Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135 m3ngày đêm

Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135 m3ngày đêm.Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135 m3ngày đêmThiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135 m3ngày đêm

TP HCM, ngày tháng 05 năm 2018 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS LÊ THỊ NGỌC DIỄM

TP HCM, ngày tháng 05 năm 2018 GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

truyền đạt cho em những kiến thức quý báu Em rất cảm ơn thầy cô đã tạo mọi điềukiện tốt nhất để em học hỏi về nganh học của mình, tham gia các khóa học nhậnthức về nganh của mình.

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thanh cảm ơn quý thầy cô ở khoaMôi trường - Trường Đại học Tai nguyên va Môi trường Thanh phố Hồ Chí Minhcùng các tác giả của các nguồn bai viết đã tạo điều kiện va tận tình giúp đỡ emhoan thanh đồ án nay Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viênhướng dẫn la ThS Lê Thị Ngọc Diễm đã quan tâm va tận tình giúp đỡ em trongsuốt quá trình lam đồ án

Do đây la đồ án môn học nên em còn gặp nhiều khó khăn Đồng thời, trình độ lýluận cũng như kinh nghiệm thực tiễn va kiến thức cá nhân còn hạn chế nên đồ ánnay không thể tránh những thiếu sót Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý củaquý thầy cô để em có thể học hỏi thêm nhiều kiến thức va kinh nghiệm cho bảnthân mình

Thay mặt cho tất cả sinh viên đang học tập va nghiên cứu tại trường, em xinchân thanh cảm ơn quý thầy cô

Em xin chân thanh cảm ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ii

LỜI CẢM ƠN……… iii

MỤC LỤC ……… iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG viii

MỞ ĐẦU ……… ix

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ 1

1.1 Giới thiệu chung: 1

1.1.1 Lịch sử phát triển: 1

1.1.2 Các đặc điểm chung của ca phê Việt Nam: 2

1.1.3 Tình hình sản lượng va xuất khẩu ca phê tại Việt Nam: 3

1.2 Các phương pháp chế biến ca phê: 5

1.2.1 Cấu trúc của trái ca phê chin: 5

1.2.2 Các phương pháp chế biến ca phê 5

1.3 Các vấn đề ảnh hưởng đến môi trường của nha máy sản xuất: 7

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CÀ PHỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 8

2.1 Tổng quan về nước thải: 8

2.1.1 Các thanh phần trong nước thải ca phê: 8

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải: 9

2.3 Phương pháp xử lý hóa học: 14

2.3.1 Đông tụ va keo tụ: 14

2.3.2 Trung hòa: 14

2.3.3 Oxy hóa khử: 15

2.3.4 Điện hóa: 15

2.3.5 Phương pháp xử lý hóa lý: 15

2.3.6 Tuyển nổi: 15

2.3.7 Hấp phụ: 16

2.3.8 Phương pháp xử lý sinh học: 16

2.3.9 Mương oxy hóa: 18

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ.19 3.1 Lưu lượng, thanh phần của nước thải chế biến ca phê: 19

3.1.1 Lưu lượng nước thải: 19

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 29

4.1 Tính toán các công trình: 29

4.2 Song chắn rác: 30

4.3 Bể thu gom 33

4.4 Bể điều hòa: 34

4.5 Bể sinh học kỵ khí vật liệu đệm: 37

4.6 Tính toán bể sinh học hiếu khí 39

4.7 Bể lắng bùn sinh học: 45

4.8 Bể khử trùng: 49

4.9 Bể tạo keo tụ: 51

4.10 Bể tạo bông: 52

4.11 Bể lắng hóa lý: 54

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

Hình 1.1: Hoa ca phê 1

Hình 1.2: Phân loại hạt ca phê 2

Hình 1.3: Sản lượng xuất khẩu ca phê của Việt Nam 4

Hình 1.4: Giá xuất khẩu trung bình ca phê của Việt Nam những năm qua 4

Hình 1.5: Cấu tạo hạt ca phê 5

Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ sản xuất ca phê theo phương pháp kết hợp 6

Hình 2.1: Song chắn rác 10

Hình 2.2: Sơ đồ bể lắng cát ngang(hình vuông) với hệ thống cơ giới lấy cặn 11

Hình 2.3: Bể tách dầu 11

Hình 2.4: Bể điều hòa 12

Hình 2.5: Thiết bị lọc nhanh 14

Hình 2.6: Bể Aerotank 17

Hình 2.7: Mương oxy hóa 19

Bảng 3.1: Thanh phần tính chất nước thải chế biến ca phê 20

Bảng 3.2: Hiệu quả xử lý cho các công trình đơn vị tiêu biểu 21

Bảng 3.3: Các quá trình điển hình va số liệu về hiệu quả của quá trình kị khí xử lý nước thải công nghiệp 21

Bảng 3.4 Hiệu suất của thiết bị 29

Bảng 4.1: Giới thiệu hệ số không điều hòa phụ thuộc vao lưu lượng nước thải theo tiêu chuẩn nganh mạng lưới bên ngoai vao công trình TCVN 51- 84 30

Bảng 4.2: Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác 33

Bảng 4.3: Thông số xây dựng bể gom 34

Bảng 4.4: Thông số xây dựng bể điều hoa 37

Bảng 4.5: Thông số xây dựng bể Aerotank 45

Bảng 4.6: Bảng các thông số chọn tải trọng xử lí bể lắng sinh học 46

Bảng 4.7: Tổng hợp tính toán bể lắng 49

Bảng 4.8: Thông số bể khử trùng 50

Bảng 4.9: Tổng hợp tính toán bể lắng hóa lý 57

Trong những năm gần đây, cây ca phê đang trở thanh một cây trồng thế mạnh vathu hút được nhiều người trồng bởi giá trị kinh tế to lớn Xuất khẩu ca phê của Việt Nam hiện đang nằm trong những nước đứng đầu thế giới Nông dân ở các tỉnh trồng nhiều ca phê như Dalak, Lâm Đồng, Quảng Trị, Sơn La, Điện Biên … cũng giau lên nhờ cây ca phê Cũng chính vì vậy ma nganh công nghiệp chế biến ca phê của nước ta không ngừng phát triển theo sự gia tăng của diện tích trồng cây ca phê Theo số liệu thống kê trong những năm qua cho thấy nhu cầu tiêu thụ ca phê trên toan cầu đã tăng liên tục trong 3 năm gần đây Cụ thể mức tiêu thụ năm 2008 la 130triệu bao (60kg/bao), mức tiêu thụ năm 2009 la 132 triệu bao va năm 2010 la 134 triệu bao Theo dự đoán của các chuyên gia, tình hình tiêu thụ ca phê sẽ tăng tiếp tục tăng mạnh trong năm 2011.

Cùng với sự phát triển của nganh công nghiệp chế biến ca phê thì các vấn đề vềmôi trường của nganh công nghiệp nay gây ra cũng ngay cang trầm trọng Đặt biệt

la vấn đề xử lý nước thải Trước thực trạng đó, đề tai tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử

lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê công suất là 135 m 3 /ngày đêm” được lựa

chọn sẽ góp phần lam giảm mức độ ô nhiễm của nganh công nghiệp chế biến caphê đến môi trường, góp phần tạo ra môi trường ngay cang xanh, sạch hơn

2 Mục tiêu cho đề tài

Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nha máy chế biến ca với công suất la 135

m3/ngay đêm, đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 24:2009/BTNMT, loại B.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI

 Đối tượng đề tai : Nước thải nha máy chế biến nhân ca phê từ hạt tươi

 Thời gian thực hiện đề tai: Từ 30/5/2018 đến 1/06/2018

3 Nội dung đề tài

 Đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất va khả năng gây ô nhiễm môi trườngcủa nganh chế biến ca phê

 Tổng quan, khảo sát thanh phần va tính chất nước thải chế biến ca phê tại nhamáy

 Phân tích va lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho Nha máy

 Tính toán các công trình đơn vị cho trạm xử lý nước thải chế biến ca phê củaNha máy

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ

1.1 Giới thiệu chung:

Đồn điền ca phê đầu tiên được lập ở Việt Nam la do người Pháp khởi sự ở gần

Kẻ Sở, Bắc Kỳ vao năm 1888 Giống ca phê arabica (tức ca phê chè) được trồng ởven sông Sau việc canh tác ca phê lan xuống vùng Phủ Lý, Ninh Bình, Thanh Hóa,Nghệ An, Kon Tum va Di Linh Năm 1937-1938 tổng cộng trên lãnh thổ Việt Nam

có 13.000 ha ca phê, cung ứng 1.500 tấn Hiện tại,Việt Nam có ba loại ca phê chính,đó la ca phê chè (arabica), ca phê vối (robusta), ca phê mít (lyberica).[1]

Hình 1.2: Phân loại hạt cà phê

1.1.2 Các đặc điểm chung của cà phê Việt Nam:

Việt Nam được chia thanh hai vùng khí hậu phù hợp việc gieo trồng ca phê:

 Vùng Tây Nguyên: Chủ yếu trồng ca phê vối;

 Các tỉnh miền Bắc: Chủ yếu trồng ca phê chè;

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

Bảng 1.1 Dự báo diện tích gieo trồng cà phê theo tỉnh tại Việt Nam

(Nguồn: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, các công ty xuất khẩu và thương lái địa phương)

1.1.3 Tình hình sản lượng và xuất khẩu cà phê tại Việt Nam:

- Sản lượng:

Sản lượng ca phê rang xuất khẩu của Việt Nam trong niên vụ 2015/16 đạt 550 nghìn bao, ong khi đó sản lượng ca phê hoa tan xuất khẩu đạt 2 triệu bao Theo dự báo của các chuyên gia, sản lượng xuất khẩu ca phê rang của nước ta trong niên vụ 2016/17 sẽ không có sự thay đổi do nganh nay hiện có mức phát triển thấp Trong khi đó, sản lượng xuất khẩu ca phê hoa tan sẽ tăng thêm 100.000 bao đạt 2,1 triệu bao do các công ty có thị trường xuất khẩu chính la Trung Quốc đang nhận được nguồn vốn đầu tư lớn

Hình 1.3: Sản lượng xuất khẩu cà phê của Việt Nam

(Nguồn: Tổng cục hải quan Việt Nam)

Hình 1.4: Giá xuất khẩu trung bình cà phê của Việt Nam những năm qua

(Nguồn: Trung tâm thông tin xúc tiến du lịch Đắk Lắk, Hiệp hội cà phê Việt Nam, Trung tâm giao dịch cà phê Buôn Ma Thuột (BCEC) và các nhà xuất khẩu trong

nước)

1.2 Các phương pháp chế biến cà phê:

1.2.1 Cấu trúc của trái cà phê chin:

 Lớp vỏ (Pulp): Trái ca phê chin thường có vỏ mau đỏ ( một số giống có vỏ mau vang), trái chưa chín có vỏ mau xanh lá

 Lớp thịt/cơm (Mucilage): Lớp cơm nay có vị ngọt như các loại trái cùng chủng loại như seri, nhầy dinh dính ướt

 Lớp vỏ trấu (Parchment): Lớp vỏ nay day cứng bảo vệ hạt ca phê

 Lớp vỏ lụa (Silver Skin): Mỏng bao bọc hạt ca phê

 Hạt ca phê (Bean/Seed): Thường 1 trái ca phê chín sẽ có 2 hạt ca phê nhân (Green Bean), chúng ta sẽ rang va xay hạt ca phê nay để sử dụng pha chế

Hình 1.5: Cấu tạo hạt cà phê

(Nguồn: Purio Coffee)

1.2.2 Các phương pháp chế biến cà phê

Có hai phương pháp chế biến ca phê sống:

 Phương pháp khô (tự nhiên);

 Phương pháp ướt (phương pháp rửa);

Phương pháp khô:

- Trái ca phê được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời, chúng sẽ được cao vai lần trong một ngay va được che kín để tránh sương vao ban đêm;

- Sau một vai tuần, trái sẽ khô va sẵn sang để bóc vỏ Một số người Ethiopia va hầu hết người Brazil dùng phương pháp khô Tại Việt Nam, phương pháp nay cũng được sử dụng khá rộng rãi tại các hộ dân trồng ca phê

- Đối với phương pháp khô, điều kiện chế biến đơn giản nhưng phụ thuộc hoan toan vao thời tiết, thời gian chế biến kéo dai, sản phẩm tạo ra có chất lượng không cao.

Phương pháp ướt:

- Vỏ sẽ được lấy ra bằng máy để lại một chất dính như keo bao quanh hạt Ở thời điểm nay, sự tách rời bằng máy móc có thể lam tổn thương hạt ca phê

- Sau đó hạt ca phê sẽ được bỏ vao những cái chum ủ men lớn để cho tan đi những vỏ ca phê còn dính lại trên hạt

- Sau cùng, hạt ca phê sẽ được rửa cho hết sạch vỏ va được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời hoặc la máy sấy

- Với phương pháp ướt, việc sản xuất chủ động hơn nhưng tốn nhiều thiết bị, nước va năng lượng Tuy nhiên, sản xuất theo phương pháp nay rút ngắn được thời gianchế biến va cho sản phẩm có chất lượng cao hơn

Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp kết hợp

(Nguồn: Thư viện học tài liệu mở Việt Nam)

1.3 Các vấn đề ảnh hưởng đến môi trường của nhà máy sản xuất:

Ô nhiễm của nước thải

Trong quá trình hoạt động của công ty sẽ phát sinh ra một lượng nước thải tácđộng đến môi trường nước, bao gồm các nguồn gốc chủ yếu sau:

 Nước thải chế biến:

Nguồn gốc nước thải chế biến ca phê nhân của công ty xuất phát từ các công đoạn sau:

 Rửa thô: Đây la giai đoạn nước thải sinh ra có thanh phần chủ yếu la chất rắn lơ lửng, các chất ô nhiễm không cao Nước thải trong giai đoạn nay không đáng kể;

 Xay vỏ: Trong giai đoạn nay nước thải sinh ra ít nhưng có thanh phần rất đậm đặc, có độ đục va lượng cặn cao Ngoai ra, giai đoạn nay còn thải ra lượng vỏ lớn lam cho nước thải có lượng rác rất đáng kể

 Ngâm enzim: Đây la giai đoạn phát sinh nước thải đáng chú ý nhất của quy trình chế biến Nước thải phát sinh từ giai đoạn nay có thanh phần hữu cơ cao, ngoai ra còn có độ nhớt lớn

 Rửa sạch: Nước thải giai đoạn nay có thanh 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 thanh phần cặn bã (TSS), các chất hữu cơ (BOD/COD),chất dinh dưỡng (N,P) va vi sinh gây bệnh

 Ô nhiễm chất thải rắn

 Rác thải sinh hoạt:

Rác thải từ sinh hoạt của nhân viên va công nhân vận hanh thải ra mỗi ngay rác thải có ham 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 ngay lượng rác thải do nhân viên va công nhân thải ra vao khoảng 40 kg Lượng rác nay sẽ được thu gom trong các thùng rác, sau đó giao cho đơn vị dịch vụcông 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 la vỏ ca phê, bao bì chứa nguyên liệu, canh, 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 va nhiệt

PHÁP XỬ LÝ

2.1 Tổng quan về nước thải:

Nước thải la chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người va đã

bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng Thông thường nước thải được phân loạitheo nguồn gốc phát sinh Đây cũng la cơ sở cho việc lựa chọn công nghệ xử lýnước thải Theo cách phân chia, có các loại nước thải sau:

 Nước thải sinh hoạt

Đây cũng la nước thải phát sinh từ quá trình sinh hoạt của con người như vệsinh, giặt giũ, chế biến thực phẩm,… tại các khu dân cư, khu vực hoạt động thươngmại, công sở, trường học, bệnh viện va các cơ sở khác Thanh phần của loại nướcthải nay tương đối đơn giản, bao gồm các chất hữu cơ dễ phân hủy (Cacbon,hydrat, dầu mỡ,…), chất khoáng (photphat, nito, magie,…) va vi sinh vật

 Nước thải công nghiệp

Nước thải công nghiệp la nước thải từ các nha máy đang hoạt động, có cảnước thải sinh hoạt trong đó nước thải công nghiệp la chủ yếu Thanh phần va tínhchất nước thải công nghiệp rất đa dạng va phụ thuộc vao nhiều yếu tố như: nganhnghề sản xuất, trình độ của dây chuyền san xuất, nguyên vật liệu, lưu lượng,…

 Nước thấm qua

Đây la nước thải vao hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớpnối, các ống có khuyết tật hoặc thanh của hố ga

 Nước thải đô thị

Nước thải đô thị la thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoátnước của thanh phố Đó la hỗn hợp của các loại nước thải trên

2.1.1 Các thành phần trong nước thải cà phê:

Thanh phần chính của nước thải từ các nha máy chế biến ca phê la đường, nhớt, các chất hữu cơ, va hương liệu tự nhiên

Đường: Đường đến từ nhớt hoặc phần ngoai của quả ca phê Trong quá trình

lên men, đường bị phân huỷ thanh rượu va khí các-bô-níc Sau đó,rượu được biếnthanh axít axêtíc, va vì thế ma độ pH của nước bị giảm Độ pH của nước thải caphê thường ở khoảng 3.8

Nhớt: Phần nhớt la phần chất nhầy bọc quanh hạt ca phê Thanh phần chủ yếu

của nó la prôtêin, đường va péctin Phần nhớt rất khó bị phân huỷ Trong nước thải

ca phê nó thường kết tủa thanh một lớp đen trên bề mặt Lớp chất rắn nay có thểlam tắc đường ống thải va giảm lượng ôxi trong nước

Các chất hoá hữu cơ: Những chất nay được phân hủy dần dần bởi các vi sinh

vật trong nước Trong quá trình nay, chúng cần sử dụng ôxi trong nước Lượng ôxicần để các vi sinh vật phân huỷ hoan toan các chất hữu cơ trong một khối lượng

nước nhất định được gọi la “đòi hỏi ôxi sinh học” – biological oxygen demand viết

tắt la BOD

Nước thải ca phê có BOD la 20g/l, cao gấp 200 so với nước thải nha máy giấy ỞCosta Rica vao những năm 80, hai phần ba tổng lượng BOD của các con sông lađến từ nước thải ca phê

Lượng BOD cang cao thì ôxi trong nước bị mất cang nhiều nên các sinh vật yếmkhí có điều kiện hoạt động Điều nay dẫn đến tình trạng nước thải ca phê bị bốcmùi, ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người, đặc biệt la với những người dùngnước sông, suối lam nước uống

Hương liệu tự nhiên: Đây la các hoá chất tạo mau đỏ cho quả ca phê Chúng

không có hại đến sức khoẻ hay môi trường, nhưng chúng lam nước thải ca phê cómau xanh đậm hoặc đen, lam mất cảnh quan môi trường

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải:

 Phương pháp xử lý cơ học:

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

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

+ Song chắn rác:

Hình 2.7: Song chắn rác

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

+ Lưới lọc:

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

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

+ Bể lắng cát:

Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn va đặt trước bể điều hòa, trước bể lắngđợt I Nhiệm vụ của bể lắng cát la loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủytinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị maimòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo Bể lắng cát gồm 3 loại:

 Bể lắng cát ngang:

Hình 2.8: Sơ đồ bể lắng cát ngang(hình vuông) với hệ thống cơ giới lấy cặn

+ Bể tách dầu mỡ:

Hình 2.9: Bể tách dầu

(Nguồn: Camix technology)

Các loại công trình nay thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước Các chất nay sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học…va chúng cũng phá hủy

cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn.

+ Bể điều hòa:

Hình 2.10: Bể điều hòa

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

+ Bể lắng:

Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắctrọng lực Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau Quá trình lắng tốt có thể loại bỏđến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước thải Vì vậy đây la quá trình quan trọngtrong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học Để cóthể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vao chất đông tụ sinh học

Bể lắng được chia lam 3 loại:

 Bể lắng ngang: Bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật, tỷ lệ giữa chiềurộng va dai không nhỏ hơn ¼ va chiều sâu đến 4 m, rộng 2.5 – 6 m Đáy bểlam dốc để thuận tiện cho việc thu gom cặn Độ dốc của hố thu cặn khôngnhỏ hơn 45o

 Bể lắng ly tâm: Mặt bằng la hình tròn Nước thải được dẫn vao bể theochiều từ tâm ra thanh bể rồi thu vao máng tập trung rồi dẫn ra ngoai

 Bể lắng đứng: Bể lắng đứng thường diện tích hình tròn hoặc hình vuông,đáy dạng nón hay chóp cụt Đường kính không vượt quá ba lần chiều sâucông tác va có thể đến 10m Cấu tạo vách nghiêng ở đáy bể giống bể lắng lytâm

+ Bể lọc:

Công trình nay 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 thườnglam việc với hai chế độ lọc va rửa lọc Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệxử lý nước thải tái sử dụng va cần thu hồi một số thanh phần quí hiếm có trong nước thải Các loại bể lọc được phân loại như sau:

 Lọc qua vách lọc

 Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt

 Thiết bị lọc chậm

 Thiết bị lọc nhanh

Hình 2.11: Thiết bị lọc nhanh

2.3 Phương pháp xử lý hóa học:

2.3.1 Đông tụ và keo tụ:

Phương pháp đông tụ-keo tụ la quá trình thô hóa các hạt phân tán va nhũ tương,độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy lắng

Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hat keo phân tán có kích thước 1-100µm Đểtạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như: Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O Độhòa tan của phèn nhôm trong nước ở 200oC la 362 g/l pH tối ưu từ 4.5-8 Phèn sắtFeSO4.7H2O.Độ hòa tan của phèn sắt trong nước ở 200oC la 265 g/l Quá trìnhđông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9 Các muối FeCl3.6H2O,

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

Khác với đông tụ, keo tụ la quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợpchất cao phân tử vao 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 quátrình đông tụ va lắng nhanh các bông cặn

2.3.2 Trung hòa:

Nước thải của một số nganh công nghiệp, nhất la 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 va 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 vao các yếu tố:

- Loại acid hay bazơ có trong nước thải va nồng độ của chúng.Độ hòa tan củacác muối được hình thanh do kết quả phản ứng hóa học

2.3.3 Oxy hóa 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 vao bùn hoạt tính Nhiều kim loại như : Hg, As,…la 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, O3 hoặc pirozulite ( MnO2) Dưới tác dụng oxyhóa, các chất ô nhiểm độc hại sẽ chuyển hóa thanh những chất ít độc hại hơn va được loại ra khỏi nước thải

2.3.4 Điện hóa:

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

- Ưu điểm : Không cần pha loãng sơ bộ nước thải Không cần tăng thanh phần muối của chúng Có thể tận dụng lại các sản phẩm quý chứa trong nước thải Diện tích xử lý nhỏ

- Nhược điểm: Tốn kém năng lượng Phải tẩy sạch bề mặt điện cực khỏi các tạp chất

2.3.5 Phương pháp xử lý hóa lý:

Trong dây chuyên công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được ápdụng sau công đoạn xử lý cơ học Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các phươngpháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược,… Phương pháphóa ly đước sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ

va vô cơ hòa tan, có một số ưu điểm như: Loại được các hợp chất hữu cơ không bịoxi hóa sinh học, Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật, Có thể thu hồicác chất khác nhau, Hiệu quả xử lý cao va ổn định hơn

2.3.6 Tuyển nổi:

La quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia củahai pha khí-nước va 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

Có 2 dạng tuyển nổi:

+ Tuyển nổi dạng bọt: được sử dụng để tách ra khỏi nước thải các chất không tan

va lam 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

2.3.7 Hấp phụ:

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

Quá trình hấp phụ la một quá trình thuận nghịch, nghĩa la chất bị hấp phụ có thể

bị giải hấp va chuyển ngược lại vao chất thải Các chất hấp phụ thường được sử dụng la 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,… va các chất hấp phụ nay còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng

2.3.8 Phương pháp xử lý sinh học:

Thực chất của phương pháp sinh học để xử lý nước thải la sử dụng khả năng sống va 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 va những chất dễ phân hủy sinh học thanh những sản phẩm cuối cùng như : CO2, H2O,NH4, Chúng sử dụng một số hợpchất hữu cơ va một số chất khoáng lam nguồn dinh dưỡng va tạo năng lượng nhằm duy trì quá trình, đồng thời xây dựng tế bao mới

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

Phương pháp sinh học:

Phương pháp sinh học có ưu điểm la rẻ tiền va có khả năng tận dùng các sản phẩm phụ lam phân bón (bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lượng (khí methane)

Sinh học kỵ khí:

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ la quá trình sinh học phức tạp, tạo ra hang trăm sản phẩm trung gian va phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn như sau:

Chất hữu cơ (CxHyOzN)  CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S + tế bao mớiTùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thanh:

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lững như quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi lên từ dưới (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB)

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process)

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 Aerotankbùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dínhbám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay…

Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank:

Hình 2.12: Bể Aerotank

Vi sinh vật

Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vao hoạt động sống của visinh vật hiếu khí Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò la các hạt nhânđế cho vi khuẩn cư trú, sinh sản va phát triển dần lên thanh các bông cặn gọi labùn hoạt tính Bùn hoạt tính la các bông cặn có mầu nâu sẫm chứa các chất hữu cơhấp thụ từ nước thải va la nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn va vi sinh vậtsống khác Các vi sinh vật đồng hoá các chất hữu cơ có trong nước thải thanh cácchất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống Trong quá trình phát triển vi sinh vật sửdụng các chất để sinh sản va giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tănglên nhanh

Như vậy các chất hữu cơ có trong nước thải được chuyển hoá thanh 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 bao mớihay có thể viết :

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

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

Bể Aerotank tải trọng cao

Hoạt động của bể aerotank tải trọng cao tương tự như bể có dòng chảy nút, chịuđược tải trọng chất bẩn cao va cho hiệu suất lam sạch cũng cao, sử dụng ít nănglượng, lượng bùn sinh ra thấp

Nước thải đi vao có độ nhiễm bẩn cao, thường la BOD>500mg/l tải trọng bùn hoạttính la 400 – 1000mg BOD/g bùn (không tro) trong một ngay đêm

Bể Aerotank có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy (bể có dòng chảy nút )

Nồng độ chất hữu cơ vao bể Aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đó nhucầu cung cấp ôxy cũng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ

Ưu điểm :

- Giảm được lượng không khí cấp vao tức giảm công suất của máy thổi khí

- Không có hiện tượng lam thoáng quá mức lam ngăn cản sự sinh trưởng của

vi khuẩn khử các hợp chất chứa Nitơ

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

2.3.9 Mương oxy hóa:

Mương ôxy hóa la dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hoan chỉnh có dạng vòng hình chữ O lam việc trong chế độ lam thoáng kéo dai với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoan liên tục trong mương

Hình 2.13: Mương oxy hóa

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ, TÍNH TOÁN

VÀ THIẾT KẾ

3.1 Lưu lượng, thành phần của nước thải chế biến cà phê:

3.1.1 Lưu lượng nước thải:

Lưu lượng nước sử dụng trung bình Qn = 3 m3/tấn

Công suất của nha máy 45 tấn/ngay.đêm

Lưu lượng nước thải trung bình Qtb= 135m3/ngay.đêm

3.1.2 Thành phần, tính chất của nước thải:

đầu vào

QCVN 24: 2009 Loại B

4 Chất rắn lơ

lửng

Bảng 3.2: Thành phần tính chất nước thải chế biến cà phê

Nước thải ở công đoạn rửa thô va xay ca phê: có nồng độ chất ô nhiễm rất cao,

cụ thể COD = 14.402 mg/l, BOD = 11.944 mg/l, SS = 1.752 mg/l, pH ở mức thấp.COD vượt gấp 144 lần so với tiêu chuẩn cho phép (QCVN 24: 2009, loại B), BODvượt gấp 239 lần so với tiêu chuẩn cho phép, SS vượt gấp 17,5 lần so với tiêuchuẩn Nồng độ ô nhiễm của nước thải cao la do nước thải chứa nhiều chất bẩnbám dính hạt ca phê (cát, đất, bụi, ), các hạt ca phê xanh còn sót lại, xác vỏ caphê, hạt ca phê bị nát trong quá trình xay

Nước thải ở công đoạn đánh nhớt, rửa sạch: có nồng độ chất ô nhiễm khá cao, cụthể COD = 10.447 mg/l, BOD = 7.825 mg/l, SS = 2.753, pH ở mức thấp CODvượt gấp 130 lần so với tiêu chuẩn cho phép (QCVN 24:2009, loại B), BOD vượtgấp 157 lần so với tiêu chuẩn cho phép, SS vượt gấp 28 lần so với tiêu chuẩn.Nồng độ ô nhiễm của nước thải cao la do nước thải chứa nhiều thịt quả ca phê bịtan rã từ quá trình ngâm enzym

Nước thải nay có ham lượng BOD, COD, SS cao va pH thấp Đối với SS cao, chủ yếu la do công đoạn tách vỏ quả va hạt xanh không tốt, vì thế cần thiết phải có thiết

bị tách rác dạng băng tải tự động trước khi nước thải chảy vao hệ thống xử lý

Nước thải sau khi điều hòa có tỷ lệ BOD/COD = 12480/19426 = 0.64 > 0.6: thích hợp cho quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học Tuy nhiên, độ mau cũng la một yếu tố quan trọng để chọn lựa phương án xử lý

Quá trình xử lý sinh học được đề xuất để giải quyết COD, BOD rất cao trong nước thải Cần phải kết hợp cả phương pháp xử lý sinh học kị khí va sinh học hiếu khí Căn cứ vao thanh phần tính chất của nước thải để quyết định phương án xử lý cũngnhư công trình xử lý

CÔNG TRÌNH ĐƠN

VỊ

Hiệu quả xử lý (%)

-N

Xử lý sơ bộ

Xử lý bậc một (lắng

cặn)

Xử lý bậc 2

Bùn hoạt tính thông

Quá trình kị khí

Bảng 3.4: Các quá trình điển hình và số liệu về hiệu quả của quá trình kị khí xử lý

nước thải công nghiệp.

(Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering, 1991)

Tiêu chuẩn đầu ra QCVN 24:2009, loại B; vì thế phải áp dụng phương pháp xử lý hóa lý liền kề để đạt yêu cầu va cũng giảm đáng kể độ mau trong nước thải ma

phương pháp sinh học không xử lý triệt để

Do nước thải từ Nha máy chế biến ca phê có các đặc trưng chính như sau:

 Chế độ thải không đều trong năm, thời gian có nước thải nhiều va có cường độ ônhiễm cao chỉ có khoảng 4 –5 tháng/năm.

 Cường độ ô nhiễm của nước thải không đồng đều

 Lưu lượng nước thải có cường độ ô nhiễm nhẹ rất cao

Do vậy, phương án công nghệ lựa chọn cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Luôn đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải

 Thời gian cần thiết để phục hồi hiệu suất xử lý sau một thời gian dai hầu nhưkhông có nước thải (6 tháng) phải nhanh

Phương án công nghệ được lựa chọn để đảm bảo các yêu cầu trên la phương án:

 Tách triệt để lượng cặn, vỏ ca phê từ quá trình sơ chế, rửa ca, xay ca

 Áp dụng phương pháp phân hủy sinh học kỵ khí có khả năng phục hồi nhanh

 Kết hợp xử lý hiếu khí va hồ sinh học (hồ giải nhiệt) để đảm bảo nước thải đầu rađạt tiêu chuẩn thải

3.1.3 Đề xuất công nghệ xử lý:

Phương án 1:

Clo

Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất của nha máy theo hệ thống thu gom vao các hố gom trước khi bơm vao 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 song chắn rác Song chắn có nhiệm vụ loại bỏ các chất hữu cơ có kích thước như bao bì, vỏ ca phê… 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 quathiết bị tách rác

Từ bể điều hòa, nước thải được bơm đều va liên tục vao bể sinh học kỵ khí UASB Tại bể nay nước thải được phân phối từ dưới đáy đi lên mặt bể, đi qua lớp

vi sinh lơ lửng một phần các chất ô nhiễm được vi sinh vật hấp thụ va tiêu hóa Nước thải sau khi qua bể sinh học kỵ khí được dẫn sang bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính.Nước được dẫn sang bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính Bể lắng bùn sinh học được thiết kế để thu gom lượng bùn vi sinh trong bể sinh học hiếu khí bị giảm khả năng xử lý chất ô nhiễm trong nước thả va giữ lại lượng bùn có khả năng xử lý tốt

Bể lắng bùn được thiết kế đặc biệt tạo môi trường tĩnh cho bông bùn lắng xuốngđáy bể va được gom vao tâm nhờ hệ thống gom bùn lắp đặt dưới đáy bể Bùn saukhi lắng một phần sẽ tuần hoan trở lại bể sinh học (25-75% lưu lượng) để giử ổnđịnh mật độ cao vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ Phần nướctrong sau lắng được thu lại bằng hệ máng thu nước được bố trí trên bề mặt bể vatiếp tục được dẫn sang cụm bể keo tụ - tạo bông Nguyên tắc của quá trình keo tụ lakhi hoá chất keo tụ nao đó cho vao nước thô chứa cặn lắng lắng chậm/không lắngđược Các hạt cặn mịn kết tụ với nhau hình thanh các bông cặn lớn, bông cặn cóthể tách khỏi nước bằng lắng trọng lực Mục đích của quá trình keo tụ la lam giảmđộ đục, khử mau, cặn lơ lửng va vi sinh Nước từ cụm bể Keo tụ - Tạo bông chảysang bể lắng hoá lý, bể nay có nhiệm vụ tách cặn từ quá trình keo tụ - tạo bông