Đồ án xử lý nước thải bánh kẹo

Nguồn gốc nước thải chế biến sản xuất bánh kẹo Nước thải ở nhà máy sản xuất bánh kẹo gồm có: • Nước rửa, làm mát máy móc, thiết bị • Nước thải từ khu rửa nguyên liệu đầu vào • Nước thải

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả thầy cô, cán bộ KhoaMôi trường – Tài nguyên và Biến đổi khí hậu – Trường Đại học Công Nghiệp Thực PhẩmThành Phố Hồ Chí Minh trong suốt thời gian qua đã tận tình giảng dạy, hỗ trợ truyền đạtnhững kiến thức quý báu giúp chúng em hoàn thành đồ án môn học này

Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy ThS Phạm Ngọc Hòa đã tậntình hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình làmviệc

Xin chân thành cảm ơn bạn bè đã đóng góp nhiều ý kiến hay để nhóm sửa những saisót trong quá trình hoàn thành dồ án môn học

Xin chân thành cảm ơn!

TP HCM, ngày….tháng….năm 2018

Nhóm sinh viên thực hiện

Lê Nguyễn Như Trang

Lê Thị Bích Son

LỜI CAM ÐOAN

Chúng em xin cam đoan rằng báo cáo đồ án môn học này là do chính chúng em thực hiện Các số liệu thu thập và kết quả phân tích trong báo cáo là trung thực, không sao chép

từ bất cứ từ dề tài nghiên cứu khoa học nào

TP HCM, ngày….tháng….năm 2018

Nhóm sinh viên thực hiện

Lê Nguyễn Như Trang

Lê Thị Bích Son

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP HCM, ngày….tháng….năm 2018

Ký tên

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTNMT: Bộ Tài Nguyên và Môi Trường

BOD: (Biochemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy sinh hoá

COD: (Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hoá học

DO: (Dissolved Oxygen) Lượng oxy hòa tan

F/M: (Food/Microorganism) Tỷ lệ thức ăn/vi sinh vật

MLSS: (Mixed Liquor Supended Solids) Hàm lượng chất rắn lơ lửng

MLVSS: (Mixed Liquor Volume Sunpended Solids) Hàm lượng chất rắn lơ lửng

dễ bay hơi

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

SVI: (Sludge Volume Index) Chỉ số thể tích bùn

TSS: (Total Suspended Solid) Tổng chất rắn lơ lửng

VSV: Vi sinh vật

SS: (Suspended Solid) Chất rắn lơ lửng

MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu đề tài/ đặt vấn đề

Xã hội ngày càng phát triển thì các nhu cầu của con người cũng ngày càng nâng cao

Để đáp ứng được những nhu cầu đó thì ngày càng nhiều các sản phẩm với công nghệ mới,công thức mới ra đời Bên cạnh những nhu cầu về ăn, ở, mặc, đi lại thì nhu cầu hưởng thụcủa con người càng tăng Và ngành sản xuất bánh kẹo, tuy không phải là mặt hàng thiết yếunhưng đáp ứng được nhu cầu hưởng thụ của con người Bánh kẹo là thực phẩm đã có từ rấtlâu và quen thuộc với nhiều độ tuổi Không chỉ là một loại thực phẩm mà còn là sản phẩmmang giá trị văn hóa vì bánh kẹo không thể thiếu vào các dịp lễ tết, cưới hỏi, sinh nhật…

Tại Việt Nam thì ngành sản xuất bánh kẹo có tốc độ tăng trưởng khá cao và ổn định,với sản lượng hàng năm trên 150 tấn, doanh thu năm 2014 đạt 27 tỉ đồng Dự báo 2014 –

2019 mức tăng trưởng khoảng 8 – 9 %

Bên cạnh đáp ứng được nhu cầu của con người, góp phần cho sự phát triển chung củakinh tế đất nước thì song song với đó là mức độ xả thải ngày càng nhiều, trong đó đáng quantâm nhất là nước thải Nước thải chưa qua xử lý hoặc xử lý không triệt để được thải ra môitrường, gây ô nhiễm nghiêm trọng và ảnh hưởng đến cuộc sống, sức khỏe của con người Do

đó, các nguồn thải của các nhà máy, xí nghiệp, công ty mà có khả năng gây ô nhiễm thì cầnphải được xử lý triệt để trước khi thải ra ngoài môi trường Trong đó có nước thải của ngànhsản xuất bánh kẹo, là vấn đề được đề cập trong đồ án này – thiết kế hệ thống xử lý nước thảisản xuất bánh kẹo

2 Mục tiêu đề tài

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến bánh kẹo với công suất 300m3/ngày.đêmđạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột B để thải vào nguồn tiếp nhận

3 Nội dung đề tài

 Đánh giá về thành phần, tính chất nước thải chế biến sản xuất bánh kẹo

 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải chế biến sản xuất bánh kẹo

 Đề xuất phương án tối ưu, tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong hệ thống xử lýđó

 Tính toán chi phí cho công trình

4 Ý nghĩa kinh tế - xã hội

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT BÁNH KẸO VÀ NƯỚC

THẢI SẢN XUẤT BÁNH KẸO

1 Tổng quan về ngành sản xuất chế biến bánh kẹo

1 Giới thiệu về ngành sản xuất chế biến bánh kẹo

1 Ngành sản xuất bánh kẹo thế giới

Thị trường bánh kẹo toàn cầu đã lớn và sẽ tiếp tục phát triển, ngành bánh kẹo là mảnhđất màu mỡ cho các doanh nghiệp tung hoành Thị trường bánh kẹo lớn nhất là Mỹ, kế đến

là Trung Quốc và Vương quốc Anh; nơi nhập khẩu nhiều bánh kẹo cũng là Mỹ, kế là Đức vàVương quốc Anh Doanh thu đáng nể là Tập đoàn Mondelez International Inc, năm 2014 đạtgần 28 tỉ USD

Theo số liệu năm 2011, dân các nước Hà Lan, Ý và Bỉ tiêu thụ hơn 10 kg bánh cácloại/năm; tiêu thụ trên 5 kg kẹo/năm là dân các nước Thụy Điển, Đan Mạch, Phần Lan, Đức

và Vương quốc Anh; dẫn đầu tiêu thụ kẹo sôcôla là Thụy Sĩ, trên 10 kg/người/năm, kế đến làĐức, Vương quốc Anh và Na Uy Có thể nói, dân các nước phát triển tiêu thụ nhiều bánhkẹo Khu vực châu Âu tiêu thụ bình quân khoảng 20 kg bánh kẹo/người/năm

2 Ngành sản xuất bánh kẹo ở Việt Nam

Những năm qua, ngành bánh kẹo Việt Nam có tốc độ tăng trưởng cao và ổn định, vớisản lượng hàng năm trên 150 ngàn tấn, doanh thu năm 2014 đạt 27 ngàn tỉ đồng Mức tăngtrưởng doanh thu hàng năm toàn ngành bình quân trong giai đoạn 2010 – 2014 đạt 10%,trong khi con số này trong giai đoạn 2006 – 2010 là 35%, dự báo từ 2014 – 2019 mức tăngtrưởng khoảng 8 – 9%

Hình 1.1 Phát triển ngành bánh kẹo Việt Nam

(Nguồn: Vũ Ánh Nguyệt, Báo cáo ngành Bánh Kẹo Việt Nam)

Hiện nay, sản xuất bánh kẹo là một phân đoạn phát triển và năng động của khu vựcchế biến thực phẩm và đồ uống, chiếm 3 – 4% tổng giá trị của lô hàng, số lượng cơ sở và sốlượng nhân viên.

Sự tăng trưởng của các cửa hàng bán lẻ cho người sành ăn kẹo, chẳng hạn như LauraSecord trong cuối những năm 1980 đã chỉ ra một xu hướng tiêu dùng mới đối với mua sắmchất lượng cao, sản phẩm đặc sản với giá cao

Nhìn chung, ngành công nghiệp bánh kẹo đã thích nghi tốt với môi trường kinh doanhcởi mở hơn

Một đặc điểm khá quan trọng của ngành bánh kẹo đó là nguyên vật liệu đầu vào nhậpkhẩu của ngành bánh kẹo chiếm tỷ trọng khá lớn, trong đó bột mì Chính vì vậy, sự tăng giácủa các nguyên vật liệu này trên thị trường thế giới trong thời gian gần đây, và khả năng tăngtiếp trong thời gian tới sẽ gây ảnh hưởng nhất định đến giá thành sản phẩm bánh kẹo Dùcho kinh tế khó khăn đến mấy thì bánh kẹo vẫn là một mặt hàng mà rất nhiều người vẫn cónhu cầu Theo Hiệp hội các nhà sản xuất bánh kẹo Mỹ, trong 52 tuần (tính đến ngày19/4/2009), ngành sản xuất bánh kẹo ở Mỹ tăng trưởng 3,7% trong khi nhiều ngành khácgiậm chân tại chỗ hoặc bị xuống dốc không phanh Theo các chuyên gia, bánh kẹo là mộttrong những mặt hàng có khả năng “kháng khủng hoảng” cao nhất

Hình 1.2 Xuất nhập khẩu bánh kẹo ở Việt Nam

(Nguồn: Vũ Ánh Nguyệt, Báo cáo ngành Bánh Kẹo Việt Nam)

Hình 1.3 Thị phần bánh kẹo Việt Nam theo doanh thu năm 2014

(Nguồn: Vũ Ánh Nguyệt, Báo cáo ngành Bánh Kẹo Việt Nam)

Cụ thể là tại Việt Nam: Theo ước tính của BMI, sản lượng bánh kẹo tại Việt Nam:

 Năm 2008 khoảng 97.000 tấn

 Năm 2009 là 99.100 tấn đến năm 2010 sẽ đạt khoảng 100.400 tấn

 Dự kiến tăng trưởng về doanh số năm 2011 là 10%, cao hơn so với con số 5,43% và6,12% của năm 2009 và 2010 (2 năm này tăng trưởng thấp nhất là do tác động củacuộc khủng hoảng tài chính toàn cầu)

 Triển vọng xuất khẩu bánh kẹo cũng khá sáng sủa trong thời gian tới Theo số liệuthống kê, kim ngạch xuất khẩu bánh kẹo và các sản phẩm từ ngũ cốc của Việt Namtháng 6/2010 đạt gần 28,42 triệu USD, chiếm 0,4% tổng kim ngạch xuất khẩu các mặthàng trong tháng, tăng 9,29% so với tháng trước, tăng 28,53% so với cùng tháng nămtrước, nâng tổng kim ngạch xuất khẩu bánh kẹo và các sản phẩm từ ngũ cốc 6 thángđầu năm lên gần 151,74 triệu USD, chiếm 0,39% tổng trị giá xuất khẩu, tăng 17,34%

so với cùng kỳ năm trước

 Với mức tăng trưởng kinh tế tương đối ổn định, mức tăng lương đều đặn, lạm phátđược duy trì ở mức 8% thì nhu cầu về thực phẩm nói chung và bánh kẹo nói riêng vàocuối năm 2010 và đầu năm 2011 sẽ có xu hướng tăng Thêm vào đó, chỉ số niềm tintiêu dùng tăng dần cũng là một yếu tố cho thấy người tiêu dùng sẽ mạnh tay chi tiêuhơn

2 Nguyên liệu chế biến sản xuất bánh kẹo

Trong sản xuất bánh kẹo, nguyên liệu sản xuất chủ yếu là đường, bột mì, mật tinh bột.Các loại nguyên liệu phụ: sữa, bơ, dầu thực vật, hương liệu… Các nguyên liệu này đóng vaitrò quan trọng trong việc tạo ra mùi vị, màu sắc đặc trưng cho từng loại sản phẩm Tuỳ thuộcvào từng loại bánh kẹo khác nhau mà chọn nguyên liệu cho phù hợp

 Bột mì: thường sử dụng bột mì loại 1, được dùng chủ yếu trong sản xuất bánh Nó có ảnh

hưởng rất nhiều tới chất lượng của bánh

 Mật tinh bột (mạch nha): là sản phẩm thu được thu được từ hạt thóc nảy mầm qua quá

trình chế biến tạo thành hoặc chế biến thành mật glucoza

 Đường: thường sử dụng đường kính loại 1, thành phần hoá học chủ yếu là saccaroza.

 Axit thực phẩm: là nguyên liệu tạo cho sản phẩm có mùi vị của hoa quả đặc trưng, vị

chua dễ chịu và có khả năng chống hồi đường làm tăng sự trương nở của gluten trong bột

mì, tạo điều kiện thuận lợi trong sản xuất bánh kẹo.Thường dùng những loại axit thựcphẩm: axit xitric, axit tactic, axit lactic, axit malyc…

 Axit xitric (C6H8O7): tồn tại ở dạng tinh thể không màu hoặc dạng bột màu vàng nhạt.

 Axit tactic (C4H6O6): axit này khi kết tinh có dạng trắng trong suốt, dễ tan trong nước,

ít tan trong cồn

 Axit malyc: có dạng tinh thể màu trằng, dễ tan trong nước và cồn, có vị chua bình

thường

 Axit lactic (C3H6O3): có khả năng tạo vị chua cho các loại bánh kẹo.

 Sữa: thường dùng sữa bột có:

 Vi trùng gây bệnh đường ruột: không có

 Chất béo: đóng vai trò quan trọng góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm,

làm cho sản phẩm có mùi vị hấp dẫn, thơm ngon, giữ được hương vị bền vững

 Dầu dừa: có mùi thơm ngon được lấy từ cùi dừa bằng phương pháp ép

 Bơ: thu được từ váng sữa bằng phương pháp ly tâm là sản phẩm dễ tiêu hoá, có khả

năng cung cấp năng lượng lớn, chứa nhiều vitamin A, D, E

 Ngoài ra còn có một số loại dầu thực vật khác thường sử dụng trong sản xuất bánhkẹo: dầu hướng dương, dầu ca cao, dầu lạc, mỡ động vật, Macgarin…

 Chất thơm: có tác dụng tạo cho sản phẩm có mùi thơm ngon, dễ chịu hấp dẫn người tiêu

dùng, mang đặc trưng riêng cho từng loại sản phẩm

 Chất thơm tự nhiên: gồm các loại tinh dầu lấy từ thực vật chứa tinh dầu bằng phương

pháp triết: tinh dầu dừa, tinh dầu cam, tinh dầu dâu…

phức tạp

 Este thơm: là dung dịch của hỗn hợp chất thơm trong rượu: sirô mơ, nước cà phê.

 Este nhân tạo: được chế biến bằng axit béo hoặc axit thơm và rượu gồm:

– có mùi táo, etylabutyrat (C3H7COOC2H5) – có mùi dứa, etylformat (HCOOC2H5)

– có mùi rượu rum

 Ngoài ra còn có một số chất thơm nhân tạo khác: benraldehit (C6H5CHO) – có mùi hạnh nhân, xitran (C9H15OH) – có mùi chanh, andehit phân tử lớn

(C16H33CHO) – có mùi dâu

 Vanilyn: là dạng tinh thể mầu trắng nhiệt độ nóng chảy 81,20C có mùi thơm mát dễchịu Lyều lượng sử dụng thường: 0,02 – 0,04% Nếu sử dụng nhiều thì sản phẩm

có vị đắng khó chịu

 Vanilan: có mùi giống Vanilyn nhưng mạnh gấp 3 – 4 lần

 Chất tạo màu: để làm tăng vẻ đẹp của sản phẩm, gây sự hấp dẫn cho người tiêu dùng, ta

thường dùng các chất màu thực phẩm để nhuộm màu cho bánh kẹo Gồm các màu cơbản: màu đỏ, vàng, xanh,…

 Màu thực phẩm tự nhiên:

 Cariotin: là provitamin A (C40H56) dung dịch có màu từ vàng đến da cam đỏ, dùng

để nhuộm màu kẹo mềm

 Clorofin (chất diệp lục) là sắc tố màu xanh lá cây.

 Màu nhân tạo:

 Indigocacmin (C16H8O8N2S2Na2): dung dịch có màu xanh khi hoà tan trong nước.

 Riboplavin (vitamin B2): dạng bột không mùi, màu da cam.

 Chất nhũ tương hoá – lexitin: đây là chất có hoạt tính bề mặt cao khi cho vào dung dịch

nhũ tương, có khả năng làm cho cấu trúc nhũ tương trở nên bền vững Lexitin khi chovào dung dịch nhũ tương sẽ tham gia với bề mặt phân chia giữa hai hướng

 Chất làm nở: có tác dụng làm tăng độ xốp của báng quy, báng nướng,…trong sản xuất

bánh kẹo

 NaHCO 3: là dạng bột màu trắng, không mùi,hoà tan trong nước và có độ tinh khiếtcao

 (NH 4 ) 2 CO 3: tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng, có mùi NH3, hoà tan trong nước

3 Quy trình sản xuất bánh kẹo

 Quy trình công nghệ sản xuất bánh

Hình 1.4 Công nghệ sản xuất bánh (bánh quy)

 Quy trình công nghệ sản xuất kẹo

Hình 1.5 Công nghệ sản xuất kẹo (kẹo cứng)

2 Tổng quan về nước thải bánh kẹo

1 Nguồn gốc nước thải chế biến sản xuất bánh kẹo

Nước thải ở nhà máy sản xuất bánh kẹo gồm có:

• Nước rửa, làm mát máy móc, thiết bị

• Nước thải từ khu rửa nguyên liệu đầu vào

• Nước thải từ các hoạt động sinh hoạt của công nhân viên ở nhà máy

• Nước thải từ việc vệ sinh nhà xưởng

• Lượng nước thải lớn nhất là trong quá trình sản xuất

Nước sản xuất bánh kẹo là một trong những loại nước thải rất đặc trưng, có khả nănggây ô nhiễm môi trường cao bằng hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và sinh vật gâybệnh Nó nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường Lựa chọn một quytrình xử lý nước thải cho một cơ sở sản xuất bánh kẹo phụ thuộc rất nhiều vào thành phầntính chất nước thải

2 Thành phần và tính chất nước thải bánh kẹo

Từ các nguyên liệu như sữa, đường, trứng, bột mì…, thì nước thải sản xuất bánh kẹo

bị ô nhiễm chủ yếu là các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các hạt chất lỏng của dầu mỡ và một

số chất tẩy rửa từ quá trình vệ sinh máy móc, thiết bị Những hàm lượng các chất dinhdưỡng N, P trong nước thải gây nên hiện tượng phú nhưỡng hóa nguồn nước tiếp nhận Đặcbiệt khi nước thải chưa qua xử lý thường có chứa dầu mỡ đóng váng trên mặt nước ngăn cản

sự khuếch tán oxi vào trong nước thải, dẫn đến sự hình thành quá trình phân hủy kỵ khínước thải gây mùi hôi thối cho khu vực xung quanh Đặc điểm của nhà máy sản xuất bánhkẹo như bảng 1.1

Bảng 1.1: Đặc điểm nước thải của nhà máy sản xuất bánh kẹo

(Nguồn: Công ty TNHH công nghệ môi trường Phúc Nam Sang)

3 Ảnh hưởng của nước thải chế biến bánh kẹo

1 Ảnh hưởng của nước thải bánh kẹo đối với môi trường

Qua các số liệu thu thập được cho thấy nước thải sản xuất của các cơ sở, nhà máybánh kẹo đều vượt tiêu chuẩn cho phép xả thải vào nguồn tiếp nhận do các chất hữu cơ vàdầu mỡ hiện diện trong nước thải quá cao Các chỉ tiêu cơ bản chỉ thị ô nhiễm hữu cơ làCOD, BOD5, SS, dầu mỡ,… hàm lượng chất hữu cơ cao vượt hơn 20 lần so với tiêu chuẩncho phép xả thải, dầu mỡ cao gấp 10 – 15 lần với tiêu chuẩn cho phép

Các chất hữu cơ này làm giảm, ức chế đến sự phát triển của các loài thủy sinh, sựphát triển của cây trồng, vật nuôi Sự hiện diện các chất hữu cơ trong nguồn nước, làm

chúng bị phân hủy vi sinh giải phóng ra các chất khí CO2, CH4, H2S gây mùi hôi thối trongmôi trường.

Tình trạng ô nhiễm hữu cơ sẽ dẫn đến sự suy giảm độ hòa tan oxy trong môi trườngnước do vi sinh sử dụng oxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ có mặt trong nước Oxyhòa tan giảm sẻ gây tác hại nghiêm trọng đến tài nguyên thủy sinh trong nguồn nước Theotiêu chuẩn nuôi cá của FAO (Tổ chức Lương Thực Nông Thôn của Lyên Hiệp Quốc) thìnồng độ oxy hòa tan (DO) trong nước phải cao hơn 50% nồng độ bão hòa (tức là phải caohơn 4mg/l ở nhiệt độ 250C)

Chất rắn lơ lửng (SS) cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủysinh, đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục của nguồn nước) và gây bồi lắngdòng chảy

Các chất dinh dưởng (N, P) trong nước thải bánh kẹo tích tụ lâu ngày sẽ gây ra hiệntượng phũ dưỡng nguồn nước, rong tảo phát triển làm giảm chất lượng nguồn nước

2 Ảnh hưởng của nước thải bánh kẹo đối với con người

Nước thải bánh kẹo có các chất ô nhiễm khá cao nếu không qua xử lý mà thải trựctiếp ra môi trường tiếp nhận sẽ gây ra những tác hại đối với con người như là:

• Các vi khuẩn trong nước thải bánh kẹo gây hại cho môi trường nước gây ra cho conngười mắc các bệnh cấp và mạn tính lyên quan đến ô nhiễm nước như viêm màngkết, tiêu chảy, ung thư,… Người dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày càngmắc nhiều loại bệnh tình nghi la do dùng nước trong mọi sinh hoạt Ngoài ra còn gâytổn thất lớn cho các ngành sản xuất kinh doanh, các hộ nuôi trồng thủy sản

• Các chất hữu cơ thường độc và có độ bền sinh học khá cao, đặc biệt là hidrocacbonthơm gây ô nhiễm môi trường mạnh, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ

Lưới chắn thường đặt nghiêng 45 - 60° so với phương thẳng đứng, vận tốc nước qualưới không vượt qua 0,6 m/s Khe rộng của mắc lưới thường từ 10 – 20mm Làm sạch songchắn rác và lưới chắn bằng thủ công hoặc thiết bị cơ khí tự động hay bán tự động

Hiệu quả khử SS của song chắn rác, lưới chắn khoảng 20%

Bể lắng cát thổi khí: bao gồm một bể thổi khí dòng chảy xoắn ốc có vận tốc xoắnđược thực hiện và kiểm soát bởi kích thước bể và lượng khí cấp vào Bể lắng cát thổi khíđược ứng dụng cho các trạm xử lý có công suất lớn, hiệu quả cao không phụ thuộc vào lưulượng

Bể lắng cát dòng xoáy: bao gồm một bể hình trụ dòng chảy đi vào tiếp xúc với thành

bể tạo nên mô hình dòng chảy xoáy, lực ly tâm và trọng lực làm cho cát được tách ra

 Bể lắng

Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng củanước thải Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nỗi lên trên bềmặt Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình xử lýcặn

Quá trình lắng tốt sẽ loại bỏ đến 90 – 95% lượng cặn có trong nước thải Vì vậy, đây

là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau xử lý sinhhọc

Thông thường trong bể lắng người ta phân ra làm 4 vùng:

• Vùng phân phối nước vào

• Vùng lắng các hạt cặn

• Vùng chứa và cô đặc cặn

• Vùng thu nước ra

Bể lắng được chia làm 3 loại:

• Bể lắng ngang (có hoặc không có vách nghiêng): mặt bằng có dạng hình chữnhật

• Bể lắng đứng: mặt bằng là hình tròn hoặc vuông (nhưng thực tế thường sửdụng bể lắng đứng hình tròn)

• Bể lắng ly tâm: mặt bằng là hình tròn Nước thải được dẫn ra bể theo chiều từtâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài

 Bể tuyển nổi

Các loại công trình này nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước.Các chất này sẽ làm bít các lỗ hỏng của vật liệu lọc trong bể sinh học hoặc làm hỏng cấu trúcbùn hoạt tính trong Aerotank… Vì vây, ta cần phải loại bỏ các chất này trước khi đi vào cáccông trình phía sau

Bể tuyển nổi được phân loại như sau:

• Bể tuyển nổi khí hòa tan (DAF – Dissoved Air Flotation): là quá trình táchcác hạt cặn rắn (lơ lửng) hoặc dầu mỡ Thực hiện bằng cách đưa bọt khí mịnvào pha lỏng, bọt khí dính bám vào các hạt, lực đẩy sẽ đẩy các hạt bám dínhbọt khí lên bề mặt và các hạt được tách ra khỏi nước bằng hệ thống thanh gạt

• Hiệu quả của quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào tỉ số thể tích khí trên khốilượng chất rắn (A/S)

• Thiết bị tách dầu: dùng khi hàm lượng dầu ≥ 100mg/L ( thường được dùngtrong xử lý nước thải nhà hàng, chế biến thức ăn, thực phẩm, sản xuất dầu bơ,

…) Vận tốc nước trong bể tách dầu nằm trong khoảng từ 0,005 – 0,01m/s

 Bể lọc

Công trình này dùng để tách các phần lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kíchthước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát,than bùn, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc Các loại bểlọc thường được phân loại:

Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo.

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa lý

Khi trong nước thải có nhiều chất lơ lửng, chất độc hại hay độ màu cao thì phải ứngdụng phương pháp xử lý hóa lý Đặc biệt khi tỷ lệ COD/BOD > 2 và có nhiều chất hoạt tính

bề mặt thì không thể áp dụng ngay phương pháp xử lý hóa học mà phải dùng biện pháp hóa

lý trước Cơ sở của phương pháp này là dựa vào các quá trình vật lý và các phản ứng hóahọc Người ta cho vào nước các loại muối sắt, nhôm để thực hiện các phản ứng keo tụ haykết cặn Lượng cặn tạo thành sẽ được tách trong bế lắng đợt 1 Những phương pháp hóa lýthường được áp dụng để xử lý nước thải thực phẩm là keo tụ, tuyển nổi,…

Quá trình keo tụ: là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vàonước bằng cách tiếp xúc trực tiếp và do sự tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bịhấp phụ trên các hạt lơ lửng Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bônghydroxit nhôm và sắt đề tăng tốc độ lắng

Tuyển nổi là phương pháp áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ các chấ lơ lữngmịn, dầu mỡ ra khỏi nước và cũng là phương pháp xử lý rất quan trọng đối với nước thải chếbiến sản xuất bánh kẹo Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng vàđược áp dụng trong trường hợp quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện Các chất

lơ lửng và dầu sẽ được nổi lên trên bề mặt nước thải dưới tác dụng nâng của bọt khí (thường

là không khí) vào pha lỏng, các bọt khí đó đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên trên bềmặt, sau đó tập hợp bới nhau thành lớp bọt chứa hàm lượng cao hơn trong chất lỏng ban đầu.Trong xử lý nước thải người ta phân biệt các phương pháp tuyển nổi như sau:

• Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học

• Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun, qua các tấmxốp)

• Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không, tuyển nổi không áp,tuyển nổi có áp hoặc nơm hỗn hợp khí nước)

• Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hóa học

2.2.3 Phương pháp xử lý hóa học

Thường những công trình xử lý hóa học được bố trí sau giai đoạn xử lý cơ học hoặcsau xử lý sinh học Có nhiệm vụ trung hòa và điều chỉnh giá trị pH thích hợp khi được bố trísau xử lý cơ học hoặc khử trùng nước thải bằng hóa chất như clo, ozon khi được bố trí sau

xử lý sinh học

Phương pháp xử lý hóa học thường được chia thành 2 phương pháp:

 Phương pháp trung hòa

Nước thải chứa các axit hoặc bazo cần được trung hòa đưa pH về khoảng 6,5 – 8,5trước khi đưa vào các công đoạn xử lý tiếp theo hoặc được thải ra nguồn tiếp nhận Trunghòa nước thải có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

• Trộn lẫn nước thải axit với nước thải bazơ Phương pháp này thường được áp dụngkhi nước thải các nhà máy gần nhau có các giá trị pH ngược nhau và không chứa cácchất ô nhiễm khác

• Hấp thụ khí axit cho các nước thải bazơ như CO2, SO2, NO2, N2O3,… hoặc thụ khíamoniac cho nước thải axit Phương pháp này giải quyết cả việc trung hòa nước thảivới làm sạch khí thải

• Bổ sung các tác nhân hóa học: rẻ nhất là vôi Ca(OH)2, kế đến là NaOH và Na2CO3 ởdạng phế thải Đôi khi người ta còn sử dụng các chất thải khác nhau của sản xuất đểtrung hòa nước thải

 Phương pháp oxy hóa và khử:

Phương pháp này dùng để xử lý các hợp chất hữu cơ không thể xử lý bằng sinh họctrực tiếp hoặc có tính độc hại và ngăn cản quá trình phát triển của các vi sinh Vì vậy, sửdụng oxy hóa để oxy hóa các hợp chất này và các chất gây màu, gây mùi trước khi xử lýbằng vi sinh

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại được chuyển thành các chất ít độc hơn vàtách ra khỏi nước

Các chất oxy hóa thường dùng: Clo ở dạng khí và hoá lỏng, dioxyt clo, clorat canxi,hypoclorit canxi và natri, pemanganat kaly,…

Hoạt độ của các chất oxy hóa được xác định bởi đại lượng thế oxy hóa

Phương pháp oxy hóa – khử

Oxy hóa bằng clo

Oxy hóa bằng Hidroperoxit

Oxy hóa bằng Permanganat

Oxy hóa bằng oxy trong không khí

Làm sạch bằng khử (chất khử NaHSO3, FeSO4)

Ozone

Sản phẩm tạo thành từ phản ứng oxy hóa:

• Biến đổi chất khó phân hủy bằng vi sinh thành chất dễ phân hủy do thay đổicấu trúc lyên kết của các hợp chất này

• Biến các chất không thể phân hủy hay độc hại thành chất có thể phân hủyđược hoặc thành các chất ít độc hại hơn

• Oxy hóa triệt để, biến các hợp chất cacbon hữu cơ thành CO2

• Tạo thành chất khí hoặc không phân hủy được do thay đổi cấu trúc của cáchợp chất gốc

Hình 2.1 Các phương pháp oxy hóa – khử 2.2.4 Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp xử lý sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật đểphân hủy những chất bẩn hữu cơ trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chất khoáng,chất hữu cơ để làm dinh dưởng và tạo năng lượng Trong quá trình sinh sản nên sinh khốităng lên

Căn cứ vào hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh học thành 2nhóm chính như sau:

Công nghệ xử lý hiếu khí

Hồ sinh học hiếu khí

Lọc hiếu khíLọc sinh học nhỏ giọtĐĩa quay sinh họcAerotankHiếu khí tiếp xúcXử lý sinh học theo mẻ

• Phương pháp xử lý hiếu khí

• Phương pháp xử lý kỵ khí

.1.4.1 Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí

 Phương pháp này dựa trên nguyên tác là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu

cơ trong điều kiện có oxy

Chất hữu cơ + O2 → H2O + CO2 + NH3 + …

 Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí được phân loại như sau:

Hình 2.2 Các phương pháp xử lý nước thải theo công nghệ hiếu khí

 Một số công trình sinh trưởng hiếu khí lơ lửng:

 Bể bùn họat tính với vi sinh vật tăng trưởng (Aerotank) :

Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trìnhphân huỷ xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí lyên tục Việc sục khínhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cách lyên tục và duy trì bùn hoạt tính

ở trạng thái lơ lửng Nồng độ oxy hoà tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 không được nhỏhơn 2 mg/L Tốc độ sử dụng oxy hoà tan trong bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào:

• Tỉ số giữa lượng thức ăn và lượng vi sinh vật: tỉ số F/M

• Nhiệt độ

• Tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật

• Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất.

• Lượng các chất cấu tạo tế bào

• Hàm lượng oxy hoà tan

Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả, cần phảihiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật các vi sinh vật này sẽ phân huỷ các chấthữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hoá thành tế bào mới, chỉ một phầnchất hữu cơ bị oxy hoá hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,… Một cách tổng quát, visinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm: Pseudomonas, Zoogloea,Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và hai loại vikhuẩn Nitrate hoá Nitrosomonas và Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợinhư Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum cũng tồn tại

Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệthống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ khôngquá 25 mg/L, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ t = 6 – 37oC

Hệ thống bể bùn hoạt tính (Aerotank) gồm các loại:

• Bể bùn hoạt tính truyền thống

• Bể bùn hoạt tính tiếp xúc – ổn định

• Bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài

• Bể bùn hoạt tính thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh

bỏ bớt lượng bùn thừa sinh ra trong quá trình phát triển Trong một số trường hợp ta cũng có

thể gộp chung 2 bể sinh học và lắng thành một công trình duy nhất Khi đó, ta không cầnphải tuần hoàn bùn mà chỉ phải xả bùn.

Ưu điểm của bể Aerotank

• Sử dụng phổ biến trong lĩnh vực xử lý nước thải

• Hiệu suất cao: 85 – 95%, khoảng 98% cặn lơ lửng được loại bỏ

• Không sinh mùi

Nhược điểm của bể Aerotank

• Nhu cầu dinh dưỡng, chất dinh dưỡng cao

• Bùn sinh ra nhiều, phải tuần hoàn bùn

• Phải có bể lắng đợt hai

• Đòi hỏi trình độ vận hành cao

Ngoài ra, hiện nay còn có thêm một số loại bể cũng sử dụng quá trình bùn hoạt tính,

là những cải tiến so với Aerotank như bể hiếu khí gián đoạn SBR, bể Unitank

Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làmđầy và xả cặn Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt độnglyên tục, chỉ có điều tất cả quá trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượttheo các bước: (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cạn, (5) ngưng

Quy trình hoạt động của hệ thống xử lý sinh học từng mẻ đơn giản, bao gồm cácchuỗi chu kỳ như sau:

• Nạp nước thải vào bể phản ứng

• Vừa nạp vừa tạo môi trường thiếu khí hay kỵ khí

• Vừa nạp vừa tạo điều kiện cho vi sinh xử lý chất thải hữu cơ

• Xử lý tách loại chất ô nhiễm hữu cơ , Nitơ, photpho bằng vi sinh

• Để lắng, tách lớp bùn

• Gạn lấy nước sạch đã xử lý

• Lập lại chu kỳ mới

• Cho phép thiết kế hệ đơn giản với các bước xử lý cơ bản theo quy trình “từngmẻ”.

• Khoảng thời gian cho mỗi chu kỳ có thể điều chỉnh được và là một quy trình

có thể điều khiển tự động bằng PLC

• Hiệu quả xử lý có độ tin cậy cao và độ lynh hoạt

• Công nghệ kỹ thuật cao, lập trình được và khả năng xử lý vượt mức hứa hẹn

và đây là quy trình xử lý bằng vi sinh đầy triển vọng trong tương lai

Ưu điểm bể hoạt động gián đoạn (SBR)

• Vận hành lynh hoạt, dễ dàng

• Lắng tĩnh tạo nồng độ SS đầu ra thấp

• Hiệu quả xử lý có độ tin cậy cao

• Công nghệ kĩ thuật cao, quy trình xử lý vi sinh tốt

• Cặn hỗn hợp không thể tràn ra ngoài bằng sự tràn thuỷ lực vì lưu lượng đượccung cấp phù hợp

Nhược điểm bể hoạt động gián đoạn (SBR)

• Quá trình thiết kế phức tạp

• Chất lượng nước đầu ra phụ thuộc khả năng gạn lớp nước phía trên

• Ít được áp dụng tại Việt Nam

Cấu trúc chắc gọn, là một khối bê tông lyền nhau, chi phí xây dựng và vật liệu xâydựng giảm Tổng diện tích mặt bằng cho xây dựng chỉ cần khoảng 50% so với công nghệbùn hoạt tính thông thường Trong giới hạn về mặt bằng của chăn nuôi heo thì đây là mộttrong những ưu điểm nổi bật của Unitank

Quá trình xử lý lynh hoạt theo chương trình và có thể điều chỉnh nên rất phù hợp vớicác loại nước thải có tính chất đầu vào và lưu lượng thay đổi

Unitank có cấu trúc module nên rất dễ dàng nâng công suất bằng cách ghép cácmodule lyền nhau, tận dụng phần xây dựng đã có

Unitank vận hành tự động đảm bảo chất lượng ổn định của nước thải đã xử lý dẫn đếnchi phí vận hành thấp.

 Một số công trình sinh trưởng hiếu khí bám dính:

Là quá trình xử lý sinh học, trong đó quần thể vi sinh vật hoạt động để chuyển hóacác chất hữu cơ và các thành phần khác trong nước thải thành khí và vỏ tế bào được dínhbám vào một vài giá thể dạng tấm hoặc hạt có tính trơ như: hạt nhựa, sỏi, xỉ, sành,… đôi khicòn gọi các màng vi sinh vật là các màng vi sinh vật được bố trí trong bể sinh học Do quátrình phát triển nhanh chóng của vi sinh vật nên thời gian hoạt động có thể bị hạn chế Vì thếcần bố trí lớp vật liệu lọc cho phù hợp

Các dạng bể lọc sinh học thường hay sử dụng như: bể lọc sinh học nhỏ giọt (Biotricklyng filter), bể lọc sinh học thô, bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)

Khi xử lý sinh học trong môi trường hiếu khí, ta cần lưu ý đến một số yếu tố về pH,nhiệt độ, tỉ số F/M, nồng độ MLSS, chất dinh dưỡng và một số nồng độ muối, độc chất, dùrất nhỏ nhưng nó ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xử lý, nhằm duy trì môi trường thuận lợicho các vi khuẩn hiếu khí hoạt động

Ưu điểm:

• Khởi động nhanh: 2 tuần

• Khả năng loại bỏ những cơ chất phân hủy chậm

• Khả năng chịu biến động về nhiệt độ và tải lượng ô nhiễm

Khuyết điểm:

• Không có khả năng điều khiển sinh khối

• Tốc độ làm sạch bị hạn chế bởi quá trình khuếch tán: vật liệu làm giá thể phải

có diện tích bề mặt riêng lớn Thêm vào đó vận tốc nước chảy tràn trên bề mặtphải đủ lớn

 Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Bio tricklyng filter)

Hình 2.3 Mô tả bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng

cố định trên lớp vật liệu lọc Bể lọc hiện đại bao gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước với visinh vật dính kết trên đó Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đó.Vật liệu lọc thường là đá dăm hoặc các khôi vật liệu dẻo có hình thù khác nhau Nếu vật liệulọc là đá hoặc sỏi thì kích thước hạt dao động trong khoảng 25 – 100 mm, chiều sâu lớp vậtliệu dao động trong khoảng 0,9 – 2,5 m, trung bình là 1,8 m Bể lọc với vật liệu là đá dămthường có dạng tròn Nước thải được phân phối tên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối

Bể lọc với vật liệu lọc là chất dẻo có thể có dạng tròn, vuông, hoặc nhiều dạng khác vớichiều cao biến đổi từ 4 – 12 m Ba loại vật liệu bằng chất dẻo thường dùng là vật liệu vớidòng chảy thẳng đứng, vật liệu với dòng chảy ngang, vật liệu đa dạng

Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật dính kết trên lớp vật liệu lọc Cácchất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày 0,1 – 0,2mm và bịphân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, bề dày lớp màngtăng lên, do đó oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày lớp màng sinh vật Nhưvậy, môi trường kỵ khí được hình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc

Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hóa chất hữu cơ xảy ra trước khichúng tiếp xúc với với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc Kết quả là vi sinh vật ở đây bịphân hủy nội bào, không còn khả năng đính bám lên bề mặt vật liệu lọc, và bị rửa trôi.

 Đĩa sinh học (Rotating Biological Contactor)

Đĩa sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng, bằng polystyren hoặc polyvinylclorua(PVC) lắp trên một trục Các đĩa được đặt ngập trong nước một phần và quay chậm Trongquá trình vận hành, vi sinh vật sinh trưởng, phát triển trên bề mặt đĩa hình thành một lớpmàng mỏng bám trên bề mặt đĩa Khi đĩa quay, lớp màng sinh học sẽ tiếp xúc với chất hữu

cơ trong nước thải và với khí quyển để hấp thụ oxy Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến sự vậnchuyển oxy và đảm bảo cho vi sinh vật tồn tại trong điều kiện hiếu khí

Trong bể hiếu khí dính bám MBBR, hệ thống cấp khí được cung cấp để tạo điều kiệncho vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển Đồng thời quá trình cấp khí phải đảm bảođược các vật liệu luôn ở trạng thái lơ lửng và chuyển động xáo trộn lyên tục trong suốt quátrình phản ứng Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ dính bám và pháttriển trên bề mặt các vật liệu Các vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trongnước thải để phát triển thành sinh khối Quần xả vi sinh sẽ phát triển và dày lên rất nhanhchóng cùng với sự suy giảm các chất hữu cơ trong nước thải Khi đạt đến một độ dày nhấtđịnh, khối lượng vi sinh vật sẽ tăng lên, lớp vi sinh vật phía trong do không tiếp xúc đượcnguồn thức ăn nên chúng sẽ bị chết, khả năng bám vào vật liệu không còn Khi chúng khôngbám được lên bề mặt vật liệu sẽ bị bong ra rơi vào trong nước thải Một lượng nhỏ vi sinhvật còn bám trên các vật liệu sẽ tiếp tục sử dụng các hợp chất hữu cơ có trong nước thải đểhình thành một quần xã sinh vật mới

Sinh vật còn bám trên các vật liệu sẽ tiếp tục sử dụng các hợp chất hữu cơ có trongnước thải để hình thành một quần xã sinh vật mới

Ngoài nhiệm vụ xử lý các hợp chất hữu cơ trong nước thải, thì trong bể sinh học hiếukhí dính bám lơ lững còn xảy ra quá trình Nitritrat hóa và Denitrate, giúp loại bỏ các hợpchất nito, photpho trong nước thải, do đó không cần sử dụng bể Anoxic Vi sinh vật bám trên

bề mặt vật liệu lọc gồm 3 loại: lớp ngoài cùng là vi sinh vật hiếu khí, tiếp là lớp vi sinh vậtthiếu khí, lớp trong cùng là vi sinh vật kỵ khí Trong nước thải sinh hoạt, nito chủ yếu tồn tại

ở dạng ammoniac, hợp chất nito hữu cơ Vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa hợp chất nito vềdạng nitrite, nitrate Tiếp tục vi sinh vật thiếu khí và kỵ khí sẽ sử dụng các hợp chất hữu cơtrong nước thải làm chất oxy hóa để khử nitrate, nitrite về dạng khí N2 bay lên Mặt khác quátrình nito một phần còn được thực hiện tại bể lắng sinh học Vì vậy hiệu quả xử lý hợp chấtnito, photpho trong nước thải sinh hoạt của công trình này rất tốt.

Ngoài ra, để tăng cường khả năng xử lý nito của bể sinh học thiếu khí người ta thêmvao bể giá thể MBBR Thể tích của vật liệu MBBR so với thể tích bể được điều chỉnh theo

tỷ lệ phù hợp, thường là <50% thể tích bể

Bể sinh học kết hợp giá thể lơ lửng MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể thiếu khí.Trong bể hiếu khí sự chuyển động của các giá thể được tạo thành do sự khuyếch táncủa những bọt khí có kích thước trung bình từ máy thổi khí Trong khi đó ở bể thiếu khí thìquá trình này được tạo ra bởi sự xáo trộn của các giá thể trong bể bằng cánh khuấy

Ưu điểm

• Chịu được tải trọng hữu cơ cao

• Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%

• Loại bỏ được Nitơ trong nước thải

• Tiết kiệm được diện tích

Là bể hoặc thiết bị sinh học xử lý nước thải trong đó áp dụng kĩ thuật bùn hoạt tính

AS (Activated Sludge) phân tán có kết hợp với màng lọc tách vi sinh Công nghệ này có thểđẩy nồng độ vi sinh (hay bùn hoạt tính) trong bể MBR lên tới 15 g/L (trung bình duy trì ởmức 10g/L)

Ưu điểm:

• Chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cao thường tốt hơn chất lượng loại Acủa QCVN 40:2011/BTNMT, do đó, nước sau xử lý có thể tái sử dụng cho cácmục đích như: rửa sàn, tưới cây,…

• Không cần sử dụng bể lắng thứ cấp như công nghệ bùn hoạt tính truyền thống

và các công nghệ vi sinh khác

• Tiết kiệm diện tích cao nhất

• Phù hợp với những nơi có địa hình lắp đặt phức tạp.

• Tính tự động hóa cao

• Thường được lắp đặt ở dạng thiết bị hợp khối (dạng thiết bị hay moduls) nên

dễ dàng cho công tác lắp đặt cũng như di dời khi cần

.1.4.2 Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí

 Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ trong điều kiệnkhông có oxy Sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí là khí sinh học (biogas) chủ yếu

là CO2, CH4 (khí CH4 có thể thu gom và sử dụng như một nguồn nguyên liệu sinh học)

 Phân hủy kỵ khí gồm 4 giai đoạn xảy ra đồng thời:

 Thủy phân:

• Quá trình này xảy ra chậm

• Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước các hạt và đặc tính dễ phânhủy của cơ chất

• Chất béo thủy phân rất chậm

 Axit hóa:

• Vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như: axitbéo dễ bay hơi, alcohols, axit lactic, metanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khốimới

• Sự hình thành các axit có thể làm pH giảm xuống 4

 Sinh ra ít bùn khoảng 3 – 5 lần so với xử lý sinh học hiếu khí.

 Sử dụng xử lý nước thải có BOD > 1000mg/l

 Tiêu thụ ít năng lượng hơn, chỉ sử dụng cho bơm nước thải vào nên chi phí vậnhành thấp

 Diện tích đất sử dụng ít

 Chi phí xây dựng thấp

 Tạo ra khí biogas có chứa 60 – 75% metan là khí đốt có năng lượng cao

 Có thể giữ sinh khối trong thời gian dài khoảng vào tháng mà không cần cung cấpnước thải vào

 Chịu được tải trọng hữu cơ cao

 Tiêu thụ ít chất dinh dưỡng

 Áp dụng được với quy mô nhỏ và lớn

 Nhược điểm:

 Vi sinh vật kỵ khí nhạy cảm và bị ức chế với nhiều hợp chất độc hại

 Thời gian khởi động quá trình chậm khi không đủ bùn cung cấp ban đầu

 Cần phải có các công trình xử lý phía sau để đảm bảo yêu cầu chất lượng nước ra

 Sự phân hủy kỵ khí là quá trình sinh hóa và vi sinh học phức tạp có thể phảinghiên cứu chi tiết thêm

 Có thể phát sinh mùi hôi khó chịu

Công nghệ xử lý kỵ khí

 Sinh trưởng lơ lửng  Sinh trưởng dính bám

Lọc khí giá thể cố địnhLọc khí giá thể lơ lửngKỵ khí vách ngănXáo trộn hoàn toànTiếp xúc kỵ khí UASB

 Có thể tạo ra nước thải sau xử lý khó chịu về mặt cảm quan

 Không xử lý được nito, photpho và vi sinh vật gây bệnh

 Khó vận hành, thời gian khởi động dài, dễ bị sốc tải

 Phân loại xử lý sinh học kỵ khí

Hình 2.4 Các phương pháp xử lý nước thải theo phương pháp kỵ khí

 Một số công trình kỵ khí sinh trưởng lơ lửng:

Ưu điểm:

♦ Chi phí đầu tư vận hành thấp

♦ Lượng hóa chất cần bổ sung ít

♦ Bùn sinh ra dễ tách nước

♦ Không đòi hỏi cấp khí, đỡ tốn năng lượng

♦ Có thể thu hồi, tái sử dụng năng lượng biogas

♦ Lượng bùn sinh ra ít, cho phép vận hành với tải trọng hữu cơ cao

♦ Giảm diện tích công trình

Nhược điểm:

♦ Giai đoạn khởi động kéo đài

♦ Phát sinh mùi

♦ Dễ bị sốc tải khi chất lượng nước vào biến động

♦ Bị ảnh hưởng bởi các chất độc hại

♦ Khó hồi phục sau thời gian ngừng hoạt động

 Quá trình phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn:

Bể phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn là một bể xáo trộn lyên tục, không tuần hoànbùn Bể này thích hợp để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ hòa tan dễ phân hủynồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ Thiết bị xáo trộn dùng trong bể có thể là cánh khuấy cơ

khí hoặc tuần hoàn khí biogas Trong quá trình phân hủy, lượng sinh khối mới sinh ra phân

bố đều trên toàn thể tích bể Hàm lượng chất lơ lửng ở dòng ra phụ thuộc vào thành phầnnước thải vào và yêu cầu xử lý Do bể phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn nên không cóbiện pháp nào lưu giữ sinh khối bùn, nên thời gian lưu sinh khối chính là thời gian lưu nước.Thời gian lưu bùn phân hủy kỵ khí thường từ 12 – 30 ngày Như vậy thể tích bể xáo trộnhoàn toàn đòi hỏi lớn hơn nhiều so với công nghệ xử lý kỵ khí khác

Do hàm lượng sinh khối trong bể thấp và thời gian lưu nước lớn, bể kỵ khí xáo trộnhoàn toàn có thể chịu đựng tốt trong trường hợp có độc tố hoặc khi tải tăng đột ngột

 Tiếp xúc kỵ khí:

Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn Hỗn hợp bùn và nước thảitrong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp được đưa sang bể lắng hoặc

bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải

bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm

 Một số công trình tăng trưởng kỵ khí bám dính:

Tương tự như quá trình tăng trưởng hiếu khí dính bám, các vi sinh vật kỵ khí dínhbám vào các giá thể dạng tấm hoặc hạt có tính trơ Nước thải cũng được dẫn từ dưới đáy bểlên, xuyên qua lớp vật liệu lọc Sau quá trình xử lý, nước và khí được dẫn ra ngoài qua hệthống ống dẫn đặt phía trên lớp vật liệu lọc Ở quá trình này, ta cũng có thể cho nước thảichảy từ trên đỉnh bể phản ứng xuống rồi thu nước ở đáy bể, còn khí vẫn được thu ở trên bể

Ngoài ra, ta cũng có thể phối hợp cả hai quá trình kỵ khí lơ lửng và kỵ khí bám dínhvào cùng một bể sinh học nhằm tăng cường khả năng xử lý

Phương pháp xử lý kỵ khí thường được sử dụng để sơ bộ xử lý nước thải có độ ônhiễm hữu cơ cao trước khi sử dụng phương pháp hiếu khí Điều này giúp tiết kiệm đượclượng oxy cần thiết phải cung cấp cho vi sinh vật trong quá trình hiếu khí nên giảm được chiphí điện năng đối với các thiết bị cấp khí và giảm lượng bùn sinh ra

 Lọc kỵ khí:

Bể lọc kỵ khí là cột chứa đầy vật liệu rắn trơ là giá thể cố định cho vi sinh vật sốngbám trên bề mặt Giá thể đó có thể là đá sỏi, than, vòng sứ, tấm nhựa, … dòng thải phân bốđều từ dưới lên tiếp xúc với lớp màn sinh vật trên giá thể Do khả năng bám dính tốt của lớp

màng vi sinh dẫn đến lượng vi sinh trong bể tăng lên và thời gian lưu nước bùn kéo dài Vìvậy thời gian lưu nước nhỏ, có thể vận hành ở tải lượng cao.

Trong bể lọc kỵ khí, do dòng chảy quanh co đồng thời tích lũy sinh khối vì vậy dễ gây

ra vùng chết và dòng chảy ngắn Để khắc phục tình trạng này, có thể bố trí thêm hệ thốngxáo trộn bằng khí biogas thông qua hệ thống phân phối bố trí dưới lớp vật liệu Sau thời gianvận hành, các chất rắn không bám dính gia tăng trong bể

Ưu điểm:

♦ Đơn giản trong vận hành

♦ Có khả năng chịu biến động về tải lượng ô nhiễm

♦ Không kiểm soát bùn nổi như trong bể UASB

Nhược điểm:

♦ Phát sinh mùi

♦ Không có khả năng điều khiển sinh khối

♦ Tốc độ làm sạch bị hạn chế bởi quá trình khuếch tán, vật liệu làm giá thểphải có diện tích bề mặt riêng lớn Thêm vào đó, vận tốc nước chảy trên bềmặt màng phải đủ lớn

 Kỵ khí tầng giá thể lơ lửng:

Trong quá trình này, nước thải được bơm từ dưới lên qua lớp vật liệu hạt giá thể cho

vi sinh bám vào Vật liệu này có đường kính nhỏ vì vậy tỉ lệ diện tích mặt/ thể tích rất lớn(cát, than hoạt tính,…) tạo sinh khối bám dính lớn Dòng thải ra tuần hoàn trở lại tạo vận tốcnước đi đủ lớn tạo cho lớp vật liệu hạt ở dạng lơ lửng, giãn nở khoảng 15-30% hay lớn hơn.Hàm lượng sinh khối có thể lớn 10000 – 40000 mg/L Do lượng sinh khối lớn và thời gianlưu nước nhỏ, quá trình này có thể ứng dụng xử lý nước thải sinh hoạt

2 Một số quy trình xử lý nước thải bánh kẹo hiện nay

2.2.1 Công ty TNHH bánh kẹo Phúc Nam Sang

 Tính chất nước thải bánh kẹo cần xử lý của Công ty TNHH bánh kẹo Phúc Nam Sang

Bảng 2.1: Các thông số ô nhiễm của nước thải sản xuất bánh kẹo