THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ – CÔNG TY TNHH HỒ PHƯỢNG TẠI HUYỆN ĐỨC TRỌNG, TỈNH LÂM ĐỒNG CÔNG SUẤT 400 M3 NGÀY ĐÊM

2.2.1.5.Bể điều hòa Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thả

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ – CÔNG TY TNHH HỒ PHƯỢNG TẠI HUYỆN ĐỨC TRỌNG, TỈNH LÂM ĐỒNG

Ngành: MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : Th.S NGUYỄN CHÍ HIẾU

MSSV: 09B10801113 Lớp: 09HMT04

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên được giao đề tài: Nguyễn Thị Thùy Dung

MSSV: 09B1080113 Lớp: 09HMT04

Chuyên ngành : Kỹ Thuật môi trường

2 Tên đề tài : Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê – Công ty

3 Các dữ liệu ban đầu :

 Thông tin sơ bộ về nhà máy

 Kết quả phân tích nước thải

 Diện tích xây dựng

 Quy trình công nghệ sản xuất

4 Các yêu cầu chủ yếu : Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê,

5 Kết quả tối thiểu phải có:

1) Tính toán thuyết minh

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt những năm học vừa qua, lượng kiến thức em nhận được thực sự to lớn và quý giá Ngoài sự nỗ lực của bản thân thì thầy cô chính là những người đã truyền đạt cho em nguồn kiến thức ấy Hôm nay em đã vận dụng những kiến thức được học để hoàn thành luận văn này

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô Khoa Công Nghê ̣ Sinh Học và Môi trường của Trường Đa ̣i Ho ̣c Kỹ Thuâ ̣t Công Nghê ̣ TP HCM đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn cho em suốt các học kì vừa qua

Nhưng hơn hết em xin cảm ơn cô Nguyễn Chí Hiếu đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn này

Con xin cảm ơn cha mẹ đã luôn bên con, ủng hộ khích lệ và tạo mọi điều kiện cho con trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng mình xin cảm ơn các bạn đồng khóa đã giúp đỡ mình rất nhiều trong học tập cũng như thực hiện luận văn này

Tuy đã cố gắng hết sức và có được sự giúp đỡ tận tình của nhiều người nhưng

vì vốn kiến thức còn hạn chế và gặp phải những khó khăn trong việc tìm tài liệu nên chắc chắn luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô, anh chị và các bạn để em có thể sửa chữa bổ sung những sai sót cũng như nâng cao được kiến thức của mình

Xin chân thành cảm ơn!

TP.Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 08 năm 2011 Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THI ̣ THÙY DUNG

Tôi xin cam đoan.Bản đồ án tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thật sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lí thuyết, nghiên cứu khảo sát, các số liệu mô hình tính toán và những kết quả trong luận văn là trung thực và dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Chí Hiếu

TP.HCM, ngày 15 tháng 08 năm 2011

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THỊ THÙY DUNG

PHẦN PHỤ LỤC

CÁC QUY CHUẨN ÁP DỤNG

MỘT SỐ BẢN VẼ

MỘT SỐ HÌNH ẢNH

Toàn cảnh Công ty TNHH Hồ Phượng

Công đoạn 1:

Tải nguyên liệu vào Công đoạn 2: Phân loại bằng sàn rung

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây, cây cà phê đang trở thành một cây trồng thế mạnh và thu hút được nhiều người trồng bởi giá trị kinh tế to lớn Xuất khẩu cà phê của Việt Nam hiện đang nằm trong những nước đứng đầu thế giới Nông dân ở các tỉnh trồng nhiều cà phê như Dalak, Lâm Đồng, Quảng Trị, Sơn La, Điện Biên … cũng giàu lên nhờ cây cà phê Cũng chính vì vậy mà ngành công nghiệp chế biến cà phê của nước ta không ngừng phát triển theo sự gia tăng của diện tích trồng cây cà phê

Theo số liệu thống kê trong những năm qua cho thấy nhu cầu tiêu thụ cà phê trên toàn cầu đã tăng liên tục trong 3 năm gần đây Cụ thể mức tiêu thụ năm 2008 là 130 triệu bao (60kg/bao), mức tiêu thụ năm 2009 là 132 triệu bao và năm 2010 là 134 triệu bao Theo dự đoán của các chuyên gia, tình hình tiêu thụ cà phê sẽ tăng tiếp tục tăng mạnh trong năm 2011

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến cà phê thì các vấn đề về môi trường của ngành công nghiệp này gây ra cũng ngày càng trầm trọng Đặt biệt là vấn

đề xử lý nước thải Trước thực trạng đó, đề tài tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê - Công ty TNHH Hồ Phượng tại huyện Đức Trọng Tỉnh Lâm Đồng với công suất là 400 m 3 /ngày đêm” được lựa chọn sẽ góp phần làm

giảm mức độ ô nhiễm của ngành công nghiệp chế biến cà phê đến môi trường, góp phần tạo ra môi trường ngày càng xanh, sạch hơn

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê - Công ty TNHH Hồ Phượng tại huyện Đức Trọng Tỉnh Lâm Đồng với công suất là 400 m3

/ngày đêm, đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 24:2009/BTNMT, loại B

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI

 Đối tượng đề tài : Nước thải nhà máy chế biến nhân cà phê từ hạt tươi

 Phạm vi đề tài : Công ty TNHH Hồ Phượng

 Thời gian thực hiện đề tài: Từ 30/5/2011 đến 30/08/2011

4 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

 Đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất và khả năng gây ô nhiễm môi trường của ngành chế biến cà phê

 Tổng quan, khảo sát thành phần và tính chất nước thải chế biến cà phê tại nhà máy

 Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho Nhà máy

 Tính toán các công trình đơn vị cho trạm xử lý nước thải chế biến cà phê của

 Khái toán kinh tế cho phần xây dựng, lắp đặt và xử lý

5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Các phương pháp được sử dụng bao gồm:

 Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu, tài liệu, khảo sát, phân tích, đo

đạc, đánh giá tổng quan về công nghệ chế biến, khả năng gây ô nhiễm môi

trường và xử lý nước thải trong ngành chế biến cà phê

 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tham khảo tài liệu các phương pháp xử lý

nước thải cho ngành chế biến cà phê

 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: Tham khảo ý kiến của chuyên gia

ngành kỹ thuật môi trường, ngành chế biến cà phê

 Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu: Thống kê, tổng hợp số liệu thu thập

được từ đó đưa ra công nghệ xử lý phù hợp

 Phương pháp tính toán: Lựa chọn thiết kế công nghệ và thiết bị xử lý nước thải

nhằm tiết kiệm chi phí xử lý, tính toán chi phí xây dựng, vận hành

 Phương pháp so sánh: So sánh các số liệu về nồng độ nước thải của nhà máy

với QCVN 24:2009

 Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc công nghệ

xử lý nước thải

6 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

 Đề tài còn nhiều hạn chế về số liệu, thông tin, chủ yếu là trên giấy…

 Giới hạn về thời gian thực hiện, về đối tượng

7 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

 Đề xuất ra các phương pháp xử lý nước thải chế biến cà phê

 Giúp cho sinh viên có kinh nghiệm thực tế

 Đánh giá được thành phần tính chất của nước thải chế biến cà phê

Comment [S1]: Giới hạn về thời gian thực hiện,

về đối tượng?????

Comment [S2]: Chỉnh sửa các mục phần này bắt

đầu 1, 2,3…

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ VÀ GIỚI

THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH HỒ PHƯỢNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÀ PHÊ VIỆT NAM

1.1.1 Các đặc điểm chung của cà phê Việt Nam

Việt Nam được chia thành hai vùng khí hậu phù hợp cho chế biến cà phê:

 Vùng Tây Nguyên và tỉnh Đồng Nai: chủ yếu trồng cà phê vối;

 Các tỉnh miền Bắc: chủ yếu trồng cà phê chè;

Trong đó, diện tích cà phê vối chiếm hơn 95% tổng diện tích gieo trồng

Tỷ trọng diện tích 6 vùng trồng cà phê: Đông Bắc và duyên hải Nam Trung Bộ 0%,

Tây Bắc 1%, Bắc Trung Bộ 2 %, Đông Nam Bộ 8%, Tây Nguyên 89%

1.1.2 Chế biến và xuất khẩu cà phê của Việt Nam

 Chế biến

Hình 1.1: Biểu đồ Chế biến cà phê Việt Nam

(Nguồn: Tổng cục Thống kê Việt Nam)

Kim ngạch xuất khẩu (triệu USD)

(Nguồn: Báo cáo thường niên, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Việt Nam)

Nhận xét: Năm 2007 là đỉnh cao của xuất khẩu cà phê, kim ngạch đạt 1,8 tỷ USD

tăng 219% và gần 1 tỷ USD so với kế hoạch Nếu so với năm 2000 thì kim ngạch xuất

khẩu đã tăng tới 3,6 lần Đây là một bước tăng rất đáng kể, hầu như không nông sản

nào có thể đạt được Cùng với sự phục hồi của đơn giá, xuất khẩu cà phê Việt Nam đã

đứng thứ nhì thế giới sau Brazil

1.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN CÀ PHÊ TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI

Có hai phương pháp chế biến cà phê sống:

 Phương pháp khô (tự nhiên);

 Phương pháp ướt (phương pháp rửa);

1.2.1.Phương pháp khô: là phương pháp cổ điển

Trái cà phê được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời, chúng sẽ được cào vài lần trong

một ngày và được che kín để tránh sương vào ban đêm;

Sau một vài tuần, trái sẽ khô và sẵn sàng để bóc vỏ Một số người Ethiopia và hầu

hết người Brazil dùng phương pháp khô Tại Việt Nam, phương pháp này cũng được

sử dụng khá rộng rãi tại các hộ dân trồng cà phê

Đối với phương pháp khô , điều kiê ̣n chế biến đơn giản nhưng phụ thuô ̣c hoàn toàn

vào thời tiết, thời gian chế biến kéo dài , sản phẩm tạo ra có chất lượng không cao

1.2.2.Phương pháp ướt

Vỏ sẽ được lấy ra bằng máy để lại một chất dính như keo bao quanh hạt Ở thời

điểm này, sự tách rời bằng máy móc có thể làm tổn thương hạt cà phê

Comment [S3]: Chỉnh sửa lại phần đánh số các

mục toàn bộ báo cáo cho hợp lý

Sau đó hạt cà phê sẽ được bỏ vào những cái chum ủ men lớn để cho tan đi những vỏ

cà phê còn dính lại trên hạt

Sau cùng, hạt cà phê sẽ được rửa cho hết sạch vỏ và được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời hoặc là máy sấy

Với phương pháp ướt, việc sản xuất chủ động hơn nhưng tốn nhiều thiết bi ̣ , nước và năng lươ ̣ng Tuy nhiên , sản xuất theo phương pháp này rút ngắn được thời gian chế biến và cho sản phẩm có chất lượng cao hơn

Dựa trên ưu và nhược điểm của cả hai phương pháp , thông thường người ta chế biến kết hơ ̣p cả hai phương pháp Dưới đây là sơ đồ công nghê ̣ sản xuất cà phê nhân bằng phương pháp kết hợp:

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất cà phê nhân bằng phương pháp kết hợp

1.3 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TY TNHH HỒ PHƯỢNG

1.3.1 Giới thiệu chung

Tên công ty : Công ty TNHH Hồ Phượng

Địa chỉ trụ sở chính: Số 5C/5 thôn An Hiệp 1, xã Liên Hiệp, huyện Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng

Điện thoại: 0633.844.669

Fax: 0633.662.117

Đăng ký kinh doanh số: 5800427255 cấp ngày 13/10/2004, thay đổi lần 2 ngày 04/03/2009 do Sở Kế hoạch và Đầu tư Lâm Đồng cấp

Ngành nghề kinh doanh: Thu mua, chế biến, kinh doanh nông sản, cà phê

Người đại diện : Ông Đinh Văn Hồ

Như vậy, việc đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung tại nhà máy sản xuất của công ty TNHH Hồ Phượng mang một vai trò quan trọng và nhất thiết phải được thực hiện để đảm bảo phát triển bền vững kinh tế và môi trường trong khu vực nói chung và củ công ty TNHH Hồ Phượng nói riêng

1.3.3 Mục tiêu của Công ty

Tiêu thụ được nguồn nguyên liệu dồi dào sẵn có của địa phương, tạo ra sản phẩm hàng hóa chất lượng cao, đáp ứng được nhu cầu cho thị trường trong nước và xuất khẩu

Đảm bảo sự hoạt động của nhà máy về lâu dài

Áp dụng công nghệ, thiết bị tiên tiến đảm bảo sản phẩm có chất lượng cao phù hợp với tiêu chuẩn xuất khẩu

Giải quyết việc làm cho một số lao động địa phương

Đồng thời Công ty xây dựng hệ thống xử lý nước thải để xử lý toàn bộ lượng nước thải ô nhiễm phát sinh từ quá trình sản xuất, chế biến của công ty để đảm bảo sự phát triển bền vững cho khu vực Tránh cho khu vực những tổn hại về mặt sinh thái cũng như môi trường, phòng tránh được những rủi ro về sức khoẻ cho cán bộ và công nhân viên đang làm việc tại đây Ngoài ra, nguồn nước thải sau khi được xử

lý đạt tiêu chuẩn còn góp phần bổ sung cho các lưu vực nước xung quanh khu vực một khối lượng nước rất lớn đặc biệt vào mùa khô hạn và thiếu nước, nguồn nước sau xử lý có thể còn được sử dụng cho việc tưới tiêu cho đất nông nghiệp trong vùng

1.3.4 Quy trình công nghệ sản xuất của Công ty Hồ Phượng

Hình1.2 Quy trình công nghệ chế biến nhân cà phê từ hạt cà phê tươi

Thuyết minh quy trình công nghệ

Hạt cà phê tươi sau khi thu hoạch được công ty thu mua và vận chuyển về nhà máy Tại đây, cà phê được chuyển đến bãi tập trung để chuẩn bị cho giai đoạn chế biến

Nguyên liệu đầu vào

Nước thải, vỏ

Đầu tiên cà phê được đưa qua hệ thống sàng lọc nguyên liệu Tại đây, quả được sàng để tách cành, lá, đất còn sót lại trong quá trình thu hoạch Quá trình này được gọi là quá trình sàn lọc nguyên liệu, hay còn gọi quá trình làm sạch khô Sau khi sàng lọc nguyên liệu, hạt được chuyển đến giai đoạn rửa thô Giai đoạn rửa thô được thực hiện với mục đích làm sạch lớp vỏ bên ngoài của hạt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xay

Cà phê tiếp tục được đưa đến cối xay, đi vào công đoạn xay vỏ Tại cối xay, quả được phân ra làm hai loại: Quả chín được xay bỏ vỏ, quả xanh đưa thẳng đến công đoạn sấy Mục đích của giai đoạn này là loại bỏ lớp vỏ cứng bao bên ngoài quả, lấy hạt để tiếp tục cho công đoạn sau

Tiếp đến, hạt theo hệ thống băng chuyền vào bồn chứa dung dịch enzim Pectinaza

để loại bỏ thịt quả Giai đoạn này được gọi là giai đoạn đánh nhớt, hay còn gọi là giai đoạn ngâm enzim Mục đích của quá trình này là dùng enzim pectinaza phân huỷ Pectin có trong thịt quả, giúp nhân sau khi thành phẩm có độ bóng cần thiết Công đoạn đánh nhớt diễn ra từ 5 – 6 giờ, quyết định lớn đến chất lượng sản phẩm Sau khi đánh nhớt, nhân được rửa sạch, loại bỏ chất bẩn dính trên nhân Giai đoạn này tốn khá nhiều nước trong toàn bộ quá trình chế biến Đây cũng là công đoạn gây ô nhiễm chính vì nước thải chứa một lượng lớn chất hữu cơ dễ phân hủy Tại công đoạn làm ráo, cà phê được trải đều trên mặt sàn (cách đất 500mm), gió được cung cấp bởi các cánh quay phía dưới Giai đoạn này xảy ra với mục đích làm ráo nước bề mặt nhân cà phê, giảm thời gian sấy khô bằng nhiệt Sau giai đoạn làm ráo, cà phê được đưa đến các thùng quay nhiệt (các hạt cà phê xanh được sấy tại một thùng quay riêng) Tại đây, cà phê được sấy khô hoàn toàn thành hạt nhân thành phẩm Trước khi phân phối, nhân cà phê được phân loại hạt để phân phối cho các nhà phân phối khác nhau

1.3.5 Các vấn đề môi trường của nhà máy:

 Ô nhiễm của nước thải

Trong quá trình hoạt động của công ty sẽ phát sinh ra một lượng nước thải tác động

đến môi trường nước, bao gồm các nguồn gốc chủ yếu sau:

Xay vỏ: Trong giai đoạn này nước thải sinh ra ít nhưng có thành phần rất đậm đặc, có độ đục và lượng cặn cao Ngoài ra, giai đoạn này còn thải ra lượng vỏ lớn làm cho nước thải có lượng rác rất đáng kể

Ngâm enzim: Đây là giai đoạn phát sinh nước thải đáng chú ý nhất của quy trình chế biến Nước thải phát sinh từ giai đoạn này có thành phần hữu cơ cao, ngoài ra còn có độ nhớt lớn

Rửa sạch: Nước thải giai đoạn này có thành phần hữu cơ tương đối cao

 Nước thải vệ sinh: Phát sinh từ công đoạn vệ sinh các thiết bị chế biến

 Nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt thải khu vực văn phòng, từ các khu vệ

sinh, v.v… có chứa các thành phần cặn bã (TSS), các chất hữu cơ (BOD/COD),

chất dinh dưỡng (N,P) và vi sinh gây bệnh

 Ô nhiễm chất thải rắn

 Rác thải sinh hoạt:

Rác thải từ sinh hoạt của cán bộ, công nhân viên và công nhân vận hành thải ra mỗi ngày rác thải có hàm lượng hữu cơ cao, dễ phân hủy như thức ăn thừa, các loại rác thải từ việc sinh hoạt khác như: bao nilông, thùng carton

Mỗi ngày lượng rác thải do CB CNV thải ra vào khoảng 40 kg Lượng rác này sẽ được thu gom trong các thùng rác, sau đó giao cho đơn vị dịch vụ công cộng địa phương xử lý hoặc đốt bỏ

 Chất thải rắn từ hoạt động chế biến:

Chất thải rắn từ hoạt động chế biến chủ yếu là vỏ cà phê, bao bì chứa nguyên liệu, cành, que còn sót khi thu hoạch

 Ô nhiễm do khí thải

 Ô nhiễm do hoạt động của lò sấy, quá trình xay vỏ từ quá trình chế biến khô

 Ô nhiễm từ tiếng ồn, rung động và nhiệt

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ CÁC

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1.TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI CHẾ

BIẾN CÀ PHÊ

Thành phần chính của nước thải từ các nhà máy chế biến cà phê là đường , nhớt, các

chất hữu cơ , và hương liệu tự nhiên Theo như Hội Đồng Bảo Vệ Tài Nguyên Thiên

Nhiên NRDC , vào năm 1988, qua sáu tháng , nướ c thải cà phê đã là ô nhiễm 110,000

khối nước trên ngày ở Trung Mỹ Rõ ràng những chất bã thải này cần được xử lý

men, đườ ng bi ̣ phân huỷ thành rượu và khí các -bô-níc Sau đó,rượu được biến thành

axít axêtíc, và vì thế mà độ pH của nước bị giảm Độ pH của nước thải cà phê thường

ở khoảng 3.8

Nhớt: Phần nhớt là phần chất nhầy bọc quanh ha ̣t cà phê Thành phần chủ yếu của

nó là prôtêin, đường và péctin Phần nhớt rất khó bi ̣ phân huỷ Trong nước thải cà phê

nó thường kết tủa thành một lớp đen trên bề mặt Lớ p chất rắn này có thể làm tắc

đường ống thải và giảm lượng ôxi trong nước

Các chất hoá hữu cơ: Những chất này được phân hủy dần dần bởi các vi sinh vâ ̣t

trong nước Trong quá trình này , chúng cần sử dụng ôxi trong nước Lượng ôxi cần để

các vi sinh vật phân huỷ hoàn toàn các chất hữu cơ trong một khối lượng nước nhất

đi ̣nh được go ̣i là “đòi hỏi ôxi sinh ho ̣c” – biological oxygen demand viết tắt là BOD

Nước thải cà phê có BOD là 20g/l, cao gấp 200 so với nước thải nhà máy giấy Ở

Costa Rica vào những năm 80, hai phần ba tổng lượng BOD của các con sông là đến

từ nước thải cà phê

Lượng BOD càng cao thì ôxi trong nước bi ̣ mất càng nhiều nên các sinh vâ ̣t yếm khí

có điều kiện hoạt động Điều này dẫn đến tình tra ̣ng nước thải cà phê bi ̣ bốc mùi , ảnh

hưởng đến sức kho ẻ của con người , đă ̣c biê ̣t là với những người dùng nước sông , suối

làm nước uống

Hương liê ̣u tự nhiên : Đây là các hoá chất ta ̣o màu đỏ cho quả cà phê Chúng

không có ha ̣i đến sức khoẻ hay môi trường , nhưng chúng làm nước t hải cà phê có màu

xanh đâ ̣m hoă ̣c đen, làm mất cảnh quan môi trường

Bảng 2.1: Thành phần tính chất nước thải chế biến cà phê hạt tươi tại Brazil

Comment [S4]: Bổ sung tổng qua về thành phần

và tính chất nước thải chế biến cà phê

2.2.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.2.1.Phương pháp xử lý cơ học

Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất không tan (rác, cát nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải; điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

Các công trình xử lý cơ học xử lý nước thải thông dụng:

2.2.1.1.Song chắn rác

Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các công trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn

2.2.1.2.Lưới lọc

Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ Kích thước mắt lưới từ 0,5÷1,0mm

Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa

2.2.1.3.Bể lắng cát

Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng đợt

I Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo Bể lắng cát gồm 3 loại:

Bể lắng cát ngang

Hình 2.1.Bể lắng cát ngang

2.2.1.5.Bể điều hòa

Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học Bể điều hòa có thể được phân loại như sau:

Bể điều hòa lưu lượng

2.2.1.7.Bể lọc

Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm có trong nước thải Các loại bể lọc được phân loại như sau:

Các muối FeCl3.6H2O, Fe2(SO4)3.9H2O, MgCl2.6H2O, MgSO4.7H2O, …

Vôi

Khác với đông tụ, keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp chất cao phân tử vào Chất keo tụ thường sử dụng như: tinh bột, ester, cellulose, … Chất keo tụ có thể sử dụng độc lập hay dùng với chất đông tụ để tăng nhanh quá trình đông

tụ và lắng nhanh các bông cặn Chất đông tụ có khả năng làm mở rộng phạm vi tối ưu của quá trình đông tụ, làm tăng tính bền và độ chặt của bông cặn, từ đó làm giảm được lượng chất đông tụ, tăng hiệu quả xử lý Hiện tượng đông tụ xảy ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ theo các hạt lơ lửng Khi hòa tan vào nước thải, chất keo tụ có thể ở trạng thái ion hoặc không ion, từ đó ta có chất keo tụ ion hoặc không ion

Hình 2.4 Quá trình tạo bông cặn của các hạt keo 2.2.2.2.Trung hòa

Nước thải của một số ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp hóa chất, do các quá trình công nghệ có thể có chứa các acid hoặc bazơ, có khả năng gây ăn mòn vật liệu, phá vỡ các quá trình sinh hóa của các công trình xử lý sinh học, đồng thời gây các tác hại khác, do đó cần thực hiện quá trình rung hòa nước thải

Các phương pháp trung hòa bao gồm:

Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm

Trung hòa dịch thải có tính acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH, KOH, NaCO3, NH4OH, hoac lọc qua các vật liệu trung hòa như CaCO3, dolomit,…

Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid

Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố:

Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của chúng

Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hóa học

2.2.2.3.Oxy hoá khử

Đa số các chất vô cơ không thể xử lý bằng phương pháp sinh hóa được, trừ các trường hợp các kim loại nặng như: Cu, Zn, Pb, Co, Fe, Mn, Cr,…bị hấp phụ vào bùn

hoạt tính Nhiều kim loại như : Hg, As,…là những chất độc, có khả năng gây hại đến sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hóa khử Có thể dùng các tác nhân oxy hóa như Cl2, H2O2, O2 không khí, O3 hoặc pirozulite ( MnO2) Dưới tác dụng oxy hóa, các chất ô nhiểm độc hại sẽ chuyển hóa thành những chất ít độc hại hơn và được loại

ra khỏi nước thải

2.2.2.4.Điện hóa

Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: oxy hóa ở anod và khử ở catod Xử lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có lưu lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc

Ưu điểm :

Không cần pha loãng sơ bộ nước thải

Không cần tăng thành phần muối của chúng

Có thể tận dụng lại các sản phẩm quý chứa trong nước thải

sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có một số ưu điểm như

Loại được các hợp chất hữu cơ không bị oxi hóa sinh học

Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật

Có thể thu hồi các chất khác nhau

Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn

2.2.3.1.Tuyển nổi

Là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của hai pha khí-nước và xảy ra khi có năng lượng tự do trên bề mặt phân chia, đồng thời cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở những nơi tiếp xúc khí-nước

Tuyển nổi dạng bọt: được sử dụng để tách ra khỏi nước thải các chất không tan và làm giảm một phần nồng độ của một số chất hòa tan

Phân ly dạng bọt: được ứng dụng để xử lý các chất hòa tan có trong nước thải, ví

dụ như chất hoạt động bề mặt

Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ, có thể thu tạp chất Phương pháp tuyển nổi được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như: tơ sợi nhân tạo, giấy cellulose, thực phẩm,…

Hình 2.5 Bể tuyển nổi kết hợp với cô đặc bùn 2.2.3.2.Hấp phụ

Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hoặc động

Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất bị hấp phụ có thể bị giải hấp và chuyển ngược lại vào chất thải Các chất hấp phụ thường được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than bùn, silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính,… và các chất hấp phụ này còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng

2.2.3.4.Trích ly

Phương pháp tách chất bẩn hữu cơ hòa tan chứa trong nước bằng cách trộn lẫn với dung môi nào đó, trong đó, chất hữu cơ hòa tan vào dung môi tốt hơn vào nước

2.2.3.5.Trao đổi ion

Các chất cấu thành pha rắn, mà trên đó xảy ra sự trao đổi ion, gọi là ionit Các ionit

có thể có nguồn gốc nhân tạo hay tự nhiên, là hữu cơ hay vô cơ và có thể được tái sinh

để sử dụng liên tục Được sử dụng để loại các ion kim loại trong nước thải

2.2.3.6.Phương pháp xử lý sinh học

Thực chất của phương pháp sinh học để xử lý nước thải là sử dụng khả năng sống

và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải Chúng chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan và những chất dễ phân hủy sinh học thành những sản phẩm cuối cùng như : CO2, H2O,NH4, Chúng sử dụng một số hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng nhằm duy trì quá trình, đồng thời xây dựng tế bào mới

Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ qua các quá trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý

2.2.4.Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên

2.2.4.1.Ao hồ sinh học ( ao hồ ổn định nước thải)

Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa Phương pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chí phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao.Quy trình được tóm tắt như sau:

Nước thải loại bỏ rác, cát sỏi,  Các ao hồ ổn định Nước đã xử lý

 Hồ tùy nghi

Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hoà tan

có đều ở trong nước và phân hủy kị khí (chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng đáy

Ao hồ tùy nghi được chia làm 3 vùng:lớp trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng

kị khí tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí

Chiều sâu hồ khoảng 1-1,5m

Hình 2.6 Hồ tùy nghi

 Hồ ổn định bậc III

Nước thải sau khi xử lý cơ bản ( bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch để xả vào nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III) Một trong các công trình xử lý bậc III là ao hồ ồn định sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá

2.2.4.2.Phương pháp xử lý qua đất

Thực chất của quá trình xử lý là: khi lọc nước thải qua đất các chất rắn lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng Những chất này tạo ra một màng gồm rất nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụ các chất hữu cơ hòa tan

trong nước thải Những vi sinh vật sẽ xử dụng ôxy của không khí qua các khe đất và chuyển hóa các chất hữu cơ thành các hợp chất khoáng

Cánh đồng tưới

Cánh đồng lọc

Hình 2.7 Xử lý nước thải bằng đất

2.2.4.3.Công trình xử lý sinh học hiếu khí

Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí có thể kể đến hai quá trình cơ bản :

Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lửng

Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính

Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu như: bể Aerotank bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dính bám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay…

2.2.4.3.1.Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank

Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân đế cho

vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn có mầu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Các vi sinh vật đồng hoá các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh Như vậy các chất hữu

cơ có trong nước thải được chuyển hoá thành các chất vô cơ như H2O, CO2 không độc hại cho môi trường

Quá trình sinh học có thể diễn tả tóm tắt như sau :

Chất hữu cơ + vi sinh vật + ôxy  NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mới hay có thể viết :

Chất thải + bùn hoạt tính + khơng khí  Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư

Một số loại bể aerotank thường dùng trong xử lý nước thải:

Hình 2.8 sơ đồ cơng nghệ đối với bể Aerotank truyền thống

Bể Aerotank tải trọng cao

Hoạt động của bể aerotank tải trọng cao tương tự như bể cĩ dịng chảy nút, chịu được tải trọng chất bẩn cao và cho hiệu suất làm sạch cũng cao, sử dụng ít năng lượng, lượng bùn sinh ra thấp

Nước thải đi vào cĩ độ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500mg/l tải trọng bùn hoạt tính là 400 – 1000mg BOD/g bùn (khơng tro) trong một ngày đêm

Bể Aerotank cĩ hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dịng chảy (bể cĩ dịng chảy nút )

Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đĩ nhu cầu cung cấp ơxy cũng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ

Ưu điểm :

Giảm được lượng khơng khí cấp vào tức giảm cơng suất của máy thổi khí Khơng cĩ hiện tượng làm thống quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất chứa Nitơ

Cĩ thể áp dụng ở tải trọng cao (F/M cao), chất lượng nước ra tốt hơn

Bể Aerotank cĩ ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Contact Stabilitation)

Bể cĩ 2 ngăn : ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh

Tuầ n hoà n bù n

Bể Aerotank Ngă n tá i sinh bù n hoạt tính Ngă n tiế p xú c

Bể lắ ng đợt 1 Nướ c thả i

Xả bù n tươi

nguồ n tiế p nhậ n

Bể lắ ng đợt 2 Xả bù n hoạt tính thừ a

Xả ra

Ưu điểm của dạng bể này là bể Aerotank cĩ dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải, cĩ thể ứng dụng cho nước thải cĩ hàm lượng keo cao

Bể thơng khí kéo dài

Khi nước thải cĩ tỉ số F/M ( tỉ lệ giữa BOD5 và bùn hoạt tính-mgBOD5/mg bùn hoạt tính) thấp, tải trọng thấp, thời gian thơng khí thường là 20-30h

Hình 2.10 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thống kéo dài

Bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh :

Xả bù n tươi

Bể lắ ng đợt 1 Nướ c thả i

Xả bù n hoạt tính thừ a Tuầ n hoà n bù n

Bể lắ ng đợt 2 nguồ n tiế p nhậ n

Xả ra Má y khuấ y bề mặ t

Hình 2.11 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh

Ưu điểm: pha lỗng ngay tức khắc nồng độ của các chất ơ nhiễm trong tồn thể tích

bể, khơng xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho loại nước thải cĩ chỉ số thể tích bùn cao, cặn khĩ lắng

Oxytank

Dựa trên nguyên lý làm việc của aerotank khuấy đảo hồn chỉnh người ta thay khơng khí nén bằng cách sục khí oxy tinh khiết

Hình 2.12 Oxytank

Ưu điểm:

Hiệu suất cao nên tăng được tải trọng BOD

Giảm thời gian sục khí

Lắng bùn dễ dàng

Giảm bùn đáng kể trong quátrình xử lý

2.2.4.3.2.Mương oxy hóa

Mương ôxy hóa là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh có dạng vòng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính

lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương

2.2.4.3.3.Lọc sinh học – Biofilter

Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình ôxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc Trong bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám Có 2 dạng:

Bể lọc sinh học nhỏ giọt: là bể lọc sinh học có vật liệu lọc không ngập trong nước Giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thải không quá 1000 m3/ngđ

Bể lọc sinh học cao tải: lớp vật liệu lọc được đặt ngập trong nước Tải trọng nước tới10 ÷ 30m3

/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt

Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng có chiều cao khá lớn

Hình 2.13 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 2.2.4.3.4.Đĩa quay sinh học RBC ( Rotating biological contactors)

RBC gồm một loại đĩa tròn xếp liền nhau bằng polystyren hay PVC Những đĩa này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ Trong khi vận hành, sinh vật tăng trưởng sẽ dính bám vào bề mặt đĩa và hình thành một lớp màng nhày trên toàn bộ bề mặt ướt của đĩa

Đĩa quay làm cho sinh khối luôn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với không khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối trong điều kiện hiếu khí

2.2.4.3.5.Bể sinh học theo mẻ SBR ( Sequence Batch Reactor)

SBR là một dạng của bể Aerotank Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể Ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí

Bể SBR hoạt động theo 5 pha:

– Pha làm đầy ( fill ): thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1-3 giờ

Dòng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy Trong

bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí

 Pha phản ứng, thổi khí ( React ): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp ôxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, thường khoảng 2 giờ Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hóa có thể thực hiện, chuyển Nitơ

từ dạng N-NH3 sang N-NO2

và nhanh chóng chuyển sang dạng N-NO3

- Pha lắng (settle): Lắng trong nước Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100% Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ

 Pha rút nước ( draw): khoảng 0.5 giờ

 Pha chờ : Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể

Xả bùn dư là một giai đoạn quan trọng không thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên, nhưng nó cũng ảnh hưởng lớn đến năng suất của hệ Lượng và tần suất xả bùn được xác định bởi năng sất yêu cầu, cũng giống như hệ hoạt động liên tục thông thường Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả bùn thường được thực hiện ở giai đoạn lắng hoặc giai đoạn tháo nước trong Đặc điểm duy nhất là ở bể SBR không cần tuần hoàn bùn hoạt hoá Hai quá trình làm thoáng và lắng đều diễn ra ở ngay trong một bể, cho nên không có sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng và không phải tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng để giữ nồng độ

Hình 2.14 Quá trình vận hành của bể SBR 2.2.4.4.Công trình xử lý sinh học kỳ khí

Phân hủy kỵ khí (Anaerobic Descomposotion) là quá trình phân hủy các chất hữu

cơ thành chất khí (CH4 va CO2) trong điều kiện không có ôxy Việc chuyển hoá các axit hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng Lượng chất hữu cơ chuyển hoá thành khí vào khoảng 80  90%

Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 32  35 oC

Ưu điểm nổi bật của quá trình xử lý kỵ khí là lượng bùn sản sinh ra rất thấp, vì thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hơn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí

Trong quá trình lên men kỵ khí, thường có 4 nhóm vi sinh vật phân hủy vật chất hữu cơ nối tiếp nhau:

Các vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic) phân hủy các chất hữu cơ dạng polyme như các polysaccharide và protein thành các monomer Kết quả của sự “bẻ gãy” mạch cacbon này chưa làm giảm COD

Các monomer được chuyển hóa thành các axit béo (VFA) với một lượng nhỏ H2 Các axit chủ yếu là Acetic, propionic và butyric với những lượng nhỏ của axit Valeric Ơ giai đoạn axit hóa này, COD có giảm đi đôi chút (không quá 10%) Tất cả các axit có mạch carbon dài hơn axit acetic được chuyển hóa tiếp thành acetac và H2 bởi các vi sinh vật Acetogenic

2.2.4.4.1.Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng

 Phương pháp tiếp xúc kị khí

Bể lên men có thiết bị trộn và bể lắng riêng

Quá trình này cung cấp phân ly và hoàn lưu các vi sinh vật giống, do đó cho phép vận hành quá trình ở thời gian lưu từ 6  12 giờ

Cần thiết bị khử khí (Degasifier) giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bước phân ly

Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lưu chất rắn được xác định là 10 ngày ở nhiệt độ

32oC, nếu nhiệt độ giảm đi 11oC, thời gian lưu đòi hỏi phải tăng gấp đôi

 Bể UASB ( upflow anaerobic Sludge Blanket)

Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) và các chất hưũ cơ bị phân hủy

Các bọt khí mêtan và NH3, H2S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí để dẫn ra khỏi bể Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2 pha lỏng và rắn Sau đó ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó rất quan trọng khi vận hành UASB

Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5 

10 mg/l Fe2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ Để duy trì lớp bông bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0,6  0,9 m/h

Hình 2.15 Bể UASB 2.2.4.4.2.Phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết

 Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ (ANAFIZ)

Lọc kỵ khí gắn với sự tăng trưởng các vi sinh vật kỵ khí trên các giá thể Bể lọc có thể được vận hành ở chế độ dòng chảy ngược hoặc xuôi

Giá thể lọc trong quá trình lưu giữ bùn hoạt tính trên nó cũng có khả năng phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong quá trình tiêu hóa

 Lọc kị khí với lớp vật liệu giả lỏng trương nở (ANAFLUX)

Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bởi dòng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ ttrong một đơn vị thể tích là lớn nhất

Ưu điểm:

Ít bị tắc nghẽn trong quá trình làm việc với vật liệu lọc

Khởi động nhanh chóng

Không tẩy trôi các quần thể sin học bám dính trên vật liệu

Có khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng

2.2.5 CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ ĐANG ÁP DỤNG TRÊN THỰC TẾ

Ta có thể tham khảo công nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê tại nhà máy chế biến cà phê Tâm Châu tại huyện Đức Trọng có công nghệ, công suất và thành phần tính chất nước thải tương tự

Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 2.16 Quy trình công nghê ̣ xử lý nước thải chế biến cà phê của Công ty Tâm

Châu

Nguồn tiếp nhận QCVN 24:009/BTNMT

Bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính

Thuyết minh quy trình công nghệ

Nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất của nhà máy theo hệ thống thu gom

vào các hố gom trước khi bơm vào hệ thống xử lý nước thải

Nước thải (NT) từ các xưởng sản xuất theo mạng lưới thoát nước riêng được dẫn

đến bể gom có đặt tách rác tinh dạng trống quay Trống tách rác với kích thước khe hở

1 - 2mm có nhiệm vụ loại bỏ các chất hữu cơ có kích thước lớn như bao bì, vỏ cà phê các loại … nhằm tránh gây hư hại bơm hoặc tắc nghẽn các công trình phía sau Nước

thải từ bể gom được bơm lên bể điều hòa sau khi qua tách rác tinh

Các lợi ích cơ bản của việc điều hòa lưu lượng là: (1) quá trình xử lý sinh học được nâng cao do giảm đến mức thấp nhất hiện tượng “shock” tải trọng, các chất ảnh hưởng đến quá trình xử lý có thể được pha loãng, pH có thể được trung hòa và ổn định; (2) chất lượng nước thải sau xử lý được cải thiện do tải trọng chất thải lên các công trình ổn định Bể điều hòa có thể đặt trên tuyến (on-line) hoặc ngoài tuyến (off-line) Với trình độ kỹ thuật tự động hóa như hiện nay, thể tích bể điều hòa và chi phí điện năng tại nhà máy xử lý giảm đáng kể Dung tích chứa nước càng lớn thì độ an toàn về nhiều mặt càng cao

Từ bể điều hòa, nước thải được bơm đều và liên tục vào bể sinh học kỳ khí có

vật liệu đệm cố định Giá thể là vật liệu nhựa tổng hợp có cấu trúc thoáng, độ rỗng

cao (95%) vi sinh dể bám dính Tỉ lệ riêng diện tích bề mặt/thể tích của vật liệu thông thường dao động trong khoảng 100-220m2

/m3 Trong bể sinh học tiếp xúc áp dụng quá

trình sinh trưởng sinh học bám dính (Attached Growth) Bể sinh học kỵ khí vật liệu

tiếp xúc, giá thể cho vi sinh vật sống bám, vật liệu thưòng là nhựa có hình dạng khác nhau, Bể có chiều cao từ 4-12m, nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòi phun Quần thể vi sinh sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải Quần thể vi sinh này có thể bao gồm vi khuẩn kị khí và tùy tiện, nấm, tảo và các động vật nguyên sinh Tại bể sinh học kỵ khí vật liệu đệm, nước thải được phân phối đều từ dưới đáy qua lớp đệm bùn và sau đó là lớp bùn dính bám trên giá thể, khi qua lớp bùn này, chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi các vi sinh vật kỵ khí thành nước và khí biogas bay lên Bể này thích hợp để xử lý nước thải có nồng độ COD cao và biến động (Metcalf & Eddy, 1995 & 2003) Bùn hoạt tính (vi sinh vật – vi khuẩn) kị khí được xáo trộn đều với nước thải và chuyển hóa ở tốc độ cao nhất các chất hữu cơ thành khí methan (CH4), nước (H2O), ammonia (NH3)

CHC + VSV kị khí  CH4 + CO2 + H2O + NH3 + VSV kị khí mới

Áp dụng quá trình kị khí phía trước là điều kiện đầu tiên để đạt hiệu quả xử lý phốtphot trong nước thải Nước thải sau khi qua bể sinh học kỵ khí được dẫn sang bể

sinh học hiếu khí bùn hoạt tính

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí có thể chia thành hai loại chính (1) quá trình xử

lý sinh học tăng trưởng lơ lửng (suspended growth biological treatment processes), và (2) quá trình xử lý sinh học tăng trưởng dinh bám (attached growth biological treatment processes) Mỗi loại quá trình có nhiều công trình ứng dụng khác nhau, như quá trình (1) có các loại công trình (a) bùn hoạt tính hiếu khí truyền thống, (b) bể bùn hoạt tính dạng mẻ liên tục SBR (sequencing batch reactor), (c) bể bùn hoạt tính từng bậc SASR (staged activated-sludge reactor, , quá trình (2) có các loại công trình (d) bể lọc sinh học (trickling filter), (e) thiết bị sinh học quay RBC (rotating biological contactor, Sau khi đánh giá các quá trình và công trình xử lý về nhiều yếu tố, quá trình bùn hoạt tính hiếu khí truyền thống với các chức năng xử lý chất hữu cơ kết hợp với nitrate hóa được lựa chọn vì các ưu điểm sau: (1) có khả năng kết hợp các quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ, nitrate hóa và khử nitơ, (2) dễ vận hành, (3) các thiết

bị dễ chọn lựa và thay thế, (4) trình độ công nhân vận hành không đòi hỏi cao, và (5) Việt Nam có nhiều kinh nghiệm với quá trình này

Tại bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính, các tạp chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan còn lại sau quá trình xử lý sinh học kỵ khí tiếp tục được xử lý và chuyển hóa thành bông bùn sinh học Hai máy thổi khí (Air Blower) hoạt động luân phiên và hệ thống phân phối dạng đĩa có hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ hơn 10m sẽ cung cấp oxi cho bể sinh học Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ thành nước và carbonic, chuyển hóa nitơ hữu

cơ và amonia thành nitrat NO3- Mặt khác, hệ thống phân phối khí còn có chức năng xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính, tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các chất cần xử lý Tải trọng chất hữu cơ của bể thổi khí thường dao dộng từ 0,32-0,64

kg BOD/m3.ngày đêm và thời gian lưu nước dao động từ 4-12h

Oxy hóa và tổng hợp

CHONS (chất hữu cơ) + O2 + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí  CO2 + H2O + NH3 + C5H7O2N (tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác

Hô hấp nội bào

C5H7O2N (tế bào) + 5O2 + vi khuẩn  5CO2 + 2H2O + NH3 + E

Sau khi qua bể bùn hoạt tính, nước sẽ chảy thủy lực qua bể lọc màng MBR

MBR là viết tắt cụm từ Membrane Bio-Reactor (Bể lọc sinh học bằng màng), có thể định nghĩa tổng quát là hệ thống xử lý vi sinh của nước thải bằng công nghệ lọc màng