ứng dụng wincc và s7-200 điều khiển giám sát xử lí nước thải

 Thành phần hóa học: biểu thị các dạng chất bẩn trong nước thải có tính chấthóa học khác nhau, được chia làm 3 nhóm: - Nhóm 1: thành phần vô cơ: cát, sét, xỉ, oxit vô cơ, các ion của mu

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngàycàng cao, vì thế bài toán về cung – cầu đang được các nhà sản xuất tìm cách giảiquyết Tự động hóa trong dây chuyền sản xuất là một phương án tối ưu, nó đòi hỏi

sự nhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động Quá trình sảnxuất càng được tự động hóa cao càng nâng cao năng suất sản xuất giảm chi phí tăngtính cạnh tranh cho các doanh nghiệp Các hệ thống điều khiển, giám sát và thu thập

dữ liệu (SCADA: “Supervisory Control And Data Acquisition ) là giải pháp hiệnđại, giúp việc sản xuất hay kiểm tra sản phẩm, thu thập, quản lý dữ liệu dễ dàng,nhanh chóng và ít sai sót Người ta hoàn toàn có thể theo dõi và vận hành một nhàmáy từ phòng Điều Khiển Trung Tâm mà không cần xuống tận các phân xưởng, đặcbiệt là trong các nhà máy có môi trường sản xuất độc hại đối với sức khỏe ngườinhư nhà máy hóa chất, nhà máy xử lí chất thải…

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn này, em đã nhận được sự hướng dẫn và giúp

đỡ tận tình của Thầy Nguyễn Đức Toàn Em xin chân thành cảm ơn Thầy cùng toànthể Thầy Cô trong khoa Điện đã tạo điều kiện để em nghiên cứu đề tài

Cuối cùng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và người thân đã chămsóc động viên em hoàn thành luận văn này

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng 07 năm 2012 GIÁO VIÊN NHẬN XÉT

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng 07 năm 2012 GIÁO VIÊN NHẬN XÉT

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

LỜI CẢM ƠN 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 3

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN 4

MỤC LỤC 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 8

1.1.Đặt vấn đề 8

1.2 Mục đích của luận văn 9

1.3 Hướng tiếp cận luận văn 9

1.4 Cách thức tiến hành 9

1.5 Giới hạn luận văn 10

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC XỬ LÝ NƯỚC THẢI 11

2.1 Nguồn gốc và đặc tính của nước thải sinh hoạt 11

2.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 11

2.1.2 Đặc tính của nước thải sinh hoạt 11

2.2 Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt 11

2.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 12

2.3.1 Phương pháp cơ học 12

2.3.2.Phương pháp hóa lý 14

2.3.3.Các phương pháp hóa học 15

2.3.4.Phương pháp sinh học 16

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY SUNYAD – VIỆT NAM 24

3.1 Giới thiệu chung về công ty 24

3.2 Thông tin hoạt động sản xuất 24

3.3 Qui trình sản xuất của công ty 24

3.4 Vấn đề gây ô nhiễm của công ty 26

3.4.1 Ô nhiễm do nước thải 26

3.4.2.Ô nhiễm không khí 26

3.5 Lựa chọn công nghệ xử lý 29

3.6.Tính toán thiết kế các công trình đơn vị 32

3.6.1 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị cho phương án 1 32

3.6.2 Phương án 2 59

CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC S7-200 66

4.1 Giới thiệu 66

4.2 Ưu điểm của PLC 67

4.3 Ứng dụng PLC trong công nghiệp 67

4.4 Các vùng nhớ 68

4.5 Modul Analog EM 235 71

4.6 Qui ước định địa chỉ trong PLC S7-200 74

CHƯƠNG 5 PHẦN MỀM MICRO/WIN VÀ PC ACCESS 78

5.1 Soạn thảo chương trình với phần mềm STEP7-Micro/Win V4.0 78

5.2 Kết nối truyền thông S7-200 với thiết bị lập trình: 84

5.3 Tập lệnh của S7-200 85

5.3.1 Lệnh vào / ra 85

5.3.2 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm 87

5.3.3 Các lệnh logic đại số Boolean 87

5.3.4 Các lệnh đếm (Counter) và lệnh thời gian (Timer) 89

5.4 Cách sử dụng S7-200 PC Access 91

CHƯƠNG 6 MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 97

6.1.Qui trình công nghệ 97

6.2 Nguyên lý hoạt động 97

6.3 Sơ đồ tủ điện 98

6.4 Lưu đồ giải thuật 100

6.5 Lập trình điều khiển với S7-200 cho mô hình xử lý nước thải: 104

6.6 Tạo giao diện winCC cho mô hình xử lý nước thải 111

6.6.1 Khởi động chương trình 111

6.6.2 Thiết kế giao diện Graphic Designer 115

6.7 Mô hình 144

KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN 145

TÀI LIỆU THAM KHẢO 148

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề.

Hệ thống xử lý nước thải ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xã hội, nó gópphần cải thiện môi trường đang ô nhiễm hiện nay, cụ thể ở đây là môi trường nước

Vì vậy, bảo vệ môi trường trở thành vấn đề toàn cầu, là quốc sách của hầu hết cácnước trên thế giới

Trong những năm gần đây, cùng với xu thề hội nhập và phát triển kinh tế trongkhu vực và trên thế giới, tốc độ công nghiệp hóa của Việt Nam ngày càng pháttriển, nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất ra đời, nhiều ngành công nghiệp, tiểu thủcông nghiệp và nông nghiệp phát triển mạnh Vì thế, hằng ngày khối lượng nướcthải không nhỏ được thải ra nguồn tiếp nhận mà chưa qua hệ thống xử lý Điều nàylàm môi trường ngày càng bị ô nhiễm trầm trọng

Để tiếp tục phát triển kinh tế – xã hội – môi trường một cách bền vững thì cácbiện pháp bảo vệ môi trường phải được quan tâm và thực hiện đúng mức Việc đặt

ra tiêu chuẩn môi trường và thực hiện luật môi trường là một điều hết sức cần thiếtđối với môi trường sống và sức khỏe cộng đồng Chính vì vậy mà việc lựa chọnthiết kế hệ thống xử lý nước thải cho các công ty xí nghiệp là một trong những vấn

đề cấp bách đối với chính sách bảo vệ môi trường của nước ta Và để có thể thiết kế

và vận hành tốt hệ thống xử lý nước thải thì yêu cầu phải có kiến thức về hóa sinh,các quá trình xử lý, kiến thức chuyên ngành, sử dụng được các phần mềm thiết kếđiều khiển, giao diện giám sát Để nâng cao khả năng quản lý, giảm chi phí nhâncông, chi phí vận hành thì giải pháp hiện nay là ứng dụng tự động hóa vào nhà máy,thường sử dụng PLC kết hợp phần mềm winCC để mà điều khiển.WinCC(Windows Control Center) là phần mềm tích hợp giao diện người máy HMI(Intergrate Human Machine Interface) đầu tiên cho phép kết hợp phần mềm điềukhiển với quá trình tự động hoá Những thành phần dễ sử dụng của WinCC giúptích hợp những ứng dụng mới hoặc có sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào.Đặcbiệt với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao diện điều khiển giúp quan sátmọi hoạt động của quá trình tự động hoá một cách dễ dàng Phần mềm này có thểtrao đổi trực tiếp với nhiều loại PLC của các hãng khác nhau như: SIEMENS,

MITSUBISHI, ALLEN BRADLEY, , nhưng nó truyền thông rất tốt với PLC củahãng SIEMENS Nó dược cài đặt trên máy và tính giao tiếp với PLC thông quacổng COM1 hoặc COM2 (chuẩn RS-232) của máy tính Do đó, cần phải có một bộchuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485 của PLC Ngoài khả năng thíchhứng cho việc xây dựng các hệ thống có qui mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn cóthể dễ dàng tích hợp với những hệ thống cấp cao như MES (ManufacturingExcution System - Hệ thống quản lý việc thực hiện sản suất) và ERP (EnterpriseResourse Planning) WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở qui mô toàn cầu nhờ hệthống trợ giúp của SIEMENS có mặt trên khắp thế giới.

Với những tính năng ưu việt đó của winCC, em chọn phần mềm winnCC để ứngdụng vào việc giám sát và điều khiển mô hình xử lý nước thải Luận văn xây dựngtrên nền tảng của công nghệ xử lý nước thải có áp dụng tự động hóa, mặc dù chỉ là

mô hình nhỏ nhưng cũng phản ánh một phần nào tính năng của hệ thống

1.2 Mục đích của luận văn

Đề tài này được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử

lý thích hợp cho một trường hợp cụ thể nhằm giảm thiểu các chỉ tiêu ô nhiễm cótrong nước thải

1.3 Hướng tiếp cận luận văn

- Thu thập và tìm hiểu hệ thống xử lý nước thải qua sách vở và tài liệu trên mạng

- Thu thập và tìm hiểu các nhà máy xử lý nước thải

- Tìm hiểu hướng vận hành và giám sát hệ thống

- Tìm hiểu công cụ lập trình qua các kiến thức đã học ở trường, qua hướng dẫncủa Thầy Cô, hỗ trợ từ bạn bè, tìm hiểu từ sách vở tài liệu liên quan

1.4 Cách thức tiến hành

- Nghiên cứu các quá trình xử lý nước thải, mô hình xử lý nước thải

- Liệt kê các danh mục thiết bị trong mô hình

- Xác định cơ cấu vận hành và giám sát phù hợp với mô hình, đưa ra lưu đồ giảithuật điều khiển

- Lập trình PLC S7-200

- Xây dựng giao diện winCC giám sát và vận hành hệ thống

- Kết nối giao diện và chương trình PLC.

1.5 Giới hạn luận văn

- Thời gian thực hiện đề tài: từ ngày 23/4/2012 đến ngày 10/7/2012

- Thiếu thiết kế chuyên dụng như các loại bơm, cảm biến… do vậy đề tài chưa cóthể ứng dụng các giải thuật điều khiển, chưa thể hiện việc giám sát chính xáccác thông số

- Tính năng của phần mềm wincc chưa thể hiện được hết, cụ thể các chức năngnhư quản lý dữ liệu SQL,…

- Việc ứng dụng công nghệ xử lý chung cho một ngành công nghiệp là rất khókhăn , do mỗi nhà máy có đặc trưng riêng về công nghệ, nguyên liệu, nhiênliệu… nên thành phần và tính chất nước thải khác nhau Phạm vi ứng dụng của

đề tài là xử lý nước thải của Công Ty Sunyad và một số công ty khác nếu cócùng đặc tính chất thải đặc trưng

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 Nguồn gốc và đặc tính của nước thải sinh hoạt

2.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước xả bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạtcủa con người như: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…

Nước thải sinh hoạt thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, xí nghiệp,trường học, bệnh viện, chợ, các công trình công cộng khác và ngay trong các cơ sởsản xuất

2.1.2 Đặc tính của nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi: các cặn hữu cơ, các chất hữu cơ hòatan (thông qua các chỉ tiêu BOD5, COD), các chất dinh dưỡng (Nitơ, Phospho), các

vi trùng gây bệnh (E.Coli, Coliform,…)

2.2 Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt

Mức độ cần thiết xử lý nước thải phụ thuộc vào:

- Nồng độ nhiễm bẩn của nước thải

- Khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận

- Yêu cầu về mặt vệ sinh môi trường

Để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải và tính toán thiết kế các công trình đơn

vị trong hệ thống xử lý nước thải, trước tiên cần phải biết thành phần và tính chấtcủa nước thải

Thành phần nước thải được chia làm 2 nhóm chính: thành phần vật lý và thànhphần hóa học

 Thành phần vật lý: Biểu thị các dạng chất bẩn có trong nước thải ở các kích

thước khác nhau, được chia làm 3 nhóm:

- Nhóm 1: gồm các chất không tan chứa trong nước thải dạng thô (vải, giấy, lá

cây, sạn, sỏi, cát,…) ở dang lơ lửng (δ > 10-1mm) và các chất ở dạng huyền phù,nhũ tương, bọt (δ = 10-1 ÷ 10-4mm)

- Nhóm 2: gồm các chất bẩn dạng keo (δ = 10-4 ÷ 10-6mm)

- Nhóm 3: gồm các chất bẩn ở dạng hòa tan (có δ < 10-6mm), chúng có thể ở dạngion hay phân tử: hệ 1 pha, dung dịch thật

 Thành phần hóa học: biểu thị các dạng chất bẩn trong nước thải có tính chất

hóa học khác nhau, được chia làm 3 nhóm:

- Nhóm 1: thành phần vô cơ: cát, sét, xỉ, oxit vô cơ, các ion của muối phân ly…

(khoảng 42% đối với nước thải sinh hoạt)

- Nhóm 2: thành phần hữu cơ: các chất có nguồn gốc từ động thực vật, cặn bã bài

tiết… (khoảng 58%)

Các chất chứa Nitơ: urê, protein, amin, axit amin

Các hợp chất nhón Hidrocacbon: mỡ, xà phòng, celllulose…

Các hợp chất có chứa Phospho, lưu huỳnh

- Nhóm 3: thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn…

2.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

Các loại nước thải đều chứa tạp chất gây ô nhiễm rất khác nhau, từ các loại chấtrắn không tan đến những loại chất khó tan hoặc tan được trong nước, xứ lý nướcthải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước và tái sử dụng hoặc thải vào nguồn

Để đạt được những mục đích đó, chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loạitạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp Thường có các phương pháp xử

và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải

Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị cho quá trình xử lý hóa lý và xử lý sinh học

 Song chắn rác, lưới chắn rác

Nước thải dẫn váo hệ thống xử lý trước hết phải đi qua song chắn rác hoặc thiết

bị nghiền rác Tại đây các thành phần rác có kích thước lớn như: vỏ hộp, bao nylon,

đá cuội… được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây

là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệthống xử lý nước thải.

 Bể lắng cát

Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, đá cuội hoặc các tạp chất vô cơ khác cókích thước từ 0.2 ÷ 2mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bịcát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống và ảnh hưởng đến công trình sinh học phíasau Bể lắng cát thường có 3 loại: lắng cát ngang, lắng cát thổi khí, lắng cát tiếptuyến Ngoài ra còn có bể lắng cát đứng nhưng không thông dụng Cát từ bể lắngcát đưa đi phơi khô ở sân phơi cát và cát khô thường được sử dụng lại cho mục đíchxây dựng

 Bể lắng

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọnglượng riệng của nước, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo thành bông (bể lắngđợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2) Theo chiềudòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng radian

 Bể điều hòa

Bể điều hòa có nhiệm vụ duy trì dòng thải và nồng độ vào các công trình xử lý,khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nướcthải gây ra, đồng thời nâng cao hiệu suất của quá trình xử lý sinh học

 Bể lọc

Bể lọc được xây dựng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không thể loạiđược bằng phương pháp lắng Quá trình lọc trước khi sử dụng trong xử lý nước thảithường chỉ sử dụng trong trường hợp nước sau khi xử lý đòi hỏi có chất lượng cao

Để tăng hiệu suất công tác của công trình xử lý cơ học có thể dùng biện phápthoáng gió sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý đạt tới 75% theo hàmlượng chất lơ lửng và 40 ÷ 45% theo BOD

Trong số các công trình xử lý cơ học phải kể đến bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ, bểlắng trong đó có ngăn phân hủy là những công trình vừa để lắng, vừa để phân hủycặn lắng

Đôi khi người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành lắng chúng dưới

2.3.2 Phương pháp hóa lý

 Keo tụ

Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4mm thường không thể tự lắng được màluôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng đếnbiện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học tức là cho vào nước cần xử lýcác chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và liên kếtcác hạt lơ lửng trong nước tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể

Do đó các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng Để thực hiện quátrình keo tụ, người ta cho vào trong nước các chất keo tụ thích hợp như: phèn nhôm

Al2(SO4)3, phèn sắt loại FeSO4, Fe2(SO4)3 hoặc FeCl3 Các loại phèn này được đưa

và nước dưới dạng dung dịch hòa tan

 Tuyến nổi:

Bể tuyến nổi dùng để tách các tạp chất (ở dạng lắng hoặc lỏng) phân tán khôngtan, tự lắng kém ra khỏi nước Ngoài ra còn dùng để tách các hợp chất hòa tan nhưchất hoạt động bề mặt và gọi là bể tách bọt hay làm đặc bọt Quá trình tuyến nổiđược thực hiện bằng cách sụt các bọt khí nhỏ vào pha lỏng Các bọt khí này sẽ kếtdính với các hạt cặn, khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khốilượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt Tùy theo phương thức cấpkhí vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau:

- Tuyến nổi bằng phân tán khí (Dispersed Air Flotation)

- Tuyến nổi chân không (Vacuum Flotation)

- Tuyến nổi bằng khí hòa tan (Dissolved air Flotation)

 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt đểkhỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học, cũng nhưkhi nồng độ của chúng không cao và không bị phân hủy bởi vi sinh vật hay chúngrất độc Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao 80 ÷ 95% có khả năng xử lýnhiều chất trong nước thải đồng thời có khả năng thu hồi các chất này

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc 2 pha không hòa tan làpha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng Dung chất (chất bị hấp thụ) sẽ điqua từ pha lỏng (pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung

dịch được cân bằng Các chất hấp phụ thường được sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ,mạt cưa, silicegen, keo nhôm.

 Trao đổi ion

Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trongnước như: Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, Phospho,Cyanua, chất phóng xạ Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạtđược mức độ làm sạch cho nên được dùng nhiều trong việc tách muối trong xử lýnước thải

 Chưng bay hơi

Phương pháp này là chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng bay lêntheo nước Ví dụ : người ta chưng nước thải của nhà máy hóa chất cho phenol bay

đi theo hơi nước

2.3.3 Các phương pháp hóa học

 Phương pháp trung hòa

Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp nhằm tạo điều kiện chocác quá trình xử lý hóa lý và xử lý sinh học

Mặc dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý nhưng vẫn có thể gây ra một sốvấn đề trong thực tế như: giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làmsét, xỉ thiết bị máy móc

Vôi (Ca(OH)2) thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các nướcthải có tính axit, axit sulfuric (H2SO4) là một chất tương đối rẽ tiền dùng trong xử lýnước thải có tính bazơ

 Phương pháp oxy hóa – khử

Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hay một nguyên tố hòa tan sang thểkhí.

Biến đổi một chất lỏng không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản cókhả năng đồng hóa bằng vi khuẩn

Loại bỏ các kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As,… và một số độc chấtnhư Cyanua

Các chất oxy hóa thông dụng: Ozon (O3), Chlorine (Cl2), Kali permanganate(KMnO4), Hydroperoxide (H2O2)

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

 Kết tủa hóa học

Kết tủa hóa học thường dùng để loại trừ các kim loại nặng trong nước Phươngpháp kết tủa hóa học thường được sử dụng nhất là phương pháp tạo các kết tủa vớisoda cũng có thể được sử dụng để kết tủa các kim loại dưới dạng Hydroxide(Fe(OH)3), Carbonate (CdCO3)

2.3.4 Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học thường được sử dung để xử lý các chất hữu cơ hòa tan cótrong nước thải cũng như một số chất vô cơ: H2S, sulfide, amonia,… dựa trên cơ sởhoạt động của vi sinh vật Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chấtlàm thức ăn để sinh trưởng và phát triển

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp kỵ khí và hiếu khí có thể xảy ra

ở điều kiện tự nhiên và nhân tạo Trong các quá trình xử lý nhân tạo người ta tạođiều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu xuấtcao hơn xử lý sinh học tự nhiên

 Phương pháp sinh học nhân tạo

kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vậtthường khá chậm.

Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB)

Đây là một trong những quá trình kỵ khí ứng dụng rộng rãi nhất Thế giới do:

- Cả 3 quá trình phân hủy, lắng bùn, tách khí được lắp đặt trong cùng một côngtrình

- Tạo thành các loại hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so vớibùn hoạt tính dạng lơ lửng

- Ít tiêu tốn năng lượng vận hành

- Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn và lượng bùn sinh ra dễ tách nước

- Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng

- Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí mêtan

Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

Bể lọc kỵ khí

Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbontrong nước thải Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúcvới lớp vật liệu mà trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển Vì vi sinhvật được giữ trên bề mặt vật tiếp xúc mà không bị rữa trôi theo nước sau xử lý nênthời gian lưu tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày)

Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định

Là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng và dính bám

 Quá trình hiếu khí

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

Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyểnhóa thành bông bùn sinh học (quần thể vi sinh vật hiếu khí) có khả năng lắng dướitác dụng của trọng lực Nước chảy liên tục vào bể Aerotank, trong đó khí được đưavào và xáo trộn cùng với bùn hoạt tính nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủychất hữu cơ Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng, tăng sinh khối và kếtthành bông bùn Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 và tại đây bùn

về bể Aerotank để giữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chấthữu cơ Lượng sinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng đợt 1được tiếp tục để xử lý bùn.

Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cầnphải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật Các vi sinh vật này sẽ phânhủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tếbào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-,

SO42-, … Một cách tổng quát vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính baogồm: Pseudomonas, Zoogloea, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio,Mycobacterium, … và hai loại vi khuẩn Nitrate hóa: Nitrosomonas, Nitrobacter

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

Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám.Nước thải được phân bố đều trên bề mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòiphun Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khảnăng hấp thu và phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải Quần thể vi sinh vật này

có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và tùy nghi; nấm, tảo, ốc, động vật nguyênsinh,… trong đó vi khuẩn tùy nghi chiếm ưu thế

Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0.1 ÷ 0.2mm) là loại vi sinh vật hiếukhí Khi vi sinh vật phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh vật lớpngoài tiêu thụ hết oxy khuếch tán trước khi oxy thấm vào bên trong Vì vậy gần sát

bề mặt giá thể môi trường kỵ khí hình thành Khi lớp màng dầy, chất hữu cơ chấthữu cơ bị phân hủy hoàn toàn ở bên ngoài, vi sinh sống gần bề mặt giá thể thiếunguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khảnăng bám dính Nước thải sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới

Hệ thống thu nước này có cấu trúc rổ để tạo điều kiện cho không khí lưu thôngtrong bể Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt 2 để loại bỏ màng vi sinhtách khỏi giá thể Nước sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào

bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy

Bề lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)

RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau.Đĩa được nhúng chìm một phần trong nước thải và quay với tốc độ chậm Tương tựnhư bể lọc sinh học, màng vi sinh hình thành và bám dính trên bề mặt đĩa Khi đĩaquay mang sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếpxúc với oxy Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa oxy và luôn giữ sinh khối trongđiều kiện hiếu khí Đồng thời, khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinhkhông còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt

2 Trục RBC phải tính toán đủ đĩa vật liệu nhựa và lực quay

 Phương pháp sinh học tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của nguồn nước

Cánh đồng tưới

Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ốngphân phối phun nước thải lên mặt đất Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấmvào đất để tạo độ ẩm và cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây cỏ sinh trưởng.Phương pháp này chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có lượng nước thải nhỏ, vùngđất khô cằn, xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu độ ẩm

Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn,virus gây bệnh và kim loại nặng có trong nước thải chưa được loại bỏ sẽ gây tác hạiđến sức khỏe của người sử dụng các loại rau và cây thực phẩm này

Xả nước thải vào ao, hồ, sông, suối

Nước thải được xả vào những nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn trong tựnhiên để pha loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tựnhiên

Khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận nước của nguồn tiếp nhận sẽ bị nhiễmbẩn Mức độ nhiễm bẩn phụ thuộc vào: lưu lượng và chất lượng nước thải, khốilượng và chất lượng nước có sẵn trong nguồn, mức độ khuấy trộng để pha loãng.Khi lưu lượng và tổng hàm lượng chất bẩn trong nước thải nhỏ hơn so với nguồnnước của nguồn tiếp nhận, oxy hòa tan có trong nước đủ để cấp cho quá trình làmsạch hiếu khí các chất hữu cơ Tuy nhiên, các chất lơ lửng, vi trùng gây bệnh và kimloại nặng nếu không loại bỏ trước vẫn đe dọa đến sức khỏe và sinh hoạt cộng đồng

thơng qua hoạt động của các lồi cá, chim và hoạt động của các lồi sinh vật cĩ íchkhác.

Hồ sinh học

Hồ hiếu khí

Hồ hiếu khí cĩ diện tích rộng, chiều sâu cạn Chất hữu cơ trong nước thải được

xử lý chủ yếu nhờ sự cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn sống ở dạng lơ lửng Oxy cungcấp cho vi khuẩn nhờ sự khuếch tán qua bề mặt và quang hợp của tảo Chất dinhdưỡng và CO2 sinh ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ được tảo sử dụng Đểđạt được hiệu quả tốt cĩ thể cung cấp thêm oxy bằng cách thổi khí nhân tạo Hồhiếu khí cĩ 2 dạng:

(1) cĩ mục đích là tối ưu sản lượng tảo, hồ này cĩ chiều sâu cạn (0.15 ÷0.45m),

(2) tối ưu lượng oxy cung cấp cho vi khuẩn, chiều sâu hồ này khoảng 1.5m

Tảo

Vi khuẩn

Tảo mới Chất hữu cơ

Năng lượng mặt trời

Vi khuẩn mới

O 2 CO ,NH

PO ,H O 4 3 2 3- 2

Hình 2.1 Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật hiếu khí

Hồ tùy tiện

Trong hồ tùy tiện tồn tại 3 khu vực: (1) khu vực bề mặt, nơi đĩ chủ yếu là vikhuẩn và tảo sinh sống cộng sinh; (2) khu vực đáy, tích lũy cặn lắng và cặn này bịphân hủy nhờ vi khuẩn kỵ khí; (3) khu vực trung gian, chất hữu cơ trong nước thảichịu sự phân hủy của vi khuẩn tùy nghi Cĩ thể sử dụng máy khuấy để tạo điều kiệnhiếu khí trên bề mặt khi tải trọng cao Tải trọng thích hợp dao động trong khoảng 70

÷ 140 kgBOD5/ha.ngày

Hồ kỵ khí

Thường được áp dụng cho xử lý nước thải cĩ nồng độ chất hữu cơ cao và cặn lơlửng lớn, đồng thời cĩ thể kết hợp phân hủy bùn lắng Hồ này cĩ chiều sâu lớn, cĩthề sâu đến 9m Tải trong thiết kế khoảng 220 ÷ 560 kgBOD /ha.ngày

Hồ xử lý bổ sung

Cĩ thể áp dụng sau quá trình xử lý sinh học (Aerotank, bể lọc sinh học, sau hồ

hiếu khí, hồ tùy nghi,…) để đạt chất lượng nước ra cao hơn, đồng thời thực hiệnquá trình nitrate hĩa Do thiếu chất dinh dưỡng, vi sinh cịn lại trong hồ này sống ởgiai đoạn hơ hấp nội bào và amonia chuyển hĩa sinh học thành nitrate Thời gianlưu nước trong hồ này khỏng 18 ÷ 20 ngày Tải trọng thích hợp: 60 ÷ 200 kgBOD5/ha.ngày

2 2

H S Mặt trời

2

CO

Nếu không có O ở lớp phía trên của hồ có thể sinh ra khí có mùi

2

O (các giờ chiếu sáng trong ngày)

Vùng hiếu khí

4 2

Vùng tùy tiện

2 4 2 2

2 3

CO + NH + H S + CH

2

O Tế bào chết

Vi khuẩn Tế bào chết

3- 4 3

Tế bào mới NH

Chất thải hữu cơ

Chất rắn có thể lắng

Hình 2.2 Sơ đồ hồ hiếu khí tùy nghi

Phương pháp khử trùng nước thải

Nước thải sau khi xử lý bẳng phương pháp sinh học cịn chứa khoảng 105 ÷ 106

vi khuẩn trong 1ml Hầu hết các loại vi khuẩn cĩ trong nước thải khơng phải là vitrùng gây bệnh nhưng khơng loại trừ khả năng tồn tại một vì lồi vi khuẩn gây bệnhnào trong nước thải ra nguồn nước cấp, hồ bơi, hồ nuơi cá,… thì khả năng lantruyền bệnh sẽ rất cao Do đĩ phải cĩ biện pháp khử trùng nước thải trước khi ranguồn tiếp nhận Các biện pháp khử trùng nước thải phổ biến hiện nay:

- Dùng HypoCloride – Canxi dạng bột (Ca(ClO)2) hòa tan trong thùng dung dịch

3 ÷ 5% rồi định lượng vào bể tiếp xúc

- Dùng Hypocloride – Natri, nước zaven NaClO

- Dùng ozon, ozon được sản xuất từ không khí do máy tạo ozon đặt trong nhàmáy xử lý nước thải, ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hòa tan và tiếp xúc

- Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản ra Đèn tia cực tím đặt

ngập trong mương có nước thải chảy qua

Từ trước đến nay, khi khử trùng nước thải hay dùng Clo hơi và các hóa chất củaClo vì Clo là hóa chất được các ngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn trong thịtrường, giá thành chấp nhận được, hiệu quả khử trùng cao Nhưng những năm gầnđây các nhà khoa học đưa ra khuyến cáo hạn chế dùng Clo để khử trùng nước thảivì:

- Lượng Clo dư 0.5mg/l trong nước thải để đảm bảo sự an toàn và ổn định choquá trình khử trùng sẽ gây hại đến cá và các vi sinh vật nước có ích khác

- Clo kết hợp với Hydrocarbon tạo thành hợp chất có hại cho môi trường sống

Kết luận

Tất cả các phương pháp xử lý nước thải đã được trình bày ở trên có thể phân rathành 2 nhóm: nhóm các phương pháp phục hồi và nhóm các phương pháp phânhủy Đa số các phương pháp hóa lý được dùng để thu hồi các chất quý trong nướcthải và thuộc nhóm phục hồi Còn các phương pháp hỗn hợp và sinh học thuộcnhóm các phương pháp phân hủy Gọi là phân hủy vì: các chất bẩn trong nước thải

sẽ bị phân hủy chủ yếu theo các phản ứng oxy hóa và một ít theo phản ứng khử.Các sản phẩm tạo thành sau khi phân hủy sẽ được loại bỏ khỏi nước thải ở dạng khí,cặn lắng hoặc còn lại trong nước nhưng không độc

Những phương pháp phục hồi và phương pháp hỗn hợp thường chỉ dùng để xử

lý các loại nước thải đậm đặc riêng biệt còn đối với các loại nước loãng với khốilượng nhiều thì dùng những phương pháp đó không hợp lý

Xử lý nước thải ở mức độ cao được ứng dụng trong các trường hợp yêu cầu giảmbớt nồng độ bẩn (theo chất lơ lửng, BOD5, COD, Nitơ, Phospho, và các chấtkhác…) sau khi đã xử lý sinh học, trước khi xả vào nguồn nước cần lưu ý rằng:nước thải sau khi xử lý ở mức độ cao có thể ứng dụng lại trong các quy trình công

nghệ của nhà máy và do đó giảm được lượng nước thải xả vào nguồn, giảm đượcnhu cầu sử dụng nước cho sản xuất.

Nhìn chung khi chọn các phương pháp xử lý nước thải phải căn cứ vào các đặcđiểm về khối lượng, chất lượng của các chất ô nhiễm và các điều kiện địa phươngkhác

Trong mọi trường hợp phải chọn phương pháp xử lý một cách hiệu quả nhất,kinh tế nhất và dễ xây dựng, quản lý

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY SUNYAD – VIỆT NAM

3.1 Giới thiệu chung về công ty

Tên doanh nghiệp : Công ty TNHH Sunyad – Việt Nam

Địa chỉ : Khu công nghiệp Nhơn Trạch 5,

huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai

Ngành nghề sản xuất kinh doanh : sản xuất da nhân tạo PU

Loại hình : đầu tư nước ngoài

Tổng diện tích : 30.000 m2

Số điện thoại : 061.560160 – 63

3.2 Thông tin hoạt động sản xuất

Sản xuất : sản xuất da nhân tạo PU

Thị trường tiêu thụ : 80% xuất khẩu, còn lại tiêu thụ trong nước

Nhu cầu lao động : 85 người, chế độ làm việc 8 giờ/ngày

Nhu cầu về điện : sử dụng điện lưới của KCN Nhơn Trạch

Nhu cầu về nước : hệ thống cấp nước của KCN Nhơn Trạch 5

Bảng 3.1 Nhu cầu về nguyên vật liệu, hóa chất sử dụng trung bình trong

một năm

Vải công nghiệp trước hết được cho vào công đoạn thoa trét lần và sấy khô,sau đó tiếp tục thoa trét lần 2 và sấy khô để đảm bảo chất lượng sợi vải, tiếp đóvải được tạo nhăn cho từng kiểu mẫu của đã được đặt trước và tiến hành xử lý

bề mặt, sau đó vải được sấy khô thêm 1 lần nữa trước khi cho vào kiểm trathành phẩm và nhập kho chờ xuất hàng

3.4 Vấn đề gây ô nhiễm của công ty.

3.4.1 Ô nhiễm do nước thải.

 Ô nhiễm do nước mưa chảy tràn.

Vào mùa mưa, nước mưa chảy trên mặt đất tại khu vực nhà máy sẽ cuốntheo dầu mỡ (dùng bôi trơn động cơ), đất cát

Nồng độ các chất ô nhiễm do nước mưa chảy tràn được ước tính như sau: Tổng Nitơ : 0,5 – 1,5 mg/l

 Ô nhiễm do nước thải sinh hoạt.

Nước thải sinh hoạt phát sinh từ nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong nhàmáy, ước tính khoảng 8.5 m3/ngày (với định mức tính toán 100 lít/người/ngày).Hiện lượng nước này được thải ra ngoài theo hệ thống chung của khu côngnghiệp

 Ô nhiễm do nước thải sản xuất.

Nước thải sản xuất của nhà máy phát sinh từ những cặn sơn PU và cặn dầunhớt với số lượng rất ít, được gom lại sau mỗi lần thay và chứa vào các thùngphi 200 lít Lượng cặn này sẽ được Công ty ký hợp đồng với công ty có chứcnăng thu gom đem đi xử ký tại những nơi quy định

3.4.2 Ô nhiễm không khí.

 Ô nhiễm do khí thải.

Nguồn phát sinh khí thải chủ yếu là từ: lò hơi, xe tải ra vào nhà máy, máy

Trong đó lượng khí thải từ lò hơi và máy phát điện là nguồn chính gây ra ônhiễm không khí xung quanh, với các chất độc hại phát sinh ra trong quá trìnhđốt như: SOx, NOx, CO, bụi,…

Nhà máy hiện có 2 lò hơi được đặt tại các khu vực riêng biệt, bên ngoài khunhà xưởng ống khói của lò hơi có đường kính 0.4m và chiều cao là 12m

Lưu lượng khí thải từ lò hơi của nhà máy là 5.000 m3/h

Máy phát điện của nhà máy: hiện có 1 máy nhưng rất ít hoạt động, chỉ sửdụng khi có sự cố mất điện

Lưu lượng khí thải từ máy phát điện của nhà máy là: 2.500 m3/h

 Ô nhễm do bụi.

Lưu lượng bụi phát sinh chủ yếu trong nhà máy là do các hoạt động chuyênchở nguyên vật liệu và thành phẩm của nhà máy Tuy nhiên, lượng bụi này nhỏ

và chỉ xảy ra trong thời gian ngắn trong ngày

 Ô nhiễm do dung môi hữu cơ.

Hơi dung môi phát sinh trong nhà máy tại phòng pha màu và khu vực phốitrộn màu Đây là một loại hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, khi phát tán vào khôngkhí sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động, gây kích thích các niêm mạcđường hô hấp và có thể gây hậu quả nghiêm trọng khi tiếp xúc với nồng độcao

 Tiếng ồn, độ rung.

Tiếng ồn và rung phát sinh từ các nguồn:

- Phương tiện vận chuyển và xếp dỡ

- Máy phát điện khi sử dụng

- Quạt gió của hệ thống thông gió trong nhà xưởng

- Hoạt động sinh hoạt của công nhân trong nhà máy

- Cặn keo PU

- Cặn dầu nhớt

- Giẻ lau dinh dầu nhớt

- Gỗ palet

 Chất thải rắn sinh hoạt.

Chất thải rắn sinh hoạt chủ yếu phát sinh từ nhà vệ sinh và do công nhânthải ra do ăn uống (bao, hộp, giấy, thức ăn thừa,…) với mức thải trung bình0.25 kg/người/ngày (≈21.5 kg/ngày)

3.4.3 Chất lượng nước thải sinh hoạt của công ty:

Hiện nay nước thải sinh hoạt của Công ty chưa qua công đoạn xử lý và chochảy ra hệ thống cống chung của khu công nghiệp Nhơn Trạch 5

Chất lượng nước thải sinh hoạt của công ty được Trung tâm Quan trắc và

Kỹ thuật Môi trường - Sở Tài nguyên và Môi trường lấy mẫu và phân tích ngày11/14/2006 có kết quả mhư sau:

Bảng 3.2 Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải.

BOD

COD

Tổng chất rắn lơ lửng

Hàm lượng chì (Pb)

Hàm lượng thủy ngân (Hg)

Hàm lượng Asen (As)

Hàm lượng Cadimi (Cd)

mgO2/lmgO2/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/l

467734246

3.5 Lựa chọn công nghệ xử lý.

- Phương án 1: công nghệ xử lý gồm các công trình đơn vị bể thu gom, bể

lằng 2 vỏ, bể điều hòa, bể Aerotank, bể lắng 2, bể lọc áp lực, bể tiếp xúc, bểchứa bùn

Nước thải sinh hoạt của nhà máy sẽ được dẫn qua song chắn rác để giữ lạinhững tạp chất có kích thước lớn và vào bể thu gom Từ đây nước thải sẽ đượcbơm vào bể điều hòa để khuấy trộn đều nước thải và giúp ổn định lưu lượng,làm cho hoạt động của các công trình sau hiệu quả hơn Bể điều hòa được thiết

kế với hệ thống phân phối khí dạng ống có đục lỗ lắp đặt ở đáy bể giúp choviệc xáo trộn nước được tốt hơn và tăng cường lượng oxy hòa tan trong nướcthải Hơn nữa, việc cung cấp oxy sẽ làm giảm bớt lượng BOD, COD trongnước thải, bể điều hòa được lưu với thời gian là 4 giờ Nước thải từ bể điều hòa

sẽ tự chảy vào bể lắng 2 vỏ Ở đây, lượng cặn có trong nước thải sẽ được lắngqua các máng lắng, được giữ lại ở ngăn chứa bùn của bể và được hút vào bểchứa bùn theo từng đợt Bể lắng 2 vỏ được thiết kế với tiết diện tròn và có 2máng lắng đặt theo đường kính bể, thời gian lưu nước ở bể lắng 2 vỏ là 90phút Nước thải sau khi qua bể lắng 2 vỏ sẽ tiếp tục chảy vào bể Aerotank Vớichế độ khuấy trộn hoàn toàn (dưới áp lực của hệ thống phân phối khí dạng đĩa)

và khả năng xử lý tốt các chất hữu cơ của bùn hoạt tính tuần hoàn, hầu hết cácchất hữu cơ được phân hủy thành các bông bùn.Bể Aerotank được thiết kế vớithời gian lưu là 4.9 giờ Hỗn hợp nước – bùn từ bể Aerotank sẽ được đưa vào

bể lắng đợt 2, bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước dưới tác dụngcủa trong lực Bể lắng đợt 2 được thiết kế theo dạng bể lắng đứng với tiết diệntròn, nước thải sẽ được phân phối vào bể từ ống trung tâm và ra ngoài theománg lắng đặt ở thành trong của bể Bể lắng đợt 2 được thiết kế lưu nước trong2.02 giờ Bùn sau khi lắng, một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank,phần còn lại sẽ được đưa vào bể chứa bùn và lưu ở đó trong 60 ngày và sau đó

sẽ dùng xe bồn hút đem đi xử lý đúng nơi quy định Nước sau khi qua bể lắngđợt 2 sẽ được đưa vào bể lọc áp lực để đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt loại

A (theo TCVN 5945 – 1995) Bể lọc áp lức được thiết kế với 2 đơn nguyênhoạt động song song và có tiết diện tròn theo mặt cắt ngang

BỂ LẮNG

2 VỎ

MÁY NÉN KHÍ

NGUỒN TIẾP NHẬN

NƯỚC CLO

BỂ LỌC

ÁP LỰC

GHI CHÚ:

ĐƯỜNG NƯỚCĐƯỜNG BÙN

ĐƯỜNG KHÍĐƯỜNG HÓA CHẤT

Vật liệu lọc sử dụng trong bể lọc áp lực là cát thạch anh và than Anthracite.Cuối cùng nước thải sẽ được đưa qua bể tiếp xúc để khử trùng trước khi chovào nguồn tiếp nhận Lượng Clo sử dụng trong bể khử trùng là 3 g/m3 nướcthải nhằm loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh như E.Coli.

- Phương án 2: công nghệ xử lý bao gồm các công trình đơn vị: bể tự hoại 3

ngăn, bể lọc sinh học ngầm, bể lắng đợt 2, bể lọc áp lực, bể tiếp xúc và bể chứabùn

Nước thải sẽ được dẫn vào bể tự hoại để loại bỏ cặn và một phần chất hữu

cơ Bể tự hoại được thiết kế 3 ngăn, với thời gian lưu nước là 1 ngày, kíchthước ngăn thứ nhất gấp đôi ngăn thứ hai và thứ ba Ở ngăn thứ ba có lớp vậtliệu lọc là đá sỏi hoặc xỉ than để tăng hiệu quả xử lý nước thải Sau đó nướcthải sẽ được phân phối vào bể lọc sinh học ngầm với hệ thống máng phân phối

có đục lỗ Nước thải sẽ len qua bề mặt lớp vật liệu lọc Nhờ có quần thể vikhuẩn sống bám trên bề mặt lớp vật liệu lọc hấp thu và phân hủy chất hữu cơ

có trong nước thải Nước thải sau đó được thu qua hệ thống hệ thống thu nướcđặt bên dưới và bơm vào bể lắng đợt 2 để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giáthể Tiếp theo đó nước thải được đưa qua bể lọc áp lực và bể tiếp xúc; bùn từ

bể lắng đợt 2 và bể tự hoại được đưa vào bể chứa bùn Các bể này có cấu tạotương tự như ở phương án 1

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý phương án 2

3.6 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị

3.6.1 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị cho phương án 1

t Q

BỂ TỰ HOẠI 3 NGĂN

BỂ LỌC SINH HỌC NGẦM

BỂ CHỨA BÙN

BỂ TIẾP XÚC

BỂ LỌC

ÁP LỰC

BỂ LẮNG ĐỢT 2

NGUỒN TIẾP NHẬN

NƯỚC CLO

Trong đó:

Qh : lưu lượng nước thải theo giờ

t : thời gian lưu nước , chọn t = 3h

Diện tích hố thu gom:

) ( 51 2 2

01

m H

W

Trong đó:

H : chiều cao hố thu gom

Chiều cao bảo vệ hố thu gom: 0.5m

Chiều cao xây dựng hố thu gom: 2.5m

Kích thước hố thu gom:

m m

m H

B

Bơm nước thải vào bể điều hòa:

Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên

Lưu lượng mỗi bơm:

Q = 40 m 3 /ngày = 1.67 m 3 /h = 0.027 m 3 /phút

Cột áp bơm: H = 8m (chiều cao áp lực)

Công suất bơm:

KW g

QH

3600 9

0 1000

81 9 1000 8

N : công suất bơm, KW

ρ : trọng lượng riêng của chất lỏng, kg/m3

η : hiệu suất máy bơm, chọn η = 90%

Q : lưu lượng bơm

H : cột áp bơm, m

 Song chắn rác

- Chức năng

Giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn như: lá cây, bao nylông… nhờ

đó tránh làm tắt máy bơm, đường ống Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo

an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải

- Cấu tạo

Thiết bị chắn rác là các thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 50 ÷

60 mm Các thanh có thể bằng thép, nhựa hoặc gỗ Tiết diện các thanh này làhình chữ nhật, hình tròn hoặc elip

Thiết bị chắn rác thường đặt nghiêng theo dòng chảy một góc từ 50 ÷ 60˚.Vận tốc dòng chảy thường lấy từ: 0.8 ÷ 1 m/s để tránh lắng cát

Hàm lượng chất lơ lửng và BOD của nước thải sau khi qua song chắn rác và

hố thu gom giảm 4%, còn lại:

l mg C

C  tc ( 100  4 )%  246  ( 100  4 )%  236 16 /

l mg B

B  tc ( 100  4 )%  467  ( 100  4 )%  448 32 /

 BỂ ĐIỀU HÒA

- Chức năng

Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng

Làm thoáng sơ bộ, qua đó oxy hóa một phần các chất hữu cơ

Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải

Tạo điều kiện thuận lợi cho các chất lơ lửng và chất nổi trong nước thảiphân bố đồng nhất trước khi qua các công trình xử lý phía sau

Tăng hiệu quả khử BOD

- Tính toán bể điều hòa

Lưu lượng nước thải trung bình trong ngày: Q = 40 m3/ngày

Lưu lượng nước thải trung bình trong giờ: Qh = 1.67 m3/h

Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ:

h m

max   

Thể tích bể điều hòa được tính theo công thức:

3 max t 2 5 4 10m Q

t : thời gian lưu nước, chọn t = 4h

Kích thước bể điều hòa:

m m m H

B

Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa được tính theo công thức:

h m I

W

3 2

10 25 1 4

) 10 4 (

60

m v

L F

26 1

10 11 1

hc + hd : tổn thất áp lực cục bộ, giá trị này không vượt quá 0.4m

hf : tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, hf = 0.5m

H : chiều sâu lớp nước trong bể, H = 2m

Năng suất yêu cầu của máy thổi khí không nhỏ hơn lượng khí cung cấp chobể:

283 0

1

2 1

P

P ne

GRT

P m

Trong đó:

Pm: công suất yêu cầu của máy nén khí, KW

G : trọng lượng của dòng không khí, kg/s

s kg L

R : hằng số khí, đối với không khí R = 8.314 KJ/Kmol˚K

T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T 1 = 273 + 25 = 298˚K

P1 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 ≈ 1atm

P2 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu ra

0 283 0 7 29

298 314 8 10 67

Bảng 3.3 Các thông số thiết kế bể điều hòa

102.52

Chiều cao xây dựng của bể

Thời gian lưu nước trong bể

Lưu lượng khí cần cung cấp

2.54605020488

Phần trên có máng lắng, còn phần dưới là buồng tự hoại

- Nguyên lý hoạt động:

Nước chuyển động qua máng lắng, với tốc độ nước chảy chậm và dưới tácđộng của trọng lượng bản thân các hạt cặn rơi lắng xuống dọc theo đáy máng.Đáy máng làm dốc, các hạt cặn theo đó chui qua khe hở xuống phần chứa cặn.Khe hở có chiều rộng 0.12 ÷ 0.15m

Vì khe hở ở đáy máng có cấu tạo thành dốc này che lấy thành dốc kia nêncác hạt cặn lơ lửng và các bong bóng nước từ phần tự hoại không xâm thựcđược vào phần lắng

- Tính toán bể lắng 2 vỏ

Do cấu tạo đặc biệt và 2 chức năng của bể lắng 2 vỏ nên nội dung tính toángồm 2 phần:

Tính toán máng lắngTính toán ngăn lên men cặn

 Tính toán máng lắng

Thể tích hữu ích của máng lắng được tính theo công thức:

3 max t 2 51 1 5 3 765m Q

Trong đó:

Qh: lưu lượng nước thải bơm vào bể, Qh = 2.51 m3/h

t : thời gian lắng, t = 1.5h

Diện tích ướt của 1 mắng lắng (với góc nghiêng ở đáy máng lắng được thiết

kế là 50˚) được tính như sau:

2 2

2 1

2

7 0 2 1 2

2 1

Chiều dài của máng lắng:

m n

n w

W

2 1 5 0

765 3 1 1

s mm t

H

5 1 6 3

71 0 6

h

2

1 5 0 2

1 2



Hiệu suất lắng được xác định phụ thuộc vào tốc độ lắng của hạt lơ lửng (u)

% 100 4

) 765 3 (

7 0 765 3 2 4

) 765 3 (

% 100 4

2 4

F

Theo tiêu chuẩn thiết kế: diện tích mặt thoáng 20%<F<50% (điều 6.6.2TCXD 51 – 84), nhằm tránh sự tích đọng màng bùn đủ cho quá trình hoạt độngbình thường của bể

 Tính toán ngăn bùn:

Thể tích ngăn bùn của bể lắng 2 vỏ được tính theo công thức:

3 11 1 1000

3 1 85 10

NK W

h n  0 29  0 12  0 29  3 765  0 12  0 97Thể tích phần hình nón của bể lắng 2 vỏ được tính theo công thức:

3 2

1 2

1 0 97 ( 11 13 0 13 11 13 0 13 4 11

3

1 ) (

3

1

m F

F F F

2

4

) 765 3 (

D

F2 : diện tích đáy nhỏ hình nón cụt

2 2

2

4

) 4 0 (

h D

d   2 ncot 30  3 765  2  0 97  3  0 4Chiều cao xây dựng của bể lắng 2 vỏ:

m h

h h h h h

htr : chiều cao phần hình trụ của bể, chọn htr = 2m

Hiệu quả xử lý nước thải sau khi qua bể điều hòa và bể lắng 2 vỏ sơ bộ cóthể tính như sau:

Hàm lượng BOD giảm 55%:

l

mg /

74 201 ) 55 100 ( 32

m3mmmángh

3.84.70.40.9730˚

3.83.80.721.5

Hoạt động của bể Aerotank dựa trên hoạt động sống của quần thể vi sinhvật trong bể Sinh khối vi sinh vật trong công nghệ vi sinh thường là từ mộtgiống thuần chủng, còn trong nước thải là quần thể vi sinh vật, chủ yếu là vikhuẩn có sẵn trong nước thải.

- Ưu điểm của quy trình công nghệ này là:

Pha loãng ngay tức khắc nồng độ các chất nhiễm bẩn, kể cả các chất độc hại(nếu có)

Không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở một nơi nào trong bể

Thích hợp cho xử lý các loại nước thải có tải trọng cao

Các thông số thiết kế

- Lưu lượng nước thải: Q = 40 m3/ngày = 1.67 m3/h

- Nhiệt độ duy trì trong nước thải: 25˚C

- Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào Aerotank: La = 201.744 mg/l

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải vào Aerotank: C = 103.91 mg/l

- Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý: Lt = 20 mg/l

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lý: Cs = 18 mg/l

- Chế độ làm việc: xáo trộn hoàn toàn