www.tinhgiac.com cong nghe xu ly nuoc thai dhbk da nang 4908

www.tinhgiac.com cong nghe xu ly nuoc thai dhbk da nang 4908 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bà...

MỞ ĐẦU



Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật cùng với những diễn biến mạnh mẽ về kinh

tế – xã hội mang tính toàn cầu với tốc độ phát triển rất nhanh chóng trong những thập kỷqua đã làm cho tác động của con người tới môi trường ngày càng trở nên sâu sắc, đe dọa

sự tồn tại và phát triển của chính loài người và thiên nhiên Do đó vấn đề bảo vệ môitrường đã trở nên cấp bách và đang được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm

Mặc dù hàng loạt các biện pháp bảo vệ môi trường đã ra đời và được thực hiệnnhư: luật quốc gia, công ước quốc tế… nhưng thời gian qua tình trạng môi trường vẫntiếp tục suy giảm, tiếp tục bị ô nhiễm: tài nguyên cạn kiệt, nhiệt độ trái đất ngày càngtăng, hạn hán, lũ lụt, các nguồn nước thiên nhiên và khí quyển bị ô nhiễm nặng nề… đãgây tác hại đến đời sống và phát triển kinh tế – xã hội

Trong giai đoạn thúc đẩy công nghiệp hoá và hiện đại hoá, nước ta cũng khôngnằm ngoài khung cảnh chung đó Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của đất nước thì vấn đềmôi trường cũng trở nên gay gắt hơn Trong đó, ô nhiễm từ lĩnh vực công nghiệp mà đặtbiệt là từ nguồn nước thải và vấn đề xử lý nó đã trở thành nhiệm vụ hàng đầu của cácchuyên gia kỹ thuật nói riêng và của toàn xã hội nói chung

Với việc thực hiện đề tài: “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến thuỷ sản đông lạnh: Năng suất nhà máy 30 tấn nguyên liệu /ngày - Chất lượng nước thải sau xử lý đoạt loại B ” sẽ giải quyết được vấn đề ô nhiễm từ nguồn nước thải

của nhà máy, góp phần bảo vệ nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhu cầu phát triểnkinh tế xã hội theo hướng phát triển bền vững

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN1.1 Tài nguyên nước:

1.1.1 Tài nguyên nước đối với cuộc sống con người:

Sự sống tồn tại được trên trái đất nhờ nước Từ xa xưa, con người đã biết đến vai tròcủa nước trong cuộc sống của mình Hầu hết các nền văn minh lớn của nhân loại đều nảy

nở bên cạnh các dòng sông lớn, có nguồn nước dồi dào như nền văn minh Lưỡng Hà ởTây Á, văn minh Ai Cập ở hạ lưu sông Nin, văn minh sông Hằng ở Ấn Độ, văn minhsông Hoàng Hà ở Trung Quốc, văn minh sông Hồng ở Việt Nam… Ngay từ năm 3000năm trước công nguyên, người Ai Cập đã biết dùng hệ thống tưới nước để trồng trọt.Càng ngày, nước càng được sử dụng nhiều hơn để đáp ứng nhu cầu đa dạng của cuộcsống con người như tưới tiêu trong nông nghiệp dùng trong nông nghiệp dùng trong sảnxuất công nghiệp, tạo ra điện năng và các thắng cảnh, văn hóa…

Nước tham gia vào thành phần cấu trúc của sinh quyển Chu trình vận động nướctrong khí quyển giữ vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu, đất đai và sự phát triểntrên trái đất

Nước được coi là một tài nguyên đặc biệt, vì tàng trữ một năng lượng lớn cùng nhiềuchất hòa tan có thể khai thác phục vụ cuộc sống con người Tài nguyên nước trên trái đấtkhá dồi dào, ước tính khoảng 1386 triệu km3, nhưng lượng nước ngọt thường được dùng0,8% Là nguồn tài nguyên có thể tái sinh nên nếu biết sử dụng khôn khéo, tài nguyênnước sẽ mãi mãi tồn tại Trong khoảng 105.000 km3 nước mưa, nguồn cung cấp nướcngọt của trái đất, thì khoảng 1/3 số nước đó đổ xuống sông, suối và tích tụ trong đất, còn2/3 quay trở lại bầu khí quyển do bốc hơi bề mặt và sự thoát hơi nước ở thực vật Nếuxem 1/3 lượng nước đó (khoảng 37.000 km3) là nguồn cung cấp nước tiềm tàng cho conngười thì với số dân hiện tại, mỗi người trên hành tinh mỗi ngày trung bình nhận được18,7 lít nước, lớn hơn nhiều so với nhu cầu sinh lý của con người Tuy nhiên hiện nay do

phá rừng bừa bãi làm mất nguồn nước ngầm và nước bị sử dụng lãng phí, nên nhiều nơi

đã và đang lâm vào tình trạng thiếu nước Nước sinh hoạt trung bình trên đầu người vàokhoảng 250 lít/ngày Ở các nước công nghiệp phát triển, lượng nước sủ dụng cao gấp 6lần mức trên

1.1.2 Nguồn nước và phân bố trong tự nhiên:

Nước trên trái đất được phát sinh từ 3 nguồn: từ bên trong, từ các thiên thạch đưa lại

và từ lớp trên của khí quyển trái đất Trong quá trình phân hóa các lớp đá của lớp vỏ giữacủa trái đất, hơi nước được hình thành ở nhiệt độ cao Lúc đầu chúng thoát ra ngoài khôngkhí, nhưng sau đó ngưng tụ lại thành nước tràn ngập những miền trũng trên bề mặt đất,tạo nên các đại dương mênh mông và các ao, hồ, sông suối Theo tính toán thì khối lượngnước ở trạng thái tự do phủ trên mặt đất là trên 1,4 tỉ km3, khối lượng này chẳng đáng làbao so với trữ lượng nước ước tính có ở lớp vỏ giữa của trái đấtlà 200 tỉ km3

1.1.3 Tài nguyên nước ỏ Việt Nam:

So với nhiều nước, Việt Nam có nguồn tài nguyên nước khá dồi dào Lượng nướcbình quân đầu người đạt tới 17.000 m3/năm Nếu hệ số bảo đảm nước trung bình trên thếgiới là 20 (tức 700 lít/người/ngày) thì con số này ở Việt Nam là 68, cao gấp trên 3 lần Sở

dĩ như vậy là do Việt Nam có lượng mưa trung bình hằng năm cao, hệ thống sông ngòi,kênh rạch dày đặc (mật độ 0,5 ÷ 2km/km2) với chiều dài

1.2 Hiện trạng môi trường nước lục địa:

Nước lục địa bao gồm nguồn nước mặt và nước dưới đất Nước mặt phân bố chủ yếutrong các hệ thống sông, suối, hồ, ao, kênh, rạch và các hệ thống tiêu thoát nước trong nộithành, nội thị Nước dưới đất hay còn gọi nước ngầm là tầng nước tự nhiên chảy ngầmtrong lòng đất qua nhiều tầng đất đá, có cấu tạo địa chất khác nhau

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nước mặt, nước dưới đất đang ngày càng trở nên nghiêmtrọng, đặc biệt tại các lưu vực sông và các sông nhỏ, kênh rạch trong nội thành, nội thị.Nước dưới đất cũng đã có hiện tượng bị ô nhiễm và nhiễm mặn cục bộ

- 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 tại khu vựcnông thôn, các làng nghề truyền thống…

- Diễn biến ô nhiễm các nguồn nước lục địa:

+ Nước mặt:

Theo các kết quả quan trắc cho thấy, chất lượng nước ở thượng lưu của hầu hết cáccon sông chính của Việt Nam còn khá tốt, trong khi mức độ ô nhiễm ở hạ lưu của cácsông này ngày càng tăng do ảnh hưởng của các đô thị và các cơ sở công nghiệp Với cácchất ô nhiễm vượt mức cho phép trên các lưu vực sông chính như:

• Một số điểm đã có dấu hiệu bị ô nhiễm kim loại nặng, coliform, hóa chất bảo vệthực vật…

• Hàm lượng chất rắn lơ lửng: vượt quá ngưỡng tiêu chuẩn cho phép loại A từ 1,5

÷ 2,5 lần

• Hàm lượng BOD5 và NH+

4: vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép 1,5 ÷ 3 lần

• Trong khu vực nội thành của các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, HảiPhòng, Huế, hệ thống các hồ, ao, kênh rạch và các sông nhỏ là nơi tiếp nhận và vậnchuyển nước thải của các khu công nghiệp, khu dân cư Hiện nay hệ thống này đều ở tìnhtrạng ô nhiễm nghiêm trọng vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép 5 ÷ 10 lần (theo TCVN

+ Tác động trực tiếp đến sức khỏe, là nguyên nhân gây các bệnh như tiêu chảy (dovirut, vi khuẩn, vi sinh vật đơn bào), lỵ trực trùng, tả, thương hàn, viêm gan A, giun,sán…

+ Làm mất cảnh quan, ảnh hưởng lâu dài đến kinh tế nhất là phát triển du lịch.+ Là nguyên nhân của tình trạng thiếu nước sạch, ảnh hưởng lâu dài đến thế hệtương lai…

1.3 Những cơ sở trong công nghệ xử lý nước thải:

1.3.1 Thành phần nước thải:

Các chất chứa trong nước thải chủ yếu là chất hữu cơ, chất vô cơ và các vi sinh vật gâybệnh

1.3.1.1 Các chất hữu cơ:

Dựa vào đặc điểm dễ bị phân huỷ do vi sinh vật có trong nước mà có thể phân chất hữu

cơ thành:

- Các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ:

Đó là các hợp chất protein, hyđratcacbon, chất béo nguồn gốc động vật và thực vật.Đây là những chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt, nước thải từ các

xí nghiệp chế biến thực phẩm Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm oxy hoà tan trongnước dẫn đến suy thoái tài nguyên thuỷ sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt

- Các chất hữu cơ khó bị phân huỷ:

Đó là những chất có vòng thơm (hiđratcacbua của dầu khí), các chất đa vòngngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ… trong số các chất này có nhiều hợpchất là các chất hữu cơ tổng hợp Hầu hết chúng là các chất có độc tính đối với sinh vật vàcon người, chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật, gây độc tích luỹ,ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống

- Một số hợp chất có độc tính cao trong môi trường nước:

Các chất hữu cơ có độc tính cao thường khó bị phân huỷ bởi vi sinh vật Trong tựnhiên chúng khá bền vững, có khả năng tích luỹ và lưu giữ lâu dài trong môi trường, gây

ô nhiễm và làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái Chúng có thể gây ngộ độc hoặc là tácnhân gây những bệnh hiểm nghèo cho động vật cũng như con người Các chất này thườnggặp là polyclorophenol (PCP), polyclorobiphenyl (PCB), các thuốc trừ sâu, thuốc diệtcỏ…

1.3.1.2 Các chất vô cơ:

Trong nước thải có một lượng khá lớn các chất vô cơ tuỳ thuộc vào nguồn nước thải,đặc biệt trong nước thải công nghiệp còn có thể chứa các kim loại nặng có độc tính caonhư Hg, Cr…

- Các chất chứa nitơ:

Trong nước, hợp chất chứa nitơ thường tồn tại ở 3 dạng: hợp chất hữu cơ, amoniac

và dạng oxy hoá (nitrat, nitrit)

+ Amoniac (NH3): với nồng độ 0,01mg/l NH3 đã gây độc cho cá qua đườngmáu, nồng độ 0,2 ÷ 0,5 mg/l đã gây độc cấp tính [11, tr 23]

+ Nitrat (NO3-): khi hàm lượng NO3- trong nước trên 10 mg/l làm cho rong tảo

dể phát triển, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước sinh hoạt và nuôi trồng thuỷ sản.Bản thân NO3- không phải là chất có độc tính nhưng ở trong cơ thể nó chuyển hoá thànhnitrit (NO2-) rồi kết hợp với một số chất khác có thể tạo thành các hợp chất nitrozo, là cácchất có khả năng gây ung thư

Hàm lượng NO3- trong nước cao mà uống phải sẽ gây bệnh thiếu máu, làm trẻ xanhxao do chức năng của hemoglobin bị giảm [5, tr 23]

- Các hợp chất chứa photpho:

Trong nước photpho thường ở các dạng muối photphat của axit photphorit (H2PO4-,HPO4-2, PO4-3), hợp chất photpho hữu cơ… bản thân photphat không phải là chất gây độc,nhưng quá cao trong nước sẽ làm cho nước có hiện tượng “nở hoa”, làm giảm chất lượngnước [11, tr 24]

- Một số kim loại nặng:

Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với người và động vật Trongnước thải công nghiệp thường có các kim loại nặng như Hg, Cr, Pb…

+ Chì (Pb): thường tồn tại ở 2 dạng Pb+2 và Pb+4 nhưng hay gặp nhất và có độbền cao nhất là muối của Pb+2

Chì có độc tính với não, có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể, nhiễm độc có thểgây chất người Chì có trong nước thải các xí nghiệp sản xuất pin, acquy, luyện kim…Trên cơ sở liều chịu đựng của cơ thể là 3,5 µg/l, trong nước uống qui định cho hàm lượngchì là 10 ÷ 40 µg/l, trong nước sinh hoạt theo TCVN là 0,05 µg/l

+ Crom (Cr): có tính độc cao đối với người và động vật, độc nhất là Cr VI.Nồng độ cho phép của WHO đối với Cr là 0,05 mg/l trong nước uống, TCVN quy định Cr

VI trong nước sinh hoạt là 0,05 mg/l [11, tr 27]

- Một số chất vô cơ khác cần quan tâm ở trong nước:

+ Ion sunphat (SO4-2): khi ở nồng độ cao có thể gây ra bệnh đi tháo, mất nước,nhiễm độc đối với cá, ảnh hưởng tới việc hình thành H2S trong nước…

+ Clorua (Cl-): làm nước có vị mặn, ở nồng độ cao có tác hại đối với câytrồng…

+ Hyđrosunfua (H2S): được hình thành chủ yếu từ môi trường nước yếm khí, cómùi trứng thối Giới hạn phát hiện về mùi và vị của H2S trong nước là 0,05 ÷ 0,1 mg/l vàtiêu chuẩn chung cho nước sinh hoạt là dưới ngưỡng nồng độ cảm nhận về mùi và vị.[11, tr 29]

1.3.1.3 Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải:

Các sinh vật gây bệnh cho người, động vật, thực vật gồm có vi khuẩn, virut, giun,sán… nhưng chủ yếu là vi khuẩn và virut

Các vi khuẩn samonella, shigella… thường sống rất lâu từ 40 ngày đến nhiều thángtrong nước thải, chúng gây bệnh thương hàn, bệnh lị… cho người và động vật Ngoài ra,trong nước thải có thể có nhiều loại virut (như virut đường ruột, virut viêm gan A…) vàcác loại giun sán (như sán lá gan, sán dây…)

1.3.2 Các phương pháp xử lý nước thải:

Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của quá trình xử lý nước thải làkhử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mức chấp nhậnđược theo các chỉ tiêu đã đặt ra

Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác nhau Thông thường quá trình đượcbắt đầu bằng phương pháp cơ học, tuỳ thuộc vào đặc tính, lưu lượng nước thải và mức độlàm sạch mà nguời ta chọn tiếp phương pháp hoá lí, hoá học, sinh học hay tổng hợp cácphương pháp này để xử lý Các phương pháp xử lý nước thải thường dùng:

1.3.2.1 Xử lý bằng phương pháp cơ học:

Phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ, giúp loại bỏ các tạp chất rắn kích cỡ khác nhau

có trong nước thải như: rơm cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo, giấy, dầu mỡ nổi, cát sỏi, các vụngạch ngói… và các hạt lơ lửng huyền phù khó lắng Các phương pháp xử lý cơ họcthường dùng:

Phương pháp lọc:

- Lọc qua song chắn, lưới chắn:

Mục đích của quá trình này là loại bỏ những tạp chất, vật thô và các chất lơ lửng cókích thước lớn trong nước thải để tránh gây ra sự cố trong quá trình vận hành xử lý nướcthải Song chắn, lưới chắn hoặc lưới lọc có thể đặt cố định hay di động, cũng có thể là tổhợp cùng với máy nghiền nhỏ Thông dụng hơn là các song chắn cố định

- Lọc qua vách ngăn xốp: Cách này được sử dụng để tách các tạp chất phân tán cókích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng Phương phápcho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình có thể xảy ra dưới tác dụngcủa áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chânkhông sau vách ngăn

Phương pháp lắng:

- Lắng dưới tác dụng của trọng lực:

Phương pháp này nhằm loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước Đểtiến hành quá trình người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau: bể lắng cát, bể lắngcấp 1, bể lắng cấp 2 Ở bể lắng cát, dưới tác dụng của trọng lực thì cát nặng sẽ lắng xuốngđáy và kéo theo một phần chất đông tụ Bể lắng cấp 1 có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu

cơ (60%) và các chất rắn khác Bể lắng cấp 2 có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nướcthải

- Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén:

Những hạt lơ lửng còn được tách bằng quá trình lắng dưới tác dụng của lực ly tâmtrong các xyclon 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

1.3.2.2 Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học:

Phương pháp trung hoà:

Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm Để nước thải được

xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học cần 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 lắng xuống và

tách khỏi nước thải

Dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm đểtrung hoà nước thải

Phương pháp keo tụ:

Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, thậm chí cả nhựanhũ tương polyme và các tạp chất khác, người ta dùng phương pháp đông tụ để làm tăngkích cở các hạt nhờ tác dụng tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết vào tập hợp hạt để cóthể lắng được Khi lắng chúng sẽ kéo theo một số chất không tan lắng theo nên làm chonước trong hơn

Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước, … phảiđược thực hiện bằng thực nghiệm Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắtsunfat, sắt clorua…

Phương pháp oxy hoá - khử:

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: clo ở dạngkhí và lỏng trong môi trường kiềm, vôi clorua (CaOCl2), hipoclorit, ozon,… và các chấtkhử như: natri sunfua (Na2S), natri sunfit (Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4),… Trong phươngpháp này các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách

ra khỏi nước bằng lắng hoặc lọc Tuy nhiên quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tácnhân hóa học nên phương pháp này chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạpchất gây nhiễm bẩn trong nước thải có tính chất độc hại và không thể tách bằng nhữngphương pháp khác

Phương pháp hấp phụ:

Dùng để loại bỏ các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh họccùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Thông thườngđây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó chịu

Các chất hấp phụ thường dùng: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keonhôm… Trong đó than hoạt tính được dùng phổ biến nhất

Phương pháp tuyển nổi:

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có khảnăng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước,sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước Thực chất đây là quátrình tách bọt hay làm đặc bọt

Khi tuyển nổi người ta thường thổi không khí thành bọt khí nhỏ li ti, phân tán vàbảo hòa trong nước

Phương pháp trao đổi ion:

Thực chất đây là quá trình trong đó các ion trên bề mặt các chất rắn trao đổi vớicác ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là ionit,chúng hoàn toàn không tan trong nước.

Phương pháp này loại ra khỏi nước nhiều ion kim loại như: Zn, Cu, Hg, Cr, Ni…cũng như các hợp chất chứa asen, xianua, photpho và cả chất phóng xạ Ngoài ra còndùng phương pháp này để làm mềm nước, loại ion Ca+2 và Mg+2 ra khỏi nước cứng

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặctổng hợp như: zeolit, silicagen, đất sét, nhựa anionit và cationit…

1.3.2.3 Xử lý bằng phương pháp sinh học:

Cơ sở của phương pháp là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn

dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là cácchất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ, những chấtđơn giản hơn, các chất khí và nước Mức độ và thời gian phân hủy phụ thuộc vào cấu tạocủa chất hữu cơ đó, độ hoà tan trong 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 chất khoáng làmnguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh sản,phát triển tăng số lượng tế bào, đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạtkeo phân tán nhỏ Do đó trong xử lý nước thải người ta phải loại bỏ các tạp chất phân tánthô hoặc các chất có hại đến sự hoạt động của vi sinh vật ra khỏi nước thải ở giai đoạn xử

lý sơ bộ

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

- Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồsinh học, Quá trình xử lý này diễn ra chậm, chủ yếu dựa vào nguồn oxy và vi sinh vật

có trong nước và đất

- Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (Biophin),

bể làm thoáng sinh học (aeroten)… Quá trình xử lý này diễn ra nhanh hơn và cường độmạnh hơn

Căn cứ vào tính chất hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh học

ra thành 3 nhóm chính như sau:

- Các phương pháp hiếu khí:

Các quá trình hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều kiệnnhân tạo Quá trình xử lý bằng hiếu khí nhân tạo, người ta đã tạo ra các điều kiện tối ưucho quá trình oxy hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều

Các phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủycác 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 vi sinhvật tự dưỡng để cung cấp năng lượng:

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

-NO2- + chất hữu cơ vi sinh vật N2 + CO2 + H2O

- Các phương pháp kị khí (lên men):

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

Quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ thường xảy ra theo hai hướng chính:+ Lên men axit: Đây là quá trình thủy phân và chuyển hoá các sản phẩm thủy phân(như axit béo, đường ) thành các axit có phân tử lượng thấp và rượu mạch ngắn hơn vàcuối cùng thành CO2

+ Lên men mêtan: Phân hủy các chất hữu cơ thành CH4 và CO2

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

Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:

- Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên:

+ Hồ sinh học:

Ưu điểm: diện tích nhỏ, có thể nuôi trồng thủy sản, và cung cấp nước cho trồngtrọt, chi phí thấp

Quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ trong hồ sinh học chủ yếu dựa vào các loại

vi khuẩn và rong tảo Trong số các chất hữu cơ đưa vào hồ thì các chất không tan sẽ bịlắng xuống đáy hồ còn các chất tan sẽ được hòa loãng trong nước Ở đáy hồ sẽ diễn ra quátrình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ tạo thành các chất đơn giản như: NH3, H2S,

CH4… Trên vùng yếm khí, vùng yếm khí tùy tiện và hiếu khí với khu hệ vi sinh rất phongphú gồm các giống Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium,… vi sinh vật phân giải chấthữu cơ thành nhiều chất trung gian khác nhau, sản phẩm tạo thành sau khi phân huỷ lạiđược rong tảo sử dụng

Căn cứ vào đặc tính tồn tại, tuần hoàn của các vi sinh vật và cơ chế xử lý mà taphân biệt ba loại hồ sau: hồ hiếu khí, hồ tùy nghi, hồ kỵ khí

• Hồ hiếu khí:

Chất hữu cơ trong nước thải được xử lý chủ yếu nhờ sự cộng sinh giữa tảo và vikhuẩn hiếu khí sống ở dạng lơ lửng Oxy cung cấp cho vi khuẩn nhờ sự khuếch tán qua bềmặt và quang hợp của tảo Chất dinh dưỡng và CO2 sinh ra trong quá trình phân hủy chấthữu cơ được tảo sử dụng

• Hồ tuỳ nghi:

Trong hồ phân ra làm 3 vùng khác nhau:

Vùng hiếu khí: oxy cung cấp bởi không khí, và từ quá trình quang hợp của vi sinh vật

Vùng kị khí (dưới đáy hồ): các vi sinh vật kị khí phát triển khá mạnh và phân hủykhá nhanh các hợp chất hữu cơ lắng xuống, sinh ra khí CH4.

Vùng trung gian: giao thoa giữa vùng hiếu khí và yếm khí Sự phát triển của các visinh vật trong vùng này không ổn định cả về số lượng, số loài và cả về chiều hướng sinhhọc

• Hồ kị khí:

Thường áp dụng cho nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao và cặn lơ lửng lớn,đồng thời có thể kết hợp phân hủy bùn lắng Ở đây các loài vi sinh vật kị khí và tùy nghidùng oxy từ các hợp chất như nitrat, sunfat để oxy hóa chất hữu cơ tạo thành CH4 và CO2

Hồ kị khí thường tạo ra mùi rất khó chịu

+ Cánh đồng tưới và bãi lọc:

Việc xử lý sinh học được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọc là dựavào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua màng lọc.Nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hoạt động hiếukhí phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống lượng oxy càng ít và quá trìnhoxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần Nên cánh đồng tưới và bãi lọc chỉ được xâydựng ở những nơi có mạch nước nguồn thấp hơn 1,5 m so với mặt đất

Cánh đồng tưới và bãi lọc có hai chức năng: xử lý nước thải và bón tưới cây trồng.Nhưng trước khi đưa vào cánh đồng tưới và bãi lọc cần phải qua xử lý sơ bộ

- Công trình xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí nhân tạo:

+ Bể phản ứng sinh học hiếu khí sinh học aeroten:

Quá trình hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong aeroten thực chất là quátrình 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 vi khuẩn có sẵn trongnước thải

Bể aeroten thường có dạng hình khối chữ nhật hoặc hình tròn Thường hiện naynguời ta dùng aeroten hình khối chữ nhật Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và

được sục khí khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxyhóa 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 ở dạng hòatan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten Các chất lơ lửng này là một số chất 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 vàphát triển, hình thành các hạt cặn bông Các hạt này to dần và lơ lững trong nước Các hạtbông này chính là bùn hoạt tính

Trong nước thải có những hợp chất hữu cơ hòa tan, loại hợp chất dễ bị phân hủynhất Còn loại hợp chất khó bị phân hủy, các hợp chất chưa hòa tan, khó hòa tan ở dạngkeo có cấu trúc phức tạp, cần được vi khuẩn tiết ra enzym ngoại bào phân hủy thànhnhững chất đơn giản, rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxy hóa tiếp thành sản phẩmcung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O

Quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong bể aeroten qua 3 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy Giai đoạn này bùn hoạt tínhhình thành và phát triển Hàm lượng oxy cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt là ở thờigian đầu thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong thờigian này rất ít Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường chúng sinh trưởng rất mạnhtheo cấp số nhân Vì vậy lượng oxy tiêu thụ tăng dần

• Giai đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy cũng ở mức ítthay đổi Ở giai đoạn này chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất Hoạt lực enzyme củabùn cũng đạt đến mức cực đại và kéo dài một thời gian Tốc độ tiêu thụ oxy ở giai đoạnnày thấp hơn giai đoạn đầu rất nhiều

• Giai đoạn 3: sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hóa hầu như không thay đổi và

có chiều hướng giảm, tốc độ tiêu thụ oxy lại tăng lên Sau cùng nhu cầu oxy lại giảm vàcần kết thúc quá trình làm việc của bể aeroten Cần phải tách bùn ra khỏi nước sau khioxy hóa được 80 ÷ 95% BOD trong nước Nếu không nước sẽ bị ô nhiễm do vi sinh vật tựphân

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước của bể 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 cho bểaeroten 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 nhiều bậc, bể aeroten cókhuấy đảo hoàn chỉnh, bể aeroten thông khí kéo dài…

+ Mương oxy hoá:

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

Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000 mg/l có thể đưa vào xử lý ởmương oxy hoá Đối với nước thải sinh hoạt thì không cần qua lắng 1 mà có thể cho luônvào mương [11, tr 175]

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

Các loại bể lọc sinh học đang được dùng hiện nay: lọc sinh học có vật liệu tiếp xúckhông ngập nước, lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước, lọc sinh học cóvật liệu tiếp xúc là các hạt cố định, đĩa quay sinh học RBC.

- Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí sinh học:

Là quá trình phân huỷ sinh học yếm khí các hợp chất hữu cơ chứa trong nước thải

để tạo thành khí CH4 và các sản phẩm vô cơ kể cả CO2, NH3…

+ Ưu điểm của phương pháp này:

• Nhu cầu về năng lượng không nhiều

• Ngoài vai trò xử lý nước thải và bảo vệ môi trường, quá trình còn tạo ra nguồnnăng lượng mới là khí sinh học, trong đó CH4 chiếm tỷ lệ 70 ÷ 75%

• Bùn hoạt tính dùng trong quy trình này có lượng dư thấp, có tính ổn định khácao, để duy trì hoạt động của bùn không đòi hỏi cung cấp nhiều chất dinh dưỡng, bùn cóthể tồn trữ trong thời gian dài

+ Hạn chế:

• Quá trình nhạy cảm với các chất độc hại, với sự thay đổi bất thường về tải trọngcủa công trình, vì vậy khi sử dụng cần có sự theo dõi sát sao các yếu tố của môi trường

• Xử lý nước thải chưa triệt để, nên bước cuối cùng là phải xử lý hiếu khí

+ Các quá trình chuyển hóa chủ yếu trong xử lý kị khí:

• Quá trình thuỷ phân: để hấp thụ được các chất hữu cơ trong nước thải, các visinh vật phải tiết ra các enzym thủy phân như proteinase, lipase, cellulase… để phân hủycác chất hữu cơ có phân tử lượng cao thành các chất đơn giản như: amino axit, đường,rượu, các axit béo mạch dài…

• Quá trình axit hóa: các sản phẩm của quá trình thủy phân sẽ được tiếp tục phângiải dưới tác dụng của vi sinh vật lên men axit để tạo thành axit béo dễ bay hơi như axitaxetic, axit formic, axit propionic Ngoài ra còn có một số dạng khác như rượu, methanol,ethanol, axeton, NH3, CO2

• Quá trình axetat hóa: các axit là sản phẩm của quá tình trên lại được tiếp tục thủyphân để tạo lượng axit axetic cao hơn Sản phẩm của quá trình phụ thuộc vào áp suấtriêng phần của H2 trong môi trường Áp suất riêng phần của H2 được giữ < 103 atm để visinh vật có thể biến đổi H2 thành CH4 theo phản ứng:

4H2 + CO2 CH4 + 2H2O

• Quá trình mêtan hóa: đó là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy các sảnphẩm hữu cơ đơn giản của các giai đoạn trước để tạo CH4, CO2 nhờ các vi khuẩn lên menmêtan

+ Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ kị khí:

• Bể mêtan cổ điển: được ứng dụng để xử lý cặn lắng (từ bể lắng) và bùn hoạt tính

dư của trạm xử lý nước thải

• Bể lọc kị khí AF: quá trình xử lý nước thải qua vật liệu lọc để vi sinh vật kị khíbám vào và thực hiện quá trình chuyển hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ chứa trong nướcthải, đồng thời tránh được rữa trôi của màng vi sinh vật

• Bể lọc UASB với dòng chảy ngược qua bông bùn hoạt tính: ở đây các vi sinh vật

kị khí liên kết và tập hợp lại thành đám lớn dạng hạt và có vai trò chủ yếu để chuyển hóacác hợp chất hữu cơ Chúng đủ nặng để tránh hiện tượng rữa trôi ra khỏi công trình BểUASB có cấu tạo gồm hai ngăn: ngăn lắng và ngăn phân hủy Bằng biện pháp thiết kế khá

đặc biệt của ngăn lắng cùng với tính lắng cao của bùn hoạt tính đã giải quyết được vấn đềlưu lại nồng độ sinh khối bùn cao trong bể và giảm được thời gian lưu nước Ngoài ra,người ta còn phối kết hợp giữa công trình UASB với công trình AF và nhiều công trìnhkhác.

1.3.3 Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước:

1.3.4.1 Độ pH:

Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải Chỉ số nàycho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cần thiết trong quátrình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn…

Sự thay đổi pH làm thay đổi các quá trình hoà tan hoặc keo tụ, làm tăng hoặc giảmvận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước

1.3.4.2 Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS):

SS là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít nướcqua phểu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103 ÷ 105 0C tới khi trọng lượng không đổi Đơn vịtính thường dung là mg/l [11, tr 36]

1.3.4.3 Chỉ số BOD:

BOD: là nhu cầu oxy sinh học tức là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ

có trong nước bằng vi sinh vật

Xác định BOD được dùng rộng rải trong kỹ thuật môi trường để:

- Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ dễ phân hủy cótrong nước thải

- Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý

- Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình

- Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý được phép thải vào các nguồn nước

Phương pháp xác định BOD có một số hạn chế:

- Yêu cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống đủlớn và các vi sinh bổ sung phải được thích nghi với môi trường

- Nếu nước thải có các chất độc hại phải xử lý sơ bộ để loại bỏ các chất đó, sau đómới tiến hành phân tích, đồng thời cần chú ý giảm ảnh hưởng của các vi khuẩn nitrat hoá.

- Thời gian phân tích quá dài

Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàntoàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học mà chỉ xác định chỉ số BOD5

BOD5: là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ bằng vi sinh vật trong 5

ngày đầu ở nhiệt độ 20°C

1.3.4.4 Chỉ số COD:

COD: là nhu cầu oxy hoá học tức là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá toàn bộcác chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và H2O

COD và BOD đều là các thông số định lượng chất hữu cơ có trong nước có khả năng

bị oxy hoá nhưng BOD chỉ thể hiện các chất hữu cơ có thể bị oxy hoá bằng vi sinh vật cótrong nước, còn COD cho thấy toàn bộ chất hữu cơ có trong nước bị oxy hoá bằng tácnhân hoá học Do đó tỉ số COD : BOD luôn lớn hơn 1, tỉ số này càng cao thì mức độ ônhiễm của nước càng nặng

1.3.4.5 Chỉ số nitơ, photpho:

Trong xử lý nước thải, người ta cũng thường hay xác định chỉ số tổng nitơ và tổngphotpho để chọn phương án làm sạch các ion này hoặc cân đối dinh dưỡng trong kỹ thuậtbùn hoạt tính

1.4 Tổng quan về ngành công nghiệp chế biến thủy sản đông lạnh:

1.4.1 Hướng phát triển của ngành chế biến thủy sản đông lạnh ở nước ta:

Nhu cầu thực phẩm trên thế giới ngày càng cao, mức tiêu dùng ngày càng lớn Mà mỗinước có những thế mạnh khác nhau về từng loại mặt hàng, bên cạnh đó cũng có nhiều mặthàng không đủ đáp ứng cho người tiêu dùng thì việc nhập từ các nước khác là điều tấtyếu

Ở nước ta, nguyên liệu dành cho chế biến thuỷ sản đông lạnh rất phong phú và đadạng từ các loại thuỷ sản tự nhiên cho đến các loại thuỷ sản nuôi nên rất thuận lợi cho sự

phát triển của ngành công nghiệp này, với các đặc sản như: cá lạnh đông, mực lạnh đông,tôm lạnh đông…

Hiện nay có hơn 150 cơ sở, nhà máy chế biến thuỷ sản đông lạnh rãi rác khắp các tỉnh

và thành phố, đặc biệt ở Thành phố Hồ Chí Minh tập trung khoảng 36 công ty, xí nghiệpthuộc ngành này Công ty xuất nhập khẩu thuỷ sản Seaspimex, công ty nông sản thựcphẩm xuất khẩu Thành phố Hồ Chí Minh, xí nghiệp quốc doanh chế biến hàng xuất khẩuCầu Tre là một trong những đơn vị đi đầu trong lĩnh vực chế biến thực phẩm, chế biếnlạnh đông với năng xuất lớn hơn 950 tấn thực phẩm đặc biệt xuất khẩu sang các nướcChâu Âu Ở Đà Nẵng, nhà máy chế biến thực phẩm Danifood đã cung cấp một lượng sảnphẩm từ chế biến thuỷ sản tương đối lớn cho người tiêu dùng và cho xuất khẩu

Nhìn chung công nghiệp chế biến thuỷ sản ở nước ta khá phát triển và mang lại hiệuquả kinh tế – xã hội cao Trong tương lai ngành công nghiệp này sẽ mở rộng hơn với năngsuất và chất lượng cao hơn để đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng và xuất khẩu

1.4.2 Nguồn gốc nước thải của nhà máy:

Nước thải từ các công đoạn trong quy trình sản xuất của nhà máy:

+ Công đoạn tiếp nhận và bảo quản nguyên liệu: lượng nước thải chảy ra từ côngđoạn này do lượng đá ướp nguyên liệu chảy ra

+ Công đoạn rửa sơ bộ

+ Công đoạn rửa, làm ráo nguyên liệu sau khi cắt bỏ nội tạng và những phầnkhông cần thiết

+ Công đoạn lạnh đông sản phẩm: lượng nước thải từ quá trình này do làm mát vàphá băng Lượng nước này không chứa nhiều chất bẩn do đó không cần xử lý

+ Công đoạn ra khuôn sản phẩm sau khi đông lạnh: lượng nước thải sinh ra do quátrình tách sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi làm lạnh

Nước thải từ các quá trình khác:

+ Từ quá trình rửa thiết bị, nhà xưởng, dụng cụ chứa nguyên liệu và sản phẩm.+ Từ quá trình làm nguội máy móc và phá băng ở các dàn lạnh

+ Nước thải sinh hoạt trong nhà máy.

1.4.3 Tính chất, thành phần nước thải của nhà máy:

Tính chất:

Nước thải từ quá trình tiếp nhận và chế biến sản phẩm thường có màu nâu xám do

sự phân huỷ của nucleoprotein, lipit, photphat với mùi đặc trưng của quá trình thối rửa, docác loại vi khuẩn yếm khí ký sinh sống trong cơ thể và các loài vi khuẩn hiếu khí sống ở

da và mang cá phân giải các loại axit amin thành các chất gây mùi như H2S, CH4, NH3…Tuỳ thuộc vào chủng loại sản phẩm mà mùi có thể dao động từ mùi nhẹ đến rất nặng Đặcbiệt là nước thải từ các quá trình chế biến như tôm, mực và bạch tuộc có mùi rất nặng.Màu sắc thay đổi theo sản phẩm chính chế biến trong ngày Màu nước thải từ ít màuđến màu rất đậm Nước thải có màu tím than từ quá trình chế biến mực, màu đỏ gạch từquá trình chế biến tôm, cua, màu xám từ quá trình chế biến cá và không màu đối với sảnphẩm khô Song nước thải tại các bể tập trung thường có màu xám đến đen do quá trình tựphân huỷ các hợp chất hữu cơ bởi các nhóm men protease, lipase, polypeptid và cácaminoaxit

Thành phần:

+ Chất lơ lửng: chủ yếu là các chất khoáng vô cơ, đất cát bám trên nguyên liệu, cácmảnh vụn chứa thịt, xương và vẩy cá, những loại này rất dễ lắng Nồng độ các chất lơlửng dao động tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu và sản phẩm chế biến

+ Các chất hữu cơ: bao gồm các chất hòa tan phân tán nhỏ có nguồn gốc từ quátrình rửa nguyên liệu và chế biến sản phẩm: máu, thịt cá, mỡ cá và các chất nhờn hìnhthành trên cơ thể cá sau khi bị cóng… và ngoài ra trong quá trình vệ sinh phân xưởng và

vệ sinh sau ca làm việc của công nhân còn sản sinh ra một hàm lượng nhỏ các hợp chấthữu cơ khác như các chất hoạt động bề mặt, tẩy rửa tổng hợp… Hàm lượng các chất hữu

cơ trong nước thải tương đối cao Các giá trị COD, BOD5 dao động tuỳ thuộc vào loạinguyên liệu và sản phẩm chế biến

+ Các nitơ hữu cơ, photpho: các giá trị này cũng dao động tuỳ thuộc vào loạinguyên liệu và sản phẩm chế biến

Bảng 1.1 Tính chất, thành phần nước thải của nhà máy thuỷ sản đông lạnh

CHƯƠNG 2 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG

NGHỆ

2.1 Chọn phương pháp xử lý:

Việc lựa chọn phương pháp xử lý tối ưu sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thành phần vàtính chất nước thải đầu vào, yêu cầu chất lượng nước đầu ra, diện tích mặt bằng, vốn đầutư… Căn cứ vào yêu cầu của đề là tài chất lượng nước thải sau xử lý đạt loại B(bảng 2.1)

và dựa vào thành phần, tính chất nước thải của nhà máy (phần 1.4.4) có thể lựa chọn hệthống xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học kết hợp với phương pháp xử lý bằngsinh học và khử trùng, trong đó phương pháp sinh học đóng vai trò quan trọng

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu chất lượng nước thải công nghiệp khi tiến hành thải

ra môi trường theo (TCVN 5945 – 2005)

Thông số Đơn vị Giá trị

Nhìn chung dây chuyền công nghệ là tổ hợp của các công trình xử lý, trong đó nướcthải được xử lý theo từng bước với thứ tự tách các cặn lớn đến cặn nhỏ, những chất khônghoà tan đến chất keo và chất hoà tan

2.2 Sơ đồ công nghệ.

Nước thảiSong chắn rác

2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

Nước thải từ các công đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất cùng với nước thải sinhhoạt theo đường cống dẫn chung được đưa vào hệ thống xử lý Tại đây nước thải được xử

lý lần lượt qua các công trình đơn vị như sau:

2.3.1 Song chắn rác:

Được sử dụng để giữ lại các chất rắn thô có kích thước lớn có trong nước thải chủ yếu

là rác nhằm tránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn hay hư hỏng bơm Khilượng rác giữ lại đã nhiều thì dùng cào để cào rác lên rồi tập trung lại đưa đến bãi rác.Song chắn rác gồm các thanh đan xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước Thanh đan cóthể là tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thường là hình chữ nhật Song chắn rác thường dễdàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặt nghiêng so với mặt phẳngngang một góc 60° ÷ 75° để tăng hiệu quả và tiện lợi khi làm vệ sinh [6, tr 75]

2.3.2 Bể tập trung:

Để thuận tiện cho việc phân phối nước thải cho hệ thống xử lý tiếp theo, người tathường thiết kế bể tập trung sau song chắn rác Nước thải của nhà máy được máy bơmbơm đến bể tập trung và từ bể tập trung nước thải sẽ được máy bơm bơm đến bể lắng cát

2.3.3 Bể lắng cát:

Bể lắng cát thường được thiết kế để tách các tạp chất rắn vô cơ không tan có kíchthước từ 0,2 đến 2 mm ra khỏi nước thải Điều đó đảm bảo cho các thiết bị cơ khí (nhưcác loại bơm) không bị cát, sỏi bào mòn; tránh tắc các đường ống dẫn và các ảnh hưởngxấu cùng việc tăng tải lượng vô ích cho các thiết bị xử lý sinh học Ta chọn bể lắng cát cósục khí

Bể lắng cát có sục khí được phát triển dựa trên cơ sở các hạt cát tích tụ lại với nhautrong dòng chuyển động xoáy ốc tạo bởi dòng khí, bằng cách sục khí vào một phía của bểtạo cho dòng chảy nước thải chuyển động theo quỹ đạo tròn và xoắn ốc quanh trục theohướng dòng chảy

Do vận tốc ngang trong vòng xoáy lớn nên các hạt hữu cơ vẫn được giữ lại còn cácthành phần nặng hơn tách ra tập trung ở rãnh cặn đáy bể Bể lắng cát có sục khí cần cóchiều sâu ít nhất bằng 2 m để tạo nên vòng quay tròn có hiệu quả và tỷ số giữa chiều rộng

và chiều sâu bể vào khoảng 1,5 ÷ 1 Đầu phân phối khí đặt cách đáy bể một khoảng từ0,45 đến 0,6 m Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,2 ÷ 0,4 dốc nghiêng về phía máng thu đểcát trược theo đáy vào máng

Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất hữu cơ lơ lững không lắngxuống nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 ÷ 95% và ít bị thối rữa Nhưngcần phải kiểm soát tốc độ thổi khí để đảm bảo tốc độ dòng chảy đủ chậm để hạt cát lắngđược, đồng thời dễ dàng tách cặn hữu cơ bám trên hạt và đủ lớn không cho các cặn hữu

cơ lắng [6, tr 97]

2.3.4 Bể điều hòa:

Nước thải sau khi qua bể lắng cát và nước thải được máy bơm bơm từ sân phơi cát,máy ép bùn tiếp tục qua bể điều hòa để ổn định dòng chảy

Mục đích bể điều hoà để điều hoà lưu lượng nước thải, tạo chế độ làm việc ổn địnhcho 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 mùi hôi.+ 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 tan trongnước thải, tăng hiệu suất lắng nước thải ở các công đoạn sau

Bể lắng ly tâm đợt 1 có thể loại bỏ được 50 ÷ 70% chất rắn lơ lững và 25 ÷ 50% BOD5[13, tr 138]

2.3.6 Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn:

Nước thải đi vào bể có độ nhiễm bẩn cao, thường là BOD > 500 mg/l Nước sau khi

xử lí sơ bộ được trộn đều với bùn hồi lưu (lượng bùn khoảng 25 – 50%) rồi vào bểaeroten, nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí từ dưới đáy bể lênnhằm tăng cường lượng oxy hoà tan, tăng khả năng khuấy trộn môi trường và tăng hiệuquả quá trình oxy hoá chất bẩn hữu cơ có trong nước thải bởi vi sinh vật Thời gian sụckhí nước thải cùng bùn hoạt tính (kể cả lượng bùn hồi lưu) là 6 – 8 giờ [11, tr 157]

Chủng vi sinh vật: Bacillus subtilis, Bac mesentericus, Bac themophilus

2.3.7 Bể lắng ly tâm đợt 2:

Bể lắng ly tâm đợt 2 có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự như bể lắng ly tâmđợt 1 Nước thải sau khi được xử lí ở aeroten có chứa các bông bùn hoạt tính và các thànhphần chất không hoà tan chưa được giữ lại ở bể lắng 1 Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng 2thì được máy bơm bơm tuần hoàn lại bể aeroten, phần bùn dư sẽ được máy bơm bơm đến

bể nén bùn, còn nước thải sẽ đưa đến bể tiếp xúc clo Tải trọng bề mặt thường lấy từ 16– 25 m3/m2×ngày [11, tr 188]

2.3.8 Bể tiếp xúc clo:

Bể tiếp xúc clo dùng để khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại

vi khuẩn gây bệnh chưa được hoặc không thể khử bỏ ở các công đoạn xử lý trước.Phương pháp khử trùng bằng clo là phương pháp đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhậnđược

Nước thải vào bể sẽ chảy theo đường dích dắc qua các ngăn để tạo điều kiện thuận lợicho quá trình tiếp xúc giữa clo với nước thải, khi đó sẽ xảy ra phản ứng thủy phân nhưsau:

Cl2 + H2O ↔ HCl + HOClAxit hypocloric HOCl rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCl và oxynguyên tử:

HOCl ↔HCl + [O]

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

HOCl ↔ H+ + OClOCl- và oxy nguyên tử là các chất oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn [13,tr168]

-2.3.9 Bể nén bùn ly tâm:

Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt 1 và phần bùn dư ở bể lắng ly tâm đợt 2 có độ ẩm cao:99,4% ÷ 99,7% Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư bằngcách nén cơ học để đạt độ ẩm thích hợp (94 ÷ 96%) Chiều cao công tác của bể thường từ3,3 m đến 3,7 m, đường kính bể có thể lên đến 21 ÷ 24 m; độ dốc của đáy bể thường đượcthiết kế trong khoảng từ 1 ÷ 6 đến 1 ÷ 4 Trong quá trình vận hành, cần phải duy trìthường xuyên một lớp bùn ở đáy bể nén bùn để giúp bùn kết chặt nhanh hơn Chiều caolớp bùn giữ lại trong bể có thể lấy từ 0,6 m đến 2,4 m Tỉ số thể tích bùn thường từ 0,5đến 2 ngày, giá trị nhỏ sử dụng trong mùa nóng [13, tr 153]

2.3.10 Máy ép bùn dây đai:

Bùn sau khi đã ổn định, đầu tiên được đưa vào vùng thoát nước trọng lực Ở đây bùn

sẽ được nén và phần lớn được tách ra khỏi bùn nhờ trọng lực Sau vùng thoát nước trọnglực là vùng nén ép áp lực thấp Trong vùng này bùn được nén ép giữa hai dây đai chuyểnđộng trên các con lăn, nước trong bùn sẽ thoát ra đi xuyên qua dây đai xuống phía dướivào ngăn chứa nước bùn bên dưới Cuối cùng bùn sẽ đi qua vùng nén ép áp lực cao hayvùng cắt Trong vùng này, bùn sẽ đi theo các hướng zic-zắc và chịu lực cắt khi đi xuyênqua một chuỗi các con lăn Dưới tác dụng của lực cắt và lực ép, nước tiếp tục được tách rakhỏi bùn Bùn ở dạng bánh được tạo ra sau khi qua thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai

Thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai thường được thiết kế với bề rộng dây đai từ 0,5 m đến3,5 m Tải trọng bùn thường từ 90 đến 680 kg/m×h tùy thuộc vào loại bùn và nồng độbùn Năng suất thủy lực của thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai tính căn cứ vào bề rộng từ 1,6đến 6,3 l/m×s [13, tr 397]

2.3.11 Sân phơi cát:

Cát lấy ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên cần phải làm ráo nước ở sân phơicát nhằm đem lại sự thuận lợi cho sự vận chuyển và dùng cho các mục đích khác Nướctách ra được đưa trở lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ

Các thông số ban đầu:

Năng suất nhà máy: 30 tấn nguyên liệu/ngày

3.1 Xác định lưu lượng nước thải:

Lượng nước thải của nhà máy đông lạnh thuỷ sản thải ra tính cho 1 tấn nguyên liệuthường từ 23 ÷ 80 m3 [Bảng 3 - 12, tr 14]

- Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày:

k: hệ số không điều hoà chung của nước thải Chọn k = 2,5

- Lưu lượng nước thải lớn nhất theo ngày:

Qmaxngày = k × Q tbngày = 2,5 × 2400 = 6000 m3/ngày

- Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ:

SS = 200×(100 - 4)% = 192 mg/l.

Hàm lượng BOD5 còn lại:

So = 800×(100 - 4)% = 768 mg/l

- Kích thước mương đặt song chắn:

Chọn tốc độ dòng chảy trong mương  = 0,6 m/s [13, tr 412

Chọn chiều rộng mương B = 0,6 m [Bảng 9.3 – 13, tr 412

Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước là: H = 0,7 m

Suy ra kích thước mương: rộng × sâu = B × H = 0,5 m × 0,7 m

Vậy chiều cao lớp nước trong mương là:

h1= Qmaxh

3600×v×B=

2503600×0,6×0,6=0 , 19 m [13, tr 412]

Chọn kích thước thanh: rộng × dày = b × d = 5 mm × 25 mm và khe hở giữa cácthanh là w = 25 mm [Bảng 9.3 – 13, tr 412]

- Kích thước song chắn rác:

Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở m = n + 1

Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau:

B = b × n + w × (n + 1) [13, tr 412]

600 = 5 × n + 25 × (n +1)Giải ra được: n = 19,17

Chọn n = 20 thanh

Khi đó khoảng cách giữa các thanh điều chỉnh lại như sau:

600 = 5 × 20 + w × (20 + 1)Vậy w = 23,8 mm

- Tổn thất áp lực qua song chắn:

Tổng tiết diện các khe song chắn:

A = [B – (b × n)] × h [13, tr 414]

A = [0,6 – (0,005 × 25)] × 0,19 = 0,09 m2

Vận tốc dòng chảy qua song chắn:

Trong đó:

hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác, m

V: vận tốc dòng chảy qua song chắn, m/s

: vận tốc dòng chảy trong mương, m/s

Hình 3.2 Cách bố trí song chắn rác

B: chiều rộng mương đặt song chắn rác, m;

b: chiều rộng thanh song chắn, m;

w: khe hở giữa các thanh, m

Bảng 3.1 Các thông số thiết kế và kích thước song chắn rác

Tốc độ dòng chảy trong mương m/s 0,6Lưu lượng giờ lớn nhất m3/h 250 Kích thước mương đặt song chắn:

- Chiều rộng

- Chiều sâu

mm

0,60,7Chiều cao lớp nước trong mương m 0,19 Kích thước thanh chắn:

- Chiều rộng

- Chiều dày

mmmm

525

Vận tốc dòng chảy qua song chắn m/s 0,78Tổn thất áp lực qua song chắn mm 10,2Hàm lượng chất lơ lửng mg/l 192

t: thời gian lưu nước, t = 10 ÷ 30 phút [13, tr 414]

Chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng hf = 0,7 m [13, tr 415]Vậy chiều cao tổng cộng: H = h + hf = 3 + 0,7 = 3,7 m

Chọn chiều rộng bể: B = 3,5 m