Xí Nghiệp Lốp Radial thuộc công ty cổ phần công nghiệp Cao Su Miền Nam được khánh thành và đưa vào hoạt động vào năm 2014 nằm ở thửa đất số 154, tờ bản đồ số 59, khu phố 7, phường Uyên Hưng, thị xã Tân Uyên, Bình Dương, thuộc khu công nghiệp tập trung Uyên Hưng. Xí Nghiệp đi vào hoạt động với công suất 1 triệu lốpnăm, trong quá trình sản xuất của xí nghiệp phát sinh ra lượng nước thải tác động tiêu cực tới môi trường. Theo quy định trong Nghị định số 402019NĐCP ngày 13052019 về yêu cầu khu công nghiệp phải có nhà máy xử lý nước thải tập trung phù hợp với công suất hoạt động của cơ sở sản xuất, kinh doanh trong khu công nghiệp. Nên việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải đúng theo quy định của nhà nước đảm bảo yêu cầu đầu ra đạt QCVN 40:2011BTNMT (cột B) là rất cần thiết. Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp em thực hiện nội dung “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Xí Nghiệp Lốp Radial thuộc công ty cổ phần Công Nghiệp Cao Su Miền Nam công suất 500m3 ngày.đêm.”. Việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải được căn cứ trên các yếu tố kinh tế (khả năng tài chính của Xí Nghiệp), các yếu tố kỹ thuật (công nghệ xử lý, hiệu quả xử lý) đồng thời phải đáp ứng được các quy định, các tiêu chuẩn môi trường hiện hành của Việt Nam. Lựa chọn phương pháp xử lý nước thải Xí Nghiệp Lốp Radial này bao gồm song chắn rác, bể thu gom, máy tác rác tinh, bể điều hòa, bể anoxic, bể aerotank, bể lắng sinh học, bể chứa bùn, bể nén bùn, bể khử trùng các hệ thống đơn vị công trình bố trí hợp lý nhằm giảm chi phí điện, thiết bị, là quy trình phổ biến không quá phức tạp về mặt kỹ thuật đồng thời giúp giảm bớt gánh nặng cho hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN Uyên Hưng
TỔNG QUAN VỀ XÍ NGHIỆP LỐP RADIAL
Giới thiệu chung [1]
Công ty Cổ phần Công Nghiệp Cao Su Miền Nam (Xưởng lốp Radial) nằm tại Thửa đất số 154, tờ bản đồ số 59, Khu phố 7, Phường Uyên Hưng, Thị xã Tân Uyên, Bình Dương Với địa chỉ rõ ràng và liên hệ qua số điện thoại 02743642647-0 cùng fax 02743642645, công ty cam kết cung cấp các sản phẩm cao su và lốp Radial chất lượng cao, phục vụ khách hàng trong khu vực và toàn quốc.
Tên người đại diện pháp luật: NGUYỄN ÁNH Chức vụ: Giám đốc
Giấy chứng nhận đầu tư số 46112000097 chứng nhận lần đầu ngày 19/01/2012
Ngành nghề: Sản xuất lốp xe tải radian
Công Ty Cổ Phần Công Nghiệp Cao Su Miền Nam – XN Lốp RADIAL tọa lạc tại thửa đất số 154, Tờ bản đồ số 59, Khu phố 7, Phường Uyên Hưng, Thị xã Tân Uyên, Bình Dương Đây là một doanh nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất lốp Radial cao cấp, góp phần thúc đẩy ngành công nghiệp cao su tại miền Nam Với vị trí chiến lược và cơ sở vật chất hiện đại, công ty cam kết mang đến sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của thị trường trong và ngoài nước.
Dương là khu vực có cơ sở hạ tầng được xây dựng theo tiêu chuẩn hiện đại, tạo điều kiện thuận lợi để tiếp nhận nhiều dự án đầu tư đa dạng trong các lĩnh vực sản xuất, gia công và chế biến Với hệ thống hạ tầng đồng bộ, Dương thu hút các nhà đầu tư trong và ngoài nước, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương Khu vực này phù hợp cho các doanh nghiệp muốn mở rộng hoạt động sản xuất, nâng cao chất lượng và năng suất nhờ vào cơ sở vật chất hiện đại và hạ tầng tiện ích.
Khoảng cách đến một số khu vực như sau:
Phía Bắc: Đất trồng điều
Phía Tây : Công ty giáp Công ty Sung Bu
Phía Nam: Công ty giáp với Xí nghiệp gạch ngối Việt Đức Đồng Nai
Phía Đông : Công ty giáp với đường DT 747B,
Vị trí thực hiện dự án đóng vai trò quan trọng trong việc xác định mối quan hệ với các đối tượng xung quanh Xung quanh dự án chủ yếu là đất trống đang chờ đầu tư, tạo cơ hội để phát triển các dự án mới phù hợp với quy hoạch khu vực Việc hiểu rõ mối tương quan giữa vị trí dự án và các đối tượng xung quanh giúp tối ưu hóa các khả năng hợp tác và phát triển bền vững Điều này cũng hỗ trợ trong việc thu hút các nhà đầu tư và thúc đẩy giá trị bất động sản trong khu vực.
Dự án nằm trong khu công nghiệp tập trung Uyên Hưng, nằm bên cạnh đường DT
747 và 747b cách trung tâm huyện khoảng 02km theo dọc đường ĐT 747, cách Khu
Công nghiệp Nam Tân Uyên nằm cách dự án chỉ khoảng 1km, đảm bảo thuận tiện cho hoạt động sản xuất Khu vực xung quanh có mật độ dân cư thưa thớt, chủ yếu tập trung vào các hoạt động công nghiệp Hệ thống giao thông tại khu vực đã được phát triển hoàn thiện, giúp dễ dàng chuyên chở nguyên vật liệu và phân phối sản phẩm Vị trí này mang lại lợi ích lớn cho việc vận chuyển hàng hóa và nâng cao hiệu quả sản xuất của dự án.
Quy trình công nghệ sản xuất [2]
Ngành nghề: sản xuất lốp xe tải radian
Hình 2 1 Quy trình công nghệ sản xuất lốp ô tô mành thép [1]
Hình 2 2 Quy trình công nghệ sản xuất lốp ô tô mành chéo [1]
2.2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất
Quy trình sản xuất lốp xe ôtô của dự án được thực hiện qua các công đoạn sau:
Cao su bán thành phẩm dạng tấm được đưa vào dây chuyền luyện kín để làm mềm trước khi sản xuất Công đoạn nhiệt luyện qua các trục cán giúp cao su tấm trở nên mềm mại hơn, đảm bảo chất lượng cho quá trình gia công tiếp theo Việc luyện kín và nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao tính dẻo dai và độ bền của cao su thành phẩm.
Cán tràn mành bố thép là quá trình sản xuất mành bố thép bằng cách cán tràn hỗn hợp cao su hai mặt với sợi mành kim loại, tạo thành sản phẩm chắc chắn và bền Trong quá trình này, các ống chỉ mành kim loại được cố định trên dây chuyền sản xuất, giúp giảm sự ngưng tụ ẩm và hạn chế dính bám của cao su lên sợi kim loại, nhờ đó nâng cao chất lượng sản phẩm Quá trình cán mành thép được thực hiện trong phòng điều hòa không khí để đảm bảo điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tối ưu Sợi kim loại được định hướng và phân phối đều qua các bước, đi qua khe giữa và trục trên của máy cán trắng, nơi chúng được cán lớp cao su với nhiệt độ từ 75°C đến 90°C, tạo thành mành thép chất lượng cao, phù hợp với các ứng dụng công nghiệp.
Cán vải mành là quá trình sử dụng tấm vải mảnh phủ lên lớp cao su để xử lý trên máy cần trán vải Vải sau đó được cuộn và đưa qua bộ phận cân vải, rồi vào bộ phận định tâm để đảm bảo độ chính xác trước khi tiến hành quá trình cán trắng Trong quá trình cán tráng, cao su sẽ được đưa vào để tạo lớp phủ mịn màng, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.
6 sẽ được phủ đều lên 2 bên mặt vải Tấm vải trắng cao su sau khi sau khi ra khỏi máy sẽ cuộn lại đưa qua công đoạn cắt
Cắt vải mành: vải mảnh sau khi cán tráng với cao su được cất với góc dưới góc
Vải sau khi cán tráng được đưa qua hệ thống cắt rãnh trên máy cắt nghiêng ở nhiệt độ 0° hoặc 5°, đảm bảo chuẩn xác và hiệu quả Sau đó, vải sẽ được cuộn lại và vận chuyển tới công đoạn hình thành lốp tải mảnh chéo, quy trình quan trọng trong sản xuất lốp xe tải chất lượng cao.
Quá trình cắt mành thép bao gồm việc cắt các mảnh kim loại sau khi cán tráng với cao su, với góc cắt từ 75-85° và chiều dài phù hợp theo từng loại kích cỡ của lốp Ép tanh được thực hiện trên dây chuyền bọc lanh, trong đó dây kim loại từ cuộn lớn được cuộn thành các ứng suất nhỏ hơn sau khi qua thiết bị cuộn thẳng, sau đó vòng thép được bện lại và bọc quanh dây thép bện lớp cao su tráng để chuẩn bị cho bước tiếp theo Tiếp theo, quá trình ép mặt lốp và hông lốp xảy ra khi cao su sau luyện được vận chuyển qua dây chuyền ép, nơi áp lực được điều chỉnh phù hợp để tạo độ dày đúng yêu cầu của từng phần của lốp Sau khi ép, cao su được làm nguội qua bể nước, và sau đó khí nén được thổi để tách nước trước khi chuyển qua bộ phận cắt Các đoạn cao su sẽ được cắt thành từng phần theo tiêu chuẩn của lốp, với nhiệt độ nước làm mát khoảng 35 – 40°C, đảm bảo chất lượng và độ chính xác của sản phẩm cuối cùng.
Quá trình thành hình lốp tải mành thép bắt đầu bằng việc đưa các thành phần như mảnh thép, hông lốp và mặt lốp vào máy để tạo hình ban đầu, đảm bảo các chi tiết được lắp ráp chính xác theo thiết kế ban đầu Quá trình này diễn ra trên máy thành hình qua việc luồn vật liệu qua trống thành hình, sau đó lắp vòng tanh, dán nối các lớp mành thép theo số lớp phù hợp, và ép các mép lốp đến hông và mặt lốp Sau khi hình thành, thân vỏ xe được làm mới bằng công nghệ dùng xăng để đảm bảo độ bền; tiếp đó, vỏ xe sẽ được kiểm tra kỹ lưỡng, kiểm tra các túi khí trước khi chuyển đến công đoạn lưu hoá Đối với lốp tải mành chéo, quá trình thành hình tương tự lốp tải mành thép nhưng sử dụng vải mảnh thay vì mảnh thép, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của từng loại lốp.
Lưu hoá là quá trình đưa lốp đã thành hình vào máy lưu hóa hai khuôn với các thông số nhiệt độ chính xác để đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao Trước khi lưu hoá, cần phun dung dịch cách ly để chống thẹo và chống dính cho lốp, gồm hai loại: dung dịch cách ly bên trong (GIP) và bên ngoài (GOP) Chất phủ bên trong (GIP) chủ yếu gồm 50% nước, 50% đất sét và silicon, giúp bảo vệ bề mặt bên trong lốp, trong khi chất phủ bên ngoài (GOP) có thành phần chính để tạo lớp chống dính và tăng độ bền cho lớp vỏ ngoài của lốp.
Quá trình lưu hoá được thực hiện bằng cách truyền nhiệt trực tiếp qua bề mặt khuôn và hơi nước, trong đó khí nitơ được đưa vào bên trong màng hơi để tạo khí nén thúc đẩy quá trình Khi mở van hơi nước từ ống nguồn vào bình tách lỏng, quá trình lưu hoá bắt đầu, và sau khi kết thúc, nước hơi được xả ra để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo Đối với lốp ôtô tải mảnh thép, quá trình lưu hoá kết thúc mà không dùng nước làm lạnh, còn với lốp ôtô tải chéo, nước được sử dụng để giải nhiệt khuôn và khí nén làm sạch nước; nhiệt độ làm nguội trong khuôn lưu hoá khoảng 70-75°C, trong khi nhiệt độ lưu hoá khoảng 160°C, thời gian lưu hoá phụ thuộc vào từng loại sản phẩm Đối với sản phẩm lắp ráp từ mảnh thép, không sử dụng nước để làm nguội khuôn sau lưu hoá Sau quá trình này, lốp tải mảnh thép được để trên giá cố định để ổn định nhiệt độ và cân bằng tinh học trước khi tiếp tục các công đoạn tiếp theo.
Sau khi sản phẩm lưu hoá, lốp xe sẽ trải qua quá trình kiểm tra chất lượng toàn diện, bao gồm kiểm tra độ cân bằng bằng các chỉ tiêu về độ cứng như cường lực kéo đứt, độ mài mòn, tính thấm khí, sức dính và độ biến dạng bằng thiết bị kiểm tra chuyên dụng cũng như các thước đo bằng tay Ngoài ra, kiểm tra ngoại quan để đảm bảo sản phẩm không có bọt khí, xốp, nứt hoặc các khuyết tật khác là bước không thể thiếu Khi sản phẩm đạt yêu cầu về các tiêu chí này, nó sẽ được nhập kho chuẩn bị phân phối ra thị trường tiêu thụ, đảm bảo chất lượng và an toàn cho người sử dụng.
So sánh 2 quy trình tính ưu việt của sản phẩm lốp tải mành thép và lốp tải mành chéo:
Lốp tải mành thép tạo ra có tính năng bền hơn, tuổi thọ san phẳng lâu hơn nên hạn chế được lốp hư thải ra môi trường
Quy trình sản xuất lốp tải mành thép yêu cầu công đoạn cản trán mành thép bát buộc phải được thực hiện trong phòng điều hòa không khí để đảm bảo chất lượng Quá trình lưu hóa lốp không sử dụng nước để làm nguội, giúp giảm thiểu lượng nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất Việc này không những nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường, đảm bảo quy trình sản xuất an toàn và thân thiện với tự nhiên.
Màng hơi được sử dụng trong quá trình lưu hóa lốp tải mành chéo giúp giảm thiểu hư hỏng trong sản xuất Điều này cho thấy sản phẩm tạo thành ít bị hư hỏng hơn, đồng thời giảm lượng chất thải rắn phát sinh, nâng cao hiệu quả và bền vững trong quy trình sản xuất lốp xe tải.
Hạn chế chính của quá trình sản xuất lốp lái mành thép là yêu cầu sử dụng thiết bị hiện đại và công nghệ tiên tiến hơn, dẫn đến vận hành phức tạp hơn và đòi hỏi kỹ thuật cao hơn để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
2.2.3 Các vấn đề môi trường của công ty [2]
Công ty có đội ngũ công nhân gồm 602 người để xử lý chất thải rắn sinh hoạt Theo số liệu thống kê từ công ty, lượng chất thải rắn sinh hoạt hàng năm đạt khoảng 62,4 tấn Các hoạt động quản lý và xử lý chất thải này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì môi trường sạch sẽ và đảm bảo tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường Với số lượng công nhân đông đảo, công ty cam kết nâng cao hiệu quả xử lý chất thải rắn sinh hoạt hàng năm, góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Rác hữu cơ chiếm từ 70-85% trong tổng lượng chất thải sinh hoạt, gồm các loại như rau, củ, quả thừa, thức ăn thừa, hoa quả, cành cây, dễ phân hủy và gây mùi hôi nếu không được xử lý đúng cách Trong khi đó, rác vô cơ chiếm khoảng 15-30%, bao gồm túi nilông, vỏ chai, lọ, đồ hộp bằng nhựa hoặc kim loại Nguy cơ phát sinh mùi hôi và thu hút ruồi nhặng từ các chất thải hữu cơ dễ phân hủy có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe, khả năng làm việc của công nhân và giảm chất lượng môi trường không khí, đất, nước ngầm nếu không có biện pháp quản lý, thu gom phù hợp.
Chất thải rắn không nguy hại bao gồm màng hơi, sản phẩm không đạt tiêu chuẩn, cao su phế thải và các rìa cao su Các loại chất thải này sẽ được dự án thu gom và lưu trữ trong ô chứa phế phẩm cao su tại nhà chứa rác sản xuất Khi khối lượng đủ lớn, dự án sẽ bán cho các cơ sở thu mua cao su phế phẩm để tái chế Hiện nay, cao su phế thải đã qua xử lý tái chế được sử dụng để sản xuất nhiều sản phẩm hữu ích như vật liệu xây dựng, dầu công nghiệp DO, nhựa rải đường và tấm lót sân vườn, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và thúc đẩy phát triển bền vững.
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Phương pháp xử lý cơ học [4]
Phương pháp xử lý nước thải bằng các lực vật lý như trọng trường và ly tâm giúp tách các chất không hòa tan hiệu quả Phương pháp cơ học thường đơn giản, tiết kiệm chi phí và có khả năng xử lý chất lơ lửng cao Các công trình xử lý cơ học được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải, góp phần nâng cao hiệu quả loại bỏ các tạp chất Các thiết bị và công trình xử lý cơ học đã được liệt kê rõ ràng trong bảng để dễ dàng lựa chọn và áp dụng trong thực tế.
Bảng 3 1 Các áp dụng tương ứng của từng công trình Công trình Áp dụng
Song chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng
Bể lắng cát Loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng
Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng, tải trọng BOD và SS
Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải giúp giữ cặn ở trạng thái lơ lửng
Tạo bông Giúp cho việc tập hợp các bông cặn nhỏ thành các bông cặn lớn hơn để có thể tách bằng trọng lực
Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn
Tuyển nổi Tách các hạt lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng của nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học
Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học học hóa học
Màng lọc Tương tự như quá trình lọc Tách tảo từ nước thải sau hồ cố định
3.1.1 Song chắn rác hay lưới chắn rác
Các song chắn hoặc lưới chắn tạp chất thô như gỗ, giẻ, rác thực phẩm và vật thể khô khác giúp giữ lại các vật thể nhỏ gây cản trở hệ thống Song chắn rác thường được lắp đặt trước cửa vào hố thu nước thải trong hầu hết các công trình để ngăn chặn tạp chất lớn xâm nhập gây tắc nghẽn Việc bổ sung lưới chắn rác còn tăng cường hiệu quả lọc và đảm bảo an toàn, thuận lợi cho quá trình xử lý nước thải.
Song chắn rác được phân loại dựa trên kích thước khe hở, bao gồm loại thô, trung bình và mịn để phù hợp với từng mục đích sử dụng Trong đó, song chắn rác thô có khe hở từ 60mm-100mm, giúp giữ lại các vật lớn, trong khi song chắn rác mịn với khoảng cách từ 10mm-25mm phù hợp để loại bỏ các tạp chất nhỏ hơn Việc làm sạch song chắn rác có thể thực hiện thủ công hoặc bằng phương pháp cơ giới, đảm bảo hệ thống thoát nước hoạt động hiệu quả và sạch sẽ.
Hình 3 1 Song chắn rác làm sạch thủ công [15]
Lắng là quá trình xử lý nước thải quan trọng nhằm loại bỏ các chất cặn lơ lửng bằng cách dựa trên sự khác biệt về trọng lượng của các hạt lơ lửng so với nước Quá trình này thường được thực hiện như bước xử lý ban đầu hoặc sau quá trình xử lý sinh học để đảm bảo nước đạt tiêu chuẩn trước khi xả thải Lắng giúp giảm tải lượng chất rắn trong nước, góp phần nâng cao hiệu quả của các công đoạn xử lý tiếp theo trong quy trình xử lý nước thải.
Quá trình lắng có thể chia làm 2 dạng cơ bản phụ thuộc vào trạng thái các hạt cặn lơ lửng trong nước:
Trong chiều dòng chảy, bể lắng được chia thành:
Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang với vận tốc không vượt quá 0,01 m/s và thời gian lưu khoảng 1,5-2,5 giờ, thích hợp cho các công trình xử lý nước có lưu lượng lớn hơn 1500 m³/ngày Bể lắng đứng có dòng chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên với vận tốc 0,5-0,6 m/s và thời gian lưu nước trong khoảng 45-120 phút, nhưng thường có hiệu suất thấp hơn bể lắng ngang từ 10-20%.
Hình 3 2 Cấu tạo bể lắng đứng [15]
Vị trí: Đặt sau song chắn rác, lưới chắn, trước bể điều hòa và bể lắng 1
Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ các cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn Việc loại bỏ cặn nặng giúp giảm lượng cặn bẩn trong quá trình xử lý tiếp theo, đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống xử lý nước Bể lắng cát đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý sơ bộ, góp phần nâng cao chất lượng nước sau các công đoạn khác.
+ Dựa trên lắng rời rạc của hạt tự do
+ Sử dụng định luật stock (dòng chảy tầng)
+ Hàm lượng cặn tương đối thấp với lắng rời rạc
Bể lắng cát gồm 3 loại:
+ Bể lắng cát tròn( có kết hợp khuấy trộn cơ khí)
+ Bể lắng cát thổi khí
Phương pháp tuyển nổi là kỹ thuật được sử dụng để tách các chất không tan hoặc kém lắng trong pha lỏng, bao gồm cả các chất dạng rắn, lỏng hoặc hòa tan như các chất hoạt động bề mặt Trong xử lý nước thải, tuyển nổi giúp loại bỏ các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học một cách hiệu quả Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là khả năng loại bỏ hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm chỉ trong thời gian ngắn, nâng cao hiệu quả xử lý nước.
Quá trình tuyển nổi hoạt động bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào dầu pha lỏng, giúp các bọt khí kết dính với các hạt cặn Khi khối lượng riêng của tổ hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, các hạt cặn sẽ nổi lên mặt nước, dễ dàng thu gom và xử lý Quá trình này là phương pháp hiệu quả để tách các tạp chất khỏi chất lỏng trong các hệ thống xử lý nước và công nghiệp.
Hiệu suất quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí, hàm lượng chất rắn
Tùy theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi được thực hiện theo phương thức sau:
Trong phương pháp tuyển nổi bằng khí phân tán, khí nén được thổi trực tiếp vào bể để tạo ra các bọt khí nhỏ từ 0,1-1mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí – nước chứa cặn Các cặn bám vào bọt khí, sau đó nổi lên trên mặt nước để dễ dàng thu gom, giúp quá trình tách chất rắn ra hiệu quả hơn.
Tuyển nổi chân không là quá trình bơm khí qua nước ở áp suất chân không để loại bỏ các khí hòa tan Trong phương pháp này, không khí trong nước được bão hòa ở áp suất khí quyển sau đó thoát ra khỏi nước thông qua hệ thống chân không Tuy nhiên, do hệ thống này thường gặp nhiều khó khăn trong vận hành và có chi phí cao, nên ít được sử dụng phổ biến trong thực tế.
Tuyển nổi bằng khí hòa tan là phương pháp sử dụng quá trình sục khí vào nước ở áp suất cao (2-4atm) để hòa tan khí trong chất lỏng Khi giảm áp đột ngột, khí hòa tan sẽ thoát ra ngoài và tạo thành các bọt khí nhỏ, giúp phân tách các chất nổi rõ trên bề mặt Phương pháp này thường được ứng dụng trong xử lý nước thải, nâng cao hiệu quả tách các chất rắn lơ lửng hoặc các tạp chất có trong nước.
Bể điều hòa giúp khắc phục các vấn đề vận hành do lưu lượng dao động, từ đó nâng cao hiệu suất của quá trình xử lý nước Thường được đặt sau xử lý bước 1, trước xử lý sinh học và trước bể lắng 1 để đảm bảo ổn định lưu lượng và tối ưu hoá quá trình xử lý nước thải.
Bể điều hòa có hai dạng chính gồm điều hòa trong dòng và điều hòa ngoài dòng Điều hòa trong dòng giúp ổn định lưu lượng và tải lượng bằng cách chứa tất cả các dòng chảy vào bể, đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục và an toàn Trong khi đó, điều hòa ngoài dòng xử lý các lưu lượng lớn hơn giới hạn cho phép, giúp kiểm soát tốt hơn tốc độ chảy và duy trì hiệu quả hoạt động của hệ thống xử lý nước Các loại bể điều hòa này đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định quá trình vận hành của hệ thống cấp thoát nước.
Các ưu điểm khi áp dụng bể điều hòa lưu lượng
- Xử lý sinh học được nâng cao, giảm nhẹ quá tải, pha loãng các chất gây ức chế sinh học và pH được ổn định
- Chất lượng đầu ra và hiệu quả nén bùn của bể lắng đợt 2 được cải thiện do bông cặn đặc chắc hơn
- Diện tích bề mặt lọc giảm, hiệu quả lọc được nâng cao, và hơn nữa chu kì rữa lọc đồng đều hơn do tải lượng thuỷ lực thấp hơn
Trong quá trình xử lý hóa học, việc kiểm soát ổn định tải lượng hóa chất giúp dễ dàng điều chỉnh giai đoạn chuẩn bị và châm hóa chất, nâng cao độ tin cậy của quá trình xử lý Điều này đảm bảo quá trình thực hiện diễn ra chính xác, hiệu quả và an toàn hơn.
Dùng để lọc những hạt phân tán nhỏ mà trước đó không lắng được Các loại phin lọc dùng vật liệu dạng tấm và hạt
Dạng tấm lọc thường được làm từ các vật liệu như thép có đục lỗ, lưới thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau hoặc các loại vải như thủy tinh, amiăng, bông, len và sợi tổng hợp Loại tấm này cần có khả năng trở lực thấp, đồng thời đảm bảo độ bền và độ dẻo cơ học để không bị hỏng hóc trong quá trình lọc.
Các phương pháp xử lý hóa học và hóa lý [4]
3.2.1 Phương pháp xử lý hóa lý
Phương pháp hóa lý được sử dụng để loại bỏ các hạt lơ lửng phân tán cùng các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan trong nước Công đoạn xử lý hóa lý thường được thực hiện sau quá trình xử lý sinh học nhằm nâng cao hiệu quả loại bỏ các tạp chất Các phương pháp hóa lý phổ biến bao gồm keo tụ tạo bông, hấp phụ, trao đổi ion, chiết ly và chưng cất, giúp làm sạch nước một cách hiệu quả và đảm bảo chất lượng nước đầu ra ngày càng cao.
Một số ưu điểm của phương pháp như:
- Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật
- Có thể hoàn nguyên để thu hồi một số chất có giá trị kinh tế
- Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn
3.2.2 Phương pháp keo tụ tạo bông
Trong nguồn nước, các hạt keo nhỏ có kích thước từ 0,1-10 micron thường tồn tại dưới dạng các phân tử phân tán, khó bị loại bỏ do không nổi cũng không lắng Kích thước nhỏ của các hạt này tạo ra tỷ lệ diện tích bề mặt so với thể tích rất lớn, làm tăng vai trò của các phản ứng hóa học bề mặt Quá trình keo tụ, nhằm trung hòa điện tích bề mặt của các hạt keo, là bước quan trọng để phá vỡ tính bền của các hạt này Khi điện tích của các hạt keo được trung hòa, chúng liên kết với nhau thành các bông cặn lớn, nặng hơn và dễ lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông trong xử lý nước.
Phương pháp này giúp loại bỏ hoàn toàn các chất bẩn hòa tan trong nước mà các phương pháp xử lý sinh học và các kỹ thuật khác không thể loại bỏ được, đặc biệt đối với các hợp chất có hàm lượng rất nhỏ Đây là giải pháp hiệu quả để xử lý các hợp chất hòa tan có độc tính cao, cũng như các chất gây mùi vị và màu sắc khó chịu trong nước, đảm bảo chất lượng nước sạch và an toàn hơn.
Các chất hấp thụ phổ biến được sử dụng trong xử lý nước thải gồm than hoạt tính, đất sét, silicagel, keo nhôm và một số chất tổng hợp hoặc chất thải như xỉ mạ sắt Trong đó, than hoạt tính là chất hấp thụ được sử dụng nhiều nhất nhờ khả năng hấp thụ tốt các hợp chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ dàng Hiệu quả hấp thụ phụ thuộc vào đặc tính của từng chất và hàm lượng chất bẩn có trong nước thải Các hợp chất hữu cơ dễ bị hấp thụ gồm phenol, anilin, sunfonic acid, thuốc nhuộm và các hợp chất thơm.
Sử dụng phương pháp hấp thụ có thể hấp thụ đến 58 – 95% các chất hữu cơ và màu
Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hòa tan lẫn nhau, một chất thứ ba có thể hòa tan theo quy luật phân bố, giúp giảm nồng độ chất bẩn trong nước thải Khi đưa dung môi vào chứa nước bẩn và khuấy đều, các chất bẩn hòa tan vào dung môi theo quy luật phân bố, từ đó làm giảm lượng chất bẩn trong nước Tiếp theo, tách dung môi khỏi nước giúp làm sạch nước thải, phương pháp này gọi là phương pháp trích ly để loại bỏ các chất bẩn hòa tan hiệu quả.
Hiệu suất xử lý nước thải chủ yếu phụ thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩn trong dung môi, nhằm nâng cao hiệu quả tách loại các hợp chất ô nhiễm Giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi đóng vai trò quan trọng trong quá trình này, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nước thải Chọn lựa dung môi phù hợp với hệ số phân bố tối ưu sẽ giúp nâng cao hiệu suất xử lý nước thải, đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm chi phí trong quá trình xử lý.
-Tháp trích ly với vòng tiếp xúc (vòng đệm)
- Tháp trích ly kiểu vòi phun tia
- Tháp trích ly với đĩa roto quay
- Tháp trích ly kiểu rung
- Tháp trích ly kiều lắng – trộn
3.2.5 Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là quá trình các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi ion với các ion cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc Các chất tham gia vào quá trình này gọi là các ionit hay chất trao đổi ion, chúng hoàn toàn không tan trong nước Quá trình trao đổi ion đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước và các ứng dụng công nghiệp khác.
Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là các cationit, mang tính axit Trong khi đó, các chất hút các ion âm gọi là anionit, mang tính kiềm Nếu một chất có khả năng trao đổi cả cation lẫn anion, người ta gọi đó là các ionit lưỡng tính.
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nước thải khỏi các kim loại như
Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và chất phóng xạ
Phương pháp này giúp thu hồi các kim loại có giá trị với hiệu quả xử lý cao, góp phần tối ưu hóa quá trình tái chế và giảm thiểu thất thoát tài nguyên Nhờ khả năng tách muối hiệu quả, nó được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp và nước thải, đảm bảo chất lượng nước sạch và an toàn cho môi trường.
Axit và bazơ cùng với nước thải có độ axit hoặc độ kiềm cao không được phép xả trực tiếp vào hệ thống thoát nước hoặc nguồn nước tự nhiên Trong các nhà máy dệt nhuộm, độ pH của nước thải thường dao động từ 4 đến 12, do đó cần thiết phải thực hiện quá trình trung hòa để điều chỉnh pH về mức tối ưu cho quá trình keo tụ, đảm bảo bảo vệ môi trường và hiệu quả xử lý nước thải.
Hoá chất dùng để trung hoà nước thải chứa axit là xút hoặc vôi
Trong nhà máy dệt nhuộm để trung hoà nước thải chứa axit và kiềm người ta thường trộn lẫn các loại nước thải này với nhau
Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học tận dụng khả năng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải, đặc biệt là ở dạng hòa tan hoặc phân tán nhỏ Phương pháp này phù hợp để áp dụng sau khi đã loại bỏ các tạp chất phân tán thô, giúp quá trình xử lý nước thải đạt hiệu quả cao nhất.
Phương pháp sinh học chia làm hai nhóm:
- Trong điều kiện tự nhiên
- Trong điều kiện nhân tạo
Phần này chỉ chú ý đến xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo Ưu điểm:
- Diện tích công trình nhỏ, gọn, kín
- Có thể kiểm soát được lượng khí thải sinh ra
- Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn ổn định
3.3.1 Các phương pháp hiếu khí xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo
Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank, hoạt động chuyển hoá chất thải diễn ra hoàn toàn nhờ hoạt động sống của nhiều loại vi sinh vật khác nhau Các vi sinh vật trong bể Aerotank tồn tại dưới dạng huyền phù và có xu hướng lắng đọng xuống đáy, do đó việc khuấy trộn dung dịch trong aerotank là rất cần thiết để duy trì quá trình xử lý hiệu quả.
3.3.1.1 Tác động của hệ thống cấp khí
Không khí được cung cấp nhờ một motor nén khí dùng cho:
- Cung cấp oxy cho tế bào vi sinh vật
- Làm xáo trộn dung dịch, tăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào vi sinh vật và vật chất
- Tăng nhanh quá trình sinh sản của vi khuẩn
- Tăng nhanh sự thoát khỏi dung dịch của các chất khí được tạo thành trong quá trình lên men
Tăng nhanh khả năng thoát nhiệt trong aerotank là rất quan trọng để duy trì quá trình xử lý hiệu quả Để cung cấp oxy tối ưu cho hệ thống, người ta sử dụng các phương pháp như thổi khí, nén khí, làm thoáng cơ học và kết hợp thổi khí, nén khí với hệ thống cơ học Các biện pháp này giúp nâng cao hiệu suất oxy hoá và đảm bảo quá trình xử lý nước diễn ra liên tục, hiệu quả.
Khi cung cấp khí vào aerotank cần lưu ý mấy điểm sau:
- Không khí phải được cung cấp đầy đủ và đều khắp aerotank để tăng hiệu quả xử lý
- Các lỗ phân phối khí thải được phân phối đều trong các ống dẫn khí ra
Tác động của cánh khuấy:
- Làm tăng mức độ hoà tan của oxy
- Làm tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất hữu cơ có trong Aerotank
- Làm tăng khả năng tách hai tế bào trong quá trình sinh sản của vi khuẩn do tác động cơ học của dòng chảy
3.3.1.2 Một số bể Aerotank tiêu biểu
Aerotank tải trọng cao bậc một
Aerotank tải trọng cao nhiều bậc
Aerotank tải trọng cao xen kẽ bể lắng bùn
Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh
Aerotank với hệ thống nhỏ giọt (bể sinh học)
3.3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng
Lượng oxy tiêu thụ: Phải làm sao cho hàm lượng oxy hoà tan không nhỏ hơn 2mg/l Nồng độ chất hữu cơ
Chất dinh dưỡng: Cần thiết phải đảm bảo các nguyên tố dinh dưỡng BOD:N:P
0:5:1 Độc tố: phenol, kim loại nặng, muối vô cơ và NH3
3.3.2 Các phương pháp kị khí
Dựa trên sự chuyển hoá vật chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy nhờ rất nhiều loài vi sinh vật yếm khí tồn tại trong nước thải
Sản phẩm của quá trình là CH4 , CO2, N2, H2S, NH3 trong đó CH4 chiếm nhiều nhất
Phân hủy kị khí có thể chia làm 6 quá trình:
- Lên men các đường và aminoacid
- Phân hủy kị khí các axit béo mạch dài và rượu
- Phân hủy kị khí các axit béo dễ bay hơi (ngoại trừ acidacetic)
- Hình thành khí metan và acidacetic
- Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2
Các quá trình này có thể hợp thành 4 giai đoạn xảy ra đồng thời:
Quá trình thủy phân là quá trình enzyme do vi khuẩn tiết ra chuyển hóa các phức chất không tan thành các hợp chất đơn giản hơn hoặc hòa tan như amino acid và acid béo Quá trình này diễn ra chậm và tốc độ phụ thuộc vào các yếu tố như pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả phân hủy sinh học.
Quá trình acid hóa là kết quả của hoạt động của các vi khuẩn lên men, chuyển hóa các chất hòa tan thành các hợp chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S cùng với sinh khối mới Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong phân giải sinh học, góp phần tạo ra các sản phẩm hữu ích trong nhiều ứng dụng công nghiệp và sinh học Acid hóa giúp cải thiện hiệu quả xử lý chất thải, nâng cao năng suất trong các quá trình lên men sinh học.
- Acetic hoá: Vi khuẩn acetic chuyển hoá các sản phẩm của giai đoạn acid hoá thành acetat, H2 , CO2 và sinh khối mới
- Methanol hoá: Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kị khí acid acetic,
H2,CO2, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới
Trong công nghệ xử lý kị khí cần lưu ý những yếu tố quan trọng:
- Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt
- Tạo tiếp xúc đủ giữa sinh khối vi khuẩn với nước thải
Khi hai yếu tố trên đáp ứng công trình xử lý kị khí có thể áp dụng tải trọng rất cao
3.3.2.1 Các công nghệ xử lý kị khí a Quá trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn
Bể xáo trộn liên tục phù hợp để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ hòa tan dễ phân hủy nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ, nhờ khả năng xáo trộn hoặc tuần hoàn khí biogas để duy trì quá trình Thời gian lưu sinh khối trong bể xáo trộn thường từ 12 đến 30 ngày, đòi hỏi thể tích lớn hơn so với các công nghệ xử lý khác để đảm bảo hiệu quả phân hủy kị khí Loại bể này có khả năng chịu đựng tốt trong điều kiện có độc tố hoặc khi tải trọng đột ngột tăng, giúp quá trình xử lý diễn ra ổn định và hiệu quả hơn.
Quá trình xử lý bao gồm hai giai đoạn chính: phân hủy kị khí với quá trình xáo trộn hoàn toàn và sau đó là lắng hoặc tách riêng phần cặn sinh học Bùn sau khi được tách ra sẽ được tuần hoàn trở lại vào bể phân hủy kị khí để duy trì hiệu quả xử lý và giảm thiểu lượng chất thải tồn đọng.
Hệ thống tiếp xúc kị khí hiệu quả theo tải trọng chất hữu cơ từ 0,5 đến 10 kgCOD/m³/ngày, với thời gian lưu nước linh hoạt từ 12 giờ đến 5 ngày, giúp xử lý chất thải sinh học tối ưu Lọc kị khí, sử dụng giá thể cố định dòng chảy ngược dòng, là phương pháp xử lý sinh học phổ biến, phù hợp với các hệ thống yêu cầu hoạt động ổn định và hiệu quả cao trong quá trình xử lý nước thải.
Bể lọc kị khí là loại bể chứa đầy vật liệu rắn cố định như đá, sỏi, than, vòng nhựa, tấm nhựa hoặc vòng sứ để làm giá thể cho vi sinh kị khí bám trên bề mặt Nước thải được phân bố đều từ dưới lên, tiếp xúc với màng vi sinh bám dính, giúp tăng lượng sinh khối trong bể và kéo dài thời gian lưu bùn Hệ thống này còn cần thêm hệ thống xáo trộn bằng khí Biogas sinh ra từ quá trình phân hủy kị khí, được phân phối qua hệ thống dưới lớp vật liệu và máy nén khí biogas, để duy trì quá trình kị khí bám dính xuôi dòng hiệu quả.
Nước thải chảy qua lớp giá thể Modul theo hướng từ trên xuống, tạo ra các dòng chảy nhỏ, tương đối thẳng, giúp tối ưu quá trình xử lý nước thải chứa hàm lượng SS cao Lớp giá thể này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả làm sạch và giảm thiểu các chất ô nhiễm trong nước thải Khi nước thải đi qua hệ thống, dòng chảy đều và kiểm soát tốt sẽ hỗ trợ quá trình phân hủy các chất bẩn, cải thiện chất lượng nước đầu ra.
Phương pháp xử lý bùn cặn
Bùn cặn từ bể lắng một và hai có thể được sử dụng để làm phân bón cho đất trồng và để san lấp mặt bằng Tuy nhiên, khi sử dụng làm phân bón, cần phải xử lý kim loại nặng để đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn môi trường và sức khỏe.
Hệ thống xử lý ổn định làm khô bùn cặn thường được thiết kế thành hai ngăn, mỗi ngăn có khả năng chứa lượng bùn cặn từ 6 tháng đến 3 năm Quá trình phân hủy yếm khí diễn ra liên tục trong suốt thời gian này, giúp bùn cặn chuyển đổi sang trạng thái ổn định và giảm thiểu mùi hôi Thiết kế này đảm bảo hiệu quả trong việc xử lý bùn cặn, nâng cao khả năng sinh trưởng của vi sinh vật và giảm thiểu tác động đến môi trường.
Phương pháp xử lý hiếu khí bùn cặn giúp phân hủy hiệu quả chất hữu cơ trong bùn từ bể lắng một và bể lắng hai Quá trình này bao gồm việc thu gom bùn và khuấy trộn hoặc thổi khí để thúc đẩy quá trình phân hủy hiếu khí Sau khi bùn đã ổn định, nó sẽ được chuyển tới sân phơi bùn để xử lý tiếp theo, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tái sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên.
Phương pháp cô đặc bùn cặn bằng trọng lực hay tuyển nổi:
Phương pháp trọng lực là một quy trình xử lý nước thải trong đó dung dịch bùn được đưa vào tâm bể để cặn lắng theo trọng lực, giúp tách các hạt rắn ra khỏi nước Sau quá trình lắng, cặn được lấy ra từ đáy bể để xử lý hoặc tiêu hủy Nước đã qua quá trình lắng được thu hồi bằng máng xung quanh bể và chuyển về khu xử lý tiếp theo, đảm bảo hiệu quả loại bỏ các chất rắn rời khỏi nước.
Phương pháp tuyển nổi hoạt động bằng cách thổi khí vào hỗn hợp bùn cặn ở áp suất cao, sau đó giảm áp suất xuống mức bình thường của không khí để tạo ra các bọng khí li ti Những bọng khí này bám vào các hạt bông cặn, làm giảm tỷ trọng của chúng, khiến chúng chuyển động lên phía trên và nổi lên mặt nước Phương pháp này hiệu quả trong việc tách các hạt rắn khỏi nước trong quá trình xử lý chất thải.
Phương pháp làm ổn định bùn cặn:
- Mục đích: Giảm tác động gây bệnh, giảm mùi hôi, làm giảm hoặc loại trừ khả năng thối rữa, dễ làm khô bùn cặn
- Dùng clo, vôi hoặc hiếu khí để ổn định bùn
Phương pháp làm khô bùn cặn:
+ Làm giảm khối lượng vận chuyển
+ Cặn khô dễ đưa đi chôn lấp hoặc đem đi sử dụng
+ Giảm lượng nước ô nhiễm có thể gây ô nhiễm nước ngầm
ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Thông số ô nhiễm đầu vào và yêu cầu nước thải đầu ra
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Xí Nghiệp Lốp Radial thuộc công ty cổ phần Công Nghiệp Cao Su Miền Nam công suất 500m 3 /ngày.đêm
Tiêu chuẩn xả thải: QCVN 40:2011/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (cột B) với hệ số Kq=0,9 và Kf=1,1
Bảng 4 1 Đặc tính nước thải và tiêu chuẩn đầu ra của Xí Nghiệp Lốp Radial [1]
Thông số Đơn vị Đầu vào
Dựa trên kết quả tổng hợp thu được, các chỉ tiêu ô nhiễm cần xử lý gồm: BOD5, COD, SS, N, P thêm vào đó là bổ sung xử lý dầu mỡ
Mức độ ô nhiễm cụ thể của nước thải như sau:
- SS vượt quy chuẩn 2,5 lần
- COD vượt quy chuẩn 3,3 lần
- BOD5 vượt quy chuẩn 7,5 lần
- Tổng N vượt quy chuẩn 1,5 lần
- Tổng P vượt quy chuẩn 1,6 lần
- Dầu mỡ khoáng vượt quy chuẩn 4 lần
Các chỉ tiêu cần xử lý trong nước thải Xí Nghiệp Lốp Radial được thể hiện trong bảng 4.2
Bảng 4 2 Các chỉ tiêu nước thải cần xử lý STT Thông số Đơn vị Đầu vào Đầu ra Hiệu suất
Lựa chọn công nghệ xử lý
Với các tiêu chí đảm bảo được yêu cầu thiết kế và chất lượng nước thải có tính ổn định cao
Hệ thống đơn giản, dễ vận hành, dễ bảo dưỡng
Thiết bị xử lý không gây ô nhiễm thứ cấp như tiếng ồn hay mùi hôi, đảm bảo bảo vệ môi trường sống và làm việc Không ảnh hưởng tiêu cực đến khu vực xử lý cũng như các khu vực lân cận, góp phần duy trì không khí trong lành và môi trường sạch đẹp.
Giá thành hợp lí, công nghệ hiện đại, không lạc hậu
4.2.1 Xử lý dầu mỡ, khoáng
Dầu mỡ và rác thải là những chất không hòa tan trong nước và rất khó phân hủy trong tự nhiên, gây ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình xử lý nước thải Để đảm bảo hiệu quả của hệ thống xử lý, cần sử dụng bể tách dầu mỡ nhằm loại bỏ dầu mỡ khỏi nước thải trước khi đưa vào hệ thống chính Việc này giúp giảm tắc nghẽn và bảo vệ thiết bị, nâng cao hiệu quả xử lý nước sạch.
Loại bỏ SS ra khỏi nước thải nhờ quá trình lắng trọng lực Các loại bể lắng thường được sử dụng được trình bày trong bảng 4.3
Bảng 4.3 So sánh một số bể lắng thường gặp
Loại bể Ưu điểm Nhược điểm
Có thể làm hố thu cặn ở đầu bể hoặc dọc theo chiều dài bể Hiệu quả xử lý cao
Giá thành cao Thời gian lắng lâu Chiếm diện tích xây dựng lớn
Thiết kế nhỏ gọn Diện tích xây dựng không nhiều
Thuận tiện tuần hoàn và xả bùn
Hiệu quả xử lý thấp hơn lắng ngang
Chi phí xây dựng tốn kém
Diện tích xây dụng trung bình
Hiệu quả lắng cao Thuận tiện tuần hoàn xả bùn
Chi phí xây dựng cao
Hệ thống gạt bùn làm việc trong điều kiện ẩm ướt nên nhanh hư hỏng
Vận hành đòi hỏi kinh nghiệm Cần thời gian bảo trì thiết bị
Từ bảng so sánh 4.3 bể lắng đứng có thanh gạt bùn là lựa chọn phù hợp, không chiếm nhiều diện tích hiệu quả lắng cao
Xử lý BOD,COD cần xác định sử dụng phương pháp hiếu khí hay kỵ khí hoặc cả hai
Trong quá trình xử lý nước thải, cả phương pháp hiếu khí và kỵ khí đều mang lại những ưu điểm riêng biệt Tuy nhiên, việc chọn lựa phương pháp phù hợp nhất còn phụ thuộc vào tỷ lệ BOD5/COD và nồng độ các hợp chất hữu cơ trong nước thải Việc xác định chính xác các yếu tố này giúp tối ưu hóa quá trình xử lý, nâng cao hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm và tiết kiệm chi phí vận hành.
Nồng độ BOD5 và COD trong mẫu nước không cao, với BOD5 đạt 300 mg/l (dưới giới hạn 500 mg/l), cho thấy quá trình xử lý hiếu khí có thể hiệu quả Các công trình xử lý hiếu khí hiện nay thường được ứng dụng để xử lý nước thải có mức BOD5 phù hợp, như trình bày trong bảng 4.4.
Bảng 4 4 So sánh các công trình hiếu khí
Công trình Ưu điểm Nhược điểm
Bể Aerotank Được sử dụng rộng rãi
Hiệu quả xử lý cao, triệt để
Chi phí đầu tư xây dựng và vận hành thấp
Nhu cầu dinh dưỡng cao
Bùn sinh ra nhiều tốn chi phí xử lý bùn
Chi phí cho năng lượng sục khí cao
Xây dựng và vận hành đơn giản
Bể SBR Cấu tạo đơn giản
Hiệu quả xử lý cao
Khử được các chất dinh dưỡng nito
Tiết kiệm diện tích vì không sử dụng bể lắng
Chất lượng nước đầu ra phụ thuộc khả năng gạn lớp nước phía trên
Hệ thống thổi khí dễ bị tắc do bùn
Khó khăn trong lắp đặt hẹ thống tự động
Unitank Cấu trúc gọn, giảm chi phí xây dựng, tiết kiệm diện tích
Quá trình xử lý linh hoạt, dễ nâng cấp hệ thống
Không cần bơm bùn hồi lưu giúp tiết kiệm được điện năng
Không có khả năng điều khiển sinh khối
Vận tốc nước chảy tràn trên bề mặt phải đủ lớn
Cần người vận hành có trình độ
Chi phí đầu tư thiết bị tự động cao
Theo bảng số sáng ngày 4.4, công nghệ Aerotank là lựa chọn phù hợp nhất cho các dự án xử lý nước thải Công nghệ SBR cũng là một giải pháp hiệu quả, tuy nhiên đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn cao và giám sát liên tục do đây là công nghệ cải tiến phức tạp hơn so với các loại bùn hoạt tính thông thường.
Bể Aerotank phối hợp cùng bể Anoxic hiệu quả trong việc loại bỏ Nitơ và Phốt-pho khỏi nước thải Quá trình tuần hoàn nước từ Aerotank trở về bể Anoxic là cần thiết để nâng cao nồng độ nitrat đầu vào, giúp tối ưu hóa quá trình xử lý chất lượng nước.
Đề xuất quy trình công nghệ
4.3.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ
4.3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Dòng thải từ quá trình sản xuất được qua song chắn rác thô để loại bỏ các vật có kích thước lớn, đảm bảo hệ thống vận hành hiệu quả Rác giữ lại tại song chắn rác sẽ được thu gom hàng ngày và xử lý như rác thải sinh hoạt để bảo vệ môi trường Sau đó, nước sạch sẽ được đưa tới bể thu gom để chuẩn bị cho các bước xử lý tiếp theo.
Nước thải sau khi chảy vào bể thu gom được bơm chìm bơm lên máy tách rác tinh với các khe có kích thước 2mm để loại bỏ cặn rắn Tiếp theo, nước thải đi vào bể tách dầu mỡ, nơi dầu mỡ nhẹ nổi lên mặt nước và được thu gom vào các máng dầu mỡ Dầu mỡ sau đó chảy vào thùng chứa để xử lý chất thải nguy hại, đảm bảo vệ sinh và bảo vệ môi trường.
Nước thải chảy vào bể điều hòa nhằm đảm bảo ổn định nồng độ và lưu lượng dòng thải Trong bể điều hòa, lắp đặt máy thổi khí giúp tránh hiện tượng lắng cặn và phân hủy kị khí hiệu quả Sau đó, nước thải được truyền qua bể Anoxic bằng hai bơm chìm để tối ưu quá trình xử lý nước thải.
Bể Anoxic là nơi tiếp nhận nước thải sau bể điều hòa cùng dòng dung dịch xáo trộn gồm bùn hoạt tính và nước thải từ bể sinh học hiếu khí, cũng như dòng bùn tuần hoàn từ bể lắng bùn sinh học Trong điều kiện thiếu khí, quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ và khử Nitrat diễn ra nhờ các vi sinh vật sử dụng Nitrat và Nitrit làm chất oxi hóa để sản sinh năng lượng Quá trình khử Nitrat xảy ra trong bể Anoxic theo phản ứng hóa học đặc trưng, giúp giảm lượng Nitrat trong hệ thống xử lý nước thải.
6NO3 - +5CH3OH => 5CO2 + 3N2 + 7H2O +6OH -
Trong bể Anoxic, việc lắp đặt thiết bị khuấy chìm đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sự hỗn loạn, giúp khí N2 sinh ra từ quá trình khử Nitrat dễ dàng thoát lên khỏi mặt nước, nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.
Nước thải chảy qua bể sinh học hiếu khí Aerotank, nơi khí được cung cấp bằng máy thổi khí để duy trì nồng độ oxi hòa tan từ 1,5-2 mgO2/L, giúp vi sinh vật hiếu khí chuyển hoá chất hữu cơ thành nước và CO2 đồng thời giảm khí ức chế quá trình sinh sống của chúng Lượng khí phù hợp đảm bảo sự xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính, tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật tiếp xúc với các chất cần xử lý, đồng thời thúc đẩy quá trình sinh trưởng, nitrat hoá, tiêu thụ các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải Quá trình này dẫn đến việc hình thành bông bùn sinh học có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực, giúp xử lý hiệu quả các thành phần ô nhiễm trong nước thải.
Sau bể Aerotank, các bông bùn sinh học hình thành trong nước thải và được loại bỏ nhờ quá trình lắng trọng lực trong bể lắng sinh học Thiết kế đặc biệt của bể tạo môi trường yên tĩnh giúp bùn lắng xuống đáy dễ dàng Trong quá trình lắng, nước thải đi từ dưới lên trên qua ống trung tâm, trong khi bùn lắng xuống và được gom vào đáy bể, sau đó chảy qua ống dẫn bùn vào bể chứa bùn Bùn sau lắng được tuần hoàn về bể A- noxic để duy trì quá trình xử lý, còn bùn dư được bơm đến bể nén bùn để xử lý tiếp.
Sau khi tách bùn, nước thải được xử lý bằng chlorinate để khử trùng, đảm bảo an toàn trước khi thải ra cống thoát nước Nước thải đã qua xử lý tiếp tục chảy vào hệ thống xử lý nước thải tập trung của KCN Uyên Hưng, góp phần bảo vệ môi trường khu công nghiệp.
Trong quá trình xử lý sinh học, bùn vi sinh được hình thành trong bể sinh học, góp phần xử lý chất ô nhiễm trong nước thải Tuy nhiên, khi bùn vi sinh phát triển vượt quá mức, khả năng xử lý của hệ thống giảm xuống do bùn chết và lắng xuống đáy bể Lượng bùn dư này cần được loại bỏ định kỳ bằng cách đưa về bể nén bùn để duy trì hiệu quả của quá trình xử lý.
Tại bể nén bùn, sau một thời gian nén cố định nhằm tăng nồng độ và cô đặc bùn, nguyên liệu này được đưa vào máy ép để tách nước, giảm độ ẩm và thể tích Bùn sau quá trình ép được xử lý theo đúng quy định, đảm bảo an toàn và đạt tiêu chuẩn xử lý chất thải.
Nước tách bùn phát sinh từ bể nén bùn và máy ép bùn được đưa về bể thu gom
TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH HỆ THỐNG XỬ LÝ
Xác định các thông số tính toán
5.1.1 Xác định lưu lượng tính toán nước thải
Lưu lượng trung bình ngày đêm (Qtb-ngd):
Lưu lượng trung bình giờ (Qtb-h):
24= 20,833 m 3 /h Lưu lượng trung bình giây (Qtb-s):
Lưu lượng lớn nhất giờ (Qmax-h):
Lưu lượng lớn nhất giây (Qmax-s):
Trong đó: Kch: hệ số không điều hòa chung của nước thải (II)
Tính toán thiết kế các công trình đơn vị
Song chắn rác là thiết bị giúp loại bỏ rác thô và tạp chất từ nước thải trước khi đưa vào hệ thống xử lý, góp phần ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn ống dẫn, giảm thiểu hư hỏng thiết bị và nâng cao hiệu quả hoạt động của các công trình xử lý nước thải phía sau.
Lưu lượng tính toán: Qmax3,3 m 3 /h=0,0093 m 3 /s
Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía trước SCR, v=0,3-0,6 m/s [4]
Diện tích mặt cắt ngang: F= 𝑄 𝑚𝑎𝑥
0,5 =0,0186 m 2 Chọn chiều rộng mương: Bk=0,4m
Chiều cao lớp nước trong mương:
Bán kính thủy lực của mương dẫn:
Hệ số độ nhớt động học của nước thải (ở 30 o C): υ=0,801x10 -6 m 2 /s
Hệ số dòng chảy Reynolds:
Hệ số sức cản do ma sát theo chiều dài mương (λ) được xác định theo công thức:
Trong đó: Độ nhám tương đương (∆e) và hệ số phụ thuộc độ nhám thành kênh với thành phần chất lơ lửng trong nước thải (a2) được xác định theo Bảng 5.1
Loại ống ∆e a 2 Hệ số nhám n
Bê tông và bê tông cốt thép 0,20 100 0,014
Kênh Gạch 0,315 110 0,015 Đá có trát vữa xi măng 0,635 150 0,017
Chọn mương dẫn nước thải làm từ đá có trát vữa xi măng: ∆e = 0,315 và a20
31 Độ dốc thủy lực của mương dẫn: i= 𝜆
2×9,81 =4,611x10 -3 =0,461 % Với gia tốc trọng trường g=9,81 m/s 2
Các kích thước của SCR được mô tả như Hình 5.1
Hình 5 1 Các kích thước SCR [6]
Các thông số tính toán SCR được trình bày trong bảng 5.2
Bảng 5 2 Các thông số thiết kế SCR [6]
Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Khoảng cách giữa các thanh chắn b mm 16-25
Bề dày thanh chắn s mm 5-15
Chiều sâu thanh chắn d mm 25-38
Góc nghiêng của SCR với phương ngang α độ 45-60
Góc mở rộng trước SCR φ độ 15-20
Hệ số tính tới khả năng thu hẹp của dòng chảy K1 - 1,05 Chọn song chắn rác có kích thước khe hở: bmm
Chọn bề dày thành chắn: s=8mm
Chọn chiều sâu thanh chắn: d mm
Vận tốc nước qua khe: v=0,5 m/s
Chiều cao lớp nước: hl= 0,0465m
Số lượng khe hở cần thiết:
0,5×0,016×0,0465 =22,25 chọn n# khe Chiều rộng thiết kế SCR:
Hệ số sức cản cục bộ của SCR:
+ α là góc nghiêng SCR so với phương ngang, chọn α = 60 o
+ β là hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn lại a (β=2,42)
Hệ số β được xác định theo bảng 5.3 và hình 5.2
Bảng 5 3 Hệ số β của thanh SCR [4]
Hình 5 2 Tiết diện của thanh SCR [4]
Tổn thất áp lực qua SCR:
+ K2: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bị vướng ở SCR (K2=2-3)
+ vmax: vận tốc nước thải ứng với lưu lượng lớn nhất, vmax=0,5 m/s
Chiều dài phần mở rộng trước SCR:
Chiều dài phàn mở rộng sau SCR:
Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR
Với: chiều cao bảo vệ của SCR, chọn hbv=0,5m [4]
Chiều dài xây dựng mương đặt SCR:
Với Ls là chiều dài phần mương đặt SCR
Số liệu thiết kế mương dẫn và song chắn rác được trình bày trong bảng 5.4
Bảng 5 4 Kết quả tính toán mương dẫn và song chắn rác
TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều cao mực nước hl m 0,0465
2 Chiều rộng song chắn rác Bs m 0,54
3 Chiều rộng khe hở b mm 16
4 Số lượng khe hở n khe 23
5 Bề dày thanh chắn s mm 8
6 Số lượng thanh chắn - thanh 22
7 Chiều dài mở rộng trước SCR L1 mm 200
8 Chiều dài mở rộng sau SCR L2 mm 100
9 Chiều dài mương dẫn L mm 1650
10 Chiều rộng mương dẫn Bk m 0,4
11 Chiều sâu mương dẫn H mm 600
12 Góc nghiêng SCR với phương ngang α độ 60
13 Góc mở rộng trước SCR φ độ 20
Hàm lượng chất lơ lửng sau khi qua song chắn rác giảm 3% còn lại:
Bể thu gom nước thải tập trung là hệ thống thu gom toàn bộ nước thải từ các công đoạn sản xuất và sinh hoạt của xí nghiệp, đảm bảo an toàn vận hành Việc tập trung này giúp duy trì lưu lượng nước thải tối thiểu cần thiết để bơm hoạt động hiệu quả Hệ thống bể thu gom nước thải không những giúp kiểm soát ô nhiễm môi trường mà còn nâng cao hiệu quả xử lý nước thải công nghiệp, phù hợp với quy định bảo vệ môi trường.
Bể thu gom nằm dưới mặt đất vì đường ống dẫn nước thải từ các công đoạn sản xuất đểu được đặt dưới cao trình mặt đất
Kích thước bể thu gom:
Lưu lượng tính toán: Qmax= 33,3 m 3 /h=0,555 m 3 /phút
Thời gian lưu nước bể thu gom t= 10-30 phút [4], chọn t0 phút
Chiều cao hữu ích: Hi= 1,6m
Chiều cao bảo vệ Hbv= 0,3m
Chiều cao xây dựng Hxd=Hi+Hbv=1,6+0,3=1,9m
Chọn chiều dài chiều rộng: LxW= 4,4x2,5 m
Thể tích làm việc Vi=LxWxHi=4,4x2,5x1,6,6 m 3
Thể tích xây dựng thực tế: Vxd=LxWxHxd=4,4x2,5x1,9 ,9 m 3
Lưu lượng tính toán: Qmax=0,555 m 3 /phút
Cột áp cần thiết, H1=6m (bể thu gom -3m, bể điều hòa +3m)
Tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường, chọn H2=2m
Tổng cột áp của bơm: Hb=H1+H2=8m
Sử dụng 2 máy bơm chìm (1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng) hoạt động luân phiên để bơm nước thải từ bể thu gom qua mương lắng cát
Chọn bơm chìm hãng EBARA 80DL 51,5, W = 1,5 kW, H = 16m
Sử dụng 2 van 1 chiều và 2 van bướm cho 2 bơm Chọn van 1 chiều và van bướm của hãng SAMWOO VALVE
Tính đường ống dẫn nước
Chọn vận tốc nước trong ống dẫn v=1,5m/s
Q bom v m Đường kính ống dẫn nước: D=2 1000 A 2 1000 0, 0062 88,85
Bảng 5 5 Thông số thiết kế bể thu gom
STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế
3 Ống dẫn nước ra mm 100
Máy tách rác giúp loại bỏ hiệu quả các loại rác có kích thước nhỏ khỏi nước thải, từ đó giảm nguy cơ tắc nghẽn đường ống và bơm Việc loại bỏ rác nhỏ từ đầu giúp hệ thống xử lý nước thải hoạt động trơn tru hơn, nâng cao hiệu quả xử lý ở các công trình tiếp theo Sử dụng máy tách rác là giải pháp tối ưu để duy trì hệ thống xử lý nước sạch, bền bỉ và tiết kiệm chi phí bảo trì.
5.2.3.2 Lựa chọn máy tách rác
Lưu lượng tính toán Qmax= 33,3 m 3 /h
Chọn máy tách rác trống quay hãng Toro, mẫu Defender TR63/90 với các thông số kỹ thuật được thể hiện trong hình 5.3
Hình 5 3 Thông số kỹ thuật máy tách rác Defender TR63/90
Bể tách dầu mỡ hiệu quả trong việc loại bỏ dầu mỡ và cặn nổi có trong nước thải, giúp ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn đường ống Việc sử dụng bể tách dầu mỡ góp phần tăng hiệu quả xử lý của các công trình xử lý nước thải phía sau, đảm bảo hệ thống hoạt động bền vững và ổn định Đây là giải pháp tối ưu để duy trì môi trường sạch sẽ, giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống xử lý nước thải.
Lưu lượng tính toán: Qmax3,3 m 3 /h=0,555 m 3 /phút
Chọn thời gian lưu nước bể tách mỡ: t phút
Kích thước bể tách mỡ:
Chọn chiều cao hữu ích: Hi=3m
Chọn chiều cao bảo vệ: Hbv=0,5m
Chiều cao xây dựng: Hxd=Hi+Hbv=3+0,5=3,5m
Bể tách dầu mỡ thông thường gồm hai ngăn cách nhau bằng tường và kết nối dưới đáy, giúp phân chia quá trình xử lý chất thải hiệu quả Ngăn đầu tiên hoạt động như một bẫy mỡ, nơi dầu có trọng lượng riêng nhỏ hơn nước nổi lên và chảy qua máng thu đặt phía trên vào ống dẫn dẫn đến thùng thu gom Ngăn thứ hai tiếp nhận nước sau khi đã tách dầu, đảm bảo chất thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn an toàn Việc thiết kế này giúp tối ưu hóa quá trình phân tách dầu mỡ, ngăn ngừa tắc nghẽn và giữ gìn vệ sinh nơi xử lý.
2 nước ổn định, không còn dầu mỡ tự chảy sang bể điều hòa Các kích thước của từng ngăn được chọn như sau
Chọn chiều dài, chiều rộng bể: LxB=4,5x1,5(m)
Diện tích mặt bằng xây dựng của bể: LxB=4,5x1,5=6,75m 2
Ngăn nước ra nằm ở cuối bể, chọn tiết diện hình vuông, cạnh 1m
Diện tích phần ngăn tách mỡ: 6,75-1=5,75m 2
Máng thu nước chọn chiều rộng là 0,3m, chiều sâu 0,5m so với cao trình bể Chiều dài máng thu 1,5m
Chọn ống nhựa uPVC ∅90mm dẫn dầu mỡ ra ngoài thùng thu gom
Ống dẫn nước thải ra khỏi bể:
Nước tự chảy ra khỏi bể, chọn vận tốc nước ra v=0,5m/s
Lưu lượng nước thải Qmax=0,00925m 3 /s Đường kính ống nước ra:
Chọn lổ đục tường 150x150mm
Số liệu thiết kế bể tách mỡ được trình bày trong bảng 5.6
Bảng 5 6 Kết quả tính toán bể tách mỡ
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Kích thước ngăn nước vào m 2 5,75
2 Kích thước ngăn nước ra m 1x1x3,5
3 Kích thước máng thu dầu mỡ m 1x0,3x0,5
4 Đường kính ống thu dầu mm 90
5 Kích thước ống nước ra mm 150x150
Bể điều hòa giúp ổn định lưu lượng và nồng độ các chất trong nước thải, đảm bảo hệ thống phía sau hoạt động hiệu quả và ổn định Hệ thống sục khí trong bể điều hòa thúc đẩy quá trình khuấy trộn nước thải, ngăn chặn mùi khó chịu phát sinh từ quá trình yếm khí và giúp các cặn lắng không tích tụ dưới đáy bể.
Tính toán kích thước bể điều hoà:
Thời gian làm việc 1 ca của xí nghiệp là 8h
Chọn thời gian lưu của bể điều hòa là 8h
Vậy thể tích bể điều hoà:
Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 4m
Chiều cao tổng cộng bể:
Chọn chiều dài của bể L = 8,0m
Tính toán bơm nước thải tại bể điều hoà:
Nước thải được bơm qua bể sinh học thiếu khí (Anoxic)
Ta chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên nhau
Lưu lượng mỗi bơm chọn Qbơm = 500m 3 /ngày đêm = 20,833m 3 /h
: là hiệu suất chung của bơm, ta chọn = 0,7
Chọn 2 bơm chìm nước thải EBARA 80DL 51,5, W = 1,5 kW, H = 16m
Sử dụng 2 van 1 chiều và 2 van bướm cho 2 bơm Chọn van 1 chiều và van bướm của hãng SAMWOO VALVE
Tính toán đường ống dẫn nước từ bể điều hòa sang bể anoxic:
Chọn vận tốc nước trong ống dẫn v = 1,5m/s
Đường kính ống dẫn nước:
Chọn ống PVC ∅75×1,5mm PN4
Tính toán thiết bị cấp khí để xáo trộn nước thải trong bể điều hòa:
Tốc độ khí nén để xáo trộn R = 14 l/m 3 phút
Lưu lượng khí cần để xáo trộn:
Tốc độ dòng khí trong ống dẫn khí chính: v = 8m/s
Tiết diện của ống chính:
Chọn ống uPVC ∅90×1,5mm PN3
Khí đi từ ống chính sang 6 ống nhánh được lắp theo chiều dọc bể cách đáy 20cm Lưu lượng khí mỗi ống:
0, 389 o 6 khí ong so ng phút
Tốc độ dòng khí trong ống nhánh: v = 6m/s
Tính lại vận tốc ống nhánh:
Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa loại Heywel RSD 168 có q= 6m 3 /h, đường kính 168mm, kích thước bọt 1-3mm
Chọn số dĩa là 24 đĩa
Cách bố trí đĩa phân phối khí
- Ống chính nối với bơm khí, từ 1 ống chính nối với 6 ống nhánh, trên mỗi ống nhánh có 4 đĩa phân phối
- Theo chiều dài bể 8,0m, ta bố trí như sau: khoảng cách giữa 2 nhánh ngoài cùng với thành bể làm 1,0m, khoảng cách giữa 2 đĩa trên 2 ống nhánh khác nhau là 1,2m
- Theo chiều rộng bể 5,2m, ta bố trí như sau: khoảng cách giữa 2 đĩa ngoài cùng với thành bể là 0,9m, khoảng cách 2 đĩa trong cùng một ống nhánh là 1,0m
- Trụ đỡ đặt ở giữa 2 đĩa kế nhau L× B × H = 0,2m × 0,1m × 0,2m
Tính toán hệ thống máy thổi khí
Lưu lượng khí cần cấp: Q = 2,333m 3 / phút = 0,0389m 3 /s Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí:
Hd = (hd + hc) + hf + H = 0,4 + 0,5 + 4,5 = 5,4m = 0,514at
Trong hệ thống ống dẫn, tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống (hd) và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh (hc) đóng vai trò quan trọng Tổng cộng, các tổn thất này không vượt quá 0,4 mét, đảm bảo hiệu quả truyền tải Ngoài ra, tổn thất qua các lỗ phân phối (hf) cũng cần kiểm soát chặt chẽ, không vượt quá 0,5 mét để duy trì áp lực tối ưu trong hệ thống.
H – độ ngập sâu của ống sục khí, H = 4,5m
Công suất máy thổi khí tính theo quá trình nén đoạn nhiệt:
G – tải lượng không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây (kg/s):
Q – lưu lượng không khí, Q = 0,0389m 3 /s r – khối lượng riêng của không khí, r = 1,2kg/m 3
R – hằng số khí lý tưởng, R = 8,314KJ/Kmol 0 K
Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào (T1) được tính là 298 K (273 + 25), trong khi áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào (p1) là 1 atm Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra (p2) là 1,534 atm, được tính bằng tổng của 0,534 atm và áp suất ban đầu Hệ số n được xác định là 0,283, phù hợp với hệ số K = 1,395 dành cho không khí.
29,7 – hệ số chuyển đổi e – hiệu suất của máy thổi khí, chọn e = 0,7
Vậy công suất của máy thổi khí là:
Chọn 2 máy thổi khí do hãng Taiko sản xuất, loại RSS100 - có đường kính ống xả ỉ100 Cụng suất cần cung cấp cho động cơ là 3kW Lưu lượng tối đa 6m 3 /phỳt
Bảng 5 7 Thông số bể điều hòa
STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế
3 Ống dẫn nước qua bể Anoxic mm 75
4 Công suất bơm nước qua bể Anoxic HP 1,65
5 Lưu lượng khí ống chính m 3 /phút 2,333
6 Lưu lượng khí ống nhánh m 3 /phút 0,389
7 Đường kính ống chính mm 90
8 Đường kính ống nhánh mm 34
9 Công suất máy thổi khí HP 2,75
10 Số đĩa thổi khí Đĩa 24
Hàm lượng các thành phần sau quá trình xử lý sơ bộ được trình bày trong bảng 5.8
Bảng 5 8 Hiệu suất xử lý sơ bộ
Công trình đơn vị Chỉ tiêu Đơn vị Trước xử lý
Bể Aerotank là nơi diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí, giúp làm sạch nước thải hiệu quả Trong bể, hệ thống máy thối khí và đĩa thổi khí được sử dụng để khuấy đảo hoàn toàn nước thải, cung cấp oxy cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, từ đó tạo ra sinh khối và xử lý các chất hữu cơ trong nước Ngoài ra, bể Aerotank còn thực hiện quá trình nitrat hóa, chuyển đổi ammoni và nitơ hữu cơ thành nitrat, góp phần giảm thiểu các hợp chất gây ô nhiễm trong nước thải.
Hiệu suất xử lý sinh học:
Hiệu suất của hệ thống qua các công trình xử lý sinh học được cho trong bảng 5.9
Bảng 5 9 Hiệu suất xử lý sinh học
Công trình đơn vị Chỉ tiêu Đơn vị Trước xử lý
Các thông số quá trình sinh học:
Với: bCOD (COD phân hủy sinh học) và nbCOD (COD không phân hủy sinh học) bCOD = rbCOD +sbCOD
Với: rbCOD (COD dễ phân hủy sinh học) và sbCOD (COD chậm phân hủy sinh học) bCOD=1,6 x BOD=1,6 x255@8 mg/l [7] nbCOD= COD – bCOD= 425 – 408 mg/l
0,85: tỉ số VSS/TSS được xác định từ thực nghiệm
Giả sử tỉ lệ bpCOD/pCOD= 0,65 [7]
Hàm lượng VSS không phân hủy sinh học: nbVSS= (1 – bpCOD/pCOD) x VSS= (1-0,65) x 180,625c,22 mg/l
Các hệ số động học dùng để tính toán lấy theo bảng 5.10 và bảng 5.11
Bảng 5 10 Các hệ số động học bùn hoạt tính đối với vi khuẩn dị dưỡng ở 20 0 C [7]
Hệ số Ý nghĩa Đơn vị Giới hạn Giá trị tiêu biểu àm Tốc độ sinh trưởng cực đại gVSS/gVSS.ngày 3,0-13,2 6
Ks Hằng số bán vận tốc g bCOD/m 3 5-40 20
Trong quá trình xử lý sinh học, sản lượng tế bào gVSS trên mỗi đơn vị bCOD dao động từ 0,3 đến 0,5 g/g, trung bình đạt 0,4 g/g Hệ số phân hủy nội bào (kd) nằm trong khoảng 0,06 đến 0,2 ngày, trung bình là 0,12 ngày, cho thấy tốc độ phân hủy sinh học phù hợp với các điều kiện thực tế Tỉ lệ mảnh vụn tế bào chết (fd) dao động từ 0,08 đến 0,2 g/g, trung bình là 0,15 g/g, phản ánh mức độ thoái biến của tế bào trong quá trình xử lý Giá trị φ, phụ thuộc vào biến đổi nhiệt độ, được tính theo công thức CT = C20φ T20, với giá trị trung bình trong khoảng 1,03 đến 1,08, đạt 1,07, thể hiện ảnh hưởng rõ rệt của nhiệt độ đến quá trình phân hủy sinh học Hệ số kd cũng có biến đổi phù hợp trong khoảng 1,03 đến 1,08, trung bình là 1,04, phản ánh sự điều chỉnh của tốc độ phân hủy theo nhiệt độ và điều kiện môi trường.
Bảng 5 11 Các hệ số động học nitrat hóa bùn hoạt tính ở 20 0 C [7]
Hệ số Ý nghĩa Đơn vị Giới hạn Giá trị tiêu biểu àmn Tốc độ sinh trưởng cực đại gVSS/gVSS.ngày 0,2-0,9 0,75
Kn Hằng số bán vận tốc gNH4-N/m 3 0,5-1,0 20
Yn Sản lượng tế bào gVSS/gNH4-N 0,1-0,15 0,4 kdn Hệ số phân hủy nội bào gVSS/g bVSS.ngày 0,05-0,15 0,12
KO Hệ số ức chế oxi g/m 3 0,4-0,6 0,15
Giá trị φ do sự thay đổi nhiệt độ CT = C20φ T20 àn - - 1,06-1,123 1,07
Tốc độ sinh trưởng riêng của vi khuẩn nitrat hóa: nm n dn n O
Các hệ số động học vi khuẩn nitrat hóa ở 20 0 C được chọn là: ànm=0,5 gVSS/gVSS.ngày
Kn=0,74 g/NH4-N/m 3 kdn=0,08 gVSS/gVSS.ngày
Chọn nhiệt độ thiết kế là 25 0 C, tính các hệ số động học vi khuẩn nitrat hóa ở
(25 o ) (20 o ) 0, 08 1, 04 0, 097( / ) dn C dn C k k gVSS gVSS ngay
Nồng độ oxi DO=2 mg/l
Nồng độ NH4 + đầu ra N mg/l nm n dn n O
Thời gian lưu bùn lý thuyết: θc= 1 1 2,38
Chọn hệ số an toàn F=2,5 [8]
Thời gian bùn thiết kế: θc=2,5 x 2,38=5,956 ngày
Xác định tăng trưởng sinh khối:
Lượng sinh khối bùn hoạt tính trong bể Aerotank được tính theo phương trình 8-15 [7], gồm sinh khối vi khuẩn dị dưỡng (A), mảnh vụn tế bào chết (B) và sinh khối vi khuẩn nitrat hóa (C) Phương trình này giúp xác định chính xác sự hình thành của bùn hoạt tính, từ đó tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải Việc hiểu rõ thành phần sinh khối này đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát lượng bùn và nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống aerotank.
QP0 m 3 /ngày: lưu lượng tính toán
Y=0,4 gVSS/g bCOD: sản lượng tế bào
Yn=0,12 g/VSS/gNH4-N kdn=0,097 (gVSS/gVSS.ngày)
Xác định lượng nito được nitrat hóa:
NOx=TKN-Ne-0,12PX,bio/Q0,12 45, 94 103
Tính toán nồng độ, khối lượng VSS và TSS: nbVSSc,22 mg/l
Cặn không phân hủy sinh học: D=Q(nbVSS)P0x63,22x10 -3 0,61 (kg/ngày)
Cặn trơ: E=Q(TSS-VSS)P0(212,5-180,625)10 -3 ,94 (kg/ngày)
P P Q nbVSS Q TSS VSS kg ngay
Nồng độ MLSS trong bể Aerotank: X00-4000[7]
Thể tích bể Aerotank: (MLSS=X TSS )
Kiểm tra theo điều kiện khử BOD 5 :
Từ công thức tính tốc độ khử BOD:
Lấy c 6ngày theo tuổi bùn của quá trình nitrat hóa
Thời gian cần thiết để khử BOD:
Thể tích bể Aerotank để khử BOD:
Vnitrat hóa5m 3 và Vkhử BODEm 3
Chọn chiều cao hữu ích của bể Hi=4m
Chọn chiều cao bảo vệ của bể Hbv=0,5m
Chiều cao tổng cộng của bể Hxd=Hi+Hbv=4+0,5=4,5m
Diện tích bề mặt bể S= 195 48, 75 2 i 4
H Chọn chiều dài, chiều rộng: LW=9,5x5
Thể tích làm việc:Vi=LWH=9,5542m 3
Thể tích xây dựng thực tế: Vxd=LWHxd=9,554,5!3m 3
Tỉ số F/M và tải trọng thể tích BOD:
Xác định sản lượng tế bào:
Lượng bùn sinh ra mỗi ngày: PX,TSS,6 (kg/ngày) bCODremoved=Q(S0-S)P0(255-38,25)10 -3 8,37 (kg/ngày)
0, 77 1, 6 obs VSS gTSS gVSS gbCOD gVSS
Nồng độ bùn tuần hoàn từ bể lắng sinh học: Xr@00-12000 mg/l [7]
Lượng bùn dư xả ra trong 1 ngày: Qw= 192 3000 12
Tính lượng oxi cần thiết:
Ro2,26 (kg/ngày)=6,76 (kg/giờ)
Lưu lượng không khí cần thiết:
Hiệu suất chuyển hóa oxi của thiết bị khuếch tán khí E=9% [4]
Khối lượng riêng không khí=1,2 kg/m 3
Phần trăm khối lượng oxi trong 1m 3 không khí#,18% [7]
Lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Aerotank:
Hệ số an toàn, chọn f=1,5 [7]
Lưu lượng để chọn máy thổi khí:
Khối lượng của dòng khí:
Tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài ống: hd
Tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh: hc
Tổn thất qua các lỗ phân phối khí: hf
Tổn thất hd+hc thường không vượt quá 0,4m và tổn thất hf không quá 0,5m
[10] Độ ngập sâu miệng vòi phun của ống phân phối khí: H=Hi=4m Áp lực cần thiết cho hệ thống ống thổi khí:
Hm=(hd+hc)+hf+H=0,4+0,5+4=4,9m Áp lực máy thổi khí theo atm: (1atm,33mH2O)
Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào: P1tm Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra:
Nhiệt độ tuyệt đối của không khí dầu vào: T2+27305 0 K
Hằng số khí R=8,314 kJ/kmol 0 K
Hiệu suất của máy: e=0,7-0,8 [9], chọn e=0,8
Công suất máy thổi khí:
Chọn 2 máy thổi khí do hãng Taiko sản xuất, loại RSS100 – có đường kính ống xả 100 Công suất cần cung cấp cho động cơ là 6 kW Lưu lượng tối đa 8,96m 3 /phút
Hệ thống phân phối khí:
Lưu lượng khí cấp cho bể Aerotank: 405m 3 /h=6,75m 3 /phút=0,113m 3 /s
Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa xốp JETFLED HD270 có đường kính 270mm, phù hợp để tối ưu hiệu quả phân phối khí trong bể Đĩa có diện tích bề mặt F=0,0375 m², giúp đảm bảo cường độ thổi khí đạt 10 m³/giờ, tương đương 0l/phút/đĩa, thuận tiện cho quy trình xử lý khí Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí được tính dựa trên chiều sâu hữu ích của bể, H=4m, được đặt cách đáy bể nhằm đảm bảo hiệu quả phân phối khí tối ưu và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Số đĩa cần phân phối trong bể: 405 40, 5
Q kk n l đĩa Chọn số đĩa 40 đĩa
Cách bố trí đĩa phân phối khí
- Ống chính nối với bơm khí, từ 1 ống chính nối với 8 ống nhánh, trên mỗi ống nhánh có 5 đĩa phân phối
Để phù hợp với chiều dài bể 9,5m, chúng tôi bố trí hệ thống ống dẫn như sau: khoảng cách giữa 2 ống nhánh ngoài cùng và thành bể là 0,9m, đảm bảo an toàn và thuận tiện trong quá trình thi công Ngoài ra, khoảng cách giữa các đĩa trên 2 ống nhánh khác nhau là 1,1m, giúp tối ưu hóa hiệu quả vận hành của hệ thống.
- Theo chiều rộng bể 5 m, ta bố trí như sau: khoảng cách giữa 2 đĩa ngoài cùng với thành bể là 0,5m, khoảng cách 2 đĩa trong cùng một ống nhánh là 1m
- Trụ đỡ đặt ở giũa 2 đĩa kế nhau
Tính toán đường ống dẫn khí Đường ống chính:
Lưu lượng khí trong ống chính: Lc=Qkk=0,113m 3 /s
Chọn vận tốc khí trong ống chính vcm/s [10] Đường kính ống chính
Chọn ống PVC 110 1, 9 mmPN 3 Đường ống nhánh:
Lưu lượng khí trong ống nhánh 0,113 0, 014( 3 / )
Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh, vnh=8m/s Đường kính ống nhánh:
Chọn loại ống thép 50 1 mmPN 4
Lưu lượng bùn tuần hoàn từ đáy bể lắng sinh học về bể Anoxic:
Phương trình cân bằng sinh khối cho bể Anoxic:
Giả sử nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào bể Anoxic X0 không đáng kể, X0=0, phương trình được viết lại như sau:
Với Qr: lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn (m 3 /ngày)
Lượng bùn tuần hoàn Qr=RQ=0,650000 (m 3 /ngày)
Đường kính ống dẫn nước thải vào bể lắng sinh học:
Chọn vận tốc nước thải trong ống vn=0,5 m/s
Lưu lượng bùn tuần hoàn từ lắng sinh học về Anoxic và qua Aerotank: Qr00 m 3 /ngày
Tổng lưu lượng nước thải từ Aerotank vào bể lắng sinh học:
Qv=Q+QrP0+3000 (m 3 /ngày)=0,009 (m 3 /s) Đường kính ống dẫn nước 4 4 0, 009 0,15
Chọn ống nhựa uPVC 160 2, 5 mmPN 3
Bảng 5 12 Thông số thiết kế bể Aerotank
Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Chiều cao tổng Htc 4500 mm
Thời gian lưu T 9 h Đĩa phân phối khí
Mã hiệu - SSI AFD270 - Đường kính đĩa D 270 mm
Số đĩa trên hàng nd 5 cái Đường ống chính Dc 90 mm Đường ống nhánh Dn 40 mm
![Hình 2. 1 Quy trình công nghệ sản xuất lốp ô tô mành thép [1] - THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI XÍ NGHIỆP LỐP RADIAL THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHIỆP CAO SU MIỀN NAM CÔNG SUẤT 500m3 ngày.đêm](https://123doc.top/img.php?url=https%3A%2F%2F123docz.com%2Fimage%2Fdoc_normal.png)