hiệu quả hoạt động của nhà máy.

Xỉ than của quá trình đốt lò.

Chất thải rắn sinh hoạt

Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh từ khu vực văn phòng, nhà vệ sinh và nhà ăn chủ yếu là chất hữu cơ Ước tính mỗi người thải ra khoảng 0,3 kg chất thải rắn mỗi ngày Vì thế, quản lý chất thải tại nơi làm việc nên tập trung phân loại tại nguồn, thu gom và xử lý chất thải hữu cơ theo quy trình, đồng thời đẩy mạnh các giải pháp tái chế và ủ compost để giảm lượng chất thải và bảo vệ môi trường.

Tiếng ồn chủ yếu xuất phát từ hoạt động của máy móc thiết bị, lò hơi và quá trình vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm của nhà máy, là yếu tố quan trọng trong đánh giá ô nhiễm tiếng ồn công nghiệp Tuy nhiên, đây không phải là nguồn ô nhiễm tiếng ồn chủ yếu liên quan đến hoạt động sản xuất của nhà máy.

Nhiệt thừa sinh ra do truyền nhiệt qua thành lò hơi, hệ thống ống dẫn hơi và các thành phần thiết bị máy móc sử dụng nhiệt cùng đường ống dẫn hơi nóng đi kèm Nhiệt độ cao khiến cơ thể gặp biến đổi sinh lý như đổ mồ hôi và mất muối khoáng, bao gồm ion K, Na, I, Fe và một số chất dinh dưỡng khác Những rối loạn khi làm việc ở nhiệt độ cao thường gặp là say nóng và co giật.

Ô nhi ễm môi trường do nước thải nhà máy rau quả đóng hộp

Hầu hết các nhà máy đóng hộp rau quả chưa có hệ thống xử lý nước thải cục bộ, khiến nước thải từ hoạt động sản xuất được xả thẳng vào hệ thống kênh rạch khu vực Tình trạng này làm gia tăng ô nhiễm nguồn nước và đặt áp lực lên môi trường quanh khu công nghiệp Trong số các cơ sở, nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên 2 cũng nằm trong thực trạng này khi tổng lưu lượng nước thải được thải trực tiếp vào các kênh rạch mà phục vụ cho khu vực lân cận Để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng, cần xem xét và triển khai các biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, nâng cấp hệ thống xử lý nước thải cục bộ và tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt.

Nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên 2 sử dụng lượng nước thải đáng kể trong quá trình sản xuất và chế biến, dẫn tới lưu lượng nước thải lớn và dao động theo chế độ vận hành, gây ô nhiễm ở mức vừa với các chỉ tiêu Nước thải công nghiệp này chứa nhiều chất hữu cơ và có nồng độ COD lên tới 2000 mg/L, có khả năng lan truyền mầm bệnh và gây mùi khó chịu Chất rắn lơ lửng (SS) là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh, đồng thời làm tăng độ đục của nguồn nước và gây bồi lắng, làm nước trở nên khó lưu thông.

Phương pháp xử lý cơ học

Đây là bước tiền xử lý ban đầu cho xử lý hóa lý và sinh học nước thải Phương pháp này dựa vào các lực vật lý như trọng lực và lực ly tâm để tách các chất không hòa tan và một phần các chất dạng keo ra khỏi nước thải Nhờ tính đơn giản, hiệu quả và kinh tế, phương pháp này giúp làm sạch nước thải ở giai đoạn đầu và chuẩn bị cho các công trình xử lý tiếp theo Tùy theo đặc характерист của nước thải, sẽ có các công trình đơn vị phù hợp được triển khai để tối ưu hóa quá trình xử lý sau đó.

3.1.1.1 L ọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác: Đây là phương pháp xử lý sơ bộ Mục đích của quá trình là khử tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống hoặc mương dẫn Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống

Song chắn rác có thể phân thành các nhóm sau:

- Theo kích thước của khe hở, song chắn rác phân thành loại thô (30 – 200mm), loại trung bình (5 – 20mm)

- Theo đặc điểm cấu tạo, song chắn rác phân thành loại cốđịnh và loại di động

- Theo phương pháp vớt rác phân thành loại thủ công và cơ khí

Song chắn rác đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc 45 o – 90 o

Lưới lọc được lắp đặt để tiện cho việc vớt rác và khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ cũng như các sản phẩm có giá trị trong nước thải Lưới lọc có kích thước từ 0,5–1 mm, cho phép giữ lại các hạt thải ở mức kích thước tương ứng và tối ưu hóa quá trình lọc Khi nước thải được lọc qua bề mặt lưới, các vật thải được giữ lại và được cào ra khỏi bề mặt lưới bằng hệ thống cào tự động, đảm bảo quá trình lọc diễn ra liên tục và hiệu quả.

Bể điều hòa lưu lượng giúp duy trì lưu lượng và nồng độ nước thải ở mức gần như cố định, khắc phục các bất ổn vận hành do dao động lưu lượng và nâng cao hiệu quả của các quá trình xử lý ở cuối dây chuyền Việc điều hòa lưu lượng cho phép kiểm soát đồng thời lưu lượng và nồng độ nước thải, giảm áp lực lên các thiết bị và tăng độ ổn định của hệ thống Các kỹ thuật điều hòa được lựa chọn dựa trên đặc tính của hệ thống thu gom nước thải và được triển khai bằng các phương án bố trí bể trên dòng thải hoặc ngoài dòng thải xử lý nhằm tối ưu hiệu suất và chi phí Trong từng trường hợp, thiết kế và vận hành bể được tối ưu hóa để hạn chế dao động và nâng cao khả năng xử lý của các giai đoạn tiếp theo.

Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2–2 mm khỏi nước thải, nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí như bơm khỏi hiện tượng cát và sỏi bào mòn Việc loại bỏ các hạt này cũng ngăn ngừa tắc nghẽn đường ống và giảm tải cho các thiết bị xử lý sinh học, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành và độ ổn định của hệ thống xử lý nước thải.

Trong bể lắng cát thì các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng riêng cuả chúng

Bể lắng cát thường có 3 loại chính

Bể lắng cát ngang có tiết diện là hình chữ nhật, hình tam giác hoặc parabol Dòng chảy trong bể di chuyển theo hướng dọc Vận tốc dòng chảy trong bể không vượt quá 0,3 m/s, với tốc độ này các hạt cát, sỏi và các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy bể, trong khi phần lớn các hạt hữu cơ nhẹ và nhỏ đi qua bể theo dòng nước ra ngoài.

Bể lắng cát có sục khí là công trình xử lý nước được phát triển dựa trên hiện tượng các hạt cát tích tụ lại và di chuyển theo dòng xoáy ốc do khí sục vào bên trong bể Quá trình sục khí tạo lực ly tâm và làm tăng động lực lắng, giúp cát nặng lắng xuống đáy nhanh chóng và dễ thu gom Việc kết hợp giữa sục khí và quá trình lắng trọng lực tối ưu hóa tách cặn, nâng cao hiệu quả xử lý nước cho các hệ thống cấp nước và xử lý nước thải.

- Bể lắng cát dòng chảy xoáy.

Các loại bể lắng có nhiệm vụ làm lắng các hạt rắn có kích thước nhỏ hơn 0,2 mm trong nước Hiện nay phổ biến nhất là bể lắng liên tục nhờ tính đơn giản và hiệu quả vận hành Quá trình lắng cho phép bùn lắng được tách ra khỏi nước ngay sau khi lắng, và việc tách bùn có thể được thực hiện bằng phương pháp thủ công hoặc cơ giới.

Quá trình lắng của nước thải chịu ảnh hưởng bởi một tập hợp các yếu tố chính như lưu lượng nước thải và thời gian lắng, ảnh hưởng đến khả năng loại bỏ chất rắn và sự hình thành lớp bùn Khối lượng riêng và tải lượng tính theo chất rắn lơ lửng quy định độ nặng của pha rắn và tốc độ lắng, trong khi tải lượng thủy lực và vận tốc dòng chảy trong bể ảnh hưởng đến thời gian tiếp xúc và hiệu quả keo tụ của các hạt rắn Sự nén bùn đặc và quá trình keo tụ cũng đóng vai trò quyết định, đồng thời nhiệt độ nước thải và kích thước bể lắng tác động đến tốc độ và hiệu quả lắng Do đó, thiết kế và vận hành bể lắng cần cân nhắc tất cả các yếu tố này để đạt hiệu suất xử lý mong muốn.

Các loại bể lắng thườngđược xử dụng trong xử lý nước thải là: bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng ly tâm

3.1.1.5 Quá trình l ọc Được áp dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp xuất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp xuất cao trước vách ngăn hay áp xuất chân không sau vách ngăn

Quá trình lọc hiếm khi được áp dụng trong xử lý nước thải, và chỉ được triển khai khi nước sau xử lý đòi hỏi chất lượng cao Thực tế, lọc thường là bước phụ trợ, được sử dụng trong các trường hợp đặc thù khi tiêu chuẩn về độ trong, loại bỏ chất ô nhiễm và kim loại cần đạt ở mức cao Vì vậy hệ thống lọc được thiết kế để hoạt động song song với các công nghệ xử lý khác nhằm đảm bảo nước thải sau xử lý đáp ứng yêu cầu chất lượng nước cấp hoặc thoát ra môi trường một cách an toàn.

Phương pháp hóa lý

Đây là phương pháp áp dụng cho giai đoạn tiền xử lý nước thải, dựa trên phản ứng hóa học giữa nước thải và các hóa chất được thêm vào để xử lý các hợp chất hữu cơ hòa tan mà quá trình sinh học không thể xử lý, cũng như một số kim loại có thể gây độc cho vi sinh vật Tùy thuộc vào thành phần và tính chất của nước thải, các công trình áp dụng có thể khác nhau Trong nhóm phương pháp hóa lý, các kỹ thuật được sử dụng phổ biến là oxy hóa và trung hòa để nâng cao hiệu quả xử lý trước khi nước thải được đưa vào các quá trình xử lý tiếp theo.

Bể keo tụ tạo bông là hệ bể kết hợp giữa phương pháp hóa học và lý học nhằm loại bỏ các hạt chất khó lắng ở dạng keo và các chất hòa tan có kích thước rất nhỏ (< 10^-4 mm), đồng thời nâng cao hiệu quả lắng của bể lắng Những chất này tồn tại ở trạng thái khuếch tán và khó bị loại bỏ bằng các phương pháp như lắng, lọc hay tuyển nổi nếu chỉ dựa vào xử lý cơ học, vì vậy cần sự kết hợp của chất keo tụ và chất tạo bông để tăng cường khử nhiễm nước và rút ngắn thời gian xử lý.

Bể lắng này là một loại bể lắng cơ học thông thường được sử dụng trong quá trình xử lý nước Trong quá trình xử lý, chúng ta bổ sung một số chất keo tụ như phèn nhôm, phèn sắt hoặc các chất trợ keo tụ có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp nhằm giảm liều lượng chất keo tụ, rút ngắn thời gian keo tụ và nâng cao tốc độ lắng của bông keo.

Các chất thường dùng trong quá trình keo tụ:

- Phèn nhôm; Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O, NaAlO 2 , Al(OH) 3 Cl, KAl(SO 4 ) 2 12H 2 O,

Các chất trợ keo tụ không phân ly ở dạng cao phân tử có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp gồm tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các este, xenlulo và dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O), polyacrylamide (CH2CHCONH2)n, polyacrylic axit (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimethylammonium.

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất ở dạng rắn hoặc lỏng phân tán không tan và lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong một số trường hợp, quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt.

Trong xử lý nước thải, tuyển nổi được dùng để loại bỏ các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của tuyển nổi so với lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, vốn lắng chậm, trong một thời gian ngắn Khi các hạt nổi lên mặt nước, chúng được thu gom bằng bộ phận vớt bọt.

Quá trình tuyển nổi là kỹ thuật xử lý chất lỏng bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào pha lỏng Những bọt khí này kết dính với các hạt và khi lực nổi đủ mạnh, chúng kéo các hạt lên bề mặt chất lỏng Các bong bóng khí và hạt sau đó tụ lại thành lớp bọt chứa hàm lượng hạt cao hơn so với dung dịch ban đầu, giúp tách rắn khỏi lỏng một cách hiệu quả.

Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan như phenol, alkylbenzenesulfonic acid, thuốc nhuộm và các hợp chất thơm khác từ nước thải, sau khi xử lý sinh học hoặc ở mức xử lý cục bộ khi nước thải chứa hàm lượng rất nhỏ các chất này Những chất này không phân hủy sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử hấp phụ tốt và chi phí cho chất hấp phụ trên mỗi đơn vị khối lượng không lớn, thì phương pháp hấp phụ là lựa chọn hợp lý nhất.

Quá trình hấp phụ diễn ra khi hai pha không hòa tan tiếp xúc với nhau: pha rắn (chất hấp phụ) và pha khí hoặc pha lỏng Chất bị hấp phụ di chuyển từ pha lỏng hoặc pha khí sang pha rắn cho đến khi nồng độ của chất đó trong dung dịch đạt cân bằng Các chất hấp phụ thường được sử dụng là than hoạt tính, tro, xỉ, mạt sắt và các chất hấp phụ khoáng như đất sét, silicagen, keo nhôm.

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ được thực hiện chủ yếu bằng hai hình thức: khuấy trộn mạnh chất hấp phụ với nước thải để tăng tiếp xúc và hấp phụ, hoặc lọc nước thải qua lớp chất hấp phụ để các chất ô nhiễm được gắn lên bề mặt chất hấp phụ và nước thải được làm sạch Việc lựa chọn giữa khuấy trộn hay lọc phụ thuộc vào tính chất của nước thải và đặc tính của chất hấp phụ, nhằm tối ưu hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm và mùi hôi.

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải để loại bỏ các kim loại nặng như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn và các hợp chất của asen, photpho, xyanua cũng như các chất phóng xạ Quá trình này dựa trên cơ chế trao đổi ion giữa vật liệu trao đổi ion và các ion ô nhiễm trong nước, giúp loại bỏ chất độc hại và điều chỉnh nồng độ theo yêu cầu xử lý Các vật liệu trao đổi ion phổ biến bao gồm nhựa trao đổi ion, zeolit và các chất hấp phụ được tối ưu hóa để tăng khả năng hấp thụ và dễ dàng tái sinh Việc áp dụng công nghệ này giúp giảm lượng kim loại nặng và các chất gây ô nhiễm khác trước khi xả thải, đồng thời tối ưu chi phí vận hành và bảo vệ môi trường.

Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được mức độ làm sạch cao cho nước thải, do đó được ứng dụng rộng rãi trong quá trình tách muối và xử lý nước thải, đồng thời tối ưu hóa nguồn tài nguyên và nâng cao hiệu quả làm sạch nước.

Trao đổi ion là quá trình các ion trên bề mặt chất rắn trao đổi với các ion mang cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất tham gia được gọi là chất trao đổi ion (ionit hay nhựa trao đổi ion), là các chất rắn hoàn toàn không tan trong nước và có khả năng thay thế ion giữa chất rắn và dung dịch để điều chỉnh thành phần ion của dung dịch.

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo.

Các chất trao đổi ion có nguồn gốc tự nhiên bao gồm zeolit, khoáng kim loại, đất sét, fenspat và các khoáng mica khác nhau; axit humic từ đất và than đá, cùng với than sunfo, đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng trao đổi ion tự nhiên và xử lý nước.

Các chất trao đổi ion có nguồn gốc tổng hợp bao gồm silicagen, pecmutit và các oxit khó tan cùng hiđroxit của một số kim loại như nhôm và crom; bên cạnh đó còn có các hợp chất hữu cơ cao phân tử, đặc biệt nhựa có bề mặt riêng lớn, được sử dụng để tăng hiệu quả trao đổi ion trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Phương pháp hóa học

Trong xử lý nước thải, các phương pháp hóa học phổ biến gồm trung hòa, oxi hóa khử và kết tủa Những kỹ thuật này được áp dụng để xử lý sơ bộ nước thải trước khi thực hiện xử lý sinh học hoặc sau bước này như một phương pháp xử lý nước thải ở giai đoạn cuối để đảm bảo nước thải đạt chuẩn trước khi thải ra nguồn nước.

3.1.3.1 Ph ương pháp trung hòa

Trung hòa nước thải chứa axit vô cơ hoặc kiềm là bước cơ bản để điều chỉnh pH về mức ổn định (khoảng 6,5–8,5) trước khi thải ra nguồn nước hoặc đưa vào các công đoạn xử lý tiếp theo Việc duy trì pH ở phạm vi này tối ưu cho quá trình xử lý nước thải, nâng cao hiệu quả của các công nghệ xử lý hóa lý và sinh học, đồng thời giảm ăn mòn và tác động tới hệ sinh thái Sau khi được điều chỉnh, nước thải có thể được đưa vào nguồn nước hoặc tiếp tục tham gia các bước xử lý hóa lý và sinh học nhằm đạt chuẩn chất lượng Đây là bước then chốt để đảm bảo an toàn môi trường và tối ưu hiệu suất của hệ thống xử lý nước thải.

Phương pháp này giúp ngăn ngừa xâm thực trong công trình thoát nước và bảo vệ các quá trình sinh hóa tại hệ thống làm sạch nước, hồ và sông khỏi bị phá hoại Đồng thời, nó còn có tác dụng làm cho một số muối kim loại nặng lắng xuống và tách ra khỏi nước thải.

Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

- Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm.

- Bổ sung các tác nhân hóa học: th ường xử dụng các tác nhân như: Ca(OH)2, NaOH, KOH, nước amoniac NH4OH, CaCO 3 , MgCO 3 , đôlômit

(CACO 3 MgCO 3 ) và xi măng để trung hòa nước có tính axit Và các tác nhân như: H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 , H 3 PO 4 , CH 3

- Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa: trong trường hợp này sử dụng các vật liệu như: MgCO

COOH, HF để trung hòa nước có tính kiềm.

- Dùng khí thải – khói lò hơi để trung hòa nước thải chứa kiềm: trong quá trình này sử dụng các khí như: CO

, đôlômit, đá vôi, đá phấn, đá hoa và các chất thải rắn như xỉ và xỉ tro.

3.1.3.2 Ph ương pháp oxy hóa - khử có trong khói lò hơi Đây là phương pháp dùng để:

Chuyển một nguyên tó hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa tan sang thể khí.

Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản hơn, có khả năng đồng hòa bằng vi sinh vật.

Loại bỏ các kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As, và một số chất độc như xyanua, và hợp chất thủy ngân

Các chất oxy hóa - khử phổ biến gồm hydrogen peroxide (H2O2), oxy (O2), pyrolusit (MnO2), vôi clorua (CaOCl2), clo ở dạng lỏng trong môi trường kiềm, permanganat (KMnO4), ozon (O3); NaHSO4, FeSO4, Ca(OH)2, khí SO2 và khói chứa SO2.

Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất xúc tác.

3.1.3.3 K ết tủa hóa học kết tủa hóa học thường được sử dụng đểloại trừ các kim loại nặng trong nước

Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để kết tủa các kim loại nặng là tạo thành hyđroxide.

Phương pháp kết tủa hóa học được sử dụng phổ biến nhất là kết tủa bằng vôi Soda (Na2CO3) cũng có thể được dùng để kết tủa các kim loại ở dạng hiđroxit (ví dụ Fe(OH)3) và ở dạng cacbonat (ví dụ CdCO3) Anion cacbonat tạo ra hiđroxit do phản ứng thủy phân với nước.

Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học đ ược dùng để xử lý nước thải sản xuất có chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô c ơ như H 2

Phương pháp này tận dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm nước thải Vi sinh vật sẽ dùng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản, từ đó làm tăng khối lượng sinh học (sinh khối) Quá trình này được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa, trong đó các chất hữu cơ được vi sinh vật chuyển hóa thành các sản phẩm khác nhờ các phản ứng oxi hóa–khử, góp phần làm sạch nước thải và nâng cao hiệu quả xử lý sinh học.

S, các sunfit, amoniac, nitơ, photpho

Phương pháp này có thể chia thành 2 loại:

Phương pháp hiếu khí là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục và được duy trì ở nhiệt độ khoảng 20–40 độ C Quá trình này đòi hỏi sự ổn định của mức oxy và nhiệt độ để các vi sinh vật hiếu khí phát triển và thực hiện quá trình phân hủy hiệu quả Nhờ đó, hiệu suất xử lý sinh học được tối ưu và kết quả thu được phụ thuộc vào việc quản lý điều kiện vận hành của hệ thống.

- Phương pháp yếm khí: là ph ương pháp xử dụng các sinh vật yếm khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy.

Nguyên tắc chung của quá trình oxy hóa sinh hóa là một quá trình gồm 3 giai đoạn:

- Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào sinh vật do khuếch tán đối lưu

- Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán do sự chênh lệch nồng độ các chất trong và ngoài tế bào.

Quá trình chuyển hóa chất ở tế bào vi sinh vật là nền tảng cho sự sống, kết nối giữa sự sản sinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới từ nguyên liệu có sẵn Trong nhánh phân giải, vi sinh vật nhận diện và chuyển hóa nguồn dinh dưỡng để sản sinh năng lượng dưới dạng ATP, đồng thời giải phóng năng lượng qua các con đường như đường phân, hô hấp tế bào hoặc lên quang hợp ở những sinh vật phù hợp Trong nhánh tổng hợp, năng lượng được hấp thụ từ quá trình chuyển hóa này được dùng để tổng hợp các chất hữu cơ mới như axit amin, nucleotid, lipid và polysaccharide, phục vụ cho tăng trưởng và sinh sản Quá trình hấp thụ năng lượng và sự cân bằng giữa chuyển hóa phân giải và tổng hợp chất giúp tế bào vi sinh vật duy trì hoạt động sống và thích nghi với môi trường.

3.1.4.1 Các ph ương pháp hiếu khí

Các quá trình của phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều kiện xử lý nhân tạo Trong các công trình xử lý người ta tạo ra các điều kiện tố ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều.

Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng

Các quá trình xử lý với sinh tr ưởng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chưa cacbon là:

- Quá trình bùn hoạt tính

- Bể phản ứng hoạtđộng gián đoạn

- Quá trình lên men phân hủy hiếu khí

Trong số các quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất Thiết bị tiêu biểu cho quá trình bùn hoạt tính là bể aeroten

Quá trình làm sạch trong aeroten diễn ra theo mức dòng chảy qua hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí Việc sục khí đảm bảo nước được bão hòa oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, đáp ứng các yêu cầu của quá trình Dưới điều kiện này, vi sinh vật sinh trưởng và tăng sinh khối, kết thành bông bùn, tạo điều kiện cho quá trình phân hủy sinh học diễn ra hiệu quả.

Hỗn hợp bùn và nước thải chảy vào bể lắng đợt 2, nơi bùn hoạt tính lắng xuống đáy Một lượng lớn bùn hoạt tính (25–75%) được tuần hoàn về bể aeroten để duy trì mật độ vi sinh vật và tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ Lượng sinh khối dư và bùn tươi từ bể lắng đợt 2 được dẫn đến công trình xử lý bùn.

Bể aeroten thường được chế tạo bằng bê tông cốt thép, thiết kế vững chắc và bền bỉ để chịu tải trọng vận hành cùng tác động của môi trường xử lý nước thải Yêu cầu chung của bể là đảm bảo bề mặt tiếp xúc lớn giữa không khí, nước thải và bùn, từ đó tối ưu hóa quá trình oxy hóa sinh học và phân hủy chất hữu cơ trong hệ thống xử lý nước thải.

Không khí được cấp vào nước thải bằng các cách sau:

- Nén khí qua bộ phận khuếch tán ngập trong nước bằng sục khí

- Dùng khuyấy cơ học thổi khí vào chất lỏng bằng thông khí cơ học

Có nhiều cách phân loại aeroten:

- Dựa vào chếđộ thủyđộng lực ta có: aeroten đẩy, aeroten khuấy trộn, aeroten trung gian

- Theo phương pháp tái sinh bùn hoạt tính chia thành: loại có tái sinh tách riêng và loại không có tái sinh tách riêng

- Theo tải lượng bùn chia thành: loại tải trọng cao, tải trọng trung bình và tải trọng thấp

- Theo bậc ta có bể aeroten: một bậc, hai bậc, nhiều bậc

- Theo chiều dẫn nước thải vào ta có: loại xuôi chiều và ngược chiều

Bể hoạt động gián đoạn

Bể hoạt động gián đoạn (SBR) là hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính theo mô hình làm đầy và xả cặn, trong đó quá trình xử lý diễn ra cùng các bước làm thoáng và lắng Quá trình ở SBR tương tự hệ thống bể hoạt động liên tục ở chỗ cả hai đều phải thực hiện làm thoáng và lắng, nhưng khác ở cách bố trí: ở hệ liên tục các quá trình diễn ra ở hai bể riêng biệt và theo chu trình liên tục, trong khi ở SBR các giai đoạn này được thực hiện ngay trong một bể duy nhất Nhờ đó SBR tối ưu diện tích, linh hoạt trong quản lý chu trình và có thể giảm chi phí vận hành so với hệ hai bể tách biệt.

Quy trình hoạt động của bể gồm 5 bước chung: 1 - làm đầy, 2 - phản ứng (làm thoáng), 3 - lắng – làm trong, 4 - xả cạn, 5 - ngừng

Hồ làm thoáng là hệ thống xử lý có xuất xứ từ các hồ ổn định, được lắp đặt thiết bị làm thoáng bề mặt để khắc phục mùi từ hồ khi hồ bị quá tải bởi lượng chất hữu cơ Việc tăng cường thông khí giúp quá trình phân hủy sinh học diễn ra hiệu quả hơn, từ đó làm giảm nồng độ chất hữu cơ và mùi phát sinh Hiệu quả của hồ làm thoáng phụ thuộc vào thiết kế, lưu lượng nước và điều kiện vận hành, do đó cần tối ưu hóa hệ thống, thời gian vận hành và bảo trì định kỳ để đảm bảo môi trường vận hành an toàn và bền vững.

Quá trình vận hành trong hồ làm thoáng giống hoàn toàn quá trình bùn hoạt tính kéo dài thông thường Oxy được cung cấp cho quá trình thông qua thiết bị làm thoáng bề mặt hoặc khuếch tán khí Trong hồ hiếu khí, tất cả các chất rắn được giữ ở trạng thái lơ lửng Nước thải chảy qua hệ thống hồ trên với vận tốc không lớn Nước thải được làm sạch bằng các quá trình tự nhiên, bao gồm tảo và vi khuẩn, nên tốc độ oxy hóa chậm và đòi hỏi thời gian lưu thủy học lớn (30–60 ngày).

Trong hệ sinh thái nước, vi sinh vật sử dụng oxy được sinh ra từ quá trình quang hợp của tảo và oxy hòa tan từ không khí để phân hủy các chất hữu cơ, nhờ đó vòng phân giải chất hữu cơ diễn ra liên tục Còn tảo đến lượt mình sử dụng CO2 cùng các chất dinh dưỡng để quang hợp và phát triển, đồng thời giải phóng oxy cho hệ sinh thái, giúp cân bằng lượng CO2 trong nước và duy trì sự sống của các thành phần sinh học.

Hồ hiếu khí có các dạng sau:

, photphat được giải phóng ra trong quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ để thực hiện quá trình quang hợp

- Hồ oxy hóa cấp ba hoặc hồ làm sạch lần cuối

- Hồ thông khí nhân tạo hay còn được gọi là hồ sục khí

- Hồ oxy hóa hiếu khí - yếm khí hay còn gọi là hồ oxy hóa tùy tiện

Quá trình xử lý hiếu khí với sinh vật sinh trưởng dính bám

Quá trình này được dùng để khử các chất hữu cơ trong nước thải và hướng tới bước nitrat hóa, nơi amôn được chuyển thành nitrat Các hệ thống sinh trưởng gắn kết phổ biến gồm bể lọc nhỏ giọt hoặc cao tải, lọc qua vật liệu xù xì, đĩa sinh học quay và bể phản ứng nitrat hóa có màng cố định.

Bể lọc chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám Vật liệu lọc gồm đá dăm, hoặc các hộp – khối vật liệu dẻo Ở các bể lọc dùng đá dăm hoặc sỏi, kích thước hạt thường có đường kính 12–25–100 mm Chiều cao lớp đá tùy thuộc thiết kế và thường nằm trong khoảng 0,4–2,5–4 m, trung bình 1,8–2 m Bể lọc với vật liệu là đá dăm thường có dạng tròn Nước thải được phân phối lên lớp vật liệu nhờ hệ phân phối tưới Những bể lọc với vật liệu dẻo có thể có dạng tròn, vuông hoặc hình thù khác nên chiều cao biến đổi từ 4–12–16 m.

Chất hữu cơ có trong nước thải được phân hủy nhờ quần thể sinh vật gắn kết lên bề mặt các hạt vật liệu lọc Quần thể này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn kỵ khí, nấm, tảo và động vật nguyên sinh, và thường hình thành lớp biofilm trên bề mặt hạt lọc Quá trình phân hủy diễn ra ngay trên biofilm, giúp chuyển hóa các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các sản phẩm dễ hòa tan hoặc khí, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải và cải thiện chất lượng nước ra.

Các phương pháp xử lý bùn cặn

Bùn sinh ra trong quá trình xử lý nước thải ở dạng lỏng hoặc bán rắn, có hàm lượng chất rắn từ 0,25–12% trọng lượng tùy thuộc vào công nghệ xử lý được áp dụng Mục đích của quá trình xử lý bùn là giảm độ ẩm và hàm lượng chất hữu cơ, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc thải bỏ hoặc tái sử dụng bùn.

Bùn từ bể lắng 1, bể lọc sinh học và bùn hoạt tính dư từ bể aeroten thông thường được nén và tách nước bằng ly tâm, lọc ép hoặc lắng trọng lực Quá trình xử lý bùn nhằm khử nước và làm khô bùn, giảm độ ẩm và thúc đẩy phân hủy, ủ, đốt, chủ yếu nhằm xử lý chất hữu cơ có trong bùn.

Bùn hoạt tính là hệ sinh thái vi sinh tham gia xử lý nước thải, nhưng nó thường chứa vi sinh vật gây bệnh và có mùi khó chịu, đồng thời có thể giảm khả năng lên men khi chưa được ổn định Quá trình ổn định được thực hiện thông qua các biện pháp như kiểm soát chất lượng nước cấp và nước thải, cân bằng điều kiện môi trường (nhiệt độ, pH, chất hữu cơ) và tăng cường khử mùi, quản lý sinh khối, cùng với giám sát liên tục để đảm bảo an toàn sinh học và hiệu suất xử lý.

Giảm hàm lượng chất rắn bay hơi bằng sinh học (bể mêtan, bể phẩn huỷ bùn hiếu khí, ủ,…)

- Oxy hoá học chất hữu cơ

- Châm các hoá chất và khử vi sinh vật gây bệnh (vôi, chlorine)

Quá trình điều kiện hóa nhằm tăng cường khả năng khử nước của bùn được thực hiện chủ yếu bằng hai biện pháp: châm hóa chất và xử lý nhiệt Tạo điều kiện bằng hóa chất có thể giảm độ ẩm từ khoảng 90–99% xuống còn 65–85%, tùy thuộc vào đặc tính của bùn xử lý Hoá chất tạo điều kiện có tác dụng làm keo tụ bùn và làm nước bị hấp phụ dễ tách ra Thông thường, hóa chất được sử dụng là FeCl3.

Các phương pháp xử lý bùn cặn:

, vôi, phèn, nhôm và polyme hữu cơ

Phương pháp lắng trọng lực giúp tăng hàm lượng chất rắn trong bùn từ 1–2% lên 6–10% Đối với bùn sinh học hoặc bùn từ quá trình keo tụ bằng hoá chất, nồng độ chất rắn chỉ tăng lên 4–6% Sau khi đạt được mức nồng độ mong muốn, tiến hành các bước làm khô như sấy khô trong không khí, lọc chân không, ly tâm hoặc lọc ép để đạt nồng độ chất rắn lớn hơn 25% và kết thúc quá trình.

Phương pháp ly tâm bùn cho phép thu hồi bùn sau xử lý có hàm lượng chất rắng 30–35%; Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi đầu tư cho vận hành và bảo dưỡng định kỳ Với công suất tối thiểu khoảng 5 m3/h, máy ly tâm bùn chỉ thích hợp cho các hệ thống xử lý nước thải có công suất lớn hơn 120 m3/h.

Phương pháp lọc chân không được áp dụng để xử lý bùn sau xử lý, với hàm lượng chất rắn lửng lơ khoảng 20–25% tùy theo lớp vật liệu lọc Do đó, cần bổ sung thêm một số hoá chất ổn định như vôi và FeCl để tăng hiệu quả đông tụ, cải thiện quá trình lọc và ổn định bùn cuối cùng.

- Phương pháp lọc ép: Bùn sau khi xử lý có hàm lượng chất rắn 30 – 52%

Phương pháp này đòi hỏi phải tiêu hao nhiều hoá chất và năng lượng, thiết bị khí phực tạp

Sân phơi bùn là phương pháp tách nước trong bùn đã phân hủy, có vốn đầu tư thấp và không đòi hỏi chế độ bảo dưỡng thường xuyên Sau 10–15 ngày phơi, hàm lượng chất rắn lên đến khoảng 40%, tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi diện tích quy hoạch rộng.

Các phương pháp xử lý nước thải sản xuất rau quả đóng hộp

Xử lý bậc một là giai đoạn khởi đầu không thể thiếu trong hệ thống xử lý nước thải, nhằm chuẩn bị điều kiện cho các giai đoạn xử lý tiếp theo và loại bỏ các chất rắn lơ lửng cũng như các chất rắn dễ lắng trong nước thải Rác và cặn có kích thước lớn được loại bỏ bằng song chắn rác, còn các cặn và bã vô cơ như sạn, cát được tách ra khi qua bể lắng cát, bể điều hòa hoặc bể lắng đợt 1.

Nước thải từ quá trình sản xuất rau quả đóng hộp thường chứa rác hữu cơ và rác vô cơ có kích thước lớn có thể được loại bỏ bằng song chắn rác Phần rác còn lại hòa lẫn với các chất vô cơ như cát và sỏi và chúng có thể dễ dàng lắng xuống qua quá trình lắng.

Xử lý bậc hai là giai đoạn tiếp theo của xử lý nước thải sau xử lý bậc một, chủ yếu dùng để loại bỏ lượng chất thải hữu cơ còn lại trong nước thải bằng phương pháp sinh học Tùy thuộc vào hàm lượng và tải trọng của các tạp chất, các công trình xử lý bậc hai được lựa chọn và vận hành phù hợp để đạt hiệu quả cao Có thể sử dụng các công trình như aeroten, lọc sinh học, SBR, hồ sinh học, và đây là những công trình tiêu biểu cho tính hiệu quả của quá trình xử lý sinh học.

3.3.3 Xử lý bậc 3 (xử lý bổ sung)

Các phương pháp khử trùng phổ biến gồm khử trùng nước bằng clo, khử trùng bằng ozon và tia cực tím; trong thực tế, phương pháp được dùng nhiều nhất là dùng các hợp chất của clo ở dạng khí và dạng lỏng, trong đó hipoclorit là dạng được sử dụng phổ biến nhất.

Để đáp ứng yêu cầu cao của nguồn tiếp nhận hoặc mục đích tái sử dụng nước đã xử lý, công đoạn này có thể cần tiếp tục nâng cao chất lượng nước; ta có thể trang bị thêm các thiết bị xử lý khác như hệ thống lọc màng UF/RO, lọc than hoạt tính, bộ khử trùng bằng UV hoặc O3 và bộ điều chỉnh pH để đảm bảo nước đạt tiêu chuẩn trước khi xả vào nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng.

Vi lọc hoặc lọc cát, lọc qua màng, lọc áp lực… để lọc trong nước

Hấp phụ qua than hoạt tính để khử hết các kim loại nặng, chất hữu cơ, chất màu, mùi,…

M ột số công nghệ xử lý nước thải công nghiệp chế biến rau quả đóng hộp

Hiện nay các nhà máy, xí nghiệp sản xuất rau quả đóng hộp đang phát triển mạnh về quy mô và đa dạng về hình thức sở hữu, từ nhà nước, cổ phần đến hộ gia đình Tuy nhiên, nhiều cơ sở vẫn chưa có công nghệ xử lý nước thải hoặc chỉ áp dụng các biện pháp xử lý thô sơ, gây hiệu quả xử lý thấp và chưa đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường.

Sau đây là một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biến rau qua đống hộp

Hình 3.1: Trích t ừ “Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học”

PGS.TS Lương Đức Phẩm

Song chăn rác Đồng nhất hóa

Hồ sinh học Nước rửa

Hình 3.2: Công ngh ệ xử lý nước thải rau quả

Xử lý nước thải rau quả đóng hộp nhìn chung tương đối đơn giản và chủ yếu dựa vào công nghệ sinh học Nguyên nhân là nước thải từ quá trình đóng hộp chứa chủ yếu các chất hữu cơ dễ phân hủy, nên các phương pháp sinh học như xử lý hiếu khí, xử lý kỵ khí hoặc kết hợp có thể phân hủy hiệu quả chất hữu cơ và giảm tải ô nhiễm trước khi thải ra môi trường.

Bể thu gom & cân bằng

Bùn hoạt tính tuần hoàn

Làm phân hoặc chôn lấp nơi qui địnhNước thải sản xuất

CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CHO NHÀ

Đề xuất các giải pháp sản xuất sạch hơn cho nhà máy

4.1.1 Các công đoạn sản xuất của nhà máy

L ựa chọn : mục đích của công đoạn này là phân loại nguyên liệu để chọn ra những sản phẩm đạt tiêu chuẩn để sản xuất.

Rửa là công đoạn tiếp theo sau khi phân loại nguyên liệu, nhằm loại bỏ các tạp chất bẩn như cát và đất bám dính quanh nguyên liệu và đồng thời làm giảm đáng kể lượng vi sinh vật trên bề mặt nguyên liệu, từ đó thực hiện làm sạch sơ bộ và chuẩn bị cho các bước chế biến tiếp theo.

Nguyên liệu sau khi rửa phải sạch, không bị dập nát và ít thất thoát dinh dưỡng; tránh để nguyên liệu tiếp xúc với nước quá lâu khi rửa, thực hiện rửa nhanh, nhẹ nhàng và để ráo trước khi chế biến.

Lượng nước sử dụng để rửa khoảng 20 – 30 m 3

Quy trình làm sạch, làm nhỏ và phân loại nguyên liệu bắt đầu sau khi rửa sơ bộ, với mục tiêu loại bỏ các phần không ăn được hoặc có giá trị dinh dưỡng thấp như gốc, rễ, vỏ và hạt để nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm Do hình dạng và cấu trúc của nguyên liệu rất đa dạng và phức tạp, các quá trình làm sạch thường được thực hiện bằng phương pháp thủ công, nhưng một số loại có thể được làm sạch bằng cơ khí nhằm tăng năng suất và đồng nhất kết quả Lựa chọn giữa hai phương pháp thường phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu và chi phí vận hành, đồng thời cần theo dõi lượng nước tiêu thụ trên mỗi tấn nguyên liệu để tối ưu hiệu quả kinh tế.

Nguyên liệu được làm sạch bằng 3 phương pháp: hoá học, nhiệt và cơ học.

Trong phương pháp hoá học sử dụng các dung dịch kiểm như: NaOH, Na 2 O 3

Phương pháp làm sạch bằng nhiệt: dùng để bóc vỏ các loại quả có múi , cà chua…bằng cách nhúng vào nước sôi.

Sau khi ngâm trong dung dịch NaOH, nguyên liệu được rửa bằng nước luân lưu để loại bỏ vỏ và làm sạch NaOH bám trên bề mặt Quá trình rửa kết thúc khi đã loại bỏ hoàn toàn NaOH còn lại, và nguyên liệu phải được xác nhận sạch NaOH để đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm.

Phương pháp làm sạch bằng cơ học: dùng máy làm sạch, tuỳ theo yêu cầu làm sạch mà dùng máy thích hợp.

Sau đó nguyên liệu sẽ được làm nhỏ và phân chia bằng máy hoặc bằng tay tùy vào từng loại cụ thể

Quá trình ch ế biến nguyên liệu bằng nhiệt (trần, hấp, rán, đun nóng , cô đặc): các quá trình này nhằm mục đích

Tăng giá trị cảm quan của sản phẩm

Tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

Ngăn càn các quá trình sinh hoá xảy ra trong nguyên liệu, giữ màu sắc nguyên liệu không bị biến đổi.

Điều chỉnh trọng lượng và thể tích của nguyên liệu là bước then chốt giúp các quá trình chế biến tiếp theo diễn ra thuận lợi và đồng bộ Việc tối ưu hóa khối lượng, kích thước và độ đồng nhất của nguyên liệu cho phép các công đoạn sản xuất hoạt động trơn tru, giảm thiểu sai lệch và nâng cao hiệu suất chế biến Nhờ kiểm soát chính xác trọng lượng và thể tích, tỉ lệ tổn thất nguyên liệu được giảm đáng kể, từ đó giảm chi phí và tăng năng suất, đồng thời cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng trong toàn chuỗi cung ứng.

Làm cho rau quả có màu sáng hơn do phá huỷ một số chất màu và giảm lượng vi sinh vật bám trên bề mặt các nguyên liệu…

Tại các quá trình này nguyên liệu sẽ được bổ sung gia vị và các chất dinh dưỡng cần thiết

Trong quá trình này lượng nước sử dụng khoảng 5 – 10 m 3

Quá trình đóng gói và bài khí bắt đầu ngay sau khi nguyên liệu đã được chế biến: nguyên liệu được đưa vào bao bì và đồng thời diễn ra quá trình bài khí nhằm loại bỏ khí xâm nhập và ngăn ngừa sự hòa lẫn của khí vào sản phẩm; sau đó đồ hộp được ghép kín bằng công nghệ đóng gói hiện đại, đảm bảo an toàn thực phẩm và kéo dài thời gian bảo quản.

Thanh trùng là quá trình quan trọng quyết định khả năng bảo quản và chất lượng sản phẩm thực phẩm Đây là biện pháp diệt mầm mống gây hư hỏng bằng các phương pháp như thanh trùng bằng nhiệt, lọc, dùng dòng điện và siêu âm, nhắm tiêu diệt vi sinh vật có hại và kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm.

Quá trình bao ôn bắt đầu sau khi đồ hộp được thanh trùng và làm nguội, sau đó được chuyển đến kho thành phẩm để tiến hành bao ôn Trong giai đoạn bao ôn, các thành phần trong đồ hộp tiếp tục ổn định về chất lượng và có thể phát hiện được các đồ hộp hỏng Thời gian ổn định tối thiểu cho đồ hộp là 15 ngày, và trong thời gian này đồ hộp không được xuất xưởng.

Trong quy trình bảo quản đồ hộp trước khi xuất kho, sau một thời gian bảo quản, các hộp được dán nhãn và đóng thùng Các đồ hộp đó mới được coi là đủ tiêu chuẩn sử dụng.

4.1.2 Nguyên nhân gây ra dòng thải

Dựa trên danh mục mục tiêu thụ nguyên liệu và chất thải phát sinh, bảng phân tích nguyên nhân phát sinh chất thải được xây dựng để xem xét và tối ưu hóa tiêu hao nguyên liệu trong nhà máy; các nguyên nhân gây ra chất thải sẽ được trình bày trong bảng dưới đây, dựa trên dữ liệu thực tế từ quá trình sản xuất nhằm giúp quản lý nhận diện điểm yếu, đề xuất biện pháp kiểm soát và cải tiến quy trình.

Bảng 4.1 : Các nguyên nhân gây ra dòng thải

Khu vực máy, công đoạn

Chất thải Nguyên nhân có thể gây ra tiêu hao nguyên liệu

- Nước thải sau làm sạch

- Nước thải sau luộc, đun nóng

- Nước thải sau vệ sinh

- Tỷ lệ nước/nguyên liệu thấp

- Chỉ dùng nước rửa có một lần

- Nước tràn ra khỏi bể

- Không dùng lại làm nước mát

- Chảy tràn ở bể cấp nước…

- Các thiết bị máy có sử dụng dầu

- Vận hành lò dầu kém

- Hiệu suất lò dầu thấp

- Tổn thất nhiệt do khói lò

3 Than đá - Lò hơi - Hơi nước ngưng

- Vận hành nồi hơi kém

- Rò rỉ ống hơi, van

- Nước nóng chảy tràn liên tục ở bể cấp nước lò

- Không tái sử dụng lại nước xả lò

- Thiết bị dùng điện nói chung

- Hệ thống chiếu sáng không hợp lí.

- Nước thải có chứa hóa chất

- Tỉ lệ sản phẩm/hóa chất thấp.

- Chất lượng hoá chất chưa tốt

- Đong cân hóa chất bằng phương pháp thủ công

- Công thức pha còn chưa hợp lí.

Bảng 4.2: Cân bằng vật chất ở một vài công đoạn phát dòng thải chính

Nguyên liệu đầu vào Nguyên liệu đầu ra

Tên Khối lượng Tên Khối lượng

Rau quả 1000 kg Rau quả sạch 900 kg

Nước thải sau rửa, làm sạch có chứa hóa chất

Hỗn hợp nước, cặn bẩn và hóa hất

Rau quả sạch 900 kg Rau quả chín,

Nước thải có chứa một số chất (bao gồm một lượng nhỏ chất dinh dưỡng từ nguyên liệu và một số chất khác)

4.1.3 Đề xuất các giải pháp sản xuất sạch hơn cho nhà máy

4.1.3.1 Các gi ải pháp sản xuất sạch hơn

Bảng 4.3: Các giải pháp sản xuất sạch hơn cho nhà máy

Có thể thực hiện ngay

Cần tiếp tục phân tích

Tối ưu hóa tỷ lệ nguyên liệu/nước x

Tối ưu hóa tỷ lệ hóa chất/nguyên liệu x

Sắp xếp quy trình sản xuất một cách hợp lí x

Thay dầu FO bằng dầu DO x

Giảm nhu cầu xử dụng nước, thường xuyên kiểm tra, tránh rò rỉ x

Để tối ưu hiệu suất và đảm bảo an toàn khi vận hành, cần kiểm tra chế độ đốt của nồi hơi và thực hiện đo đạc cùng với kiểm tra định kỳ để đánh giá hiệu suất đốt và mức tiêu hao nhiên liệu Quá trình này cho phép điều chỉnh các yếu tố quan trọng như nhiệt độ đốt và thời gian cho từng công đoạn sao cho phù hợp với tải vận hành và điều kiện làm việc thực tế Việc quản lý và tối ưu hóa các thông số này giúp giảm phát thải, tiết kiệm nhiên liệu và kéo dài tuổi thọ của hệ thống, đồng thời duy trì trạng thái vận hành ổn định và an toàn.

Thường xuyên kiểm tra hệ thống, thiết bị xử dụng điện x

Kiểm tra đường ống lò hơi, lò dầu tránh hiện tượng rò rỉ đường ống x

Kiểm tra các bồn chứa dầu, dụng cụ chứa các hóa chất tránh rò rỉ, thất thoát x

Kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ cho các thiết bị máy móc để tu sửa kịp thời x

Phân luồng các dòng thải x

Trang bị cân điệm tử tự động để cân chính xác hóa chất và nguên liệu x

Lắp đặt thủy kế theo dõi lưu lượng và mực nước x

Bơm để bơm tuần hoàn các dung dịch hoặc nước rửa tái sử dụng x

Lắp đặt và thay thế các thiết bị đã cũ hoặc hư hỏng không còn khả năng sử dụng hoặc hiệu suất sử dụng thấp x

Hoàn lưu, tái sử dụng

Bồn chứa cho việc tái chế, tái sử dụng nước cũng như hóa chất x

Thu hồi nước ngưng còn nóng để dùng lại x

Tận dụng nguồn nhiệt thừa để sử dụng vào các mục đích khác x

Gi ảm ô nhiễm bằng phương pháp xử lí

Dùng phương pháp hấp thụ bằng H2O đối với khí thải lò hơi x

Dùng phương pháp hấp thụ bằng NaOH đối với khí thải lò dầu x

Xử lý nước thải sau khi thực hiện giải pháp x

4.1.3.2 Chi ti ết một số giải pháp

Thay dầu FO bằng dầu DO: Nhà máy đang chuyển đổi nguồn nhiên liệu cho lò đốt dầu và một số thiết bị máy móc từ dầu FO sang dầu DO Dầu FO có hàm lượng lưu huỳnh khoảng 3%, khi đốt sinh ra lượng lớn SO2.

Do dầu DO có hàm lượng lưu huỳnh khoảng 0,5–1%, khi đốt sẽ tạo ra khí thải chứa các hợp chất lưu huỳnh (SOx) Để đạt tiêu chuẩn môi trường, lượng khí thải này cần được xử lý bằng công nghệ xử lý khí thải và khử lưu huỳnh phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ chất lượng không khí.

2 trong khí thải sinh ra môi trường ít hơn

Dầu DO có nhiệt trị thấp hơn dầu FO và giá thành cao hơn dầu FO, nên giải pháp này không mang lại hiệu quả kinh tế nhưng lại mang lại lợi ích cho môi trường.

Hoàn lưu tái sử dụng nước thải từ nhà máy cho thấy nguồn nước chủ yếu chứa cặn, cát và sét nên dễ lắng xuống và có thể tái sử dụng sau xử lý sơ bộ bằng lắng hoặc lọc Nước được dùng để làm nguội các thiết bị máy móc hoặc có thể tái sử dụng để rửa nguyên liệu nếu hàm lượng chất bẩn và vi sinh vật ở mức cho phép Đây là một giải pháp đơn giản nhưng mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường cao, góp phần làm giảm đáng kể lượng nước thải và giảm nhu cầu sử dụng nước của nhà máy.

4.1.4 Đánh giá các lợi ích của giải pháp

Bảng 4.4: Đánh giá lợi ích của giải pháp

Giải pháp sản xuất sạch Vốn đầu tư

Tối ưu hóa tỷ lệ nguyên liệu/nước không Tiết kiệm nước

Giảm lưu lượng nước thải cần xử lý

Tối ưu hóa tỷ lệ hóa chất/nguyên liệu không Tiết kiệm hóa chất

Sắp xếp quy trình sản xuất một cách hợp lí - Tăng hiệu suất kinh tế

Giảm lượng nước thải ra Thay dầu FO bằng dầu DO có Giảm chi phí xử lý khí thải

Giảm lượng khí thải ra môi trường

Giảm nhu cầu xử dụng nước, thường xuyên kiểm tra, tránh rò rỉ không

Tính toán thi ết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy rau quả đóng hộp

4.2.1 Thành phần nước thải nhà máy

Nước thải nhà máy, xí nghiệp rau quả đóng hộp có nguồn gốc như sau:

- Nước được dùng để rửa, làm sạch, đun, hấp rau, quả.

- Các loại nước rau quả, hoặc nước khử trùng rau quả và hộp đựng ( nước ép rau quả).

- Nước được dùng để làm sạch các xưởng sản xuất và các thiết bị sản xuất

- Nước từ các khu sinh hoạt của công nhân, viên chức nhà máy

- Nước mua trong khu vực nhà máy.

Nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp chủ yếu chứa các chất hữu cơ như carbohydrate, pectin, vitamin, phẩm màu và các chất khử trùng được dùng để rửa quả và đóng hộp Những thành phần này tác động đến chất lượng nước và môi trường, vì vậy cần áp dụng các biện pháp xử lý nước thải phù hợp để giảm tải chất hữu cơ và bảo vệ hệ sinh thái.

Thành phần nước thải của nhà máy:

4.2.2 Sự cần thiết phải xử lý

Qua phân tích ô nhiễm của ngành công nghiệp rau quả đóng hộp nói chung và nước thải của nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên 2 nói riêng, chúng ta thấy nguy cơ ô nhiễm môi trường nước quanh nhà máy có thể kéo dài nếu nước thải không được xử lý đạt chuẩn trước khi thải vào nguồn tiếp nhận Vì vậy, việc áp dụng quy trình xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi thải là yếu tố then chốt để giảm tác động tới hệ sinh thái nước, đồng thời giữ cân bằng giữa phát triển ngành công nghiệp rau quả đóng hộp và bảo vệ môi trường, hướng tới mục tiêu phát triển bền vững.

4.2.3 Lựa chọn công nghệ xử lý và thuyết minh công nghệ

4.2.3.1 L ựa chọn công nghệ xử lý

Sau khi tiến hành nghiên cứu và phân tích tính chất, thành phần và lưu lượng nước thải từ nhà máy đóng hộp rau quả, ta nhận thấy lưu lượng khá lớn và thành phần chủ yếu là chất hữu cơ và carbohydrate, khiến nước thải có nồng độ loãng Với đặc điểm này, công nghệ xử lý nước thải của nhà máy được triển khai bằng phương pháp xử lý sinh học hoàn toàn Hai sơ đồ công nghệ được đề xuất cho quá trình xử lý nước thải của nhà máy rau quả đóng hộp sẽ được giới thiệu cụ thể.

Hình4.1 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải 1

3 Bể lắng ly tâm đợt I

5 Bể lắng ly tâm đợt II.

11 Trạm cung cấp không khí Đường nước Đường bùn Đường khí

Hình 4.2 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải 2

3 Bể lắng ly tâm đợt I

5 Bể lắng ly tâm đợt II.

11 Trạm cung cấp không khí Đường nước Đường bùn Đường khí

4.2.3.2 Thuy ết minh công nghệ

Nước thải từ hệ thống thoát nước của nhà máy chảy qua mương dẫn, qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn và được đưa tới máy nghiền rác Tiếp đó nước được đưa vào bể điều hòa, nơi điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải nhằm ổn định chế độ làm việc của các công trình phía sau và tránh hiện tượng quá tải Trong bể điều hòa, hệ thống đầu phân phối khí được bố trí để cấp khí nhằm ổn định chất lượng nước trước khi qua hệ thống xử lý tiếp theo Đồng thời với việc ổn định chất lượng nước, hệ thống thổi khí tại bể điều hòa có tác dụng hạn chế sự lắng của các chất rắn lơ lửng trong bể.

Nước thải từ bể điều hòa được dẫn vào bể lắng 1 để thực hiện lắng sơ bộ Các hạt cặn có thể tự lắng riêng biệt dưới tác động của lực trọng trường, các hạt có tỉ trọng lớn như hạt cát, sỏi và mảnh vỏ tôm nhỏ sẽ tự động lắng xuống đáy bể với thời gian lưu nhất định Ở bể lắng đợt I, nồng độ chất lơ lửng và BOD5 được giảm nhờ quá trình lắng trọng lực.

Nước thải từ bể lắng được bơm sang bể aerotank để diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo nhờ sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí Hệ thống sụt khí được bố trí trên diện tích bể, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí phân giải chất hữu cơ và duy trì hoạt động ổn định của bể Để bể hoạt động hiệu quả và ổn định, có thể lắp thêm lưu lượng kế để kiểm tra lưu lượng vận hành và giám sát quá trình xử lý Nhờ tối ưu hệ thống aerotank và quản lý lưu lượng, quá trình xử lý nước thải đạt hiệu quả khá cao và đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường.

Vi sinh vật hiếu khí sử dụng các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan trong nước làm thức ăn để phát triển, hình thành quần thể vi sinh có kích thước lớn dễ lắng gọi là bùn hoạt tính Khi sinh khối tăng mạnh, lượng bùn hoạt tính dư xuất hiện Nên duy trì MLSS ở mức 2500–4000 mg/L để đảm bảo hiệu quả xử lý và khả năng lắng của hệ thống.

Do đó tại bể aerotank, một phần bùn dư từ bể lắng 2 được dẫn hoàn lưu về bể aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính ở mức nhất định trong bể và đảm bảo quá trình xử lý nước thải diễn ra hiệu quả.

Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính hình thành từ bể aerotank được dẫn về bể lắng

II Bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải Bùn sau khi lắng, một phần sẽ được tuần hoàn lại bể aerotank nhằm duy trì nồng độ MLSS, phần còn lại dẫn tới bể nén bùn ( sau bể đợt II nước thải gần như đã xử lý hoàn toàn) Nước thải sau đó qua bể lọc để loại bỏ các chất lơ lửng (SS) còn lại Tiếp đó, nước sẽ được đưa qua bể khử trùng để tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh cho con người và động vật nhờ các chất oxy hoá mạnh trước khi xả nước thải ra nguồn tiếp nhận Nước thải sau khi được hoà trộn với Chlo phải có đủ thơì gian lưu để tiêu diệt hoàn toàn các vi khuẩn gây bệnh có trong nước trước khi thải vào nguồn tiếp nhận.

Toàn bộ bùn từ trạm xử lý nước thải được đưa tới bể nén bùn và máy ép bùn để thực hiện quá trình ép Sau khi bùn được ép xong, sản phẩm bùn khô được vận chuyển đi nơi khác để tiếp tục xử lý.

Nươc thải qua các công trình đơn vị ở công nghệ 2 cũng giống như ở công nghệ

1 Khác với công nghệ 1 là dùng bể sinh học chứ không dùng aeroten

Bảng 4.5: So sánh bể Aerotank và bể lọc sinh học

Phương án 1 (Bể Aerotank) Phương án 2 (Bể lọc sinh học)

- Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh

- Dễ khống chế các thông số vận hành

- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật

- Cấu tạo đơn giản hơn bể lọc sinh học

- Không tốn vật liệu lọc

- Cần cung cấp không khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động

- Phải có chế độ hoàn lưu bùn về bể

- Không gây ảnh hưởng đến môi trường

- Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra khỏi bể Aerotank tốt hơn bể lọc sinh học

- Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh

- Khó khống chế các thông số vận hành

- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật, hình thành màng vi sinh vật

- Cấu tạo phức tạp hơn bể Aerotank

- Ap dụng phương pháp thoáng gió tự nhiên, không cần có hệ thống cấp không khí

- Không cần chế độ hoàn lưu bùn

Ở vùng khí hậu nóng ẩm, mùa hè là thời điểm nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể xâm nhập và phá hoại bể chứa, ảnh hưởng đến hiệu quả và tuổi thọ của chúng Sự sinh sôi của ruồi và muỗi càng làm tăng nguy cơ ô nhiễm và tác động tiêu cực đến công trình cũng như môi trường sống quanh khu vực.

- Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra khỏi bể lọc sinh học không bằng bể Aerotank

Nhận xét cho thấy sơ đồ công nghệ 1 và 2 đều đạt hiệu quả xử lý như yêu cầu Tuy nhiên, công nghệ 1 có hiệu quả xử lý cao hơn nên chọn công nghệ 1 làm cơ sở thiết kế.

4.2.4 Tính toán các công trình đơn vị

Các số liệu thủy văn và chất lượng nước của nguồn tiếp nhận nước thải sông (nguồn loại A):

- Lưu lượng trung bình nhỏ nhất của nước sông: Q s = 40 m 3

- Vận tốc dòng chảy trung bình: V

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước sông: b

- Hàm lượng oxy hòa tan: O

- Nhu cầu oxy sinh hóa NOS

Vì nguồn tiếp nhân là loại A nên cần xử lý các chỉ tiêu đạt.

Bảng 4.6: Chỉ tiêu xử lý nước thải cần đạt được

Chỉ tiêu Nước thải của nhà máy sản xuất Nguồn xả loại A pH

4.2.4.1 Xác định các thông số tính toán

 Xác định lưu lượng nước thải Q:

- Lưu lượng trung bình ngày đêm của nhà máy Q tb = 600 m 3

- Lưu lượng trung bình giờ

Nhà máy làm việc 2 ca mỗi ngày = 16 giờ

- Lưu lượng trung bình giây Q tb , s : s

, = = - Lưu lượng lớn nhất giờQ max, h = 50 m 3

- Lưu lượng lớn nhất ngày

- Lưu lượng lớn nhất giây Q max, sh s : s

, 3 max, max, = = - Lưu lượng nhỏ nhất ngày đêm Q min, ngay : ngd k m

- Lưu lượng nhỏ nhất giời Q min, h : h k m

, min, = = - Lưu lượng nhỏ nhất giây Q min, s : s k l

, 10 min, = = Bảng 4.7: Lưu lương nước thải

Lưu lượng Q max Q tb Q mi n

 Xác định mức độ cần thiết xử lý nước thải

- Mức độ cần thiết xử lý nuớc thải theo chất lơ lửng:

C tc : Hàm lượng lơ lửng trong nước thải Ctc m: Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau khi cho phép xả vào nguồn nước, m = 22 mg/l

- Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD:

L t : Hàm lượng BOD 5 của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, Lt

= 15 (mg/l) tc: Hàm lượng BOD của nước thải, Ltc = BOD 5 = 720 mg/l

Kết quả tính toán mức độ cần thiết của quá trình xử lý nước thải, kết hợp với thành phần và tính chất của nước thải, cho thấy các phương án đang xem xét đều nhất trí rằng cần triển khai xử lý sinh học hoàn toàn để đạt được hiệu quả làm sạch và tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường.

4.2.4.2 Tính toán các công trình đơn vị a Ch ọn mương dẫn

Bảng 4.8: Các thông số thủy lực của mương dẫn nước thải qua song chắn và vào bể điều hoà

Thông số thủy lực Lưu lượng nước thải(l/s)

0,35 0,02 0,21 0,2 b Tính toán song ch ắn rác

Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn( chủ yếu là rác)

- Chọn tốc độ dòng chảy trong mương v = 0,3 m/s Giả sử độ sâu ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn là H = 0,8m Chọn kích thước mương rộng × sâu = B ×

H = 0,5 m × 0,8 m Vậy chiều cao lớp nước trong mương được tính:

- Chọn kích thước thanh rộng × dày = 5mm × 25mm và khe hở giữa 2 thanh là w = 25mm

- Giả sử song chắn có n thanh thì số khe hở m = n + 1

Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau.

- Giả phương trình trên ta được n = 15,8 chọn n có thể điều chỉnh lại khoảng cách giữa các thanh.

- Tính tổn thất áp lực qua song chắn rác.

- Tổng tiết diện các khe song chắn là A

B: Chiều rộng mương đặt song chắn rác, B = 0,5 (m) b: Chiều rộng thanh chắn rác, b = 0,005 m n: Số thanh chắn, n = 16 h: Chiều cao lớp nước trong mương, h = 0,092(m).

- Vận tốc nước chảy qua song chắn rác:

A m v= Q s = × - Vậy tổn thất áp lực qua song chắn rác. mm g mm v h l v s 2,77 150

- Chiều dài phần mở rộng thanh chắn rác.

= 0,5(m): chiều rộng của mương dẫn. m = 0,35(m): chiều rộng của song chắn rác ϕ = 20 o

- Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác;

: Góc nghiêng chổ mở rộng.

L = = - Chiều dài xây dựng của phần mương lắp đặt song chắn rác:

- Hàm lượng chất lơ lửng (C

= 0,8(m): Chiều dài phần mương đặt song chắn rác. tc) và NOS ( L tc ) của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4%:

L tc,1 = L tc × ( 100 – 4)% = 720 × 96% = 691mg/l c B ể điều hòa

- Thể tích bể điều hòa:

Q tb,h : Lưu lượng nước thải trung bình giờ, Qtb,h = 37,5 m 3 t: thơi gian lưu nước trong bể điều hòa, chọn t = 4 h.

- Chiều dài của bể diều hòa: w

3 6 = m × chọn L = 8 (m) Trong đó: h: chiều sâu lớp nước trong bể điều hòa, chọn h = 3(m) B: Chiều rông của bể điều hòa, chọn B = 6(m)

- Chiều cao tổng cộng của bể

Vậy bể điều hòa có kích thước: L

- Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa

+ Lượng không khí cần thiết

Q tb,h : Lưu lượng nước thải trung bình giờ, Qtb,h = 37,5 m 3 a: Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a = 3,74 m

Ta có đường kính ống dẫn khí chính là: nước thải (TL6) × ×

- Chọn thết bị khuếch tán không khí là chụp dạng đĩa RSD - 114 (đường kính bề mặt tiếp xúc D = 114 mm) Hiệu suất chuyển hoá oxy ởđộ sâu 4m là 12%

- Số lượng chụp dùng để cung cấp khí cho bể điều hoà được tính theo công thức:

: Số chụp k: Lưu lượng không khí, L k = 104,25m 3 L

/h c: Lưu lượng không khí qua chụp: 200 – 400 l/phút Chọn L k

+ Chọn 3 ống nhánh phân phối khí, mỗi ống được bố trí dọc theo chiều dài của bể.

Ta có khoảng cách giữa các ống:

L o : Chiều dài của ống lấy bằng chiều dài của đơn nguyên, Lo = 6m

+ Số chụp trên mỗi ống là: 12/3 = 4 chụp.

+ Lưu lượng khí qua mỗi ống

V ống : Vận tốc trong ống dẫn khí vống = 10 – 15, chon v ống + Đường kính ống nhánh dẫn khí.

Chọn ống nhánh dẫn khí có đường kính D = 42mm trên mỗi ống có bố trí 4 chụp khuếch tác không khí

+ Khoảng cách giữa các chụp theo chiều dài ống.

L o : chiều dài của ống lấy bằng chiều dài của bể, Lo Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức.

+ H h d : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống (m) h c h

H: Chiều sâu hữu ích của bể (3m)

: Tổn thất qua thiết bị phân phối (m)

Tổn thất áp lực và tổn thất cục bộ không vượt quá 0,4 m, tổn thất qua thiết bị không quá 0,5m (TL 1)

Do đó áp lực cần thết sẽ là:

H tc = 0,4+0,5+3 = 3,9 m Áp lực không khí sẽ là:

Công xuất của máy thổi khí tính theo công thức:

R: Hệ số khí, R = 8,314 KJ/Kmol

= (140,25×1,3)/3600 = 0,05 kg/s o e: Hiệu suất của máy thổi khí, e = 0,7 – 0,9 Chọn e = 0,8

T: Nhiệt độ tuyệt đối không khí đầu vào, T = 273 + 25 = 298 o P

1: Áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào, P1

2: Áp lực không khí đầu ra, P2 = 1,4 atm

- Tại bể điều hòa có đặt hai bơm nhúng chìm để bơm luân phiên nước thải qua bể lắng I

Cột áp toàn phần của bơm: H = 10m

Công suất của máy bơm:

Công suất thực tế của máy bơm:

Vậy chọn bơm có công suất: 3hp.

= 1,5 × N = 1,5 × 1,23 = 1,8 KW d B ể lắng ly tâm đợt I

Bảng4.9: Thông số tính toán bể lắng ly tâm đợt 1

Chiều sâu của bể lắng 3,0 – 4,6 4,3 Đường kính của bể lắng 12 – 60 12 – 45 Ống trung gian

Tốc độ thanh gạt bùn 0,02 – 0,05 0,03

Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn tươi này là 32 m 3 /m 2

.ngày vậy diện tích bề mặt là

Q tb,ngày : Lưu lượng nước thải trung bình ngày, Qtb,ngày = 600 m 3 v

/ngày o:Tải lượng bề mặt, vo = 32 – 48 (m 3 /m 2 ngày), chọn v o = 32 m 3 /m 2 ngày

- Đường kính bể lăng ly tâm × × = 3,14

- Đường kính ống trung tâm: d = 20% × D = 0,2 × 5 = 1(m)

Chọn chiều sâu hữu ích H = 3(m), chiều cao lớp bùn lắng hf = 0,3(m), chiều cao lớp trung hòa h th =0,2(m), chiều cao bảo vệ hbv

= 0,3 Vậy chiều cao xây dựng của bể lắng ly tâm đợt I là. tc = H + h f + h th = 3 + 0,3 + 0,2 + 0,3 = 3,8(m)

- Chiều cao ống trung tâm h = 60% × H = 0,6 × 3 = 1,8(m)

- Kiểm tra thời gian lưu nước của bể lắng

Giả sử hiệu quả xử lý cặn lơ lửng đat 60% ở tải trong 35 (m 3 /m 2

.ngày) thì lượng bùn tươi mỗi ngày là: tươi = 600 268× ×

Giả sử bùn tươi của nước thải có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%) tỷ số VSS 0,75 và khối lượng riêng của bùn tươi 1,003kg/l (TL1)

Vậy hàm lượng bùn tươi cần xử lý

- Hàm lượng bùn cần phân hủy sinh học:

- Hiệu suất xử lý sau bể lắng ly tâm đợt I:

+ Nồng độ chất lơ lửng (SS):

691× − tc L mg/l e Tính toán b ể Aeroten xáo trộn hoàn toàn

 Các thông số tính toán bể aeroten

- Lượng nước thải trung bình ngày Q tb,ngày = 600 m 3

- Cặn lắng lơ lửng sau bể lắng đợt II SSra

 Tính kích thước bể aeroten

= 20 mg/l, có chứa 65% c ặn dễ phân hủy sinh học.

Xác địng nồng độ BOD5

BOD hòa tan trong nước thải ra khỏi bể aeroten

5 ra = BOD 5 hòa tan đi ra từ bể aeroten + BOD5

Hàm lượng cặn sinh học dễ phân hủy chứa trong lượng cặn lơ lửng ở đầu ra.

BOD của cặn lơ lửng dễ phân hủy sinh học của nước thải sau bể lắng II

L = C l× ượng O 2 tiêu thụ/mg tế bào × ( 1,42 O 2 = 18,46 mg/l tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa (TL1))

BOD của cặn lơ lửng sau bể lắng đợt II

20 = C hòa tan của nước thải sau bể lắng II c + 12,5 ⇒ C c = 7,5 mg/l

Hiệu quả xử lý BOD5

- Thể tích của bể aeroten × + ×

Q tb,ngày : Lưu lượng nước thải trung bình ngày, Qtb,ngày = 600 m 3

Y: Hệ số sản lượng tế bào, Y = 0,4 - 0,8mgVSS/mgBOD, chọn Y = 0,5 gVSS/mgBOD

/ngày s o : Hàm lượng BOD5 vào bể aeroten, so s: Hàm lượng BOD

C sau bể đợt II, s = 20 mg/l c: Hàm lượng BOD 5 θ c hoà tan của nước thải sau lắng II

Trong mô hình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, thời gian lưu bùn θc được chọn 10 ngày (phạm vi 5–15 ngày); hàm lượng chất lơ lửng bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính x = 3000 mg/L; hệ số phân hủy nội bào kd được chọn 0,055 ngày^-1, nằm trong khoảng 0,02–0,1 ngày^-1.

Thời gian lưu nước trong bể aeroten

Chiều cao hữu ích của bể aeroten H = 3 – 4,8 (m), chọn H = 4(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 (m) vậy chiều cao xậy dựng của bể

Tỷ số giữa W : H = 1 : 1 – 2,2 : 1,(TL1), chọn tỷ lệ W : H = 1,5 : 1,

Chiều dài của bể aeroten × × = 8 4

Vây bể aeroten có hình chữ nhật có kích thước:

Bố trí bể thành 2 đơn nguyên vậy mỗiđơn nguyên có kích thước:

 Tính lượng bùn dư thải ra mỗi ngày

- Hệ số sản lượng quan sát

- Lượng bùn sinh ra trong mỗi ngày theo VSS

P x(VSS) = Y obs Q× tb,ngày (BOD× vào – BOD ra = 0,33

- Tổng lượng bùn sinh ra trong một ngày theo SS:

- Lượng bùn cần xử lý mỗi ngày:

M bùn x ử lý = P x(ss) - Q tb,ngày ×20×10 -3 = 143,5 – 600 20 × ×10 -3 = 131,5 kgSS/ngày

- Lượng bùn có khả năng phân hủy sinh học cần xử lý

Giả sử hàm lượng bùn hoạt tính lắng ở đáy bể lắng có hàm lượng chất thải rắn 0,8% và khối lượng riêng là 1,008 kg/l Vậy lượng bùn cần xử lý

Hình 4.3 : Sơ đồ thiết lập cân bằng sinh khối quanh aeroten

Từ hình trên dựa vào sự cân bằng sinh khối quanh bể aeroten, xác định tỷ lệ bùn tuần hoàn dựa trên phương trình cân bằng sinh khối.

X o : Hàm lượng cặn lơ lửng đầu vào, Xo

Q: Lưu lượng nước thải vào bể, Q

/ngày r: Lưu lượng bùn tuần hoàn, m 3 X

/ngày u: Hàm lượng SS của lớp bùn lắng hoặc bùn tuần hoàn, xu

X: Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten

- Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten

Giả sử Xo = 0 và Q r = α ×Q Chia 2 vế biểu thức (*) cho Q ta được:

Vậy lượng bùn tuần hoàn

- Kiểm tra tải trọng thể tích L

Tải trọng thể tích và tỷ số F/M × = ×

.ngày = 0,91 nằm trong khoảng cho phép từ 0,8 – 1,9 (TL1)

F/M = 0,47 nằm trong khoảng cho phép F/M = 0,2 - 0,6 ngày

 Tính lượng không khí cung cấp cho bể aeroten

Để tính lượng không khí cần thiết cho quá trình bùn hoạt tính, ta xác định công suất cấp khí dựa trên hiệu suất chuyển hóa oxy của thiết bị khuếch tán khí Hiệu suất chuyển hóa oxy (E) được cho là 9%, và để đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả, ta áp dụng hệ số an toàn f = 2 khi tính công suất thiết kế thực tế Công thức ước lượng có thể diễn đạt là P_design ≈ f × P_required, trong đó P_required phản ánh nhu cầu oxy của quá trình và phụ thuộc vào các tham số như lưu lượng nước, nồng độ oxy hòa tan tối thiểu và mức oxy cần duy trì Việc xác định đúng lượng không khí đảm bảo quá trình bùn hoạt tính diễn ra hiệu quả, tối ưu hóa tiêu hao năng lượng và độ an toàn của hệ thống.

Nhu cầu oxy cho quá trình.

0,68: Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD L

Giả sử không khí có 23,2% O2 và khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m 3 × × = 0,232 1,2

M M lượng không khí lý thuyết cho quá trình được tính:

Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho việc xáo trộn

V ốn đầu tư xây dựng

Hệ thống xử lý nước thải là một công trình bằng bê tông cốt thép, do đó chi phí ước tính dựa trên sức chứa của công trình Để lập dự toán sơ bộ, cần xác định dung tích (sức chứa) của hệ thống và áp dụng mức giá xây dựng tương ứng Giá thành xây dựng dùng để tính toán sơ bộ là 1.200.000 VNĐ cho mỗi mét khối bê tông cốt thép (VNĐ/m3 BTCT) xây dựng.

V ốn xây dựng các công trình

Bảng 5.1: Vốn xây dựng các công trình

STT Tên công trình Vật liệu Đơn vị tính Số lượng Đơn giá

- Mương đặt song chắn rác BTCT m 3 2 2 3

5 Bể lắng đợt II BTCT m 3 43 2 86

6 Bể lọc áp lực Thép cái 2 15 30

12 Nhà để máy ném khí - m 2 10 0,8 8

∑ T ổng vốn đầu tư xây dựng 485

V ốn đầu tư trang thiết bị

Bảng 5.2: Vốn đầu tư trang thiết bị

Công trình Tên thiết bị Vật liệu Đơn vị tính

- Thiết bị phân phối khí

- Động cơ + thanh gạt bùn

- Thiết bị phân phối khí

- Bơm bùn qua bể nén bùn Sắt Cái 1 2 2

- Bơm bùn qua máy ép bùn

5 Ép bùn - Máy ép bùn 1 Cái 1 15 15

∑ T ổng vốn đầu tư thiết bị 147,9

T ổng chi phí cho hệ thống

Sáu trăm ba mươi hai triệu, chín trăm ngàn VNĐ.

Chi phí kh ấu hao

- Phần đầu tư xây dựng tính khấu hao trong 30 năm:

CP KH XD =V XD /20 = 485/30 = 16,16 (triệu VNĐ/năm)

- Phần đầu tư thiết bị tính khấu hao trong 15năm:

CP KH TB =VXD/10 = 147,9/15 = 9,86 (triệu NĐ/năm)

- Tổng chi phí khấu hao

Chi phí v ận hành

Bảng 5.3: Chi phí điện năng cho hệ thống

STT Thiết bị Số lượng

Số giờ hoạt động Điện năng tiêu thụ KW

- Động cơ thanh gạt bùn 1 1 24 24

- Động cơ thanh gạt bùn

- Bơm bùn từ bể chứa bùn

- Bơm bùn từ bể nén bùn 1 0,04 8 0,32

- Bơm định lượng hoá chất

Tổng số tiều điện phải trả trong một năm là:

Bảng 5.4: Chi phí hóa chất

Liều lượng sử dụng Đơn giá Thành tiền

2 Polymer Keo tụ bùn 1,2 kg 70.000 84.000

Chi phí hóa chất trong 1 năm = 324.000 × 300 = 97.200.000 (VNĐ/năm)

Với hệ thống xử lý nước như vậy cần phải có một kỹ sư và một công nhân vận hành với mức lương như sau

Số tiền lương phải trả trong 1 năm

- Chi phí bảo dưỡng định kỳ

Quá trình vận hành nhà máy không thể không tính đến chi phí bảo dưỡng định kỳ, có thể ước tính chi phí bảo dưỡng 10 triệu VNĐ/năm

Tổng chi phí vận hành trong 1 năm:

Tính toán giá thành x ử lý nước thải

Tổng chi phí cho hệ thống xử lý nước thải hoạt đông trong 1 năm:

∑ CP = CP VH + CP KH = 426,352 + 26,02 = 452,372 (triệu VNĐ/năm)

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp “Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước thải cho nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên 2”, kết luận nêu rõ việc kiểm soát nước thải từ nguồn và hệ thống xử lý là yếu tố then chốt để giảm thiểu tác động môi trường và đảm bảo tuân thủ quy chuẩn xả thải Nguồn nước thải từ các công đoạn rửa, sơ chế và đóng hộp chứa chất hữu cơ, dinh dưỡng và các tạp chất có thể đẩy COD, BOD và các thông số khác vượt giới hạn nếu không được xử lý đúng cách Để nâng cao hiệu quả và tối ưu chi phí, các giải pháp đề xuất bao gồm: giảm phát sinh nước thải tại nguồn và tăng khả năng tái sử dụng nước, nâng cấp hệ thống xử lý nước thải với sự kết hợp tiền xử lý, lắng, và xử lý sinh học (ví dụ hệ thống Anoxic-Oxic), áp dụng các biện pháp khử mùi và khử trầm tích phù hợp, vận hành và giám sát chất lượng nước thải liên tục để đảm bảo ổn định kết quả, và tăng cường quản lý chất thải theo chuẩn môi trường Việc thực hiện đầy đủ các giải pháp này dự kiến sẽ giúp giảm đáng kể lượng nước thải phát sinh, hạ xuống các thông số COD/BOD và chất rắn, tăng tỷ lệ tái sử dụng nước và giảm chi phí vận hành, đồng thời nâng cao uy tín môi trường của nhà máy và có thể được nhân rộng cho các doanh nghiệp chế biến thực phẩm khác.

Nhà máy rau quả đóng hộp Duy Tiên 2 là một dự án thành lập chưa đi vào hoạt động, nên quá trình khảo sát và đề xuất các giải pháp sản xuất sạch hơn cho nhà máy mang tính lý thuyết nhằm hạn chế thất thoát nguyên liệu và nhiên liệu cũng như giảm tác động đến môi trường, nhưng chưa tính toán chi phí và lợi ích cụ thể khi triển khai các giải pháp Mặc dù được thành lập và trang bị thiết bị hiện đại, trong quá trình sản xuất vẫn có thể phát sinh những vấn đề về môi trường.

Vì vậy nhà máy khi bước vào hoạt động cần phải có những biện pháp cụ thể để hạn chếđến mức thấp nhất khả năng gây ô nhiễm môi trường

Khi bước vào hoạt động, nhà máy sẽ gặp phải các vấn đề môi trường phát sinh từ quá trình sản xuất và sinh hoạt Cụ thể, nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất và sinh hoạt có thể gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý đúng cách Vì vậy, thu gom, xử lý và quản lý nước thải công nghiệp là yếu tố then chốt để đảm bảo tuân thủ quy chuẩn bảo vệ môi trường và giảm thiểu tác động tới cộng đồng và hệ sinh thái Việc áp dụng các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả không chỉ giúp giảm ô nhiễm mà còn tiết kiệm nguồn nước, nâng cao uy tín của nhà máy và sự bền vững của hoạt động sản xuất.

Luận văn đề xuất hai công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy nhằm giảm thiểu ô nhiễm nước thải từ hoạt động của nhà máy Qua quá trình so sánh và phân tích các công nghệ, công nghệ của phương án 2 được lựa chọn là giải pháp tối ưu cho dự án Công nghệ này được mô tả chi tiết, nhấn mạnh các ưu điểm và tính phù hợp với điều kiện vận hành của nhà máy để đảm bảo hiệu quả xử lý nước thải.

- Sơ đồ công nghệ phương án 1:

Hình6.1 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải 1

3 Bể lắng ly tâm đợt I

5 Bể lắng ly tâm đợt II.

10 Trạm cung cấp không khí Đường nước Đường bùn Đường khí

Hiệu quả xử lý: nước thải của nhà máy rau quảđóng hộp Duy Tiên 2 được xử lý đạt TCVN 5945 – 1995, cột A trước khi xả ra nguồn tiếp nhận

Sau khi tìm hiểu về dự án thành lập nhà máy, luận văn đề xuất một số kiến nghị nhằm tối ưu hóa quá trình sản xuất và bảo vệ môi trường Trong đó, việc sử dụng nguyên vật liệu ít tạp chất sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tăng tính bền vững cho dự án.

Trong quá trình đi vào hoạt động, nhà máy có thể thay thế các nhiên liệu gây ô nhiễm môi trường bằng những nguyên liệu ít gây ô nhiễm hơn Dù chi phí đầu tư ban đầu có thể cao, sự chuyển đổi này mang lại lợi ích cho môi trường và giúp giảm lượng chất thải phát sinh từ các nhiên liệu trước đó, từ đó tăng cường tính bền vững và hiệu quả vận hành.

Khi xây dựng hệ thống xử lý nước thải phảiđảm bảo các yêu cầu sau:

- Đúng yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế

- Vận hành trạm xử lý phảiđúng với nguyên lý hoạtđộng

- Thường xuyên kiểm tra chất lượng nước thải đầu vào và đầu ra của trạm xử lý từđó có nhữngđiểu chỉnh phủ hợp

Khi trạm xử lý nước thải đi vào hoạt động, toàn bộ chương trình quan trắc chất lượng nước thải xả ra nguồn tiếp nhận phải được thực hiện đầy đủ và liên tục Dữ liệu quan trắc được tổng hợp, phân tích và so sánh với các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành; kết quả được lập thành báo cáo và gửi cho cơ quan chức năng có thẩm quyền để xem xét, đánh giá và có biện pháp phù hợp nếu cần.

Để giảm thiểu ô nhiễm nước thải của công ty ở mức tối đa, nhà máy cần đồng thời áp dụng các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm trong quá trình sản xuất và xử lý các chất ô nhiễm phát sinh sau quá trình sản xuất Sự kết hợp này mang lại lợi ích về kinh tế và môi trường cho nhà máy.