đồ án xử lý nước thải chăn nuôi heo 1600M3/NGÀY ĐÊM TP TRÀ VINH

Do đặc điểm công nghệ của ngành, ngành giết mổ đã sửdụng một lượng nước khá lớn trong quá trình chế biến.. Mục tiêu và nội dung nguyên cứu  Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng của

Mục Lục

MỞ ĐẦU 3

I Lý do chọn đề tài 3

II Mục tiêu và nội dung nguyên cứu 3

III Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 4

1.1.Tổng quan khu vực nghiên cứu 4

1.2.Tổng quan ngành chăn nuôi 5

1.3.Phương pháp nghiên cứu 5

1.4 Đặc tính nước thải 5

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH CHĂN NUÔI 6

2.1 Các phương pháp xử lý 6

2.1.1 Xử lý cơ học 6

2.2 Xử lý hóa học 6

2.2.1 Keo tụ - tạo bông 6

2.2.2 Xử lý hóa lý 7

2.2.3 Xử lý sinh học 7

2.3 Đề xuất dây chuyền xử lý 7

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH 10

3.1.Mương dẫn nước 10

3.2.Song chắn rác 12

3.3.Bể lắng cát 16

3.4.Ngăn tiếp nhận 17

3.5.Bể điều hòa 17

3.6.Tính toán bể sinh học Anoxic 20

3.7.Bể lắng đợt 1 21

3.8 Bể UASB 23

3.9.Bể Aerotank 28

3.10.Bể lắng đợt 2 34

3.11.Tính toán bể khử trùng 35

3.12.Tính toán bể nén bùn 36

3.13.Tính toán máy ép bùn 38

3.14.Tính toán bể chứa bùn 38

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CAO TRÌNH DÂY CHUYỀN XỬ LÝ 40

Nhận xét chung về hiện trạng cao trình 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

Tỉnh từng bước cơ cấu lại vùng chăn nuôi, thay đổi hình thức nuôi từ nhỏ lẻ sang quy

mô trang trại góp phần không nhỏ trong việc tăng trưởng kinh tế nước ta

Tuy nhiên trong quá trình hoạt động, việc chăn nuôi luôn phát sinh ra một lượng lớn các chất ô nhiễm, ảnh hưởng đến môi trường, đồng thời gây ảnh hưởng tới sức khỏe côngnhân và người dân xung quanh Do đặc điểm công nghệ của ngành, ngành giết mổ đã sửdụng một lượng nước khá lớn trong quá trình chế biến Loại nước này sau khi sử dụng cóhàm lượng lớn Nito, Photpho, BOD, COD… dễ gây ô nhiễm môi trường Vì vậy cần phải

xử lý trước khi xả ra môi trường

Trước vấn đề trên, cần thiết phải có các biện pháp tối ưu để giảm thiểu nguồn ô nhiễmphát sinh như: mùi, nước thải, chất thải rắn,…, nhằm cải thiện môi trường, đảm bảo sức

khỏe cho công nhân và người dân sống gần đó Chính vì vậy em đã chọn đề tài “Thiết kế

hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi gia súc với công suất 16000/ngày đêm”.

II Mục tiêu và nội dung nguyên cứu

 Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành chăn nuôi

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

 Từ đó, đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện của cơ sở, đạt tiêu chuẩn đầu ra theo quy định của Nhà nước

III Phương pháp nghiên cứu

 Thu thập thông tin, tài liệu liên quan về ngành chăn nuôi

 Thu thập thông tin, tài liệu liên quan về tình hình chăn nuôi khu vực

 Trao đổi ý kiến với giảng viên

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI.

1.1.Tổng quan khu vực nghiên cứu.

Xã Hưng Mỹ huyện Châu Thành tỉnh Trà Vinh, phía bắc là thành phố Trà Vinh vàcon sông Cổ Chiên Huyện có diện tích 348 và dân số là 148.000 người

Về điều kiện tự nhiên:

Châu Thành có địa hình đặc thù, đó là địa hình đồng bằng ven biển với nhữnggiồng cát chạy dài Nhìn chung, địa hình tương đối thấp và bằng phẳng Độ cao trungbình phỏ biến từ 0.4 -1.2m Nơi có địa hình cao nhất là các đỉnh giồng thuộc Đa Lộc –

Mỹ Chánh Nơi có địa hình trũng thuôc các cánh đồng ở xã Thanh Mỹ và rải rác ở các xãPhước Hảo, Lương Hòa

Huyện Châu Thành nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa ven biển, có 2 mùa mưa,nắng rõ rệt trong năm Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng

4 năm sau

Nhiệt độ tương đối cao và ổn định, trung bình từ 25 -28 độ C, nhiệt độ cao nhất35.8 độ C vào tháng 4 -5 và thấp nhất là 18.7 độ C vào tháng 1- 2

Địa điểm đặt nhà máy gần sông Cổ Chiên để thuận lợi cho việc xả nước sau xử lý

1.2.Tổng quan ngành chăn nuôi

Tỉnh từng bước cơ cấu lại vùng chăn nuôi, thay đổi hình thức nuôi từ nhỏ lẻ sang quy

mô trang trại, ứng dụng công nghệ mới nhằm hạn chế dịch bệnh,…Từ năm 2013 -2016,Trung tâm Khuyến nông – Khuyến ngư tỉnh Trà Vinh đã thực hiện 191 mô hình nuôi lợn

sử dụng đệm lót sinh học Mô hình giúp giảm chi phí thức ăn, giảm tỷ lệ mắc bệnh, giảmmùi hồi gây ô nhiễm không khí.

Sau 3 năm thực hiện tại cơ cấu kinh tế nông nghiệp trong lĩnh vực chăn nuôi, tỉnh đãphát triển thêm 17 trang trại chăn nuôi

Mục tiêu đến năm 2020, Trà Vinh phấn đấu có 500.000 con lợn, 200.000 con bò thịt,

970 con trâu, đàn gia cầm 7 triệu con

1.3.Phương pháp nghiên cứu

 Thu thập thông tin, tài liệu liên quan về ngành chăn nuôi

 Thu thập thông tin, tài liệu liên quan về tình hình chăn nuôi khu vực

 Trao đổi ý kiến với giảng viên

1.4 Đặc tính nước thải

Nước thải giết mổ có nồng độ chất rắn cao, BOD và COD khá cao và luôn luônchứa một lượng lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất cacbon, nito, photpho Cáchợp chất hữu cơ này tăng độ phì của nước đồng thời dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật,gây mùi hôi thối và làm ô nhiễm nguồn nước

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH CHĂN NUÔI.

- Bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng, tạo điều kiện thuận lợi và giảm khốitích của các công trình xử lý tiếp theo Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thảichăn nuôi khá lớn và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các côngtrình xử lý phía sau Sau khi tách, nước thải được đưa sáng các công trình phíasau, phần chất rắn được đem đi ủ để làm phân bón.

- Bể vớt dầu mỡ: thường áp dụng khi nước thải chứa dầu mỡ Tuy nhiên nếuhàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thường được thực hiện ngay

ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi

2.2 Xử lý hóa học

2.2.1 Keo tụ - tạo bông

- Mục đích nhằm loại bỏ các chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thướcnhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học thông thường

vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao Ta có thể áp dụng phương phápkeo tụ để loại bỏ chúng Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phènsắt, kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ

- Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh ( 2001 ) tại trại chăn nuôi heo 2/9:Phương pháp keo tụ có thể tách đc 80-90% hàm lượng chất lơ lửng có trongnước thải chăn nuôi heo

2.2.2 Xử lý hóa lý

- Chưng cất: là quá trình chưng cất nước thải để các chất hòa tan trong đó cùngbay hơi lên theo hơi nước Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽhình thành các lớp riêng biệt và do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra

- Tuyển nổi: Là phương pháp dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước bằngcách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí

2.2.3 Xử lý sinh học

Những công trình xử lý sinh học được phân thành hai nhóm:

- Nhóm những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tựnhiên: Cánh đồng tới, bãi lọc, hồ sinh học,…thường quá trình xử lý diễn rachậm

- Nhóm những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiệnnhân tạo: bể lọc sinh học, bể làm thoáng sinh học,…do các điều kiện tạo nênbằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn.Quá trình xử lí sinh học học có thể đạt tới hiệu suất khử trùng 99.9%.

Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất cứ phương pháp nào cũng tạo nênmột lượng cặn bã đáng kể Nói chung các loại cặn giữ lại ở trên các công trình

xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất khó chịu Do vậy, nhất thiết phải xử lýcặn bã Để gảm lượng chất hữu cơ trong cặn bã và để dạt các chỉ tiêu vệ sinhthường sử dụng phương pháp xử lý sinh học kị khí trong các hố bùn

2.3 Đề xuất dây chuyền xử lý.

Việc xử lý nước thải chăn nuôi nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trongnước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận Việc lựachọn phương pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý nước phụ thuộc vàocác yếu tố như:

- Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nước

- Lưu lượng nước thải

- Các điều kiện của trại chăn nuôi

- Hiệu quả xử lý

Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp sau:

Cơ học – Hóa lý – Sinh học

Trong các phương pháp trên, chọn xử lý sinh học là phương pháp chính Côngtrình xử lý sinh học thường được đặt sau các công trình xử lý cơ học, hóa lý

Thuyết minh dây chuyền:

Nước thải được đưa qua lưới chắn rác nhằm loại bỏ một phần rác có kích thước lớn, rác

từ đây được thu gom và đem đi chôn lấp Sau đó nước thải được đưa vào ngăn tiếp nhậnrồi qua bể lắng cát Tại đây, lượng cát có trong nước thải sẽ lắng xuống và được đem đisan lấp Nước từ bể lắng cát tiếp tục chảy sang bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồngđộc các chất gây ô nhiễm Sau đó, nước thải được bơm đến bể anoxic để xử lý nitophotpho sau đó được chuyển tới bể lắng đợt 1 có dạng bể lắng đứng để tách một phầnchất hữu cơ dễ lắng Bùn thu được tại đây được bơm về bể nén bùn Nước thải tiếp tụcqua bể UASB Tại bể UASB, các vi sinh vật kỵ khí ở dạng lơ lửng sẽ phân hủy các chấthữu cơ có trong nước thải thành các chất vô cơ dạng đơn giản và các khí , ,…Nước thảisau khi được tách bùn và khí được dẫn sang bể lắng 2, tại đây diễn ra quá trình phân táchnước thải và bùn hoạt tính Bùn hoạt tính lắng xuống đáy, nước thải ở phía trên được dẫnqua bể khử trùng Sau khi khử trùng, nước đạt tiêu chuẩn loại B sẽ được thải ra nguồntiếp nhận

Ưu điểm:

- Hệ thống xử lý nước thải vận hành tương đối dễ

- Nước đầu ra đạt tiêu chuẩn

Nhược điểm:

- Quá trình vận hành cần phải theo dõi thường xuyên

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH

Thông số tính toán:

BOD = 1912 mg/l

COD = 2300 mg/l

SS = 500 mg/l

Tổng N = 300

Tổng P = 40

Q = 16000/ngày đêm

Hệ số không điều hòa = 1.31

A: diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn

A= = = 0.242 m2

Kênh tiết diện hình chữ nhật sẽ có B = 2h sẽ có tiết diện lớn nhất về mặt thủy lực ( 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:   B h �  2 � � h h

h= = = 0.34 (m)= 34 (cm)

B= 2xh= 2x0.34= 0.68m Độ dốc tối thiểu của mương dẫn để tránh quá trình lắng cặn trong mương: imin= = = 1.47

Chiều cao xây dựng mương : H h h  '

Chiều cao xây dựng mương : H = 0.34 + 0.3 = 0.64 m

Với h’=0.3m là chiều cao bảo vệ

Bảng 3.1 : Các thông số tính toán mương dẫn nước thải

Song chắc rác được làm từ kim loại và đặt dưới đường chảy của nước thải theo phươngthẳng đứng.

Kích thước và khối lượng rác giữ lại ở song chắc rác phụ thuộc vào kích thước khe hởgiữa các thanh đan Tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực cần thường xuyên làm vệsinh song chắn rác

- Số khe hở cần thiết của song chắn rác

Với 2 mương dẫn ta sẽ thiết kế 2 đơn nguyên song chắn rác, với mỗi mương dẫn có 1SCR thô và 1 SCR tinh

 Thiết kế song chắn rác thô

Góc nghiêng:   (30o � 45 )o chọn   45o

Vận tốc trung bình qua song chắc rác: v = ( 0.6 ÷ 1 m/s ) chọn v = 0.8 m/s

Khe hở giữa các thanh chắn rác: b = ( 30 – 200 mm) Chọn b = 30 mm = 0.03mChiều rộng và chiều sâu mương dẫn: B x H = 0.68 x 0.64 m

Độ dày các thanh: b 3 5

chọn s = 8 mm = 0,008 m => b = 0.03Chiều cao lớp nước trong mương h1 :

h1= = = 0.23 (m)

Số khe hở song chắn rác:

n= x kz= x 1,05= 23 (khe)kz: hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy kz = 1,05

Số thanh của song chắn rác:N’= n-1= 23-1= 22 (thanh)

Bề rộng tổng cộng của song chắn rác:

Bs= s.(n-1)+b.n= 0.008.(23-1)+0.03.23= 0.866 (m) Chọn Bs= 0.9m

Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác: l1

l1= = = 0.3 (m)Trong đó: Bs : Chiều rộng song chắn rác

Bk = B : chiều rộng mương dẫn

 : góc nghiêng đoạn mở rộng mương dẫn ( 15 ÷ 20o ) Chọn = 20

Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác: l2

l2= 0.5xl1= 0.15 (m)Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:

L= l1+l2+ls=2.45 (m) Chọn L= 2.45m

ls = 2 m: chiều dài phần mương đặt song chắn rác

Tổn thấp áp lực qua song chắn rác:

hs= KTrong đó:

vmax là vận tốc nước thải trước song chắn rác ứng với Qmax, chọn vmax = 0,8 m/s

K : hệ số tính tới sự tăng tổn thấp áp lực do rác mắc phải song chắc rác ( k = 2 ÷ 3) Chọn K = 2 ( ThS Lâm Vĩnh Sơn, Giáo trình xử lý nước thải)

: hệ số tổn thất áp suất cục bộ, xác định theo công thức:

H = hmax+ hs+ hbv= 0,12+0,019+0,5= 0,639 (m)Chọn H = 0.64 m

Trong đó:

hmax : độ đầy ứng với chế độ Qmax, hmax = 0,12 m

hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác

hbv: chiều cao bảo vệ: Chọn hbv = 0,5 m

Hiệu quả xử lý nước thải sau khi qua song chắn rác thô:

Chất lơ lửng giảm 4%:

TSS1= TSSx(100-4)%= 500x96%= 480 (mg/l)BOD5 giảm 4% còn lại:

L1= BODx(100-4)%= 1912x96%= 1835.5 (mg/l)COD giảm 4% còn lại:

COD1= CODx(100-4)%= 2300x96%= 2208 (mg/l)

 Thiết kế song chắn rác tinh

Góc nghiêng:   (30o � 45 )o chọn   45o

Vận tốc trung bình qua song chắc rác: chọn v = 1,2 m/s ( TCVN 7957 :2015)

Khe hở giữa các thanh chắn rác: b = (5-25 mm) Chọn b = 15 mm = 0.015m

Chiều rộng và chiều sâu mương dẫn qua SCR thô: B x H = 0.6 x 0.65 m

Và bố trí SCR tinh ngay sau SCR thô để tiện cho thi công xây dựng và quản lý vận hành.Hiệu quả xử lý nước thải sau khi qua song chắn rác tinh:

Chất lơ lửng giảm 4%:

TSS2= TSS1x(100-4)%= 480x96%= 460.08 (mg/l)BOD5 giảm 4% còn lại:

L2= BOD1x(100-4)%= 1835.5x96%= 1762.08 (mg/l)COD giảm 4% còn lại:

COD2= COD1 x(100-4)%= 2208x96%= 2119.7 (mg/l)(Theo xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán và thiết kế công trình – LâmMinh Triết )

Bảng 4.2: Các thông sốtính toán song chắn rác

Song chắn rác thô

Khe hở giữa các thanh chắn rác Mm 30

Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác M 2.45

Bể lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0.15 m/s < v < 0.3 m/s

và thời gian lưu nước trong bể là 30s < t < 60s (Điều 6.3.20 TCXD 51 – 84 )

Chọn thời gian lưu của bể lắng cát ngang: t = 60s

Chọn vận tốc nước trong bể lắng ngang :

Chia bể lắng cát thành 2 đơn nguyên , n = 2

Lượng cát trung bình sau mỗi ngày đêm: = /ngđ

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 1 ngày đêm:

= 1; chu kỳ lấy cát là 1 ngày đêm

Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = h + += 1 + 0.02 + 0.3 = 1.32 m

h: Chiều cao công tác của bể lắng cát

Chiều cao bảo vệ

Bảng 4.3: thống kê thông số bể lắng cát ngang

Thể tích hữu ích của ngăn tiếp nhận được tính theo công thức: V = Q x t = 436 m3

Với: t là thời gian lưu nước trong ngăn tiếp nhận, chọn t = 30 phút

Kích thước ngăn tiếp nhận: chọn chiều sâu hữu ích h = 2 m, chiều cao bảo vệ = 0.5mVậy chiều cao xây dựng ngăn tiếp nhận H = 2.5 m

Thể tích bể:

Vb = x T= 873 x 4= 3500 (m3)

T: thời gian lưu nước ở bể điều hòa ( T = 4 – 8h ) Chọn T = 4h

Diện tích của bể điều hòa = 700m2

Chọn chiều sâu hoạt động của bể là Hdh= 5m

Chia bể điều hòa thành 4 đơn nguyên => Diện tích mỗi bể là 175m2

Chiều cao xây dựng bể là: h = H + 0.5 = 5.5 (m) ( 0,5 là chiều cao bảo vệ bể)

Thể tích xây dựng của bể điều hòa :

V= L x B x h = 17.5 x 10 x 5.5= 963(m3)

Hệ thống cấp khí cho bể điều hòa

Lưu lượng không khí cần cấp cho 1 bể điều hòa :

Qkk = xV1= 0.012x963= 11.55 (m3/p)= 0.192 (m3/s)

R : tốc độ khí nén 10–15 lít/m3.phút

Chọn = 12 lít/m3.phút = 0.012 m3/m3.phút

V1 : thể tích hữu ích 1 bể điều hòa

Đường kính ống phân phối khí chính

m

m

: Tổn thất cục bộ của ống phân phối khí, không vượt quá 0,4m

- Tính toán tổn thất đường ống dẫn nước chính ra khỏi bể điều hòa:

Chọn đường kính ống ra là D = 175 mm

Công suất máy thổi khí :

0,283 2 1

1 29,7

may

G R T P P

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

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

P2 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 0,58 + 1 = 1,58 atm

1 0,283

K n K



,( K = 1,395 đối với không khí )

e : hiệu suất của máy, chọn e = 0,8

Pmáy = x = 12.7 KWCông suất thực của máy nén khí bằng 1,2 công suất tính toán

Pt= 1,2xPmáy= 1.2 x 12.7 = 15.24 (KW)Tại bể điều hòa đặt 1 máy thổi khí 16 KW

- Hàm lượng chất bẩn còn lại trong nước thải sau khi qua bể điều hòa

Chất lơ lửng giảm 4%:

Hàm lượng BOD5, COD sau khi thực hiện sục khí giảm còn với hiệu suất khoảng 20% đối với BOD5 Vậy sau khi qua bể điều hòa hàm lượng BOD5 còn lại là:

Hàm Lượng COD còn lại là: COD=CODv(100 – 25)%= 1589.7 mg/l

Bảng 4.4 Thông số thiết kế bể điều hòa

Lưu lượng không khí sục vào bể, Qkk m3/phút 11.55

Công suất máy thổi khí KW 16

3.6.Tính toán bể sinh học Anoxic

Thông số thiết kế HRT = 2-4h (Metcalf and Eddy, 2003)

Chọn thời gian lưu nước trong bể: HRT = t = 3h

Thể tích của bể:

V = Qx t = 2620 m3

Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 6,0m

Chọn chiều cao bảo vệ của bể hbv = 0,5m

Photphora = 40 x (1-0.75) = 10 (mg/l)

3.7.Bể lắng đợt 1

Với Qngđ = 16000 m3 ta sử dụng 8 bể lắng đứng, công suất mỗi bể là Qngđ = 2000/ngđChọn thời gian lưu: t=2h

Diện tích ống trung tâm xác đinh theo lưu lượng giây tối đa:

Trong đó: Q: lưu lượng tính toán trung bình giây