Đồ án xử lý hệ thống xử lý nước thải ngành sản xuất giấy Lưu lượng trung bình ngày= 9000 m3/ng

Tìm hiểu thành phần đặc trưng của nước thải ngành sản xuất giấy - Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất và các dòng thải ra của cơ sở- Đề xuất công nghệSản xuất bột giấy là quá trình gia công xử lý nguyên liệu để tách các thành phầnkhông phải là xenlulozo sao cho thu được bột giấy có hàm lượng xenlulozo càng caocàng tốt. Những loại cây dung làm giấy cần phải có hàm lượng xenlulozo cao hơn35%. Các thành phần khác như hemixenlulozo, lignin, … cần phải thấp hơn để giảmhóa chất dùng cho nấu, tẩy

Mục Lục

MỞ ĐẦU

I. Lý do chọn đề tài

Ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm tại Việt Nam,khoảng năm 284 Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy được làm bằng phươngpháp thủ công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian vàng mã,…

Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công nghiệp

đi vào hoạt động tại Việt Trì Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được đầu tưxây dựng nhưng hầu hết đều có công suất nhỏ như nhà máy Việt Trì, Nhà máy bột giấyVăn Điển, nhà máy giấy Tân Mai,… Ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấyngày càng chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta Tuy nhiên, lượng nướcthải do ngành công nghiệp này thải ra mà không qua xử lý đã ảnh hưởng trực tiếp đếnmôi trường nước Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy vàgiấy là do sự hiện diện của một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong than cây baogồm: nhựa cây, các axit béo, lignin, … Một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bị clohóa có trọng lượng phân tử thấp Nồng độ của một số chất từ dịch chiết có khả nănggây ức chế đối với cá Khi xả trực tiếp nguồn nước thai này ra kênh rạch sẽ hình thànhtừng ảng giấy nổi lên trên mặt nước làm cho nước có độ màu khá cao và hàm lượng

DO trong nước hầu như bằng không Điều này không những ảnh hưởng trực tiếp đếnmôi trường sống của vi sinh vật nước mà còn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khở củangười dân trong khu vực

Hiện nay, hầu hết các nhà máy giấy đều chứ xây dựng hệ thống xử lý nước thảihoặc nếu có thì xử lý không đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn tiếp nhận Công ty giấy TânMai là một trong số những nhà máy đó

II. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu thành phần đặc trưng của nước thải ngành sản xuất giấy

- Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất và các dòng thải ra của cơ sở

- Đề xuất công nghệ

III. Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập thông tin, tài liệu lien quan đến ngành sản xuất chăn nuôi

- Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải

- Trao đổi ý kiến với giáo viên hướng dẫn

Chương 1: Tổng Quan Về Đề Tài

1.1. Tổng quan khu vực nghiên cứu

Nhà máy giấy Tân Mai thuộc Cơng ty cổ phần Tập đồn Tân Mai nằm trongkhu cơng nghiệp Biên Hịa I, phường An Bình, TP Biên Hịa, tỉnh Đồng Nai

Biên Hịa là thành phố cơng nghiệp và là tỉnh lỵ của tỉnh Đồng Nai, nằm ở khuvưc Đơng Nam Bộ, Việt Nam Thành phố Biên Hịa là đơ thị loại I, là đầu mối giaothong lớn trong vùng kinh tế phía Nam, hiện là thành phố trực thuộc tỉnh cĩ dân sốđơng nhất cả nước, cĩ dịng sơng Đồng Nai chảy qua, các thành phố Hồ Chí Minh30km, cách thành phố Vũng Tàu 90km

- Sản lượng bột giấy : 45.000 tấn/năm

- Sản lượng giấy: 48.000 tấn/năm

Các sản phẩm giấy chính của Cơng ty bao gồm :

- Giấy viết

- Giấy bao xi măng

1.2. Tổng quan về cơng nghiệp sản xuất giấy và bột giấy

Cơng nghiệp sản xuất giấy và bột giấy thường bao gồm hai cơng đoạn chính sau:

1.2.1. Sản xuất bột giấy:

Sản xuất bột giấy là quá trình gia cơng xử lý nguyên liệu để tách các thành phầnkhơng phải là xenlulozo sao cho thu được bột giấy cĩ hàm lượng xenlulozo càng caocàng tốt Những loại cây dung làm giấy cần phải cĩ hàm lượng xenlulozo cao hơn35% Các thành phần khác như hemixenlulozo, lignin, … cần phải thấp hơn để giảmhĩa chất dùng cho nấu, tẩy

Các phương pháp sản xuất bột giấy gồm cĩ: cơ học, nhiệt học và hĩa học.Trong các phương pháp đều dung hĩa chất dể nấu nhằm tách lignin và các tạp chất rakhỏi xenlulozo Sulfat và sunlfit là hau loại hĩa chất được dung phổ biến, cĩ thể ápdụng nấu nhiều loai nguyên liệu như gỗ, tre, nứa và cĩ khả năng thu hồi lại như dungdịch kiềm cho cơng đoạn nấu

Nước thải của quá trình nấu gọi lại dịch đen chưa các hợp chất chưa natri (Chủyếu là Na2SO4 ), ngồi ra cịn cĩ NaOH, Na2S, Na2CO3 và lignin cùng các sản phầnthủy phân hydratcacbon và axit hữu cơ

1.2.2. Tạo hình giấy từ bột giấy (Xeo giấy)

Bột giấy sau khi được tẩy trắng sẽ được đưa tiếp sang cppng đoạn làm giấy ởcùng một nhà máy hoặc có thể nhà máy khác Công đoạn này là tạo hình sản phẩmtrên lưới và thoát nước để giảm độ ẩm của giấy Nguyên liệu của quá trình này là bộtgiấy, giấy cũ …

1.3. Quy trình công nghệ sản xuất giấy và bột giấy

Là một trong những công nghệ dùng nhiều nước Tùy theo công nghệ và sảnphẩm mà lượng nước tiêu tốn cần thiết dao động trong khoảng 80 – 450 m3 Nướcdùng cho các công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước Hẩuhết lượng nước đưa vào sử dụng cuối cùng đều trở thành nước thải và mang theo cáctạp chất, hóa chất,bột giấy, các chất ô nhiễm dạng vô cơ và hữu cơ

1.3.1. Gia công nguyên liệu thô

Rửa sạch nguyên liệu, loại bỏ tạp chất, cắt nhỏ Dòng thải rửa nguyên liệu chứa cácchất hữu cơ hòa tan, đất đá, sỏi cát, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây, …

1.3.2. Nấu

Nhằm tách lignin và các hemixenlulôzơ ra khỏi nguyên liệu ban đầu.Trong quá trìnhnày ta cho các hóa chất kiềm hòa tan và thủy phân lignin và hemixenlulôzơ như : dungdịch muối sulfit hay axit loãng đun sôi…

1.3.3. Rửa bột

Nhằm mục đích tách bột xenlulôzơ ra khỏi dung dịch nấu (dịch đen) Thường

sử dụng nước sạch

Dòng thải từ quá trình nấu và rửa sau nấu thường chứa phần lớn các chất hữu

cơ hòa tan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi;dòng thải có màu tối nên gọi là dịchđen Dịch đen chứa nồng độ chất khô khoảng 25-35%, tỷ lệ chất hữu cơ và vô cơ vàokhoảng 70-30 Thành phần hữu cơ là lignin hòa tan vào dung dịch kiềm, sản phẩmphân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ Thành phần vô cơ gồm những hóa chất nấu, mộtphần nhỏ NaOH, Na2S tự do, Na2SO4, Na2CO3, còn phần nhiều là kiềm natrisulfatliên kết với các chất hữu cơ trong kiềm

1.3.4. Tẩy trắng

Quá trình này nhằm tách lignin và một số thành phần còn tồn dư trong bột giấy.

Để khử lignin người ta dùng các chất oxi hóa như: clo, hyppoclorit, ozon…Theotruyền thống, quá trình tẩy trắng gồm 3 giai đoạn chính:

- Giai đoạn clo hóa: oxy hóa môi trường axit để phân hủy phần lớn lignin còn sót lạitrong bột giấy

- Giai đoạn thủy phân kiềm: sản phẩm lignin hòa tan trong kiềm nóng được tách ra khỏibột giấy

- Giai đoạn tẩy oxy hóa: thay đổi cấu trúc mang màu còn sót lại trong bột giấy

Dòng thải từ quá trình tẩy trắng này thường chứa các hợp chất hữu cơ, ligninhòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy ở dạng độc hại, có khảnăng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ (AOX:Adsorbable Organic Halogens), làm tăng AOX trong nước thải

Dòng thải này có độ màu, giá trị BOD và COD cao

- Các chất vô cơ: cao lanh, CaCO3, oxit titan

- Các chất hữu cơ: tinh bột biến tính, axit lactic

- Các chất màu: nhôm sulfat (tác nhân khử mực)

Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, giấy ởdạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh

1.3.7. Sấy

Giấy sau khi xeo sẽ được sấy khô để có được sản phẩm khô

1.4. Các nguồn gây ra nước thải sản xuất giấy và bột giấy

Ở đây ta chỉ xét các nguồn gây tác động đến môi trường nước:

1.4.1. Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt phát sinh từ quá trình sinh hoạt trong sản xuất của côngnhân viên nhà máy Nước thải sinh hoạt mang theo các chất hữu cơ nên nhu cầu oxysinh hóa thường dao động trong khoảng 180-250 mg/l Ngoài ra nó còn có chứa mộtlượng lớn các loại vi khuẩn (E coli, vi rút các loại…) sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễmnước thải nguồn tiếp nhận Nước thải sinh hoạt nhờ hệ thống thoát nước chung qua bểphốt nên lượng BOD đã giảm đi nhiều Ngoài ra nước thải sinh hoạt còn chứa NH +,

PO -,là nguyên nhân gây phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải Tuy nhiên nướcthải sinh hoạt sẽ được xử lý cùng nước thải sản xuất của nhà máy

1.4.2. Nước thải công nghiệp

a) Nước thải rửa mảnh

Gỗ bạch đàn và keo các loại được bóc vỏ rồi chặt mảnh, các mảnh sau khi đượclàm đều thì cho vào silô Mảnh từ silô được băng tải đưa đến tháp xông hơi, sau đó xảvào máy rửa mảnh để loại bỏ mảnh vụn rồi được bơm tới thiết bị thoát nước và xảsang tháp mảnh thứ hai Nước rửa từ thiết bị thoát nước được tách cát trong bể lắng vàđược sử dụng tuần hoàn trở lại mà không xả ra môi trường Cặn từ bể lắng và cát đượcthu gom đem đi chôn lấp

b) Nước thải đậm đặc

Nước thải sinh ra từ các quá trình thẩm thấu hóa chất, ép vắt mảnh, nghiền sơ

bộ, khử nước Chứa tới 90% hàm lượng lignin (hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học

và rất độc với môi trường), COD, BOD5 và TDS…Khi sản xuất đạt công suất thiết kếthì mỗi ngày công đoạn này thải ra gần 1.200 m3 nước dịch đen có hàm lượng chất rắn

từ 1,2- 1,5% Toàn bộ lượng dịch đen này được đưa tới hệ thống chưng bốc để cô đặctới nồng độ 25%.Như thế mỗi ngày sản xuất có khoảng 300m3 dịch cô đặc có hàmlượng chất rắn 25% được đưa tới đốt ở lò hơi đốt chất thải cùng với vỏ cây, mùn, bùnsinh học để thu hồi nhiệt Lượng nước ngưng từ quá trình chưng bốc sẽ được thu hồitái sử dụng

c) Nước thải loãng

Nước thải sinh ra từ các quá trình thẩm thấu hóa chất, ép vắt mảnh, nghiền sơ

bộ, khử nước Chứa tới 90% hàm lượng lignin (hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học

và rất độc với môi trường), COD, BOD5 và TDS…Khi sản xuất đạt công suất thiết kếthì mỗi ngày công đoạn này thải ra gần 1.200 m3 nước dịch đen có hàm lượng chất rắn

từ 1,2- 1,5% Toàn bộ lượng dịch đen này được đưa tới hệ thống chưng bốc để cô đặctới nồng độ 25%.Như thế mỗi ngày sản xuất có khoảng 300m3 dịch cô đặc có hàmlượng chất rắn 25% được đưa tới đốt ở lò hơi đốt chất thải cùng với vỏ cây, mùn, bùnsinh học để thu hồi nhiệt Lượng nước ngưng từ quá trình chưng bốc sẽ được thu hồitái sử dụng

Chương 2: Tổng Quan Các Phương Pháp Xử Lý – Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý

Nước Thải Ngành Sản Xuất Giấy

I – CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY

Thường được kết hợp với các phương pháp xử lý sinh học để xử lý các chất

vô cơ độc hại như kim loại nặng hoặc các hợp chất hữu cơ bền vững (màu, lignin,… )hoặc để thu hồi các chất quý trong nước thải, khử các chất độc gây ảnh hưởng xấu đếngiai đoạn xử lý sinh học Các phương pháp hoa lý hay sử dụng:

- Keo tụ và lắng: loại bỏ các chất rắn lơ lửng

- Hấp thu: loại bỏ các chất hữu cơ, màu

1.3. Phương pháp xử lý hóa học

Dùng dể khử các chất hòa tan hoặc để đưa pH về giá trị tối ưu 6,0 – 8,5trước khi qua xử lý sinh học Các phương pháp hóa học thông thường:

- Phương pháp trung hòa

- Phương pháp oxy hóa- khử

1.4. Phương pháp sinh học

- Phương pháp sinh học được dung để xử lý nước thải có chứa hàm lowngj chất hữu cơhòa tan cao và một số chất vô cơ như N – NO2-, N – NO3-,… Phương pháp này hỏađộng dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh để phân hủy các chất hữu cơ gâynhiễm bẩn trong nước thỉa, Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoángchất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng giúp chúng phát triển Các phương pháp

II – Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý Và Tính Toán Công Trình Chính

2.1. Yêu cầu công nghệ

Yêu cầu công nghệ xử lý nhà máy bột giấy như sau:

 Nước thải sau khi xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra

 Lưu lượng đầu vào, các chất có trong thành phần nước thải

 Chi phí xử lý cho 1 tấn sản phẩm thấp

 Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý và bảo trì

 Tận dụng được công trình có sẵn

 Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

2.1. Cơ sở lựa chọn phương án xử lý

Phương pháp xử lý kị khí

Quá trình phân hủy kị khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ cótrong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩm cuối là khí CH4 vàCO2

Cơ sở để lựa chọn bể kị khí UASBNồng độ các chất ô nhiễm rất cao so với tiêu chuẩn Tỉ lệ BOD5:COD ≤ 0,55 vàhàm lượng COD > 1000mg/l Do vậy, trong xử lý cơ ban bằng phương pháp sinh họcthường có hai công đoạn : công nghệ kị khí đặt trước và công nghệ xử lý hiếu khí đặtsau trong quy trình công nghệ Trong nước thải bột giấy rất giàu hidrocacbon hòa tan,nhưng nghèo nito và photpho dinh dưỡng đối với vi sinh vật, do đó khi xử lý cần cânbằng dinh dưỡng cho vi sinh vật

So sánh giữa UASB và các công nghệ kị khí khác

Bảng 3.1: So sánh giữa các phương pháp xử lý kỵ khí

Hồ kỵ khí Rẻ

Hầu như không đòi hỏi quản lýthường xuyên, bảo trì, vận hành

Cần có một diện tích rất lớn Gây mùi thối rất khó chịu.

Không thu hồi được khí sinh

đơn giản học sinh ra.

Phân hủy kỵ

khí xáo trộn

hoàn toàn

Thích hợp nước thải có hàmlượng SS cao

Đảm bảo tính chất nước thải(vật chất, pH, nhiệt độ) đồngđều trong thiết bị

Vận hành tương đối đơn giản

Phù hợp cho các loại nước thải

có hàm lượng COD từ thấp đếncao

Không phù hợp với loại nước thải có hàm lượng SS cao.

Có thể đạt được tải trọng rất cao.

Không phù hợp với loại nước thải có hàm lượng SS cao.

Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác donguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất, những hạn chế trong quátrình vận hành UASB có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ bộ.Tính kinh tế cũng là một ưu điểm của UASB

- UASB có khả năng xử lý nước thải hữu cơ với tải trọng cao, nhưng ít tốn năng lượng.Hiệu quả xử lý cao từ 60 – 90% theo COD

- Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích.

- Có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt động

- Hàm lượng cặn lơ lửng trong thành phần nước thải bột giấy chủ yếu là các chất hữu cơ

có khả năng phân hủy sinh học nên không ảnh hưởng đến UASB

Cơ sở lựa chọn hiếu khí

Sau xử lý kị khí, nước thải được tiếp tục xử lý sinh học hiếu khí Trong xử lýhiếu khí có rất nhiều công trình khác nhau Tuy nhiên qua phân tích các yêu cầu xử lýcủa Nhà máy bao gồm :

- Điều kiện tự nhiên, khí tượng, thủy văn của nhà máy

- Chi phí đầu tư, xây dựng, vận hành, bảo trì thấp

Hình 2.1: Bể bùn hoạt tính ( Aerotank)

Qúa trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ trong Aerotank xảy ra qua 3 giai đoạn:Giai đoạn thứ nhất: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi Ở giai đoạn nàybùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng,đặc biệt ở thời gian đẩu tiên thức ăn dinh dưỡng cho nước thải hết sức phong phú,lượng sinh khối trong thời gian này rất ít Sau cùng, vi sinh vật thích nghi với môitrường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy, lượng tiêu thụ oxi caodần

Giai đoạn hai: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi ở mức gầnnhư ít thay đổi Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất.Hoạt lực enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt gần tới mức cực đại vàkéo dài trong một thời gian tiếp theo Điểm cực đại của enzim oxi hóa trong bùn hoạttính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) tới mức

ổn định Tốc đô tiêu thụ oxy ở giai đoạn thứ nhất cao gấp 3 lần giai đoạn thứ hai

Giai đoạn ba: sau một thời gian khá dài, tốc độ oxi hóa cầm chừng hầu như ítthay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên Đây là giaiđoạn nitrat các muối amon

Trong nước thải hàm lượng chất dinh dưỡng cũng rất quan trọng, tỉ lệ chấtdinh dưỡng phù hợp cho nước thải xử lý bằng hiếu khí là: BOD:N:P = 100:5:1

Nguyên lý làm việc của Aerotank: Nước thải dẫn theo ống trung tâm vào vùnglàm thoáng Dưới tác động của áp lực động do tuốc bin gây lên mà hỗn hợp nước thải

và bùn hoạt tính bão hòa oxi trào qua cửa sổ lưng chừng vào vùng lắng Do các songchắn hướng dòng mà hỗn hợp nước và bùn chuyển dần theo chu vi của vùng lắng, và ởđây bùn được tách khỏi nước thải và mịn lại Nước thải đi qua lớp chất lơ lửng (chấtkhông hòa tan được giữ lại) vào máng thu quanh thành bể và xả theo đường ống dẫn.Bùn tuần hoàn lắng xuống và chui qua cửa sổ ở dưới tường phân chia vào vùng làmthoáng

Bể aerotank thường được trang bị them hệ thống cung cấp oxi tự động Hệthống này tự động đảm bảo nồng độ oxy hòa tan trong nước và bùn theo yêu cầu khi

có sự thay đổi về thành phần, nồng độ và lưu lượng thải

- Ưu điểm: đạt được mức độ xử lý triệt để, thời gian khởi động ngắn, ít tạo mùi hôi, cótính ổn định cao trong quá trình xử lý

- Khuyết điểm: tốn nhiều năng lượng

Bể lắng II được đặt sau bể Aerotank có chức năng loại bỏ bùn hoạt tính ra khỏinước thải nhờ trọng lực Một phần bùn lắng tại đáy bể dược tuần hoàn lại bể Aerotank

và mương oxi hóa Phần bùn dư còn lại được bơm tới bể nén bùn, trước khi đem tớisân phơi bùn

Cơ sở chọn bể chứa bùn

Bùn từ đáy bể lắng li tâm được đưa vào bể thu bùn có hai ngăn, một phần bùntrong bể sẽ được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tínhtrong bể, phần bùn dư được đưa vào bể nén bùn

Cơ sở chọn bể nén bùn

Tại bể nén bùn, bùn được tách nước trước khi đem tới sân phơi bùn Nước tách đượctại bể nén bùn được bơm tới bể thu gom để xử lý lại

Cơ sở chọn sân phơi bùn

Bùn sau khi được nén tại bể nén bùn được chảy sang sân phơi bùn dưới áp lực thủytĩnh Sân phơi sử dụng điều kiên tự nhiên để giảm thể tích và khối lượng cặn Tại sân

phơi cặn của bùn giảm xuống do một phần bốc hơi và phần khác ngấm xuống đất Saumột thời gian lưu tại sân phơi bùn, bùn được chở tới bãi chon lấp hợp vệ sinh.

2.2 Thuyết minh công nghệ

Thuyết minh công nghệ:

Song chắn rác thường được đặt ở cửa vào kênh dẫn Làm nhiệm vụ giữ lại cáctạp chất thô có trong nước thải.Nước thải từ các công đoạn được đưa vào hố thu gom,

có nhiệm vụ tập trung nước thải đảm bảo lưu lượng Tại hố thu gom được gắn hai bơmchìm hoạt động luân phiên Sau đó, nước thải được bơm lên bể điều hòa có nhiệm vụ

điều hòa nồng độ và lưu lượng nước thải tạo điều kiện cho các công trình đơn vị phíasau hoạt động ổn định Bể điều hòa được sục khí nhằm tạo nên sự xáo trộn cần thiết đểngăn cản lắng cặn và phát sinh mùi hôi.

Từ bể điều hòa nước thải tiếp tục được bơm qua vào bể lắng I Sau đó bột giấy

sẽ được thu gom lại ở đáy bể Bột giấy thu gom được ở bể lắng sẽ được tận thu lạidưới dạng các hạt nhỏ lơ lửng khó lắng Đưa về bể chứa bột như nguyên liệu đầu vàothay vì đem bỏ rất lãng phí

Từ bể lắng, nước thải được đưa vào bể Detox khử các chất độc để loại trừ cáctác nhân gây ức chế cho vi sinh vật ở bể UASB, như: SO42-, H2O2…có trong nước thải

Bể này hoạt động tương tự như bể tiếp xúc kị khí Sau đó, nước thải được đưa vào bểUASB Tại đây,khâu xử lý chính được bắt đầu Tại UASB, các chất hữu cơ phức tạp

dễ phân hủy sinh học sẽ bị phân hủy, biến đổi thành các chất hữu cơ đơn giản đồngthời sinh ra một số khí như: CO2, SO2, CH4…Nước thải sau khi qua bể này sẽ giảmmột lượng đáng kể BOD và một phần COD (hiệu quả xử lý của UASB tính theo COD,BOD là 60- 80%) Tuy nhiên, để triệt để giảm lượng BOD so với tiêu chuẩn phải dẫnnước thải qua công trình hiếu khí bằng thủy lực

Tại bể Aerotank diễn ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờ không khícấp từ máy thổi khí Tại đây các vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phânhủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản như:CO2, H2O… Hiệu quả xử lý của bể Aerotank là 90 – 95% tính theo COD, BOD Sau

đó nước thải được dẫn qua bể lắng II Bể lắng II được xây dựng để loại bỏ các bôngbùn (xác vi sinh vật) được hình thành trong quá trình sinh học lắng xuống đáy Sau khiqua bể lắng II, để giảm nồng độ chất ô nhiễm còn lại cho qua hồ hoàn thiện rồi đưa ranguồn tiếp nhận

Bùn thu được từ bể lắng II, một phần dùng bơm định lượng bơm tuần hoàn lại

bể Aerotank để bổ sung cho quá trình hiếu khí, phần bùn dư còn lại đưa về bể chứabùn Và bùn thu được từ bể Detox, bể UASB đưa đến bể chứa bùn Dẫn bùn sang bểnén bùn, bùn được tách nước trước khi đưa đến sân phơi bùn và cho ra bãi chôn lấp.Nước tách ra bùn nén sẽ được tuần hoàn lại bể thu gom để xử lý lại

Chương 3: Tính Toán Các Công Trình Trong Công Nghệ Xử Lý

 Tính lưu lượng lớn nhất:

Lưu lượng trung bình ngày: = 9000 m3/ng

Lưu lượng trung bình giờ: = = 375 m3/h

Lưu lượng trung bình giây: = = 0,104 m3/s

Lưu lượng giờ thải lớn nhất:

Với Kch: hệ số không điều hòa chung (nội suy theo bảng 3.1 điều 3.2 ─ TCXDVN ─51:2008)

1. Tính toán mương dẫn nước thải

Nhiệm vụ: đưa nước thải đến các công trình xử lý mương dẫn có tiết diện hình chữ nhật

Lưu lượng nước thải lớn nhất vào mương dẫn là:

= 731,25 m3/ = 0,203 m3/s

Chọn kênh dẫn hình chữ nhật, vận tốc qua song chắn rác là v = 0,3÷0,6 m/s, chọn v

= 0,3 m/s (theo bảng 9-3 trang 410 sách “xử lý nước thải đô thị và công nghiệp” củaLâm Minh Triết)

Ta có diện tích mặt cắt ướt là A = = = 0,68 m2

Trong đó:

v : vận tốc dòng nước

A: diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn

Kênh có diện tích hình chữ nhật có B = 2h sẽ cho tiết diện lớn nhất về mặt thủylực (Thoát nước tập 2, , Tr522, Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ 2002)

Trong đó: B: chiều rộng mương dẫn nước (m)

h: chiều cao mương dẫn nước (m)

Ta có : W = Bh = 2h2 = 0,68 ⇒ h = 0.58 m ⇒ B =21,16m

Độ dốc tối thiểu của mương dẫn để tránh quá trình lắng cặn trong mương :

imin= = = 0,86

Chiều cao xây dựng mương :

Chiều cao xây dựng mượng : H = 0,58 + 0,3 = 0,88 m

Với h’=0,3m là chiều cao bảo vệ

2. Hố thu nước thải

Chọn thời gian lưu nước t = 15 phút

Vậy thể tích hố thu nước

93,75 m3

Kích thước hố thu nước: L4.6 x 4.6 x 4.6

Đường ống dẫn nước từ mương nước thải đến hố thu: Dống dẫn= = = 0.7 (m)

Trong đó: Q là lưu lượng trung bình ngày =9000m3/ng =0.104 m3/s

v: vận tốc chảy trong ống = 0,3 m/s

3. Tính toán song chắn rác

a Nhiệm vụ: nhằm loại bỏ các loại rác có kích thước lớn, nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắc nghẽn hệ thống (đường ống, mương dẫn, máy bơm) làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của các công trình phía sau

 Tính toán song chắn rác:

Song chắn rác đặt nghiêng một góc 600 so với mặt đất

Chọn tốc độ dòng chảy trong mương: vs=0.4 m/s

Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn: H=0.7 m

Chọn kích thước mương: rộng x sâu = B x H = 0.4m x 0.7m

Chiều cao lớp nước trong mương là:

h = = = 1,3 m

Chọn kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 5mm x 25mm

Khe hở giữa các thanh: w = 25mm

Bảng4.1 : Các thông số tính toán cho song chắn rác làm sạch bằng thủ công

Kích thước song chắn

Giả sử SCR có n thanh, suy ra số khe hở là: m = n+1

Quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở giữa các thanh w=25mm

B = n x b + w x (n+1)

300 = n x 5 + 25 x (n+1)Giải ra ta tìm được n = 9,166

Chọn số thanh n = 9, điều chỉnh khoảng cách giữa các thanh lại như sau:

300 = 9 x 5 + w x (n+1)

W = 25,5mm

♦ Tính toán tổn thất áp lực qua song chắn rác

Tổng tiết diện các khe song chắn:

A = (B – b x n) x hTrong đó:

Hàm lượng cặn lơ lửng còn lại khi qua lưới chắn rác:

2 Bể thu gom

a Nhiệm vụ: tập trung toàn bộ nước thải từ nhà máy và nước thải sinh hoạt của toàntrung tâm đồng thời để đảm bảo lượng nước đủ để cho bơm hoạt động an toàn

Chiều cao bảo vệ hbv=0,5m

Chiều cao của bể: H = h + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m

3. Bể điều hòa

a Nhiệm vụ: nhằm điều hòa, ổn định về lưu lượng và nồng độ các chất; ổn định pH

của nước thải; tránh phát sinh mùi hôi nhờ làm thoáng cung cấp oxy cho nước thảibằng máy thổi khí Nhờ đó giúp cho các công trình phía sau không bị quá tải, nướcthải cấp vào các công trình xử lý sinh học phía sau được liên tục nên vận hành tốt, đạtđược hiệu quả xử lý cao

b Tính toán kích thước bể:

Do lưu lượng và tính chất nước thải của trung tâm thay đổi có tính chu kỳ theo thờigian làm việc trong ngày, nước thải chỉ tập trung vào đầu giờ buổi sáng, buổi trưa vàcuối buổi chiều

Chọn thời gian lưu nước trong bể là 5h (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial WaterPollution control, 1989)

Thể tích thực của bể điều hòa

Vdh = Qmax x t = 731,25 x 5 = 3656,25 m3

Chọn chiều cao hữu ích h = 5m

Chọn chiều cao bảo vệ h bv =0,5m

Chọn bể hình chữ nhật cạnh B x L = 26m x 26 m

⇒Thể tích tính toán:

c Tính toán thiết bị cấp khí cho bể điều hoà:

Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa

Bảng 4.2: Các dạng khuấy trộn trong bể điều hòa

- a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hoà, a = 3,74 m3 khí/m3 nước thải(nguồn: W.Wesley Enkenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989)

Chọn hệ thống ống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, gồm 5 ống nhánh dọc theochiều dài bể, khoảng cách giữa các ống nhánh là 2m, 2 ống đặt sát tường cách tường0,5 m

Lưu lượng khí trong mỗi ống : m3/giờ

- hd : Tổn thất qua đĩa phun , hd = 0,5m

- H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 3m

Hm = 0,5 + 0,5 + 3 = 4m

Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: Pm = = = 0,4atm

Năng suất yêu cầu Qkk = 1402,5 m3/h = 0,4 m3/s

Công suất máy thổi khí Pmáy = [ – 1]

Trong đó :

- Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , kW

- G: Trọng lượng của dòng không khí , kg/s

- R : hằng số khí , R = 8,314 KJ/K.mol 0K

- T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 0K

- P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1 atm

- P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 =Pm + 1=0,4 +1=1,4 atm

n = = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí )

- 29,7 : hệ số chuyển đổi

- e: Hiệu suất của máy , chọn e= 0,7

Pmáy = = 21,9 kW = 29,2Hp

Hiệu quả xử lý:

Hàm lượng BOD5 sau khi qua bể điều hòa: 4800 x (1 - 0,1) = 4320 mg/l

Hàm lượng COD giảm khoảng 10%, hàm lượng COD sau bể điều hòa là:

Công suất của bơm: N = = 19,9 (kw)

b Tính toán máy thổi khí

Nhiệt độ đầu vào: t = 60oC

Nhiệt độ đầu ra: t = 35oC

Nhiệt độ trung bình trong bể:

Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể

Trong đó: a là lưu lượng không khí cấp, chọn a = 3,74 m3 khí/ m3 nước thải Khí được cung cấp bằng 2 máy đặt trên bề mặt

Áp lực cần thiết của máy thổi khí: Hm = h1 + H

Trong đó:

- h1 : tổn thất trong đường ống vận chuyển h1 = 0,4 m

- H : độ sâu ngập nước của ống H = 5 m

Hm = 0,4 + 5 = 5.4 m

Chọn Hm = 5,4 m = 0,54 atm

Năng suất yêu cầu mỗi máy, Lkhí = = 350,625

Công suất của máy thổi khí

Pmáy =

Trong đó:

- G : lưu lượng khối lượng của dòng không khí, kg/s

- R :hằng số khí , R= 8,314 KJ/K.mol 0K

- T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1= 273 + 60 = 333 0K

- P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào , P1 = 1 atm

- P2:áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra

- e : Hiệu suất của máy , chọn e = 0,8

b. Tính kích thước bể

Bảng 4.3: thông số của nước thải khi vào bể lắng I

Lưu lượng trung bình

Lưu lượng cao điểm

(15 – 20)%D(55% – 65%)H

Chiều sâu bể lắng H m 2,4 ÷ 4,5 3,6

Chiều cao lớp bùn trung hòa hth= 0,2m

Chiều cao bảo vệ hbv= 0,3m

=> Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I là:

Htc = H + hb + hth + hbv = 3 + 0,7 + 0,2 + 0,3 = 4,2m

Chiều cao ống trung tâm: H= 60%.H = 1,8m

Tải trọng máng tràn: Ls= = = 95,5 m3/m.ngày < 500m3/m.ngày

- t: thời gian lưu nước (giờ)

Bảng 4.5: Giá trị của hằng số thực nghiệm a, b ở nhiệt độ t 20 o C

(Nguồn: [2])Thời gian lưu nước của bể lắng: t = 2,2 h

Hàm lượng BOD5 ra khỏi bể

Hàm lượng BOD5 sau khi qua bể lắng I:

d.Tính toán lượng bùn sinh ra

Lượng cặn thu được mỗi ngày:

MV = (950 mgSS/l x 0,15 x 1500m3/ngày x 1kg/1000g=214 kgSS/ngày

Dung tích cặn lắng cần xử lý mỗi ngày:

Lượng VS của bùn tươi cần xử lý mỗi ngày:

MV(VS) = MV x 0,65 =214 kgSS/ngày x 0,65 = 139 kgVS/ngày

Lượng bùn tươi thu được đem qua bể chứa bột giấy

6 Bể Detox

a. Nhiệm vụ

Bể hoạt động như một bể tiếp xúc kị khí Nhằm giảm tải trọng nước thải, giảm nồng

độ các chất độc hại như SO42-, H2O2, điều chỉnh pH,…đồng thời cho thêm chất dinhdưỡng vào để tăng khả năng xử lý của vi sinh kị khí

b. Tính toán bể

Bảng 4.6: thông số của nước thải khi vào bể khử độc

Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào Giá trị đầu ra

Chia bể thành hai đơn nguyên

Hiệu quả xử lý của bể là:

E Lượng COD cần khử trong một ngày

G = Q (CODv – CODr)

G = 3000 (7200 – 2700)

G = 13500kgCOD/m3ngàyChọn tải trọng xử lý trong mỗi bể là L = 9 kgCOD/m3ngày

Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết của bể

m3

Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng trong bể phải giữtrong khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h Chọn vn = 0,6 m/h

Chọn chiều cao phần xử lý yếm khí của bể: H = 3m

Tổng chiều cao mỗi bể : Hbể = H1 + H2 + H3

c Tính toán thiết bị khuấy cho bể khử độc

Dùng máy khuấy turbin bốn cánh thẳng đứng Thiết kế 25 máy khuấy

Chọn D = 1 (m)

Bảng 4.7: Cường độ khuấy trộn theo thời gian

Năng lượng cần thiết để đưa cánh khuấy di chuyển trong nước:

Trong đó:

- G: Gradien, sự biến đổi vận tốc của nước trong một đơn vị thời gian Chọn G =

800 (s-1)

- V – thể tích nước cần khuấy trộn

- μ - độ nhớt nước thải (N.s/m2), ở nhiệt độ 250C ta có μ = 0,00089 N.s/m2

Hiệu suất động cơ η = 0,8; công suất động cơ 2 ÷ 0,8 = 2,5 kW

Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với nước: