Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải trại chăn nuôi khỉ, công suất 450m3 ngày.đêm

nước thải từ bể điều hòa được bơm qua bể Sinh học Thiếu khí Bể Anoxic.. Xử lý bậc 2 Xử lý bằng phương pháp Sinh học Thiếu khí Anoxic và Sinh học hiếu khí Aerotank: Dựa trên cơ sở bảng ph

Em xin cám ơn phòng Môi Trường của công ty khỉ Việt Nam đã cung cấp tài liệu, giúp

đỡ em hoàn thành bài khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn đến công ty trách nhiệm hữu hạn XDTMDV và MT Hưng Thịnh

Em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã khích lệ và hỗ trợ em trong suốt thời gian học tập

TPHCM ngày 04 tháng 07 năm 2011

SVTH

NGUYỄN ĐẠI TRUNG

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI TRUNG MUÏC LUÏC  LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT……… 8

DANH MỤC BẢNG………9

DANH MỤC HÌNH………11

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THIẾT KẾ……… 12

1.1 Cơ sở pháp lí của dự án……… 13

1.1.2 Nước thải chăn nuôi khỉ……… 13

1.1.3 Nước thải sinh hoạt……….13

1.2 Lưu lượng nước thải……… 13

1.3 Tính chất nước thải trước xử lý……… 13

1.4 Quy chuẩn áp dụng đối với nguồn thải……….14

1.4.1 Các quy chuẩn VIỆT NAM……….14

1.4.2 Bảng số liệu tiêu chuẩn………15

1.5 Mô tả nguồn tiếp nhận sông Đồng Nai……… 17

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ………19

2.1 Mô tả công nghệ……… 19

2.1.1 Xử lý sơ bộ……… 20

2.1.2 Xử lý bậc 2……… 20

2.1.3 Xử lý bùn……….20

2.2 Sơ đồ công nghệ……… 21

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI TRUNG 2.3 Thuyết minh công nghệ……….22

2.3.1 Bể thu gom……….22

2.3.2 Thiết bị tách rác……….23

2.3.3 Bể điều hòa………23

2.3.4 Bể sinh học thiếu khí ANOXIC……… 24

2.3.5 Bể sinh học hiếu khí AROTANK……… 27

2.3.6 Bể lắng 2 ( bể lắng li tâm )……….32

2.3.7 Bể khử trùng……… 34

2.3.8 Bể chứa bùn………35

2.3.9 Bể nén bùn……… 35

2.3.10 Máy ép bùn……… 36

2.4 Tiêu chí thiết kế công nghệ hệ thống xử lý……… 36

2.5 Các hạng mục xây dựng cơ bản………37

2.5.1 Bể thu gom……….37

2.5.2 Bể điều hòa………38

2.5.3 Bể sinh học thiếu khí ANOXIC……….38

2.5.4 Bể sinh học hiếu khí AEROTANK………39

2.5.5 Bể lắng 2………40

2.5.6 Bể khử trùng……… 40

2.5.7 Bể tách bùn……….41

2.5.8 Bể nén bùn……… 42

2.5.9 Nhà điều hành……….42

2.6 Thiết bị công nghệ……… 43

2.6.1 Bơm nước thải dạng bơm chìm cho bể thu gom……….43

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI TRUNG 2.6.2 Bơm nước thải dạng bơm chìm cho bể điều hòa………43

2.6.3 Bơm khuấy trộn dạng bơm chìm cho bể điều hòa……… 44

2.6.4 Bơm nước thải tuần hoàn cho bể sinh học hiếu khí………44

2.6.5 Bơm bùn thải dạng bơm thả chìm cho bể tách bùn………45

2.6.6 Bơm định lượng hoa chất………45

2.6.7 Máy thổi khí………46

2.6.8 Máy ép bùn……….46

2.6.9 Đĩa phân phối khí………47

2.6.10 Ống phân phối trung tâm……… 47

2.6.11 Máng thu nước và chắn bọt (cho bể lắng đứng)……… 48

2.6.12 Hệ thống đường ống công nghệ………48

2.6.13 Hệ thống điện,tủ điện điều khiển……… 48

CHƯƠNG 3 : KINH PHÍ THỰC HIỆN VÀ VẬN HÀNH……… 49

3.1 Kinh phí đầu tư hệ thống xử lý nước thải trại chăn nuôi khỉ công suất 450m 3 /ngày.đêm……….50

3.1.1 Chi phí các hạng mục xây dựng……….50

3.1.2 Chi phí các thiết bị công nghệ………51

3.2 Chi phí vận hành……….55

3.2.1 Chi phí hóa chất……… 55

3.2.1.1 Hóa chất khử trùng………55

3.2.1.2 Hóa chất trợ lắng máy ép bùn………55

3.2.2 Chi phí điện năng……… 56

3.2.3.Chi phí nhân công………56

3.2.4 Chi phí đầu tư xây dựng hệ thống……… 57

3.2.4.1 Chi phí đầu tư xây dựng cho 1m3 nước thải ( tính cho 5 năm ) 57

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI TRUNG 3.2.4.2 Chi phí bảo trì và thay thế thiết bị hệ thống xử lý (tính cho 5 năm)……… 57

3.2.5 Chi phí đầu tư cho 1m3 nước thải đã tính chi phí khấu hao………57

3.2.6 Chi phí vận hành cho 1m3 nước thải chỉ tính chi phí điện,hóa chất và nhân công……… 57

CHƯƠNG 4 : NGHIỆM THU, BẢO HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG………58

4.1 Nghiệm thu và bảo hành………59

4.1.1 Chuyển giao công nghệ……… 59

4.1.2 Hướng dẫn vận hành……… 59

4.1.3 Nghiệm thu và cấp phép………59

4.1.4 Thời gian thực hiện dự án……….59

4.1.5 Kế hoạch xây lắp và vận hành……… 59

4.1.6 Bảo hành……… 59

4.2 Đánh giá các tác động đến môi trường……… 60

4.2.1 Từ môi trường……… 60

4.2.1.1 Trong quá trình xây dựng dự án……… 60

4.2.1.1.1 Đánh giá tác động môi trường……… 60

4.2.1.1.2 Ô nhiễm do khí thải……… 60

4.2.1.1.3 Ô nhiễm do bụi……… 60

4.2.1.1.4 Ô nhiễm do tiếng ồn……… 61

4.2.1.1.5 Ô nhiễm do nước mưa chảy tràn……….61

4.2.1.1.6 Ô nhiễm do nước thải sinh hoạt………62

4.2.1.1.7 Ô nhiễm do chất thải rắn……… 62

4.2.2 Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường………62

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI TRUNG 4.2.2.1 Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do bụi,khí thải……….62

4.2.2.2 Biện pháp giảm thiểu do tiếng ồn………63

4.2.2.3 Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do nước mưa chảy tràn và phòng chống ngập úng………64

4.2.2.4 Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do nước thải sinh hoạt…………65

4.2.2.5 Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do chất thải rắn……… 65

4.2.2.6 Chất thải nguy hại………65

4.2.2.7 Chất thải rắn sinh hoạt……….66

4.2.3 Trong quá trình xử lý nước thải……… 66

4.2.3.1 Đánh giá tác động môi trường……….66

4.2.3.1.1 Ô nhiễm do khí biogas……… 66

4.2.3.1.2 Ô nhiễm do mùi hôi……… 66

4.2.3.1.3 Ô nhiễm do tiếng ồn……… 66

4.2.3.1.4 Ô nhiễm do nước mưa chảy tràn……… 67

4.2.3.1.5 Ô nhiễm do nước thải sinh hoạt………67

4.2.3.1.6 Ô nhiễm do chất thải rắn……… 67

4.2.4 Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường……… 67

4.2.4.1 Khống chế ô nhiễm do khí biogas , mùi hôi……… 67

4.2.4.2 Khống chế ô nhiễm khí thải từ quá trình đốt dầu DO,vận hành máy phát điện dự phòng……… 68

4.2.4.3 Khống chế ô nhiễm do tiếng ồn……… 68

4.2.4.4 Khống chế ô nhiễm do nước mưa chảy tràn và phòng chống ngập úng……… 68

4.2.4.5 Khống chế ô nhiễm do nước thải sinh hoạt……… 69

4.2.4.6 Khống chế ô nhiễm do chất thải rắn……… 69

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI TRUNG 4.3 An toàn vệ sinh lao động……… 70

4.3.1 Trong quá trình xây dựng dự án……… 70

4.3.2 Trong quá trình xử lý nước thải……… 72

4.4 Phòng chống cháy nổ……… ……… 73

4.4.1 Trong quá trình xây dựng dự án……… 73

4.4.2 Trong quá trình xử lý nước thải……… 74

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận……… ……… 77

5.2 Kiến nghị….……….78

TÀI LIỆU THAM KHẢO………79

PHỤ LỤC……… 80

Bảng 2.5.3 Bể sinh học thiếu khí ANOXIC

Bảng 2.5.4 Bể sinh học hiếu khí AEROTANK

Bảng 2.6.1 Bơm nước thải dạng bơm chìm cho bể thu gom

Bảng 2.6.2 Bơm nước thải dạng bơm chìm cho bể điều hòa

Bảng 2.6.3 Bơm khuấy trộn dạng bơm chìm cho bể điều hòa

Bảng 2.6.4 Bơm nước thải tuần hoàn cho bể sinh học hiếu khí

Bảng 2.6.5 Bơm bùn thải dạng bơm thả chìm cho bể tách bùn

Bảng 2.6.6 Bơm định lượng hóa chất

Bảng 2.6.7 Máy thổi khí

Bảng 2.6.8 Máy ép bùn

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI TRUNG

Bảng 2.6.9 Đĩa phân phối khí

Bảng 2.6.10 Ống phân phối trung tâm

Bảng 2.6.11 Máng thu nước và chắn bọt (cho bể lắng đứng)

Bảng 2.6.12 Hệ thống dường ống công nghệ

Bảng 2.6.13 Hệ thống điện,tủ điện điều khiển

Bảng 3.2 Chi phí hóa chất sử dụng cho hệ thống trong 1 ngày

Hình 3 Bể sinh học thiếu khí Arotank

Hình 4 Bể sinh học hiếu khí Aerotank

- Quyết định phê chuẩn Báo cáo đánh giá tác động môi trường số 217/QĐ-QLMT của

Sở Khoa Học Công Nghệ tỉnh Đồng Nai cấp ngày 19/07/1996

- Quyết định phê chuẩn Báo cáo đánh giá tác động môi trường mở rộng diện tíchchăn nuôi số 12/QĐ-KHCNMT của Sở Khoa Học Công Nghệ tỉnh Đồng Nai cấpngày 13/02/2001

1.2 LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI

Nguồn nước thải của của công ty bao gồm:

1.1.1 Nước thải chăn nuôi khỉ của công ty (vệ sinh chuồng trại, nước tiểu, nước phân củakhỉ)

1.1.2 Nước thải sinh hoạt từ hoạt động của cán bộ công nhân viên trong công ty

Dựa theo khối lượng nước cấp thực tế sử dụng của trại khỉ (theo số liệu đồng hồ) hiệntại chỉ số đồng hồ nước sử dụng hàng tháng từ 7.500-8.000m3/tháng, thời gian hoạt động

là 30 ngày/tháng

Lượng nước sử dụng trung bình trong ngày là 250-270m3/ngàyđêm

Để việc đầu tư đạt được hiệu quả và đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả khi nhu cầu

sử dụng nước tăng Công ty nuôi và phát triển Khỉ Việt Nam sẽ đầu tư xây dựng hệ thống

xử lý nước thải với công suất: 450m3/ngàyđêm

Vậy: Lưu lượng thải thiết kế theo yêu cầu là: 450m3/ngàyđêm

1.3 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TRƯỚC XỬ LÝ

Dựa theo số liệu phân tích mẫu nước thải tại cống thoát nước cuối cùng của công

ty để làm cơ sở cho việc thiết kế, thời gian lấy mẫu 15h30 ngày 20/9/2010, thời tiết tạithời điểm lấy mẫu là trời nắng, kết quả phân tích như sau:

Ghi chú: nước thải này đã qua bể tự hoại tại các chuồng khỉ.

1.4 QUY CHUẨN ÁP DỤNG ĐỐI VỚI NGUỒN THẢI

1.4.1 các quy chuẩn VIỆT NAM

Nước thải phát sinh từ trại chăn nuôi khỉ sau khi được xử lý thải ra nguồn tiếp nhậncuối cùng là sông Đồng Nai, đoạn từ dưới hợp lưu Cù lao Ba Xê với khoảng cách 500mđến dưới hợp lưu rạch Bà Chèo với khoảng cách 500m

Theo Quyết định số 16/2010/QĐ-UBND ngày 19/3/2010 của UBND tỉnh Đồng Nai

về việc phân vùng môi trường tiếp nhận nước thải và khí thải công nghiệp trên địa bàntỉnh Đồng Nai, lưu lượng dòng chảy trung bình của sông Đồng Nai > 770 m3/s (đoạn từdưới hợp lưu Cù lao Ba Xê với khoảng cách 500 m đến dưới hợp lưu rạch Bà Chèo vớikhoảng cách 500 m), từ năm 2016 trở đi, nước thải trước khi thải vào đoạn sông này phảiđược xử lý đạt cột A trong QCVN 24:2009/BTNMT

Do đó,nước thải trước khi thải vào nguồn tiếp nhận phải đạt QCVN24:2009/BTNMT, cột A, Kq=1,1, Kf=1,0 Trong đó: Kq là hệ số lưu lượng nguồn tiếpnhận nước thải, Kq=1,1 ứng với trường hợp lưu lượng dòng chảy nguồn tiếp nhận nước

lưu lượng nguồn thải (áp dụng giá trị tối đa cho phép Cmax = C (không áp dụng hệ số

K q và Kf) đối với các thông số: nhiệt độ, pH, mùi, mầu sắc, coliform, tổng hoạt độ phóng

xạ α, tổng hoạt độ phóng xạ β)

1.4.2 Bảng số liệu tiêu chuẩn

Bảng 1.2 Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI

TRUNG

1.5 MÔ TẢ NGUỒN TIẾP NHẬN SÔNG ĐỒNG NAI

Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việt Nam và giữvai trò vô cùng quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của đất nước Sông Đồng Naibắt nguồn từ Cao nguyên Lang biang (Lâm Đồng) chảy qua vùng núi cao nguyên đến hồTrị An (nơi đây đã khai thác sử dụng công trình thuỷ điện Trị An), sau đó chảy ngangqua thành phố Biên Hoà, về thành phố Hồ Chí Minh, đến ngã ba Mũi Đèn Đỏ và hợp lưuvới sông Sài Gòn

Sông Đồng Nai có bề rộng mặt sông dao động từ 400 – 600 m, mực nước sâu từ 15-20 m Với chiều dài dòng chính của sông Đồng Nai là 680 km, tổng diện tích lưu vựccủa hệ thống sông Đồng Nai tính đến Trị An là 14.800 km2, đến Biên Hòa là 23.200 km2,đến Nhà Bè là 28.000 km2 và đến cửa sông Xoài Rập là khoảng 40.000 km2 (bao gồm cảkhu vực Đa Nhim là 750 km2)

Chế độ thủy văn của hệ thống sông Đồng Nai phụ thuộc vào chế độ bán nhật triềukhông đều của biển Đông

Ở vùng hạ lưu châu thổ sông Đồng Nai khoảng 90% và 40% trên tổng diện tích bịảnh hưởng bởi thủy triều và sự nhiễm mặn từ biển Đông Chế độ thủy văn trong vùngtriều rất phức tạp

Biển Đông có chế độ bán nhật triều với biên độ 3,5 – 4,0 m Trong chu kỳ thủy triềuhàng tháng có hai con nước lớn và hai con nước ròng lần lượt xen kẽ nhau Hàng năm,mực nước thường cao hơn trong suốt thời gian từ tháng 12 đến tháng giêng năm sau vàthấp hơn từ tháng 7 đến tháng 8 Dọc theo bờ biển, mực nước cao trung bình là khoảng1,2 – 1,3 m, mức cao nhất là 1,5 – 1,6 m và mực nước thấp trung bình là –2,6 m đến –2,8

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI

TRUNG

(diện tích lưu vực = 7.427 km2) Trong điều kiện tự nhiên, hàng năm trên các sông này có

2 mùa dòng chảy: mùa lũ và mùa cạn tương ứng với mùa mưa và mùa khô

Mùa lũ thường chậm hơn mùa mưa khoảng 1 tháng, từ tháng 7 đến tháng 11 Mùacạn kéo dài từ tháng 12 đến tháng 6 năm sau Tháng kiệt nhất thường là các tháng 2 - 4.Vào tháng 5, tuy là đầu mùa mưa với lượng mưa tương đối khá, nhưng do lưu vực vừatrải qua đợt khô hạn kéo dài làm cho phần lớn nước mưa bị bốc hơi và thấm, dòng chảytrong sông tuy có tăng nhưng không đáng kể

Lưu lượng trung bình sông Đồng Nai, đoạn từ Nam Cát Tiên đến xã Phú Ngọc là346,86 m3/s, đoạn từ Nhà máy Thủy điện Trị An đến dưới hợp lưu Cù lao Ba Xê vớikhoảng cách 500 m là 770,65 m3/s, đoạn từ dưới hợp lưu Cù lao Ba Xê với khoảng cách

500 m đến hạ lưu sông Đồng Nai lớn hơn 770 m3/s

2.1.1 Xử lý sơ bộ

- Tách rác: Trong nước thải chứa nhiều rác, xơ sợi,… vì vậy, yêu cầu đặt 01 thiết bị tách

rác để tách rác thô ra khỏi nước thải trước khi đưa vào hệ thống xử lý

- Bể thu gom: tiếp nhận nguồn nước thải từ các khu vực chăn nuôi Bể thu gom có nhiệm

vụ tiếp nhận, trung chuyển và tận dụng được cao trình của các công trình đơn vị phía sau

- Bể điều hòa: điều hoà nước thải ổn định lưu lượng và nồng độ trong nước thải nước

thải từ bể điều hòa được bơm qua bể Sinh học Thiếu khí (Bể Anoxic)

2.1.2 Xử lý bậc 2

Xử lý bằng phương pháp Sinh học Thiếu khí Anoxic và Sinh học hiếu khí Aerotank:

Dựa trên cơ sở bảng phân tích mẫu nước thải trước xử lý cho thấy các chất bẩntrong nước thải của công ty phần lớn là các chất bẩn có khả năng phân huỷ sinh học Nênviệc chọn bể xử lý sinh học là công trình đơn vị xử lý bậc 2 là phương án khả thi Cụ thể

là trong phương án này sử dụng công nghệ Sinh học Thiếu khí Anoxic để khử nitơ (quátrình khử Nitrate) và Công nghệ Sinh học Hiếu khí Aerotank (quá trình Nitrate Hóa) vớibùn hoạt tính hiếu khí lơ lửng

Lắng: tách bùn vi sinh ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng trọng lực.

2.1.3 Xử lý bùn

Bùn sinh ra từ bể lắng sẽ được định kỳ bơm về bể nén bùn rồi được bơm lên máy épbùn để ép tách nước, bùn khô sẽ được thu gom định kỳ theo đúng qui định của pháp luật

NGUỒN TIẾP NHẬN QCVN 24–2009/BTNMT (CỘT A)

BỂ THU GOM

MÁY ÉP BÙN

Đường bơmĐường tự chảyĐường hóa chấtĐường khíGHI CHÚ

BỂ ĐIỀU HÒA (CÓ THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN)

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi khỉ

công suất: 450 m 3 /ngày đêm.

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI

TRUNG

2.3 THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ

Nước thải phát sinh từ các khu vực chăn nuôi khỉ sẽ theo đường ống dẫn qua songchắn rác thô trước khi tập trung vào bể thu gom

2.3.1 Bể thu gom

Nước thải phát sinh từ khu vực chăn nuôi khỉ được dẫn về bể thu gom Bể thu gom

là công trình chuyển tiếp giữa điểm phát sinh nước thải và trạm xử lý Bể thu gom cónhiệm vụ tiếp nhận, trung chuyển và tận dụng được cao trình của các công trình đơn vịphía sau Nước thải từ bể thu gom được bơm nước thải bơm qua song chắn rác trước khichảy vào bể điều hòa

Tính toán bể thu gom

Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày: Q = 450 m3/ngày.đêm

Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ: Qh

Chọn 20m3/h:

Lưu lượng nước thải giờ max: Qmax = Qh x 2 = 20 x 2 = 40m3/h

Chọn thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 30 phút = 0,5h

Thể tích của bể thu gom

Vì nước thải đã qua hầm tự hoại trước khi qua hệ thống xử lý nên lượng rác trongnước thải không nhiều ta bố trí 1 thiết bị tách rác thủ công có kích thước 0,4m x 0,4m x0,5m, mắt lưới là 0.5mm

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tạo chế độ làmviệc ổn định và liên tục cho các công trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quátải Nước thải sau bể điều hòa được bơm qua bể Sinh học thiếu khí Anoxic

Tính toán bể điều hòa

Chọn thời chứa nước trong bể điều hòa

Thông số thiết kế HRT = 6-12 h

Chọn HRT = t = 10 h

Thể tích bể điều hòa: V =Q h×t=20×10=200 m3

Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 4,7m

Chọn chiều bảo vệ của bể hbv = 0,3m

Bể điều hòa bố trí nắp đậy kín nhằm hạn chế mùi phát tán ra môi trường xung quanh.

Bố trí 1 đượng ống dẫn mùi 60mm từ nắp bể điều hòa nối vào đường ống dẫn mùi của bểThiếu khí trước khi dẫn vào thiết bị hấp thụ mùi bằng dung dích NaOH 10%

- Hiệu quả xử lý COD của bể điều hòa là 5%

ở dạng lơ lửng do tác động của dòng chảy và dạng dính bám trên vật liệu Vi sinh thiếukhí phát triển sinh khối trên vật liệu Plastic có bề mặt riêng lớn và ở dạng lơ lửng Vậtliệu tiếp xúc là vật liệu dạng tấm nhựa gợn song có kích thước 1.000 x 500mm, có diệntích bề mặt riêng 320m2/m3 Vật liệu được cho vào bể với thể tích là 2/3 thể tích bể.Nướcthải sau khi qua bể Anoxic sẽ tự chảy sang Bể sinh học hiếu Aerotank để tiếp tục được xửlý

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI

TRUNG

Mô tả quá trình khử Nitrate (denitrification)

Khử nitrate, bước thứ hai theo sau quá trình nitrate hóa, là quá trình khử nitrogen thành khí nitơ, nitrous oxide(N2O) hoặc nitrite oxide (NO) được thực hiện trong

nitrate-môi trường thiếu khí (Anoxic) và đòi hỏi một chất cho electron là chất hữu cơ hoặc vô

cơ

Hai con đường khử nitrate có thể xảy ra trong hệ thống sinh học đó là:

 Đồng hóa: Con đường đồng hóa liên quan đến khử nitrate thành ammonium sử dụngcho tổng hợp tế bào Nó xảy ra khi ammonium không có sẵn, độc lập với sự ức chế củaoxy

 Dị hóa (hay khử nitrate): Khử nitrate bằng con đường dị hóa liên quan đến sự khửnitrate thành oxide nitrite, oxide nitrous và nitrogen:

NO3-  NO2-  NO(g)  N2O (g)  N2(g)

Một số loài vi khuẩn khử nitrate được biết như: Bacillus, Pseudomonas, Methanomonas, Paracoccus, Spirillum, và Thiobacillus, Achromobacterium, Denitrobacillus, Micrococus, Xanthomonas (Painter 1970) Hầu hết vi khuẩn khử nitrate là dị dưỡng,

nghĩa là chúng lấy carbon cho quá trình tổng hợp tế bào từ các hợp chất hữu cơ Bên cạnh

đó, vẫn có một số loài tự dưỡng, chúng nhận carbon cho tổng hợp tế bào từ các hợp chất

vô cơ Ví dụ loài Thiobacillus denitrificans oxy hóa nguyên tố S tạo năng lượng và nhận

nguồn carbon tổng hợp tế bào từ CO2 tan trong nước hay HCO3

-Phương trình sinh hóa của quá trình khử nitrate sinh học:

Tùy thuộc vào nước thải chứa carbon và nguồn nitơ sử dụng

 Phương trình năng lượng sử dụng methanol làm chất nhận electron:

6 NO3- + 5 CH3OH  5 CO2 + 3 N2 + 7 H2O + 6 OH- (2.1.1)

Toàn bộ phản ứng gồm cả tổng hợp sinh khối:

Tính toán bể sinh học Anoxic

Lượng nước tuần hoàn từ cuối bể Aerotank về đầu bể thiếu khí để khử Nitơ chọn 200%, Qth = 2 x 20 = 40 m3/h

Thông số thiết kế HRT = 2-4h (Metcalf and Eddy, 2003)

Chọn thời gian lưu nước trong bể: HRT = t = 3h

Thể tích của bể: V = (Q + Qth ) x t = (20+40 ) x 3 = 180m3

Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 6,0m

Chọn chiều cao bảo vệ của bể hbv = 0,5m

Nước thải từ bể điều hòa, nước tuần hoàn từ bể sinh học hiếu khí và bùn tuần hoàn từ

bể lắng sẽ được phân phối đều trên diện tích đáy bể, ống chính 114mm, ống nhánh60mm

Bố trí ống thu mùi ở nắp bể dẫn vào thiết bị thấp thụ mùi bằng dung dích NaOH 10%

- Hiệu quả xử lý COD của bể Anoxic là 10%

sục vào), vi sinh hiếu khí tiêu thụ các chất hữu cơ để phát triển, tăng sinh khối và làmgiảm tải lượng ô nhiễm trong nước thải xuống mức thấp nhất

80-sẽ được tuần hoàn 150-200% về bể Anoxic để khử Nitrogen.

Nước thải sau khi qua bể Aerotank sẽ tự chảy qua bể lắng bùn sinh học

Mô tả quá trình Nitrate (nitrification)

Quá trình nitrate hóa là quá trình oxy hóa hợp chất chứa nitrogen, đầu tiên làammonium được chuyển thành nitrite sau đó nitrite được oxy hóa thành nitrate Quá trìnhnitrate hóa diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 chủng loại vi sinh vật tự dưỡng

và từ oxy hoá nitrite khoảng 17,5 kcal/mole nitrite Nitrosomonas và Nitrobacter sử

dụng năng lượng này cho sự sinh trưởng của tế bào và duy trì sự sống Tổng hợp 2phản ứng được viết lại như sau:

NH4 + 2 O2  NO3- + 2 H+ + H2O (3)

- Từ phương trình (3), lượng O2 tiêu thụ là 4,57 g/g NH4 -N bị oxy hóa, trong đó3,43g/g sử dụng cho tạo nitrite và 1.14g/g sử dụng cho tạo nitrate, 2 đương lượngion H+ tạo ra khi oxy hóa 1 mole ammonium, ion H+ trở lại phản ứng với 2 đươnglượng ion bicarbonate trong nước thải Kết quả là 7,14g độ kiềm CaCO3 bị tiêu thụ/

g NH4+-N bị oxy hóa

- Phương trình (3) sẽ thay đổi chút ít khi quá trình tổng hợp sinh khối được xem xétđến, nhu cầu oxy sẽ ít hơn 4,57g do oxy còn nhận được từ sự cố định CO2 , một sốammonium và bicarbonate đi vào trong tế bào

+ Theo U.S.EPA Nitrogen Control Manual (1975): toàn bộ phản ứng oxy hóa và tổng

hợp sinh khối được viết như sau:

NH4+ + 1,83 O2 +1,98 HCO3-  0,021C5H7O2N + 0,98 NO3- + 1,041

H2O +1,88 H2CO3

Nhu cầu O2 là 4,2 g/g NH4 -N bị oxy hóa

+ Theo Gujer và Jenkins (1974): toàn bộ phản ứng oxy hóa và tổng hợp sinh khối đượcviết như sau:

Thời gian lưu bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình SRT =  12ngày

Giá trị của thông số động học: Y = 0,6

Q = 450 m3/ngày

S0 = 427,5 mg/l Hàm lượng BOD5 đầu vào bể Aerotank

S = 30 mg/l BOD5 ra Aerotank

N0 = tổng lượng Amoni đầu vào = 100 mg/l

N = tổng lượng Amoni đầu ra = 5 mg/l

Thể tích bể Aerotank tính theo công thức:

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI

TRUNG

3 0

* * *( ) 450*0,6*12*(427.5 30)

250 (1 * ) 3.000*(1 0,06*12)

Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 4,5m

Chọn chiều bảo vệ của bể hbv = 0,5m

Diện tích bể

2

25055,64,5

du SS

Xác định lưu lượng tuần hoàn: QT

Để nồng độ bùn vi sinh trong bể luôn giữ giá trị: X = 3.000 mg/l Ta có:

Tính lượng Oxy cần thiết

Tính lượng khí cần thiết theo công thức:

Q

X V

Chọn đĩa phân phối khí có đường kính 12 inches, lưu lượng khí qua đĩa: chọn 8m3/

h Số lượng đĩa trong bể là

Nhiệm vụ: lắng các bông bùn vi sinh từ quá trình sinh học và tách các bông bùn này

ra khỏi nước thải đồng thời tuần hoàn và bổ sung bùn hoạt tính về bể sinh học Aerotank Nước thải từ bể sinh học hiếu khí Aerotank được dẫn vào ống phân phối trung tâmcủa bể lắng Nước thải sau khi ra khỏi ống phân phối trung tâm được phân phối đều trên

Mương thu

nước

Sàn công tác Bộ truyền động Máng răng cưa

Vành chặn bọt nổi

Cánh gạt bọt

Ống thu nước sau lắng

Ống trung tâm phân phối nước

Ngăn thu bọt nổi Ống thu bùn

Cánh gạt bùn Ống dẫn nước vào

Đáy và tường bể beton

Nước thải sau khi lắng các bơng bùn sẽ chảy tràn qua máng thu nước và được dẫnqua bể khử trùng

Hình 2.2 Cấu tạo bể lắng.

Tính tốn bể lắng 2

Diện tích bề mặt lắng

vao A

Q

A  L

 LA: Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày)

m

Chọn bể lắng hình Vuông,Chiều dài cạnh bể lắng L A 22,5 4,75 m, chọn 4,8m

Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 4,0m

Chọn chiều bảo vệ của bể hbv = 0,5m

Chiều cao phần thu bùn hbùn = 0,5m

Kiểm tra lại tải trọng chất rắn

Đường kính ống lắng trung tâm: d = 12% x D

Với D là chiều dài = chiều rộng của bể lắng 2

Vậy đường kính ống lắng trung tâm: d = 4,8 x 12% = 0,576 (m); chọn d = 0,6m

Kiểm tra thời gian lưu nước:

- Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn nguồn xả: QCVN 24 –

2009/BTNMT (cột A)

Tính toán bể khử trùng

Chọn thời tiếp xúc của bể khử trùng t = 15 phút = 0,25h

Thể tích bể điều hòa: V =Q h×t=20×0 ,25=5 m3

Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 2,0m

Chọn chiều bảo vệ của bể hbv = 0,5m

Diện tích bể

2

5 2,5 2

Kích thước bể: L x W x H = 1,6m x 1,0m x 2,5m

2.3.9 Bể nén bùn

Tập trung lượng bùn sinh ra từ quá trình sinh học nhằm loại bỏ một lượng nướctrước khi bơm qua máy ép bùn Phần nước sau khi tách bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bểđiều hòa để tiếp tục xử lý

Tính toán bể nén bùn

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: NGUYỄN ĐẠI

TRUNG

Lượng cặn từ bể sinh học: 78,125 kgSS/ngày

Lượng cặn lơ lửng đầu vào trong 1 ngày 0,095 (kg/m3) x 450 (m3/ngàyđêm) = 42,75(kg/ngàyđêm)

Vậy tổng lượng cặn là: 78,125 + 42,75 = 120,9 (kg/ngàyđêm)

Chọn chiều bảo vệ của bể hbv = 0,5m

Chiều cao phần lắng là 2,5m; chiều cao phần chứa bùn là 2,0m

Bố trí 1 máy ép bùn băng tải có công suất 2m3/h (kiểu băng đôi), chiều rộng băngtải 500mm, tốc động băng tải từ 2-8m/phút

Bùn sau khi ép sẽ được đưa vào bao chứa và định kỳ công ty sẽ ký hợp đồng vớiđơn vị có chức năng thu gom xử lý

2.4 TIÊU CHÍ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ

Hệ thống được thiết kế:

Hệ thống hoạt động ổn định, vận hành và bảo trì bảo dưỡng dễ dàng:

Bố trí thiết kế kiến trúc đảm bảo mỹ quan, hài hòa với cảnh quan chung

Thiết bị đính kèm:

- Bơm nước thỉa thả chìm: 02 cái

- Phao báo mực nước: 01 bộ

Thiết bị đính kèm:

- bơm nước thải thả chìm: 02 cái

- phao báo mực nước: 01 bộ

- bơm khuấy trộn: 02 bộ

Bảng 2.5.3.Bể sinh học thiếu khí Anoxic

Chức năng Ôxy hóa chất hữu cơ đồng thời khử

Nitrogen

- Hệ thống đường ống phân phối nước: 01 bộ

2.5.4 Bể sinh học hiếu khí Aerotank

Chức năng Chuyển hóa chất lơ lửng, ôxy hóa chất

hữu cơ đồng thời Ôxy hóa Amonium

Thiết bị đính kèm:

- Đĩa phân phối khí: 01 bộ

- Máy thổi khí hoạt động luân phiên cho bể lọc sinh học: 02 bộ

- Bơm nước thải tuần hoàn: 02 bộ

2.5.5 Bể lắng 2

Chức năng Tách bông bùn từ bể xử lý sinh học ra

khỏi nước thải bằng quá trình lắng

trọng lực