thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến thức ăn chăn nuôi cho công ty tnhh nguyên liệu thức ăn chăn nuôi cj việt nam với công suất 100 m3 ngày

Mu ̣c đích nghiên cứu Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi CJ Việt Nam và tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải

MỤC LỤC

LỞI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN iii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii

MỞ ĐẦU xiii

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN NGUYÊN LIỆU THỨC ĂN CHĂN NUÔI VÀ CÔNG TY TNHH NGUYÊN LIỆU THỨC ĂN CHĂN NUÔI CJ VIỆT NAM 1

1.1 Tổng quan về ngành công nghiê ̣p chế biến nguyên liê ̣u thức ăn chăn nuôi 1

1.1.1 Sơ lược về nguyên liê ̣u thức ăn chăn nuôi 1

1.1.2 Ngành công nghiê ̣p chế biến nguyên liê ̣u thức ăn chăn nuôi ở Viê ̣t Nam và trên Thế giới 1

1.2 Giớ i thiê ̣u về Công ty TNHH Nguyên liê ̣u thức ăn chăn nuôi CJ Viê ̣t Nam 3

1.2.1 Giớ i thiê ̣u chung 3

1.2.2 Quy trình sản xuất 4

1.2.3 Các nguồn phát sinh chất thải 8

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 12

2.1 Phương pháp xử lý cơ học 12

2.1.1 Song chắn rác 12

2.1.2 Bể vớt dầu 13

2.1.3 Bể lắng 15

2.1.4 Bể điều hòa 17

2.2 Phương pháp xử lý hóa lý và hóa học 18

2.2.1 Phương pháp hóa lý 18

2.2.2 Phương pháp hóa học 22

2.3 Phương pháp xử lý sinh học 24

2.3.2 Công trình xử lý sinh học nhân tạo 26

2.4 Một số công nghệ xử lý điển hình 40

2.4.1 Sơ đồ công nghệ XLNT Nhà máy chế biến thức ăn tôm Công ty TNHH Chăn nuôi CP Việt Nam 40

2.4.2 Sơ đồ công nghệ XLNT cho nhà máy sản xuất thức ăn gia súc của Cty TNHH Môi trường Việt Envi 41

CHƯƠNG 3:ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 40

3.1 Cơ sở đề xuất 40

3.1.1 Đánh giá nguồn thải 40

3.1.2 Thông số nước thải 40

3.2 Đề xuất và lựa chọn công nghệ 43

3.2.1 Phương án 1 43

3.2.2 Phương án 2 47

3.2.3 So sánh hai công nghệ và lựa chọn công nghệ 51

CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 54

4.1 Xác định lưu lượng 54

4.2 Song chắn rác 54

4.3 Bể thu gom kết hợp tách dầu mỡ 58

4.3.1 Nhiệm vụ 58

4.3.2 Tính toán 58

4.4 Lưới lọc rác tinh 60

4.5 Bể điều hòa sục khí 60

4.5.1 Nhiệm vụ 60

4.5.2 Tính toán 60

4.6 Bể Aerotank 64

4.6.1 Nhiệm vụ 64

4.6.2 Tính toán 64

4.6 Bể lắng đứng (Bể lắng sinh học) 72

4.7.1 Nhiệm vụ 72

4.7.2 Tính toán công trình 72

4.8 Bể khử trùng 77

4.8.1 Nhiệm vu ̣ 77

4.8.2 Tính toán công trình 77

4.9 Hồ sinh học 79

4.9.1 Nhiệm vụ 79

4.9.2 Tính toán công trình 79

4.10 Bể chứa bùn 80

4.10.1 Nhiệm vụ 80

4.10.2 Tính toán công trình 80

4.11 Máy ép bùn dây đai 82

4.11.1 Tính toàn máy ép bùn 82

4.11.2 Tính toán lượng hóa chất 82

CHƯƠNG 5:DỰ TOÁN KINH PHÍ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 83

5.1 Dự toán chi phí đầu tư hệ thống 83

5.1.1 Chi phí đầu tư xây dựng 83

5.1.2 Chi phí máy móc thiết bị 84

5.2 Dự toán chi phí vận hành hệ thống 85

5.2.1 Chi phí điện năng 85

5.2.2 Chi phí nhân công 87

5.2.3 Chi phí hóa chất 87

5.2.4 Chi phí bảo trì bảo dưỡng 87

5.2.4 Chi phí xử lý 1m3 nước thải 87

CHƯƠNG 6:THI CÔNG VẬN HÀNH VÀ QUẢN LÝ CÔNG TRÌNH 88

6.1 Thiết kế, thi công trạm XLNT 88

6.1.1 Trình tự thực hiện cơ bản của việc xây dựng trạm xử lý 88

6.1.2 Đặc điểm của việc thực hiện công trình 88

6.1.3 Giải pháp và chỉ tiêu kỹ thuật 88

6.2 Quản lý và vận hành trạm xử lý nước thải 90

6.2.1 Nguyên tắc vận hành nhà máy 90

6.2.2 Nguyên tắc vận hành thiết bị 90

6.2.3 Giai đoạn khởi động 90

6.3 Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sự cố trong vận hành hệ thống xử lý 92 6.4 Tổ chức, quản lý về vấn đề an toàn lao động 94

6.5 Bảo trì, bảo dưỡng 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng thông số dự đoán thiết kế hệ thống XLNT công ty CJ VINA 9

Bảng 2.1 Ưu và nhược điểm một số loại SCR 13

Bảng 2.2 Ưu và nhược điểm bể Aerotank 27

Bảng 2.3 Ưu và nhược điểm Mương oxy hóa 30

Bảng 2.4 Ưu và nhược điểm Bể lọc sinh học 32

Bảng 2.5 Ưu và nhược điểm RBC 32

Bảng 2.6 Ưu và nhược điểm bể SBR 34

Bảng 2.7 Ưu và nhược điểm bể MBBR 37

Bảng 2.8 Ưu và nhược điểm bể UASB 39

Bảng 3.1 Bảng thông số dự đoán thiết kế hệ thống XLNT công ty CJ VINA 41

Bảng 3.2 Hiệu suất công trình phương án 1 44

Bảng 3.4 So sánh hai phương án xử lý 51

Bảng 4.1: Hệ số không điều hòa chung ứng với lưu lượng nước thải trung bình 54

Bảng 4.2 Thông số thiết kế SCR 57

Bảng 4.3 Thông số thiết kế bể thu gom kết hợp tách dầu mỡ 60

Bảng 4.4 Thông số thiết kế bể điều hòa sục khí 64

Bảng 4.5 Thông số thiết kế bể Aerotank 71

Bảng 4.6 Thông số thiết kế bể lắng đứng 77

Bảng 4.7 Thông số thiết kế bể khử trùng 78

Bảng 4.8 Thông số thiết kế hồ sinh học 80

Bảng 4.9 Thông số thiết kế bể nén bùn 82

Bảng 5.1 Dự toán chi phí xây dựng 83

Bảng 5.2 Dự toán chi phí đầu tư thiết bị 84

Bảng 5.3 Điện năng tiêu thụ trong ngày 85

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Một số thành phần nguyên liệu thức ăn chăn nuôi 1

Hình 1.2 Diện tích trồng những cây công nghiệp phục vụ cho ngành nguyên liệu thức ăn chăn nuôi có xu hướng giảm, năm 2010 – 2015 3

Hình 1.3 Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn CJ Việt Nam 4

Hình 1.4 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất 5

Hình 1.5 Silo chứa nguyên liệu 6

Hình 2.1 Song chắn rác 12

Hình 2.2 Bể tách dầu hình trụ tròn 14

Hình 2.3 Thiết bị tách dầu mỡ lớp mỏng 15

Hình 2.4 Bể lắng ngang 16

Hình 2.5 Bể lắng đứng 17

Hình 2.6 Bể lắng ly tâm 17

Hình 2.7 Quá trình tạo bông cặn 19

Hình 2.8 Mô phỏng sơ đồ công nghệ tuyển nổi 20

Hình 2.9 Cột trao đổi ion 22

Hình 2.10 Bể trung hòa 23

Hình 2.11: Bể bùn hoạt tính 27

Hình 2.12 Mương oxy hóa .29

Hình 2.13 Lọc sinh học nhỏ giọt .31

Hình 2.14 Cấu tạo màng sinh học 31

Hình 2.15 Đĩa quay sinh học RBC 32

Hình 2.16 Quy trình hoạt động bể SBR 35

Hình 2.17 Bể MBBR 36

Hình 2.18 Cấu tạo bể UASB 38

Hình 2.19 Sơ đồ công nghệ XLNT Công ty CP Việt Nam 40

Hình 2.20 Sơ đồ công nghệ XLNT thức ăn gia súc Cty TNHH Việt Envi 41

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ phương án 1 43

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ phương án 2 47

Bảng 3.3 Hiệu suất công trình phương án 2 48

Hình 4.1 Hình dạng các thanh đan 56

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BTCT: Bê tông cốt thép

BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi Trường

MBBR: Moving Bed Biofilm Reactor

N: Nito

P: Phốt pho

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

RBC: Roltating Biological Contactor

SBR: Sequency Batch Reactor

SCR: Song chắn rác

TĂCN: Thức ăn chăn nuôi

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH: Trách nhiệm hữu hạn

UASB: Upflow Anearobic Sludge

VSV: Vi sinh vật

XLNT: Xử lý nước thải

MỞ ĐẦU

Cơ sở hình thành đề tài

Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa như hiện nay, mọi thứ đều phát triển nhanh chóng về mọi mặt Tuy nhiên, đi song song với những lợi ích to lớn do phát triển kinh tế xã hội mang lại thì các vấn đề môi trường cũng được đặt ra hết sức thiết yếu Tình trạng các nhà máy thải lượng nước thải chưa qua xử lý hoặc xử lý không đạt chuẩn ra ngoài môi trường tạo nên tình trạng cá chết hàng loạt, ô nhiễm môi trường nước trầm tro ̣ng như hiện nay thì vấn đề môi trường trở nên cấp bách hơn bao giờ hết

Nguyên liệu ngành chế biến thức ăn chăn nuôi rất đa dạng và phong phú, vì thế nước thải có chứa một lượng chất hữu cơ lớn gây ô nhiễm cho nguồn tiếp nhận Nếu lượng nước thải này không được xử lý một cách kịp thời thì khi thải ra ngoài môi trường sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cuộc sống Đứng trước thực trạng này, để bảo vệ môi trường nói chung và bảo vệ nguồn nước nói riêng, cần phải xử lý nước thải (XLNT) tại nhà máy chế biến nguyên liệu thức ăn đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi xả vào môi trường là một điều cần thiết

Trước tình hình trên, đã có một số dự án nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành chế biến thức ăn chăn nuôi Trong đó nhiều hệ thống được ứng dụng vào thực tế và mang lại kết quả khả quan Với đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến thức ăn chăn nuôi cho Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi CJ Việt Nam với công suất 100 m3/ngày.”, em mong sẽ đóng sẽ đóng góp một phần nhỏ vào việc hạn chế sự ô nhiễm môi trường

Mu ̣c đích nghiên cứu

Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi CJ Việt Nam và tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành chế biến thức ăn chăn nuôi

Từ đó, đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế của Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi CJ Việt Nam đạt tiêu chuẩn đầu ra (QCVN 40:2011/BTNMT – cột B), và tính toán chi tiết các công trình đơn vị Công nghệ này có thể áp dụng để XLNT cho các công ty hay nhà máy với qui mô tương tự trong cùng khu vực

Từ đề tài được lựa chọn sẽ góp phần củng cố kiến thức đã học, phục vụ cho việc học tập và công việc trong tương lai

Nô ̣i dung nghiên cứu

- Thu thập tài liệu tổng quan về ngành chế biến nguyên liệu thức ăn chăn nuôi

- Giới thiệu tình hình phát triển của ngành chế biến nguyên liệu thức ăn chăn nuôi

- Tìm hiểu về các thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành chế biến nguyên liệu thức ăn chăn nuôi

- Giới thiệu về Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi CJ Việt Nam và chất thải sinh ra trong quá trình hoạt động của công ty

- Giới thiệu một số phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến nguyên liệu thức

ăn chăn nuôi và một số công nghệ xử lý nước thải điển hình hiện nay

- Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho hệ thống XLNT Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi CJ Việt Nam

- Tính toán thiết kế hệ thống XLNT Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi CJ Việt Nam với công suất 100 m3/ngày.đêm

- Dự trù kinh phí thực hiện cho việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho Công

ty TNHH Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi CJ Việt Nam

Phương pháp thức hiê ̣n

- Phương pháp thu thập số liệu: thu thập các tài liệu về ngành chế biến nguyên

liệu thức ăn chăn nuôi , tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải

cho ngành chế biến nguyên liệu thức ăn chăn nuôi qua các tài liệu chuyên ngành

- Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ và đề ra phương

án hợp lý

- Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình

trong hệ thống - Phương pháp sử dụng phần mềm hỗ trợ: Dùng phần mềm Microsoft Word, Excel, Autocad, để viết văn bản, tính toán cụ thể và vẽ hệ thống xử lý

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIÊ ̣P CHẾ BIẾN NGUYÊN LIỆU THỨC ĂN CHĂN NUÔI VÀ CÔNG TY TNHH NGUYÊN LIÊ ̣U THỨC

ĂN CHĂN NUÔI CJ VIỆT NAM

1.1 Tổng quan về ngành công nghiê ̣p chế biến nguyên liê ̣u thức ăn chăn nuôi 1.1.1 Sơ lươ ̣c về nguyên liê ̣u thức ăn chăn nuôi

Thức ăn chăn nuôi là nhân tố mắt xích quan trọng để phát triển ngành chăn nuôi, vốn đang được coi là giải pháp đảm bảo an ninh lương thực trên toàn thế giới Sản xuất thức ăn chăn nuôi trên thế giới có nhiều biến động tuy nhiên vẫn giữ xu hướng gia tăng

Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi là thức ăn chăn nuôi dùng cho vật nuôi để cung cấp một hoặc nhiều chất dinh dưỡng trong khẩu phần ăn cho vật nuôi Nguyên liệu thức ăn có nguồn gốc từ thực vật (cám gạo, ngô, khoai, sắn, đậu…) và động vật giàu protein (bột cá, bột thịt, bột đầu tôm, bột lông vũ…), men vi sinh, các loại tổng hợp axit amin, vitamin, kháng sinh đường ruột, chất chống nấm mốc…được băm nghiền, chế biến và phối trộn với nhau thành thức ăn chăn nuôi tổng hợp dinh dưỡng Tùy thuộc vào đối tượng mà mỗi nguyên liệu thức ăn sẽ có tỉ lệ thành phần dinh dưỡng khác nhau

Hình 1.1 Một số thành phần nguyên liệu thức ăn chăn nuôi [3]

1.1.2 Ngành công nghiê ̣p chế biến nguyên liê ̣u thức ăn chăn nuôi ở Viê ̣t Nam và

trên Thế giơ ́ i

Thế giới

Ngành sản xuất TĂCN trên toàn cầu được dự báo tăng trưởng về sản lượng trong năm 2016 và những năm tiếp theo Trong tổng sản lượng 995 triệu TĂCN được sản xuất trên toàn cầu năm 2015, khu vực châu Á chiếm hơn 1/3 sản lượng.Trung Quốc vẫn tiếp tục là nhà sản xuất TĂCN hàng đầu Ngoài ra, Ấn Độ được kỳ vọng sẽ

có bước đột phá để vươn lên vị trí thứ 2 trong số các quốc gia sản xuất TĂCN Việc đầu tư, cải tiến, nâng cao khoa học công nghệ nhằm gia tăng năng suất, sản lượng cũng

sẽ là xu hướng chung mà tất cả các nước sản xuất TĂCN trên thế giới quan tâm

Giá trị xuất khẩu thức ăn chăn nuôi trên thế giới có diễn biến tăng trong giai đoạn 2010-2015, trong đó năm 2015 Mỹ đóng góp giá trị xuất khẩu lớn nhất với 16% Nhu cầu nhập khẩu thức ăn chăn nuôi luôn tăng trên thế giới cả về sản lượng và giá trị

Viê ̣t Nam

Tại Việt Nam, tình trạng thiếu nguồn nguyên liệu thức ăn chăn nuôi đã diễn ra

từ lâu và phải nhập khẩu số lượng lớn TĂCN Trong khi đó, TĂCN chiếm tới 60% chi phí sản xuất và giá thành Tính đến nay, số lượng nhà máy sản xuất TĂCN trong nước cũng hạn chế, năng lực tự sản xuất còn khiêm tốn, Việt Nam vẫn bị các doanh nghiệp nước ngoài thao túng do không làm chủ được công nghệ sản xuất Dù sở hữu ít nhà máy hơn nhưng doanh nghiệp FDI chiếm đến 60-65% tổng sản lượng thức ăn chăn nuôi sản xuất ra, khối tư nhân nhà nước chỉ chiếm khoảng 35-40% trong tổng sản lượng Chiếm tới 60% thị phần nhưng các doanh nghiệp thức ăn chăn nuôi nước ngoài vẫn tiếp tục đầu tư mở rộng sản xuất, trong khi doanh nghiệp Việt ngày càng co hẹp

Mỗi năm nước ta sản xuất được gần 6 triệu tấn thức ăn chăn nuôi công nghiệp cho gia súc, gia cầm và 2,4 triệu tấn thức ăn chăn nuôi thủy sản Trong số khoảng 8,5 triệu tấn thức ăn chăn nuôi công nghiệp sản xuất mỗi năm, các nhà máy chế biến phải nhập khẩu 3,7 triệu tấn nguyên liệu/năm Đây là số lượng nhập khẩu nguyên liệu rất lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển ngành công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi trong nước và đẩy giá thành thức ăn lên cao, trong khi nước ta là một nước xuất khẩu nông nghiệp nhất nhì thế giới

Mặc dù Việt Nam là một nước nông nghiệp, nhưng ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi không chủ động được nguồn nguyên liệu Nguyên nhân chủ yếu là do hiện nay ngành nông nghiệp vẫn thiếu khả năng thực hiện quy hoạch phát triển các nguồn nguyên liệu thô cũng như công nghiệp phụ trợ cho chế biến thức ăn chăn nuôi Bên

cạnh đó công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam còn quá lạc hậu so với nhu cầu thực tế Ngoài các đề tài nghiên cứu tiêu hoá với quy mô nhỏ các Viện nghiên cứu

ở nước ta chưa có kết quả nghiên cứu nào thành quy trình công nghệ hoàn chỉnh để có

thể phổ biến đại trà vào sản xuất Vì vậy, các doanh nghiệp phải nhập công nghệ từ nước ngoài với chi phí rất đắt

Theo Bộ Công Thương, so với các nước trong khu vực, giáTĂCN ở Việt Nam luôn cao hơn khoảng 15 đến 20%, dẫn đến các sản phẩm chăn nuôi của Việt Nam khó cạnh tranh Các nguyên nhân dẫn đến giá TĂCNtrong nước luôn cao gồm việc ngành thức ăn chăn nuôi nội địa phụ thuộc phần lớn vào nguồn nguyền liệu nhập khẩu dẫn đến rủi ro lớn về biến động giá và tỷ giá, cộng với tỷ lệ chiết khấu hoa hồng cao của các doanh nghiệp FDI cho đại lý đẩy giá thức ăn chăn nuôi gia tăng, hơn nữa, với việc nắm chi phối thị phần TĂCN giúp các doanh nghiệp ngoại dễ dàng định giá và tăng giá TĂCN hơn

Hình 1.2 Diện tích trồng những cây công nghiệp phục vụ cho ngành nguyên liệu

thức ăn chăn nuôi có xu hướng giảm, năm 2010 – 2015 [1]

1.2 Giới thiê ̣u về Công ty TNHH Nguyên liê ̣u thức ăn chăn nuôi CJ Viê ̣t Nam 1.2.1 Giới thiê ̣u chung

• Tên công ty: Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn CJ Việt Nam

• Địa chỉ: Lô số IV-3, IV-4, Khu Công Nghiệp Mỹ Xuân B1- Tiến Hùng, Xã Mỹ Xuân, Huyện Tân Thành, Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

• Số điện thoại: (064) 7300937 / (064) 7300954

• Chủ đầu tư: Tập đoàn CJ Hàn Quốc

Với mục đích sản xuất và tiêu thụ nguyên liệu thức ăn chăn nuôi toàn cầu, Công

ty TNHH nguyên liệu thức ăn chăn nuôi CJ Việt Nam Thuộc tập đoàn CJ Hàn Quốc

đã thành lập tại thị trường Việt Nam và đi vào hoạt động từ tháng 01 năm 2016 cho đến nay

Công ty chuyên sản xuất nguyên liệu thức ăn chăn nuôi(chủ yếu bả đậu nành),với quy mô công nghệ chế biến tân tiến nhất từ Hàn Quốc Việc xây dựng nhà máy mới lần này khẳng định cam kết đầu tư lâu dài của CJ vào Việt Nam, cũng như mong muốn của tập đoàn nhằm góp phần vào sự phát triển của ngành nông nghiệp tại Việt Nam Nhà máy mới sẽ mang lại sản phẩm tốt hơn cho khách hàng, cũng như đáp ứng cho kế hoạch phát triển của CJ trong những năm tới

Hình 1.3 Công ty TNHH Nguyên liệu thức ăn CJ Việt Nam [2]

1.2.2 Quy tri ̀nh sản xuất

Công nghệ sản xuất thức ăn hỗn hợp cho gia súc, gia cầm được sử dụng trên thế giới và ở nước ta nói chung tương tự nhau Các thiết bị máy móc sử dụng trong công nghệ thường giống nhau về mặt nguyên tắc hoạt động Tuy vậy thiết bị và dây chuyền sản xuất của từng hãng sản xuất khác nhau, có những đặc điểm riêng và có những đặc tính kĩ thuật khác nhau

Công nghệ lựa chọn xếp theo chiều đứng để lợi dụng tính tự chảy của nguyên liệu Dây chuyền công nghệ là tổ hợp của nhiều chuyền khác nhau bao gồm:

• Dây chuyền tiếp nhận và xử lí nguyên liệu

• Dây chuyền định lượng và phối trộn

• Dây chuyền tạo viên và xử lí viên

• Dây chuyền cân và đóng bao thành phẩm

1.2.2.1 Sơ đồ dây chuyển công nghệ

Hình 1.4 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất [2]

Silo chứa

Viên thành phẩm

Cân – Đóng bao – Bảo quản

Dịch ép (Nước thải)

1.2.2.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Bã đậu nành thu mua từ bên ngoài được ô tô tải chở về nhà máy, qua cân tự động đặt ở phía cổng, lúc này trên máy tính sẽ hiển thị khối lượng của toàn bộ tải trọng của xe và nguyên liệu, sau đó nguyên liệu được đưa vào kho chứa để đem đi xử lý còn

xe khi đi ra sẽ qua cân tự động một lần nữa để cân tải trọng của xe từ đó ta biết được khối lượng của nguyên liệu vừa nhập vào nhà máy

Nguyên liệu mà nhà máy sử dụng trong thức ăn hỗn hợp gồm: bã đậu nành lên men, một số nguyên liệu mịn phối trộn, rỉ đường và một số thành phần khoáng vi lượng khác

a) Dây chuyền tiếp nhận và xử lý nguyên liệu

Tiếp nhận nguyên liệu

Sau khi được vận chuyển về từ kho chứa của nhà máy, nguyên liệu theo các thiết bị vận chuyển (gàu tải) đi vào các silo chứa Tuỳ theo năng suất hằng ngày mà chọn năng suất của gàu cho phù hợp

Hình 1.5 Silo chứa nguyên liệu [2]

Ép

Đây là công đoạn ép hết nước bã đậu nành, dịch ép được đưa ra ngoài để xử lý

Độ ẩm trong bả lúc này được rút xuống còn 20 – 30%

Sấy khô

Sử dụng máy sấy khí động cho công đoạn sấy khô làm cho bã đậu độ ẩm giảm xuống còn 10% Nhiệt độ sấy phù hợp khoảng 70 – 90oC

Nghiền nguyên liệu

Nghiền nguyên liệu để đạt được kích thước theo yêu cầu, tạo khả năng trộn đồng đều giữa các cấu tử làm các chất dinh dưỡng được phân bố đồng đều và tăng khả năng tiêu hoá Hơn nữa nguyên liệu được nghiền mịn sẽ thuận lợi cho quá trình tạo

viên làm cho viên thức ăn có bề mặt bóng dễ liên kết hơn giữa các cấu tử thành phần

Quá trình nghiền đóng vai trò quan trọng trong công đoạn sản xuất vì nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm và khả năng hấp thụ sản phẩm của vật nuôi

b) Dây chuyền định lượng và phối trộn

Định lượng

Nhằm mục đích xác định mức độ, liều lượng các thành phần thức ăn, cho từng loại hỗn hợp thức ăn theo tỷ lệ quy định đối với từng loại vật nuôi, càng bảo đảm chính xác càng tốt Đặc biệt đối với những thành phần thức ăn bổ sung chiếm tỷ lệ nhỏ (nhất là những nguyên tố vi lượng) đòi hỏi độ chính xác cao, độ định mức phải thấp nếu quá mức quy định có thể tác hại đến cơ thể vật nuôi

Phối trộn

Nhằm khuấy trộn các thành phần thức ăn đã được định mức thành một hỗn hợp đồng đều, đảm bảo cho vật nuôi ăn đủ tỉ lệ các thành phần đó trong hỗn hợp Thức ăn tổng hợp được trộn đều, bổ sung chất lượng, mùi vị cho nhau giữa các thành phần tạo điều kiện cho súc vật ăn nhiều và đủ, tăng hệ số tiêu hoá nhờ đó tăng được sản lượng chăn nuôi, giảm mức tiêu thụ thức ăn cho mỗi kilogram thịt tăng trọng

Quá trình trộn có bổ sung rỉ đường với các thành phần vi lượng như premix và muối ăn Rỉ đường cho vào nhằm tăng sự kết dính, tăng độ bền cho viên, tăng giá trị dinh dưỡng và kích thích gia súc, gia cầm ăn ngon miệng Nên cho bột vào khoảng 2/3 thể tích máy rồi mới bổ sung rỉ đường, tránh trường hợp rỉ đường tiếp xúc trực tiếp với máy làm giảm hiệu suất trộn và giảm độ bền của máy Do vậy cần phải vệ sinh máy thường xuyên

c) Dây chuyền tạo viên và xử lý viên

Máy tạo viên thức ăn chăn nuôi có nhiệm vụ định hình các hỗn hợp thức ăn sau khi trộn thành dạng viên và dạng bánh Mục đích là làm chặt các hỗn hợp tăng khối lượng riêng và khối lượng thể tích, làm giảm khả năng hút ẩm và oxy hoá trong không khí, giữ chất lượng dinh dưỡng Nhờ đó hỗn hợp thức ăn bảo quản được lâu, gọn hơn, vận chuyển dễ dàng hơn, giảm được chi phí vận chuyển và bảo quản

Ngoài ra, đối với chăn nuôi gia cầm, cá, tôm việc phân phát và ăn thức ăn viên thuận lợi hơn về chất lượng và đồng đều, tạo điều kiện cơ giới hoá phân phát thức ăn…

d) Dây chuyền cân và đóng bao sản phẩm

Sản phẩm của nhà máy có hai dạng là dạng bột và dạng viên Hỗn hợp sau đảo trộn nếu đưa đi đóng bao ngay ta sẽ có sản phẩm dạng bột, nếu đưa qua công đoạn tạo viên ta sẽ có sản phẩm dạng viên Sản phẩm được đóng bao 25 kg/bao nhờ cân và đóng bao tự động

1.2.3 Ca ́ c nguồn phát sinh chất thải

1.2.3.1 Nước thải

Trong quá trình sản xuất, nước thải được thu gom chủ yếu từ các công đoạn ép

bã đậu nành, vệ sinh các thiết bị và nước thải sinh hoạt của công nhân làm việc tại nhà máy Lượng nước thải có khi trong đợt cao điểm đạt tới 100 m3/ngđ

- Công đoạn ép bã đậu nành: nước thải từ quá trình ép bã (dịch ép) và nước thải

từ việc vệ sinh các dụng cụ thiết bị lọc dịch và tách bã

- Nước thải từ việc vệ sinh cọ rửa các dụng cụ, thiết bị trong quá trình sản xuất cũng như nước rửa sản ở phân xưởng

- Bên cạnh nước thải sản xuất, một nguồn ô nhiễm khác đó là nước thải sinh hoạt

từ nhà vệ sinh, nhà bếp phục vụ cán bộ công nhân viên Nước thải này chủ yếu chứa các chất gây ô nhiễm BOD, COD, SS, N, P, vi sinh vật ở mức trung bình, nếu nước thải này không được xử lý thích đáng cũng gây ra những tác động xấu đến môi trường

Đặc trưng cơ bản của nước thải nhà máy sản nguyên liệu thức ăn chăn nuôi là: Nồng độ chất hữu cơ cao và thường ở dạng lơ lửng lẫn dạng hòa tan; lượng chất rắn lơ lửng cao; nhiệt độ cao; độ pH dao động lớn; nước thải thường có màu nâu ; ngoài ra còn chứa lượng nito, phốt pho và một ít hàm lượng dầu mỡ

Bảng 1.1 Bảng thông số dự đoán thiết kế hệ thống XLNT công ty CJ VINA [2]

ra, khi nước thải có tính axít sẽ có tính ăn mòn, làm mất cân bằng trao đổi chất tế bào,

ức chế sự phát triển bình thường của quá trình sống

pH dao động từ 4 – 8 , trong trường hợp xuống quá thấp cần bổ sung chất kiềm

để ổn định pH trước khi đi vào các công trình tiếp theo

➢ Hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao

Nước thải chế biến từ bã đậu nành có hàm lượng chất hữu cơ cao, nếu không xử

lý đạt yêu cầu, khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong

hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của một số loài thủy sinh Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước,dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp

➢ Hàm lượng chất lơ lửng cao

Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, không những làm mất vẻ

mỹ quan mà quan trọng nó hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu giảm quá trình trao đổi oxy và truyền sáng, dẫn nước đến tình trạng kỵ khí Mặt khác một phần cặn lắng xuống đáy gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè đồng thời thực hiện quá trình phân hủy kỵ khí giải phóng ra mùi hôi thối gây ô nhiễm cho khu vực xung quanh

➢ Hàm lượng chất dinh dưỡng cao

Nồng độ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy Nếu nồng độ oxy giảm tới cực tiểu gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước của thủy vực Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới không có ánh sáng Quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ngưng trệ Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sản, du lịch và cấp nước

Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ Nồng độ làm chết tôm, cá từ 1,2 – 3 mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ Amonia không vượt quá 1mg/l

1.2.3.2 Khí thải

Tuỳ thuộc vào loại nhiên liệu được sử dụng, quy mô công nghệ được sử dụng, quy mô công nghệ sản xuất, các loại thiết bị được sử dụng, và hoạt động tổng thể của nhà máy sản xuất mà tạo ra các nguồn ô nhiễm không khí:

Khí thải lò đốt dầu (lấy nhiệt cho vào lò sấy bã đậu) và máy phát điện Cả hai thiết bị này điều dùng dầu FO Khí thải chứa NOx,SOx,CO, bụi

Mùi hôi thối sinh ra trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp ao sinh học, hoặc từ sự phân huỷ các chất thải rắn thu được không kịp thời, hoặc từ sự lên men chất hữu cơ có trong nước thải

Ngoài ra, việc vận chuyển một khối lượng lớn nguyên liệu để sản xuất và thành phẩm của nhà máy bằng các phương tiện vận tải cũng sẽ phát sinh một lượng khí thải (bụi) tương đối lớn

1.2.3.3 Chất thải rắn

Chất thải rắn là nguồn có khả năng gây ô nhiễm môi trường lớn thứ hai cả về 2 yếu tố: khối lượng và nồng độ chất bẩn Các loại chất thải phát sinh trong quá trình chế biến bã đậu nành chủ yếu là vụn bã đậu và một số bao túi chứa thành phần phụ khác

1.2.3.4 Ô nhiễm tiếng ồn, độ rung

Ô nhiễm tiếng ồn, độ rung chủ yếu được phát sinh từ quá trình hoạt động các thiết bị máy móc như: máy nghiền, máy rửa chai, băng chuyền… Ngoài ra còn có tiếng ồn do các phương tiện vận chuyển gây nên

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

2.1 Phương pháp xử lý cơ học

Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất vô

cơ và hữu cơ không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải; điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

2.1.1 Song chắn rác

Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 45- 60o nếu làm sạch thù công hoặc nghiêng một góc 75 – 80o nếu làm sạch bằng máy Tiết diện song chắn có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp Vận tốc nước chảy qua song chắn giới hạn trong khoảng từ 0,7 - 1 m/s Vận tốc cực đại dao động trong khoảng 0,75 - 1 m/s nhằm đẩy rác qua khe của song Vận tốc cực tiểu là 0,4 m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải rắn và lắng cặn Tuỳ theo mức độ rác trong nước thải, người ta định các khe hở của song chắn, nếu rộng quá thì sẽ không ngăn rác hiệu quả, còn nếu hẹp quá thì cản trở dòng chảy

• Theo đặc điểm cấu tạo phân biệt loại cố định và loại di động

• Theo phương pháp lấy rác khỏi song chắn phân biệt loại thủ công và cơ giới Bên cạnh đó, để loại bỏ những loại siêu nhỏ, người ta sử dụng lưới chắn rác Lưới chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ khoảng từ 0,5 ÷ 1,0mm

Ưu và nhược điểm một số loại SCR

Bảng 2.1 Ưu và nhược điểm một số loại SCR

SCR cơ học Không tốn chi phí điện năng Cần ngườ i vận hành

Vận hành dễ dàng Rất khó khăn khi vệ sinh

Thiết kế đơn giản Vận tốc dòng nước giảm khi

song chắn rác nhiều rác

Thích hợp với lưu lượng lớn, chắn rác lớn

Không chắn được rác nhỏ

SCR cơ khí Không cần người vận hành Tốn chi phí điện năng

Dễ dàng khi vệ sinh Dễ bị bít nghe ̣t

Vận tốc dòng chảy ổn đi ̣nh Thích hợp với lưu lượng nhỏ Loại bỏ được SS nhỏ: 1-10mm

2.1.2 Bể vớt dầu

Bể vớt dầu dựa trên nguyên tắc tách dầu ra khỏi chất lỏng Nước thải có chứa nhiều dầu mỡ hay các chất không tan có khả năng nổi trên mặt nước, nồng đô ̣ từ 20 – 200mg/l, vượt quá QCVN xả thải.Nước thải sau xử lí không có lẫn dầu mỡ mới được phép cho chảy vào các thủy vực Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lí sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank Ngoài cách làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu, mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lí nước thải Tách sơ bộ dầu mỡ khỏi nước thải có thể thực hiện bằng hai quy trình:

• Quy trình tác dầu bằng trọng lực: Các giọt dầu mỡ nhẹ hơn nước sẽ nổi lên mặt nước và được gặt ra ngoài, còn các hạt cặn dính dầu nặng hơn nước sẽ được lắng xuống đáy và được tháo ra ngoài

• Quy trình tách dầu bằng lực nhân tạo như lực ly tâm, cyclon thủy lực, keo tụ bằng hóa chất hoặc lọc qua lớp lọc có khả năng dính bám dầu mỡ

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu Một số loại bể tách dầu: bể tách dầu hình trụ tròn, thiết bị tách dầu có các ô lắng lớp mỏng, bể tách dầu có mặt bằng hình chữ nhật…

Bể tách dầu hình trụ tròn

Viện hóa dầu Hoa Kì API đã thiết kế và cho xây dựng bể tách dầu hình trụ tròn giống bể lắng đứng có thêm vách ngăn dầu đặt phía trong song thành bể Tuy xây dựng có tốn kém hơn nhưng bể tách dầu hình trụ có những ưu điểm vượt trội hơn bể tách dầu có dòng chảy ngang

- Tốn kém trong chi phí xây dựng

- Khó khăn trong việc bảo trì bảo dưỡng

- Người vận hành đòi hỏi trình độ chuyên môn

Hình 2.2Bể tách dầu hình trụ tròn [13]

Thiết bị tách dầu có các ô lắng lớp mỏng

Bể tách dầu trong đặt các tấm song song tạo thành các ô lắng lớp mỏng Các giọt dầu trong nước nổi lên gặp mặt dưới của tấm lắng, tụ lại và đi dọc theo tấm, nổi lên mặt nước rồi được gặt ra ngoài

• Ưu điểm:

- Vách nghiêng hướng dòng thu dầu một cách triệt để

- Cấu tạo modul dễ tháo lắp dễ bảo trì bảo dưỡng

• Bông cặn có khả năng liên kết và có nồng độ lớn trên 1000 mg/l Sử dụng khi thiết kế bể lắng đợt 2

Dựa theo nguyên tắc lắng cặn bằng trọng lực, hiện nay có những thiết bị lắng như sau:

Bể lắng ngang

Hình 2.4 Bể lắng ngang [11]

Nước thải đi vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước chuyển động đều dọc bể qua vùng lắng đi vào vùng thu nước đặt ở cuối bể Để phân phối đều nước vào vùng lắng, thường cấu tạo máng có lỗ phân phối đặt suốt chiều ngang hoặc đặt các tấm có khe hoặc lỗ phân phối trên toàn diện tích mặt cắt ngang vùng lắng Máng thu nước thường được đặt ở cuối bể, cặn lắng được thu bằng thanh gạt dồn về máng thu bùn và được hút bùn bằng bơm đặt gần máng đầu bể

Nước thải chuyển động theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1 – 3 giờ Các bể lắng ngang được sử dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.000 m3/ngày

Bể lắng đứng

Hình 2.5 Bể lắng đứng [11]

Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ ( hoặc tiết diện vuông) có đáy chóp Nước thải được cho vào theo ống trung tâm Sau đó, nước chảy từ dưới lên trên vào các rãnh chảy tràn Như vậy, quá trình lắng cặn diễn ra trong dòng nước đi lên với vận tốc nước

là 0,5 – 0,6 m/s Hiệu quả lắng của bể lắng đứng thấp hơn bể lắng ngang khoảng 10 – 20% Bể lắng đứng sử dụng cho trạm có công suất nhỏ hơn 3.000 m3/ngày

Bể lắng ly tâm

Hình 2.6 Bể lắng ly tâm [11]

Bể lắng ly tâm là bể chứa tròn Nước chuyển động theo chiều từ tâm ra vành đai Loại bể lắng này được ứng dụng cho lưu lượng nước thải lớn hơn 20.000 m3/ngày Đây là loại bể lắng trung gian giữa bể lắng ngang và bể lắng đứng Nước từ vùng lắng chuyển động từ trong ra ngoài và từ dưới lên

2.1.4 Bể điều hòa

Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về khu xử lý thường dao động theo các giờ trong ngày Nước thải thường có giá trị pH khác nhau Muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học, phải tiến hành trung hòa

và điều chỉnh pH về giá trị thích hợp (pH = 6 – 9 ) Bể điều hòa có thể chia thành 3 nhóm:

• Bể điều hòa lưu lượng:Lưu lượng nước thải đi vào bể thay đổi theo từng giờ

trong một chu kì sản xuất Giờ cố định thường là 1 ngày có khi 24 giờ hoặc 16 giờ, còn lưu lượng ra khỏi bể đi vào các công trình xử lý tiếp theo không thay đổi suốt thời gian làm việc của trạm xử lý trong ngày

• Bể điều hòa chất lượng:Nồng độ các chất bẩn có trong nước thải đi vào bể thay

đổi theo giờ trong một chu kì sản xuất, còn chất lượng nước ra tương đối ổn định

• Bể điều hòa cả lưu lượng và chất lượng:Lưu lượng và chất lượng nước thải đi

vào bể thay đổi theo giờ của một chu kì sản xuất, còn lưu lượng nước ra khỏi bể tương đối ổn định trong suốt thời gian làm việc của trạm xử lý

Bể điều hòa trong quy trình xử lý nước thải công nghiệp với mục đích:

- Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình sản xuất thải ra không đều

- Tiết kiệm hóa chất để trung hòa nước thải

- Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình xử lý tiếp theo

- Giảm và ngăn cản nồng độ các chất độc hại đi vào công trình xử lý sinh học

- Để đảm bảo hòa trộn đều nồng độ các chất bẩn trong nước thải và ngăn ngừa quá trình lắng trong bể điều hòa cần đặt máy khuấy trộn

2.2 Phương pháp xử lý hóa lý và hóa học

2.2.1 Phương pháp hóa lý

2.2.1.1 Keo tụ

Keo tụ là quá trình kết hạt lơ lửng khi cho các hợp chất cao phân tử vào nước Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện Do đó để phá tính bền của hạt keo cần trung hoà điện tích bề mặt của chúng, quá trình này gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo đã bị trung hoà điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này gọi là quá trình tạo bông Áp dụng quá trình keo tụ và tạo bông cặn để khử các chất lơ lửng, chất phân tán hạt keo trong nước thải

Các hạt keo trong nước thải có thể là keo kỵ nước hoặc keo háo nước Keo kỵ nước là loại không hút và chứa nước và dễ dàng mất ổn định khi tiếp xúc với các ion mang điện tích của các chất điện ly hòa tan trong nước Ngược lại keo háo nước như protein luôn ngậm nước, làm chậm và giảm tác dụng của các chất keo tụ, thường áp dụng cách xử lý đặc biệt mới hiệu quả keo tụ mong muốn

Tuy nhiên, khi xử lý, để giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông cặn người ta sử dụng một số hoá chất như: phèn nhôm, phèn sắt, polymer có tác dụng kết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn rồi lắng để loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải Việc lựa chọn

chất tạo bông hay keo tụ phụ thuộc vào thành phần và tính chất của nước thải cũng như của chất khuếch tán cần loại

Chất trợ keo tụ là chất khi cho vào nước sẽ đẩy nhanh quá trình keo tụ và tạo

bông cặn to, nặng để lắng xuống Hóa chất trợ keo tụ có các loại như polyme cation, polyme anion và polyme không mang điện tích

- Cation : là chất hổ trợ đông tụ dùng trong xử lý bùn, nước thải, ngành thủ công

mỹ nghệ, ngành giấy, thức ăn gia súc,… hấp thụ các keo âm, được sử dụng với liều lượng thấp 0,1-0,5% nhưng hiệu quả cao

- Anion: thay thế các nhóm anion trong hạt keo và cho phép hydrogen dính bám giữa các hạt keo và polyme Ứng dụng bùn sau xử lý đặc và ít hơn, có thể xử lý trực tiếp Bên cạnh đó sử dụng polymer còn làm thay đổi rất ít độ pH và tăng rất

Tuyển nổi được ứng dụng để loại ra khỏi nước các tạp chất phân tán không tan

và khó lắng, có khối lượng riêng nhỏ hơn nước Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để tách chất tan như chất hoạt động bề mặt Cơ sở của quá trình tuyển nổi là sự lôi cuốn các hạt lơ lửng trên bề mặt các bọt khí phân tán nhỏ, tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu

Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi, chi phí đầu tư và vận hành không lớn, thiết bị đơn giản Tuyển nổi kèm theo

sự thổi khí làm giảm nồng độ các chất bề mặt và các chất dễ bị oxi hóa

Tuyển nổi được ứng dụng xử lý nước thải của nhiều ngành sản xuất như chế biến dầu mỏ, tơ sợi nhân tạo, giấy xenlulo, da, hóa chất, thực phẩm, chế tạo máy Nó còn được dùng để tách bùn hoạt tính sau khi xử lý hóa sinh

Hình 2.8 Mô phỏng sơ đồ công nghệ tuyển nổi [3]

Có nhiều phương pháp tuyển nổi để xử lý nước thải:

• Tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch: được áp dụng để làm sạch nước thải chứa các hạt ô nhiễm rất mịn Bản chất của phương pháp là tạo dung dịch bão hòa không khí Khi giảm áp suất, các bọt khí sẽ tách ra khỏi dung dịch và làm nổi chất bẩn

• Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ khí: trong thiết bị tuyển nổi, sự phân tán khí được thực hiện nhờ bơm tuabin kiểu cánh quạt Thiết bị kiểu này được ứng dụng để xử lý nước có nồng độ các hạt lơ lửng cao Thiết bị khí động được sử dụng để xử lý nước thải chứa nhiều tạp chất hòa tan, có tính ăn mòn

• Tuyển nổi nhờ phân tán khi qua các tấm xốp: hiệu quả tuyển nổi phụ thuộc lỗ xốp, áp suất không khí, lưu lượng không khí, thời gian tuyển nổi, mực nước trong thiết bị tuyển nổi Phương pháp này có kết cấu đơn giản, chi phí năng lượng thấp Tuy nhiên, các lỗ xốp mau bẩn, dễ bị bịt kín, khó chọn vật liệu có

lỗ và kích thước giống nhau

Ngoài ra còn một số phương pháp tuyển nổi khác như tuyển nổi hoá học, tuyển nổi sinh học, ion và xử lý bằng phương pháp tách phân đoạn bọt

2.2.1.3 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi dể làm sạch triệt để nước khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau xử lý hóa sinh, nếu nồng độ các chất này không cao, khó phân hủy sinh học và độc

Hấp phụ được ứng dụng để khử độc nước thải, loại bỏ các thành phần hóa chất diệt cỏ, phenol, thuốc sát trùng, các hợp chất nito vòng thơm, chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm… Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao, có khả năng xử lý và thu hồi chất này

Khi xử lý bằng phương pháp hấp phụ, chất ô nhiễm có thể được tái sinh, phân hủy, tiêu hủy cùng với chất hấp phụ Hiệu quả xử lý của phương pháp này đạt khoảng

80 – 95% phụ thuộc vào bản chất hóa học của chất hấp phụ, diện tích bề mặt tiếp xúc cấu trúc hóa học của cấu tử trong dung dịch

2.2.1.4 Trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để loại khỏi nước các kim loại ( Zn,

Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn…), các hợp chất của As, P, CN- và các chất phóng xạ Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị với độ hiệu quả cao Trao đổi ion được áp dụng rộng rãi để khử muối trong nước cấp, làm mềm nước, loại ion Ca2+ và

Mn2+ ra khỏi nước cứng

Bản chất của trao đổi ion là quá trình tương tác pha rắn với dung dịch mà trong

đó chất rắn có thể trao đổi các ion của nó bằng các ion khác có trong dung dịch Trao đổi ion cũng là một quá trình hấp thụ trong đó các ion có trong dung dịch thay thế những ion của chất trao đổi không hoà tan gọi là trao đổi ion Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp

Hình 2.9 Cột trao đổi ion [3]

2.2.1.5 Thẩm thấu ngược và siêu lọc

Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu dưới áp suất cao hơn áp suất lọc Thẩm thấu ngược cho các phân tử dung môi đi qua và giữ lại các hạt ( phân tử, ion hydrat hóa) có kích thước nhỏ hơn hoặc gần bằng kích thước phân tử dung môi Đối với siêu lọc thì các hạt có kích thước lớn hơn 10 lần

Thẩm thấu ngược được ứng dụng rộng rãi để khử muối trong hệ thống cấp nước cho hệ thống nhiệt điện Hiện nay, quá trình này bắt đầu được ứng dụng để xử lý nước thải cho công nghiệp và đô thị Áp dụng thẩm thẩu ngược và siêu lọc có thể tách các chất hữu cơ và vô cơ với nồng độ đậm đặc ra khỏi nước, thu được nước sạch

2.2.2 Phương pháp hóa học

2.2.2.1 Trung hòa

Nước thải chứa các axit hoặc kiềm vô cơ trước khi thải vào hệ thống nước hoặc tái sử dụng trong các quá trình công nghệ được trung hòa Nước được coi là trung tính khi có pH = 6,5 – 8,5

Quá trình trung hòa có thể được tiến hành bằng nhiều biện pháp khác nhau như:

• Trung hoà bằng cách hòa trộn: được ứng dụng khi nhà máy có nước thải axit

và kiềm không bị ô nhiễm bởi các cấu tử khác

• Trung hòa bằng cách cho thêm tác chất: để trung hoà nước thải mang tính axit

ta có thể dùng kiềm để trung hòa và ngược lại để trung hòa nước thải mang tính kiềm ta dùng axit hoặc khí axit

• Trung hòa bằng lọc nước axit qua vật liệu trung hòa: phương pháp này cho

nước qua lớp magezit (MgCO3), đolomit (CaCO3.MgCO3, CaCO3, xỉ tro)

• Trung hòa bằng khí axit: để trung hoà nước thải mang tính kiềm người ta bắt

đầu sử dụng khí thải chứa CO2, SO2, NO2, N2O3… Phương pháp này cho phépvừa trung hòa nước thải vừa làm sạch khí khỏi các chất độc hại

Một số chất oxy hóa thông dụng như: Clorine (Cl2), Hydro peroxide (H2O2), Kali penmaganat (KMnO4), Oxi của không khí, Ozon (O3)

2.2.2.3 Loại các kim loại nặng

Các ion kim loại nặng được loại ra khỏi nước thải bằng phương pháp hóa học Bản chất của phương pháp này là chuyển các chất tan trong nước thành không tan hay nói cách khác là chủ yếu tạo thành kết tủa hydroxit hoặc cacbonat kim loại và thu ở

dạng cặn lắng Hóa chất thường được sử dụng là vôi ( Ca(OH)2) hoặc sôda…tùy thuộc vào từng kim loại mà có các chất khử tương ứng

2.3 Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp sinh học là sử dụng các vi sinh vật để phân giải các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào, đồng thời tổng hợp năng lượng cho quá trình sống Nhờ hoạt động sống của vi sinh vật, các chất ô nhiễm được chuyển hoá và nước thải được làm sạch

Quá trình xử lý sinh học nước thải có thể chia làm hai quá trình là phân huỷ yếm khí và phân huỷ hiếu khí; có thể xử lý trong điều kiện tự nhiên hay trong điều kiện nhân tạo

2.3.1 Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

2.3.1.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các

lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất

Cánh đồng tưới và bãi lọc là những mảnh đất được san phẳng hoặc tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô bằng các bờ đất Nước thải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm : mương chính, máng phân phối và

hệ thống tưới trong các ô Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc chứa nước thải khi cần thiết gọi là bãi lọc

2.3.1.2 Cánh đồng tưới nông nghiệp

Việc sử dụng nước thải như nguồn phân bón để tưới lên các cánh đồng nông nghiệp ở những vùng ngoại ô

Chọn loại cánh đồng nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại cây trồng hiện có Trước khi đưa vào cánh đồng , nước thải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng cát hoặc bể lắng Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng công cộng và có ý kiến chuyên gia nông nghiệp

2.3.1.3 Hồ sinh học

Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải,… Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác

Vi sinh vật (VSV) sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 60oC Theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại:hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tùy nghi

➢ Hồ hiếu khí

Hồ hiếu khí làm sạch nước bằng quá trình oxi hoá nhờ các vi sinh vật hiếu khí

và hô hấp tuỳ tiện có trong nước Có hai loại hồ hiếu khí là: hồ làm thoáng tự nhiên và

hồ làm thoáng nhân tạo

- Hồ làm thoáng tự nhiên:cấp oxy chủ yếu do khuyếch tán không khí qua mặt

nước và quang hợp của các thực vật.Chiều sâu của hồ khoảng từ 30-50 cm Thời gian lưu nước từ 3 – 12 ngày

- Hồ làm thoáng nhân tạo: có thể cung cấp oxy bằng khí nén, máy khuấy…

Chiều sâu của hồ khoảng từ 2 – 4,5 m Thời gian lưu nước từ 1 – 3 ngày

2.3.2 Công trình xử lý sinh học nhân tạo

• Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí: Quá trình xử lý nước thải

được dựa trên sự oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự do hoà tan Nếu oxy được cấp bằng thiết bi ̣ hoă ̣c nhờ cấu tạo công trình, thì đó là quá trình sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngược lại, nếu oxy được vâ ̣n chuyển và hoà tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên

• Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí: Quá trình xử lý dựa trên cơ

sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men ky ̣ khí Đối với các hệ thống thoát nước qui mô vừa và nhỏ thường dùng các công trình kết

hợp với việc tách că ̣n lắng với phân huỷ yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn

Bùn hoạt tính bao gồm những sinh vật sống kết lại thành dạng hạt hoặc dạng bông với trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%) Bùn hiếu khí ở dạng bông bùn vàng nâu, dễ lắng là hệ keo vô định hình còn bùn kỵ khí ở dạng bông hoặc dạng hạt màu đen

Hình 2.11: Bể bùn hoạt tính [7]

Thực chất quá trình xử lý nước thải bằng bể Aerotank vẫn qua 3 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hoá xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy

• Giai đoạn 2: Bùn hoạt tính khôi phục khả năng oxy hoá, đồng thời oxy hoá tiếp những chất hợp chất chậm oxy hoá

• Giai đoạn 3: Giai đoạn nitơ hoá và các muối amôn

Hệ thống bể bùn hoạt tính phân loại dựa theo nguyên lý làm việc, theo sơ đồ công nghệ, cấu trúc dòng chảy và theo phương pháp làm thoáng

Bảng 2.2 Ưu và nhược điểm bể Aerotank

Hiệu suất xử lý BOD lên đến

90%

Thể tích công trình lớn và chiếm nhiều mặt bằng hơn

Lượng oxy hoà tan trong nước

Loại bỏ được N, P trong

nước thải

Chi phí xây dựng công trình

và đầu tư thiết bị lớn hơn

Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật

Vận hành đơn giản, an toàn Chi phí vận hành đặc biệt chi

phí cho năng lượng sục khí tương đối cao, không có khả năng thu hồi năng lượng

Thuận lợi khi nâng cấp công

suất đến 20% mà không phải

pH, nhiệt độ và nồng độ chất lơ lửng của nước

• Yêu cầu: Nước thải vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150

mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỡ không quá 25mg/l, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ

= (6 - 370C)

• Phạm vi áp dụng: Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ô nhiễm hữu cơ:

trường học, khu dân cư, bệnh viện, thủy sản…

Bể Anoxic

Bể anoxic là bể thuộc quá trình thiếu khí Có các cánh khuấy được đặt dưới đáy

bể tạo môi trường thiếu khí Nguyên tắc của phương pháp này là trong điều kiện thiếu oxy (hàm lượng oxy hòa tan được giữ trong nước là 1mg/l) thì các chất dinh dưỡng như Nitơ, Photpho có trong nước thải sẽ bị các vi sinh vật tùy nghi phân hủy

Phương pháp chủ yếu là khử Nitrat:

-NO2- + Chất hữu cơ N2 + CO2 + H2O Nitrat là sản phẩm cuối cùng của quá trình oxy hóa amoni chưa được xem là bền vững và còn gây độc cho môi trường nên cần được tiếp tục chuyển hóa về dạng khí nitơ

Quá trình hình thành nitrat (oxy hóa amoni) xảy ra trong giai đoạn hiếu khí (bể aerotank) và kế tiếp là hai giai đoạn hình thành nitrit và từ nitrit hinh thành nitrat Quá trình khử nitrat, nitrit và các hợp chất nitơ có hóa trị dương về khí nitơ xảy ra dưới điều kiện thiếu oxy (bể anoxic) Bể anoxic lắp đặt trước bể Aerotank nhằm tận dụng nguồn hữu cơ từ nước thải chưa qua xử lý hiếu khí hoặc nếu lắp đặt sau thì phải bổ sung lượng carbon

Trong bể Anoxic pH tối ưu cho quá trình khử nitrat khá rộng: pH = 7÷9, ngoài vùng tối ưu tốc độ khử nitrat giảm nhanh

Mương oxy hóa

Lần đầu tiên được ứng dụng xử lý nước thải tại Hà Lan (1950) do tiến sỹ Pasveer chủ trì Đây là một dạng Aerotank cải tiến khuấy trộn hoàn chỉnh trong điều kiện hiếu khí kéo dài chuyển động tuần hoàn trong mương

Mương oxy hóa đơn giản, không tốn nhiều công sức, với chi phí đầu tư nhỏ hơn

2 lần so với lọc sinh học Nếu áp dụng đúng, mương oxy hóa có thể xử lý nước thải đảm bảo đạt yêu cầu Tuy nhiên, do các yêu cầu kỹ thuật trong vận hành làm hạn chế việc ứng dụng các mương oxy hóa – chứa nước cho các xí nghiệp nhỏ làm việc 1 – 2

Vsv nitosomonas Vsv nitosomonas

ca và các khu dân cư dưới 700 người Ngoài ra, ngay cả khi vận tốc nước 0,3m/s vẫn

có sự sụp lở đất của mương oxy hóa tại điểm gần máy thổi khí và ở các khúc quanh

Do đó, cần phải bao phủ sườn dốc mương ít nhất 0,6m thấp hơn mực nước cao nhất Đối với vùng đất sét chặt có thể phủ bằng tấm lót, còn đối với vùng cát phải bêtông hóa thành hoàn toàn Đồng thời, mương phải có cấu trúc đơn giản nhất (hình chữ O)

để tăng hiệu quả xử lý

Hình 2.12 Mương oxy hóa [7]

Mương oxy hóa có thể được phân thành 2 nhóm chính: liên tục và gián đoạn Mương oxy hóa gián đoạn có hình vành khăn, sâu từ 0,9 – 1,5m, hoạt động luân phiên thổi khí và lắng Vì vậy, quá trình xử lý có dạng bậc và thu được nước đã

xử lý có chất lượng tốt (do quá trình lắng trong diễn ra với chiều sâu không lớn)

Mương oxy hóa liên tục loại 1 giống mương oxy hóa gián đoạn nhưng nước vào

và ra liên tục, quá trình lắng diễn ra trong 2 mương bên hông luân phiên nhau Mương oxy hóa liên tục dạng 2 rất gọn, lắng và thải nước sạch tiến hành trong khoảng 30 – 40 phút Trong thời gian này, lượng nước thải tăng và độ sâu ngập nước máy thổi khí cũng tăng

Khó khăn nhất trong thiết kế mương oxy hóa là tính đúng máy thổi khí; thông thường máy thổi khí có đường kính 700mm với tần số quay 80 vòng/phút, độ ngập nước 18 – 25cm là tốt nhất Nước thải trước khi vào mương phải qua lưới chắn rác đường kính 25mm và đôi khi qua bể lắng cát Một số sơ đồ mương oxy hóa áp dụng tại Ba Lan, nơi có nhiều kinh nghiệm trong áp dụng các mương oxy hóa tuần hoàn Thể tích mương oxy hóa tuần hoàn từ 100 – 1.235m2; dài 60 – 400m; độ sâu trung

quả xử lý tốt nhất cho nước thải nhà máy sữa, nông nghiệp, nấu bia, … Nước sau xử lý nhà máy sữa có BOD5 = 8 – 10mg/l; còn nước thải sinh hoạt BOD5 = 20 – 25mg/l

Bảng 2.3 Ưu và nhược điểm Mương oxy hóa

Hiệu suất xử lý BOD cao Thể tích công trình lớn và

chiếm nhiều mặt bằng hơn

Lượng oxy hoà tan trong nước

Loại bỏ được N, P trong

nước thải

Chi phí xây dựng công trình và đầu tư thiết bị lớn hơn

Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật

Vận hành đơn giản, an

toàn

Đòi hỏi trình độ vận hành Nồng độ chất bẩn hữu cơ

trong nước thải

Thích hợp với nhiều loại

Lượng oxy cần cấp rất lớn pH, nhiệt độ và nồng độ

chất lơ lửng của nước thải

Bể lọc sinh học (Biophin)

Thiết bị lọc sinh học là thiết bị được bố trí đệm và cơ cấu phân phối nước cũng như không khí Trong thiết bị lọc sinh học, nước thải được lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi sinh vật Các vi khuẩn trong màng sinh học thường có hoạt tính cao hơn

vi khuẩn trong bùn hoạt tính Màng sinh học hiếu khí là một hệ vi sinh vậttuỳ tiện, ở ngoài cùng của màng là lớp vi khuẩn hiếu khí và ở giữa là các vi khuẩn tuỳ tiện Phần cuối cùng của màng là các động vật nguyên sinh và một số sinh vật khác Vi sinh trong màng sinh học sẽ oxi hóa các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng Như vậy, chất hữu cơ được tách ra khỏi nước, còn khối lượng của màng sinh học tăng lên Màng vi sinh chết được cuốn trôi theo nước và đưa ra khỏi thiết bị lọc sinh học