Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy bột giấy Tân Mai thuộc thành phố Biên Hòa Đồng Nai

Việt Nam đang trong thời kỳ đổi mới, nền kinh tế chuyển mình phát triển mạnh mẽ. Các ngành công nghiêp, các đơn vị sản xuất tranh đua phát triển, mở rộng sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về mọi mặt của con người. Cũng như các ngành công nghiệp khác, ngành giấy đang phát triển không ngừng, nhu cầu về giấy hiện nay là rất lớn với chủng loại sản phẩm ngày càng đa dạng. Thế nhưng đó cũng là nguyên nhân của việc lượng nước thải cũng như chất thải khác gia tăng đe dọa ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và cần được kiểm soát.So với nhiều ngành công nghiệp sản xuất khác, ngành giấy có mức độ ô nhiễm cao và dễ gây tác động đến con người và môi trường xung quanh do ô nhiễm từ nguồn nước thải xử lý không đạt yêu cầu.Công nghệ sản xuất giấy của Việt Nam còn tương đối lạc hậu, lượng nước sử dụng trong sản xuất là tương đối lớn. Sự lạc hậu này không chỉ gây lãng phí nguồn nước ngọt, tăng chi phí xử lý nước thải mà còn đưa ra sông, rạch lượng nước thải khổng lồ.Từ nhận thức đó và bằng kiến thức của mình, tôi chọn đề tài thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sản xuất giấybột giấy, nhằm góp một phần vào việc bảo vệ môi trường nước hiện nay cũng như cải thiện bớt tình trạng ô nhiễm môi trường sống của xã hội. Hệ thống được thiết kế tại nhà máy sản xuất giấy – bột giấy Tân Mai thuộc thành phố Biên HòaĐồng Nai.

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam đang trong thời kỳ đổi mới, nền kinh tế chuyển mình phát triểnmạnh mẽ Các ngành công nghiêp, các đơn vị sản xuất tranh đua phát triển, mở rộngsản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về mọi mặt của con người Cũngnhư các ngành công nghiệp khác, ngành giấy đang phát triển không ngừng, nhu cầu

về giấy hiện nay là rất lớn với chủng loại sản phẩm ngày càng đa dạng Thế nhưng

đó cũng là nguyên nhân của việc lượng nước thải cũng như chất thải khác gia tăng

đe dọa ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và cần được kiểm soát

So với nhiều ngành công nghiệp sản xuất khác, ngành giấy có mức độ ônhiễm cao và dễ gây tác động đến con người và môi trường xung quanh do ô nhiễm

từ nguồn nước thải xử lý không đạt yêu cầu

Công nghệ sản xuất giấy của Việt Nam còn tương đối lạc hậu, lượng nước sửdụng trong sản xuất là tương đối lớn Sự lạc hậu này không chỉ gây lãng phí nguồnnước ngọt, tăng chi phí xử lý nước thải mà còn đưa ra sông, rạch lượng nước thảikhổng lồ

Từ nhận thức đó và bằng kiến thức của mình, tôi chọn đề tài thiết kế hệ thống

xử lý nước thải của nhà máy sản xuất giấy-bột giấy, nhằm góp một phần vào việcbảo vệ môi trường nước hiện nay cũng như cải thiện bớt tình trạng ô nhiễm môitrường sống của xã hội Hệ thống được thiết kế tại nhà máy sản xuất giấy – bột giấyTân Mai thuộc thành phố Biên Hòa-Đồng Nai

và bảo vệ tài nguyên môi trường.

Theo thống kê, cả nước có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, trong đó chỉ

có khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép, còn hầu hết cácnhà máy đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng chưa đạt yêu cầu, vìthế tình trạng gây ô nhiễm môi trường do sản xuất giấy cũng đang là vấn đề đượcnhiều người quan tâm

Tại nhà máy giấy Tân Mai mỗi ngày thải ra lượng nước thải tương đối lớn từ

8000 – 9000 m3 Việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải là vấn đề cấp thiết, góp phầngiảm thiểu ô nhiễm môi trường tại nhà máy và các vùng lân cận

1.2 Vị trí thiết kế hệ thống

Để hệ thống xử lý vận hành lâu dài và có hiệu quả thì hệ thống phải đặt bêncạnh phân xưởng sản xuất Nó phải phù hợp với các công trình phụ của nhà máy,đảm bảo vận hành một cách có tuần tự, góp phần tiết kiệm chi phí lắp đặt, thời gianthiết kế

1.3 Nguồn cung cấp điện

Hệ thống xử lý sử dụng điện từ lưới điện cung cấp cho các phân xưởng củanhà máy và qua một biến thế phụ tải riêng Nguồn điện sử dụng trong hệ thống xử lýnước thải chủ yếu là sử dụng cho hệ thống bơm và cho điều hành

1.4 Nguồn cung cấp nước sạch và thoát nước

Nhu cầu sử dụng nước cho hệ thống không đáng kể, chủ yếu là để phục vụcho sinh hoạt của cán bộ công nhân viên trong trạm và vệ sinh công trình, chữacháy…Nguồn nước lấy từ hệ thống cung cấp nước sạch trong các phân xưởng vànhà máy

Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý sẽ được thải ra ngoài sông hồ

1.5 Giao thông vận tải

Hệ thống giao thông ở thành phố Biên Hòa-Đông Nai tương đối thuận lợi,nên việc vận chuyển bùn đến nơi tái chế rất dễ dàng cũng như việc tiêu thụ sảnphẩm do nhà máy sản xuất rất thuận lợi

1.6 Nguồn nhân lực

Hệ thống được điều khiển bởi đội ngũ kỹ sư chuyên ngành được đào tạo cóbài bản trong các trường đại học trên cả nước Đây được xem là nhân tố quan trọngquyết định đến kết quả làm việc của hệ thống xử lý

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN2.1 Các khái niệm và tình hình môi trường tại Việt Nam

2.1.1 Các khái niệm

2.1.1.1 Môi trường

"Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo quan hệmật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sựtồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên." [4-9]

Môi trường sống của con người theo chức năng được chia thành các loại:

- Môi trường tự nhiên bao gồm các nhân tố thiên nhiên như vật lý, hoá học,sinh học…

- Môi trường xã hội là tổng thể các quan hệ giữa người với người

- Ngoài ra, người ta còn phân biệt khái niệm môi trường nhân tạo, bao gồmtất cả các nhân tố do con người tạo nên, làm thành những tiện nghi trong cuộc sống

2.1.1.2 Chức năng của môi trường

Môi trường có các chức năng cơ bản sau:

- Môi trường là không gian sống của con người và các loài sinh vật

- Môi trường là nơi cung cấp tài nguyên

- Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trongcuộc sống và hoạt động sản xuất của mình

- Môi trường là nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới conngười và sinh vật trên trái đất

- Môi trường là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người

2.1.1.3 Ô nhiễm môi trường

"Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạmtiêu chuẩn môi trường" [4-13]

Vậy ô nhiễm môi trường là do:

- Việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức cókhả năng gây hại đến sức khoẻ con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suygiảm chất lượng môi trường.

- Các tác nhân ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng(nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hoá chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và cácdạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ

Tuy nhiên, môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng,nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến mức có khả năng tác động xấu đếncon người, sinh vật và vật liệu

2.1.1.4 Ô nhiễm nước

Hiến chương châu Âu về nước đã định nghĩa:

"Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượngnước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nôngnghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã".[4]

Các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước:

- Do tự nhiên như: mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nướcchất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng

- Do con người: quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng nhưcác chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước

Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễmnước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi cáctác nhân vật lý

2.1.2 Tình hình ô nhiễm môi trường hiện nay của Việt Nam

Nền kinh tế nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đang trên đường côngnghiệp hóa, hiện đại hóa mang lại những thành tựu to lớn góp phần giải quyết cácvấn đề xã hội như xóa đói giảm nghèo, công ăn việc làm, củng cố an ninh quốcphòng

Bên cạnh những lợi ích đó, quá trình hội nhập kinh tế quốc tế cũng gây ranhiều áp lực đối với môi trường

2.1.2.1 Hiện trạng môi trường nước lục địa

Nước lục địa bao gồm nguồn nước mặt và nước dưới đất Nước mặt phân bốchủ yếu trong các hệ thống sông, suối, hồ, ao, kênh, rạch và các hệ thống tiêu thoátnước trong nội thành, nội thị Nước dưới đất hay còn gọi nước ngầm là tầng nước tựnhiên chảy ngầm trong lòng đất qua nhiều tầng đất đá, có cấu tạo địa chất khácnhau

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nước mặt, nước dưới đất đang ngày càng trở nênnghiêm trọng, đặc biệt tại các lưu vực sông và các sông nhỏ, kênh rạch trong nộithành, nội thị Nước dưới đất cũng đã có hiện tượng bị ô nhiễm và nhiễm mặn cụcbộ

Các nguồn gây ô nhiễm nước lục địa:

- Khai thác và sử dụng quá mức tài nguyên nước mặt, nước ngầm

- Nước thải đô thị và công nghiệp

- Nước thải bệnh viện

- Nước thải từ hoạt động nông nghiệp và nước thải từ các nguồn khác tạikhu vực nông thôn, các làng nghề truyền thống…

2.1.2.2 Diễn biến ô nhiễm

Diễn biến ô nhiễm các nguồn nước lục địa:

- Nước mặt: theo các kết quả quan trắc cho thấy, chất lượng nước ở thượnglưu của hầu hết các con sông chính của Việt Nam còn khá tốt, trong khi mức độ ônhiễm ở hạ lưu của các sông này ngày càng tăng do ảnh hưởng của các đô thị và các

cơ sở công nghiệp Với các chất ô nhiễm vượt mức cho phép trên các lưu vực sôngchính như:

+ Hàm lượng BOD5 và NH+

4: vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép 1,5 - 3 lần.+ Hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS): vượt quá ngưỡng tiêu chuẩn cho phéploại A từ 1,5 - 2,5 lần

+ Một số thông số khác: một số điểm cũng đã có dấu hiệu bị ô nhiễm kimloại nặng, coliform, hóa chất bảo vệ thực vật…

+ Trong khu vực nội thành của các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh,Hải Phòng, Huế, hệ thống các hồ, ao, kênh rạch và các sông nhỏ là nơi tiếp nhận vàvận chuyển nước thải của các khu công nghiệp, khu dân cư Hiện nay hệ thống nàyđều ở tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép 5-10 lần(đối với tiêu chuẩn nguồn nước mặt loại B theo TCVN 5942-1995)

- Diễn biến ô nhiễm nước dưới đất:

+ Hiện tượng xâm nhập mặn: hầu hết nước dưới đất tại các vùng ven biển

đều bị nhiễm mặn

+ Việc khai thác nước quá mức và không có quy hoạch đã làm cho mực nướcdưới đất bị hạ thấp

2.1.2.3 Ảnh hưởng của ô nhiễm nước

- Tác động trực tiếp đến sức khỏe, là nguyên nhân gây các bệnh như tiêuchảy (do virut, vi khuẩn, vi sinh vật đơn bào), lỵ trực trùng, tả, thương hàn, viêmgan A, giun, sán

- Làm mất cảnh quan, ảnh hưởng lâu dài đến nền kinh tế nhất là phát triển

du lịch

- Là nguyên nhân của tình trạng thiếu nước sạch, ảnh hưởng lâu dài đến thế

hệ tương lai

Như trên ta đã thấy tác hại vô cùng khủng khiếp khi nguồn nước bị ô nhiễm

Vì vậy trong bối cảnh hiện nay mỗi thành phố, mỗi khu công nghiệp, mỗi nhà máycần phải xây dựng một hệ thống xử lý nước hiệu quả để môi trường sống của chúng

ta bền vững hơn, sức khỏe của con người ngày càng được nâng cao hơn

2.2 Thành phần và tính chất nước thải công nghiệp

Nước thải công nghiệp sinh ra sau khi đã sử dụng nước của các xí nghiệpcông nghiệp Đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhauphụ thuộc vào loại hình công nghiệp và chế độ công nghệ lựa chọn Loại nước thảinày có thể bị ô nhiễm do các tạp chất có nguồn gốc vô cơ hoặc hữu cơ Trong thànhphần của chúng có thể có chứa các dạng vi sinh vật (đặc biệt là nước thải của các

nhà máy giết mổ, nhà máy sữa, bia, mì chính, dược phẩm…), các chất có ích cũngnhư các chất độc hại.

Trong xí nghiệp công nghiệp, nước thải công nghiệp gồm:

- Nước thải công nghiệp qui ước sạch: là loại nước thải sau khi được sửdụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà

- Loại nước thải công nghiệp nhiễm bẩn: đặc trưng của công nghiệp đó vàcần xử lý cục bộ trước khi xả vào mạng lưới thoát nước chung hoặc vào nguồn nướctùy theo mức độ xử lý

Thành phần gây ô nhiễm chính của nước thải công nghiệp là:

+ Các chất vô cơ: chất thải của các nhà máy luyện kim, nhà máy sản xuấtvật liệu xây dựng, nhà máy phân bón vô cơ…

+ Các chất hữu cơ dạng hòa tan (thông qua chỉ tiêu BOD)

+ Các chất hữu cơ vi lượng gây mùi, vị như phenol, benzene…

+ Các chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học như một số dạng thuốc trừ sâu,thuốc diệt cỏ…

+ Chất hoạt tính bề mặt ABS (Alkyl benzene sunfonat), một số các chất hữu

cơ có thể gây độc hại cho thủy sinh vật (benzene, chlorebenzen, toluene…)

+ Trong nước thải công nghiệp còn có thể có chứa dầu, mỡ và các chất nổi,các chất lơ lửng, kim loại nặng, các chất dinh dưỡng (N, P) với hàm lượng cao

2.3 Tổng quan về công nghệ sản xuất giấy – bột giấy

Công nghệ sản xuất giấy được chia làm 2 giai đoạn: Sản xuất bột giấy và xeogiấy Sở dĩ có thể chia ra như vậy vì:

- Nguyên liệu của công đoạn xeo giấy là bột giấy

- Bột giấy được sản xuất từ những nguyên liệu thô như tre, nứa, gỗ…Thành phẩm của công đoạn này là bột giấy, bột giấy có thể được chuyển sang giaiđoạn xeo giấy hoặc làm sản phẩm bán ra thị trường

- Thành phần và nồng độ chất thải trong quá trình sản xuất bột giấy lớn hơnrất nhiều so với gian đoạn xeo giấy

2.3.1.1 Nguyên liệu

Các tế bào thực vật, đặc biệt là tế bào gỗ chứa rất nhiều sợi cellulose, lànguyên liệu thô chính cho công nghệ sản xuất giấy và bột giấy Sợi cellulose chủyếu được cung cấp bởi các nguồn cơ bản sau

- Các loại gỗ: bạch đàn, bồ đề, keo…

- Nguyên liệu ngoài gỗ: tre, nứa, bã mía, rơm rạ…

- Các vật liệu tái sinh: vải vụn, giấy vụn, giấy đã sử dụng…

2.3.1.2 Quy trình công nghệ

Nguyên liệu thô

Chặt, băm nhỏ thành dăm

2.3.2 Giai đoạn làm giấy

Quá trình làm giấy bao gồm trước tiên là chọn lựa, là sự xáo trộn thích hợpcủa bột giấy (gỗ, vải cũ, báo cũ…) Hỗn hợp bột giấy bị phân hủy và xáo trộn trongmáy nhào trộn hay những loại thiết bị nhồi với thuốc nhuộm, để chất lượng sảnphẩm giấy sau cùng đạt chất lượng tốt, người ta cho hồ vào để lắp đầy những lỗ

Nguyên liệu thô(giấy vụn, bột giấy)

cố định, bên trong và bên ngoài mặt hình nón gắn những con dao cùn, máy có tốc độquay có thể điều chỉnh được với mục đích xáo trộn Cuối cùng bột giấy được lọcqua lưới chắn để loại bỏ những dạng vón cục và những bùn tạo vết làm giảm chấtlượng của giấy Kế tiếp bột giấy được chuyển qua những dây đai của lưới chắn vàmang vào máy cán Nước loại bỏ trong giai đoạn này là nước thải xeo, do màu củanước nên người ta còn gọi là nước thải dòng trắng Khuôn in giấy bao gồm nhữngmáy cán sau: máy cán gạn lọc để loại bỏ những giấy không chất lượng, cán hút đểloại bỏ nước, ép và cán khô để khử phần nước còn lại trước khi cho ra giấy và cuốicùng là cán hoàn tất để định hình cuối cùng là sản phẩm giấy Sản phẩm cuối cùngnày dùng vào nhiều mục đích khác nhau như giấy in, báo, giấy gói, giấy viết…

2.4 Hiện trạng môi trường nước của nhà máy

2.4.1 Nước thải sinh hoạt

Nước thải phát sinh do công nhân tắm rửa, vệ sinh…với lưu lượng không cao

và được thải vào hệ thống thoát nước sinh hoạt chung của thành phố

2.4.2 Nước thải công đoạn sản xuất bột giấy

Do bột giấy được sản xuất theo phương pháp cơ nên nước thải từ công đoạnsản xuất bột không phải là dịch đen Tuy nhiên, do có chứa nhiều lignin nên nướcthải vẫn có màu nâu và có độ màu rất cao Đồng thời hàm lượng chất lơ lửng (SS)trong nước thải từ công đoạn này cũng rất cao

Bảng 2.1 Thành phần nước thải [2-482]

pHBOD5 tổng, mg/lCOD, mg/l

SS, mg/l

Độ màu, Pt-CoN-NH3, mg/l

P, mg/l

5.86-6.4671372465330400.5532.34

2.4.3 Nước thải công đoạn xeo giấy

Nước thải từ công đoạn này hầu như có rất ít lignin, độ màu không cao và chứa nhiều bột giấy nên nước có màu trắng đục Hiện nay nước thải từ công đoạn xeo giấy được công ty đưa qua bể lắng để xử lý đồng thời thu hồi lại bột giấy

Bảng 2.2 Thành phần nước thải [2-483]

pHBOD5 tổng, mg/lCOD, mg/l

SS, mg/l

Độ màu, Pt-CoN-NH3, mg/lP-PO43- , mg/l

6.3-7.283314899354501.151.21

2.5 Các phương pháp xử lý nước thải

Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của quá trình xử lý nướcthải là khử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mứcchấp nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn nước thải loại A (TCVN 5945:2005)

Thông số Đơn vị Giá trị tiêu chuẩn loại A

2.5.1 Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ, giúp loại bỏ các tạp chất rắn kích cỡkhác nhau có trong nước thải như rơm cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo, giấy, dầu mỡ nổi, cát

sỏi, các vụn gạch ngói…và các hạt lơ lửng huyền phù khó lắng Các phương pháp

Lọc qua vách ngăn xốp: cách này được sử dụng để tách các tạp chất phân tán

có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng.Phương pháp cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình có thể xảy

ra dưới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngănhoặc áp suất chân không sau vách ngăn

2.5.1.2 Lắng

Quá trình lắng được tiến hành dưới tác dụng của trong lực: nhằm để loại cáctạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước Để tiến hành quá trình này người tathường dùng các loại bể lắng khác nhau Trong công nghệ xử lý nước, theo chứcnăng các loại bể lắng được phân chia thành: bể lắng cát, bể lắng cấp 1, bể lắng cấp

2 Bể lắng cấp 1 có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác,còn bể lắng 2 có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải

Quá trình lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén: những hạt lơ lửngcòn được tách bằng quá trình lắng chúng dưới tác dụng của lực ly tâm trong cácxyclon thuỷ lực hoặc máy ly tâm

Ngoài ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn, nhựanhẹ…) cũng được xử lý bằng phương pháp lắng

2.5.2 Phương pháp xử lý hóa học

Phương pháp xử lý hóa học là giai đoạn xử lý trước khi làm sạch sinh hóa.Tùy thuộc đặc tính các chất bẩn có trong nước thải, người ta chọn các phương pháp

xử lý hóa học khác nhau

2.5.2.1 Phương pháp trung hoà

Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm Để nước thảiđược xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học phải tiến hành trung hòa và điểu chỉnh pH

về vùng 6,6 ÷ 7,6 Trung hòa còn có mục đích làm cho một số kim loại nặng lắngxuống và tách khỏi nước thải

Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịchkiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải

2.5.2.2 Phương pháp keo tụ

Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, thậm chí cảnhựa nhũ tương polymer và các tạp chất khác, người ta dùng phương pháp đông tụ.Khi đó nồng độ chất lơ lửng, mùi, màu sẽ giảm xuống Các chất đông tụ thườngdung là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua…

Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước,lượng cặn tạo thành, …phải được thực hiện bằng thực nghiệm Thông thường liềulượng chất trợ đông tụ cho vào trong khoảng 1÷5 mg/l

2.5.2.3 Phương pháp oxy hóa - khử

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy – hóa như: Clo ởdạng khí và lỏng trong môi trường kiềm, vôi Clorua (CaOCl2), Hipoclorit,Pecmanganat, Ozon,…và các chất khử như: Natri sunfua (Na2S), Natri sunfit(Na2SO3), Sắt sunfit (FeSO4), khí Sunfurơ SO2…Trong phương pháp này các chấtđộc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nướcbằng lắng hoặc lọc

Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, nên quá trình chỉđược dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải

có tính chất độc hại và không thể tách bằng những phương pháp khác

2.5.3 Phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của visinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, có trong nước thải Quá trình hoạtđộng của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa vàtrở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước

Đến nay người ta đã xác định được rằng, các vi sinh vật có thể phân hủy tất

cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo.Mức độ và thời gian phân hủy phụ thuộc vào cấu tạo của chất hữu cơ đó, độ hoà tantrong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng khác

Vi sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chấtkhoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trình dinh dưỡng làm chochúng sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào, đồng thời làm sạch các chất hữu cơhòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ [11-105]

Những công trình xử lý sinh học chia thành hai nhóm:

+ Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tựnhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học, Quá trình xử lý diễn ra chậm, dựa chủyếu vào nguồn oxy và vi sinh vật có trong nước và đất

+ Những công trình xử lý trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học(Biophin), bể làm thoáng sinh học (Aeroten), v.v do các điều kiện tạo nên bằngnhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn

* Căn cứ vào tính chất hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương phápsinh học ra thành 3 nhóm chính như sau:

- Phương pháp hiếu khí (aerobic)

- Phương pháp thiếu khí (anoxic)

- Phương pháp kỵ khí (anaerobic)

* Các phương pháp hiếu khí:

Các quá trình hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điềukiện nhân tạo Quá trình xử lý bằng hiếu khí nhân tạo, người ta đã tạo ra các điều

kiện tối ưu cho quá trình oxy hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơnrất nhiều.

Các phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khíphân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hoà tan

Chất hữu cơ + O2 vi sinh vật H2O + CO2 + NH3 +

Ở điều kiện hiếu khí, NH4+ cũng được sử dụng nhờ quá trình nitrat hoá của visinh vật tự dưỡng để cung cấp năng lượng:

NH4 + 2O2 vi sinh vật tự dưỡng NO3- + 2H+ + H2O + năng lượng

* Các phương pháp thiếu khí: Các phương pháp xử lý thiếu khí thường được

áp dụng để loại các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho, các yếu tố gây hiện tượngbùng nổ tảo trên bề mặt nước thải

Nguyên lý của phương pháp là trong điều kiện thiếu oxy hoà tan (hàm lượngoxy hoà tan trong hệ thống xử lý được giữ ở mức xấp xỉ 1mg/l), việc khử nitrat hóa

sẽ xảy ra:

* Các phương pháp kị khí (lên men):

Thường được sử dụng để chuyển hoá các chất hữu cơ trong phần cặn củanước thải bằng vi sinh vật hô hấp tùy tiện hoặc vi sinh vật kị khí, trong đó ưu thế là

- Lên men mêtan:

NO3- Vi sinh vật NO2

-NO2- + chất hữu cơ NVi sinh vật 2 + CO2 + H2O

Một số ứng dụng của phương pháp kỵ khí: hầm biogas (xử lý phân, rác, nướcthải công nghiệp thực phẩm), hệ thống UASB,

2.5.3.1 Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

a) Hồ sinh học

Hồ sinh học là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn mà

ở đấy diễn ra quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ Quá trình này diễn ra tương tựnhư quá trình tự làm sạch trong các sông hồ tự nhiên với vai trò chủ là các loại vikhuẩn và tảo Đầu tiên các chất hữu cơ bị phân hủy bởi vi sinh vật Các sản phẩmtạo thành sau khi phân hủy lại được rong tảo sử dụng Do kết quả của hoạt độngsống của vi sinh vật oxy tự do lại được tạo thành và hoà tan trong nước, rồi lại được

vi sinh vật sử dụng trong điều kiện hiếu khí để trao đổi chất

Trong số những công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên thì hồ sinhhọc được áp dụng rộng rãi hơn cả

+ Hồ kị khí:

- Đặc điểm: dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh hóa

tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của các vi sinh vật kị khí

+ Hồ hiếu kị khí:

- Đặc điểm: hồ hiếu khí là loại hồ thường gặp nhất trong thực tế xử lý nướcthải, trong hồ diễn ra hai quá trình song song nhau đó là quá trình oxy hóa hiếu khíchất bẩn hữu cơ và quá trình phân hủy mêtan cặn lắng Loại hồ này xét theo chiềusâu của nó chia làm ba vùng: trên cùng là vùng hiếu khí, giữa là vùng tùy tiện, dướicùng là vùng kị khí

+ Hồ hiếu khí: Trong hồ quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinhvật hiếu khí nguồn oxy cung cấp cho hồ là sự làm thoáng không khí qua mặt hồ

Người ta chia hồ ra làm hai loại: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoángnhân tạo

b) Cánh đồng tưới và bãi lọc

Việc xử lý sinh học được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọc làdựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc

nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hoạtđộng hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống lượng oxy càng

ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần Nên cánh đồng tưới vàbãi lọc chỉ được xây dựng ở những nơi có mạch nước nguồn thấp hơn 1,5m so vớimặt đất

- Cánh đồng tưới có hai chức năng: xử lý nước thải và bón tưới cây trồng

- Nước thải trước khi đưa vào cánh đồng tưới hoặc bãi lọc cần phải qua xử lý

sơ bộ

- Hiệu quả của phương pháp này: BOD20 còn 10-15mg/l, NO3- còn 25mg/l, Vikhuẩn giảm đến 99,9% Nước thu được không cần khử khuẩn có thể đưa vào cácthủy vực

- Loại này có thể áp dụng cho những vùng dân cư lớn

2.5.3.2 Xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí nhân tạo

a) Bể phản ứng sinh học hiếu khí aeroten

+ Quá trình hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong aeroten thực chất

là quá trình nuôi vi sinh vật trong các bình phản ứng hay bình lên men thu sinh khối.Sinh khối vi sinh vật trong xử lý nước thải là quần thể vi sinh vật, chủ yếu là vikhuẩn có sẵn trong nước thải

+ Bể aeroten thường có dạng hình khối chữ nhật hoặc hình tròn Thườnghiện nay nguời ta dùng aeroten hình bể khối chữ nhật Nước thải chảy qua suốtchiều dài của bể và được sục khí khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan vàtăng cường quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước

+ Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ởdạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten Các chất lơ lửng này là một sốchất rắn và có thể là các chất hữu cơ hòa tan Các chất này là nơi vi khuẩn bám vào

để cư trú, sinh sản và phát triển, hình thành các hạt cặn bông Các hạt này to dần và

lơ lững trong nước Các hạt bông này chính là bùn hoạt tính

+ Trong nước thải có những hợp chất hữu cơ hòa tan, loại hợp chất dễ bị

hòa tan ở dạng keo có cấu trúc phức tạp, cần được vi khuẩn tiết ra enzyme ngoại bàophân hủy thành những chất đơn giản, rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxyhóa tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là

• Giai đoạn 2: Vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy cũng ởmức ít thay đổi Ở giai đoạn này chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất Hoạt lựcenzyme của bùn cũng đạt đến mức cực đại và kéo dài một thời gian Tốc độ tiêu thụoxy ở giai đoạn này thấp hơn giai đoạn đầu rất nhiều

• Giai đoạn 3: Sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hóa hầu như không thayđổi và có chiều hướng giảm, tốc độ tiêu thụ oxy lại tăng lên Sau cùng nhu cầu oxylại giảm và cần kết thúc quá trình làm việc của aeroten Cần phải tách bùn ra khỏinước sau khi oxy hóa được 80- 95% BOD trong nước Nếu không nước sẽ bị ônhiễm do vi sinh vật tự phân [11-152,153]

+ Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước của aeroten :

• Lượng oxy hòa tan trong nước

• Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật

• Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ có trong nước thải để đảm bảo choaeroten làm việc có hiệu quả

• Các chất có độc tính trong nước thải ức chế vi sinh vật

• pH của nước thải

• Nhiệt độ

• Nồng độ các chất lơ lửng

+ Các loại bể Aeroten :

• Bể aeroten truyền thống

• Bể aeroten tải trọng cao

• Bể aeroten được cấp khí giảm dần theo dòng chảy

• Bể aeroten nhiều bậc

• Bể aeroten có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định

• Aeroten thông khí kéo dài

• Aeroten có khuấy đảo hoàn chỉnh [11-155]

b) Mương oxy hóa

Đây là một dạng cải tiến của aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trongđiều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động tuần hoàn trong mương

Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20=1000-5000mg/l có thể đưa vào xử lý

ở mương oxy hoá Đối với nước thải sinh hoạt thì không cần qua lắng 1 mà có thểcho luôn vào mương [11-175]

c) Công trình hiếu khí nhân tạo dựa trên cơ sở sinh trưởng bám dính của VSV

+ Lọc sinh học (Biofiltier)

Dựa trên hoạt động của VSV ở máng sinh học, oxy hoá các chất bẩn hữu cơ

có trong nước Các màng sinh học là tập thể các VSV hiếu khí, kị khí, tuỳ tiện Các

vi khuẩn hiếu khí được tập trung ở phần lớp ngoài của màng sinh học Ở đây chúngphát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc

Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hoá bởi quần thể VSV ở màngsinh học Khi các chất hữu cơ trong nước thải cạn kiệt, VSV ở màng sinh học sẽchuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm dần bị vỡ và cuốn theonước lọc gọi là hiện tượng tróc màng Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện

Có các loại lọc sinh học đang được dùng hiện nay:

+ Lọc sinh học khối vật liệu tiếp xúc không ngập nước

+ Lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước

+ Lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc là các hạt cố định

2.5.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí sinh học

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí do một quần thểVSV (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy không khí, sảnphẩm cuối cùng là hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2, Trong đó có tới 65% là CH4

Vì vậy quá trình này được gọi là lên men metan và quần thể VSV được gọi tênchung là các vi sinh vật sinh metan Chúng sống kị khí hội sinh là tác nhân phân huỷcác chất hữu cơ như protein, chất béo, hydrat cacbon, thành các sản phẩm có phân

tử lượng thấp qua ba giai đoạn sau:

• Các ion kim loại có ảnh hưởng rất lớn đến hệ vi sinh vật sinh metan

Sản phẩm khí lên men thu được chủ yếu là CH4 có thể dùng làm nhiên liệu,thắp sáng, phát điện

+ Các loại xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí sinh học

• Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng

• Xử lý bằng phương pháp “tiếp xúc kị khí”

• Xử lý nước thải với lớp bùn kị khí với dòng hướng lên hay còn gọi là lênmen ở lớp bùn

• Phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết [11-201,202]

Các chất hữu cơ Các hợp chất dễ tan trong nước

Các axit hữu cơ, axit béo, rượu Pha kiềm CH4+CO2+N2+H2

2.5.4 Lựa chọn phương pháp xử lý

Việc lựa chọn phương pháp xử lý tối ưu là một vấn đề hết sức quan trọngtrong việc giải quyết ô nhiễm môi trường nước Làm thế nào để vừa giảm đượcnồng độ ô nhiểm nước xuống mức tiêu chuẩn cho phép, mà lại có hiệu quả kinh tếcao, phù hợp với điều kiện thực tế của nhà máy

Trên cơ sở thành phần và đặc tính của nước thải trong quá trình sản xuấtgiấy, việc lựa chọn các quá trình xử lý sinh học được xem là thích hợp nhất nhằmlàm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải

Trong quy trình công nghệ này, nước thải được xử lý qua các phương pháp:

cơ học, hóa học, sinh học và cuối cùng là khử trùng nước thải trước khi xả ra ngoài

Ở phương pháp cơ học, nước thải được dẫn qua các công trình đơn vị: songchắn rác, bể lắng 1, bể lắng 2, bể trộn đứng để loại bỏ các tạp chất bẩn

Phương pháp hóa học ở đây chỉ sử dụng bể điều hòa để ổn định lưu lượng vàđưa nước thải về pH thích hợp

Với phương pháp sinh học, sử dụng thiết bị chính là bể thông khí sinh họcAeroten Đây là thiết bị đang được sử dụng phổ biến để xử lý nước thải trong sảnxuất giấy Sau khi qua công trình đơn vị này thì hàm lượng BOD, COD sẽ giảm đirất nhiều

Việc khử trùng nước thải trước khi xả ra ngoài là giai đoạn không thể thiếu

để loại bỏ các VSV còn lại trong nước thải và cũng là công đoạn cuối cùng của quátrình xử lý đối với nước thải nhà máy giấy nói riêng và nước thải nói chung

Việc lựa chọn phương án xử lý tối ưu, ngoài thành phần và đặc tính của nướcthải ở đầu vào, còn phụ thuộc yêu cầu chất lượng nước ở đầu ra, diện tích mặt bằng

và kinh phí đầu tư xây dựng…

3.2 Quy trình công nghệ

Nước thải ra nguồn

tiếp nhận

Bùn mang đi làm phân bón

Nước thải công đoạn

sản xuất bột giấy(công đoạn B)

5

14

3.3 Thuyết minh quy trình

Nước thải từ các công đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất cùng với nướcthải sinh hoạt theo đường cống dẫn chung được đưa vào hệ thống xử lý Tại đâynước thải được xử lý lần lượt qua các công trình đơn vị như sau:

3.3.1 Song chắn rác

Song chắn rác được sử dụng để giữ lại các chất rắn thô có kích thước lớn cótrong nước thải mà chủ yếu là rác nhằm tránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống,mương dẫn hay hư hỏng bơm Khi lượng rác giữ lại đã nhiều thì dùng cào để cào ráclên rồi tập trung lại đưa đến bãi rác và hợp đồng với công nhân vệ sinh để chuyểnrác đến nơi xử lý

Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước.Thanh đan có thể tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thường là hình chữ nhật Songchắn rác thường dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặtnghiêng so với mặt phẳng ngang một góc 60o_75o để tăng hiệu quả và tiện lợi khilàm vệ sinh

3.3.2 Hố thu

Để thuận tiện cho việc phân phối nước thải cho hệ thống xử lý tiếp theo,người ta thường thiết kế bể tập trung sau song chắn rác Từ bể tập trung nước thải sẽđược bơm bơm đến bể điều hòa

3.3.3 Bể điều hòa

Bể điều hoà dùng để điều hoà lưu lượng nước thải, tạo chế độ làm việc ổnđịnh cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải

Chọn bể điều hoà có thổi khí nén Mục đích của việc thổi khí là:

+ Tạo nên sự xáo trộn cần thiết để tránh hiện tượng lắng cặn và phát sinh mùihôi

+ Làm cho các chất ô nhiễm dễ bay hơi đi một phần hay toàn bộ

+ Tạo điều kiện tốt cho quá trình xử lý sau đó như tăng lượng oxy hoà tantrong nước thải, tăng hiệu suất lắng nước thải ở các công đoạn sau

3.3.4 Bể trộn đứng

Tại đây, nước thải được hòa trộn đều với các chất keo tụ (phèn sắt, PAC, ).Quá trình hòa trộn phải được tiến hành rất nhanh chóng, trong một khoảng thời gianngắn trước lúc tạo thành những bông kết tủa

3.3.5 Bể phản ứng xoáy kết hợp bể lắng đứng

Là nơi diễn ra các phản ứng hóa học tạo thành các bông cặn có khả năng lắngtốt, đồng thời cũng là nơi diễn ra quá trình lắng tách các bông cặn này khỏi nướcthải Cặn lắng phần lớn là bột giấy được thu hồi để tái sử dụng, còn nước thải đượchòa dòng với nước thải sau lắng của công đoạn xeo giấy để tiếp tục được xử lý sinhhọc ở các công trình đơn vị phía sau

và đi ra ngoài thì cặn thực hiện chu trình ngược lại Cặn được hệ thống thanh gạtcặn gom lại và đưa xuống giếng cặn

Bể lắng ly tâm đợt 1 có thể loại bỏ được 50 ÷ 70% chất rắn lơ lửng và 25 ÷50% BOD5 [2-138]

3.3.7 Ngăn trung hòa

Sau khi qua một số bước xử lý riêng, nước thải của cả hai công đoạn sản xuấtđược hòa trộn chung với nhau và được điều chỉnh pH trước khi đưa đến bể aeroten

3.3.8 Bể Aeroten

Aeroten là công trình bê tông cốt thép có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn,thông dụng nhất hiện nay là các Aeroten hình bể khối chữ nhật Tại bể Aeroten nướcthải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí từ dưới đáy bể lên nhằm tăng

cường lượng oxy hoà tan, tăng khả năng khuấy trộn môi trường và tăng hiệu quảquá trình oxy hoá chất bẩn hữu cơ có trong nước thải bởi vi sinh vật.

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu nước trong bể Aerotenkhông đủ để giảm nhanh hàm lượng các chất bẩn hữu cơ, do đó phải hoàn lưu bùnhoạt tính đã lắng ở bể lắng 2 vào đầu bể nhằm duy truỳ nồng độ đủ của vi sinh vật

3.3.9 Bể lắng đợt 2

Bể lắng ly tâm đợt 2 có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự như bể lắng

ly tâm đợt 1 Bể lắng ly tâm đợt 2 có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính đãqua xử lý ở bể Aeroten và các thành phần chất không hoà tan chưa được giữ lại ở bểlắng 1 Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng 2 thì một phần được tuần hoàn lại bểAeroten, phần bùn dư sẽ đưa đến bể nén bùn, còn nước thải sẽ đưa đến bể tiếp xúcclo

Nước thải vào bể sẽ chảy theo đường dích dắc qua các ngăn để tạo điều kiệnthuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa clo với nước thải, khi đó sẽ xảy ra phản ứngthủy phân như sau:

Cl2 + H2O HCl + HClOAxit hypocloric HClO rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCl vàoxy nguyên tử:

HClO HCl + [O]

Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl- :

HClO H+ + OCl

-OCl- và oxy nguyên tử là các chất oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vikhuẩn.

3.3.12.Máy ép bùn

Máy ép bùn dây đai dùng để loại nước ra khỏi bùn Đầu tiên cặn bùn từ thùngđịnh lượng sẽ được phân phối vào đoạn đầu của băng tải, ở đoạn này nước được lọcqua dây đai theo nguyên tắc trọng lực, sau đó cặn bùn di chuyển theo dây đai quacác con lăn thì nước của cặn bùn cũng được tách do lực ép giữa con lăn với dây đai,cuối cùng cặn bùn đi qua trục ép thì nước được tách ra bằng lực ép và lực cắt Nướctách ra được đưa trở lại bể điều hòa để xử lý tiếp, còn bánh bùn có thể làm phân visinh

Chương 4

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH

ĐƠN VỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI4.1 Nhiệm vụ thiết kế

- Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy-bột giấy”

- Các thông số ban đầu

+ Công đoạn xeo giấy

Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: Qxtb.ngày = 6200 m3/ng đLưu lượng nước thải giờ lớn nhất: Qxmax.h = 355 m3/h

+ Công đoạn sản xuất bột giấy

Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: Qbtb.ngày = 3200 m3/ng đ Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất: Qbmax.h = 210 m3/h

- Yêu cầu nước thải sau khi xử lý đạt loại A (TCVN)

4.2 Lưu lượng nước thải

Trạm xử lý hoạt động 3 ca (24/24)

4.2.1 Công đoạn xeo giấy

- Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: Qxtb.ngày = 6200 m3/ng đ

- Lưu lượng nước thải trung bình tính theo giờ

24

620024

.ngày = =

tb

Qx

(m3/h)

- Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất: Qxmax.h = 355 (m3/h)

- Lưu lượng nước thải giây lớn nhất

3600

3553600

maxh = =

Qx

(m3/s)

- Hệ số giờ cao điểm

37.133.258

355

.

max max = = =

h tb

h h

Qx Qx Kx

4.2.2 Công đoạn sản xuất bột giấy

- Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: Qbtb.ngày = 3200 (m3/ng đ)

- Lưu lượng nước thải trung bình tính theo giờ

Qbtb.h = 133.33

24

320024

.ngày = =

tb

Qb

(m3/h)

- Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất: Qbmax.h = 210 (m3/h)

- Lưu lượng nước thải giây lớn nhất

3600

2103600

maxh = =

Qb

(m3/s)

- Hệ số giờ cao điểm

58.133.133

210

.

max max = = =

h tb

h h

Qb

Qb Kb

4.3 Tính toán và chọn các công trình đơn vị xử lý nước thải

4.3.1 Công đoạn xeo giấy

4.3.1.1 Hố thu nước

Thời gian lưu t = 10 phút [2-484]

Vậy thể tích hố thu nước

6024

10620060

24

x

x x

xt

Qx tb ngày

(m3)Kích thước hố thu nước: 4.5m x 4.5m x 2.5m

4.3.1.2 Song chắn rác

Lưu lượng nước thải chảy qua song chắn rác: Qxmax.s = 0.0986(m3/s)

Các thông số của mương dẫn nước thải từ công đoạn xeo giấy đến trước songchắn rác: [2-485]

Lưu lượng: Qxmax.s = 0.0986 (m3/s)

Độ dốc: i = 0.008Chiều ngang: B = 0.5mVận tốc: Vmax = 0.8 m/s

Độ đầy h = 0.3 m

Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn h =

hmax = 0.3 m

Chọn kích thước thanh: rộng × dày = b x d = 5mm x 8mm

- Số khe hở của song chắn rác

n = max xK0Vxbxh

Qx s

Trong đó:

b: khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0.016 m [2-485]

V = 0.8 m/s: Vận tốc nước chảy qua song chắn rác [2-485]

K0 = 1.05: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cảnrác [2-485]

3.0016.08.0

0986

x x

Chọn n = 27 khe hở

- Chiều rộng của song chắn rác

Bs = S x (n-1) + b x nVới S=0.008m: Chiều dày song chắn [2-485]

Bs = 0.008 x (27-1) + 0.016 x 27 = 0.64 m-Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn

3.064.0

0986.0

max = =

x xh

2

2 max

ξTrong đó

Vmax: Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưulượng lớn nhất Vmax=0.8 m/s [2-486]

K: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn.K=2-3 Chọn K=2 [2-486]

ξ: Hệ số sức cản cục bộ của song chắn

832.060sin)

016.0

008.0(42.2sin)

42.2

8.0832.0

2

=

x x

- Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn

xtg xtg

B

B s

192.0202

5.064.020

k

- Dày, mm 8

Lkhí = Qxtb.h x aVới a = 3.74 m3 khí/m3 nước thải: Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa [2-487]

Lkhí = 258.33 x 3.74 = 966.15 m3/h Khí được cung cấp bằng hệ thống ống PVC có đục lỗ, mỗi ngăn bao gồm 5ống đặt dọc theo chiều dài bể, mỗi ống cách nhau 2m

- Lưu lượng khí trong mỗi ống

qống = 96.615

10

15.966

10khí = =

L

m3/hTrong đó: 10- Vận tốc khí trong ống 10-15 m/s Chọn vống=10 m/s [2-487]

- Đường kính ống dẫn khí

360010

615.9643600

4

=

=

x x

x x

- Lưu lượng khí qua một lỗ

4

004.0154

2 2

=

xd lô ππ

m3/h

- Số lỗ trên một ống

678.0

615

Bảng 4.2 Thông số thiết kế của bể điều hòa

Lưu lượng giờ trung bình, m3/h 258.33

Kích thước, m

DàiRộngCao

1295

4.3.1.4 Bể lắng đợt 1

Chon loại bể lắng ly tâm,có mặt bằng hình tròn [2-488]

Lưu lượng nước thải xử lý: Qxtb.ngày = 6200 m3/ng

d = 20%D = 0.2 x 14.1 = 2.82 m [2-489]

- Bể lắng có dạng hình trụ có đổ thêm bêtông dưới đáy để tạo độ dốc 10%

Hố thu gom bùn đặt ở chính giữa bể và có thể tích nhỏ vì cặn sẽ được tháo ra liêntục, đường kính hố thu gom bùn lấy bằng 20% đường kính bể

- Chọn: [2-489]

+ Chiều cao hố thu bùn là: ht = 0.4m+ Chiều sâu hữu ích bể lắng: H = 3m+ Chiều cao lớp bùn lắng: hb = 0.8m+ Chiều cao lớp trung hòa: hth = 0.2m+ Chiều cao bảo vệ: hbv = 0.3m

-Vậy tổng chiều cao của bể lắng 1

6200

. = =ππD

Qx tb ngày

(m3/m2.ngày) < 490 m3/m2.ngày+ Kiểm tra các thông số thiết kế bể lắng

- Thể tích phần lắng

W = (14.1 2.82 ) 3.0 449.7

4)

(4

2 2

5.17.133.258

7.449

)1(8

k = 0.06: Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn

ρ=1.25: Tỷ trọng hạt

g = 9.81m/s2: Gia tốc trọng trường

d = 10-4 m: Đường kính tương đương của hạt

f = 0.025: Hệ số ma sát, hệ số này phụ thuộc vào đặc tính bề mặt củahạt và hệ số Raynold của hạt khi lắng [4]

025.0

1081.9)125.1(06.0

.14

35543600

4

2 2

.

x x

x x

t

+Trong đó:

t: Thời gian lưu nước

a, b: Các hằng số thực nghiệm [8-Chọn theo bảng 4-5] Đối với BOD5

thì a=0.018; b=0.020, đối với SS thì a=0.0075; b=0.014

7.1020.0018.0

7

7.1014.00075.0

7

- Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày

G = 653.10 6200.10 2198.79100

31

- Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày

Vbùn =

C G

Với C: Hàm lượng chất rắn trong bùn nằm trong khoảng 120 g/l = 120kg/m3 Lấy trung bình C = 80 kg/m3 [2-491]

40-Vbùn = 27.48

80

79

2198 = m3/ngàyHiệu quả khử COD của bể lắng 1 là 30% ÷ 40%.[10-72] Chọn 40%

Vậy hàm lượng COD còn lại: 1489x(1-0.4) = 893.4 mg/l

Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày, kg/ngày 2189.79

4.3.2 Công đoạn sản xuất bột giấy

4.3.2.1 Hố thu nước

Thời gian lưu t = 10 phút [2-493]

Vậy thể tích hố thu nước

6024

10320060

24

x

x x

xt

Qb tb ngày

(m3)Kích thước hố thu nước: 4m x 3m x 2m

4.3.2.2 Song chắn rác

Lưu lượng nước thải chảy qua song chắn rác: Qbmax.s = 0.0583(m3/s)

Các thông số của mương dẫn nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy đếntrước song chắn rác: [2-485]

Lưu lượng: Qbmax.s = 0.0583 (m3/s)

Độ dốc: i = 0.008Chiều ngang: B = 0.3mVận tốc: vmax = 0.85 m/s

Độ đầy h = 0.15 mChiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn h =

hmax = 0.15 m

Chọn kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 5mm x 8mm

- Số khe hở của song chắn rác

n = max. xK0

Vxbxh

Qb s

Trong đó:

b: khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0.016 m [2-485]

V = 0.8 m/s: Vận tốc nước chảy qua song chắn rác [2-485]

K0 = 1.05: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cảnrác [2-485]

15.0016.08.0

0583

x x

Chọn n = 32 khe hở

- Chiều rộng của song chắn rác

Bs = S x (n-1) + b x nVới S=0.008m: Chiều dày song chắn [2-485]

Bs = 0.008 x (32-1) + 0.016 x 32 = 0.76 m-Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn

15.076.0

0583.0

max = =

x xh

2

2 max

ξTrong đó

Vmax: Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưulượng lớn nhất Vmax=0.8 m/s [2-486]

K: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn.K=2-3 Chọn K=2 [2-486]

ξ: Hệ số sức cản cục bộ của song chắn

832.060sin)

016.0

008.0(42.2sin)

8.0832

3.076.020

2 − 0 = − 0 =

xtg xtg

-Chia bể điều hòa làm 2 ngăn thông nhau, kích thước mỗi ngăn:

Dài x Rộng x Cao = L x B x H = 12m x 7m x 3.5m-Lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa:

Lkhí = Qbtb.h x aVới a = 3.74 m3 khí/m3 nước thải: Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa [2-494]

Lkhí = 133.33 x 3.74 = 498.65 m3/h Khí được cung cấp bằng hệ thống ống PVC có đục lỗ, mỗi ngăn bao gồm 5ống đặt dọc theo chiều dài bể, mỗi ống cách nhau 2m

- Lưu lượng khí trong mỗi ống

qống = 49.87

10

65.498

10khí = =

L

m3/hTrong đó: 10- Vận tốc khí trong ống 10-15 m/s Chọn vống=10 m/s [2-487]

- Đường kính ống dẫn khí

360010

87.4943600

4

=

=

x x

x x

2 2

=

xd lô ππ

m3/h

- Số lỗ trên một ống

678.0

87.49

11N = = lỗ/m