Thiết kế trạm xử lý nước thải của Công ty Dược phẩm 2/9 khu công nghiệp Cát Lái, Phường Thạnh Mỹ Lợi, Quận 2 công suất 150m3 ngày.đêm

Thiết kế trạm xử lý nước thải của Công ty Dược phẩm 2/9 khu công nghiệp Cát Lái, Phường Thạnh Mỹ Lợi, Quận 2 công suất 150m3 ngày.đêm

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, đời sống của người dân không ngừng được nâng cao, từ đó mà nhu cầu chăm sóc sức khỏe ngày càng được chú trọng Song song với sự phát triển của ngành dược, vấn đề nước thải trong ngành dược trở thành mối quan tâm lo ngại của các cơ quan quản lý môi trường, của người dân và của toàn xã hội, vì trong quá trình hoạt động của nhà máy sản xuất thuốc không thể tránh khỏi các nguồn phát sinh ra những chất thải cần phải được kiểm soát, quản lý và xử lý tốt để không gây ô nhiễm cho nguồn tiếp nhận, cho môi trường Bởi vậy vấn đề trang bị các hệ thống xử lý nước thải đảm bảo đầu ra đúng theo quy định của nhà nước là một vấn đề cấp bách của ngành y tế và các ngành có liên quan, cần phải thực hiện nhanh chóng để góp phần vào công tác bảo vệ môi trường sống trong sạch

Cùng với việc nâng cấp, thay đổi trang thiết bị hiện đại để đạt được các tiêu chuẩn quốc tế về “thực hành tốt sản xuất thuốc” nhằm thúc đẩy việc xuất khẩu các sản phẩm dược và hợp tác với các nước trên thế giới Để được cấp phép hoạt động,

xí nghiệp dược phẩm 2/9 cần phải có một hệ thống xử lý nước thải sản xuất hoạt động hiệu quả với nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường yêu cầu

1.2.Mục tiêu

Nghiên cứu, thiết kế qui trình xử lý nước thải công ty cổ phần dược phẩm 2/9 công suất 150m3/ngày đêm, đề xuất phương án xử lý nước thải đạt loại B theo

QCVN 24-2009 để bảo vệ môi trường và bảo vệ sức khoẻ cộng đồng

1.3.Đối tượng nghiên cứu

Công nghệ xử lý nước thải dược phẩm của công ty cổ phần dược phẩm 2/9, KCN Cát Lái, phường Thạnh Mỹ Lợi, Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh

1.4.Giới hạn, phạm vi nghiên cứu

Chỉ nghiên cứu nước thải có liên quan đến hoạt động trong phân xưởng sản xuất Non-β-Lactam và thuốc nước ống uống

1.5 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1 khảo sát quy mô nhà máy

Nội dung 2 tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải

Nội dung 3 đề xuất các phương án xử lý nước thải , so sánh và lựa chọn công nghệ phù hợp nhất

Nội dung 4 tính toán thiết kế hệ thống xử lý

Nội dung 5 kết luận, kiến nghị

1.6.Phương pháp nghiên cứu

1.6.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực nghiệm, thu thập số liệu

- Khảo sát thực tế, thu thập các số liệu liên quan đến công ty dược 2/9

1.6.6 Phương pháp tham khảo ý kiến của cán bộ hướng dẫn, của chuyên gia

Để đưa ra các thông tin chính xác và lựa chọn công nghệ phù hợp

1.6.7 Phương pháp tham khảo tài liệu

Để bổ sung các kiến thức cần thiết trong quá trình thực hiện đề tài

1.7 Kế hoạch nghiên cứu

Thời gian thực hiện 3 tháng (12 tuần)

CHƯƠNG 2 – GIỚI THIỆU CƠNG TY

2.1 Giới thiệu chung về cơng ty

Cơng ty cổ phần dược phẩm 2/9 được thành lập theo quyết định số 736/TT, ngày 15-06-2001 Trụ sở chính: 299/22 Lý Thường Kiệt, P15, Quận 11, Tp.HCM Cơng ty được cấp giấy chứng nhận thực hành tốt sản xuất thuốc GMP, GLP, GSP qua các năm 2006, 2008, 2010

2.2 Mục tiêu, nhiệm vụ và chức năng sản xuất kinh doanh

2.2.1 Mục tiêu

Công ty được thành lập để huy động và sử dụng vốn có hiệu quả trong việc phát triển sản xuất và kinh doanh dược phẩm, góp phần cung cấp thuốc phòng và trị bệnh cho nhân dân: đồng thời nhằm nâng cao hiệu quả đạt được mục tiêu tối đa các khoản lợi nhuận, tạo công ăn việc làm và thu nhập ổn định cho người lao động, tăng lợi tức cho các cổ đông, đóng góp cho ngân sách nhà nước và không ngừng phát triển Công ty ngày càng lớn mạnh

2.2.2 Chức năng sản xuất kinh doanh của Công ty

Dược phẩm các loại: thuốc viên nén, viên bao, viên nang, thuốc bột, thuốc cốm, thuốc nước, thuốc mỡ, cù là, dầu xoa, ống uống…

Gia công sản xuất dược phẩm, bao bì

Tham gia xuất nhập khẩu theo yêu cầu sản xuất kinh doanh

Liên kết kinh tế: với các cơ sở sản xuất kinh doanh thuộc các thành phần kinh tế trong nước và hợp tác kinh tế với nước ngoài

2.3 Sản phẩm chủ yếu của Công ty thuộc các mặt hàng sau đây

Thuốc viên (viên nén, viên nang, viên bao): Thường xuyên qua các năm sản xuất từ 250 triệu đến 300 triệu viên

Thuốc ống (ống tiêm, ống uống): Thường xuyên qua các năm sản xuất trên 30.000 lít

Thuốc nước: Thường xuyên qua các năm sản xuất từ 15.000 đến 20.000 lít Thuốc cốm bột: Thường xuyên qua các năm sản xuất trên 80.000 kg

Dầu cao: Thường xuyên qua các năm sản xuất từ 10 triệu đến 30 triệu hộp Thuốc mỡ: Thường xuyên qua các năm sản xuất 1.500 kg

2.4 Quy trình sản xuất đang áp dụng

2.4.1 Quy trình sản xuất thuốc viên – cốm bột

Hình 2.1: Quy trình sản xuất thuốc viên cốm bột

Thuyết minh quy trình sản xuất

a Pha chế

Kiểm tra nguyên phụ liệu

Cân, đong đúng số lượng các thành phần trong công thức

Rây, xay nguyên phụ liệu thô, tạo hạt, bột có kích thước yêu cầu

Sấy khơ Xát hạt

khơ

Thuốc bột

Thuốc cốm

Vơ nang

Dập viên

Đĩng Gĩi

Pha chế áp dụng phương pháp xát hạt ướt, xát hạt ướt thành sợi cốm hoặc hạt, rồi sấy đến khi đạt độ ẩm quy định, rồi xát hạt khô giúp hạt có kích thước thích hợp để dập viên, đem trộn khô tạo thành hỗn hợp đồng nhất

Pha chế phương pháp tạo hạt khô, pha chế áp dụng phương pháp dập thẳng

b Đóng gói

Bột thuốc sau khi trộn khô đem dập viên, vô nang, bao đường, bao phim, rồi ép vỉ hoặc đóng chai tạo sản phẩm

2.4.2 Quy trình sản xuất thuốc nước ống uống

Hình 2.2:Quy trình sản xuất thuốc nước ống uống

Thuyết minh quy trình sản xuất

Sau khi cân nguyên liệu, hòa tan các chất có trong công thức ( có thể hòa tan ở nhiệt độ thường hay nhiệt độ cao ) phối hợp các thành phần trong công thức thành một hỗn hợp đồng nhất

Đóng, hàn ống hay đóng chai, ống thủy tinh, chai thủy tinh được rửa ngoài và rửa trong, phải đáp ứng các tiêu chuẩn trơ về mặt hóa học, bền vật lý, trong suốt, kinh tế

Đóng thuốc vào ống hay đóng thuốc vào chai, dùng máy đóng thuốc vào ống, những khay thuốc đã đóng ống đều phải đưa qua rửa đầu ống trước khi hàn, tất cả các ống thuốc đã đóng thuốc vào và rửa sạch đầu ống được đưa qua khâu hàn

Sấy ống

Pha nĩng

Pha Nguội

Soi ống

Hấp tiệt trùng

Đĩng gĩi Đĩng

ống

Tiệt trùng: bằng phương pháp hấp

Soi: để loại bỏ những ống bị đen đầu, có cặn miểng hoặc cặn cơ học

Dán nhãn vô hộp đóng thùng

2.5 Điều kiện tự nhiên

2.5.1 Vị trí địa lý:

Vị trí tiếp giáp của doanh nghiệp: Phía tây nam giáp công ty bao bì Tân Vĩnh Hưng, phía đông bắc giáp Công ty Cổ phần dược phẩm 3/2, phía tây bắc giáp khu dân cư, phía đông nam giáp đường C

Diện tích khuôn viên của DN :12.412 m2

2.5.2 Mô tả đặc điểm, tính chất của hạ tầng kỹ thuật của KCN/KCX mà công ty đang hoạt động:

Hệ thống giao thông: Đường nội bộ của KCN Cát Lái Quận 2, trục lộ chính là đường Nguyễn Thị Định

Hệ thống cấp nước sinh hoạt của KCN Cát Lái

Hệ thống thoát nước gồm hệ thống thoát nước mưa và hệ thống thoát nước thải tập trung của KCN

2.5.3Đặc điểm khí hậu

Khí hậu nhiệt đới giĩ mùa rõ rệt

Lượng mưa trung bình/năm: 1800mm

Nhiệt độ trung bình/năm: 26.9o C

Bốc hơi nước trung bình/năm: 1100 – 1200 mm

2.6 Tình hình mơi trường

2.6.1 Nước thải

Dựa vào tính chất và mục đích sử dụng, nước thải của nhà máy được chia ra

ba loại: nước mưa; nước thải sinh hoạt thải ra từ nhà ăn, nhà bếp, nhà vệ sinh; nước thải từ hoạt động sản xuất

- Nước mưa

Nước mưa sinh ra do lượng nước mưa rơi trên mặt bằng khu vực nhà máy Chất lượng nước mưa khi chảy đến hệ thống thoát nước phụ thuộc vào độ trong sạch của khí quyển tại khu vực đang xét và đặc điểm của mặt bằng rửa trôi Thông thường, nước mưa sẽ thốt vào hệ thống tách riêng với hệ thống thốt nước thải

- Nước thải sinh hoạt từ nhà ăn, nhà vệ sinh

Là loại nước sau khi sử dụng cho nhu cầu sinh hoạt, ăn uống, tắm rửa, vệ sinh từ các nhà làm việc, khu vệ sinh, nhà ăn của công nhân viên hoạt động trong nhà máy, có thể gây ô nhiễm bởi các chất hữu cơ dạng lơ lửng và hòa tan, chứa các loại vi trùng Loại nước thải này cần thiết phải tiến hành xử lý để đạt các tiêu chuẩn qui định trước khi xả vào hệ thống thoát nước thải

- Nước thải từ hoạt động sản xuất

Là nước thải từ các quá trình công nghệ sản xuất Theo các sơ đồ quy trình

sản xuất của nhà máy, nước thải sản xuất chỉ phát sinh chủ yếu từ quá trình rửa các dụng cụ và thiết bị sản xuất, nước rửa các bao bì nguyên liệu hóa chất… Đặc tính nước thải của dòng thải này là chứa các hợp chất hữu cơ hòa tan, các hóa chất dư thừa (acid, kiềm, alcol…) và các vi khuẩn Ba thông số đặc trưng cho mức độ ô nhiễm của nhóm nước thải này là BOD, COD, SS

2.6.2 Không khí

- Khí thải

Do đặc điểm công nghệ sản xuất và loại sản phẩm của dự án đòi hỏi độ vô trùng cao nên hầu hết các phân xưởng sản xuất của nhà máy đều trang bị hệ thống lọc không khí Công trình được xây dựng bằng cách áp dụng các giải pháp xây dựng tiên tiến với việc sử dụng các thiết bị và vật liệu chuyên dùng đặc biệt Mỗi khu vực, mỗi phòng đều có chế độ riêng về nhiệt độ, độ ẩm Các phòng bào chế hoàn toàn vô trùng, khơng khí dẫn vào được khử nhiễm và qua các bộ lọc vi khuẩn Tóm lại, với các giải pháp kết cấu xây dựng trên nên trong các phân xưởng sản xuất luôn luôn thoáng mát và đã được khử trùng tốt nên không gây ô nhiễm không khí

-Bụi thải

Do đặc điểm công nghệ sản xuất (quy trình sản xuất kín) và máy móc thiết

bị trong dây chuyền hiện đại , hoạt động của dự án nhìn chung không phát sinh bụi Tuy nhiên, trong dây chuyền sản xuất thuốc viên nang và viên nén, bụi có khả năng phát sinh tại các công đoạn cấp phát nguyên liệu, tạo hạt, pha trộn Công ty đã đầu tư hệ thống hút và khử bụi cho toàn bộ dây chuyền Do đó nồng độ bụi trong khu vực sản xuất không ảnh hưởng gì đáng kể đối với công nhân cũng như môi trường xung quanh

2.6.3 Chất thải rắn

Rác sinh hoạt (thực phẩm, rau quả dư thừa, bọc nilon, giấy, lon, chai…): sinh

ra do các hoạt động sinh hoạt của CBCNV trong nhà máy Chất thải rắn sinh hoạt

chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sẽ được thu gom xử lý đúng quy định đảm

bảo cảnh quan, không gây mùi thối, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh

Chất thải rắn sinh ra trong quá trình sản xuất: bao gồm các loại bao bì nilon,

giấy đối với nguyên liệu sau khi sử dụng xong, thùng nhựa, can, chai, lọ đựng hóa

chất

Chất thải nguy hại đều được để trong khu vực biệt trữ có mái che, và định kỳ

đem xử lý với đơn vị có chức năng

2.7 Nước thải và lưu lượng nước thải

2.7.1 Nước thải sinh hoạt:

Lượng nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt của cơng nhân tham gia sản xuất

trong các phân xưởng thuộc doanh nghiệp là khoảng 350 người

Bảng 2.1: Lưu lượng nước thải sinh họat

Nước dùng cho cơng

nhân tắm rửa vệ sinh

Nước dùng cho nhu cầu

Q sh = 15.75 + 8.75 = 24.5 m3/ ngày

Nước thải từ các hoạt động sinh hoạt của cơng nhân trong xưởng cĩ lưu lượng khoảng: 30 m3/ ngày.đêm

Nguồn : Cơng ty dược phẩm 2.9

Trong đĩ :

Tiêu chuẩn dùng nước cho sinh hoạt của công nhân được tính theo

TCXD33-2006 Bộ Xây dựng, theo bảng III - 5 điều 3.7:

- Lao động trong phân xưởng thuộc phân xưởng nóng Do vậy lượng nước dùng cho tắm rửa vệ sinh của công nhân là 45 lít/người.ca

- Nước dùng cho nhu cầu ăn uống, chuẩn bị bữa ăn của công nhân tại xưởng 1 người /1 bữa ăn là 25 lít

2.7.2 Nước thải sản xuất

Nước thải sản xuất phát sinh chủ yếu do khâu vệ sinh máy móc thiết bị, nhà xưởng Thành phần nước thải khá đa dạng do mỗi khâu sản xuất và mỗi một sản phẩm đều có đặc tính riêng Lưu lượng nước thải sản xuất 120 m3/ ngày Thành phần ô nhiễm chủ yếu là chất hữu cơ ( COD, BOD), chất rắn lơ lững (SS)

Tổng lưu lượng nước thải = Qsinh hoạt + Qsản xuất = 30 + 120 = 150 m3/ngày đêm

Vậy ta chọn lưu lượng để thiết kế 150m3/ngày đêm

2.8 Kết luận

Công ty dược phẩm 2/9 có nguồn nước thải bỏ ra hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp Cát Lái nên công ty cần trang bị hệ thống xử lý nước thải công suất 150 m3/ngày đêm để nước thải đầu ra đạt lọai B theo QCVN 24-2009

CHƯƠNG 3 – ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải

3.1.1 Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng để tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Trong nước thải thường có các tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn theo như rơm, cỏ, bao bì,… ngoài ra còn có các loại hạt lơ lửng ở dạng huyền phù rất khó lắng Tuỳ theo kích cỡ các hạt huyền phù được chia thành các hạt chất lơ lửng có thể lắng được, hạt chất rắn keo được khử bằng đông tụ Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp (trừ hạt dạng chất rắn keo)

Song chắn rác: nhằm giữ lại các vật thô như giẻ, giấy, rác… ở trước song chắn rác Song được làm bằng sắt tròn hoặc vuông (sắt tròn được = 8 - 10mm) thanh nọ cách thanh kia 1 khoảng 60 -100 mm để chắn vật thô và 10 – 25 mm để chắn vật nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dòng chảy 1 góc 60 - 750 Vận tốc dòng chảy thường lấy 0,8 - 1m/s để tránh lắng cát

Lắng cát: dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua

“bẫy cát” Bẫy cát là các loại bể, hố, giếng cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau Nước qua bể lắng dưới tác dụng của trọng lực cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ

Các loại bể lắng: ngoài lắng cát, sỏi trong quá trình xử lý cần phải lắng các loại hạt lơ lửng, các loại bùn (kể cả bùn hoạt tính)… nhằm làm cho nước trong Nguyên lý làm việc của các loại bể này đều dựa trên cơ sở trọng lực Bể lắng thường được bố trí theo dòng chảy có hình nằm ngang hoặc thẳng đứng Bể lắng ngang trong xử lý nước thải công nghiệp có thể là một bậc hoặc nhiều bậc

Lọc cơ học: lọc được dùng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà bể lắng không lắng được Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than gầy (anthracit), than cốc, sỏi, đá nghiền, thậm chí cả than nâu, than bùn hay

than gỗ Trong xử lý nước thải thường dùng thiết bị lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở Ngoài ra còn dùng các loại lọc ép khung bản, lọc quay chân không, các máy

vi lọc hiện đại Đặc biệt là đã cải tiến các thiết bị lọc trước đây thuần tuý là lọc cơ học thành lọc sinh học, trong đó vai trò của màng sinh học được phát huy nhiều hơn

3.1.2 Phương pháp xử lý hoá học

Bản chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải các chất phản ứng nào đó để gây tác động tới các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường Trung hoà: dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 - 8,5 Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa axit và chứa kiềm; bổ sung thêm các tác nhân hoá học; lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà; hấp phụ nước thải chứa axit bằng nước thải chứa kiềm

Keo tụ: dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo

tụ (phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn, trong quá trình lắng cơ học chỉ lắng được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước >10-2 mm, còn các hạt nhỏ ở dạng keo không thể lắng được Ta có thể làm tăng kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được Muốn vậy cần trước hết là trung hoà điện tích giữa chúng, tiếp theo là liên kết chúng lại với nhau Quá trình trung hoà điện tích các hạt là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông cặn lớn từ các hạt nhỏ là quá trình keo tụ

Ozon hoá: là phương pháp xử lý nước thải có chứa chất hữu cơ dạng hoà tan

và dạng keo bằng Ozon Ozon dễ dàng nhường Oxi nguyên tử cho các tạp chất hữu

cơ

Phương pháp điện hoá học: thực chất là phá huỷ các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách Oxi hoá điện hoá trên cực anot hoặc dùng để phục hồi các chất

quý Thông thường hai nhiệm vụ phân huỷ chất độc hại và thu hồi chất quý được thực hiện đồng thời

Khử khuẩn: dùng các hoá chất có tính độc hại đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán để làm sạch nứơc đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hoá chất hoặc các tác nhân vật lý như Ozon, tia tử ngoại Hoá chất dùng để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinh vật trong thời gian nhất định sau đó phải được phân huỷ hoặc bay hơi không còn dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử dụng khác

3.1.3 Phương pháp xử lý hoá lý

Phương pháp xử lý hoá lý dựa trên cơ sở ứng dụng các quá trình: hấp phụ, tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng, trưng bay hơi, trích ly, cô đặc, khử hoạt tính phóng xạ, khử khí, khử mùi, khử muối

Hấp phụ: dùng để tách các khí hữu cơ và khí hoà tan khỏi nước thải bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẳn hoà tan với các chất rắn (hấp phụ hoá học)

Trích ly: dùng để tách các chất bẩn hoà tan ra khỏi nước thải bằng cách bổ sung một chất dung môi không hoà tan vào nước nhưng độ hoà tan của chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước

Chưng bay hơi: là chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra

Tuyển nổi: phương pháp tuyển nổi dựa trên nguyên tắc các phần tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước Sau đó người ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi mặt nứơc, thực chất đây là quá trình tách bọt hoặc làn đặc bọt Trong một số trường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các chất hoà tan như các chất hoạt động

bề mặt Quá trình tuyển nổi được thực hiện nhờ thổi không khí vào trong nứơc thải, các bọt khí dính các hạt lơ lửng và nổi lên trên mặt nước

Trao đổi ion: là phương pháp thu hồ các cation và anion bằng các chất trao đổi ion (ionit) Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo Chúng không hoà tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion

Tách bằng màng: là phương pháp tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm Đó là các màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua

3.1.4 Phương pháp xử lý sinh học

Người ta sử dụng phương pháp sinh học để làm sạch nước thải khỏi các hợp chất hữu cơ và một số chất vô cơ như H2S, các sunfit, amoniac, nitơ… Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải, để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm chất dinh dưỡng và tạo năng lượng Kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành các chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước Trong quá trình dinh dưỡng, chúng sử dụng các chất dinh dưỡng để tái tạo tế bào, sinh trưởng

và sinh sản nên sinh khối, đồng thời có thể làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ

Nguyên lý chung của quá trình oxy hóa sinh hóa: thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và phân tán nhỏ trong nước thải cần được di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật, tóm lại qua trình xử lý sinh học gồm các giai đoạn sau

- Chuyển các hợp chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bao vi sinh vật do khuếch tán đối lưu và phân tử

- Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bao qua màng bán thấm bằng khuếch tán

do sự chênh lệch nồng độ các chất ở bên trong và bên ngoài tế bào

- Quá trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng

3.1.4.1 Các công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa trện khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước Việc xử lý nước thải trên cánh đồng tưới, bải lọc diễn ra do kết quả tổ hợp của các quá trình hóa lý và sinh hóa phức tạp Thực chất là khi cho nước thải thấm qua lớp đất bề mặt thì cặn được giữ lại ở đấy, nhờ có oxy và vi khuẩn hiếu khí mà quá trình oxy hóa được diễn ra Thực tế cho thay rằng quá trình xử lý nước thải qua lớp đất bề mặt diễn ra ở độ sâu tới 1,5m Cho nên cánh đồng tưới, bải lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước ngầm thấp hơn 1,5m tính đến mặt đất Như vậy người ta để xây dựng cánh đồng tưới phải tuân theo hai mục đích: Vệ sinh

và kinh tế nông nghiệp Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán, vì vậy, khi xây dựng và quản lý cánh đồng tưới phải tuân theo những yêu cầu về vệ sinh nhất định Có hai loại :

- Cánh đồng tưới tự nhiên

Trong nước thải sinh hoat có chứa các chất dinh dưỡng cho cây trồng như : đạm, kali, lân… hàm lượng của chúng phụ thuộc vào tiêu chuẩn thải nước Nước thải trước khi đưa lên cánh đồng tưới, bãi lọc cần phải xử lý sơ bộ trước Cánh đồng tưới và bãi lọc được xây dựng tại những nơi đất cát, đất á cát… tuy nhiên cũng có thể xây dựng ở những nơi á sét Cánh đồng tưới và bãi lọc là những

ô được san bằng hoặc dốc không đáng kể và ngăn cách bằng những bơ đất, nước thải được vào các ô nhờ hệ thống đường ống trong các ô phân phối Kích thước của các ô phụ thuộc vào địa hình, tính chất của đất đai và phương pháp canh tác

Từ lâu người ta đã nghĩ tới việc sử dụng các chất thải phân bón có chứa trong nước thải, không chỉ bằng cách tưới lên những cánh đồng công cộng, mà còn tưới

lên những cánh đồng nông nghiệp thuộc nông trường và những vùng ngoại ô đô thị… Tùy theo chế độ tưới nước mà người ta phân ra: cánh đồng tưới thu nhận nước thải quanh năm và thu nhận nước thải theo mùa Chọn loại nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại cây trồng hiện có Trước khi thải vào cánh đồng, nước thải cần phải được xử lý sơ bộ Tiêu chuẩn tưới nước lên cánh đồng nông nghiệp lấy thấp hơn tiêu chuẩn tưới nước lên cánh đồng công cộng Hiệu suất xử lý nước thải trên cánh đồng tưới đạt rất cao

- Hồ sinh học

Hồ sinh học là hồ chứa không lớn lắm, dùng để xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ Trong cac công trình sinh học tự nhiên thì hồ sinh học được áp dụng rộng rãi nhiều hơn hết Ngoài việc xử lý nước thải hồ sinh học còn còn có thể đem lại những lợi ích sau: Nuôi trồng thủy sản; Nguồn nước để tưới cho cây trồng; Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước thải đô thị Căn cứ vào đặc tính tồn tại và tuần hoàn của các vi sinh và

cơ chế xử lý mà người ta phân ra ba loại hồ :

- Hồ kỵ khí: Dùng để lắng và phân hủy cặn bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của các vi sinh vật kỵ khí, loại hồ này thường được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn

- Hồ tùy tiện: Trong loại hồ này thường xảy ra hai quá trình song song: quá trình oxy hóa hiếu khí và quá trình oxy hóa kỵ khí Nguồn oxy cung cấp cho quá trình chủ yếu là oxy do khí trời khuếch tán qua mặt nước và oxy do sự quang hợp của rong tảo, quá trình này chỉ đạt hiệu quả ở lớp nước phía trên độ sâu khoảng 1m Quá trình phân hủy kỵ khí lớp bùn ở đáy hồ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ Chiều sâu của hồ có ảnh hưởng lớn tới sự xáo trộn, tới các quá trình oxy hóa và phân hủy trong hồ Chiều sâu của hồ tùy tiện thường lấy trong khoảng 0,9 ÷ 1,5 m

- Hồ hiếu khí: Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí Người ta thường phân loại hồ này thành hai nhóm: hồ lm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo Hồ làm thoáng tự nhiên là loại hồ được cung cấp oxy chủ yếu

nhờ quá trình khuếch tán tự nhiên Để đảm bảo ánh sáng cĩ thể xuyên qua, chiều sâu của hồ khoảng 30 ÷ 40 cm Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 ÷ 12 ngày

Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo, là loại hồ được cung cầp oxy bằng các thiết bị thổi khí nhân tạo, hoặc máy khuấy cơ học Chiều sâu của hồ cĩ thể từ 2 ÷ 4,5 m

3.1.4.2 Xử lý sinh học hiếu khí nước thải trong điều kiện nhân tạo

Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí trong điều kiện nhận tạo dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí trong nước thải hoạt động và phát triển, quá trình này của vi sinh vật gồm cả hai quá trình

Dinh dưỡng sử dụng lại các chất hữu cơ, các nguồn nitơ và phốt pho cùng những ion kim loại khác với mức độ vi lượng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối

Phân hủy các chất hữu cơ cịn lại thành CO2 và nước

Cả hai quá trình dinh dưỡng và oxy hĩa của vi sinh vật cĩ trong nước thải đều cần oxy Để đáp ứng được nhu cầu oxy, người ta thường phải khuấy đảo, hoặc sục khí vào trong khối nước

- Bể sinh học hiếu khí

Bể Aeroten là bể phản ứng sinh học hiếu khí Quá trình hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong bể thực chất là quá trình nuơi vi sinh vật trong các bình phản ứng sinh học hay các bình lên men thu sinh khối Các chất lơ lửng trong nước thải hay các giá thể cố định là nơi cư ngụ cho các vi sinh vật sinh sản và phát triển Khi xử lý nước thải ở bể aeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật Các bơng cặn tồn tại trong bể chính là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật cĩ khả năng oxy hĩa và khống hĩa các chất hữu cơ chứa trong nước thải Trong quá trình xử lý hiếu khí trong bể aeroten, các vi sinh vật sinh trưởng ở dạng huyền phù, quá trình làm sạch trong bể diễn ra theo mức dịng chảy qua hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí Việc sục khí ở đây đảm bảo các yêu cầu: làm cho nước được bảo hịa oxy

và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lững

- Lọc sinh học

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp màng bám trên lớp vật liệu lọc Nước thải được tưới từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc bằng đá hoặc các lớp vật liệu khác, tạo ra lớp màng nhớt gọi là màng sinh học, phủ lên bề mặt lớp vật liệu đệm, vì vậy người ta còn gọi loại

bể này là bể lọc nhỏ giọt

3.1.4.3 Xử lý nước thải bằng sinh học kỵ khí

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí do một quần thể vi sinh vật hoạt động không cần sự có mặt của oxy khong khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí CH4, CO2, N2, H2S… trong đó có tới 65% là CH4 Người ta có thể coi quá trình lên men mêtan gồm ba pha: pha đầu là pha phân hủy, pha thứ hai là pha chuyển hóa axít, pha thứ ba là pha kiềm (mêtan hóa)

3.2 Đề xuất công nghệ để xử lý nước thải

3.2.1 Cơ sở đề xuất công nghệ xử lý nước thải

3.2.1.1 Lưu lượng nước thải

Lưu lượng trung bình ngày đêm:

Qtbngđ = 150 m3/ngđ

Lưu lượng trung bình giây:

Qtbs = 150

86400= 1,736 x 10-3 (m3/s) = 1,736 l/s Lưu lượng cực đại theo giây:

Qmaxs = Qtbs kc max = 1,736 x 10-3 x 2,5 = 0,004 m3/s = 4 l/s

Lưu lượng cực tiểu theo giây:

Qmins = Qtbs kc min = 1,736 x 10-3 x 0,38 = 0,65968 x 10-3 m3/s = 0,65968 l/s Kc: hệ số không điều hòa chung ( (l/s) chọn Kcmax= 2,5, Kc min= 0,38); (theo bảng 2, mục 4.1.2 TCVN 7957:2008)

Bảng 3.1 Hệ số không điều hoà K c

Lưu lượng trung bình

Qtbh = 150

24 = 6,25(m3/h) Lưu lượng cực đại theo giờ

Qmaxh = Qtbh kc max = 6,25 x 2,08 = 13 m3/h

Lưu lượng cực tiểu theo giờ

Qminh = Qtbh kc min =6,25 x 0,32 = 2 m3/h

3.2.1.2 Thành phần nước thải và tiêu chuẩn xả thải

Bảng 3.2 : Thành phần nước thải và tiêu chuẩn xả thải

STT Thông số ĐVT Chỉ tiêu thiết

kế

Tiêu chuẩn QCVN 24 – 2009 Cột B

- Hàm lượng chất lơ lửng (TSS) : không vượt quá 100 (mg/l)

- Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) : không vượt quá 50 (mg/l)

- Nhu cầu oxy hoá học (COD) : không vượt quá 100 (mg/l)

Mức độ cần thiết xử lý nước thải tính theo chất rắn lơ lửng tính theo công thức

480 100

480

tc tc

:Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải, = 480 (mg/l)

Mức độ cần thiết phải xử lý nước thải tính theo BOD5

950 50

950

tc t tc

: Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải, = 950(mg/l)

Nhận xét: kết quả tính toán về mức độ cần thiết phải xử lý nước thải cho thấy

cần phải xử lý bằng phương pháp sinh học hoàn toàn

3.2.1.4 Điều kiện mặt bằng nhỏ hẹp, mặt bằng nằm trong khu vực nội thành là khu công nghiệp Cát Lái, quận 2, thành phố Hồ Chí Minh

3.2.2 Phân tích lựa chọn công nghệ

Nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý: khu xử lý nước thải tập trung ở khu công nghiệp nên nước thải của nhà máy phải xử lý đạt loại B (QCVN 24-2009)

Diện tích xây dựng khu xử lý nhỏ nên không thể áp dụng các công nghệ xử lý

tự nhiên, mà chỉ sử dụng các công trình xử lý nhân tạo

Xử lý cấp I:

Song chắn rác: sử dụng thanh có tiết diện hỗn hợp (cạnh vuông góc ở phía sau

và cạnh tròn ở phía trước hướng đối diện với dòng chảy)

Bể lắng: Với công suất thiết kế là 150 m3/ngđ  thích hợp sử dụng bể lắng đứng (vì các loại bể lắng khác như bể lắng ngang chỉ thích hợp với lưu lượng thải cao hơn)

Xử lý cấp II:

Trong thành phần nước thải chứa các chất độc và tạp chất, nên ta xử lý bằng phương pháp keo tụ tạo bông trước để loại bỏ các ion trái dấu và các tạp chất

Có tỉ số BOD/COD = 950/1176 = 0,8 ≥ 0,5  thích hợp để xử lý bằng phương pháp sinh học

Khử trùng:

Theo điều 9.11 TCVN 7957:2008, đối với nước thải của các công trình chứa nhiều vi trùng gây bệnh thì phải có hệ thống khử trùng hoàn chỉnh Khử trùng với liều lượng clo là 3g/m3 (điều 8.28.3 TCVN 7957:2008)

Xử lý bùn: Do công suất thiết kế của trạm xử lý nước thải tương đối nhỏ (150m3/ngđ) nên ta sẽ lựa chọn công nghệ xử lý bùn bằng bể nén bùn để giảm thể tích bùn và sau đó cho qua máy ép bùn để làm khô bùn

3.3.3 Đề xuất công nghệ

Dựa trên việc phân tích lưu lượng, thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử

lý, điều kiện kinh tế, kĩ thuật đề xuất phương án xử lý nước thải như sau:

Phương án 1:

NƯỚC THẢI

Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án 1

Phương án 2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ

BỂ TRUNG GIAN

Bùn

lắng

BỂ TRỘN

BỂ TẠO BÔNG

Hình 3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án 2

3.3 Thuyết minh phương án 1

BỂ LỌC SINHHỌC (BỂ BIOPHIN)

BỂ CHỨA BÙN

BỂ TRỘN

BỂ TẠO BÔNG

3.3.1 Song chắn rác

Nước thải từ các phân xưởng sản xuất của Công Ty phải chạy theo mạng lưới thoát nước thải chảy đến trạm xử lý Tại đây, nước thải được tiếp nhận, chảy qua song chắn rác thô, song chắn rác thô có tác dụng rất đáng kể trong việc loại bỏ sơ bộ các loại tập chất có kích thước lớn như bao ni lông, dây thun, vỏ hộp, các vụn phế phẩm to…Các tạp chất này là tác nhân chính gây tắc nghẽn đường ống, mương dẫn hoặc hư hỏng bơm.Rác tích tụ phía trước song chắn rác sẽ được vớt định kỳ bằng kẹp hoặc cào thủ công, sau đó thu gom lại và đưa đến thùng rác của Công Ty

3.3.2 Bể điều hoà

Điều hoà lưu lượng dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý

Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử

lý thường xuyên dao động, do đó bể điều hòa có tác dụng ổn định lưu lượng và chất lượng dòng khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất các quá trình xử lý sau

Bể có máy nén khí cung cấp oxy để tạo ra sự xáo trộn hoàn toàn và tránh gây mùi hôi thối

3.3.3 Bể trộn và bể keo tụ tạo bông

Sử dụng các tác nhân dạng keo để khử keo trái dấu , khử các ion trái dấu , khử các tạp chất lắng tồn tại ở dạng hạt nhỏ lơ lửng trong nước, tạo các hạt rắn và qua bể lắng 1 để lắng xuống

3.3.4 Bể Sinh Học Hiếu Khí (Aeroten)

Mục đích: Bể có nhiệm vụ xử lý các chất hữu cơ còn lại trong nước Trong bể Aeroten diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải dưới sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí Trong bể Aeroten có hệ thống

sụ khí trên khắp diện tích bể nhằm cung cấp oxy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển và phân giải chất ô nhiễm Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiêu

thụ các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan có trong nước để sinh trưởng Vi sinh vật phát triển thành quần thể dạng bông bùn dể lắng gọi là bùn hoạt tính Khi vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tạo thành bùn hoạt tính dư Hàm lượng bùn hoạt tính nên duy trì ở nồng độ MLSS trong khoảng 2500-4000mg/l Do đó, tại bể Aeroten, một phần bùn dư từ ngăn lắng sẽ được dẫn tuần hoàn trở lại vào bể Aeroten để bảo đảm nồng độ bùn nhất định trong bể

Thiết bị: Hệ thống phân phối và cung cấp khí bố trí đều trên diện tích bể Tại bể làm thoáng diễn ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờ không khí cấp từ hệ thống phân phối khí Tại đây quá trình oxy hoá được xảy ra nhờ bùn hoạt tính lơ lửng

Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật sinh trưởng và phát triển trong nước thải, các vi sinh vật này có khả năng hấp thụ lên bề mặt của mình và oxy hoá các chất hữu cơ trong nước thải với sự có mặt của oxy, để lấy năng lượng cho hoạt động sống, đồng thời tổng hợp các chất cần thiết cho quá trình phân chia tế bào Quá trình này cần một lượng lớn phốtpho và nitơ và một lượng nhỏ các nguyên tố khoáng như: Ca, Mg, Mn Kết quả của quá trình các chất hữu cơ còn lại trong nước thải sẽ được phân huỷ thành các chất vô vơ ở dạng đơn giản như: CO2, H2O

Để vi sinh vật hoạt động và phát triển, đạt hiệu quả xử lý cao thì lượng oxy hòa tan trong nước ở bể aeroten phải đạt từ 4 – 6 mg/l Tùy thuộc vào nhiệt độ của môi trường, nhiệt độ của nước thải trong bể mà độ hòa tan của oxy trong nước có khác nhau Cho nên trong quá trình vận hành phải thường xuyên kiểm tra bằng thiết

bị đo DO để điều chỉnh và vận hành hệ thống cung cấp khí cho phù hợp và hiệu quả

Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể phải đạt từ 3000 – 4000 mg/l Nếu quá thấp sẽ giảm khả năng xử lý của bể, ngược lại nếu quá lớn sẽ gây khó cho giai đoạn lắng tiếp theo

Ngoài ra độ pH phải nằm trong khoảng từ 6,6 – 7,6 và tỷ lệ các chất dinh dưỡng BOD5: N: P trong khoảng 100: 5: 1 Để đảm bảo các điều kiện này trong hệ

thống này được trang bị thêm thiết bị cung cấp hóa chất để điều chỉnh pH và bổ sung chất dinh dưỡng khi cần thiết trong quá trình vận hành

Hiệu suất xử lí của bể aeroten làm thoáng kéo dài đạt 90 – 95 %

Thiết bị: bơm bùn hoàn toàn

3.3.6 Bồn Lọc Áp Lực

Nước từ bể chứa được bơm vào bồn lọc áp lực

Mục đích: Bồn lọc áp lực có nhiệm vụ loại bỏ các cặn lơ lững không lắng được Vì sau khi qua bể tuyển nổi trong nước thải vẫn còn các chất lơ lững tỷ trọng nhẹ không thể lắng được, do đó cần phải sử dụng bồn lọc áp lực Nước từ bể chứa được bơm vào bể lọc áp lực qua ống dẫn nước vào ở đáy bồn.Trong bồn lọc áp lực

có các lớp vật liệu lọc như sỏi, cát thạch anh, v v Khi nước thải đi qua các lớp vật liệu lọc, các cặn bã lơ lững sẽ được giữ lại trên bề mặt các lớp vật liệu Phần nước

ra khỏi bồn lọc áp lực là phần nước đã xử lý sạch

Sau khi ra khỏi bồn lọc áp lực, nước thải qua bể tiếp xúc khử trùng để tiêu diệt các vi trùng trong nước bằng clor, đạt tiêu chuẩn yêu cầu trước khi thải ra môi trường

3.3.7 Bể Chứa Bùn

Bùn trong bể chứa bùn sẽ được đưa qua máy ép bùn để làm khô trước khi giao cho đơn vị xử lý bùn thải Nước tách bùn từ máy ép bùn được chuyển trở về lại hố thu tiếp tục xử lý

Thiết bị: Bơm bùn ly tâm

3.4 Thuyết minh phương án 2

Phương án 2 giống phương án 1 nhưng thay bể Aerotank bằng bể lọc sinh học (bể biofin)

Bể Lọc Sinh Học (Bể biofin) :

Tại bể lọc, nước thải được hệ thống phân phối phun thành giọt đều khắp trên

bề mặt của lớp vật liệu Vật liệu lọc có nhiều loại, tùy thuộc vào điều kiện địa phương, có thể chọn: than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong,…quá trình này sử dụng các vi sinh vật bám dính trên các loại giá thể khác nhau để loại bỏ chất hữu cơ

có trong nước thải Các vi sinh vật ở đây sẽ không bị rửa trôi ra khỏi bể như trong

bể aerotank, mà các chất hữu cơ trong nước thải dưới dạng keo hoặc hòa tan sẽ được chuyển đến màng vi sinh trên các giá thể, tại đây chúng sẽ được xử lý bởi cơ chế oxi hóa sinh học hiếu khí (phần ngoài) và kỵ khí (phần trong của lớp màng vi sinh vật)

Bùn dư trong bể chứa bùn sẽ được đưa qua máy ép bùn để làm khô trước khi giao cho đơn vị xử lý bùn thải Nước tách bùn từ máy ép bùn được chuyển trở về lại

hố thu tiếp tục xử lý

3.5 Lựa chọn phương án khả thi

Cả 2 phương án này hiện nay được áp dụng khá phổ biến ở nước ta và vận hành tương đối đơn giản Điều kiện khí hậu để xử lý sinh học phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, đặc biệt là sau quá trình xử lý không sinh thêm chất ô nhiễm thứ cấp phù hợp với xu thế sử dụng phương pháp sinh học trong xử lý nước thải Mặt khác, bể Aerotank ở phương án 1 so với bể lọc sinh học ở phương án 2 thì bể lọc sinh học có một số nhược điểm như sau:

- Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn với cùng một tải lượng khối

- Dễ bị tắc nghẽn

- Rất nhạy cảm với nhiệt độ

- Không khống chế được quá trình thông khí, dễ bốc mùi hôi ảnh hưởng sức khỏe cho bệnh nhân, cán bộ, nhân dân trong khu vực và chất lượng môi trường xung quanh

- Bùn dư không ổn định

- Phải thay vật liệu lọc thường xuyên, chi phí cho vật liệu lọc khá cao

- Khối lượng vật liệu tương đối nặng nên giá thành xây dựng cao

- Do đặc thù nước thải ở đây là nước thải ngành dược, yêu cầu về vấn đề công nghệ xử lý và chất lượng môi trường khu vực xử lý để đảm bảo vấn đề sức khỏe và

vệ sinh môi trường cho cán bộ, bệnh nhân và nhân dân trong khu vực được đặt lên

hàng đầu, cho nên trong phạm vi của luận văn này xin chọn phương án 1 làm phương án thiết kế

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

PHƯƠNG ÁN 1 4.1 Song chắn rác thô

Nhiệm vụ: Song chắn rác có tác dụng tách các loại rác và các tạp chất thô có

kích thước lớn trong nước thải trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý phía sau Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng bơm do rác gây ra

Tính toán – thiết kế

4.1.1 Mương dẫn

Mương dẫn nước thải vào hệ thống có tiết diện hình chữ nhật, bằng bê tông

Lưu lượng lớn nhất tính theo giây: Qs

max = 0,004 m3/s Tính toán thủy lực mương dẫn:

Trong đó :

Chiều sâu dòng chảy h1

Chiều rộng của mương B

Độ đầy của mương:

h1 = 0, 004 0, 02

0, 2

A

Độ dốc thủy lực:

i =

2 2

v

C xR

Trong đó:

v: Vận tốc dòng nước (m/s) i: Độ dốc thủy lực

C: Hệ số Chezy R: Bán kính thủy lực

v

C xR =

2 2

1

34, 6 x0, 0167Chiều cao bảo vệ: h2 = 0,5 m

 Chiều cao mương dẫn nước: Hm = h1 + h2 = 0,02+ 0,5 = 0,52 m

Chọn Hm= 0,55m 4.1.2 Song chắn rác (SCR)

Chọn vận tốc qua khe song chắn rác v = 1(m/s)

Chọn chiều cao mực nước tại song chắn rác hSCR= h1= 0,02 m

s Q K

v b h  x x  = 14 (khe) Trong đó: b: Kích thước khe hở Chọn b =0,016 (m)=16 (mm)

K: Hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy Chọn k= 1,05

(Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp,tr.113)

Bề rộng song chắn rác:

Bs = s(n-1) + (b x n) = 0,008 x (14 – 1) + (0,016 x 14) = 0,328 (m)

Chọn Bs = 0,35 m

Trong đó: s: Bề dày của thanh song chắn Chọn s = 0,008 (m) = 8 (mm)

[Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp,tr.114]

Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn Tốc độ này không được nhỏ hơn 0,4 m/s (để tránh lắng cặn)

v =

1

0, 0040,35 0, 02

s

Q

B xh  x =0,57 (m/s) Vận tốc v = 0,61 (m/s) thỏa yêu cầu vận tốc tránh lắng cặn trong mương Tổn thất áp lực qua song chắn rác:

hs =

2 1

.2

v K g

: Hệ số phu thuộc hình dạng thanh đan Chọn  = 1,83

Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác:

B : Bề rộng mương dẫn

: Góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy

Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác

Trong đó Hm : Chiều cao mương dẫn

α : Góc nghiêng của SCR so với mặt đất

Bảng 4.2: Hàm lượng chất bẩn còn lại sau khi qua SCR

4.2 Bể điều hòa : Bể điều hòa giúp điều hòa lưu lượng, nồng độ chất hữu cơ,

tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ Qua đó, oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng khả năng làm việc hiệu quả

4.2.1 Tính toán – thiết kế

Chọn thời gian lưu nước của bể điều hòa: tlưu = 3h (quy phạm: 2 –5h)

Thể tích cần thiết cho bể điều hòa:

W = Qhmax x t lưu = 13 x 3 = 39 m3 Chọn chiều dài (L) và chiều rộng (B) của bể như sau:

L x B = 3 m x 3 m Diện tích đáy của bể điều hòa:

Hxây dựng = H hữu ích + h bảo vệ = 4 + 0,5 = 4,5 m

4.2.2 Tính lượng khí cần sục trong bể điều hòa

Để tránh tình trạng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hòa, cần cung cấp một lượng khí thường xuyên Lưu lượng khí cần để cung cấp cho bể điều hòa được xác định theo công thức:

Đường kính ống chính dẫn khí đi vào bể điều hòa:

0.031( ) 31( )3.14 12 60

nhanh lo

Q n

Chọn 16 lỗ trên 1 ống Khoảng cách giữa các lỗ :

3 0,1875 16

L l n

Xác định công suất thổi khí:



Trong đó:

Qkk;:Lưu lượng khí cung cấp, Qkk= 22,68 m3/h

:Hiệu suất máy thổi khí, chọn = 70% = 0,70

:Áp lực của khí nén

(10,33 )10,33

d H

Trong đó:

Hd:Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén

Hd = hd + hc + hf + H

hd:Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, (m)

hc:Tổn thất cục bộ của ống phân phối khí, (m)

Tổn thất hd + hckhông vượt quá 0,4 (m), chọn hd + hc=0,4(m)

hf:Tổn thất qua thiết bị phân phối, không vượt quá 0,5 (m), chọn hf = 0,5 (m) H:Chiều cao hữu ích, H = 2,8 (m) (hệ thống đĩa phân phối cách đáy 0,2 m)

Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén:

Hd = 0,4 + 0,5+2,8 = 3,7 (m)

Áp lực của khí nén:

(10,33 )10,33

d H



= 0,4 KW

Công suất máy thổi khí (lấy bằng 120% công suất tính toán):

Nb = 1,2 x N = 1,2 x 0,4 = 0,48 KW

Chọn 2 máy có công suất 0,48 KW hoạt động luân phiên

4.2.4 Ống dẫn nước thải đi ra

Chọn vận tốc nước chảy trong ống: v = 1,5 m/s (quy phạm: 0,9 – 1,5 m/s)

Tiết diện ướt của ống:

A = 0, 001736

tb Qs

4.2.5 Bơm nước thải

Sử dụng 2 bơm chìm để đưa nước thải sang bể lắng I (hoạt động luân phiên) Chọn vận tốc nước chảy trong ống là v = 1,5m/s

Chiều dài đường ống từ bể điều hòa đến bể lắng I là l = 4,55 m

Tổn thất áp lực do chiều dài đường ống gây ra: