Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường

MỞ ĐẦU1Chương 1. TỔNG QUAN2 1.1. Giới thiệu về ngành công nghiệp sản xuất đường mía2 1.1.1 Tình hình chung2 1.1.2 Những đặc trưng trong công nghệ sản xuất đường mía ở Việt Nam2 1.1.3 Nguyên liệu3 1.1.4 Các chất thải trong sản xuất đường mía 3 1.1.5 Hiện trạng sử dụng chất thải rắn và xử lý nước thải ở một số nhà máy đường4 1.2 Giới thiệu chung về nhà máy đường Quảng Phú5 1.2.1 Giới thiệu về nhà máy5 1.2.2 Quy trình sản xuất của nhà máy7 1.2.3 Vấn đề ô nhiễm môi trường của nhà máy8Chương 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI10 2.1 Phương pháp xử lý cơ học10 2.1.1 Song chắn rác10 2.1.2 Lưới lọc10 2.1.2 Lắng11 2.2. Phương pháp hóa học và hóa lý11 2.2.1 Phương pháp trung hòa11 2.2.2 Phương pháp oxy hóa khử11 2.2.3. Phương pháp đông tụ, keo tụ12 2.2.4 Tuyển nổi12 2.2.5 Hấp phụ12 2.2.6 Trao đổi ion12 2.3 Phương pháp sinh học12 2.3.1 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên13 2.3.2 Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo15Chương 3 LỰA CHỌN BIỆN PHÁP XỬ LÝ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ20 3.1 Thành phần và tính chất nước thải20 3.2 Lựa chọn phương pháp xử lý20 3.3 Dây chuyền công nghệ xử lý21 3.4 Thuyết minh dây chuyền công nghệ223.4.1 Song chắn rác 22 3.4.2 Bể tập trung22 3.4.3 Bể lắng cát22 3.4.4 Bể điều hòa23 3.4.5 Bể lắng đợt li tâm đợt I23 3.4.6 Bể Aeroten sục khí liên tục24 3.4.7 Bể lắng đợt li tâm đợt II24 3.4.8 Bể tiếp xúc Clo24 3.4.9 Bể nén bùn li tâm25 3.4.10 Máy ép bùn25Chương 4. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ26 4.1 Xác định lưu lượng nước thải26 4.2 Tính toán các công trình đơn vị27 4.2.1 Song chắn rác 27 4.2.2 Hầm bơm tiếp nhận29 4.2.3 Bể lắng cát sục khí29 4.2.4 Bể điều hòa32 4.2.5 Bể lắng đợt I33 4.2.6 Bể Aeroten bậc một36 4.2.7 Bể lắng II bậc một46 4.2.8 Bể Aeroten bậc hai48 4.2.9 Bể lắng II bậc hai57 4.2.10 Bể khử trùng59 4.2.11 Ngăn chứa bùn60 4.2.12 Bể nén bùn61 4.2.13 Máy ép bùn63 4.2.14 Tính chọn thiết bị phụ trợ64 4.2.15 Tính tiêu hao hóa chất67Chương 5 TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG71 5.1 Tính nhân lực71 5.1.1 Sơ đồ tổ chức hệ thống của trạm xử lý nước thải71 5.1 2 Chế độ làm việc của hệ thống xử lý nước thải71 5.2 Bố trí mặt bằng trạm xử lý nước thải72 5.2.1 Chọn vị trí xây dựng trạm xử lý72 5.2.2 Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lý73 5.3 Các công trình xây dựng của trạm74 5.4 Tính diện tích khu đất xây dựng của trạm xử lý78Chương 6. TÍNH KINH TẾ79 6.1 Tính điện79 6.2 Chi phí mua nguyên liệu83 6.3 Vốn đầu tư cho việc xây dựng84 6.4 Chi phí trả lương86 6.5 Gía thành chi phí cho xử lý 1m3 nước thải88Chương 7. QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG90 7.1 Chỉ dẫn chung90 7.2 Kỹ thuật an toàn94

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Giới thiệu về ngành công nghiệp sản xuất đường mía 2

1.1.1 Tình hình chung 2

1.1.2 Những đặc trưng trong công nghệ sản xuất đường mía ở Việt Nam 2

1.1.3 Nguyên liệu 3

1.1.4 Các chất thải trong sản xuất đường mía 3

1.1.5 Hiện trạng sử dụng chất thải rắn và xử lý nước thải ở một số nhà máy đường 4

1.2 Giới thiệu chung về nhà máy đường Quảng Phú 5

1.2.1 Giới thiệu về nhà máy 5

1.2.2 Quy trình sản xuất của nhà máy 7

1.2.3 Vấn đề ô nhiễm môi trường của nhà máy 8

Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 10

2.1 Phương pháp xử lý cơ học 10

2.1.1 Song chắn rác 10

2.1.2 Lưới lọc 10

2.1.2 Lắng 11

2.2 Phương pháp hóa học và hóa lý 11

2.2.1 Phương pháp trung hòa 11

2.2.2 Phương pháp oxy hóa - khử 11

2.2.3 Phương pháp đông tụ, keo tụ 12

2.2.4 Tuyển nổi 12

2.2.5 Hấp phụ 12

2.2.6 Trao đổi ion 12

2.3 Phương pháp sinh học 12

2.3.1 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên 13

2.3.2 Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo 15

Chương 3 LỰA CHỌN BIỆN PHÁP XỬ LÝ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 20

3.1 Thành phần và tính chất nước thải 20

3.2 Lựa chọn phương pháp xử lý 20

3.3 Dây chuyền công nghệ xử lý 21

3.4 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 22

3.4.1 Song chắn rác 22

3.4.2 Bể tập trung 22

3.4.3 Bể lắng cát 22

3.4.4 Bể điều hòa 23

3.4.5 Bể lắng đợt li tâm đợt I 23

3.4.6 Bể Aeroten sục khí liên tục 24

3.4.7 Bể lắng đợt li tâm đợt II 24

3.4.8 Bể tiếp xúc Clo 24

3.4.9 Bể nén bùn li tâm 25

3.4.10 Máy ép bùn 25

Chương 4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 26

4.1 Xác định lưu lượng nước thải 26

4.2 Tính toán các công trình đơn vị 27

4.2.1 Song chắn rác 27

4.2.2 Hầm bơm tiếp nhận 29

4.2.3 Bể lắng cát sục khí 29

4.2.4 Bể điều hòa 32

4.2.5 Bể lắng đợt I 33

4.2.6 Bể Aeroten bậc một 36

4.2.7 Bể lắng II bậc một 46

4.2.8 Bể Aeroten bậc hai 48

4.2.9 Bể lắng II bậc hai 57

4.2.10 Bể khử trùng 59

4.2.11 Ngăn chứa bùn 60

4.2.12 Bể nén bùn 61

4.2.13 Máy ép bùn 63

4.2.14 Tính chọn thiết bị phụ trợ 64

4.2.15 Tính tiêu hao hóa chất 67

Chương 5 TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 71

5.1 Tính nhân lực 71

5.1.1 Sơ đồ tổ chức hệ thống của trạm xử lý nước thải 71

5.1 2 Chế độ làm việc của hệ thống xử lý nước thải 71

5.2 Bố trí mặt bằng trạm xử lý nước thải 72

5.2.1 Chọn vị trí xây dựng trạm xử lý 72

5.2.2 Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lý 73

5.3 Các công trình xây dựng của trạm 74

5.4 Tính diện tích khu đất xây dựng của trạm xử lý 78

Chương 6 TÍNH KINH TẾ 79

6.1 Tính điện 79

6.2 Chi phí mua nguyên liệu 83

6.3 Vốn đầu tư cho việc xây dựng 84

6.4 Chi phí trả lương 86

6.5 Gía thành chi phí cho xử lý 1m3 nước thải 88

Chương 7 QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 90

7.1 Chỉ dẫn chung 90

7.2 Kỹ thuật an toàn 94

1

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nông nghiệp, công nghiệp hiện đại cũng như tốc

độ đô thị hoá nhanh hiện nay dẫn tới các vấn đề môi trường ngày càng trở nên gay gắt hơn Nhiều loại chất thải như: khí thải, nước thải và chất thải rắn, thải ra ngày càng nhiều và là nguyên nhân gây nên ô nhiễm môi trường Chính vì vậy mà vấn đề bảo vệ môi trường sinh thái của con đã và đang được nhiều quốc gia quan tâm

Ở nước ta, lượng nước sinh hoạt và công nghiệp thải ra nhiều mà không được xử lý một cách thích hợp, đã làm ô nhiễm nguồn nước tự nhiên, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái Do đó, vấn đề xử lý nước thải trở thành nhiệm vụ hàng đầu Các khu công nghiệp và các nhà máy xí nghiệp sản xuất, cần phải đầu tư và tính đến việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhằm tránh gây ô nhiễm môi trường ở vùng sản xuất nói riêng và môi trường sống nói chung

Ngành sản xuất đường mía là ngành có tiềm năng lớn ở nước ta Nhiều nhà máy sản xuất đường đã được xây dựng, đến nay cả nước có khoảng 44 nhà máy đường đang hoạt động Việc phát triển đường mía ở nước ta là một định hướng đúng đắn, quan trọng Tuy nhiên, sản xuất đường sử dụng một lượng lớn nước và cũng thải ra một lượng không nhỏ nước thải giàu chất hữu cơ dễ chuyển hóa, gây ô nhiễm môi trường đặc biệt là môi trường nước

Đã có một vài nghiên cứu về xử lý nước thải và tái sử dụng các chất thải của sản xuất đường Song việc ứng dụng và triển khai rộng rãi một cách có hiệu quả còn nhiều hạn chế Đặc biệt việc xử lý nước thải còn nhiều bất cập Nhiều hệ thống xử

lý được xây dựng với vốn đầu tư lớn nhưng hoạt động không hiệu quả hoặc không hoạt động được gây tốn kém và làm nản lòng các nhà sản xuất

Vì vậy, việc đưa ra biện pháp xử lý thích hợp đối với tính chất nước thải nhà máy đường lúc này là rất cần thiết Trên cơ sở đó, tôi chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường năng suất 2000 tấn mía/ngày” làm đề tài tốt nghiệp Và chọn nhà máy đường Quảng Phú thuộc Công ty đường Quảng Ngãi để tham khảo dây chuyền sản xuất và thành phần tính chất nước thải để đưa ra biện pháp xử lý một cách có hiệu quả nhất và đó cũng là mục đích chính của đề tài này

2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA 1.1.1 Tình hình chung

Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, nhiều vùng đất đai từ Bắc đến Nam rất thuận tiện cho phát triển trồng mía, nhất là các tỉnh ven biển miền Trung và Đông Nam bộ Vì thế ngành sản xuất đường mía có tiềm năng rất lớn

Sau năm 1975, sản xuất đường mía được khuyến khích phát triển Đến năm

1994, cả nước có 150.000 ha trồng mía, sản lượng 6,5 triệu tấn mía; sản xuất được 0,32 triệu tấn đường quy ra đường thô; trong đó 0,11 triệu tấn được sản xuất ở 14 nhà máy đường

Năm 1996, chương trình quốc gia trọng điểm mía đường được phê duyệt và triển khai thực hiện Từ đó ngành đường phát triển một cách nhanh chóng Đến năm

1998 cả nước có 41 nhà máy đường với sản lượng 0,567 triệu tấn

Vụ ép 1999 – 2000 đạt 1,014 triệu tấn gấp 3 lần năm 1995 Đến nay cả nước

có 45 nhà máy đường có công suất ép từ 300 – 8.000 tấn mía/ngày

Năm 2001 – 2002 đã vào vụ ép, cả nước có 44 nhà máy đang hoạt động để thực hiện mục tiêu 1 triệu tấn đường

Nước ta đang đẩy mạnh chương trình quốc gia về sản xuất mía đường, một

số công nghệ mới được áp dụng, góp phần giúp cho ngành đường phát triển mạnh

và ngày càng hoàn thiện hơn Đồng thời góp phần chuyển đổi cơ cấu sản xuất nông nghiệp Tăng đáng kể hiệu suất sử dụng đất nông nghiệp góp phần xóa đói giảm nghèo và tạo thêm nhiều mặt hàng xuất khẩu [1, tr 3 - 4]

1.1.2 Những đặc trưng trong công nghệ sản xuất đường mía ở Việt Nam

Công nghệ sản xuất đường thông thường trải qua 3 công đoạn chính:

trong mía tới mức tối đa cho phép Hiện nay, trong công nghiệp sản xuất đường người ta thường sử dụng hai phương pháp là ép và khuếch tán Trong đó phương pháp ép được sử dụng phổ biến ở nước ta, chủ yếu do chi phí đầu tư thiết bị thấp,

3

vận hành đơn giản Nguyên lý chung là xé và ép dập thân cây mía nhằm phá vỡ các

tế bào để lấy nước mía.[9, tr 33]

Làm sạch nước mía: Hiện nay trong các nhà máy đường thường dùng các

phương pháp làm sạch như: phương pháp sunfit hóa, vôi hoá và cacbonat hóa Các phương pháp làm sạch đều lần lượt qua các giai đoạn: đun nóng, trung hòa, lắng, lọc … để loại chất không đường và giảm màu sắc của nước mía.[9, tr 84-85]

Kết tinh: so với tất cả các sản phẩm công nghiệp, đường là loại được kết

tinh với quy mô lớn Hàng năm trên thế giới có gần 90 triệu tấn đường tinh thể được kết tinh từ dung dịch đường [9, tr 224]

 Giống Việt đường 54/143 [9, tr 14 - 16]

Sau khi thu hoạch hàm lượng đường trong mía bắt đầu giảm Do đó, mía cần vận chuyển ngay về nhà máy và ép càng sớm càng tốt

1.1.4 Các chất thải trong sản xuất đường mía:

Quá trình sản xuất đường mía thải ra một lượng lớn chất thải dưới cả 3 dạng:

đường không lớn Khí thải phát sinh chủ yếu từ lò hơi dùng bã mía làm nhiên liệu, từ quá trình xử lý nước mía bằng CO2 hoặc SO2 của công đoạn bổ sung

Để hạn chế ô nhiễm, khí thải lò hơi được tách bụi bằng hệ thống cyclon tách bụi ẩm hoặc cyclon thủy lực có hiệu quả tách cao, và các nhà máy chú ý đến việc tránh rò rỉ SO2

Các loại chất rắn thải ra trong công nhiệp sản xuất đường mía chủ yếu là: mật rỉ, bã mía, tro lò, bùn lọc,…

4

 Nước thải: Nguồn ô nhiễm nước thải là quan trọng nhất do lưu lượng và tải trong chất ô nhiễm lớn Kết quả kiểm tra ở 1 số nhà máy cho thấy lưu lượng nước thải đều vượt qua 3000m3/ngày [14, tr 514]

Bảng 1.1 Thành phần nước thải cống của nhà máy đường.[14, tr 515]

Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị đo TCVN 5945/1995

(Tiêu chuẩn loại B)

sản xuất đường gồm bã thải trong tinh chế nước mía, tro bã mía sau đốt lò hơi Ở những cơ sở có hệ thống xử lý sinh học nước thải, bùn hoạt tính dư là nguồn nguyên

liệu quý cho sản xuất phân bón

một phương án khả thi, nhất là đối với các nhà máy đường có công suất ép từ 2.000

tấn mía/ngày trở lên, kể cả khi nhà máy dùng bã cho nồi hơi và sản xuất điện

Ở nhiều nước trên thế giới một số nhà máy còn sản xuất men nở bánh mì, làm thức ăn gia súc, sản xuất axit xitric, axit lactic…Bã rượu từ rỉ đường được dùng sản xuất thức ăn gia súc, nấm men giàu đạm

5

Ngoài các sản phẩm phụ trên, một số nhà máy còn sản xuất các sản phẩm sau đường như bánh kẹo…Tuy nhiên các sản phẩm này chưa có sức cạnh tranh cao

1.1.5.2 Hiện trạng xử lý nước thải ở các nhà máy đường

Kết quả khảo sát ở 9 nhà máy và qua 7 bảng báo cáo đánh giá tác động môi trường khác cho thấy hiện có trên 50% số nhà máy được khảo sát đã có hệ thống xử

lý nước thải với các công nghệ khác nhau: bằng bể UASB (Nhà máy đường Bình Dương, Cam Ranh); kết hợp yếm - hiếu khí (Việt Trì, Ninh Hoà); UASB - hiếu khí

- lọc sinh học (Nông Cống); hồ sinh học (Lam Sơn, An Khê, Kontum…); xử lý hiếu khí (Nhà máy đường Bình Định)

Tuy nhiên, ngoài hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy đường Bình Định và Nhà máy đườngTây Ninh đang được chạy thử để bàn giao (nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B) Các hệ thống còn lại đều hoạt động không hiệu quả hoặc không hoạt động được Trong đó có những hệ thống từ khi xây dựng đến nay vẫn chưa vận hành được

Kết quả khảo sát cũng cho thấy nước thải cống chung của các nhà máy đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép Tải lượng ô nhiễm trong nước thải của các nhà máy

có sản xuất cồn rất cao Kết quả phân tích dịch hèm của hai nhà máy điển hình cho thấy việc xử lý nước thải của các nhà máy đường nói chung và các nhà máy đường

có sản xuất cồn nói riêng là rất bức xúc

Thực tế khảo sát cũng cho thấy, việc xử lý nước thải ở nhiều nhà máy còn nhiều bất cập gây lãng phí tiền của và không đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường để phát triển bền vững

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY ĐƯỜNG QUẢNG PHÚ

1.2.1 Giới thiệu về nhà máy

Nhà máy được thành lập vào năm 1964 do tập đoàn HITACHI ZOSEN thiết

kế và lắp đặt với công suất thiết kế là 1500 tấn mía/ngày được mang tên là Công ty đường Quảng Ngãi

6

Từ 1970 đến 1972 lắp đặt thiết bị, trong qua trình thực hiện việc lắp đặt thiết

bị năm 1972 Công ty đường Quảng Ngãi được sắp nhập vào Công ty đường Việt Nam và đổi tên thành Nhà máy đường Thu Phổ

Năm 1973 hoàn thành việc lắp đặt và tiến hành hoạt động thử nghiệm dây chuyền công nghệ

Năm 1974 vào vụ sản xuất đầu tiên Năm 1975 ngày 20 tháng 11 vào vụ sản xuất thứ hai

Đến 30/4/1975 đất nước thống nhất Nhà máy đường Thu Phổ được lấy tên nhà máy đường Quảng Ngãi trực thuộc liên hiệp mía đường II

Từ năm 1975 đến 1994 Nhà máy hoạt động với công suất 1500 tấn mía/ngày, trong quá trình củng cố và phát triển từ nguồn vốn tăng trưởng, năm 1977 khởi công xây dựng phân xưởng Cồn - rượu

Trong giai đoạn 1992 đến 1994 Nhà máy đường đầu tư nâng năng suất từ

1500 tấn mía/ngày lên 2000 tấn mía/ngày

Năm 1997 để phù hợp với điều kiện phát triển, Nhà máy đường Quảng Ngãi tách ra khỏi Liên hiệp mía đường II và đổi tên thành công ty đường Quảng Ngãi trực thuộc Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn

Trong quá trình hình thành và phát triển Công ty đường Quảng Ngãi đã đầu

tư một số phân xưởng, nhà máy trực thuộc công ty: năm 1991 xây dựng Nhà máy bia, 1994 xây dựng Nhà máy bánh kẹo và Nhà máy bao bì, 1996 xây dựng Nhà máy nha và Nhà máy nước khoáng, 1997 xây dựng Nhà máy sữa

Đến cuối năm 1997 Công ty đường Quảng Ngãi đã có 13 nhà máy, xí nghiệp trực thuộc, trong đó có phân xưởng đường I Năm 1998 phân xưởng đường I được đổi tên thành nhà máy đường Quảng Phú trực thuộc Công ty đường Quảng Ngãi, lĩnh vực hoạt động của nhà máy đường Quảng Phú: sản xuất đường kính trắng từ mía

Năm 1999 nhà máy được đầu tư lắp đặt thiêt bị mở rộng, nâng công suất từ

2000 tấn mía/ngày lên 2500 tấn mía/ngày

7

1.2.2 Quy trình sản xuất của nhà máy

Hình 1.1 Quy trình sản xuất đường Đường Sấy đường Ly tâm Kết tinh Cô đặc nấu đường Phân vi sinh Bốc hơi và sunfit hoá lần 2 Bã bùn Lắng trong Bùn Lọc bùn Làm trong Ép mía Mía cây Bã mía Lò hơi

Bổ sung CO2,

SO2, gia nhiệt

Nước thẩm thấu

từ lò hơi dùng bã mía làm nguyên liệu đốt, và khu hóa chế

Các chất ô nhiễm: bụi, xỉ tro, khí SO2 .

Biện pháp xử lý hiện nay: nhà máy lắp đặt hệ thống dẫn bụi tro tạo ra trong quá trình đốt lò hơi thải ra cùng nguồn nước thải, và khí SO2 cũng được hấp thụ bằng nước

1.2.3.2 Ô nhiễm chất thải rắn: Các chất thải rắn của nhà máy chủ yếu gồm:

Bã mía: là chất thải của công đoạn ép mía, bã mía chiếm 25- 30% so với khối lượng mía ép

Bùn lọc: là chất thải rắn của công đoạn làm trong nước mía thô sau khi ép mía

Mật rỉ: là chất thải của công đoạn ly tâm

Biện pháp xử lý hiện nay: bùn lọc dùng làm phân bón vi sinh, bã mía dùng làm chất đốt cho lò hơi và mật rỉ được dung làm nguyên liệu sản xuất cồn

1.2.3.3 Ô nhiễm nước

Nguồn ô nhiễm: nước rửa sàn nhà, nước làm mát, vệ sinh thiết bị và nước giặt băng tải tách bùn có hàm lượng chất hữu cơ cao nên cần phải xử lý

9

1.2.3.4 Các công đoạn thải nước thải của nhà máy

Nguồn nước Mía

Bã mía

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống nước thải

Ép mía

Nước làm mát + nước VSTB

Khu

Lò hơi

Nước rửa

Khử bụi

Hóa chế, bốc hơi

Nước sinh hoạt,

vệ sinh sàn nhà

Hệ thống XLNT

Thải

ra sông

10

CHƯƠNG 2 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, lựa chọn phương pháp tiếp theo tuỳ thuộc vào đặc tính, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết Các phương pháp xử lý nước thải thường dùng:

2.1 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC.[10, tr 93]

Phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ, giúp loại bỏ các tạp chất rắn kích cỡ khác nhau trong nước thải, nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của các công trình tiếp theo.Các phương pháp xử lý cơ học thường dùng:

2.1.1 Song chắn rác:

Nhằm giữ lại các vật thô như: giẻ, giấy, rác, vỏ hộp, mẫu đất đá, gỗ ở trước song chắn rác

Lọc qua song chắn, lưới chắn: mục đích 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 Phương pháp này cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chân không sau vách ngăn [10, tr 93 -94]

2.1.2 Lưới lọc:

Loại bỏ tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn

11

2.1.3 Lắng:

Quá trình lắng được tiến hành dưới tác dụng của trọng lực: nhằm để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước Để tiến hành quá trình này người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau

Theo chức năng các loại bể lắng được chia thành: bể lắng cát, bể lắng cấp I,

bể lắng cấp II Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác, còn bể lắng II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải [10, tr

93 -94]

2.2 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ

Là phương pháp dùng hoá chất đưa vào bể phản ứng, nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng nước thải xử lý, thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp Tùy thuộc vào tính chất nước thải mà phương pháp này được thực hiện ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của quá trình xử lý nước thải

2.2.1 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 phải tiến hành trung hòa và điều 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 hòa nước thải [10, tr 97]

2.2.2 Phương pháp oxy hóa - khử

Dùng các tác nhân là những hóa chất có tính oxi hóa - khử để phân hủy chất hữu cơ, vô cơ có trong nước

Có thể sử dụng các chất oxy – hóa như: clo ở dạng khí và lỏng trong môi trường kiềm, vôi clorua (CaOCl2), hipoclorit, pecmanganat, ozon,…và các chất khử như: natri sunfua (Na2S), natri sunfit (Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4), khí SO2…

12

Phương pháp này không kinh tế, nên thường chỉ dùng trong những trường hợp các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải có tính chất độc hại và không thể tách bằng những phương pháp khác [10, tr 104 - 105]

2.2.3 Phương pháp đông tụ, keo tụ [10, tr 98 - 99]

Tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ ở dạng keo, và các tạp chất khác, sẽ giảm được nồng độ chất lơ lửng, mùi, màu trong nước thải

Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua…

[10, tr98 - 100]

2.2.4 Tuyển nổi

Các phân tử phân tán trong nước tuy khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên mặt nước, sau đó tách bọt khícungf các phân tử dỉnha khỏi nước.[10, tr 100]

58 – 98% các chất hữu cơ và màu [10, tr 100]

2.2.6 Trao đổi ion

Là phương pháp thu hồi các Cation và Anion bằng các chất trao đổi ion (ionit) Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo, không hòa tan trong nước và trong dung môi hữu cơ

Phương pháp trao đổi ion cho phép thu được các chất quý trong nước thải và cho hiệu suất xử lý khá cao [10, tr 104]

2.3 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các

 Xử lý sinh học gồm hai phương pháp:

- Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

- Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

 Theo tính chất hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp xử lý sinh học thành các quá trình chính sau:

- Các quá trình hiếu khí (Aerobic): là các quá trình xử lý sinh học xảy ra trong điều kiện có mặt oxi

- Các quá trình kị khí hay yếm khí (Anaerobic): là các quá trình xử lý sinh học xảy ra trong điều kiện không có oxi Quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ thường xảy ra theo hai hướng chính: lên men axit, lên men mêtan

- Quá trình thiếu khí hay thiếu oxi (Anoxic): quá trình chuyển hóa nitrat thành nitơ trong điều kiện không cấp thêm oxi từ ngoài vào Quá trình này cũng được gọi

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

14

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

15

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

2.3.2 Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo:

2.3.2.1 Xử lý hiếu khí

+ 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:

16

* 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

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

2.3.2.2 Xử lý nước thải 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:

18

* 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:

19

* 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 rửa 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 rửa 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

20

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN BIỆN PHÁP XỬ LÝ VÀ THUYẾT MINH DÂY

CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI

Nước thải trong công nghiệp sản xuất đường chủ yếu là nước dùng để làm mát, nước sinh hoạt, nước vệ sinh công nghiệp và vệ sinh thiết bị Nước thải của các công đoạn này có hàm lượng chất hữu cơ cao vì bị nhiễm đường, nhiễm dầu mỡ, xỉ tro, SO2…nên cần phải được xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

Bảng 3.1 Thành phần – tính chất nước thải [14, tr 515]

Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị đo TCVN 5945/2005

(Tiêu chuẩn loại A)

chắn rác

Bùn hồi lưu

Bãi rác Sân phơi cát

Không khí

Nước

tách Bùn hồi lưu bùn

Thải ra nguồn tiếp nhận

Hình 3.1 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

Bùn Hoá chất

Hầm bơm tiếp nhận

Bể lắng cát

Bể điều hòa

Bể lắng đợt I

Bể Aeroten bậc một

Bể Aeroten bậc hai

Bể lắng II

Bể khử trùng

Bể thu bùn II

Bể nén bùn

Máy

ép bùn

Bể lắng II bậc một

Bể thu bùn I

22

Không khí

3.4 Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

Nước thải từ các công đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất cùng với nước thải sinh hoạt theo đường cống dẫn chung được đưa vào hệ thống xử lý Tại đây nước thải được xử lý lần lượt qua các công trình đơn vị như sau:

3.4.1 Song chắn rác:[ 7, tr 74-75]

Song chắn rác được sử dụng để giữ lại các chất rắn thô có kích thước lớn có trong nước thải mà chủ yếu là rác nhằm tránh hiện tượng tắc 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 60o_75o 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

3.4.2 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

3.4.3 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…

23

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 trượt 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 lửng 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 sẽ được chuyển đến sân phơi cát

3.4.4 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

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

3.4.7 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

25

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 + HClO Axit hypocloric HClO rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCl và oxy nguyên tử:

3.4.10 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

26

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Các thông số ban đầu:

- Năng suất nhà máy: 2000 tấn mía/ngày

4.1 Xác định lưu lượng nước thải:

Lưu lượng nước thải của nhà máy đường tính cho 1 tấn đường thường từ

10 ÷ 50 m3 [Bảng 1.4 - 12, tr 10] Chọn 24m3/tấn đường

Hàm lượng đường có trong mía là 7 ÷ 12% [10, tr 311] Chọn 10%

Vậy năng suất của nhà máy:

2000 tấn mía/ngày = 2000 × 10% tấn đường/ngày = 200 tấn đường/ngày

- Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày:

ngày tb

Q = 200 × 24 = 4800 (m3/ngày)

- Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ:

h tb

Q =

3600

200

= 0,0556 (m3/s) = 55,56 (l/s) Chọn hệ số không điều hoà chung của nước thải k = 1,8[Bảng 3.2 - 14, tr 100]

Kích thước mương đặt song chắn:

Chọn tốc độ dòng chảy trong mương  = 0,5m/s [Bảng 12.2-14, tr 516 Chọn chiều rộng mương B = 0,5m [Bảng 12.3-14, tr 516

Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn là: H = 0,7m Suy ra kích thước mương: rộng × sâu = B × H = 0,5m × 0,7m

Vậy chiều cao lớp nước trong mương là:

m 4 , 0 5 , 0 5 , 0 3600

360 B

v 3600

Q h

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:

28

B = b × n + w × (n + 1) [ 14, 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 = 19,05mm

Tổn thất áp lực qua song chắn:

Tổng tiết diện các khe song chắn, A:

A = [B – (b × n)] × h.[14, tr 414]

Trong đó:

B: chiều rộng mương đặt song chắn rác, m

b: chiều rộng thanh song chắn, m

n: số thanh

h: chiều cao lớp nước trong mương, m

Vậy A = [0,5 – (0,005 × 20)] × 0,4 = 0,16m2 Vận tốc dòng chảy qua song chắn:

s/m625,016,0

1,0A

QV

s max  

1h

2 2

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/s2

81,92

5,0625,07,0

1h

2 2

t: thời gian lưu nước, t = 10 ÷ 30 phút.[14, tr 516]

chọn t = 15 phút

Chọn chiều cao hữu ích h = 3m

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

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

Chọn chiều rộng bể: B = 4m

Suy ra chiều dài bể: 7,5m

34

90hB

30

4 Vách ngăn để lửng dọc bể

5 Cửa dẫn nước ra

- Kích thước bể: Các thông số tính toán bể lắng cát thổi khí thể hiện trong bảng 10.6 [14, tr 455]

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

Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 2,0 m

Chọn tỉ lệ rộng : cao = B : h = 1,2 : 1 [Bảng 10.6 - 14, tr 455]

Vậy chiều rộng của bể lắng cát thổi khí: B = 1,2 × h = 1,2 × 2 = 2,4m

Thể tích bể lắng cát thổi khí là:

3 h

60

5 360 t Q

Và chiều dài của bể lắng cát thổi khí là: 6,25m

24,2

30h

25,6B

5 , 2

.[14, tr 455]

Như vậy việc chọn kích thước là hợp lý

Lượng không khí cần thiết:

Qkk = qk × L = 0,2 × 6,25 = 1,25m3/phút Trong đó:

qk:là cường độ không khí cung cấp trên một mét chiều dài bể

Chọn qk = 0,2 m3/phút.m [Bảng 10.6 - 14, tr 455]

Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày:

72,01000

15,048001000

qQ

ngày tb

Trong đó:

ngày tb

Q : lưu lượng nước thải trung bình ngày

qo: lượng cát có trong 1000m3 nước thải, chọn q0 = 0,15

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm:

4 , 2 25 , 6

1 72 , 0 B L

t W

h: chiều cao hữu ích của bể, m

hbv: chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,4m [14, tr 198]

Hàm lượng chất lơ lửng và BOD5 sau khi qua bể lắng cát giảm 5% [14, tr 123], còn lại:

751,2(100-5)%=713,60 mg/l

211,2(100-5)%=200,64 mg/l

Bảng 4.1 Các thông số của bể lắng cát thổi khí

Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày m3/ngày 0,72 Chiều cao lớp cát trong bể trong một ngày đêm m 0,048

Hình 4.3 Cấu tạo bể điều hòa

Kích thước bể điều hòa:

Thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4h.[14, tr 487]

Thể tích bể điều hòa:

3 h

tb t 200 4 800 m Q

800h

Vậy kích thước của bể điều hòa: L × B × H = 14,9m × 12m × 4,8m

Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa:

Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn:

qkRV0,018008m3/phút = 8000 l/phút

Trong đó:

33

R: Tốc độ khí nén, chọn R = 10 l/m3.phút = 0,01 m3/m3.phút[14, tr 412] Chọn đĩa khuếch tán plasmis xốp cứng bố trí một phía theo chiều dài bể với lưu lượng khí r = 200l/phút.cái Vậy số đĩa phân phối khí:

40200

8000r

q

n k   cái

Hàm lượng BOD5 sau khi qua bể lắng cát giảm 25% [14, tr 522], còn lại: 713,60 (100-25)%=535,2 mg/l

Bảng 4.2 Các thông số tính toán của bể điều hoà

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

4.2.5 BỂ LẮNG ĐỢT I

Cấu tạo:

1 2

3 4

5

ngày tb

m 120 40

4800 L

Q

Trong đó:

ngày tb

Q : lưu lượng trung bình ngày, m3/ngày

LA: tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày

Đường kính bể lắng: 120 12,36m

14,3

4A

Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I :

H = h + hb + hth +hat = 3,3 +0,7 + 0,2 + 0,3 = 4,5m Chiều cao ống trung tâm:

Chọn V = 382,4m3

Thời gian lưu nước:

35

h 91 , 1 200

4 , 382 Q

 Giá trị này nằm trong khoảng cho phép

(1,52,5) [Bảng9.10-14, tr 428 Vậy việc chọn kích thước là hợp lý

Tải trọng máng tràn:

28 , 123 12,4 3,14

4800 D

Q L

ngày tb

Bùn tươi của nước thải thực phẩm có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm = 95%), tỉ

số VSS : TSS = 0,75 và khối lượng riêng bùn tươi 1,053kg/l [14, tr 430]

Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là:

053,105,0

6,

Hiệu quả khử COD của bể lắng 1 là 30%  40%.[7, tr 72] Chọn 35%

Vậy hàm lượng COD còn lại: 1383×(1-0,35) ×100% = 898,95 mg/l

Vậy hàm lượng cặn lơ lửng đầu ra: 200,64×(1-0,66) ×100% = 88,3 mg/l

Bảng 4.3 Các thông số thiết kế và tính toán bể lắng ly tâm đợt 1

Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày kgSS/ngày 633,6 Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học kgVSS/ngày 475,2

Hình 4.5 Cấu tạo bể Aeroten

1 Ống dẫn nước thải vào 4 Ống dẫn khí nhánh

2 Ống dẫn bùn tuần hoàn 5 Đĩa phân phối khí

3 Ống dẫn khí chính 6 Ống dẫn nước thải ra

Nước thải vào Nước ra

Bể lắng II

X, Xr, Xc: nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aeroten, nồng độ bùn tuần hoàn

và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II, mg/L

Hiệu quả khử BOD5 qua bể lắng đợt I là 25%50%.[14, tr 138] Vậy chọn hàm lượng BOD5 sau lắng I giảm 30% Do đó lượng BOD5 còn lại khi vào bể Aeroten là:

So = 535,2 × (1 – 0,3) = 375 (mg/l) Aeroten hai bậc, bậc 1 khử 50% chất bẩn, bậc 2 khử 50% [4, tr 109]

Vậy lượng BOD5 đầu ra: S = 375 × (1-50%) = 187,5 (mg/l)

Các thông số thiết kế: [10, tr 504]

Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra = 60mg/l Trong đó, 65% cặn dễ phân huỷ sinh học

Hệ số chuyển đổi BOD5 : BODL = 0,68 [14, tr 431]

Nước thải khi vào bể Aeroten có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ vi sinh vật ban đầu) X0 = 0

Tỉ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng

MLSS

MLVSS

 [14, tr 431]

Hàm lượng bùn tuần hoàn 9000mgSS/l

Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong

bể Aeroten là X = 3200 mg/l [14, tr 504]

Thời gian lưu bùn θc = 10 ngày

Hệ số phân hủy nội bào kd = 0,05 ngày -1 [14, tr 431]

Hệ số sản lượng tối đa (tỉ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu thụ) Y = 0,5 mgVSS/mg BOD5