Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thuỷ sản đông lạnh

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU2 1.1. Hiện trạng môi trường nước lục địa2 1.2. Những cơ sở trong công nghệ xử lý nước thải3 1.2.1. Thành phần nước thải3 1.2.1.1. Các chất hữu cơ3 1.2.1.2. Các chất vô cơ4 1.2.1.3. Các sinh vật gây bệnh có trong nước thải6 1.2.2. Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước6 1.2.2.1. Độ pH6 1.2.2.2. Chất rắn lơ lững dạng huyền phù (SS)6 1.2.2.3. Chỉ số BOD6 1.2.2.4. Chỉ số COD7 1.2.2.5. Chỉ số nitơ, photpho8 1.2.3. Các phương pháp xử lý nước thải87 1.2.3.1. Xử lý bằng phương pháp cơ học8 1.2.3.2. Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học9 1.2.3.3. Xử lý bằng phương pháp sinh học11 1.3. Tổng quan về ngành công nghiệp chế biến thuỷ sản đông lạnh19 1.3.1. Hướng phát triển của ngành chế biến thuỷ sản đông lạnh ở nước ta19 1.3.2. Quy trình sản xuất thuỷ sản đông lạnh20 1.3.3. Nguồn gốc nước thải của nhà máy22 1.3.4. Tính chất, thành phần nước thải của nhà máy22CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ242.1. Lựa chọn phương pháp xử lý242.2. Dây chuyền công nghệ252.3. Thuyết minh dây chuyền công nghệ25CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN HỆ THÔNG XỬ LÝ303.1. Xác định lưu lượng nước thải303.2. Tính toán các công trình đơn vị31 3.2.1. Song chắn rác31 3.2.2. Bể tập trung33 3.2.3. Bể lắng cát34 3.2.4. Bể điều hoà36 3.2.5. Bể lắng ly tâm đợt 138 3.2.6. Bể Aeroten41 3.2.7. Bể lắng ly tâm đợt 252 3.2.8. Bể tiếp xúc clo 55 3.2.9. Bể nén bùn56 3.2.10. Máy ép bùn58 3.2.11. Sân phơi cát593.3. Tính chọn thiết bị phụ trợ60 3.3.1. Tính chọn bơm60 3.3.2. Tính chọn máy thổi khí623.4. Tính tiêu hao hoá chất (clo)633.5. Tính chọn xetec63CHƯƠNG 4. TÍNH XÂY DỰNG644.1. Tính nhân lực64 4.1.1. Sơ đồ tổ chức hệ thống của trạm xử lý nước thải64 4.1.2. Chế độ làm việc của hệ thống xử lý nước thải654.2. Bố trí mặt bằng trạm xử lý nước thải66 4.2.1. Chọn vị trí xây dựng trạm xử lý66 4.2.2. Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lý664.3. Các công trình xây dựng của trạm664.4. Diện tích khu đất xây dựng71CHƯƠNG 5. TÍNH KINH TẾ725.1. Tính điện72 5.1.1. Điện năng dùng cho chiếu sáng72 5.1.2. Điện năng dùng cho động lực74 5.1.3. Chi phí điện năng dùng cho toàn trạm xử lý trong 1 năm765.2. Chi phí mua nguyên liệu (clo)765.3. Vốn đầu tư cho việc xây dựng77 5.3.1. Vốn đầu tư cho xây dựng các công trình77 5.3.2. Vốn đầu tư cho các thiết bị795.4. Chi phí trả lương805.5. Tiền thu được từ việc bán bùn815.6. Giá thành chi phí cho 1 m3 nước thải81CHƯƠNG 6. QUẢN LÝ VÀ VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG836.1. Một số nguyên tắc quản lý83 6.1.1. Chỉ dẫn việc quản lý bể lắng83 6.1.2. Chỉ dẫn việc quản lý bể Aeroten83 6.1.3. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sự cố trong vận hành846.2. Vệ sinh an toàn lao động85KẾT LUẬN87

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 Hiện trạng môi trường nước lục địa 2

1.2 Những cơ sở trong công nghệ xử lý nước thải 3

1.2.1 Thành phần nước thải 3

1.2.1.1 Các chất hữu cơ 3

1.2.1.2 Các chất vô cơ 4

1.2.1.3 Các sinh vật gây bệnh có trong nước thải 6

1.2.2 Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước 6

1.2.2.1 Độ pH 6

1.2.2.2 Chất rắn lơ lững dạng huyền phù (SS) 6

1.2.2.3 Chỉ số BOD 6

1.2.2.4 Chỉ số COD 7

1.2.2.5 Chỉ số nitơ, photpho 8

1.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải 8

1.2.3.1 Xử lý bằng phương pháp cơ học 8

1.2.3.2 Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học 9

1.2.3.3 Xử lý bằng phương pháp sinh học 11

1.3 Tổng quan về ngành công nghiệp chế biến thuỷ sản đông lạnh 19

1.3.1 Hướng phát triển của ngành chế biến thuỷ sản đông lạnh ở nước ta 19

1.3.2 Quy trình sản xuất thuỷ sản đông lạnh 20

1.3.3 Nguồn gốc nước thải của nhà máy 22

1.3.4 Tính chất, thành phần nước thải của nhà máy 22

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 24

2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý 24

2.2 Dây chuyền công nghệ 25

2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 25

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN HỆ THÔNG XỬ LÝ 30

3.1 Xác định lưu lượng nước thải 30

3.2 Tính toán các công trình đơn vị 31

3.2.1 Song chắn rác 31

3.2.2 Bể tập trung 33

3.2.3 Bể lắng cát 34

3.2.4 Bể điều hoà 36

3.2.5 Bể lắng ly tâm đợt 1 38

3.2.6 Bể Aeroten 41

3.2.7 Bể lắng ly tâm đợt 2 52

3.2.8 Bể tiếp xúc clo 55

3.2.9 Bể nén bùn 56

3.2.10 Máy ép bùn 58

3.4 Tính tiêu hao hoá chất (clo) 63

3.5 Tính chọn xetec 63

CHƯƠNG 4 TÍNH XÂY DỰNG 64

4.1 Tính nhân lực 64

4.1.1 Sơ đồ tổ chức hệ thống của trạm xử lý nước thải 64

4.1.2 Chế độ làm việc của hệ thống xử lý nước thải 65

4.2 Bố trí mặt bằng trạm xử lý nước thải 66

4.2.1 Chọn vị trí xây dựng trạm xử lý 66

4.2.2 Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lý 66

4.3 Các công trình xây dựng của trạm 66

4.4 Diện tích khu đất xây dựng 71

CHƯƠNG 5 TÍNH KINH TẾ 72

5.1 Tính điện 72

5.1.1 Điện năng dùng cho chiếu sáng 72

5.1.2 Điện năng dùng cho động lực 74

5.1.3 Chi phí điện năng dùng cho toàn trạm xử lý trong 1 năm 76

5.2 Chi phí mua nguyên liệu (clo) 76

5.3 Vốn đầu tư cho việc xây dựng 77

5.3.1 Vốn đầu tư cho xây dựng các công trình 77

5.3.2 Vốn đầu tư cho các thiết bị 79

5.4 Chi phí trả lương 80

5.5 Tiền thu được từ việc bán bùn 81

5.6 Giá thành chi phí cho 1 m3 nước thải 81

CHƯƠNG 6 QUẢN LÝ VÀ VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG 83

6.1 Một số nguyên tắc quản lý 83

6.1.1 Chỉ dẫn việc quản lý bể lắng 83

6.1.2 Chỉ dẫn việc quản lý bể Aeroten 83

6.1.3 Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sự cố trong vận hành 84

6.2 Vệ sinh an toàn lao động 85

KẾT LUẬN 87

LỜI MỞ ĐẦU

Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật cùng với những diễn biến mạnh mẽ về kinh

tế – xã hội mang tính toàn cầu với tốc độ phát triển rất nhanh chóng trong những thập

kỷ qua đã làm cho tác động của con người tới môi trường ngày càng trở nên sâu sắc, đe

doạ sự tồn tại và phát triển của chính loài người và thiên nhiên Do đó vấn đề bảo vệ

môi trường đã trở nên cấp bách và đang được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm

Mặt dù hàng loạt các biện pháp bảo vệ môi trường đã ra đời và được thực hiện

như: luật quốc gia, công ước quốc tế… nhưng thời gian qua tình trạng môi trường vẫn

tiếp tục suy giảm, tiếp tục bị ô nhiễm: tài nguyên cạn kiệt, nhiệt độ trái đất ngày càng

tăng, hạn hán, lũ lụt, các nguồn nước thiên nhiên và khí quyển bị ô nhiễm nặng nề… đã

gây tác hại đến đời sống và phát triển kinh tế – xã hội

Trong giai đoạn thúc đẩy công nghiệp hoá và hiện đại hoá, nước ta cũng không

nằm ngoài khung cảnh chung đó Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của đất nước thì vấn

đề môi trường cũng trở nên gay gắt hơn Trong đó, ô nhiễm từ lĩnh vực công nghiệp

mà đặt biệt là từ nguồn nước thải và vấn đề xử lý nó đã trở thành nhiệm vụ hàng đầu

của các chuyên gia kỹ thuật nói riêng và của toàn xã hội nói chung

Với việc thực hiện đề tài: “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế

biến thuỷ sản đông lạnh: Năng suất nhà máy 25 tấn sản phẩm /ngày - Chất lượng

nước thải sau xử lý đoạt loại A ” sẻ giải quyết được vấn đề ô nhiễm từ nguồn nước

thải của nhà máy, góp phần bảo vệ nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhu cầu phát

triển kinh tế xã hội theo hướng phát triển bền vững

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Hiện trạng môi trường nước lục địa:

Nước lục địa bao gồm nguồn nước mặt và nước dưới đất Nước mặt phân bố

chủ yếu trong các hệ thống sông, suối, hồ, ao, kênh, rạch và các hệ thống tiêu thoát

nước trong nội thành, nội thị Nước dưới đất hay còn gọi nước ngầm là tầng nước tự

nhiên chảy ngầm trong lòng đất qua nhiều tầng đất đá, có cấu tạo địa chất khác nhau

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nước mặt, nước dưới đất đang ngày càng trở nên

nghiêm trọng, đặc biệt tại các lưu vực sông và các sông nhỏ, kênh rạch trong nội thành,

nội thị Nước dưới đất cũng đã có hiện tượng bị ô nhiễm và nhiễm mặn cục bộ

- Các nguồn gây ô nhiễm nước lục địa:

+ Khai thác và sử dụng quá mức tài nguyên nước mặt, nước ngầm

+ Nước thải đô thị và công nghiệp

+ Nước thải bệnh viện

+ Nước thải từ hoạt động nông nghiệp và nước thải từ các nguồn khác tại khu

vực nông thôn, các làng nghề truyền thống…

- Diễn biến ô nhiễm các nguồn nước lục địa:

+ Nước mặt:

Theo các kết quả quan trắc cho thấy, chất lượng nước ở thượng lưu của hầu hết

các con sông chính của Việt Nam còn khá tốt, trong khi mức độ ô nhiễm ở hạ lưu của

các sông này ngày càng tăng do ảnh hưởng của các đô thị và các cơ sở công nghiệp

Với các chất ô nhiễm vượt mức cho phép trên các lưu vực sông chính như:

* Một số điểm đã có dấu hiệu bị ô nhiễm kim loại nặng, coliform, hóa chất bảo

vệ thực vật…

* Hàm lượng chất rắn lơ lửng: vượt quá ngưỡng tiêu chuẩn cho phép loại A từ

1,5 ÷ 2,5 lần

* Hàm lượng BOD5 và NH+

4: vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép 1,5 ÷ 3 lần

* Trong khu vực nội thành của các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh,

Hải Phòng, Huế, hệ thống các hồ, ao, kênh rạch và các sông nhỏ là nơi tiếp nhận và

vận chuyển nước thải của các khu công nghiệp, khu dân cư Hiện nay hệ thống này đều

ở tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép 5 ÷ 10 lần (đối

với tiêu chuẩn nguồn nước mặt loại B theo TCVN 5942 – 1995)

- Ảnh hưởng từ ô nhiễm nước:

+ Tác động trực tiếp đến sức khỏe, là nguyên nhân gây các bệnh như tiêu chảy

(do virut, vi khuẩn, vi sinh vật đơn bào), lỵ trực trùng, tả, thương hàn, viêm gan A,

giun, sán…

+ Làm mất cảnh quan, ảnh hưởng lâu dài đến kinh tế nhất là phát triển du lịch

+ Là nguyên nhân của tình trạng thiếu nước sạch, ảnh hưởng lâu dài đến thế hệ

Đó là các hợp chất protein, hyđratcacbon, chất béo nguồn gốc động vật và thực

vật Đây là những chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt, nước thải

từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm oxy hoà

tan trong nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thuỷ sản và làm giảm chất lượng nước cấp

sinh hoạt

- Các chất hữu cơ khó bị phân huỷ:

Đó là những chất có vòng thơm (hiđratcacbua của dầu khí), các chất đa vòng

ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ… trong số các chất này có nhiều

hợp chất là các chất hữu cơ tổng hợp Hầu hết chúng là các chất có độc tính đối với

sinh vật và con người, chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật, gây

độc tích luỹ, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống

- Một số hợp chất có độc tính cao trong môi trường nước:

Các chất hữu cơ có độc tính cao thường khó bị phân huỷ bởi vi sinh vật Trong

tự nhiên chúng khá bền vững, có khả năng tích luỹ và lưu giữ lâu dài trong môi trường,

gây ô nhiễm và làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái Chúng có thể gây ngộ độc hoặc là

tác nhân gây những bệnh hiểm nghèo cho động vật cũng như con người Các chất này

thường gặp là polyclorophenol (PCP), polyclorobiphenyl (PCB), các thuốc trừ sâu,

thuốc diệt cỏ…

1.2.1.2 Các chất vô cơ:

Trong nước thải có một lượng khá lớn các chất vô cơ tuỳ thuộc vào nguồn nước

thải, đặc biệt trong nước thải công nghiệp còn có thể chứa các kim loại nặng có độc

tính cao như Hg, Cr…

- Các chất chứa nitơ:

Trong nước, hợp chất chứa nitơ thường tồn tại ở 3 dạng: hợp chất hữu cơ,

amoniac và dạng oxy hoá (nitrat, nitrit)

+ Amoniac (NH3): với nồng độ 0,01mg/l NH3 đã gây độc cho cá qua đường

máu, nồng độ 0,2 ÷ 0,5 mg/l đã gây độc cấp tính [7, tr 23]

+ Nitrat (NO3-): khi hàm lượng NO3- trong nước trên 10 mg/l làm cho rong tảo

dể phát triển, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước sinh hoạt và nuôi trồng thuỷ sản

Bản thân NO3- không phải là chất có độc tính nhưng ở trong cơ thể nó chuyển hoá

thành nitrit (NO2-) rồi kết hợp với một số chất khác có thể tạo thành các hợp chất

nitrozo, là các chất có khả năng gây ung thư

Hàm lượng NO3- trong nước cao mà uống phải sẽ gây bệnh thiếu máu, làm trẻ

xanh xao do chức năng của hemoglobin bị giảm [7, tr 23]

- Các hợp chất chứa photpho:

Trong nước photpho thường ở các dạng muối photphat của axit photphorit

(H2PO4-, HPO4-2, PO4-3), hợp chất photpho hữu cơ… bản thân photphat không phải là

chất gây độc, nhưng quá cao trong nước sẽ làm cho nước có hiện tượng “nở hoa”, làm

giảm chất lượng nước [7, tr 24]

- Một số kim loại nặng:

Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với người và động vật Trong

nước thải công nghiệp thường có các kim loại nặng như Hg, Cr, Pb…

+ Chì (Pb): thường tồn tại ở 2 dạng Pb+2 và Pb+4 nhưng hay gặp nhất và có độ

bền cao nhất là muối của Pb+2

Chì có độc tính với não, có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể, nhiễm độc có

thể gây chất người Chì có trong nước thải các xí nghiệp sản xuất pin, acquy, luyện

kim…Trên cơ sở liều chịu đựng của cơ thể là 3,5 µg/l, trong nước uống qui định cho

hàm lượng chì là 10 ÷ 40 µg/l, trong nước sinh hoạt theo TCVN là 0,05 µg/l [7, tr 25]

+ Crom (Cr): có tính độc cao đối với người và động vật, độc nhất là Cr VI

Nồng độ cho phép của WHO đối với Cr là 0,05 mg/l trong nước uống, TCVN qui định

Cr VI trong nước sinh hoạt là 0,05 mg/l [7, tr 27]

- Một số chất vô cơ khác cần quan tâm ở trong nước:

+ Ion sunphat (SO4-2): khi ở nồng độ cao có thể gây ra bệnh đi tháo, mất nước,

nhiễm độc đối với cá, ảnh hưởng tới việc hình thành H S trong nước…

+ Clorua (Cl-): làm nước có vị mặn, ở nồng độ cao có tác hại đối với cây

trồng…

+ Hyđrosunfua (H2S): được hình thành chủ yếu từ môi trường nước yếm khí, có

mùi trứng thối Giới hạn phát hiện về mùi và vị của H2S trong nước là 0,05 ÷ 0,1 mg/l

và tiêu chuẩn chung cho nước sinh hoạt là dưới ngưỡng nồng độ cảm nhận về mùi và

vị [7, tr 29]

1.2.1.3 Các sinh vật gây bệnh có trong nước thải:

Các sinh vật gây bệnh cho người, động vật, thực vật gồm có vi khuẩn, virut,

giun, sán… nhưng chủ yếu là vi khuẩn và virut

Các vi khuẩn samonella, shigella… thường sống rất lâu từ 40 ngày đến nhiều

tháng trong nước thải, chúng gây bệnh thương hàn, bệnh lị… cho người và động vật

Ngoài ra, trong nước thải có thể có nhiều loại virut (như virut đường ruột, virut viêm

gan A…) và các loại giun sán ( như sán lá gan, sán dây…)

1.2.2 Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước:

1.2.2.1 Độ pH:

Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải Chỉ

số này cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cần thiết

trong quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn…

Sự thay đổi pH làm thay đổi các quá trình hoà tan hoặc keo tụ, làm tăng hoặc

giảm vận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước

1.2.2.2 Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS):

SS là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít

nước qua phểu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103 ÷ 105 0C tới khi trọng lượng không đổi

Đơn vị tính thường dung là mg/l [7, tr 36]

1.2.2.3 Chỉ số BOD:

BOD: là nhu cầu oxy sinh học tức là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất

hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật

Xác định BOD được dùng rộng rải trong kỷ thuật môi trường để:

- Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ dể phân hủy có

trong nước thải

- Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý

- Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình

- Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý được phép thải vào các nguồn nước

Phương pháp xác định BOD có một số hạn chế:

- Yêu cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống

đủ lớn và các vi sinh bổ sung phải được thích nghi với môi trường

- Nếu nước thải có các chất độc hại phải xử lý sơ bộ để loại bỏ các chất đó, sau

đó mới tiến hành phân tích, đồng thời cần chú ý giảm ảnh hưởng của các vi khuẩn

nitrat hoá

- Thời gian phân tích quá dài

Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn

toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học mà chỉ xác định chỉ số BOD5

BOD5: là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ bằng vi sinh vật trong

5 ngày đầu ở nhiệt độ 20 0C

1.2.2.4 Chỉ số COD:

COD: là nhu cầu oxy hoá học tức là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá

toàn bộ các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và H2O

COD và BOD đều là các thông số định lượng chất hữu cơ có trong nước có khả

năng bị oxy hoá nhưng BOD chỉ thể hiện các chất hữu cơ có thể bị oxy hoá bằng vi

sinh vật có trong nước, còn COD cho thấy toàn bộ chất hữu cơ có trong nước bị oxy

hoá bằng tác nhân hoá học Do đó tỉ số COD : BOD luôn lớn hơn 1, tỉ số này càng cao

thì mức độ ô nhiễm của nước càng nặng

1.2.2.5 Chỉ số nitơ, photpho:

Trong xử lý nước thải, người ta cũng thường hay xác định chỉ số tổng nitơ và

tổng photpho để chọn phương án làm sạch các ion này hoặc cân đối dinh dưỡng trong

kỹ thuật bùn hoạt tính

1.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải:

Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của quá trình xử lý nước

thải là khử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mức chấp

nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra

Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác nhau Thông thường quá trình

được bắt đầu bằng phương pháp cơ học, tuỳ thuộc vào đặc tính, lưu lượng nước thải và

mức độ làm sạch mà nguời ta chọn tiếp phương pháp hoá lí, hoá học, sinh học hay tổng

hợp các phương pháp này để xử lý Các phương pháp xử lý nước thải thường dùng:

1.2.3.1 Xử lý bằng phương pháp cơ học:

Phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ, giúp loại bỏ các tạp chất rắn kích cỡ

khác nhau có trong nước thải như: rơm cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo, giấy, dầu mỡ nổi, cát

sỏi, các vụn gạch ngói… và các hạt lơ lửng huyền phù khó lắng Các phương pháp xử

lý cơ học thường dùng:

Phương pháp lọc:

- Lọc qua song chắn, lưới chắn:

Mục đích của quá trình này là loại bỏ những tạp chất, vật thô và các chất lơ lửng

có kích thước lớn trong nước thải để tránh gây ra sự cố trong quá trình vận hành xử lý

nước thải Song chắn, lưới chắn hoặc lưới lọc có thể đặt cố định hay di động, cũng có

thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ Thông dụng hơn là các song chắn cố định

- Lọc qua vách ngăn xốp:

Cách này được sử dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi

nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng Phương pháp cho phép chất lỏng

đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy

tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chân không sau vách

ngăn

Phương pháp lắng:

- Lắng dưới tác dụng của trọng lực:

Phương pháp này nhằm loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước Để

tiến hành quá trình người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau: bể lắng cát, bể

lắng cấp 1, bể lắng cấp 2 Ở bể lắng cát, dưới tác dụng của trọng lực thì cát nặng sẽ

lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ Bể lắng cấp 1 có nhiệm vụ tách các

chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác Bể lắng cấp 2 có nhiệm vụ tách bùn sinh

học ra khỏi nước thải

- Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén:

Những hạt lơ lửng còn được tách bằng quá trình lắng dưới tác dụng của lực ly

tâm trong các xyclon thuỷ lực hoặc máy ly tâm

Ngoài ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn, nhựa

nhẹ…) cũng được xử lý bằng phương pháp lắng

1.2.3.2 Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học:

Phương pháp trung hoà:

Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm Để nước thải

được xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học cần phải tiến hành trung hòa và điểu chỉnh pH

về vùng 6,6 ÷ 7,6 Trung hòa còn có mục đích làm cho một số kim loại nặng lắng

xuống và tách khỏi nước thải

Dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để

trung hoà nước thải

Phương pháp keo tụ:

Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, thậm chí cả

nhựa nhũ tương polyme và các tạp chất khác, người ta dùng phương pháp đông tụ để

làm tăng kích cở các hạt nhờ tác dụng tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết vào tập

hợp hạt để có thể lắng được Khi lắng chúng sẽ kéo theo một số chất không tan lắng

theo nên làm cho nước trong hơn

Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước, …

phải được thực hiện bằng thực nghiệm Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat,

sắt sunfat, sắt clorua…

Phương pháp oxy hoá - khử:

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: clo ở dạng

khí và lỏng trong môi trường kiềm, vôi clorua (CaOCl2), hipoclorit, ozon,… và các

chất khử như: natri sunfua (Na2S), natri sunfit (Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4),… Trong

phương pháp này các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc

hơn và tách ra khỏi nước bằng lắng hoặc lọc Tuy nhiên quá trình này tiêu tốn một

lượng lớn các tác nhân hóa học nên phương pháp này chỉ được dùng trong những

trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải có tính chất độc hại và

không thể tách bằng những phương pháp khác

Phương pháp hấp phụ:

Dùng để loại bỏ các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học

cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Thông thường

đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó

chịu

Các chất hấp phụ thường dùng: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo

nhôm… Trong đó than hoạt tính được dùng phổ biến nhất

Phương pháp tuyển nổi:

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có khả

năng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước,

sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước Thực chất đây là quá

trình tách bọt hay làm đặc bọt

Khi tuyển nổi người ta thường thổi không khí thành bọt khí nhỏ li ti, phân tán và

bảo hòa trong nước

Phương pháp trao đổi ion:

Thực chất đây là quá trình trong đó các ion trên bề mặt các chất rắn trao đổi với

các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là

ionit, chúng hoàn toàn không tan trong nước

Phương pháp này loại ra khỏi nước nhiều ion kim loại như: Zn, Cu, Hg, Cr,

Ni… cũng như các hợp chất chứa asen, xianua, photpho và cả chất phóng xạ Ngoài ra

còn dùng phương pháp này để làm mềm nước, loại ion Ca+2 và Mg+2 ra khỏi nước

cứng

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên

hoặc tổng hợp như: zeolit, silicagen, đất sét, nhựa anionit và cationit…

1.2.3.3 Xử lý bằng phương pháp sinh học:

Cơ sở của phương pháp là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi

khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trình hoạt động của chúng cho kết

quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ,

những chất đơn giản hơn, các chất khí và nước Mức độ và thời gian phân hủy phụ

thuộc vào cấu tạo của chất hữu cơ đó, độ hoà tan trong nước và hàng loạt các yếu tố

ảnh hưởng khác

Vi sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng

làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh

sản, phát triển tăng số lượng tế bào, đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc

các hạt keo phân tán nhỏ Do đó trong xử lý nước thải người ta phải loại bỏ các tạp

chất phân tán thô hoặc các chất có hại đến sự hoạt động của vi sinh vật ra khỏi nước

thải ở giai đoạn xử lý sơ bộ

Những công trình xử lý sinh học chia thành hai nhóm:

- Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc,

hồ sinh học, Quá trình xử lý này diễn ra chậm, chủ yếu dựa vào nguồn oxy và vi sinh

vật có trong nước và đất

- Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học

(Biophin), bể làm thoáng sinh học (Aeroten)… Quá trình xử lý này diễn ra nhanh hơn

và cường độ mạnh hơn

Căn cứ vào tính chất hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh

học ra thành 3 nhóm chính như sau:

- Các phương pháp hiếu khí:

Các quá trình hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều

kiện nhân tạo Quá trình xử lý bằng hiếu khí nhân tạo, người ta đã tạo ra các điều kiện

tối ưu cho quá trình oxy hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất

nhiều

Các phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân

hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hoà tan

Chất hữu cơ + O2 vi sinh vật H

2O + CO2 + NH3 +

Ở điều kiện hiếu khí, NH4+ cũng được sử dụng nhờ quá trình nitrat hoá của vi

sinh vật tự dưỡng để cung cấp năng lượng:

NH4+ + 2O2 vi sinh vật tự dưỡng NO

3- + 2H+ + H2O + năng lượng

- Các phương pháp thiếu khí:

Các phương pháp xử lý thiếu khí thường được áp dụng để loại các chất dinh

dưỡng như nitơ, photpho, các yếu tố gây hiện tượng bùng nổ tảo trên bề mặt nước thải

Nguyên lý của phương pháp là trong điều kiện thiếu oxy hoà tan việc khử nitrat

hóa sẽ xảy ra:

Thường được sử dụng để chuyển hoá các chất hữu cơ trong phần cặn của nước

thải bằng vi sinh vật hô hấp tùy tiện hoặc vi sinh vật kị khí, trong đó ưu thế là vi sinh

vật kị khí

Quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ thường xảy ra theo hai hướng chính:

+ Lên men axit: Đây là quá trình thủy phân và chuyển hoá các sản phẩm thủy

phân (như axit béo, đường ) thành các axit có phân tử lượng thấp và rượu mạch ngắn

hơn và cuối cùng thành CO2

+ Lên men mêtan: Phân hủy các chất hữu cơ thành CH4 và CO2

Một số ứng dụng của phương pháp kỵ khí: hầm biogas (xử lý phân, rác, nước

thải công nghiệp thực phẩm), hệ thống UASB

Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:

- Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên:

+ Hồ sinh học:

Ưu điểm: diện tích nhỏ, có thể nuôi trồng thủy sản, và cung cấp nước cho trồng

trọt, chi phí thấp

Quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ trong hồ sinh học chủ yếu dựa vào các

loại vi khuẩn và rong tảo Trong số các chất hữu cơ đưa vào hồ thì các chất không tan

sẽ bị lắng xuống đáy hồ còn các chất tan sẽ được hòa loãng trong nước Ở đáy hồ sẽ

diễn ra quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ tạo thành các chất đơn giản

như: NH3, H2S, CH4… Trên vùng yếm khí, vùng yếm khí tùy tiện và hiếu khí với khu

hệ vi sinh rất phong phú gồm các giống Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium,… vi

sinh vật phân giải chất hữu cơ thành nhiều chất trung gian khác nhau, sản phẩm tạo

thành sau khi phân huỷ lại được rong tảo sử dụng

Căn cứ vào đặc tính tồn tại, tuần hoàn của các vi sinh vật và cơ chế xử lý mà ta

phân biệt ba loại hồ sau: hồ hiếu khí, hồ tùy nghi, hồ kỵ khí

* Hồ hiếu khí:

Chất hữu cơ trong nước thải được xử lý chủ yếu nhờ sự cộng sinh giữa tảo và vi

khuẩn hiếu khí sống ở dạng lơ lửng Oxy cung cấp cho vi khuẩn nhờ sự khuếch tán qua

bề mặt và quang hợp của tảo Chất dinh dưỡng và CO2 sinh ra trong quá trình phân hủy

chất hữu cơ được tảo sử dụng

* Hồ tuỳ nghi:

Trong hồ phân ra làm 3 vùng khác nhau:

Vùng hiếu khí: oxy cung cấp bởi không khí, và từ quá trình quang hợp của vi

sinh vật

Vùng kị khí (dưới đáy hồ): các vi sinh vật kị khí phát triển khá mạnh và phân

hủy khá nhanh các hợp chất hữu cơ lắng xuống, sinh ra khí CH4

Vùng trung gian: giao thoa giữa vùng hiếu khí và yếm khí Sự phát triển của các

vi sinh vật trong vùng này không ổn định cả về số lượng, số loài và cả về chiều hướng

sinh học

* Hồ kị khí:

Thường áp dụng cho nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao và cặn lơ lửng

lớn, đồng thời có thể kết hợp phân hủy bùn lắng Ở đây các loài vi sinh vật kỵ khí và

tùy nghi dùng oxy từ các hợp chất như nitrat, sunfat để oxy hóa chất hữu cơ tạo thành

CH4 và CO2 Hồ kị khí thường tạo ra mùi rất khó chịu

+ Cánh đồng tưới và bãi lọc:

Việc xử lý sinh học được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọc là dựa

vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua màng lọc

Nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hoạt động

hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống lượng oxy càng ít và

quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần Nên cánh đồng tưới và bãi lọc

chỉ được xây dựng ở những nơi có mạch nước nguồn thấp hơn 1,5 m so với mặt đất

Cánh đồng tưới và bãi lọc có hai chức năng: xử lý nước thải và bón tưới cây

trồng Nhưng trước khi đưa vào cánh đồng tưới và bãi lọc cần phải qua xử lý sơ bộ

- Công trình xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí nhân tạo:

+ Bể phản ứng sinh học hiếu khí sinh học Aeroten:

Quá trình hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong Aeroten thực chất là

quá trình nuôi vi sinh vật trong các bình phản ứng hay bình lên men thu sinh khối Sinh

khối vi sinh vật trong xử lý nước thải là quần thể vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn có sẵn

trong nước thải

Bể Aeroten thường có dạng hình khối chữ nhật hoặc hình tròn Thường hiện nay

nguời ta dùng Aeroten hình khối chữ nhật Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và

được sục khí khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình

oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước

Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng

hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aeroten Các chất lơ lửng này là một số chất rắn

và có thể là các chất hữu cơ hòa tan Các chất này là nơi vi khuẩn bám vào để cư trú,

sinh sản và phát triển, hình thành các hạt cặn bông Các hạt này to dần và lơ lững trong

nước Các hạt bông này chính là bùn hoạt tính

Trong nước thải có những hợp chất hữu cơ hòa tan, loại hợp chất dễ bị phân hủy

nhất Còn loại hợp chất khó bị phân hủy, các hợp chất chưa hòa tan, khó hòa tan ở

dạng keo có cấu trúc phức tạp, cần được vi khuẩn tiết ra enzym ngoại bào phân hủy

thành những chất đơn giản, rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxy hóa tiếp thành

sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O

Quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong bể Aeroten qua 3 giai đoạn:

* Giai đoạn 1: tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy Giai đoạn này bùn hoạt

tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxy cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt

là ở thời gian đầu thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối

trong thời gian này rất ít Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường chúng sinh

trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy lượng oxy tiêu thụ tăng dần

* Giai đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy cũng ở mức ít

thay đổi Ở giai đoạn này chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất Hoạt lực enzyme

của bùn cũng đạt đến mức cực đại và kéo dài một thời gian Tốc độ tiêu thụ oxy ở giai

đoạn này thấp hơn giai đoạn đầu rất nhiều

* Giai đoạn 3: sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hóa hầu như không thay đổi

và có chiều hướng giảm, tốc độ tiêu thụ oxy lại tăng lên Sau cùng nhu cầu oxy lại

giảm và cần kết thúc quá trình làm việc của bể Aeroten Cần phải tách bùn ra khỏi

nước sau khi oxy hóa được 80 ÷ 95% BOD trong nước Nếu không nước sẽ bị ô nhiễm

do vi sinh vật tự phân

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước của bể Aeroten:

* Lượng oxy hòa tan trong nước

* Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật

* Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ có trong nước thải để đảm bảo cho bể

Aeroten làm việc có hiệu quả

* Các chất có độc tính trong nước thải ức chế vi sinh vật

* pH của nước thải

* Nhiệt độ

* Nồng độ các chất lơ lửng

Các loại bể Aeroten: bể Aeroten truyền thống, bể Aeroten nhiều bậc, bể Aeroten

có khuấy đảo hoàn chỉnh, bể Aeroten thông khí kéo dài…

+ Mương oxy hoá:

Đây là một dạng cải tiến của Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều

kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động tuần hoàn trong mương

Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000 mg/l có thể đưa vào xử lý

ở mương oxy hoá Đối với nước thải sinh hoạt thì không cần qua lắng 1 mà có thể cho

luôn vào mương [7, tr 175]

+ Bể lọc sinh học:

Nguyên tắc: dựa vào hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học để oxy hóa các

chất bẩn hữu cơ trong nước thải

Màng sinh học là tập thể các vi sinh vật hiếu khí, kị khí, tuỳ tiện Các vi khuẩn

hiếu khí được tập trung ở phần lớp ngoài của màng sinh học Ở đây chúng phát triển và

gắn với giá mang là các vật liệu lọc

Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hoá bởi quần thể vi sinh vật ở

màng sinh học Khi các chất hữu cơ trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh

học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm dần, cuối cùng nó

bị vỡ và cuốn theo nước lọc gọi là hiện tượng tróc màng Sau đó lớp màng mới lại xuất

hiện

Các loại bể lọc sinh học đang được dùng hiện nay: lọc sinh học có vật liệu tiếp

xúc không ngập nước, lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước, lọc sinh

học có vật liệu tiếp xúc là các hạt cố định, đĩa quay sinh học RBC

- Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí sinh học:

Là quá trình phân huỷ sinh học yếm khí các hợp chất hữu cơ chứa trong nước

thải để tạo thành khí CH4 và các sản phẩm vô cơ kể cả CO2, NH3…

+ Ưu điểm của phương pháp này:

* Nhu cầu về năng lượng không nhiều

* Ngoài vai trò xử lý nước thải và bảo vệ môi trường, quá trình còn tạo ra nguồn

năng lượng mới là khí sinh học, trong đó CH4 chiếm tỷ lệ 70 ÷ 75%

* Bùn hoạt tính dùng trong quy trình này có lượng dư thấp, có tính ổn định khá

cao, để duy trì hoạt động của bùn không đòi hỏi cung cấp nhiều chất dinh dưỡng, bùn

có thể tồn trữ trong thời gian dài

+ Hạn chế:

* Quá trình nhạy cảm với các chất độc hại, với sự thay đổi bất thường về tải

trọng của công trình, vì vậy khi sử dụng cần có sự theo dõi sát sao các yếu tố của môi

trường

* Xử lý nước thải chưa triệt để, nên bước cuối cùng là phải xử lý hiếu khí

+ Các quá trình chuyển hóa chủ yếu trong xử lý kị khí:

* Quá trình thuỷ phân: để hấp thụ được các chất hữu cơ trong nước thải, các vi

sinh vật phải tiết ra các enzym thủy phân như proteinase, lipase, cellulase… để phân

hủy các chất hữu cơ có phân tử lượng cao thành các chất đơn giản như: amino axit,

đường, rượu, các axit béo mạch dài…

* Quá trình axit hóa: các sản phẩm của quá trình thủy phân sẽ được tiếp tục

phân giải dưới tác dụng của vi sinh vật lên men axit để tạo thành axit béo dễ bay hơi

như axit axetic, axit formic, axit propionic Ngoài ra còn có một số dạng khác như

rượu, methanol, ethanol, axeton, NH3, CO2

* Quá trình axetat hóa: các axit là sản phẩm của quá tình trên lại được tiếp tục

thủy phân để tạo lượng axit axetic cao hơn Sản phẩm của quá trình phụ thuộc vào áp

suất riêng phần của H2 trong môi trường Áp suất riêng phần của H2 được giữ < 103 atm

để vi sinh vật có thể biến đổi H2 thành CH4 theo phản ứng:

4H2 + CO2 CH4 + 2H2O

* Quá trình mêtan hóa: đó là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy các sản

phẩm hữu cơ đơn giản của các giai đoạn trước để tạo CH4, CO2 nhờ các vi khuẩn lên

men mêtan

+ Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ kị khí:

* Nhiệt độ: t0

opt = 35 ÷ 55 0C

* Nguyên liệu: là các loại nước thải có độ ô nhiễm cao (BOD từ 4000 ÷ 5000

mg/l), các loại cặn phân rác thải

* pH môi trường: pHopt = 6,4 ÷ 7,5 Thực tế có những biện pháp kỹ thuật cho lên

men ở độ pH = 7,5 ÷ 7,8 vẫn hiệu quả

* Các ion kim loại có ảnh hưởng rất lớn đến hệ vi sinh vật sinh mêtan

+ Các dạng công trình xử lý kị khí:

* Bể tự hoại: Là công trình xử lý nước thải loại nhỏ Công trình này thực hiện 2

chức năng: lắng và chuyển hóa cặn lắng của nước thải bằng quá trình phân giải kị khí

* Bể mêtan cổ điển: được ứng dụng để xử lý cặn lắng (từ bể lắng) và bùn hoạt

tính dư của trạm xử lý nước thải

* Bể lọc kị khí AF: quá trình xử lý nước thải qua vật liệu lọc để vi sinh vật kị

khí bám vào và thực hiện quá trình chuyển hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ chứa

trong nước thải, đồng thời tránh được rữa trôi của màng vi sinh vật

* Bể lọc UASB với dòng chảy ngược qua bông bùn hoạt tính: ở đây các vi sinh

vật kị khí liên kết và tập hợp lại thành đám lớn dạng hạt và có vai trò chủ yếu để

chuyển hóa các hợp chất hữu cơ Chúng đủ nặng để tránh hiện tượng rữa trôi ra khỏi

công trình Bể UASB có cấu tạo gồm hai ngăn: ngăn lắng và ngăn phân hủy Bằng biện

pháp thiết kế khá đặc biệt của ngăn lắng cùng với tính lắng cao của bùn hoạt tính đã

giải quyết được vấn đề lưu lại nồng độ sinh khối bùn cao trong bể và giảm được thời

gian lưu nước Ngoài ra, người ta còn phối kết hợp giữa công trình UASB với công

trình AF và nhiều công trình khác

1.3 Tổng quan về ngành công nghiệp chế biến thuỷ sản đông lạnh:

1.3.1 Hướng phát triển của ngành chế biến thuỷ sản đông lạnh ở nước ta:

Nhu cầu thực phẩm trên thế giới ngày càng cao, mức tiêu dùng ngày càng lớn

Mà mỗi nước có những thế mạnh khác nhau về từng loại mặt hàng, bên cạnh đó cũng

có nhiều mặt hàng không đủ đáp ứng cho người tiêu dùng thì việc nhập từ các nước

khác là điều tất yếu

Ở nước ta, nguyên liệu dành cho chế biến thuỷ sản đông lạnh rất phong phú và

đa dạng từ các loại thuỷ sản tự nhiên cho đến các loại thuỷ sản nuôi nên rất thuận lợi

cho sự phát triển của ngành công nghiệp này, với các đặc sản như: cá lạnh đông, mực

lạnh đông, tôm lạnh đông…

Hiện nay có hơn 150 cơ sở, nhà máy chế biến thuỷ sản đông lạnh rãi rác khắp

các tỉnh và thành phố, đặc biệt ở Thành phố Hồ Chí Minh tập trung khoảng 36 công ty,

xí nghiệp thuộc ngành này Công ty xuất nhập khẩu thuỷ sản Seaspimex, công ty nông

sản thực phẩm xuất khẩu Thành phố Hồ Chí Minh, xí nghiệp quốc doanh chế biến

hàng xuất khẩu Cầu Tre là một trong những đơn vị đi đầu trong lĩnh vực chế biến thực

phẩm, chế biến lạnh đông với năng xuất lớn hơn 950 tấn thực phẩm đặc biệt xuất khẩu

sang các nước Châu Âu Ở Đà Nẵng, nhà máy chế biến thực phẩm Danifood đã cung

cấp một lượng sản phẩm từ chế biến thuỷ sản tương đối lớn cho người tiêu dùng và cho

xuất khẩu

Nhìn chung công nghiệp chế biến thuỷ sản ở nước ta khá phát triển và mang lại

hiệu quả kinh tế – xã hội cao Trong tương lai ngành công nghiệp này sẽ mở rộng hơn

với năng suất và chất lượng cao hơn để đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng và xuất

khẩu

1.3.2 Quy trình sản xuất thuỷ sản đông lạnh:

Tuỳ thuộc vào các loại nguyên liệu khác nhau mà các quy trình sản xuất thủy

sản đông lạnh sẽ có những điểm riêng biệt Tuy nhiên có thể đưa ra quy trình sản xuất

chung như sau:

Nguyên liệ u

Nước thải Rửa sơ bộ

1.3.3 Nguồn gốc nước thải của nhà máy:

- Nước thải từ các công đoạn trong quy trình sản xuất của nhà máy:

+ Công đoạn tiếp nhận và bảo quản nguyên liệu: lượng nước thải chảy ra từ

công đoạn này do lượng đá ướp nguyên liệu chảy ra

+ Công đoạn rửa sơ bộ

+ Công đoạn rửa, làm ráo nguyên liệu sau khi cắt bỏ nội tạng và những phần

không cần thiết

+ Công đoạn lạnh đông sản phẩm: lượng nước thải từ quá trình này do làm mát

và phá băng Lượng nước này không chứa nhiều chất bẩn do đó không cần xử lý

+ Công đoạn ra khuôn sản phẩm sau khi đông lạnh: lượng nước thải sinh ra do

quá trình tách sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi làm lạnh

- Nước thải từ các quá trình khác:

+ Từ quá trình rửa thiết bị, nhà xưởng, dụng cụ chứa nguyên liệu và sản phẩm

+ Từ quá trình làm nguội máy móc và phá băng ở các đàn lạnh

+ Nước thải sinh hoạt trong nhà máy

1.3.4 Tính chất, thành phần nước thải của nhà máy:

- Tính chất:

Nước thải từ quá trình tiếp nhận và chế biến sản phẩm thường có màu nâu xám

do sự phân huỷ của nucleoprotein, lipit, photphat với mùi đặc trưng của quá trình thối

rửa, do các loại vi khuẩn yếm khí ký sinh sống trong cơ thể và các loài vi khuẩn hiếu

khí sống ở da và mang cá phân giải các loại axit amin thành các chất gây mùi như H2S,

CH4, NH3… Tuỳ thuộc vào chủng loại sản phẩm mà mùi có thể dao động từ mùi nhẹ đến

rất nặng Đặc biệt là nước thải từ các quá trình chế biến như tôm, mực và bạch tuộc có

mùi rất nặng

Màu sắc thay đổi theo sản phẩm chính chế biến trong ngày Màu nước thải từ ít

màu đến màu rất đậm Nước thải có màu tím than từ quá trình chế biến mực, màu đỏ

gạch từ quá trình chế biến tôm, cua, màu xám từ quá trình chế biến cá và không màu

đối với sản phẩm khô Song nước thải tại các bể tập trung thường có màu xám đến đen

do quá trình tự phân huỷ các hợp chất hữu cơ bởi các nhóm men proteaza, lipaza,

polipeptid và các aminoaxit

- Thành phần:

+ Chất lơ lửng: chủ yếu là các chất khoáng vô cơ, đất cát bám trên nguyên liệu,

các mảnh vụn chứa thịt, xương và vẩy cá, những loại này rất dễ lắng Nồng độ các chất

lơ lửng dao động tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu và sản phẩm chế biến

+ Các chất hữu cơ: bao gồm các chất hòa tan phân tán nhỏ có nguồn gốc từ quá

trình rửa nguyên liệu và chế biến sản phẩm: máu, thịt cá, mỡ cá và các chất nhờn hình

thành trên cơ thể cá sau khi bị cóng… và ngoài ra trong quá trình vệ sinh phân xưởng

và vệ sinh sau ca làm việc của công nhân còn sản sinh ra một hàm lượng nhỏ các hợp

chất hữu cơ khác như các chất hoạt động bề mặt, tẩy rửa tổng hợp… Hàm lượng các

chất hữu cơ trong nước thải tương đối cao Các giá trị COD, BOD5 dao động tuỳ thuộc

vào loại nguyên liệu và sản phẩm chế biến

+ Các nitơ hữu cơ, photpho: các giá trị này cũng dao động tuỳ thuộc vào loại

nguyên liệu và sản phẩm chế biến

Bảng 1.1 Tính chất, thành phần nước thải của nhà máy thuỷ sản đông lạnh

CHƯƠNG 2

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý:

Việc lựa chọn phương pháp xử lý tối ưu sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thành

phần và tính chất nước thải đầu vào, yêu cầu chất lượng nước đầu ra, diện tích mặt

bằng, vốn đầu tư… Căn cứ vào yêu cầu của đề là tài chất lượng nước thải sau xử lý đạt

loại A (bảng 2.1) và dựa vào thành phần, tính chất nước thải của nhà máy (phần 1.3.4)

có thể lựa chọn hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học kết hợp với phương

pháp xử lý bằng sinh học và khử trùng, trong đó phương pháp sinh học đóng vai trò

quan trọng

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu chất lượng nước thải công nghiệp khi tiến hành

thải ra môi trường theo TCVN 5945 – 1995 [7, tr 52]

Thông số Đơn vị Giá trị

Nhìn chung dây chuyền công nghệ là tổ hợp của các công trình xử lý, trong đó

nước thải được xử lý theo từng bước với thứ tự tách các cặn lớn đến cặn nhỏ, những

chất không hoà tan đến chất keo và chất hoà tan Khử trùng là khâu cuối cùng

2.2 Dđy chuyền công nghệ:

Bể lắng ly tâm đợt 1

Khí

Bể điều hoàBể lắng cát Sân phơi cátBể tập trung

Bể tiếp xúc clo

2.3 Thuyết minh dđy chuyền công nghệ:

Nước thải từ câc công đoạn khâc nhau trong quâ trình sản xuất cùng với nước

thải sinh hoạt theo đường cống dẫn chung được đưa văo hệ thống xử lý Tại đđy nước

thải được xử lý lần lượt qua câc công trình đơn vị như sau:

- Song chắn râc:

Song chắn râc được sử dụng để giữ lại câc chất rắn thô có kích thước lớn có

trong nước thải mă chủ yếu lă râc nhằm trânh hiện tượng tắt nghẽn đường ống, mương

dẫn hay hư hỏng bơm Khi lượng rác giữ lại đã nhiều thì dùng cào để cào rác lên rồi

tập trung lại đưa đến bãi rác và hợp đồng với công nhân vệ sinh để chuyển rác đến nơi

xử lý

Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước

Thanh đan có thể tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thường là hình chữ nhật Song chắn

rác thường dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặt nghiêng

so với mặt phẳng ngang một góc 45o hay 60o để tăng hiệu quả và tiện lợi khi làm vệ

sinh

Do nước thải nhà máy có lượng rác không lớn nên chọn song chắn rác làm bằng

thủ công

- Bể tập trung:

Để thuận tiện cho việc phân phối nước thải cho hệ thống xử lý tiếp theo, người

ta thường thiết kế bể tập trung sau song chắn rác Từ bể tập trung nước thải sẽ được

bơm bơm đến bể lắng cát

- Bể lắng cát:

Bể lắng cát dùng để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hoà tan như: cát, sỏi, sạn…

và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân huỷ trong

nước thải Việc tách các tạp chất này ra khỏi nước thải nhằm bảo vệ các thiết bị máy

móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, bảo vệ bơm…

Bể có cấu tạo giống bể chứa hình chữ nhật, dọc một phía tường của bể đặt một

hệ thống ống sục khí nằm cao hơn đáy bể 45 ÷ 60 cm Dưới dàn ống sục khí là máng

thu cát Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,2 ÷ 0,4, dốc nghiêng về phía máng thu để cát

trược theo đáy vào máng

Tại bể lắng cát không khí được đưa vào đáy bể, kết hợp với dòng nước chảy

thẳng tạo thành quỹ đạo vòng của chất lỏng và tạo dòng ngang có tốc độ không đổi ở

đáy bể Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất hữu cơ lơ lững không

lắng xuống nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 ÷ 95% và ít bị thối rữa

Nhưng cần phải kiểm soát tốc độ thổi khí để đảm bảo tốc độ dòng chảy đủ chậm để hạt

cát lắng được, đồng thời dễ dàng tách cặn hữu cơ bám trên hạt và đủ lớn không cho các

cặn hữu cơ lắng Cát sau khi tách sẻ được chuyển đến sân phơi cát

- Bể điều hoà:

Bể điều hoà dùng để điều hoà lưu lượng nước thải, tạo chế độ làm việc ổn định

cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải

Chọn bể điều hoà có thổi khí nén Mục đích của việc thổi khí là:

+ Tạo nên sự xáo trộn cần thiết để tránh hiện tượng lắng cặn và phát sinh mùi

hôi

+ Làm cho các chất ô nhiễm dễ bay hơi đi một phần hay toàn bộ

+ Tạo điều kiện tốt cho quá trình xử lý sau đó như tăng lượng oxy hoà tan trong

nước thải, tăng hiệu suất lắng nước thải ở các công đoạn sau

- Bể lắng ly tâm đợt 1:

Bể lắng ly tâm đợt 1 dùng để loại bỏ bớt các tạp chất lơ lững có trong nước thải

trước khi xử lý sinh học

Nước thải chảy vào ống trung tâm qua múi phân phối và vào bể Sau khi ra khỏi

ống trung tâm, nước thải va vào tấm chắn hướng dòng và thay đổi hướng đi xuống, sau

đó sang ngang và dâng lên thân bể Nước đã lắng trong tràn qua máng thu đặt xung

quanh thành bể và được dẫn ra ngoài Khi nước thải dâng lên thân bể và đi ra ngoài thì

cặn thực hiện chu trình ngược lại Cặn được hệ thống thanh gạt cặn gom lại và đưa

xuống giếng cặn

Bể lắng ly tâm đợt 1 có thể loại bỏ được 50 ÷ 70% chất rắn lơ lững và 25 ÷ 50%

BOD5 [8, tr 138]

- Bể Aeroten sục khí liên tục:

Aeroten là công trình bê tông cốt thép có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn,

thông dụng nhất hiện nay là các Aeroten hình bể khối chữ nhật Tại bể Aeroten nước

thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí từ dưới đáy bể lên nhằm tăng

cường lượng oxy hoà tan, tăng khả năng khuấy trộn môi trường và tăng hiệu quả quá

trình oxy hoá chất bẩn hữu cơ có trong nước thải bởi vi sinh vật

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu nước trong bể Aeroten không

đủ để giảm nhanh hàm lượng các chất bẩn hữu cơ, do đó phải hoàn lưu bùn hoạt tính

đã lắng ở bể lắng 2 vào đầu bể nhằm duy truỳ nồng độ đủ của vi sinh vật

- Bể lắng ly tâm đợt 2:

Bể lắng ly tâm đợt 2 có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự như bể lắng ly

tâm đợt 1 Bể lắng ly tâm đợt 2 có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính đã qua xử

lý ở bể Aeroten và các thành phần chất không hoà tan chưa được giữ lại ở bể lắng 1

Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng 2 thì một phần được tuần hoàn lại bể Aeroten, phần

bùn dư sẽ đưa đến bể nén bùn, còn nước thải sẽ đưa đến bể tiếp xúc clo

- Bể tiếp xúc clo:

Bể tiếp xúc clo dùng để khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt

các loại vi khuẩn gây bệnh chưa được hoặc không thể khử bỏ ở các công đoạn xử lý

trước Để thực hiện khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp như: clo hoá,

ozon, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV Ở đây chỉ đề cập đến phương pháp khử trùng

bằng clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận được

Nước thải vào bể sẽ chảy theo đường dích dắc qua các ngăn để tạo điều kiện

thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa clo với nước thải, khi đó sẽ xảy ra phản ứng thủy

phân như sau:

Cl2 + H2O HCl + HOCl Axit hypocloric HOCl rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCl và

oxy nguyên tử:

HOCl HCl + O Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl- :

HOCl H+ + OCl

-OCl- và oxy nguyên tử là các chất oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn

- Bể nén bùn ly tâm:

Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư ở bể lắng đợt 2

và cặn tươi ở bể lắng 1

Dung dịch cặn loãng đi vào buồng phân phối đặt ở tâm bể, cặn lắng xuống và

được lấy ra ở đáy bể, nước được thu bằng máng vòng quanh chu vi bể đưa trở lại bể

điều hòa để tiếp tục xử lý Trong bể có tấm gạt cặn để gạt cặn ở đáy bể về hố thu trung

tâm Để tạo các khe hở cho nước chuyển động lên trên mặt, trên tay đòn của máy cào

cặn gắn các thanh dọc, khi máy cào chuyển động quanh trục, hệ thanh dọc này khuấy

nhẹ khối cặn, nước trào lên trên làm cho cặn đặc hơn

- Máy ép bùn:

Máy ép bùn dây đai dùng để loại nước ra khỏi bùn Đầu tiên cặn bùn từ thùng

định lượng sẽ được phân phối vào đoạn đầu của băng tải, ở đoạn này nước được lọc

qua dây đai theo nguyên tắc trọng lực, sau đó cặn bùn di chuyển theo dây đai qua các

con lăn thì nước của cặn bùn cũng được tách do lực ép giữa con lăn với dây đai, cuối

cùng cặn bùn đi qua trục ép thì nước được tách ra bằng lực ép và lực cắt Nước tách ra

được đưa trở lại bể điều hòa để xử lý tiếp, còn bánh bùn có thể làm phân vi sinh

- Sân phơi cát:

Cát lấy ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên cần phải làm ráo nước ở sân

phơi cát nhằm đem lại sự thuận lợi cho sự vận chuyển và dùng cho các mục đích khác

Nước tách ra được đưa trở lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ

Các thông số ban đầu:

- Năng suất nhà máy: 25 tấn sản phẩm/ngày

3.1 Xác định lưu lượng nước thải:

Lưu lượng nước thải của nhà máy thuỷ sản tính cho 1 tấn sản phẩm thường từ

Q =

24

2000 = 83,33 (m3/h)

- Lưu lượng nước thải trung bình theo giây:

s tb

Q =

3600

33 , 83 = 0,023 (m3/s) = 23 (l/s)

Với s tb

Q = 23 l/s thì k = 2,0 ÷ 2,5 [Bảng 3.2 – 8, tr 100]

k: hệ số không điều hoà chung của nước thải Chọn k = 2,4

- Lưu lượng nước thải lớn nhất theo ngày:

Q = k × h

tb

Q = 2,4 × 83,33 = 200 (m3/h)

- Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây:

s max

B: chiều rộng mương đặt song chắn

a: góc nghiêng giữa song chắn với mặt phẳng ngang, a = 600

- Kích thước mương đặt song chắn:

Chọn tốc độ dòng chảy trong mương  = 0,5 m/s [Bảng 12.2 – 8, tr 516

Chọn chiều rộng mương B = 0,5 m [Bảng 12.3 – 8, tr 517

Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước là: H = 0,7 m

Suy ra kích thước mương: rộng × sâu = B × H = 0,5 m × 0,7 m

Vậy chiều cao lớp nước trong mương là:

22 , 0 5 , 0 5 , 0 3600

200 3600

Q h

h

(m) [8, tr 412]

Chọn kích thước thanh: rộng × dày = b × d = 5 mm × 20 mm và khe hở giữa các

thanh là w = 20 mm

- Kích thước song chắn rác:

Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở m = n + 1

Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau:

B = b × n + w × (n + 1) [8, tr 412]

500 = 5 × n + 20 × (n +1) Giải ra được: n = 19,2

Chọn n = 20 thanh

Khi đó khoảng cách giữa các thanh điều chỉnh lại như sau:

500 = 5 × 20 + w × (20 + 1) Vậy w = 19 mm

- Tổn thất áp lực qua song chắn:

Tổng tiết diện các khe song chắn:

A = [B – (b × n)] × h [8, tr 414]

A = [0,5 – (0,005 × 20)] × 0,22 = 0,088 (m2) Vận tốc dòng chảy qua song chắn:

625,0088,0

055,0max  



A

Q V

s

(m/s) Tổn thất áp lực qua song chắn:

h s

27

,0

[8, tr 414]

Trong đó:

hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác, m

V: vận tốc dòng chảy qua song chắn, m/s

: vận tốc dòng chảy trong mương, m/s

g: gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s

Vậy 0,0102

81,92

5,0625,07,0

Như vậy tổn thất áp lực nằm trong giới hạn cho phép (< 150 mm) [8, tr 516]

Bảng 3.1 Các thông số thiết kế và kích thước song chắn rác

Tốc độ dòng chảy trong mương m/s 0,5 Lưu lượng giờ lớn nhất m3/h 200 Kích thước mương đặt song chắn:

Giả sử:

Chọn chiều cao hữu ích h = 3 m

Chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng hf = 0,7 m

Vậy chiều cao tổng cộng: H = h + hf = 3 + 0,7 = 3,7 m

Chọn chiều rộng bể: B = 3,5 m

Suy ra chiều dài bể: 4 , 76

3 5 , 3

Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng cát thổi khí t = 5 phút

Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 1,8 m

Chọn tỉ số rộng : cao = B : h = 1 : 1

Thể tích bể lắng cát thổi khí là:

67 , 16 60

67,

15,

5 [Bảng 10.6 – 8, tr 455]

Vậy việc chọn các thông số như trên là hợp lý

- Lượng không khí cần thiết:

Qkk = qk × L = 0,2 × 5,15 = 1,03 (m3/phút) Trong đó:

15,020001000

q0: lượng cát trong 1000 m3 nước thải Chọn q0 = 0,15 [8, tr 198]

- Chiều cao lớp cát trong bể trong 1 ngày đêm:

03,08,115,5

13,

t W

Trong đó t: chu kỳ xả cát, t = 1 ngày [8, tr 198]

- Chiều cao xây dựng bể lắng cát thổi khí:

H = h +hbv + hlc = 1,8 + 0,4 + 0,03 = 2,23 (m) Trong đó hbv: chiều cao bảo vệ của bể Chọn hbv = 0,4 m [8, tr 198]

Bảng 3.2 Các thông số của bể lắng cát thổi khí

Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày m3/ngày 0,3

Chiều cao lớp cát trong bể trong một ngày đêm m 0,03

Hình 3.3 Cấu tạo bể điều hòa

- Kích thước bể điều hoà:

Giả sử chọn:

Thời gian lưu nước trong bể t = 6 h

Chiều cao hữu ích bể h = 4 m

Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m

Chiều rộng bể B = 10 m

Thể tích bể điều hoà:

500 6 33 ,

5 , 12 4 10

V

Chiều cao tổng cộng:

H = h + hbv = 4 + 0,3 = 4,3 (m) Vậy kích thước bể điều hoà: L × B × H = 12,5 m × 10 m × 4,3 m

- Hệ thống cấp khí cho bể điều hoà:

Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn:

qkRV 0,0125006 (m3/phút) = 6000 (l/phút) Trong đó:

R: tốc độ khí nén, chọn R = 0,012 m3/m3.phút [8, tr 412]

V: thể tích bể điều hoà, V = 500 m3Chọn đĩa khuếch tán plasmis xốp cứng bố trí một phía theo chiều dài bể với lưu

lượng khí r = 200 l/phút.cái [Bảng 9.8 – 8, tr 422]

Vậy số đĩa phân phối khí:

30200

Bảng 3.3 Các thông số tính toán của bể điều hoà

Lưu lượng khí mỗi đĩa khuyếch tán l/phút.cái 200