thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản công suất 300m3/ngày đêm

trình bày về thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản công suất 300m3/ngày đêm

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN

I.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT:

Nguyên liệu

Rửa Nước thải

Sơ chế Chất thải rắn

Rửa Nước thải

Phân cỡ Phân loại

Rửa Nước thải

I.2 QUY MÔ CÔNG SUẤT: 300 m 3 /ngày đêm

I.3.1 Thành phần:

Chất thải rắn: Đầu, vỏ, vi, ruột cá, ruột tôm, râu mực, nang mực

Rác thải sinh hoạt: rau quả, thức ăn thừa, vỏ bao bì, túi nilon, vỏ đồ hộp…

Nước thải: nước rửa nguyên liệu

I.3.2 Tính chất nước thải:

Thông số Đơn vị Yêu cầu loại B

Với: Tổng Nitơ = TNK + Nitơ Amonia + Nitơ nitrit-nitrat

Tổng BOD = CBOD +NBOD Tổng Photpho = Photpho vô cơ + Photpho hữu cơ

CHƯƠNG II:

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

II.1 MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC XỬ LÝ NƯỚC THẢI:

 Mục đích của quá trình xử lý nước thải là loại bỏ các chất ô nhiễm có trong nước thải đến mức độ chấp nhận được theo tiêu chuẩn quy định Mức độ yêu cầu xử lý nước thải phụ thuộc các yếu tố sau:

 Xử lý để tái xử dụng

 Xử lý quay vòng

 Xử lý để xả ra ngoài môi trường

 Mục đích của công trình xử lý nước thải này là xử lý nước thải để xả ra ngoài môi trường Trong trường hợp này, yêu cầu mức độ xử lý phụ thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải và quy định của từng khu vực khác nhau

Mục đích của tài liệu này là xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn loại B

 Việc lựa chọn phương pháp xử lý hay phối hợp nhiều phương pháp phụ thuộc vào các yếu tố sau:

 Đặc tính của nước thải: cần xác định cụ thể thành phần các chất ô nhiễm có trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, dạng keo, dạng hòa tan…), khả năng phân hủy sinh học và độ độc của các thành phần vô cơ và hữu cơ

 Mức độ yêu cầu khi xử lý: tức là chất lượng nước đầu ra phải thỏa mãn một yêu cầu cụ thể nào đó Ta cũng phải quan tâm đến các yêu cầu về chất lượng nước trong tương lai

 Chi phí xử lý và diện tích đất hiện có để xây dựng trạm xử lý Trước khi tiến hành chọn lựa quá trình xử lý phù hợp, ta cũng cần phải phân tích chi tiết chi phí xử lý của từng phương án đưa ra

 Các phương án xử lý phần lớn đều như nhau, ngoại trừ công đoạn xử lý sinh học có thể dùng bể Aerotank hoặc bể lọc sinh học

II.2 ƯỚC TÍNH HIỆU SUẤT XỬ LÝ CỦA PHƯƠNG ÁN:

Nước thải

COD = 1100mg/l BOD = 800mg/l

Bể điều hòa

Bể lắng 1

Bể Aerotank sinh học Bể lọc

Bể lắng 2

Bể tiếp xúc chlorine

H COD = 90%

H BOD = 90%

H SS = 40%

Bảng 1: So sánh bể Aerotank và bể lọc sinh học Phương án 1 (Bể Aerotank) Phương án 2 (Bể lọc sinh học)

Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi

sinh

Quản lý đơn giản

Dễ khống chế các thông số vận hành

Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật

Cấu tạo đơn giản hơn bể lọc sinh học

Không tốn vật liệu lọc

Cần cung cấp không khí thường xuyên

cho vi sinh vật hoạt động

Phải có chế độ hoàn lưu bùn về bể

Aerotank

Không gây ảnh hưởng đến môi trường

Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra

khỏi bể Aerotank tốt hơn bể lọc sinh

học

Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh

Quản lý đơn giản

Khó khống chế các thông số vận hành

Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật, hình thành màng vi sinh vật

Cấu tạo phức tạp hơn bể Aerotank

Tốn vật liệu lọc

Aùp dụng phương pháp thoáng gió tự nhiên, không cần có hệ thống cấp không khí

Không cần chế độ hoàn lưu bùn

Đối với vùng khí hậu nóng ẩm, về mùa hè nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể xâm nhập vào phá hoại bể Ruồi muỗi sinh sôi gây ảnh hưởng đến công trình và môi trường sống xung quanh

Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra khỏi bể lọc sinh học không bằng bể Aerotank

Bảng 2: So sánh các phương án xử lý bùn thải

Đơn giản về xây dựng và quản lý

Vốn đầu tư và quản lý thấp

Có thể tự động hóa được

Cặn ổn định, không tạo ra mùi hôi

Cặn dễ tháo nước ở công đoạn làm

khô, đặc biệt khi làm khô bằng sân

phơi bùn

Lượng cặn hữu cơ giảm tương đương

bể Aerotan

Nước gạn ra từ cặn có hàm lượng SS

và BOD thấp hơn bể phân hủy bùn kị

khí

Tốn năng lượng chạy máy thổi khí nên

chỉ thích hợp khi công suất xử lý nhỏ

Không thu được khí CH4 để làm nhiên

liệu đốt

Việc xây dựng và quản lý phức tạp

Vốn đầu tư và quản lý khá cao

Khó có thể tự động hóa được

Cặn ít ổn định, tạo ra mùi hôi

Cặn khó tháo nước ở công đoạn làm khô

Nước gạn ra từ cặn có hàm lượng SS và BOD cao hơn bể phân hủy bùn hiếu khí

Không tốn năng lượng chạy máy thổi khí nên có thể áp dụng khi công suất xử lý lớn

Không thu được khí CH4 để làm nhiên liệu đốt

Sân phơi bùn

Chi phí đầu tư thấp

Nồng độ cặn khô từ 20%-30%

Sử dụng ở nơi có diện tích rộng, cách

xa khu dân cư, cách mực nước ngầm

hơn 1m

Cần có lao động thủ công để xúc bùn

khô từ sân phơi bùn lên xe tải

Thời gian làm khô bùn dài

Hoạt động phụ thuộc vào điều kiện

môi trường và thời tiết

Không sử dụng hóa chất

Máy ép bùn

Chi phí đầu tư cao

Nồng độ cặn khô từ 15%-25%

Sử dụng được ở mọi nơi

Không cần có lao động thủ công để xúc bùn khô từ sân phơi bùn lên xe tải

Thời gian làm khô bùn ngắn

Hoạt động không phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thời tiết

Có sử dụng polymer châm vào để tăng khả năng tách nước

Từ những phân tích để lựa chọn công nghệ xử lý như trên chọn phương án 1 làm phương án xử lý nước thải theo sơ đồ công nghệ như sau:

SCR

Hầm bơm tiếp nhận điều hòaBể Bể lắngđợt 1 AerotankBể Bể lắngđợt 2

Bể tiếp xúc Chlorine Nước ra

Bể nén bùn

Bể phân hủy bùn hiếu khí

Sân phơi bùn

Máy thổi khí

Chú thích

nước thải bùn nước tách bùn ống dẫn khí nén Máy thổi khí

Chlorine

II.5 MÔ TẢ CÔNG NGHỆ:

II.5.1 Bể thu gom nước thải có song chắn rác:

Nước thải từ các phân xưởng sản xuất và nước thải sinh hoạt theo hệ thống cống dẫn chảy vào các hố ga Từ đây nước thải được bơm đến bể thu gom nước thải Trước khi vào bể, nước thải sẽ đi qua song chắn rác có các khe hở Nếu không loại bỏ, rác sẽ gây tắc nghẽn đường ống, mương dẫn hoăïc làm hư hỏng bơm

Lượng rác này thường xuyên được lấy đi bằng thủ công Sau đó rác được tập trung lại và được xe gom rác đưa đến bãi rác để xử lý Phần nước còn lại ta sử dụng 2 máy bơm hoạt động luân phiên theo chế độ tự động để bơm nước vào bể điều hòa

II.5.2 Bể điều hòa:

Nước thải được 2 bơm bơm lên bể điều hòa Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và phụ thuộc nhiều vào loại nước thải của từng công đoạn Việc xây dựng bể điều hòa là rất cần thiết Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ của nước thải Bể điều hòa giúp làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải

Trong bể điều hoà ta bố trí hệ thống đầu phân phối khí để cấp khí nhằm ổn định chất lượng nước thải trước khi qua hệ thống xử lý tiếp theo Đồng thời với việc ổn định chất lượng nước, hệ thống thổi khí tại bể điều hoà có tác dụng hạn chế không cho các chất rắn lơ lửng lắng trong bể

II.5.3 Bể lắng 1:

Nước thải từ bể điều hoà được dẫn qua bể lắng 1 để lắng sơ bộ Các hạt cặn có thể tự lắng riêng biệt không có tác động qua lại với nhau dựa trên lực trọng trường, các hạt có tỉ trọng lớn như hạt cát, sỏi, mảnh vỏ tôm nhỏ…sẽ tự động lắng xuống đáy bể với khoảng thời gian lưu nhất định

II.5.4 Bể aerotank:

Nước thải từ bể lắng 1 được bơm sang bể aerotank Tại đây diễn ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải với sự tham gia của các vi sinh vật hiếu khí trong bể aerotank Ta bố trí hệ thống sụt khí trên khắp diện tích bể, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí phân giải chất hữu cơ Để cho bể hoạt động ổn định, ta có thể lắp thêm lưu lượng kế để kiểm tra lưu lượng hoạt động bể

Vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng các chất hữu cơ dạng keo và hoà tan trong nước làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển Khi đó vi sinh vật sẽ phát triển thành quần thể có kích thước lớn dễ lắng gọi là bông bùn hoạt tính Khi vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tạo thành bùn hoạt tính dư Hàm lượng bùn hoạt tính nên duy trì nông độ MLSS=2500-4000mg/l

Do đó tại bể aerotank, một phần bùn dư từ bể lắng 2 phải được dẫn hoàn lưu về để bảo đảm nồng độ bùn hoạt tính nhất định trong bể

II.5.5 Bể lắng 2:

Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính hình thành từ bể aerotank được dẫn về bể lắng 2 Bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải Bùn sau khi lắng, một phần sẽ được tuần hoàn lại bể aerotank nhằm duy trì nồng độ MLSS, phần còn lại dẫn sang bể nén bùn

Đó là quá trình lắng của các hạt kết tụ trong hỗn hợp huyền phù, các hạt rắn này liên kết lại vơí nhau làm tăng khối lượng hạt lắng và do đó sẽ lắng nhanh hơn Bể lắng 2 sẽ loại bỏ một phần chất rắn lơ lửng sau các công trình xử lý sơ cấp thậm chí các loại bông keo tụ hoá học cũng được khử

II.5.6 Bể tiếp xúc Chlorine:

Phần nước trong từ bể lắng 2 chảy sang bể tiếp xúc để tiến hành khử trùng Mục đích của khử trùng là tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh cho con người và động vật nhờ các chất oxy hoá mạnh trước khi xả nước thải ra nguồn tiếp nhận

Chất khử trùng được chọn là Chlorine(vì giá thành rẻ, phổ biến) hàm lượng 10mg/l

Thiết bị Chlorator được sử dụng để định lượng Chlorine cho vào nước

Nước thải sau khi được hoà trộn với Chlo phải có đủ thơì gian lưu để tiêu diệt hoàn toàn các vi khuẩn gây bệnh có trong nước trước khi thải vào nguồn tiếp nhận

II.5.7 Bể nén bùn:

Bùn dư từ bể lắng 2 và bùn tươi từ bể lắng 1 được đưa vào bể nén bùn trọng lực Hàm lượng chất rắn(TS) của bùn tươi từ bể lắng 1 khoảng 3-4% và bùn dư từ bể lắng 2 có TS thấp hơn 0.75%

Hàm lượng chất rắn của hỗn hợp bùn tươi và bùn hoạt tính dư sau quá trình nén bùn sẽ tăng lên 4-5% Nước sau khi tách bùn sẽ được dẫn ngược về đầu vào của trạm xử lý

Thuận lợi của nén bùn trọng lực là giảm kích thước của công trình xử lý bùn tiếp theo như bể phân hủy hiếu khí, tiết kiệm chi phí nhân công và năng lượng

II.5.8 Bể phân hủy bùn hiếu khí:

Bùn tươi từ bể lắng 1 là căn hữu cơ có khả năng gây ô nhiễm cao do khó bảo quản, có mùi khó chịu, nguy hiểm về phương diện vệ sinh vì chứa nhiều trứng giun sán Do đó chúng cần được xử lý trong các bể phản ứng phân hủy để làm mất mùi, dễ làm khô, bảo đảm vệ sinh và bảo tồn được các thành phần phân bón rất có lợi cho cây trồng

II.5.9 Sân phơi bùn:

Sân phơi bùn có nhiệm vụ xả nước tách bùn trước khi vận chuyển đến nơi khác

CHƯƠNG III:

TÍNH TOÁN THIẾT KE Á HỆ THỐNG XỬ LÝ

Xí nghiệp chế biến thủy sản có lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm 300m 3 /ngày

Xí nghiệp làm việc 3 ca, 24/24 giờ và có chế độ xả nước không đều theo giờ

Kết quả đo lưu lượng và nồng độ BOD5 theo giờ thể hiện ở bảng:

Bảng 3: Lưu lượng và nồng độ BOD 5 theo giờ trong ngày:

Giờ trong ngày Lưu lượng (m 3 /giờ) Nồng độ BOD 5 (mg/l)

III.1 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG VÀ HỆ SỐ KHÔNG ĐIỀU HÒA:

Từ bảng 1 ta có:

Lưu lượng giờ lớn nhất: Qhmax =23 m3/h

Lưu lượng giờ nhỏ nhất: Qhmin =7 m3/h

Lưu lượng giây:

max 3 max

3

23 /

1.8412.5 /

3

7 /

0.5612.5 /

III.2 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI:

III.2.1 SONG CHẮN RÁC:

Kích thước song chắn rác có thể chọn dựa trên các thông số:

Bảng 4: Các thông số tính toán cho song chắn rác

Thông số kích thước song chắn Làm sạch thủ công

Độ dốc theo phương đứng (độ) 30-45

Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn (m/s) 0.3-0.6

Tổn thất áp lực cho phép (mm) 150

III.2.1.1 Kích thước mương đặt song chắn rác:

Chọn tốc độ dòng chảy trong mương là v = 0.3 m/s

Chọn kích thước mương rộng x sâu = BxH = 0.4x0.8 m

Vậy chiều cao lớp nước trong mương là:

Chọn kích thước thanh là rộng x dày = 5mmx25mm và khe hở giữa các thanh là w = 25mm

III.2.1.2 Kích thước song chắn rác:

Song chắn rác có n thanh⇒số khe hở: m = n +1

B = 400 mm

b

Ta có:

* ( 1) *

400 *5 ( 1) * 2512.5

III.2.1.3 Tổn thất áp lực qua song chắn:

Gọi A là tổng tiết diện các khe song chắn Ta có:

( * ) *

A= B b n− h

Trong đó: B: chiều rộng mương (m)

b: chiều rộng thanh (m)

n: số thanh h: chiều cao lớp nước trong mương (m)

III.2.2 HẦM BƠM TIẾP NHẬN:

Thể tích hầm bơm tiếp nhận:

Vơí t = thời gian lưu nước (t = 10-30phút).Ta chọn t = 15phút

Chọn chiều sâu hữu ích h= 2m

Chọn chiều cao an toàn bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng hf=0.7m

Chiều sâu tổng cộng:

H = 2m + 0.7m = 2.7m Hầm bơm có dạng hình tròn có đường kính:

Vậy kích thước hầm bơm tiếp nhận: D*H=1.9m*2.7m

Chọn bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm có lưu lượng Q=Qhmax=23m3/h

Cột áp toàn phần của bơm: H = 4.5m + 0.3m = 4.8m

Công suất của máy bơm:

 H:cột áp của bơm, mH2O

 ρ: khối lượng riêng của chất lỏng

III.2.3 BỂ ĐIỀU HÒA:

III.2.3.1 Xác định thể tích bể điều hòa:

Thể tích tích lũy:

Thể tích tích lũy dòng vào của giờ thứ i được xác định: V v i( ) =V v i(−1)+Q i

Trong đó:

V v(I-1): thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó (m3)

Q v(i): lưu lượng nước thải của giờ đang xét (m3/h) Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i :

( ) ( 1) ( )

V =V − +Q

Trong đó:

V b(I-1): thể tích tích lũy bơm của giờ trước đó (m3)

Q b(i): lưu lượng bơm của giờ đang xét (m3/h)

Thể tích bể điều hòa:

Dựa vào các công thức tính như trên ta có thể lập bảng thể tích tích lũy cho mỗi giờ trong ngày như bảng sau:

Bảng 5: Thể tích tích lũy theo giờ

Giờ trong ngày

Q (m 3 /h)

Thể tích tích lũy vào bể (m 3 )

Thể tích tích lũy bơm đi (m 3 )

Hiệu số thể tích (m 3 )

Thể tích lý thuyết bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích lũy:

Biểu đồ tích lũy:

Dựa theo số liệu bảng 5 ta vẽ được biểu đồ tích lũy theo giờ trong ngày như hình 2:

Hình 2: Biểu đồ thể tích tích lũy

Chọn bể có hình dạng tròn: Chiều cao lớp nước lớn nhất hmax = 4m

Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m Vậy chiều cao tổng cộng:

H = hmax + hbv = 4m + 0.5m = 4.5m

Vậy kích thước bể điều hòa: D*H = 3.7m*4.5m

Tại bể điều hòa có đặt bơm nhúng chìm để bơm nước thải qua bể lắng 1

Cột áp toàn phần của bơm: H = 4.5m + 0.3m = 4.8m

Lưu lượng bơm: Q = 300m3/ngày

Công suất của máy bơm:

III.2.3.2 Xác định hiệu quả khử BOD 5 của bể điều hòa:

Dựa vào kết quả phân tích biểu đồ hoăïc bảng, ta xác định được thời điểm bể cạn nhất là

lúc 7 giờ

Thời điểm tính toán bắt đầu từ lúc 8 giờ

Thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét thứ I được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

V (i): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét (m3)

V (I-1): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m3)

V in(i): thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m3)

V out(i): thể tích nước bơm ra khỏi bể điều hòa ở giờ đang xét (m3)

Ta tính được thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 8 giờ:

3 (8) (7) in(8) out(8) 0 23 12.5 10.5

Thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 9 giờ:

3 (9) (8) in(9) out(9) 10.5 20 12.5 18

Giả sử khối nước trong bể điều hòa được xáo trộn hoàn toàn Vậy hàm lượng BOD5 trung bình

bơm ra khỏi bể có thể tính theo biểu thức sau:

( ) ( ) ( 1) ( 1) ( )

Trong đó: Sout(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra ở giờ đang xét (mg/l)

Sin(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng vào ở giờ đang xét (mg/l)

V(I-1): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m3)

V : thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m3)

( )i (i 1) in i( ) out i( )

V =V − +V −V

Vậy ta tính được hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra vào lúc 8 giờ:

Nồng độ BOD 5 vào (mg/l)

BOD 5 trung bình ra khỏi bể (mg/l)

Tải lượng BOD 5

trước điều hòa (kgBOD 5 /h)

Tải lượng BOD 5

sau điều hòa (kgBOD 5 /h)

Hình 3: Biểu đồ tải lượng BOD 5

Từ bảng 6 ta tính được các số liệu cho bảng 7

Bảng 7: Hệ số không điều hòa về tải trọng BOD 5

Tỉ số Trước điều hòa Sau điều hòa

L max : L tb 28.1 : 10.8 = 2.6 16 : 10.2 = 1.6

L min : L tb 3.7 :10.8 = 0.34 5.8 : 10.2 = 0.57

L max : L min 28.1 : 3.7 = 7.6 16 : 5.8 = 2.76

III.2.3.3 Dạng xáo trộn:

Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa:

Bảng 8: Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa

Khuấy trộn cơ khí 4-8 W/m3thể tích bể Tốc độ khí nén 10-15 Lit/m3thể tích bể.phút

Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí

Chọn: tốc độ khí nén R=13lit/m 3 phút=0.013m 3 /m 3 phút

Lưu lượng khí nén cần cho khuấy trộn:

 Tính toán máy nén khí cho bể điều hòa:

Aùp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén:

Hd = hd + hc + hf + H Trong đó:

•hd, hc: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh

Chọn tốc độ dòng khí trong ống dẫn chính là 8m/s Vậy ta có:

Ống chính có đường kính trong là:

Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh dngoài = 40mm, bề dày 2.3mm

Chọn tốc độ dòng khí các ống dẫn nhánh là 8m/s Vậy ta có:

Ống nhánh có đường kính trong là:

Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh dngoài = 20mm, bề dày 2.3mm

Trên các ống nhánh có đục lỗ đường kính dlỗ = 5mm

Chọn vận tốc thoát ra mỗi lỗ là 10m/s Lưu lượng khí thoát ra khỏi 1 lỗ là:

khi lâ khi