PHẦN MỞ ĐẦU 1 Nội dung đồ án Thiết kế hệ thống xử lí nước thải cho nhà máy sản xuất sữa với công suất Q_ngàytb= 2500m3ngày để chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải loại B QCVN 5945. Với cách thành phần chính có trong sữa bò như bảng sau : Bảng 1.1. Thành phần chính trong sữa bò. Đơn vị tính : g100g sữa.ProteinCaseinProtein nhũĐườngChất béoChất troSữa bò 3.63 0.6 5.0 3.7 0.7 2 Mục tiêu đồ án Sữa là nguồn dinh dưỡng có giá trị, phù hợp với mọi lứa tuổi, đặc biệt là trẻ em, người lớn tuổi và phụ nữ mang thai. Sữa cung cấp nhiều chất bổ dưỡng và năng lượng cần thiết cho quá trình hoạt động của cơ thể. Ngày nay, khi mức sống ngày càng được nâng cao thì các sản phẩm sữa càng được sử dụng rộng rãi. Chương trình phát triển sữa còn gắn với các chương trình dinh dưỡng học đường, chương trình chống suy dinh dưỡng, cải thiện chiều cao của người Việt Nam.Như một hệ quả tất yếu, khi có điều kiện khai thác nguyên liệu tại chỗ, ngành công nghiệp chế biến sữa của Việt Nam sẽ có đủ các điều kiện thuận lợi để phát triển. Tuy nhiên, bên cạnh những đóng góp về mặt kinh tế, những sản phẩm dinh dưỡng cần thiết cho cuộc sống của con người, công nghiệp chế biến sữa cũng tạo ra nhiều chất thải góp phần làm ô nhiễm môi trường tự nhiên. Nhiều nhà máy không chú trọng và đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải đã gây ra ô nhiễm môi trường trầm trọng cho những khu vực xung quanh. Khả năng gây ô nhiễm của nước thải ngành chế biến sữa ở Việt Nam: Do thiếu nguồn nguyên liệu tại chỗ nên các nhà máy chế biến sữa ở nước ta chủ yếu xuất phát với nguồn nguyên liệu là dạng sữa thành phẩm nhập ngoại, không sản xuất các loại sản phẩm có nước thải ô nhiễm cao như: phômát, bơ, dịch sữa… Vì vậy hàm lượng COD, BOD5 trong nước thải chế biến sữa ở nước ta nói chung tương đối thấp, lưu lượng và thành phần nước thải ít thay đổi.Tuy nhiên do trang thiết bị công nghệ, trình độ sản xuất còn kém nên mức độ tiêu hao nguyên liệu cao làm gia tăng ô nhiễm bởi các sản phẩm hỏng hoặc thất thoát nguyên liệu trong quá trình sản xuất. Bên cạnh đó, các nhà máy chế biến sữa thường nằm gần hoặc trong khu vực dân cư, chưa có hệ thống xử lý nước thải sản xuất do đó nước thải sản xuất chưa qua xử lý được trộn lẫn với nước thải sinh hoạt trước khi đi vào hệ thống cống thoát chung. Điều này gây ô nhiễm môi trường cho các khu vực xung quanhHiểu được tầm quan trọng trong việc xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa, chúng ta cần phải tìm hiểu hệ thống xử lí nước thải với công nghệ xử lý hiện đại, hiệu quả, tiết kiệm chi phí xử lý.3 Nhiệm vụGiới thiệu về nhà máy sữa; Tổng quan về thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải nhà máy sữa; Xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhà máy sữa công suất 2500m3ngày.đêm;Tính toán các công trình theo phương án đề xuất;Dự toán kinh tế hệ thống xử lý nước thải thủy sản;Bố trí công trình và vẽ mặt bằng tổng thể trạm xử lý theo phương án đã chọn;Vẽ sơ đồ mặt cắt công nghệ (theo nước, cao độ công trình);Vẽ chi tiết các công trình đơn vị hoàn chỉnh. Yêu cầu sau xử lýNước thải sau khi qua hệ thống đạt QCVN 40:2011, loại B. Các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt. 4 Phương pháp Điều tra khảo sát, thu nhập số liệu, tài liệu liên quan, quan sát trực tiếp, lấy mẫu đo đạc và phân tích cái chỉ tiêu chất lượng nước.Phương pháp lựa chọn:Thu nhập số liệu;Tổng hợp số liệu;Phân tích khả thi;Đưa ra các phương án khả thi;Tính toán phương án đã chọn;Tính toán kinh tế.
Trang 1NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG
Ngày … tháng …năm
Ký tên
Trang 2MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 10
1/ Nội dung đồ án 10
2/ Mục tiêu đồ án 10
3/ Nhiệm vụ 11
4/ Phương pháp 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA NGUỒN THẢI 12
1/ Tổng quan về ngành sản xuất sữa 12
2/ Các nguyên liệu sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa 14
3/ Quy trình công nghệ chế biến sữa (Công ty TNHH sữa Bình Định) 15
3.1/ Quy trình công nghệ chế biến sữa tươi tiệt trùng 15
3.2/ Quy trình chế biến sữa chua 16
3.3/ Quy trình chế biến kem 17
4/ Hiện trạng 18
5/Các đặc trưng của nước thải ngành sản xuất sữa: 19
5.1/ Nguồn gốc nước thải sữa: 19
5.2/ Thành phần và tính chất nước thải 19
5.3/ Khả năng gây ô nhiễm của nước thải 20
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI 22
1/ Các phương pháp xử lí chất thải 22
2/ Các phương pháp xử lí chất thải thường dùng 22
2.1/ Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 22
2.2/ Xử lý nước bằng phương pháp hóa lý 24
2.3/ Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học 27
3/ Lựa chọn công nghệ xử lý 32
3.1/ Mức độ cần thiết để xử lý nước thải 32
3.2/ Cơ sở lựa chọn công trình xử lý 33
4/ Công nghệ xử lý nước thải đã triển khai trên thực tế: 35
4.1/ Công nghệ xử lý nước thải nhà máy sữa Vinamilk: 35
4.2/ Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy sữa Vinamilk 36
Trang 35/ Đề xuất phương án xử lý nước thải 37
6/ Lựa chọn và thuyết minh công nghệ xử lý nước thải: 40
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SỮA CÔNG SUẤT 2500M3/NGÀY 43
1/ Song chắn rác 43
1.1/ Số lượng khe hở 43
1.2/ Bề rộng thiết kế song chắn rác 44
1.3/ Tổn thất áp lực qua song chắn rác 44
1.4/ Chiều dài phần mở rộng trước SCR 44
1.5/ Chiều dài phần mở rộng sau SCR 45
1.6/ Chiều dài xây dựng mương đặt SCR 45
1.7/ Chiều dài xây dựng mương đặt SCR 45
2/ Tính toán hố thu gom: 46
2.1/ Thể tích thu gom: 46
2.2/ Đường kính ống dẫn qua bể điều hòa 46
2.3/ Tính toán bơm hút nước thải 46
3/ Bể vớt dầu 49
4/ Tính toán bể điều hòa: 51
4.1/ Thiết kế bể điều hòa 51
4.2/ Tính toán máy nén khí cho thiết bị khuấy trộn 52
4.3/ Chọn đường ống dẫn và cách bố trí 53
4.4/ Tính toán đường ống dẫn nước thải vào và ra khỏi bể 56
5/ Tính toán bể tuyển nổi: 57
5.1/ Lượng khí cần cung cấp cho bể 57
5.2/ Chọn máy nén khí 59
5.3/ Tính toán máy bơm nước cho bình áp lực: 60
5.4/ Tính toán thông số bể: 61
5.5/ Hiệu suất xử lý thành phần nước thải 61
5.6/ Tính toán đường ống dẫn nước 62
5.7/ Tính toán đường ống dẫn bùn 62
5.8/ Tính toán máy bơm bùn 63
6/ Tính toán bể trung gian: 64
6.1/ Tính toán kích thước bể: 64
Trang 46.2/ Tính toán máy bơm nước thải từ bể trung gian lên bể UASB 65
6.3/ Tính toán đường ống dẫn qua bể UASB 66
7/ Tính toán bể UASB: 67
7.1/ Tính toán thông số đầu vào 67
7.2/ Tính toán hệ thống phân phối nước vào bể UASB: 70
7.3/ Tính ống thu khí: 74
7.4/ Tính ống thu bùn và bơm bùn: 74
7.5/ Tính chiều cao ngăn lắng : 75
7.6/ Tính toán các tấm chắn khí, tấm hướng dòng, thời gian lưu nước và ngăn lắng : 75
7.7/ Máng thu nước : 76
8/ Tính toán bể SBR: 78
8.1/ Xác định dữ liệu về thành phần nước thải đầu ra của bể: 79
8.2/ Xác định thời gian hoạt động cho một chu kỳ: 79
8.3/ Xác định thể tích của bể: 80
8.4/ Xác định kích thước bể 81
8.5/ Tính lượng nước xả 82
8.6/ Tính toán lượng bùn xả 83
8.7/ Xác định tỉ lệ F/M 84
8.8/ Lượng không khí cần cung cấp 84
8.9/ Tính toán các thiết bị phụ 85
9/ Tính toán bể khử trùng: 89
9.1/ Xác định thông số nơi chứa Clo 89
9.2/ Tính toán lượng Chlorine thêm vào 94
9.3/ Tính toán bể tiếp xúc 95
9.4/ Lượng Chlorine tiêu thụ trong 1 ngày 95
10/ Bể nén bùn 96
10.1/ Nhiệm vụ 96
10.2/ Tính toán thông số bể nén bùn 96
10.3/ Tính toán đường ống dẫn bùn về máy ép bùn 97
10.4/ Tính toán bơm bùn sang máy ép bùn 97
11/ Máy ép bùn bùn 99
11.1/ Tính toán: 100
Trang 511.2/ Tính toán đường ống dẫn nước tuần hoàn 100
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH 102
1/ Chi phí xây dựng công trình 102
2/ Chi phí xây dựng lắp đặt hệ thống, thiết bị 103
3/ Chi phí hóa chất và nhân công 105
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107
1/ Kết luận : 107
2/ Kiến nghị : 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO 108
Trang 6TỪ VIẾT TẮT
BOD: Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa.
BTNMT: Bộ Tài nguyên và Môi trường.
COD: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học.
DAF: Dissolved Air Flotaion – Bể tuyển nổi khí hòa tan.
FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations – Tổ chức Lương thực
và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (hay Tổ chức Nông lượng Liên Hiệp Quốc)
F/M: Food to Microorganism – Thực phẩm cung cấp cho vi khuẩn.
MLSS: Mixed Liquor Suspended Solid – Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng
hay nồng độ chất rắn có trong bể bùn hoạt tính
MLVSS: Mixed Liquor Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong hỗn hợp dễ
bay hơi
OECD: Organization for Economic Co-operation and Development – Tổ chức Hợp
tác và Phát triển Kinh tế
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam.
SBR: Sequencing Batch Reactor – Bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục
TSS: Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng.
UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket – Bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua
tầng bùn kỵ khí
VSV: Vi sinh vật.
Trang 7PHẦN MỞ ĐẦU 1/ Nội dung đồ án
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải cho nhà máy sản xuất sữa với công suất =2500m3/ngày để chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải loại B QCVN 5945.Với cách thành phần chính có trong sữa bò như bảng sau :
Bảng 1.1 Thành phần chính trong sữa bò Đơn vị tính : g/100g sữa.
Protein Casein Protein
Như một hệ quả tất yếu, khi có điều kiện khai thác nguyên liệu tại chỗ, ngành côngnghiệp chế biến sữa của Việt Nam sẽ có đủ các điều kiện thuận lợi để phát triển Tuynhiên, bên cạnh những đóng góp về mặt kinh tế, những sản phẩm dinh dưỡng cần thiếtcho cuộc sống của con người, công nghiệp chế biến sữa cũng tạo ra nhiều chất thảigóp phần làm ô nhiễm môi trường tự nhiên Nhiều nhà máy không chú trọng và đầu tưcho hệ thống xử lý nước thải đã gây ra ô nhiễm môi trường trầm trọng cho những khuvực xung quanh Khả năng gây ô nhiễm của nước thải ngành chế biến sữa ở Việt Nam:
Do thiếu nguồn nguyên liệu tại chỗ nên các nhà máy chế biến sữa ở nước ta chủ yếuxuất phát với nguồn nguyên liệu là dạng sữa thành phẩm nhập ngoại, không sản xuấtcác loại sản phẩm có nước thải ô nhiễm cao như: phô-mát, bơ, dịch sữa… Vì vậy hàmlượng COD, BOD5 trong nước thải chế biến sữa ở nước ta nói chung tương đối thấp,lưu lượng và thành phần nước thải ít thay đổi
Tuy nhiên do trang thiết bị công nghệ, trình độ sản xuất còn kém nên mức độ tiêuhao nguyên liệu cao làm gia tăng ô nhiễm bởi các sản phẩm hỏng hoặc thất thoátnguyên liệu trong quá trình sản xuất
Bên cạnh đó, các nhà máy chế biến sữa thường nằm gần hoặc trong khu vực dân
cư, chưa có hệ thống xử lý nước thải sản xuất do đó nước thải sản xuất chưa qua xử lý
Trang 8được trộn lẫn với nước thải sinh hoạt trước khi đi vào hệ thống cống thoát chung.Điều này gây ô nhiễm môi trường cho các khu vực xung quanh
Hiểu được tầm quan trọng trong việc xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa, chúng
ta cần phải tìm hiểu hệ thống xử lí nước thải với công nghệ xử lý hiện đại, hiệu quả,tiết kiệm chi phí xử lý
3/ Nhiệm vụ
- Giới thiệu về nhà máy sữa;
- Tổng quan về thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải nhà máy sữa;
- Xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhà máy sữa công suất 2500m3/ngày.đêm;
- Tính toán các công trình theo phương án đề xuất;
- Dự toán kinh tế hệ thống xử lý nước thải thủy sản;
- Bố trí công trình và vẽ mặt bằng tổng thể trạm xử lý theo phương án đã chọn;
- Vẽ sơ đồ mặt cắt công nghệ (theo nước, cao độ công trình);
- Vẽ chi tiết các công trình đơn vị hoàn chỉnh
Yêu cầu sau xử lý
Nước thải sau khi qua hệ thống đạt QCVN 40:2011, loại B Các thông số ô nhiễmtrong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấpnước sinh hoạt
Trang 9CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA NGUỒN THẢI
1/ Tổng quan về ngành sản xuất sữa
Như chúng ta đã biết, sữa là nguồn dinh dưỡng có giá trị, phù hợp với mọi lứatuổi, đặc biệt là trẻ em, người lớn tuổi và phụ nữ mang thai Sữa cung cấp nhiều chất
bổ dưỡng và năng lượng cần thiết cho quá trình hoạt động của cơ thể Ngày nay, khimức sống ngày được nâng cao thì các sản phẩm sữa ngày càng được sử dụng rộng rãitrên thế giới cũng như ở Việt Nam tạo điều kiện cho ngành sản xuất sữa ngày càngphát triển hơn
Chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa đã trải qua nhiều thời kì cùng với sự pháttriển của khoa học kĩ thuật Các quốc gia ở khu vực châu Âu và châu Mỹ là nhữngnhân tố quan trọng góp phần tác động đến sự thay đổi trong công nghệ chế biến sữa vàcác sản phẩm từ sữa Những loại sữa từ động vật đang được sử dụng trên thế giới gồmcó: sữa dê, sữa bò, sữa cừu Mỗi loài động vật sẽ cho sữa với tính chất khác nhau.Trong đó, phổ biến nhất ở Việt Nam là sữa bò Do vậy, trong suốt phần trình bày nàychỉ đề cập tới nguyên liệu là sữa bò Công nghiệp sản xuất và chế biến sữa đang pháttriển không chỉ ở các nước châu Âu, châu Mỹ mà đang phát triển với tốc độ rất nhanh
ở Việt Nam Do đó, việc xử lý nước thải ngành sữa phải được quan tâm từ giai đoạnthiết kế nhà máy Sữa và các sản phẩm từ sữa đã gần gũi hơn với người dân, nếu trướcnhững năm 90 chỉ có 1 - 2 nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu là sữa đặc và sữa bột(nhập ngoại), hiện nay thị trường sữa Việt Nam đã có gần 20 hãng nội địa và rất nhiềudoanh nghiệp phân phối sữa chia nhau một thị trường tiềm năng với 80 triệu dân Vềmức tiêu thụ sữa trung bình của Việt Nam hiện nay khoảng 7, 8 kg/người/năm tức là
đã tăng gấp 12 lần so với những năm đầu thập niên 90 Theo dự báo trong thời giansặp tới mức tiêu thụ sữa sẽ tăng từ 15 - 20% (tăng theo thu nhập bình quân) Sản phẩmsữa là sản phẩm dinh dưỡng bổ sung ngoài các bữa ăn hàng ngày, với trẻ em, thanhthiếu niên và những người trung tuổi - sữa có tác dụng lớn hổ trợ sức khỏe Trên thịtrường có rất nhiều loại bột ngũ cốc , đồ uống tăng cường sức khỏe,… nhưng các sảnphẩm này về chất lượng và độ dinh dưỡng không hoàn toàn thay thế được sữa
Trong khi sản xuất , việc pha chế các sản phẩm từ sữa cũng còn nhiều bất cập vìcác tỉ lệ vitamin , chất dinh dưỡng được pha trộn theo hàm lượng , có thông tin đầy đủtrên bao bì
Nguồn cung nguyên liệu không ổn định , chất lượng chưa được đảm bảo nên hầuhết nguồn sữa này được tiêu thụ trực tiếp qua các cửa hàng sữa tại các thành phố lớn ,còn các công ty sữa sử dụng nguồn sữa nhập ngoại để chế biến những sản phẩm củamình , trên thị trường hiện tại có các sản phẩm chính như sau :
Trang 10 Sữa lỏng ( Liquid Milk ) - bao gồm sữa tươi , sữa đặc
Sữa bột ( Powder Milk )
Sữa chua ( Drink Yoghurt )
Trên thế giới
Lượng sữa được sản xuất trên thế giới tăng 49% trong 3 thập kỷ qua, năm 1983 là
500 triệu tấn và năm 2013 là 747 triệu tấn Theo tổ chức FAO, vào năm 2013 thì top
10 nước sản xuất sữa nhiều nhất trên thế giới lần lượt là India(18%), Mỹ(12%), Brazil
và Trung Quốc(5%), Russian Federation và Germany (4%), France vàNewZealand( 3%), Turkey và Pakistan (2%) Các nước này chiếm gần 60% lượng sữacủa cả thế giới Trong công nghiệp sản xuất sữa thì bơ và các sản phẩm từ bơ chiếm23,1%, sữa tươi và các thức uống khác chiếm 42,9%, phô mai chiếm 25,2 %, sữa bộtnguyên chất chiếm 3,7% và sữa bột tách kem chiếm 5,1%
Ngành sản xuất sữa toàn cầu đang đối mặt với thách thức của việc nhu cầu sữađang tăng với tốc độ nhanh trong thập kỷ tới Trong thập kỷ qua việc buôn bán sữa bộttrên toàn cầu khá ổn định, nhưng kể từ 2006 đã tăng tốc với mức 8% mỗi năm tính vềkhối lượng, do điều kiện thắt chặt hơn, nên thị trường vốn đã được thắt chặt Thươngmại trong năm 2011 tăng trưởng 10% Tăng trưởng thương mại đã được đáp ứng bằngviệc sản xuất sữa mạnh hơn và tăng trưởng xuất khẩu bởi các nhà xuất khẩu lớn, vàviệc đáp ứng cho giá cả đang cải thiện để trả cho người sản xuất
Theo OECD - FAO cho đến năm 2020 sản lượng sữa dự kiến của toàn cầu sẽ tăng
ở mức 2% mỗi năm Cơ hội cho sự tăng trưởng nhu cầu về sữa ở các nước đang pháttriển là đáng kể Tại đô thị do tăng di cư sẽ đẩy tăng trưởng nhu cầu sữa nhanh hơn ởmột số vùng khác, vì dân chúng làm việc tại thành phố sẽ kiếm được nhiều tiền hơn và
vì thế sẽ tìm kiếm một chế độ dinh dưỡng tốt hơn và đa dạng trong bữa ăn của họ
Sự tăng trưởng mạnh mẽ dự kiến trong nền kinh tế châu Á và các nước Đông BắcPhi (MENA) sẽ tạo cơ hội lớn nhất cho việc mở rộng thị trường sữa Ngành sữa cũng
sẽ được hình thành như là một yếu tố quan trọng trong việc tạo nên bữa ăn giàuprotein ở các khu vực này
Các hợp tác xã lớn mong đợi tăng trưởng mạnh mẽ từ các nhà cung cấp cạnh tranhcủa họ Trong năm 2012 Rabobank đưa ra dự báo dự kiến có thêm 9 tỷ lít sữa có từ
EU từ năm 2010 đến năm 2016
Việt Nam
Cũng như các ngành công nghiệp khác, trong những năm gần đây, ngành côngnghiệp chế biến sữa của Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh mẽ Các sảnphẩm sữa được sản xuất tại Việt Nam được bày bán và tiêu thụ khắp nơi Chương
Trang 11trình phát triển sữa còn gắn liền với các chương trình dinh dưỡng học đường, chươngtrình chống suy dinh dưỡng, cải thiện chiều cao của người Việt Nam,….
Sữa và các sản phẩm từ sữa đã gần gũi hơn với người dân Nếu trước những năm
1990 chỉ có 1-2 nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu là sữa đặc và sữa bột( nhậpngoại) thì hiện nay, thị trường sữa Việt Nam đã tăng lên 72 doanh nghiệp
Ngành sản xuất chế biến sữa gồm : sữa chua, sữa bột, sữa đặc, sữa nước, kem, phômai Trong nhiều năm trở lại đây, nhu cầu sử dụng sữa tại Việt Nam tăng lên đáng kể.Theo Thống kê từ Hiệp hội Thức ăn gia súc Việt Nam, nhu cầu sữa tươi nguyên liệutăng khoảng 61% , từ 500 triệu lít (năm 2010) lên đến 805 triệu lít (năm 2015) Cácnhà chuyên môn đánh giá rằng tiềm năng phát triển của thị trường sữa tại Việt Namvẫn còn rất lớn
Là một quốc gia đông dân và mức tăng dân số cao khoảng 1.2%/năm, thị trườngsữa tại Việt Nam có tiềm năng lớn Tỷ lệ tăng trưởng GDP 6-8%/năm, thu nhập bìnhquân đầu người tăng 14.2%/năm, kết hợp với xu thế cải thiện thiện sức khỏe và tầmvóc của người Việt Nam khiến cho nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm sữa luôn giữ mứctăng trưởng cao Năm 2010, trung bình mỗi người Việt Nam tiêu thụ khoảng 15 lítsữa/năm, 18 lít sữa/năm vào năm 2013 và năm 2014 là 19-20 lít sữa/người/năm Dựbáo đến năm 2020, con số này sẽ tăng gần gấp đôi, lên đến 28 lít sữa/năm/người.Trong những năm tới, ngành sữa vẫn có tiềm năng lớn khi nhu cầu tiêu thụ được dựbáo tăng trưởng 9%/năm
2/ Các nguyên liệu sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa
Đường: Đường được dùng để hiệu chỉnh chất khô và vị ngọt của sản phẩm Một sốloại đường thường được sử dụng như đường latose, đường saccaroze, đường glucose,fructo,… Chỉ tiêu hóa lý quan trọng của đường là độ ẩm, hàm lượng saccaroze, độ tro,
độ màu…
Sữa và các sản phẩm từ sữa: Trong sản xuất kem, các loại sữa có thể được sử dụngnhư sữa tươi, sữa đặc, sữa bột nguyên cream, chất béo từ sữa như cream, bơ, chất béokhan…
Dầu thực vật: Người ta có thể dùng dầu đậu nành, dầu dừa, dầu hướng dương hoặcdầu cải để làm nguyên liệu sản xuất một số loại kem Chỉ tiêu hóa lý quan trọng củadầu thực vật: chỉ số acid, chỉ số peroxyc… Hàm lượng dầu thực vật có thể chiếm từ 6– 10 % khối lượng kem thành phẩm Dầu thực vật cũng được bảo quản trong nhữngđiều kiện phù hợp
Các chất ổn định: Các chất ổn định trong sản xuất kem là những hợp chất ưa nước,thường có chứa protein hoặc carbonhydrate Mục đích là để quá trình lạnh đông
Trang 12nguyên liệu sản xuất kem, các tinh thể đá xuất hiện sẽ có kích thước nhỏ, nên kemđược đồng nhất
Các chất nhũ hóa: Chất nhũ hóa thường là những hợp chất có tính ra nước và ưabéo Trong sữa có chứa một số chất nhũ hóa như lecithine, protein, phosphate…nhưng với hàm lượng thấp Lòng đỏ trứng gà cũng là một chất nhũ hóa thông dụngtrong ngành sản xuất kem, nhưng giá thành cao
Các chất tạo hương: Người ta sẽ dùng các chất có hương khác nhau như các loạihoa quả tự nhiên, hạt khô (đậu phộng, hạt điều, nho khô, hạt socola…), mức quả, nướcquả, vanilla, dâu, sầu riêng, socola…
Chất màu: Mục đích của chất màu là làm tăng màu sắc và vẻ hấp dẫn cho kem Có
2 loại chất màu chính: chất màu tự nhiên và chất màu tổng hợp
Các chất khác: Để bảo quản chất lượng ke, người ta bổ sung thêm một số loại acidhữu cơ như acid citric, acid tatric… để tạo độ chua cần thiết cho kem và ức chế sựphát triển của một số loại vi sinh có trong kem thành phẩm
3/ Quy trình công nghệ chế biến sữa (Công ty TNHH sữa Bình Định)
Nhà máy sữa Bình Định thuộc Công ty TNHH sữa Bình Định có diện tích13.000 m2 nằm tại đường Hoàng Văn Thụ, Thành phố Quy Nhơn, Tỉnh BìnhĐịnh Nhà máy chế biến sữa chung, sữa tươi tiệt trùng, sữa chua, sữa tươi
3.1/ Quy trình công nghệ chế biến sữa tươi tiệt trùng
Sữa tươi tiệt trùng là sản phẩm dinh dưỡng được sản xuất từ sữa bò tươi (hoặc từsữa bột hoàn nguyên đặc trùng) qua quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao để diệt hầuhết các loại vi khuẩn và có thể bảo quản trong vòng 6 tháng ở điều kiện bình thường ởnước ta Sữa tươi tiệt trùng được rót và đóng gói trên máy rót tự động Tetra BrikAseptic, hoạt động trong điều kiện vô trùng, có dung tích 180 ml, 250 ml và 1 lít.Công ty chế biến sữa tươi tiệt trùng với công suất 2.000 lít/h (14.200.000 lít/năm) theoquy trình chế biến đi qua các bước như sơ đồ sau:
Trang 13Hình 1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến sữa tươi tiệt trùng.
Sữa tươi tiệt trùng được sản xuất từ sữa bò tươi nguyên chất, sữa tươi được mua từcác hộ nông dân với tiêu chuẩn kỹ thuật cao, bảo đảm vệ sinh thực phẩm Sau khi thumua, sữa được qua xử lý nhiệt, kiểm tra chất lượng theo tiêu chuẩn kỹ thuật trước khiđưa và dây chuyền chế biến Sữa tươi tiệt trùng cũng có thể được sản xuất từ sữa bộtnguyên kem có chất lượng cao, dành riêng cho việc sản xuất sữa tiệt trùng
3.2/ Quy trình chế biến sữa chua
Sữa chua là loại sản phẩm giàu chất dinh dưỡng, dễ hấp thụ, đồng thời mang tínhchất trị bệnh và tăng cường sức khỏe Sữa chua được sản xuất từ sữa bột, dầu, bơ,đường, sữa tươi qua xử lý nhiệt và lên men Công ty chế biến sữa chua với công suất
600 lít/h (1.260.000 lít/năm) theo quy trình công nghệ như sau:
Sữa tươi Sữa bột nguyên kem
Trộn Tiếp nhận và kiểm tra
chất lượng SP phẩm Thanh trùng
Đồng hóa Lọc sạch
Trữ lạnh 6 h
Thanh trùng Đồng hóa Gia nhiệt
Tiệt trung (138 – 140) Làm lạnh (20)
Vỏ hộp Bảo quản (28) Tiêu thụ
Trang 14Hình 1.2 : Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến sữa chua.
Sữa chua được đóng gói trên dây chuyền tự động vào hộp nhựa và dán nắp nhômkín, có dung tích 110 ml với các loại như sau:
Sữa chua trắng
Sữa chua trái cây
Sữa chua uống với các hương vị trái cây
3.3/ Quy trình chế biến kem
Kem là loại sản phẩm giàu chất dinh dưỡng được sản xuất từ bột sữa, dầu bơ,đường, trái cây các loại,… trên dây chuyền đóng gói tự động với các dạng như sau:
Thanh trùng Thanh trùng Trữ lạnh 6h
Đồng hóa Làm nguội (43 - 45) Cấy men, ủ (3h) Trộn (2 phút) Làm lạnh (15) Đóng hộp Làm lạnh (5) Bảo quản (5) Tiêu thụ
Trang 15Sữa bột, sữa tươi, đường, dầu
bơ, các chất phụ gia
Trộn Thanh trùng Đồng hóa Làm nguội (5)
Ủ (6h) Đông kem
Tạo khuôn que kem Đóng hộp
Trữ lạnh (-30) Tiêu thụ
Trang 165/Các đặc trưng của nước thải ngành sản xuất sữa:
5.1/ Nguồn gốc nước thải sữa:
Nước thải của nhà máy chế biến sữa nói chung là sự pha loãng của sữa và các sảnphẩm từ sữa do sự rơi vãi từ các công đoạn chế biến, hoặc do sự rò rỉ được phép củathiết bị công nghệ, cùng với các hóa chất tẩy rửa, dầu mỡ dùng để vệ sinh thiết bịcũng như các dụng cụ lưu trữ, Dựa vào quy trình công nghệ sản xuất sữa, ta thấynước thải chung của nhà máy chế biến sữa bao gồm:
Nước thải sản xuất:
- Nước rửa các bồn chứa và can ở các trạm tiếp nhận
- Nước súc rửa các sản phẩm dư bên trong hoặc trên bề mặt của tất cảcác đường ống, bơm, bồn chứa, thiết bị công nghiệp, máy đónggói,
- Nước rửa thiết bị, rửa sàn cuối mỗi chu kỳ hoạt động
Sữa rò rỉ từ các thiết bị, hoặc do làm rơi vãi nguyên liệu và sảnphẩm
- Một số chất lỏng khác như sữa tươi, sữa chua kém chất lượng, bị hưhỏng do quá trình bảo quản và vận chuyển cũng được thải chung vàohệ thống thoát nước
- Nước thải từ nồi hơi, từ máy làm lạnh
- Dầu mỡ rò rỉ từ các thiết bị và động cơ
Nước thải sinh hoạt
- Đặc tính nước thải trong nhà máy là hàm lượng hữu cơ cao, chủ yếu
là đường, protein, acid béo và các chất có khả năng phân hủy sinhhọc Tùy theo công nghệ sản xuất ra từng chủng loại sản phẩm sữahay tùy theo công suất nhà máy, xí nghiệp mà tính chất hóa lý củanước thải cũng rất khác nhau
5.2/ Thành phần và tính chất nước thải
Thành phần gây ô nhiễm chính trong quá trình sản xuất sữa là sữa và các sản phẩm
từ sữa (chiếm 90% tải lượng hữu cơ BOD) Vì vậy, các chỉ số cần quan tâm đối vớinước thải sản xuất là BOD, COD, SS và chất béo Sữa tươi nguyên chất có giá trịBOD cao (khoảng 100000 mg/l), có khoảng 0.8 2.5kg BOD/tấn sữa, SS khoảng
1001000 g/m Hàm lượng N, P vượt chuẩn từ 210 lần, nước thải có tính kiềm Chonên những dung dịch sữa pha loãng cũng có ảnh hưởng ô nhiễm rõ rệt Những thành
Trang 17phần chính tham gia vào BOD của nước thải chế biến sữa là lactose, bơ sữa, protein
và acid lactic
Bản chất nước thải sinh ra bởi các quá trình khác nhau của nhà máy chế biến sữanói chung hoàn toàn giống nhau, đều phản ánh sự ảnh hưởng lấn át của sữa Tuy nhiênquá trình khác nhau là ảnh hưởng đến thành phần chi tiết Vì vậy, thành phần và lưulượng của mỗi nhà máy tùy thuộc vào quá trình thực hiện, điều tiết và công nghệ sảnxuất
Nhìn chung, nước thải chế biến sữa ban đầu là trung tính hoặc hơi kiềm, nhưng cókhuynh hướng trở nên acid hoàn toàn một cách nhanh chóng do sự thiếu hụt oxi tạođiều kiện cho sự lên men lactose thành acid lactic, khi đó pH giảm và có khả năng gây
ra sự kết tủa casein
Nước thải chế biến sữa có hàm lượng hữu cơ hòa tan cao, ít chất lơ lửng, vì vậychúng là nguồn thức ăn cho vi khuẩn và các vi sinh vật tiêu thụ với tốc độ nhanh.Ngoài ra sữa cũng có chứa Nitơ và Photpho, là thức ăn tốt cho thực vật có thể dẫnđến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước
5.3/ Khả năng gây ô nhiễm của nước thải
Do thiếu nguồn nguyên liệu tại chỗ nên các nhà máy chế biến sữa ở nước ta chủyếu xuất phát tới nguồn nguyên liệu là sữa thành phẩm nhập ngoại, không sản xuấtcác loại sản phẩm có các ô nhiễm cao như: pho-mat, bơ, dịch sữa,… vì vậy hàm lượngBOD5, COD trong nước thải chế biến sữa ở nước ta nói chung tương đối thấp, lưulượng và thành phần nước thải ít thay đổi theo mùa
Tuy nhiên do trang thiết bị, công nghệ, trình độ sản xuất còn kém nên mức độ tiêuhao nguyên liệu cao là gia tăng ô nhiễm nởi các sản phẩm hỏng hoặc thất thoát nguyênliệu trong quá trình sản xuất
Bên cạnh đó các nhà máy chế biến sữa thường nằm gần hoặc bên cạnh các khu dân
cư, chưa có hệ thống xử lí nước thải sản xuất, quá trình sản xuất chưa qua xử lí đượctrộn lần với nước thải sinh hoạt trước khi đi vào hệ thống cống thoát nước chung.Điều này gây ô nhiễm môi trường cho các khu vực xung quanh
Trang 18Bảng 2.1 Bảng thông số nước thải nhà máy sữa VN và so sánh QCVN
40:2015/BTNMT cột B.
Thông số nước thải đầu vào
QCVN 40:2015/BTNM T
Cột A
Nhận xét tính chất nước thải so với quy chuẩn
1834
vượt gấpkhoảng 37 lần
Trang 19CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ
XỬ LÍ NƯỚC THẢI 1/ Các phương pháp xử lí chất thải
Hiện nay để xử lí nước thải sinh hoạt hay công nghiệp, trên thế giới có nhiềuphương pháp khác nhau:
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp nhiệt
Mỗi phương pháp đều giúp loại bỏ một số thành phần ô nhiễm có trong nước thải.Việc sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp các phương pháp trên, tùy thuộc vào các yếu tốsau:
Yêu cầu của việc xử lý
Đặc tính nước thải
Chi phí xử lý
Các quy định của pháp luật về môi trường
2/ Các phương pháp xử lí chất thải thường dùng
2.1/ Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Quá trình xử lí cơ học được thực hiện ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý hay còngọi là quá trình xử lý sơ bộ trước khi qua các phương pháp tiếp theo
Nhằm loại bỏ các tạp chất không tan bao gồm các tạp chất vô cơ và hữu cơ trongnước: những vật nổi lơ lững có kích thước lớn như mảnh gỗ, nhựa, giấy, vỏ hoa quả,
…; những cặn như sỏi, cát, thủy tinh, …; dầu mỡ
Nhằm năng cao chất lượng và hiệu quả các bước xử lý tiếp theo
Các công trình bố trí trong giai đoạn này gồm:
2.1.1/ Song chắn rác và lưới chắn rác
Song chắn rác và lưới chắn rác được đặt trước trạm bơm nhằm tập trung nước chảyvào để thu gom Chúng được sử dụng để loại bỏ các loại rác có kích thước lớn như lácây, xương động vật, … nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua
Trang 20làm tắc nghẽn hệ thống, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý tiếp theo Hiệu quả của Songchắn rác phụ thuộc vào kích thước của khe song.
Hình 2.2.1 Song chắn rác.
2.1.2/ Bể lắng cát
Thường đặt phía sau song chắn rác, và đặt trước bể điều hòa lưu động
Bể lắng cát hoạt động theo nguyên tắc lắng trọng lực nhằm loại bỏ các cặn thô,nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, xương cá, … để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bịmài mòn
Quá trình tách dầu mỡ được thực hiện bằng cách hòa tan vào nước những bọt khí,những bọt khí này bám vào các hạt cặn làm tỷ trọng tổ hợp cặn khí giảm, lực đẩy nổixuất hiện, khi lực nổi đủ lớn hỗn hợp cặn – khí nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài
2.1.4/ Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng
Trang 21Có thể đặt sau song chắn rác, trước trạm bơm, bơm đều nước thải lên bể lắng đợt I.Nhằm mục đích điều hòa lưu lượng cũng như chất lượng nước trong các công trìnhtrong hệ thống xử lý chất thải.
Thường có các thiết bị khuấy trộn nhằm hòa trộn để cân bằng nồng độ các chất bẩncho toàn bộ hệ thống thể tích nước thải có trong bể và ngăn ngừa cặn lắng trong bể ,pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có để đảm bảo chất lượng của nước thải là ổnđịnh đối với hệ thống xử lý sinh học phía sau
Trong bể cũng phải đặt thiết bị thu gom và xả bọt, ván nổi
2.1.5/ Bể lắng đợt I
Nhằm tách các chất rắn lơ lửng có trong nước dựa trên nguyên tắc lắng trọng lực
Bể lặng đợt I là một công trình sơ bộ thường được áp dụng khi đưa nước thải tới mộtcông trình xử lý phức tạp hơn
Ngoài việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng, bể lắng đợt I có thể làm giảm bớt tải lượngBOD, COD cho công trình xử lý sinh học phía sau
Căn cứ vào chiều nước chảy trong bể, người ta phân biệt thành các dạng: bể lắngngang, bể lắng đứng, bể lắng ly tâm
2.2/ Xử lý nước bằng phương pháp hóa lý
Cơ sở của phương pháp này là các phản ứng sinh hóa diễn ra giữa các chất ônhiễm và hóa chất thêm vào Những phản ứng xảy ra có thể là phản ứng oxy hóa -khử, phản ứng trung hòa tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy tạo chất độc hại.Quá trình xử lý chất thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý vàhóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lăng ra khỏi nướcthải
2.2.2/ Phương pháp keo tụ - tạo bông
– Phản ứng 1: Hấp phụ ban đầu ở liều lượng polime tối ưu Phân tử polime dínhvào hạt keo
– Phản ứng 2: Hình thành bông cặn Đuôi polime đã hấp phụ có thể duỗi ra vàgắn kết với vị trí trống trên bề mặt hạt keo khác → hình thành bông cặn
– Phản ứng 3: Hấp phụ lần hai của polime Nếu đoạn cuối duỗi ra và không tiếpxúc với vị trí trống trên hạt khác và gấp lại → tiếp xúc với mặt khác của chínhhạt đó → ổn định lại
– Phản ứng 4: khi liều lượng polime dư Nếu polime thêm vào dư nhiều, bề mặthạt bão hòa các đoạn polime → không có vị trí trống để hình thành cầu nối
→ hạt keo ổn định trở lại
Trang 22– Phản ứng 5: Vỡ bông cặn, vỡ vụn bông cặn khi xáo trộn nhiều.
Trong toàn bộ quá trình (5 phản ứng trên): Cơ chế chính: hấp phụ và tạo cầu nối,
cơ chế phụ: trung hòa điện tích
Khi chất keo tụ cho vào nước và nước thải, các hạt keo trong nước bị mất tính ổnđịnh, tương tác với nhau, kết cụm lại hình thành các bông cặn lớn, dễ lắng Quá trìnhmất tính ổn định của hạt keo là quá trình lý hóa phức tạp, có thể giải thích dựa trên các
cơ chế sau:
- Giảm điện thế Zeta tới giá trị mà tại đó dưới tác dụng của lực hấp dẫnVander Waals cùng với năng lượng khuấy trộn cung cấp thêm, các hạt keotrung hòa điện kết cụm và tạo thành bông cặn
- Các hạt kết cụm do sự hình thành cầu nối giữa các nhóm hoạt tính trên hạtkeo
- Các bông cặn hình thành khi lắng xuống sẽ bắt giữ các hạt keo trên quỹ đạolắng xuống
- Quá trình keo tụ thông thường áp dụng khử màu, hàm lượng cặn lơ lửngtrong xử lí nước thải
Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợpnhư: phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeSO4 koặc FeCl3 Các loại phèn này được đưavào nước dưới dạng dung dịch hòa tan
Dùng phèn nhôm
Khi cho phèn nhôm vào nước, chúng phân li tạo ion Al3+ bị thủy phân tạo thànhAl(OH)3 Ngoài Al(OH)3 là nhân tố quyết định đến hiệu quả keo tụ tạo thành còn giảiphóng ra các ion H+ Các ion H+ này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước(được đánh giá bằng HCO3–) Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủtrung hòa ion H+ thì cần phải kiềm hóa nước Chất dùng để kiềm hóa thông dụng làvôi (CaO), sođa (Na2CO3), hoặc xút (NaOH)
Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+
Dùng phèn sắt
Phèn sắt chia làm hai loại là phèn sắt II và phèn sắt III
- Phèn Fe(II) khi cho vào nước phân li thành ion Fe2+ và bị thủy phân thànhFe(OH)2
Trang 23- Phèn Fe(III) khi cho vào nước phân li thành ion Fe3+ và bị thủy phân thànhFe(OH)3.
Phản ứng thủy phân:
Fe2+ + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H+
Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H+
Là quá trình tiếp xúc giữa các hạt mất ổn định Khuấy chậm làm cho các bông đãkeo tụ nhỏ dính kết với nhau tạo thành các bông lớn và dễ lắng
Trong tạo bông chú ý đến hai thông số: G (Gradien vận tốc) và t (thời gian tạobông) Hai giá trị này phụ thuộc vào: Thành phần hóa học của nước, tính chất và hàmlượng hạt keo
- G lớn → phá vỡ bông bùn
- T lớn → mòn bông bùn, hao năng lượng
Vì vậy, tạo bông ban đầu nhanh có G khá cao tới khi bông hình thành rồi thì chậmlại, G giảm dần thì kích thước bông cặn lớn dần
Keo tụ trong nước bằng phèn xảy ra các quá trình sau:
- Pha trộn các chất keo tụ với nước
- Thủy phân của phèn đồng thời phá hủy độ bền vững của hệ keo tự nhiên
2.2.3/ Phương pháp tuyển nổi
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhằm loại bỏ các tạp chất không tan vàkhó lắng hoặc có thể dùng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt
Trang 24Tuyển nổi được áp dụng để xử lý nước thải của nhiều nghành xuất như: chế biếndầu mỏ, tơ sợi nhân tạo, giấy xenlulo, da, hóa chất, thực phẩm, chế tạo máy.
Quá trình này được thực hiện bằng cách đưa các bọt khí mịn vào pha loãng Bọtkhí mịn dính bám vào các hạt, và lực đẩy nổi đủ lớn để đẩy các hạt bám dính bọt khílên bề mặt Hiệu quả phân riêng của tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và bông bóngkhí Kích thước tối ưu của không khí là 15÷30
Các dạng tuyển nổi: tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch, tuyển nổi vớiviệc cho không khí qua vật liệu xốp, tuyển nổi hóa học, tuyền nổi điện, tuyển nổi với
2.3/ Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học
Mục đích cơ bản của phương pháp xử lý sinh học là lợi dụng các hoạt động sống
và sinh sản của VSV để phân hủy chất hữu cơ, làm keo tụ các chất keo lơ lửng khônglắng được trong nước thải Các VSV sử dụng một số chất hữu cơ và một số chấtkhoáng làm nguồn dưỡng và tạo ra năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúngnhận các chất làm vật liệu xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên khối lượngsinh khối được tăng lên
Xử lý sinh học gồm các bước:
- Chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và
dạng hòa tan thành thể khí và các vỏ tế bào vi sinh
- Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào sinh vật và các chất keo
vô cơ trong nước thải
- Loại các bông cặn sinh học ra khỏi nước bằng quá trình lắng trọng
lực
- Do VSV động vai trò chủ yếu trong quá trình xử lí sinh học nên tùy
vào tính chất hoạt động và môi trường sống của chúng, ta có thể chiaphương pháp sinh học bằng:
2.3.1/ Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên:
Trang 25Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nước Việc
xử lý nước thải phải được thực hiện trên các công trình:
Hồ sinh vật
- Là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn, nhưng ở đáy sẽdiễn ra quá trình chuyển hóa các chất bẩn với vai trò quan trọng làloại ra các chất bẩn và tảo
- Cơ chế chung của quá trình: khi tảo vào hồ, do vận tốc nước chảynhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy Các chất bẩn hữu cơ cònlại sẽ bị vi khuẩn thấp phụ và ôxi hóa Vi khuẩn sử dụng oxy do rongtảo sinh ra và oxy từ không khí để tạo ra sinh khối của nó, CO2, cácmuối nitrat, nitrit,
- Để hổ tự nhiên hoạt động bình thường cần giữa giá trị pH và nhiệt độtối ưu Nhiệt độ không thấp hơn 6°C
- Theo bảng chất của quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật racác loại
Hồ sinh vật hiếu khí:
Là hồ mà ánh sáng có thể thường xuyên qua nước xuống mặt đáy Ở hồ này quátrình quang hợp của tảo được thực hiện trong toàn bộ tầng nước nên sự khuyết tán oxyqua bề mặt và quang hợp là những yếu tố chính cung cấp oxy cho nước Chất hữu cơdược oxy hóa chủ yếu là nhờ hô hấp của vi khuẩn hiếu khí
Hồ sinh vật tùy tiện:
Hồ có độ sâu từ 1,5-2,0m, thời gian lưu nước trong hồ là 5 đến 30 ngày.Trong hồsinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước có thể diễn ra hai quá trình oxy hóa hiếu khí
và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ Vi khuẩn và tảo trong hồ có vai trò tương hỗđóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hóa các chất Oxy cung cấp cho quá trìnhchuyển hóa chất hữu cơ chủ yếu là do quang hợp của tảo và khuyếch tán từ khí quyểnqua bề mặt hồ
Ngoài ra, các vi khuẩn tuỳ tiện hoặc vi khuẩn kị khí còn sử dụng oxy liên kết từNitrit, Nitrat, Sunfat, để oxy hóa chất chất hữu cơ
Hồ sinh vật kị khí:
Trong hồ kị khí, quá trình chuyển hóa chất bẩn chủ yếu diễn ra trong lớp cặn lắng
và lớp nước sâu thiếu oxy Hồ thường sâu 2,5-5m và thời gian lưu nước từ một đến 20ngày phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường
Trang 26 Cánh đồng tưới, cánh đồng lọc
Là những khoảng đất canh tác có thể tiếp nhận và xử lý nước thải Xử lý nước thảitrong điều kiện này diễn ra dưới tác động của VSV, ánh sáng mặt trời, không khí vàdưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải hấp thụ và giữ lại trong đất.Sau đó VSV có sẵn trong đất sẽ phân hủy chúng thành các chất đơn giản để cây trồnghấp thụ Nước thải khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng, phần còn lại
đổ vào hệ thống tưới tiêu nước, ra sông và bổ sung cho nước nguồn
2.3.2/ Xử lý nước bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo
Xử lý nước sinh học trong môi trường kị khí
Trong điều kiện không có oxy, các chất hữu cơ có thể bị phân hủy nhờ VSV và sảnphẩm cuối cùng của quá trình này là các chất khí như Metan (CH4) và cacbonic (CO)được tạo thành Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi khuẩn kị khí chủ yếu diễn ratheo nguyên lý lên men qua các bước:
Phân hủy chất hữu cơ và các chất béo thành các chất hữu cơ đơn giản => nguồnnăng lượng và dinh dưỡng cho vi khuẩn hoạt động
Các nhóm vi khuẩn kị khí thực hiện quá trình lên men axit, chuyển hóa các chấthữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông thường như axit axetic hoặc glixerin,axetat
CH3CHOOH + 2H2O → CH3COOH +CO2 + 3H2
CH3CH2CH2COOH + 2H2O → 2CH3COOH +2H2Các nhóm vi khuẩn kị khi bắt buộc lên men kiềm (chủ yếu là các loại vi khuẩn lênmen mectan như Methanosarcina và Methanothrix) đã chuyển hóa axit axetic vàHydro thành CH4 và CO
CH3CHOOH → CO2 + CH4
CH3CHOO + 2H2O → CH4 +CH4 + HCO3HCO3- + 4H2 → CH4 + OH- + 2H2OQuá trình lên men diễn ra trong hai điều kiện nhiệt độ: lên men ấm ở nhiệt độ từ29-38°C và lên men nóng ở nhiệt độ 49-57°C Khi lên men nóng, tốc độ phân hủychất hữu cơ tăng gần hai lần so với lên men ấm
Độ pH thích hợp từ 6,6 – 7,6 với giá trị tối ưu xấp xỉ 7.0 Trong đó quá trình lênmen, pH của hỗn hợp chất hữu cơ sẽ thay đổi từ mức thấp lên mức cao
Trang 27Yêu cầu nồng độ các chất dinh dưỡng trong nước thải là: COD:N:P=350:5:1 Hàmlượng kim loại nặng như Cu, Zn, Ni phải ở mức thấp.
Các loại bể kị khí
Các loại bể lắng nước thải kết hợp với lên nem bùn cặn lắng
Trong quá trình này diễn ra quá trình lắng cặn nước thải và lên men bùn cặn lắng
Đó là bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ, bể lắng kết hợp với ngăn lên men,
Bể phản ứng yếm khi tiếp xúc
Bể lọc kị khí: trong bể này có lắp các giá thể VSV bám dính, là các loại vật liệuhình dạng, có kích thước khác nhau, đóng vai trò như vật liệu lọc Các dòng nước thải
có thể đi từ trên xuống hoặc từ dưới lên Các chất hữu cơ được vi khuẩn hấp thụ để tạothành CH, và các loại khí khác
Bể phản ứng kị khí có dòng nước thải đi qua các dòng cặn lơ lửng: dạng điển hình
là bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí (UASB)
Xử lý sinh học trong môi trường hiếu khí
Khi đưa nước thải vào các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh họctrong điều kiện hiếu khí, các chất hữu cơ ở trạng thái hòa tan, keo và không hòa tanphận tán nhỏ sẽ được hấp phụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn Sau đó chúng được chuyểnhóa và phân hủy nhờ vi khuẩn Quá trình này gồm 3 giai đoạn:
o Khuyếch tán, chuyển dịch và hấp thụ chất bẩn từ môi trường nước
lên bề mặt tế bào vi khuẩn
o Oxy hóa ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn hấp phụ được qua
màng tế bào vi khuẩn Chuyển hóa các chất hữu cơ thành năng lượngtổng hợp sinh khối từ chất hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng khácbên trong tế bào vi khuẩn
o Các chất đầu tiên bị oxy hóa để tạo thành năng lượng là cacbohydrat
và một số chất hữu cơ khác Quá trình này được thực hiện trên bềmặt tế bào vi khuẩn nhờ xúc tác của men ngoại bào Một phần chấtbẩn được vận chuyển qua màng tế bào vi khuẩn (màng bán thấm)vào bên trong và tiếp tục oxy hóa để giải phóng ra năng lượng hoặctổng hợp thành tế bào chất Sinh khối VSV sẽ tăng lên Trong điềukiện thiếu nguồn dinh dưỡng, tế bào chất lại tạo ra lại bị oxy hóa nộibào để tạo ra năng lượng cần thiết cho hoạt động sống
Trong quá trình oxy hóa sinh hóa hiếu khí, các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, lưuhuỳnh, phonho cũng chuyển hóa thành Nitrat (NO), photphat (PO) CO2 và nước
Trang 28Khi môi trường cạn cacbon hữu cơ, các loại vi khuẩn nitrat hóa (Nitrosomonas) và nitrit hóa (nitrobacter) thực hiện quá trình Nitrat hóa.
Có 2 cách xử lý nước trong môi trường hiếu khí:
Xử lý nước theo nguyên lí lọc – dính bám
Khi nước thải tưới qua lớp vật liệu lọc bằng các phần tử rắn xốp, các vi khuẩn sẽ bịhấp phụ, sinh sống và phát triển trên bề mặt đó Vi khuẩn dính bám vào vật rắn nhờchất gelatin do chúng tiết ra và có thể di chuyển dễ dàng ở trong lớp chất nhầy này.Đầu tiện vi khuẩn tập trung ở một khu vực, sau đó chúng phát triển lan dần phủ kính
bề mặt vật liệu lọc, sau một thời gian, màng sinh vật được hình thành và chia thànhhai lớp: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí được oxy khuyếch tán và xâm nhập, lớp trong
là lớp thiếu khí (anoxic) Bề dày màng VSV từ 600 - 1000, trong đó phần lớn là vùnghiếu khí Thành phần sinh vật chủ yếu là vi khuẩn, ngoài ra còn có các động vậtnguyên sinh, nấm, xạ khuẩn, sau một thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên,các chất khí tích tụ bên trong tăng lên và màng bị tách khỏi vật liệu lọc Hàm lượngcặn lơ lửng trong nước tăng lên Sự hình thành các màng VSV mới được lập lại
Điều kiện làm việc bình thường của công trình xử lý nước thải loại này là nướcthải có pH từ 6,5-8,5, đủ oxy, hàm lượng cặn lơ lửng không vượt quá 150 mg/l Nếuhàm lượng chất hữu cơ lớn (BOD > 200 mg/l), nước thải cần được pha loãng
Bao gồm các công trình: bể sinh học nhỏ giọt, bể sinh học cao tải, đĩa sinh học; bểsinh học có vật liệu lọc ngập trong nước
Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính:
Bùn hoạt tính là tổng hợp những VSV tự hình thành khi thổi không khí vào nướcthải Đó là những VSV có khả năng hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nướcthải khi có mặt của oxy
Khi nước thải đi vào bể thổi khí (bể aeroten), các bông bùn hoạt tính được hìnhthành và hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lửng Các loại vi khuẩn đến cư trú tăngdân cùng với hoạt động nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn, tạo nên các bông bùn màu nâusẫm, có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ
Vi khuẩn và VSV dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn đểchuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bào mới Trongaeroten lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách ra khỏi bể lắng đợt II, Mộtphần bùn được quay về bể aeroten để tham gia xử lý nước thải theo chu trình mới.Quá trình chuyển hóa chất bẩn trong bể xử lý nước thải được thực hiện từng bướcxen kẽ và kết nối Một vài loại vi khuẩn tấn công vóa chất hữu cơ hoặc có nhiều chấthữu cơ khó phân hủy, cần có thời gian để chuyển hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn
Trang 29phải tách riêng và sục oxy cho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ Quá trình này gọi làtái sinh bùn hoạt tính.
Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm các giai đoạn:
- Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính
- Cung cấp oxy để vi khuẩn và các VSV khác oxy hóa chất hữu cơ
- Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải
- Tái sinh bùn hoạt tính tuần hoàn và đưa chúng về bể aeroten
Phân loại theo nguyên lý làm việc:
- Các ông trình xử lý sinh học không tuần hoàn: các loại aeroten trộn cóhoặc không có ngăn tái sinh bùn hoạt tính
- Các công trình xử lý sinh học hoàn toàn : các loại bể aeroten, kênh oxyhóa
- Các công trình xử lý sinh học nước thải kết hợp ổn định bùn: nay là các
bể aeroten, hồ sinh học thổi khí hoặc kênh oxy hóa tuần hoàn với thờigian làm thoáng kéo dài
Các công trình xử lý sinh học có tách các nguyên tố dinh dưỡng như Nitơ vàphotpho: trong các công trình ngoài việc oxy hóa các chất hữu cơ và cacbon, còn diễn
ra quá trình Nitrat hóa (trong điều kiện hiếu khí), khử nitrat (trong điều kiện hiếu khíanoxic) và hấp thụ photpho trong bùn Các công trình điển hình là các loại bể aerotenhệ Bardenpho, kênh oxy hóa hoàn toàn.[3]
Trang 303/ Lựa chọn công nghệ xử lý
3.1/ Mức độ cần thiết để xử lý nước thải
Bảng 2.3.1 Thông số và thành phần tính chất nước thải của nhà máy sữa và
Hiệu quả xử lý COD:
Hiệu quả xử lý BOD5:
Hiệu quả xử lý Nito:
Hiệu quả xử lý Photpho:
Hiệu quả xử lý Coliform:
Trang 313.2/ Cơ sở lựa chọn công trình xử lý
Bảng 2.3.2 Thông số và thành phần tính chất nước thải của nhà máy sữa.
Nhận xét thành phần tính chất nước thải của nhà máy:
- Thành phần cặn lơ lửng SS đầu vào 763mg/l chứng tỏ nguồn thải này ô nhiễm
vô cơ khá cao, cần thiết có các công trình xử lý cơ học như song chắn rác, bểlắng 1, bể tuyển nổi, bể tách dầu
- Thành phần BOD, COD tương đối cao, và tỉ số BOD/COD = 1834/3320 = 0,55chứng tỏ nguồn thải bị nhiễm hữu cơ nhiều, đòi hỏi phải xử lý bằng các côngtrình sinh học thích hợp Để loại bỏ các chất hữu cơ có trong nước thải có thể
áp dụng nhiều công trình xử lý sinh học khách nhau Do đặc điểm nồng độ chất
ô nhiễm trong nước thải khá cao nên phải sử dụng kết hợp xử lý sinh học với
sự tham gia của vi khuẩn kỵ khí kết hợp vi khuẩn hiếu khí,…
- Chất dinh dưỡng Nitơ, Phốtpho không vượt tiêu chuẩn nhiều, đủ để cung cấpcho các công trình sinh học mà không cần bổ sung vào yêu cầu xử lý
- Vì những phân tích trên, nước thải của nhà máy phải được thu gom và xử lý đạttiêu chuẩn thải loại B theo QCVN 40:2015/BTNMT trước khi thải vào thủyvực quy định
- Trong tiêu chuẩn quy định 2 mức thải A, B, ứng với từng mục đích xả thải vàothủy vực khác nhau:
Cột A Bảng 1 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nướcthải công nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng cho mục đích cấpnước sinh hoạt
Cột B Bảng 1 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nướcthải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấpnước sinh hoạt; Mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nước thải đượcxác định tại khu vực tiếp nhận nước thải
Dưới đây là các giá trị giới hạn mà công nghệ xử lý phải đạt được, trước khi
xả vào thủy vực cho phép:
Trang 32Bảng 2.3.3 QCVN 40:2015/BTNMT nước thải công nghiệp- tiêu chuẩn loại A
Trang 334/ Công nghệ xử lý nước thải đã triển khai trên thực tế:
4.1/ Công nghệ xử lý nước thải nhà máy sữa Vinamilk:
Đặc tính nước thải nhà máy chế biến sữa có hàm lượng chất hữu cơ cao, trong đóchủ yếu là đường, protein, accid béo và các chất có khả năng phân hủy sinh học, cácnhà máy sản xuất sữa nên chọn phương pháp sinh học kỵ khí kết hợp với hiếu khí vàcác phương pháp cơ học
Hình 2.4.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy sữa.
Trang 344.2/ Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy sữa Vinamilk.
Nước thải sau khi được thu gom từ nhà máy sẽ đi qua song chắn rác để loại bỏ cáctạp chất thô có kích thước lớn, và sau đó nước thải được đưa qua bể điều hòa
Tại bể điều hòa có sử dụng hệ thống làm thoáng bằng khí nén để cấp khí nhằm ổnđịnh chất lượng nước thải , đồng thời hệ thống sục khí giúp tách một phần dầu mỡ vàđưa lên bề mặt, số dầu mỡ này sẽ được vớt bằng hệ thống thu gom trên bề mặt đểtránh ảnh hưởng tới công trình sau
Nước thải được đưa qua bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), nước thải
đi từ đáy bể và dâng lên từ từ qua hỗn hợp bùn lỏng Khí metan tạo ra ở giữa lớp bùn.Hỗn hợp khí lỏng và bùn làm cho nùn tạo thành dạng hạt lơ lửng Với quy trình nàybùn hoạt tiếp xúc được với nhiều chất hữu cơ có trong nước thải và quá trình phân huỷxảy ra tích cực Một số bọt khí và hạt bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn hợpphía trên bể Khí va phải lớp lưới chắn phía trên, các bọt khí bị vỡ và các hạt bùn đượctách ra, lắng xuống dưới Khí (chủ yếu là CH4 và CO2) thoát ra ngoài
Nước thải từ bể UASB chảy sang bể aerotank , ở đây diễn ra quá trình oxi hóa cácchất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải dưới sự tham gia của vi sinh vật hiếukhí Trong bể có hệ thống sục khí nhằm cung cấp oxi, tạo điều kiện thuận lợi cho visinh vật hiếu khí sống, phát triển và phân giải các chất ô nhiễm, vi sinh vật phát triểnthành quần thể dạng bông bùn dễ lắng gọi là bùn hoạt tính
Tiếp theo nước thải sẽ chảy qua bể lắng, bể lắng có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạttính ra khỏi nước thải, đồng thời 1 lượng bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn lại bểaerotank
Sau đó nước thải được đưa qua bể trung gian, vì để cho đạt được yêu cầu chấtlượng nước đầu ra theo tiêu chuẩn nên cho nước thải tiếp tục qua bồn lọc áp lực Nhiệm vụ của bồn lực áp lực để loại bỏ triệt để các cặn còn sót lại trong nước trướckhi ra nguồn tiếp nhận Bồn lực áp lực sử dụng vật liệu lọc chủ yếu là soi,cát Bể lọcphải được rửa định kì nhằm tăng khả năng lọc của vật liệu , nước thải rửa lọc đượcđưa vào bể điều hòa để tiếp tục xử lý
Cuối cùng nước thải sẽ tự chảy qua bể khử trùng ,ở đây sẽ dùng dung dịch NaOCl
để khử trùng nhằm tiêu diệt những vi khuẩn còn lại sau đó nước sẽ được thải ra cống.Phần bùn của bể lắng, bể UASB, bồn lọc áp lực sẽ được bơm tới bể nén bùn để xử
lý Sau đó bùn được đưa tới máy ép bùn và được trộn với Polymer để tăng độ kết dính
để tạo thành bánh bùn và đưa tới túi bùn, nước thải còn sót lại trong bùn và nước rửasàn máy nén bùn sẽ được đưa lại hố thu và tiếp tục xử lý
Trang 35Các phương pháp hóa học như oxi hóa, trung hòa, trao đổi ion, đông keo tụ, khửtrùng; còn các phương pháp hóa lý như tuyển nổi, hấp phụ…
4.3/ Ưu điểm của quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy sữa Vinamilk.
Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu BOD, COD, Nitơ cao
Đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra
Chi phí vận hành thấp chủ yếu bằng phương pháp sinh học, dễ vận hành (có thểđào tạo những người chưa có chuyên môn về xử lý nước thải vận hành hệthống)
Giảm thiểu tối đa thể tích bùn thải, dễ dàng vận chuyển và bảo quản có thể sửdụng bùn để làm phân vi sinh bón cho cây trồng
Có thể tái sử dụng nước thải sau xử lý cho mục đích tưới cây, tưới đường…
Quy trình được kiểm soát chặt chẽ bằng các thiết bị môi trường
5/ Đề xuất phương án xử lý nước thải
Việc lựa chọn phương pháp xử lý và công nghệ xử lý nước thải của nhà máy phụthuộc vào các yếu tố sau:
Đặc tính của nước thải: cần xác định cụ thể thành phần các chất ô nhiễm có
trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, dạng keo, dạng hoà tan…),khả năng phân huỷ sinh học và độ độc của các thành phần vô cơ và hữu cơ
Mức độ yêu cầu khi xử lý: tức là chất lượng nước đầu ra phải thoả mãn một yêu
cầu cụ thể nào đó, cụ thể ở nhà máy này là phải đạt được loại B
Chi phí xử lý: Trước khi tiến hành chọn lựa quá trình xử lý phù hợp, ta cũng
cần phải phân tích chi tiết chi phí xử lý của từng phương án đưa ra, phải phùhợp với điều kiện kinh tế của nhà máy
Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng trạm xử lý
nước thải, diện tích đất sẵn có Trong điều kiện nhà máy, diện tích đất dành chocông trình xử lý là không hạn chế
Yêu cầu về năng lượng và hóa chất của nhà máy.
Dựa vào các cơ sở phân tích như trên, ta có thể đề xuất các phương án như sau:
Trang 37Công nghệ 2
Hình 2.5.2 : Sơ đồ phương án xử lí nước thải sữa (phương án 2).
Nước đầu vào
Song chắn rác
Hố thu gom
Máy thổi khí Bể điều hòa
Máy nén khí Bể tuyển nổi
Bể trung gian
Bể UASB
Bể chứ bùn vànén bùn
Bể SBR
Máy ép bùnNguồn tiếp nhận
Trang 386/ Lựa chọn và thuyết minh công nghệ xử lý nước thải:
Lựa chọn công nghệ:
Sau khi so sánh so sánh giữ bể UASB và bể SBR thì nhóm đã nhận thấy sự tiệndụng của bể UASB là nhiều hơn bể SBR Mặc dù bể SBR ít tốn diện tích hơn nhưngđòi hỏi trình độ người vận hành phải thật sự giỏi, quá trình bảo trì phức tạp khó khắnhơn nhiều so với UASB Nhưng tính năng xử lí BOD,COD không cao như bể UASB(4000mg/l) Xét về lâu dài thì bể UASB là hợp lí nhất trong việc xử lí nước thải vớilưu lượng 2500 m3/ngày Nhóm đã xem xét và quyết định chọn công nghệ 2 với thànhphần bể chính là bể UASB kết hợp bể SBR
Thuyết minh công nghệ xử lí
Nước thải của nhà máy được tập trung tại hố thu gom
Đầu tiên nước thải được qua hố thu gom và song chắn rác để loại bỏ các tạp chấtlớn như cát sỏi bao ni lon…
Sau đó nước thải được bơm tới bể điều hòa để ổn định lưu lượng và xử lý Tại đây nhờ quá trình khuấy trộn và cấp khí bằng các đĩa phân phối khí, nước thảiđược điều hòa về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm như: COD, BOD, SS, pH, …đồng thời các đĩa phân phối khí sẽ cung cấp O2 cho nước thải nhằm oxy hóa một phần(20 – 30%) hàm lượng COD, BOD trong nước thải và giảm bớt mùi hôi
Nước từ bể điều hòa được bơm qua bể tuyển nổi
Đây là nơi xử lý các chất béo có trong nước thải sản xuất sữa và các chất cặn lơlửng từ nguồn khí sục đi lên Việc sục khí nhằm thu hút các chất ô nhiễm trong nướcthải, loại bớt dầu mỡ, váng nổi, tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học phía sau.Nước được bơm vào bình áp lực Cùng lúc đó, không khí được đưa vào bằng máy nénkhí Từ bình áp lực nước đã bão hòa không khí chảy vào bể tuyển nổi qua một vangiảm áp Khi hạ đến áp suất khí quyển, khí hòa tan được tách ra và thực hiện quá trìnhtuyển nổi Quá trình tuyển nổi được hiểu theo 3 cơ chế:
- Cơ chế 1: Bọt khí mang 1 vài hạt cặn nổi lên
- Cơ chế 2: 1 hạt cặn được vài bọt khí mang nổi lên
- Cơ chế 3: 1 bóng khí lớn bao bọc 1 vài hạt cặn nổi lên
Nhiều hạt cặn nổi lên tạo thành lớp váng (dầu, mỡ,…) Sau đó các váng nổi đượctách ra và thu lại làm thức ăn cho gia súc
Trang 39 Nước thải sau khi qua bể tuyển nổi được dẫn qua bể trung gian Bể trung giandùng để chứa nước sau bể tuyển nổi Nhằm tránh hiện tượng xáo trộn nước do máybơm tạo áp suất hút nước ở bể tuyển nổi Nước sau khi qua bể trung gian sẽ được bơmqua bể UASB để tiếp tục xử lý.
Nước thải sẽ được bơm vào bể UASB để thực hiện xử lý sinh học kị khí Quátrình hoạt động của bể UASB phải được kiểm tra cẩn thận (tỷ số F/M, hàm lượng N vàP) để đảm bảo đầy đủ nguồn dinh dưỡng cho VSV hoạt động Nước thải được đưa vào
từ đáy bể thông qua hệ thống phân phối dòng vào Nước thải chuyển động từ dưới lên
và đi qua một tầng bùn ( lớp vi sinh vật kị khí lơ lửng ) Trong điều kiện kị khí cáchợp chất hữu cơ được phân hủy thành các chất đơn giản hơn, có khối lượng phân tửnhỏ hơn Khí tạo ra sẽ bám vào các hạt bùn, nổi lên bề mặt, va chạm với tấm hướngdòng Nhiệm vụ của tấm hướng dòng là tách riêng khí, bùn và nước Bùn đã tách khí
sẽ rơi xuống lại tầng bùn lơ lửng Khí sinh học (chủ yếu là CH4 và CO2) thoát rangoài sẽ được thu bằng hệ thống thu khí
Nước sau đó được dẫn sang bể SBR Chu kỳ hoạt động của bể với 5 pha đượctiến hành như sau:
- Pha làm đầy: Nước thải được bơm vào bể xử lý trong khoảng từ 1-3 giờ.
Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tùy thuộc theo mụctiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào mà quá trình làm đầy có thể thay đổilinh hoạt: Làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí
- Pha sục khí: Tiến hành sục khí cho bể xử lý để tạo phản ứng sin hóa giữa
nước thải và bùn hoạt tính hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước vàkhuấy trộn đều hỗn hợp Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượngnước thải, thường khoảng 2 giờ Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hóa cóthể thực hiện, chuyển Nitơ từ dạng N-NH3 sang N-NO22- và nhanh chóngchuyển sang dạng N – NO3-
- Pha lắng: Lắng trong nước Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu
quả thủy lực của bể đạt 100% Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thườngkết thúc sớm hơn 2 giờ
- Pha rút nước: Khoảng 0,5 giờ.
- Pha chờ : Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời
gian vận hành
Bùn trong bể UASB, bể SBR nếu nhiều quá sẽ được bơm ra bể chứa bùn Bùn
dư sẽ được qua máy ép bùn, sau đó đem đóng bánh làm thức ăn gia súc
Tại đây nước di chuyển trong ống trung tâm xuống đáy bể sau đó di chuyển từdưới lên trên chảy vào máng thu nước để tràn sang bể khử trùng Ở bể khử trùng, máychâm Clo châm dung dịch NaOCl vào nước thải Sau đó nước sẽ được đi qua mángtrộn để khử trùng nhằm tiêu diệt những vi khuẩn còn lại Nước được đưa vào bể tiếpxúc giúp nước ổn định và đạt hiệu quả xử lý cao hơn Nước thải sau xử lý đảm bảo
quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT sau đó sẽ được xả ra nguồn tiếp nhận
Trang 40 Phần bùn lắng xuống đáy bể một phần được tuần hoàn lại bể sinh học thiếu khí
và hiếu khí để duy trì nồng độ bùn, phần bùn thải sẽ được bơm vào bể chứa bùn Bùnđược nén lại ở bể nén bùn Sau đó bùn được đưa sang máy ép bùn để tạo thành bánhbùn Các bánh bùn có thể dùng làm phân vi sinh bón cây