Đồ án xử lý nước thải mủ cao su

Đồ án xử lý nước thải mủ cao su.

- -ĐỒ ÁN

Đề Tài: XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ

MÁY CHẾ BIẾN MŨ CAO SU

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề 7

1.2 Mục tiêu đồ án 8

1.3 Nội dung đồ án 8

1.4 Phương pháp đồ án 8

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 2.1 Sơ lược về công nghệ chế biến mủ cao su (mủ cốm) 9

2.1.1 Thành phần và cấu tạo của nguyên liệu 10

2.1.2 Quy trình chế biến mủ cao su 10

2.2 Thành phần và tính chất của nước thải chế biến mủ cao su 14

2.2.1 Thành phần nước thải 14

2.2.2 Tính chất đặc trưng của nước thải 14

2.3 Đánh giá về mức độ ô nhiễm môi trường của nhà máy chế biến cao su 16

2.3.1 Các nguồn gây ô nhiễm từ nhà máy 16

2.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm của nhà máy chế biến cao su 17

2.4 Các phương pháp xử lý nước thải 17

2.4.1 Phương pháp cơ học 19

2.4.2 Phương pháp hóa học và hóa lý 21

2.4.3 Phương pháp sinh học 22

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG

3.1 Thành phần nước thải đầu vào 25

3.2 Đề xuất phương án xử lý 25

3.2.1 Cơ sở để lựa chọn phương án xử lý 25

3.2.2 Sơ đồ công nghệ 26

3.2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 27

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1 Song chắn rác 28

4.2 Hố thu gom 30

4.3 Bể tách mủ 32

4.4 Bể keo tụ, tạo bông 34

4.5 Bể lắng 37

4.6 Bể UASB 41

4.7 Bể Aerotank 50

4.8 Bể lắng 2 58

4.9 Bể trộn 61

4.10 Bể chứa bùn 64

4.11 Bể nén bùn 64

4.12 Máy ép bùn 67

4.13 Hồ hoàn thiện 68

4.14 Hồ tùy nghi 69 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1 Kết luận 69 5.2 Kiến nghị 69 Tài liệu tham khảo 71

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD: Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa, mgO2/l.COD: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mgO2/l.DO: Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan, mgO2/l

TS: Chất rắn tổng cộng

UASB: Uflow Anaerobic Sludge Blanket

SCR: Song chắn rác

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của mủ cao su

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của nước thải cao su

Bảng 2.3: Các phương pháp xử lý nước thải cao su

Bảng 3.1: Thành phần nước thải đầu vào

Bảng 4.1: Thông số thiết kế song chắn rác

Bảng 4.2: Thông số thiết kế hố thu

Bảng 4.3: Thông số thiết kế bể tách mủ

Bảng 4.4: Thông số thiết kế bể keo tụ tạo bông

Bảng 4.5: Thông số thiết kế bể lắng ngang

Bảng 4.6: Thông số thiết kế UASB

Bảng 4.7: Thông số thiết kế Aerotank

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là đề tài được bàn luận một cách sâu sắc trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới Trái đất – ngôi nhà chung của chúng ta đang bị đe dọa bởi sự suy thoái và cạn kiệt dần nguồn tài nguyên, nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường trên thế giới ngày nay là do các hoạt động kinh tế - xã hội Các hoạt động này, một mặt đã cải thiện chất lượng cuộc sống con người và môi trường, mặt khác đem lại hàng loạt các vấn đề như: khan hiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường khắp nơi trên thế giới

Ngành công nghiệp chế biến mủ cao su là một trong những ngành công nghiệp hàng đầu của nước ta và tiềm năng phát triển của ngành này vô cùng lớn Theo xu hướng phát triển chung của thế giới thì nhu cầu tiêu thụ cao su ngày càng tăng Cao su được sử dụng hầu hết trong những lĩnh vực từ nhu cầu sinh hoạt hằng ngày đến nhu cầu nhiên liệu công nghiệp và xuất khẩu Ngoài tiềm năng công nghiệp, cây cao su còn có tác dụng phủ xanh đất trống, đồi trọc, bảo vệ tài nguyên đất tránh rửa trôi, xói mòn, tạo môi trường không khí trong lành… Hiện nay, để chế biến hết lượng số mủ cao su thu hoạch được nâng cấp và xây dựng mới tại nhiều tỉnh phía Nam, chủ yếu tập trung ở các tỉnh Đông Nam Bộ như Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước Những năm gần đây, cao su trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu chiến lược mang lại hàng trăm triệu USD cho đất nước, giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc trong nhà máy và hàng trăm ngàn công nhân làm việc trong các nông trường cao su Tuy nhiên tăng trưởng kinh tế chỉ

là điều kiện cần và sẽ không bền vững nếu không kết hợp yếu tố môi trường – xã hội Ở nước ta, ước tính hàng năm ngành chế biến mủ cao su thải ra khoảng 5 triệu m3 nước thải Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như acetic, đường, protein, chất béo… Hàm lượng COD đạt đến 2.500 – 35.000 mg/l, BOD từ 1.500 – 12.000 mg/l được xả ra nguồn tiếp nhận mà chưa được xử lý hoàn toàn ảnh hưởng trầm trọng đến thủy sinh vật trong nước Ngoài ra vấn đề mùi hôi phát sinh do chất hữu cơ bị phân hủy kỵ khí tạo thành mercaptan và H2S ảnh hưởng môi trường không khí khu vực xung quanh Do

đó vấn đề đánh giá và đưa ra phương án khả thi cho việc xử lý lượng nước thải chế biến

mủ cao su được nhà nước và chính quyền địa phương quan tâm một cách đầy đủ

1.2 Mục tiêu của đồ án

Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su (mủ cốm) với yêu cầu đặt ra nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải (QCVN 01: 2008) cho nước thải đạt loại B và TCVN 6584-2001.

1.3 Nội dung của đồ án

• Tổng quan về công nghệ sản xuất, khả năng gây ô nhiễm môi trường và phương pháp xử lý trong ngành chế biến mủ cao su

• Lựa chọn công nghệ, tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống xử lý nước thải cao su công suất 1500 m3/ngày đêm

• Khai toán chi phí công trình xây dựng hệ thống xử lý

1.4 Phương pháp nghiên cứu

• Thu thập số liệu, tài liệu liên quan, phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước

(MỦ CỐM) 2.1 Sơ lược về công nghệ chế biến mủ cao su (mủ cốm)

2.1.1 Thành phần hóa học và cấu tạo của nguyên liệu

Cây cao su (có tên quốc tế là Hevea brasiliensis) được tìm thấy ở Mỹ, rừng mưa

Amazon bởi Columbus trong khoảng năm 1493 – 1496 Brazil là quốc gia xuất khẩu cao su đầu tiên vào thế kỷ thứ 19 (Webrsre and Baulkwill, 1989)

Mủ từ cây cao su Hevea brasiliensis là một huyền phù thể keo, chứa khoảng 35% cao su Cao su này là một Hydrocacbon có cấu tạo hóa học là 1,4 – sis – polyisopren, có mặt trong mủ cao su dưới dạng các hạt nhỏ được bao phủ bởi một lớp các phospholipid và protein Kích thước các hạt nằm trong khoảng 0,02µm đến 0,2µm.Nước chiếm khoảng 60% trong mủ cao su và khoảng 5% còn lại là những thành phần khác của mủ, gồm có khoảng 0,7% là chất khoáng và khoảng 4,3% là chất thải hữu cơ

Mủ cao su là hỗn hợp các cấu tử cao su nằm lơ lửng trong dung dịch gọi là nhũ thanh hoặc serium Hạt cao su hình cầu có đường kính d < 0,5 µm chuyển động hỗn loạn (chuyển động Brown) trong dung dịch Thông thường 1 gram mủ có khoảng 7,4.1012 hạt cao su, bao quanh các hạt này là các protein giữ cho latex ở trạng thái ổn định

Thành phần hóa học của latex:

Phân tử cơ bản của cao su là isoprene polymer (cis-1,4-polyisoprene[C5H8]n) có khối lượng phân tử 105 – 107 Nó được tổng hợp từ cây bằng một quá trình phức tạp của

carbonhydrate Cấu trúc hóa học của cao su tự nhiên (cis-1,4-polyisoprene):

Trong công nghệ này, mủ nước từ vườn cây sau khi được đánh đông bằng acid và mủ đông vườn cây được đưa vào dây chuyền máy sơ chế để đạt kết quả sau cùng là các hạt cao su có kích thước trung bình 3 mm trước khi đưa vào lò sấy Cao su sau khi sấy được đóng thành bành có trọng lượng 33,3 kg hay 35 kg tùy theo yêu cầu của khách hàng Phương pháp này cũng được sử dụng để chế biến cao su cốm từ mủ đông phát sinh từ

mủ skim.

Mủ nước vườn câyBồn nhận mủ

Mương đánh đôngBồn ngâm rửa

Máy băm búa

Cán crep số 2Cán crep số 3Máy cán cắtLò sấyĐóng bành/ đóng gói

Cán crep số 1Nước rửa

Rửa

Serum/ rửa

Nước thảiNước thảiNước thảiNước thảiKhí thải

Nước pha loãng

Axít foocmic/ acetic

Mủ đông vườn

cây/ mủ tờ

Nước hỗn hợp của nhà máy

Hình 2.1: Sơ đồ chế biến mủ cốm

• Công đoạn xử lý nguyên liệu: mủ mới thu hoạch được chống đông bằng ammonia,

sau đó được đưa về xả vào bể chứa, trộn đều bằng máy khuấy Tiếp theo mủ nước được dẫn vào các mương đánh đông bằng các máng dẫn bằng inox, ở đây mủ được làm đông nhờ axit acetic 5%

• Công đoạn gia công cơ học: mủ đông trong các mương đánh đông được đưa qua

máy cán, máy kéo, máy cán tạo tờ, máy cắt băm cốm để cuối công đoạn tạo ra các hạt cao su cốm sau đó sẽ được rửa sạch trong hồ chứa mủ

• Công đoạn sấy: nhờ hệ thống bơm thổi rửa và hệ thống phân phối mủ tự động có

sàn rung để làm ráo nước và tạo độ xốp cho mủ, sau đó mủ được cho vào xe đẩy

để đưa vào lò sấy ở nhiệt độ 110 – 120 0C trong khoảng 90 phút thì mủ chín và vận chuyển ra khỏi lò sấy

• Công đoạn hoàn thiện sản phẩm: mủ được quạt nguội, đem cân và ép bánh với

kích thước và trọng lượng theo tiêu chuẩn TCVN 3769 – 83 (33,3 kg mỗi bánh) Các bánh cao su được bọc bằng bao PE và đưa vào kho trữ sản phẩm

chống oxi hóa, HNS giúp ổn định độ nhớt, Pepsin TMD nhằm cắt mạch phân tử Ngoài ra còn có Metabbisulfatnatri, Phenol, Canxiclorua…

• Ở khâu đánh đông: CH3 – COOH, NaHS …

2.2 Thành phần và tính chất của nước thải chế biến mủ cao su

2.2.1 Thành phần nước thải

Trong chế biến cao su cốm, nước thải sinh ra ở các công đoạn khuấy trộn, làm đông

và gia công cơ học

• Nước thải ra từ bồn khuấy trộn là nước rửa bồn và dụng cụ, là loại nước thải chứa nồng độ chất ô nhiễm thấp với ít mủ cao su

• Còn nước thải từ các mương đông tụ chứa một lượng lớn chất hữu cơ, có pH thấp

vì phần lớn là serum được tách ra khỏi mủ trong quá trình đông tụ và có châm axit

• Nước thải từ công đoạn gia công cơ học cũng chứa các chất ô nhiễm tương tự nhưng ở nồng độ thấp hơn , có nguồn gốc từ nước rửa được phun vào khối cao su trong quá trình gia công cơ học để loại bỏ tiếp tục serum, axit và các chất bẩn

2.2.2 Tính chất đặc trưng của nước thải

Trong quá tình chế biến mủ cao su, nhất là khâu đánh đông mủ (quy trình chế biến

mủ nước) các nhà máy chế biến mủ cao su thài ra một lượng lớn nước thải khoảng từ 1.800 m3 cho mỗi nhà máy với tiêu chuẩn sử dụng nước 20-30 m3/tấn DRC Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như acid acetic, đường, protein, chất béo Hàm lượng COD đạt đến 2.500-35.000 mg/l, BOD từ 1.500-12.000 mg/ đã làm hầu hết các nguồn nước, tuy thực vật có thể phát triển, nhưng hầu hết các loại động vật nước đều không thể tồn tại Bên cạnh việc gây ô nhiễm các nguồn nước (nước ngầm và nước mặt), các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy kỵ khí tạo thành H2S và mercaptan

600-là những hợp chtấ không những không gây độc và ô nhiễm môi trường mà chúng còn 600-là nguyên nhân gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường và khu dân cư khu vực

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của nước thải chế biến cao su (mg/l)

Chỉ tiêu Khối từ mủ đông

o Trong giai đoạn hiếu khí, để oxy hóa một phân tử SO3 thành SO4 cần 2 phân tử oxy Điều này giảm hiệu quả xử lý trong bể sinh học hiếu khí.

o Hàm lượng muối hòa tan Ca2+ cao, tạo thành lớp màng chắn không cho sự vận chuyển chất dinh dưỡng đến tế bào vi sinh vật

2.3 Đánh giá về mức độ ô nhiễm môi trường của nhà máy chế biến cao su.

2.3.1 Các nguồn gây ô nhiễm từ nhà máy:

Ô nhiễm mùi: Mùi trong nước thải thường gây ra bởi các khí được sản sinh trong quá

trình phân huỷ vật chất hữu cơ Mùi rõ rệt nhất rong nước thải bị phân huỷ kỵ khí thường

là mùi cùa H2S, vốn là kết quả hoạt động của các vi khuẩn khử sunfat Ngoài ra H2S củng

là kết quả của sự phân huỷ cả kỵ khí lẫn hiếu khí các axit amin có chứa lưu huỳnh ở tạng thái khử

Các axit béo bay hơi (VFA) là sản phẩm của sự phân huỷ do vi sinh vật, chủ yếu là trong điều kiện kỵ khí, các lipid và phospholipid có trong chất ô nhiễm hữu cơ Đây là những axit hữu cơ mạch thẳng chứa các nguyên tử cacbon và 1một nhóm caboncyl Công thức tổng quát của các axít này là CnH2n+1COOH với số nguyên tử C từ 6 trở xuống Các VAF có số nguyên tử C từ 4 đến 6 (butyric, valeric, caproic) có mùi tanh hôi Các amin và các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh như các sunphua và mercaptan cũng có mùi đặc biệt khó chịu thường gặp trong nước thải chứa chất ô nhiễm hữu cơ

Khí thải từ buồng sấy: Do có sử dụng một lượng axit trong quá trình đánh đông, hơn

nữa lại được sấy ở nhiệt độ 110 – 11000C, một lượng hơi khí độc hại sẽ phát sinh trong quá trình này Thành phần chủ yếu là hơi axít và các loại hydrocacbon

Các khí thải khác: Khí thải từ các phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu tới các cơ

sở sản xuất, phương tiện xếp dỡ và vận chuyển nội bộ trong cơ sở Khi hoạt động như vậy, các phương tiện vận tải với phương tiện tiêu thụ chủ yếu là xăng và dầu diezel sẽ thải ra môi trường một lượng khói thải chứa các chất ô nhiễm không khí Thành phần khí thải chủ yếu là COx, NOx, SOx, cacbuahydro, aldehyde, bụi và quan trọng hơn cả là chì nếu các phương tiện này có sử dụng nguyên liệu pha chì

Ở nhà máy chất thải rắn phát sinh trong quá trình hoạt động gồm có:

Rác sinh hoạt sinh ra do hoạt động sinh hoạt của công nhân trong nhà máy bao gồm: thực phẩm, rau quả dư thừa, bọc nilon, giấy, lon, chai

Chất thải rắn sinh ra do quá trình sản xuất bao gồm các loại mủ cao su phế thải, các loại bao bì chứa hoá chất, phụ gia Ngoài ra còn có các chất thải rắn là cắn bùn đất được cô đặc lại ở các hố ga và từ hệ thống xử lý nước

2.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm của nhà máy chế biến cao su.

Hiện nay, hiện trạng ô nhiễm môi trường tại các nhà máy sơ chế cao su đang là vấn đề bức bách cần giải quyết kịp thời

- Nước thải sơ chế cao su, sau thời gian tồn trữ vào khoảng 2 – 3 ngày, xảy ra hiện tượng phân huỷ, oxy hoá ảnh hưởng xấu đến môi trường

- Nước thải ra nguồn gây ô nhiễm trầm trọng đối với nguồn nước màu, nước đục, đen ngôm, nổi ván lợn cợn, bốc mùi hôi thối nồng đặc

- Hàm lượng chất hữu cơ khá cao, tiêu huỷ dưỡng khí cho quá trình tự huỷ, thêm vào đó cao

su đông tụ nổi ván lên bề mặt ngăn cản oxy hoà tan dẫn đến hàm lượng DO rất bé, làm chết thuỷ sinh vật, hạn chế sự phát triển thực vật, nhất là ở những vị trí nước tù độ nhiễm bẩn còn biểu hiện rõ rệt

- Tại nguồn tiếp nhận nước thải, do quá trình lên men yếm khí sinh ra các mùi hôi lan toả khắp vùng, gây khó thở, mêt mỏi cho dân cư, nước nguồn bị nhiễm bẩn không thể sử dụng cho sinh hoạt

2.4 Các phương pháp xử lý nước thải

Mục đích của xử lý nước thải:

Mục đích chính là loại bỏ bớt những chất ố nhiễm có trong nước thải đến mức độ chấp nhận được theo tiêu chuẩn quy định Mức độ xử lý tùy thuộc vào các yếu tố sau:

 Xử lý để tái sử dụng

 Xử lý để thải ra môi trường

Hầu hết nước thải được xử lý để thải ra môi trường, trong trường hợp này yêu cầu xử lý phụ thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải và quy định của từng khu vực khác nhau

 Phương pháp xử lý cơ học

 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý

 Phương pháp xử lý sinh học

Các phương pháp và công trình thường được sử dụng trong xử lý nước thải cao su

Hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh có thể gồm một vài công trình đơn vị được trình bày

trong bảng sau:

Bảng 2.3: Các phương pháp xử lý nước thải cao su

Quy trình xử lý Các công đoạn có thể áp dụng

Cơ học

Lọc qua song chắn rác hoạc lưới chắnLắng cát

Lắng cặn hữu cơTách các tạp chất nổiLàm thoáng

Lọc

Hoá học và hoá lý

Trung hoàOxy hoá và khử trùng…

Đông tụ và keo tụTuyển nổi

Hấp thụ và hấp phụTrao đổi ion

Các quá trình tách bằng màngCác phương pháp điện hoá

Sinh học

Các phương pháp hiếu khí

Xử lý nước thải trong các công trình tự nhiên

Xử lý nước thải trong các công trình nhân tạo

- Các phương pháp yếm khí

 Các công trình thường được áp dụng trong xử lý nước thải cao su.

2.4.1 Phương pháp cơ học

Trong nước thải thường chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng Để tách các chất này

ra khỏi nước thải thường sử dụng các phương pháp cơ học như lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực ly tâm, và lọc Tùy theo kích thước tính chất lý hóa, nồng độ chất lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ cần làm sạch mà lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp

 Song chắn rác:

Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tại đây, các thành phần có kích thước lớn: lá cây, bao nilon, rác… được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống, kênh dẫn Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho cả hệ thống xử lý nước thải

Song chắn rác đươc làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 45–

60o nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75 – 85o nếu làm sạch bằng máy Vận tốc qua song chắn rác giới hạn trong khoảng 0,6 – 1 m/s Vận tốc cực tiểu 0,4 m/s, vận tốc cực đại dao động 0,75 – 1 m/s

Hình 2.2: Song chắn rác thủ công

 Bể lắng:

Nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải hoặc cặn được tao ra

từ quá trình keo tụ tao bông hay quá trình xử lý sinh học (bể lắng 2)

Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5 – 2,5 giờ

Hình 2.3: Bể lắng ngang

Hình 2.4: Bể lắng 2

2.4.2 Phương pháp hóa học và hóa lý

 Trung hòa:

Nước thải chứa các acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa về pH

khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng cho công nghệ tiếp theo Để trung hòa nứơc thải chứa acid có thể sử dụng: NaOH, KOH,

Na2CO3, đômômít (CaCO3.MgCO3),… Việc lựa chọn phương pháp trung hòa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ của nước thải, chế độ thải nước và chi phí hóa chất sử dụng

 Keo tụ:

Trong nguồn nước, một phần các hạt tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1-10 µm Các hạt này không nổi cũng không tách do đó tương đối khó tách loại Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút Vander Waals giữa các hạt Lực này có thể dính kết giữa các hạt ngay trong khi khoảng cáh giữa chúng

đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:

Al2(SO4)3, NaAlO2, FeCl3,…

Để tăng hiệu quả của quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ keo tụ Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm thời gian keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose…

Hình 2.4: Bể kết tủa bông cặn

2.4.3 Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm

Có thể chia làm hai loại:

 Phương pháp xử lý kỵ khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều

kiện không có oxy Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian, có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Vi sinh vật

Chất hữu cơ → CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới

Xảy ra theo 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử

- Giai đoạn 2: Acid hóa

- Giai đoạn 3: Acetate hóa

- Giai đoạn 4: Methanne hóa

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

UASB: có đặc diểm sau

• Cả ba quá trình, phân hủy – lắng bùn – tách khí, được lắp đặt trong cùng một công trình

• Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt

xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

 Phương pháp xử lý hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động

trong điều kiện cung cấp oxy liên tục

Quá trình xử lý hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:

- Oxy hóa các chất hữu cơ:

• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng chủ yếu sử dụng

để khử chất hữu cơ chứa cacbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng,

lơ lửng Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng 2 không được nhỏ hơn 2 mg/l Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào:

• Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật, tỷ lệ F/M

• Nhiệt độ

• Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật

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

• Lượng các chất cấu tạo tế bào

• Hàm lượng oxy hòa tan

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

Hình 2.6: Bể Aerotank

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG

3.1 Thành phần nước thải đầu vào

Bảng 3.1: Thành phần nước thải đầu vào

Thông số Đầu vào Đơn vị 01:2008 QCVN

Lưu lượng trung bình (Q tb ) 1500 m 3 /ngày đêm

-Tổng rắn lơ lửng (SS) 1600 mg/l 100 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) 7000 mg/l 50 Nhu cầu oxy hóa học (COD) 10000 mg/l 80 Nồng độ Nitơ tổng (N tổng ) 160 mg/l 30 Nồng độ Photpho tổng (P tổng ) 90 mg/l 6

Lưu lượng nước thải cần xử lý là 1500m3/ngày đêm Nước thải sau khi xử lý phải đạt theo QCVN 01:2008 đối với nước thải công nghệp để thải ra môi trường

3.2.1 Cơ sở để lựa chọn phương án xử lý

Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau đây:

• Công suất của trạm xử lý

• Thành phần và đặc tính của nước thải

• Mức độ cần thiết xử lý nước thải

• Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng

• Phương pháp sử dụng cặn

• Khả năng tận dụng các công trình có sẵn

• Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

• Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì

• Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

3.2.2 Sơ đồ công nghệ

Nước thải trong quá trình sản xuất của nhà máy được thu gom qua hệ thống mương thu gom có đặt song chắn rác và được dẫn đến bể thu gom để tránh làm hư hại bơm ở công trình phía sau Tại đây nước thải được bơm lên bể tách mủ, nước thải nhà máy chế biến cao su có hàm lượng mủ cao su lớn vì thế trước tiên cần cho qua bể gạn mủ rồi mới đến bể gom để loại bỏ một phần mủ cao su và các chất dạng lơ lửng Do thời gian lưu nước thải trong bể tách mủ rất dài nên có khả năng điều hòa nồng độ chất ô nhiễm có trong nước thải (thay cho bể điều hòa), tại bể nồng độ chất rắn lơ lửng giảm rất nhiều Nước thải đưa qua

bể keo tụ - tạo bông, mục tiêu của quá trình keo tụ là đưa các hoá chất vào trạng thái phân tán đều trong mối trường nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng Việc này được thực hiện bằng cách khuấy trộn để tạo ra các dòng chảy rối trong nước Các cặn lơ lửng gắn kết với nhau, nước thải đưa qua bể lắng ngang bùn được đưa ra bể nén bùn Tiếp sau đó nước thải tiếp tục được bơm qua bể kị khí (bể UASB) Tại bể UASB, quá trình phân huỷ chất hữu cơ xảy ra nhờ hệ vi sinh vật kị khí Do đó, nồng độ BOD chứa trong nước thải giảm xuống, nhằm tạo điều kiện cho bể Aerotank tiếp theo hoạt động hiệu quả hơn Ở bể sinh khí mêtan được thu lại bằng máy thu khí Nước thải từ bể UASB sẽ tự chảy vào bể xử lý sinh học hiếu khí (bể Aerotank) Tại đây nước thải được bổ sung thêm một lượng bùn vi sinh được tuần hoàn từ

bể lắng 2, và trong nước thải xảy ra hiện tượng phân hủy các chất hữu cơ bởi vi sinh vật hiếu khí Đồng thời một lượng không khí được cấp vào bể thông qua hệ thống phân phối khí đặt dưới đáy bể, nhằm tăng hiệu quả xử lý

Nước thải sau khi đã xử lý trong bể Aerotank sẽ được dẫn đến bể lắng 2 Nhiệm vụ của bể lắng đợt 2 là giữ các màng vi sinh vật lại bể dưới dạng cặn lắng Tại đây, bùn sinh học sẽ lắng xuống dưới đáy bể, một phần bùn hoạt tính được bơm tuần hoàn về bể Aerotank để bổ sung lượng sinh khối và một phần dư sẽ được đưa vào bể mêtan, nhằm mục đích tận dụng lượng khí thu được từ quá trình phân hủy bùn kị khí Sau đó qua hồ tùy nghi, hồ hoàn thiện nước thải sau khi qua các công trình trên vẫn còn nitơ và có mùi hôi gây ra bởi các khí được sinh ra trong quá trình phân huỷ vật chất hữu cơ Vì vậy cần tiếp tục cho qua hồ hoàn thiện để xử lý nitơ và mùi

Sau đó nước được dẫn qua bể khử trùng để loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh, đồng hải sau khi qua bể khử trùng phải đạt quy chuẩn: QCVN 01: 2008 loại B trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Hoá chất khử trùng tại bể khử trùng là (Ca (OCl)2)

Bùn sinh ra từ bể tuyển nổi, bể Aerotank và bể lắng 2 sẽ được thu gom tập trung vào

bể chứa bùn, sau đó được cho qua bể nén bùn nhằm tăng hàm lượng TS để tăng hiệu quả tách nước ở giai đoạn ép bùn Bùn khô sau xử lý được dùng làm phân bón

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

4.1 SONG CHẮN RÁC

 Chức năng:

Có nhiệm vụ tách rác và các tạp chất thô có kích thước lớn ở trong nước thải, tạo điều kiện cho các công trình xử lý ở phía sau Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh được hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng bơm do rác gây ra

Chiều rộng của mương B: B=0,3m

Chiều sâu mực nước trong mương dẫn

h m=W m

B=

0,029 0,3=0,097(m)

k=1,05 (hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác).

hl= hm=0,097(m) : chiều sâu của lớp nước ở SCR = chiều sâu mực nước mương dẫn hm.Chọn l=0,016 ( m ) khoảng cách giữa các khe hở

β=2,42 (hệ số phụ thuộc vào thanh đan – thanh hình chữ nhật.

S: bề dày của thanh chắn s = 0,008 (m)

Vậy chiều dài xây dựng của phần mương đặt SCR:

L=L1+ L2+ Ls+1=0,24+0,12+0,7+1=2,06

Chiều sâu an toàn 0,5 m

 Chức năng:

Bể tách mủ có nhiệm vụ vừa loại bỏ những hạt mủ cốm nhỏ, vừa điều hòa lưu lượng và nồng độ cho nước thải tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình ở phía sau

 Tính toán

• Lưu lượng Qtb= 1500m3/ngày đêm = 62,5 m3/h

• Thời gian lưu nước trong bể: 3 ngày = 72 giờ

Vậy dung tích của bể là:

V=Qtb×t=62,5×72=4500m3

Chọn chiều cao bảo vệ là: 0,5(m)

Chiều sâu lớp nước trong bể là: 5(m)

Diện tích hữu ích của bể gạn mũ là:

Tỉ lệ chiều dài × rộng của môi ngăn:

l×B=20×5=100m2

Khấu trừ lối đi vào các ngăn : 9×0,5=4,5(m)

Bề dày của thành: σ=20cm=0,2(m)

Chiều cao bể: 5+0,5=5,5 (m)

Chiều dài thanh chọn: lt=2,7 (m)

Khoảng cách giữa các thanh:

7 Chiều cao thanh l t (m) 2,7

8 Khoảng cách giữa các thanh r (m) 1,9

4.4 BỂ KEO TỤ TẠO BÔNG

 Chức năng

Mục đích của quá trình keo tụ tạo bông là tạo điều kiện thuận lợi để các hạt phân tán trong nước sau quá trình pha và trộn với phèn đã mất ổn định và có khả năng kết dính với nhau, va chạm với nhau để tạo thành các hạt cặn có kích thước đủ lớn có thể lắng trong bể lắng

Ta chọn bể phản ứng tạo bông cơ khí.bể phản ứng cơ khí dung năng lượng của cánh khuấy chuyển động trong nước để tạo ra sự sáo trộn dòng chảy.bể phản ứng được chia thành nhiều buồng, trong mỗi buồng có đặt một guồng cánh khuấy,…giá trị gradient tốc

độ buồng điện thường 60-70s-1, buồng cuối cùng là 30-20-1, số lượng buồng lấy 3-4, sự chênh lệch gradient tốc độ giữa 2 buồng kế tiếp 15 – 20-1

 Tính toán bể:

• Lưu lượng đầu vào: Q = 0,017 m3/s

• Thời gian lưu nước: 20phút

Vậy dung tích của bể tạo bông cần thiết kế là:

4 , 20 20 62 017 ,

=

V

m3 Chọn 20 m3Chọn chiều sâu của bể là 1,6 (m), chiều sâu dự phòng 0,4; chiều sâu mặt 2(m)

Thể tích mặt thoáng của bể là:

3

5,126

,1

206

Cường độ khuấy trộn của cánh khuấy giảm: G1=70 m , G2=50m , G3=30m Bể được chia thành 3 ngăn bởi các tấm chắn khoan lỗ, đường kính các lỗ khoan này khoảng 200-250 mm.chọn D = 200mm

 Tính toán máy khuấy:

Thể tích nước khuấy trộn cho 1 máy là:

) ( 8 2 5 , 2 6 ,1 m3

D K

P n

p

/ 28

, 0 1

1000 7

, 1

2 ,

3 / 1

, 0

0039 ,

0 7

,

Công suất tiêu thụ máy khuấy bậc 2:

) ( 002 , 0 ) / ( 20 8

001 , 0