Đồ án xử lý nước thải nhà máy sữa, lưu lượng 2400 … · web viewĐồ án xử...

Đồ án xử lý nước thải nhà máy sữa, lưu lượng 2400 m3/ngày đêm

MỤC LỤC

MỤC LỤC...................................................................................................................................................1

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................................................3

Chương I.....................................................................................................................................................4

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA...................................................................................4

1.1.Tổng Quan Về Công Nghệ chế Biến Sữa..........................................................................................4

1.2.Sơ đồ dây truyền công nghệ...............................................................................................................5

1.2.1.giới thiệu về sơ đồ công nghệ chế biến sữa tiệt trùng.................................................................5

1.2.2.Thuyết minh sơ đồ......................................................................................................................6

1.3. Nguồn gốc và tính chất nước thải.....................................................................................................7

1.4.khả năng gây ô nhiễm của nước thải..................................................................................................8

Chương II..................................................................................................................................................10

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI ĐIỂM HÌNH.....................................................................10

2.1.Các phương pháp xử lý chất thải.....................................................................................................10

2.2 Các phương pháp xử lý chất thải thường dùng................................................................................10

2.2.1.Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học...............................................................................10

2.2.2. Xử lý nước bằng phương pháp hóa lý......................................................................................12

2.2.3. xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học............................................................................14

CHƯƠNG III.............................................................................................................................................21

ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI......................................................................................21

3.1. Lựa chọn công nghệ xử lý..............................................................................................................21

3.1.1. Mức độ cần thiết xử lý nước thải.............................................................................................21

3.1.2. Lựa chọn sơ đồ công nghệ.......................................................................................................22

3.1.3. Thuyết minh sơ đồ công nghệ..................................................................................................25

Chương 4...................................................................................................................................................26

TÍNH TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ..................................................................................26

4.1.lưu lượng và hệ số không điều hòa..................................................................................................26

4.2. Tính toán các công trình xử lý........................................................................................................27

Trường ĐH Tài Nguyên & Môi TRường TPHCMGVHD:ThS.Nguyễn Đan Bảo LinhSV: 1


4.2.1 Tính toán song chắn rác...........................................................................................................28

4.2.2 Hầm tiếp nhận..........................................................................................................................29

4.2.3 Bể tuyển nổi..............................................................................................................................29

4.2.4 Bể điều hòa.......................................................................................................................29

4.2.5 Bể trung hòa.............................................................................................................................36

4.2.6 Bể lắng đứng.............................................................................................................................37

4.2.7 Bể UASB...................................................................................................................................40

4.2.8 Bể SBR.....................................................................................................................................44

Chương 5: kết luận kiến nghị....................................................................................................................52

5.1 Kết luận....................................................................................................................................52

5.2 kiến nghị..........................................................................................................................................52



MỞ ĐẦU

Sữa là nguồn dinh dưỡng có giá trị, phù hợp với mọi lứa tuổi, đặc biệt là trẻ em, người lớn tuổi và phụ nữ mang thai. Sữa cung cấp nhiều chất bổ dưỡng và năng lượng cần thiết cho quá trình hoạt động của cơ thể. Ngày nay, khi mức sông ngày càng được năng cao thì các sản phẩm sữa ngày càng được sử dụng rộng rãi.

Cũng như các nghành công nghiệp khác, trong những năm rằng đây, ngành công nghiệp chế biến sữa Việt Nam có những bước phát triển mạnh mẽ. Các sản phẩm sữa được chế biến ở Việt Nam được bày bán và tiêu thu khắp nơi, Chương trình phát triển sữa còn gắn với chương trình phát triển học đường, chương trình chống suy dinh dưỡng,...

Mục tiêu cụ thể quy hoạch phát triển ngành công nghiệp chế biến sữa Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025 ( quyết định số: 3399/QĐ-BCT)

Năm 2015 cả nước sản xuất 1,9 tỷ lít quy ra sữa tươi, tiêu thụ đạt trung bình 21 lít/người 1 năm. Sữa tươi sản xuất trong nước đạt 660 triệu lít đáp ứng 35% nhu cầu Kim ngạch xuất khẩu đạt 90-100 triệu USD.

Năm 2020 cả nước sản xuất 2,6 tỷ lít quy ra sữa tươi, tiêu thụ đạt trung bình 27 lít/người 1 năm. Sữa tươi sản xuất trong nước đạt 1 tỷ lít đáp ứng 38% nhu cầu Kim ngạch xuất khẩu đạt 120- 130 triệu USD.

Năm 2025 cả nước sản xuất 3,4 tỷ lít quy ra sữa tươi, tiêu thụ đạt trung bình 34 lít/người 1 năm. Sữa tươi sản xuất trong nước đạt 1,4 tỷ lít đáp ứng 40% nhu cầu. Kim ngạch xuất khẩu đạt 150-200 triệu USD.

Như một hệ quả tất yếu, khi có điều kiện khai thác nguyên liệu tại chỗ, nghành công nghiệp chế sữa ở Việt Nam sẽ có đủ điều kiện thuận lợi để phát triển. Tuy nhiên, bên cạnh những đóng gớp về mặt kinh tế, những sản phẩm dinh dưỡng cần thiết cho cuộc sống của con người, công nghiệp chế biến sữa cũng tạo ra nhiều chất thải gớp phần làm ô nhiễm môi trường tự nhiên. Nhiều nhà máy không chú trọng đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải đã gây ra ô nhiễm môi trường trầm trọng cho những khu vực xung quanh. Điều này thúc đẩy sự đầu tư, lựa chọn và áp dụng những kỹ thuật xử lý chất thải phù hợp để hạn chế và loại trừ các tác động xấu đến môi trường xung quanh.



Chương I

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

1.1.Tổng quan về công nghệ chế biến sữaSữa – một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng

như protein, glucid, lipit, chất khoáng, vitamin… Những dưỡng chất này rất cần thiết cho các hoạt động của cơ thể hằng ngày, đặc biệt bổ sung lượng lớn dinh dưỡng cho trẻ em, người cao tuổi và người đang bị ốm.

Để xác định các nguồn nước thải chủ yếu của công nghệ chế biến sữa, ta cần phải hiểu rõ về các quá trình chế biến sữa và các côn đoạn sản xuất chính.

Các sản phẩm sữa hầu hết được sản xuất từ sữa bò, một loại thực phẩm tiết ra từ tuyến vú của con bò cái để nuôi dưỡng bê con mới sinh. Sữa sau khi được vắt, chứa chứa vào các thùng, can, muốn sản xuất thành các sản phẩm khác thì phải qua qui trình chế biến, bao gồm các bước:

Tiếp nhận sữa: sữa được đưa vào bồn trữ cô lập hoặc được làm lạnh. Xử lí nhiệt(thermization):để trữ được sữa qua vài giờ hoặc vài ngày mà

không bị suy giảm về chất lượng, người ta đun sữa ở 60÷650C trong vòng 15 giây ngay sau khi tiếp nhận.

Thanh trùng (pasteurization): là phương pháp xử lý nhiệt nhầm giết chết các vi sinh vật gây bệnh dạng không bào tử hoặc dạng sinh dưỡng và để làm giảm số lượng vi sinh vật tự sinh đến mức không gây ảnh hưởng đến chất lượng sữa.

Gạn lọc: loại bỏ các cặn lắng và các vật lạ trong sữa đòng thời tách ly tâm để vớt váng sữa.

Tiêu chuẩn hóa: làm lượng sữa béo bằng việc tách riêng một phần sữa để tách kem và sau đó cho sữa đã tách kem trở lại bồn chứa.



Đồng hóa sữa: làm giảm kích thước các hạt sữa, duy trì sự phân tán của chúng thay vì để chúng tập hợp lại và nổi trên bề mặt.

Khử khí: để đuổi khí và các cahaatsa bay hơi gây mùi hôi.

1.2.Sơ đồ dây truyền công nghệ

1.2.1.giới thiệu về sơ đồ công nghệ chế biến sữa tiệt trùng


Sữa bột gầy Bơ Vitamin(A,D)Đường

Tạm chứa

Phối trộn

Làm lạnh, ủ hoàn nguyên

Tiệt trùng

Đồng hóa

Gia nhiệt

Lọc

Xếp thùng

Làm nguội

Rót vô trùng

Nước

Bảo quản Sản phẩm


Sơ đồ 1.1: Sơ đồ sản chế biến sữa tiệt trùng

1.2.2.Thuyết minh sơ đồ1.2.2.1. Yêu cầu nguyên liệu sản xuất

Các loại nguyên liệu: nước, sữa bột gầy, đường, bơ, vitamin phải đảm bảo các chỉ tiêu cảm quan, hóa lí, vi sinh vật và các chỉ tiêu về kim loại nặng...

Nguyên liệu phải được đảm bảo đóng gói đúng qui cách, và còn hạn sử dụng.

1.2.2.2. Các công đoạn sản xuất

Kiểm tra

Sữa bột nguyên liệu cần được nhân viên Qc kiểm tra về chất lượng vệ sinh và cân đủ số lượng

Phối trộn

- Mục đích: tạo sự đồng đều giữa các thành phần đem phối trộn, tạo điều kiện thuận lợi để thực hiện các quá trình tiếp theo,

- Tiến hành: Tiến hành đúng trình tự, tỉ lệ đã tính toán, theo công thức phối chế cho từng sản phẩm.

Lọc

- Mục đích: Giúp loại bỏ tạp chất trong sữa nguyên liệu, các cục sữa vón cục chưa tan hết.

- Tiến hành: Lọc trên màng lọc có đường kính 0.17 mm.

làm lạnh, ủ nguyên

Làm lạnh

- Mục đích: đình chỉ hoạt động của VSV, Enzim làm ảnh hưởng tới chất lượng sữa.

- Tiến hành làm lạnh xuống 4-6 0C



Ủ nguyên

- Mục đích: Giúp sữa trở lại trang thái ban đầu, Protein trong sữa nở hoàn toàn triệt để hơn, các muối trử lại trạng thái căn bằng.

- Tiến hành: Dịch sữa được bơm sang bộ phận làm lạnh, tiến hành làm lạnh 4-60C và chứa trong bồn chứa đệm, thời gian ủ nguyên là 40 phút mỗi mẻ

Gia nhiệt, đồng hóa Gia nhiệt

- Mục đich: Làm giảm độ nhớt và tăng hiệu quả đồng hóa.

- Tiến hành: sữa được gia nhiệt lên đến 60-70 0C nhờ vào trao đổi nhiệt với sữa sau tiệt trùng

Đồng hóa

- Mục đích: giảm kích thước các cầu mỡ tăng khả năng phân tán của sữa, tránh hiện tượng nổi váng bề mặt trong thời gian bảo quản và phân tán đều trong các thành phần, làm tăng độ đồng tính của dịch sữa.

- Nguyên tắc: tạo sự thay đổi áp suất đột ngột.

Tiệt Trùng

- Mục đích: tiêu diệt VSV, Enzim tránh thư hỏng cho sữa, vì vậy sữa sẽ được bảo quản lâu hơn cả khi ở nhiệt độ thường.

- Chế độ thanh trùng; thanh trùng ở 140±40C trong thời gian 4 giây.

Rót hộp và bao gói

- Mục đích: đảm bảo vận chuyển dẽ dàng.

- Tiến hành: bằng thiết bị rót vô trùng.

1.3. Nguồn gốc và tính chất nước thải Các nguồn nước thải của nhà máy chế biến sữa:

Nước thải của nhà máy chế biến sữa nói chung là sự pha loãng của sữa và các sản phẩm từ sữa do sự rơi vãi các công đoạn chế biến, hoặc do sự rò rỉ của các thiết bị công nghệ, cùng với các hóa chất tẩy rửa, dầu mỡ dùng để vệ sinh thiết bị cũng như các dụng cụ lưa trữ,...



Dựa vào qui trình công nghệ sản xuất sữa ta thấy nước thải chung của nhà máy chế biến sữa bao gồm:

Nước thải sản xuất:o Nước rửa các bồn chứa và can ở các trạm tiếp nhận.o Nước súc rủa các sản phẩm dư bên trong hoặc trên bề mặt tất cả các

đường ống, bơm, bồn chứa, thiết bị công nghiệp, máy đóng gói,...o Nước rửa thiết bị, rửa sàn cuối mỗi chu kì hoạt động.o Sữa rò rỉ từ các thiết bị, hoặc do làm rơi vãi nguyên vật liệu và các sản

phẩm.o Một số chất lỏng khác như sữa tươi, sữa chua kém chất lượng bị hư hỏng

do quá trình bảo quản và vận chuyển được thải chung vào quá trình thoát nước.o Nước thải từ nồi hơi từ máy làm lạnh.o Dầu mỡ rò rỉ từ các thiết bị và động cơ.

Nước thải sinh hoạt: nước thải từ các quá trình sinh hoạt của công nhân, nước tưới tiêu,...

Tính chất nước thải: Thành phần gây ô nhiễm chính trong quá trình sản xuất sữa là sữa và các sản

phẩm từ sữa(chiếm 90% tải lượng hữu cơ_BOD). Vì vậy, các chỉ số nước thải ta cần quan tâm là BOD, COD, SS và chất béo. Sữa ó gia trị BOD cao (khoảng 100000mg/l). Những thàng phần chính tham gia vào BOD của nước thải chế biến sữa là lactose, bơ sữa, protein, và acid lactic. Bản chất của nước thải sinh ra bởi các quá trình khác nhau của nhà máy chế

biến sữa nói chung hoàn toàn giống nhau, đều phản ánh sự ảnh hưởng lấn át của sữa. Tuy nhiên quá trình khác nhau là ảnh hưởng đến thành phần chi tiết. Vì vậy, thành phần và lưa lượng của mỗi nhà máy tùy thuộc vào quá trình thực hiện, điều kiện và công nghệ sản xuất Nhìn chung, nước thải chế biến sữa ban đầu là trung tính hoặc hơi kiềm,

nhưng có khuynh hướng trở nên acid hoàn toàn một cách nhanh chống do sự thiếu hụt oxi tạo điều kiện cho sự lên man lactose thành acid lactic, khi đó ph giảm và có khả năng gây ra sự kết tủa của casein. Nước thải chế biến sữa thường có hàm lượng hữa cơ hòa tan cao, ít chất lơ

lững, vì vậy chúng là nguồn thưc ăn cho vi khuẩn và các vi sinh vật tiêu thụ với tốc độ nhanh.



Ngoài ra sữa cũng có chứa Nitơ và Photpho, là thức ăn tốt chho thực vật có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước.

1.4.khả năng gây ô nhiễm của nước thải Do thiếu nguồn nguyên liệu tại chỗ nên các nhà máy chết biến sữa ở

nước ta chủ yếu xuất phát tới nguồn nguyên liệu là sữa thành phẩm nhập ngoại, không sản xuất các loại sản phẩm có các loại ô nhiễm cao như: pho-mat, bơ, dịch sữa,...Vì vậy hàm lượng BOD5,COD trong nước thải chế biến sữa ở nước ta nói chung tương đối thấp, lưu lượng và thành phần nước thải ít thay đổi theo mùa. Tuy nhiên do trang thiết bị, công nghệ, trình đọ sản xuất còn kém nên

mức đọ tiêu hao nguyên liệu cao là gia tăng ô nhiễm bởi các sản phảm hỏng hoặc thất thoát nguyên liệu trong quá trình sản xuất. Bên cạnh đó các nhà máy chế biến sữa thường nằm gần hoặc bên cạnh

các khu dân cư, chưa có hẹ thống xử lý nước thải sản xuất o quá trình sản xuất chưa qua xử lí được trộn lẫn với nước thả sinh hoạt trước khi đi vào hệ thống cống thoát chung. Điều này gây ô nhiễm môi trường chi các khu vực chung quanh.



Chương II

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI ĐIỂM HÌNH

2.1.Các phương pháp xử lý chất thảiHiện nay trên để xử lý nước thải sinh hoạt hay công nghiệp, trên thế giới có nhiều

phương pháp khác nhau:

Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Xử lý nước thải bằng phương pháp nhiệt.

Mỗi phương pháp đều giúp loại bỏ một số thành phần ô nhiễm có trong nước thải. Việc sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp các phương pháp trên, tùy thuộc vào các yếu tố sau.

Yêu cầu của việc xử lý. Đặc tính nước thải. Chi phí xử lý. Các quy định của pháp luật về môi trường.

2.2 Các phương pháp xử lý chất thải thường dùng

2.2.1.Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ họcQuá trình xử lý cơ học được thực hiện ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý hay còn

gọi là quá trình xử lý sơ bộ trước khi qua các phương pháp tiếp theo.



Mục Đích:

Nhằm loại bỏ các tạp chất không tan bao gồm các tạp chất vô cơ và hữu cơ trong nước: những vật nổi lơ lững có kích thước lớn như mảnh gỗ, nhựa, giấy, vở hoa quả,...; những cặn như sỏi, cát, thủy tinh,...; dầu mỡ.

Nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả các bước xử lý tiếp theo.

Các công trình bố trí trong giai đoạn này gồm:

a) Song chắn rác và lưới chắn rác

Song chắn rác và lưới chắn rác được đặt trước trạm bơm nhằm tập trung nươc chảy vào để thu gom.

Chúng được sử dụng để loại bỏ các loại rác có kich thước lớn như lá cây, xương động vật...nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua làm tắt nghẽn hệ thống, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý tiếp theo. Hiệu quả của song chắn rác phụ thuộc vào kích thước của khe song.

b) Bể lắng cát

Thường đặt phía sau song chắn rác,và đặt trước bể điều hòa lưu lượng.

Bể lắng cát hoạt động theo nguyên tắc lắng trọng lực nhầm loại bỏ các cặn thô, nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, xương cá,...để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn.

c) Bể tách dầu mỡ


Hinh 2.1.Song chắn rác


Thiết bị thu dầu thường đặt trước cửa xã vào cống chung hoặc trước bể điều hòa và sau bể lắng cát và bể lắng đợt 1.

Ta cần quan tâm đến chất béo vì nó bịt kín đường ống dẫn, phá vỡ cấu trúc bùn hoạt tính ở bể Aroten; cản trở quá trình lên men; che phủ mặt thoáng, cản trở xâm nhập ôxi vào nước

Quá trình tách dầu mỡ được thực hiện bằng cách hòa tan vào nước những bọt khí, những bọt khí này bám vào các hạt cặn làm tỷ trọng tổ hợp cặn khí giảm, lực đẩy nổi xuất hiện, khi lực nổi đủ lớn hỗn hợp cặn – khí nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài.

d) Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng

Có thể đặt sau song chắn rác, trước trạm bơm, bơm đều nước thải lên bể lắng đợt I. Nhằm mục đích điều hòa lưu lượng cũng như chất lượng nước trong các công trình trong hệ thống xử lý chất thải.

Thường có các thiết bị khuấy trộn nhằm hòa trộn để sn bằng nồng độ các chất bẩn cho toàn bộ hệ thống thể tích nước thải có trong bể và ngăn ngừa cặn lắng trong bể , pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có để đảm bảo chất lượng của nước thải là ổn định đối với hệ thống xử lý sinh học phía sau.

Trong bể cũng phải đặt thiết bị thu gom và xả bọt, ván nổi.

e) Bể lắng đợt I

Nhằm tách các chất rắn lơ lửng có trong nước dựa trên nguyên tắc lắng trọng lực. Bể lắng đợt I là một công trình sơ bộ thường được áp dụng khi đưa nước thải tới một công trình xử lý phức tạp hơn.

Ngoài việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng, bể lắng đợt I có thể làm giảm bớt tải lượng BOD, COD cho công trình xử lý sinh học phía sau.

Căn cứ vào chiều nước chảy trong bể, người ta phân biệt thành các dạng: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng ly tâm.



2.2.2. Xử lý nước bằng phương pháp hóa lýCơ sở của phương pháp này là các phản ứng sinh hóa diễn ra giữa các chất ô nhiễm và

hóa chất thêm vào. Những phản ứng xảy ra có thể là phản ứng oxy hóa khử, phản ứng trung hòa tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy tạo chất đọc hại. Các phương pháp hóa lý thường được ứng dụng nhiều nhất là oxy hóa và trung hòa. Nói chung bản chất của quá trình xử lý chất thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải.

a) Phương pháp đông tụ

Là quá trình làm thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương, thường sử dụng để tách các hạt có kích thước 1÷1000 m.

Sự đông tụ diễn ra dưới ảnh hưởng của chất đông tụ, chất đông tụ trong nước tạo thành các bông Hydroxit kim loại, lắng nhanh dưới tác dụng của trọng lực. Các bông này có khả năng hút các hạt keo, các hạt lơ lửng và kết hợp chúng lại với nhau.

Chất đong tụ thường là muối nhôm, muối sắt, vá các hợp chất của chúng, việc lựa chọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hóa lý, giá thành, pH, nồng độ tạp chất trong nước.

b) Phương pháp keo tụ

Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các tạp chất cao phân tủ vào nước. Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các hạt phân tử chất keo tụ bị hấp thụ trên các hạt lơ lửng.

Sự keo tụ được tiến hành nhầm thúc đẩy quá trình tạo bông Hydroxit nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng. Việc sở dụng chất keo tụ cho phép giảm lượng chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tôc lắng

Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột, Este, Xenlulose, Dectrin(C6H10O ̀5)n, chất keo vô cơ là Dioxit Silic đã hoạt hóa (xSiO2.yH2O), chất keo tụ hữu cơ tổng hợp (-CH2-CH-CO-NH2-), Poliacrilamit kỹ thuật (PAA), PAA hoạt hóa.


Hinh 2.2. Bể lắng đợt 1


c) Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhằm loại bỏ các tạp chất không tan và khó lắng hoặc có thể dùng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt.

Tuyển nổi được áp dụng để xử lý nước thải của nhiều nghành xuất như: chế biến dầu mỏ, tơ sợi nhân tạo, giấy xenlulo, da, hóa chất, thực phẩm, chế tạo máy.

Quá trình này được thực hiện bằng cách đưa các bọt khí mịn vào pha loãng. Bọt khí mịn dín bám vào các hạt, và lực đẩy nổi đủ lớn để đẩy các hạt bám dính bọt khí lên bề mặt. Hiệu quả phân riêng của tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và bông bóng khí. Kích thước tối ưu của không khí là 15÷30m.

Các dạng tuyển nổi: tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch, tuyển nổi với việc cho không khí qua vật liệu xốp, tuyển nổi hóa học, tuyển nổi điện, tuyển nổi với sự tách khng khí bằng cơ khí.

d) Phương pháp thấp phụ

Phương pháp này được sử dụng để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan trong nước bằng một lớp vật liệu lọc.

Chất hấp thụ thường được sử dụng là: tha hoạt tính, chất thải của vài ngành sản xuất( tro, rỉ, mạt cưa), chất hấp thụ vô cơ (đất sét, silicagen, keo nhôm)...

2.2.3. xử lý nước thải bằng phương pháp sinh họcMục đích cơ bản của phương pháp xử lý sinh học là lợi dụng các hoạt động sống

và sinh sản của vi sinh vật (VSV) để phân hủy chất hữu cơ, làm keo tụ các chất keo lơ lửng không lắng được trong nước thải. Các VSV sử dụng một số chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dưỡng và tạo ra năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất làm vật liệu xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên khối lượng sinh khối được tăng lên.

Xử lý sinh học gồm các bước

Chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc Cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thể khí và các vở tế bào vi sinh

Tạo ra các bông cặn sinh học gờm các tế bào sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải

Loại các bông cặn sinh học ra khổi nước bằng quá trình lắng trọng lực



Do VSV đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học nên tùy vào tính chất hoạt động và môi trường sống của chúng, ta có thể chia phương pháp sinh học thành

2.2.3.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nước. Việc xử lý nước thải phải được thực hiện trên các công trình:

a) Hồ sinh vật Là các thủy vực tự nhiện hoặc nhân tạo, không lớn, nhưng ở đáy sẽ diễn ra quá

trình chuyển hóa các chất bẩn với vai trò quan trọng là loại ra các chất bẩn và tảo.

Cơ chế chung của quá trình: khi tảo vào hồ, do vận tốc nước chảy nhỏ, các loai cặn lắng được lắng xuống đáy. Các chất bẩn hữu cơ còn lại sẽ bị vi khuẩn thấp phụ và ôxi hóa. Vi khuẩn sử dụng oxy do rong tảo sinh ra và oxy từ không khí để tạo ra sinh khối của nó, CO2, các muối nitrat, nitrit,...

Để hồ tự nhiên hoạt động bình thường cần giữa giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không thấp hơn 60C.

Theo bảng chất của quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại

Hồ sinh vật hiếu khí:

Là hồ mà ánh sáng có thể thường xuyên qua nước xuống mặt đáy. Ở hồ này quá trình quang hợp của tảo được thực hiện trong toàn bộ tầng nước nên sự khuyết tán oxy qua bề mặt và quang hợp là những yếu tố chính cung cấp oxy cho nước. Chất hữu cơ dược oxy hóa chủ yếu là nhờ hô hấp của vi khuẩn hiếu khí.

Hồ sinh vật tùy tiện:

Hồ có độ sâu từ 1.5-2.0m. thời gian lưu nước trong hồ là 5 đến 30 ngày.Trong hồ sinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước có thể diễn ra hai quá trình oxy hóa hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ. Vi khuẩn và tảo trong hồ có vai trò tương hỗ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hóa các chất. Oxy cung cấp cho quá trình chuyển hóa chất hứu cơ chủ yếu là do quang hợp của tảo và khuyếch tán từ khí quyển qua bề mặt hồ.



Ngoài ra, các vi khuẩn tuỳ tiện hoặc vi khuẩn kị khí còn sử dụng oxy liên kết từ Nitrit, Nitrat, Sunfat,...để oxy hóa chất chất hữu cơ.

Hồ sinh vật kị khí:

Trong hồ kị khí, quá trình chuyển hóa chất bẩn chủ yếu diễn ra trong lớp cặn lắng và lớp nước sâu thiếu oxy. Hồ thường sâu 2.5÷5m và thời gian lưu nước từ một đến 20 ngày phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.

b) Cánh đồng tưới, cánh đồng lọc

Là những khoảng đất canh tác có thể tiếp nhận và xử lý nước thải. Xử lý nước thải trong điều kiện này diễn ra dưới tác động của VSV, ánh sáng mặt trời, không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt đọng sống thực vật, chất thải hấp thụ và giữ lại trong đất, sau đó VSV có sẵn trong đất sẽ phân hủy chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ. Nước thải khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng, phần còn lai đổ vào hệ thống tưới tiêu nước, ra sông và bổ sung cho nước nguồn.


Hinh 2.3.cánh đòng lọc sinh học


2.2.3.2. Xử lý nước bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

a) xử lý nước sinh học trong môi trường kị khí

trong điều kiện không có oxy, các chất hữu cơ có thể bị phân hủy nhờ VSV và sản phẩm cuối cùng của quá trình này là các chất khí như Metan (CH4) và cacbonic (CO2) được tạo thành. Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi khuẩn kị khí chủ yếu diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước:

Phân hủy chất hữu cơ và các chất béo thành các chất hữu cơ đơn giản => nguồn năng lượng và dinh dưỡng cho vi khuẩn hoạt động.

Các nhóm vi khuẩn kị khí thực hiện quá trình lên men axit, chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông thường như axit acetic hoặc glixerin,axetat...

CH3CHOOH + 2H2O CH3COOH +CO2 + 3H2

CH3CH2CH2COOH + 2H2O 2CH3COOH +2H2

Các nhóm vi khuẩn kị khí bắt buộc lên men kiềm (chủ yếu là các loại vi khuẩn lên men meetan như Methanosarcina và Methanothrix) đã chuyển hóa axit acetic và Hydro thành CH4 và CO2.

CH3CHOOH CO2 + CH4

CH3CHOO + 2H2O CH4 +CH4 + HCO3

HCO3 + 4H2 CH4 + OH + 2H2O



Quá trình lên men diễn ra trong hai điều kiện nhiệt độ: lên men ấm ở nhiệt độ từ 29÷380C và lên men nóng ở nhiệt độ 49-570C. Khi lên men nóng, tốc độ phân hủy chất hữu cơ tăng gần hai lần so với lên men ấm.

Độ pH thích hợp từ 6.6÷7.6 với giá trị tối ưu xấp xỉ 7.0. Trong đó quá trình lên men, pH của hỗn hợp chất hữu cơ sẽ thay đổi từ mức thấp lên mức cao.

Yêu cầu nồng độ các chất dinh dưỡng trong nước thải là: COD:N:P=350:5:1. Hàm lượng kim loại nặng như Cu, Zn, Ni phải ở mức thấp.

Các loại bể kị khí

Các loại bể lắng nước thải kết hợp với lên nem bùn cặn lắng

Trong quá trình này diễn ra quá trình lắng cặn nước thải và lên men bùn cặn lắng. Đó là bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ, bể lăng kết hợp với ngăn lên men,...

Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc

Bể lọc kị khí: trong bể này có lắp các giá thể VSV bám dính, là các loại vật liệu hình dạng, có kích thước khác nhau, đóng vai trò như vật liệu lọc. Các dòng nước thải có thể đi từ trên xuống hoặc từ dưới lên. Các chất hữu cơ được vi khuẩn hấp thụ để tạo thành CH4 và các loại khí khác.

Bể phản ứng kị khí có dòng nước thải đi qua các dòng cặn lơ lửng: dạng điển hình là bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí (UASB).

b)Xử lý sinh học trong môi trường hiếu khí

khi đưa nước thải vào các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí, các chất hữu cơ ở trạng thái hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ sẽ được hấp phụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn. Sau đó chúng được chuyển hóa và phân hủy nhờ vi khuẩn.

Quá trình này gồm 3 giai đoạn:

Khuyếch tán, chuyển dịch và hấp thụ chất bẩn từ môi trường nước lên bề mặt tế bào vi khuẩn.



Oxy hóa ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn hấp phụ được qua màng tế bào vi khuẩn.

Chuyển hóa các chất hữu cơ thành năng lượng tổng hợp sinh khối từ chất hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng khác bên trong tế bào vi khuẩn.

Các chất đầu tiên bị oxy hóa để tạo thành năng lượng là cacbohydrat và một số chất hữu cơ khác. Quá trình này được thực hiện trên bề mặt tế bào vi khuẩn nhờ xúc tác của men ngoại bào. Một phần chất bẩn được vận chuyển qua màng tế bào vi khuẩn (màng bán thấm) vào bên trong và tiếp tục oxy hóa để giải phóng ra năng lượng hoặc tổng hợp thành tế bào chất. Sinh khối VSV sẽ tăng lên. Trong điều kiện thiếu nguồn dinh dưỡng, tế bào chất lại tạo ra lại bị oxy hóa nội bào để tạo ra năng lượng cần thiết cho hoạt động sống.

Trong quá trình oxy hóa sinh hóa hiếu khí, các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, lưu huỳnh, phopho cũng chuyễn hóa thành Nitrat (NO3

-), photphat (PO43-). CO2 và nước.

Khi môi trường cạn cacbon hữu cơ, các loại vi khuẩn nitrat hóa (nitrosomonas) và nitrit hoa (nitrobacter) thực hiện quá trình Nitrat hóa.

Xử lý nước theo nguyên lí lọc – dính bám

Khi nước thải tưới qua lớp vật liệu lọc bằng các phần tử rắn xốp, các vi khuẩn sẽ bị thấp phụ, sinh sống và phát triển trên bề mặt đó. Vi khuẩn dính bám vào vật rắn nhờ chất gelatin do chúng tiết ra và có thể di chuyển dễ dàng ở trong lớp chất nhầy này. Đầu tiên vi khuẩn tập trung ở một khu vực, sau đó chúng phát triển lan dần phủ kính bề mặt vật liệu lọc, sau một thời gian, màng sinh vật được hình thành và chia thành hai lớp: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí được oxy khuyếch tán và xâm nhập, lớp trong là lớp thiếu khí (anoxic). Bề dày màng VSV từ 600-1000m, trong đó phần lớn là vùng hiếu khí. Thành phần sinh vật chủ yếu là vi khuẩn, ngoài ra còn có các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,... sau một thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên, các chất khí tích tụ bên trong tăng lên và màng bị tách khỏi vật liệu lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước tăng lên. Sự hình thành các màng VSV mới được lập lại.

Điều kiện làm việc bình thường của công trình xử lý nước thải loại này là nước thải có pH từ 6.5-8.5, đủ oxy, hàm lượng cặn lơ lửng không vượt quá 150 mg/l. Nếu hàm lượng chất hữu cơ lớn (BOD5 > 200 mg/l), nước thải cần được pha loãng.

Bao gồm các công trình: bể lọc sinh học nhỏ giọt, bể lọc sinh học cao tải, đĩa lọc sinh học; bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước.



Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính:

Bùn hoạt tính là tổng hợp những VSV tự hình thành khi thổi không khí vào nước thải. Đó là những VSV có khả năng hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải khi có mặt của oxy.

Khi nước thải đi vào bể thổi khí (bể aeroten), các bông bùn hoạt tính được hình thành và hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lửng. Các loại vi khuẩn đến cư trú tăng dần cùng với hoạt động nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,... tạo nên các bông bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ. Vi khuẩn và VSV dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bào mới. Trong aeroten lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách ra khỏi bể lắng đợt II. Một phần bùn được quay về bể aeroten để tham gia xử lý nước thải theo chu trình mới.

Quá trình chuyển hóa chất bẩn trong bể xử lý nước thải được thực hiện từng bước xen kẽ và kết nối. Một vài loại vi khuẩn tấn công vòa chất hữu cơ hoặc có nhiều chất hữu cơ khó phân hủy, cần có thời gian để chuyển hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải tách riêng và sục oxy cho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ. Quá trình này gọi là tái sinh bùn hoạt tính.

Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm các giai đoan:

o Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính.o Cung cấp oxy để vi khuẩn và các VSV khác oxy hóa chất hữu cơo Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thảio Tái sinh bùn hoạt tính tuần hoàn và đưa chúng về bể aeroten

Phân loại theo nguyên lý làm việc:

o Các ông trình xử lý sinh học không tuần hoàn: các loại aeroten trộn có hoặc không có ngăn tái sinh bùn hoạt tính.

o Các công trình xử lý sinh học hoàn toàn : các loại bể aeroten, kênh oxy hóa.o Các công trình xử lý sinh học nước thải kết hợp ổn định bùn: nay là các bể

aeroten, hô fsinh học thổi khí hoặc kênh oxy hóa tuần hoàn với thời gian làm thoáng kéo dài.

Các công trình xử lý sinh học có tách các nguyên tố dinh dưỡng như Nitơ và photpho: trong các công trình ngoài việc oxy hóa các chất hữu cơ và cacbon, còn diễn ra quá trình Nitrat hóa (trong điều kiện hiếu khí), khử nitrat (trong điều kiện hiếu khí-Trường ĐH Tài Nguyên & Môi TRường TPHCMGVHD:ThS.Nguyễn Đan Bảo LinhSV: 20


anoxic) và hấp thụ photpho trong bùn. Các công trình điển hình là các loại bể aeroten hệ Bardenpho, kênh oxy hóa hoàn toàn.



CHƯƠNG III

ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.1. Lựa chọn công nghệ xử lý

3.1.1. Mức độ cần thiết xử lý nước thải Bảng 3.1: Tính chất nước thải

Thành phần Đơn vị Giá trị QCVN 40:2011/BTNMT (cột B)

pH 5-11 5,5-9BOD5 mg/L 2600 50COD mg/L 3200 150SS mg/L 2000 100TN mg/L 70 40TP mg/L 35 6Dầu mỡ mg/L 15 5

Hiệu quả xử lý SS:

n =

2000−1002000

X 100 = 95%

Hiệu quả xử lý COD :

n =

3200−1503200

X 100 = 95.3%

Hiệu quả xử lý BOD :

n =

2950−502950

X 100 = 98.3%



3.1.2. Lựa chọn sơ đồ công nghệa) Lựa chọn bể tuyển nổi

Trong ngành sản xuất sữa các hạt cặn lơ lững và hạt chất lỏng (dầu,mỡ) có hàm lượng cao, nếu không xử lý ngoài ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận, lượng dầu mỡ trong nước thải sẽ gây ức chế các quá trình hoạt động của VSV và làm giảm hiệu quả của bể xử lý sinh học.

Do đặc điểm của cặn trong quá trình sản xuất sữa là các hạt nhẹ khó lắng, nên sử dụng bể tuyển nổi sẽ có ưu điểm hơn so với phương pháp lắng và tách được hoàn toàn các hạt nhẹ lắng chậm, giảm thời gian lắng.

b) Lựa chọn bể xử lý kị khí UASB

Bản chất của nước thải chế biến sữa là sự pha loãng của sữa và các sản phẩm từ sữa, chứa nhiều chât hữu cơ hòa tan với thành phần chính là Protein, chất béo, Lactose và nói chung là không độc hại hoặc không có ảnh hưởng đến việc vận hành các phương pháp xử lý sinh học. Vì vậy các quá trình sinh học được xem là thích hợp nhất.

Do hàm lượng BOD đầu vào của nước thải khá cao là 2600mg/l cho nên trước khi vào bể xử lý hiếu khí, ta cho qua bể xử lý UASB nhầm giảm BOD5 xuống khoản 300-600 mg/l trước khi xử lý triệt để hơn bằng các công trình hiếu khí.

BOD5=2600−502600

×100=98 %

c) Lựa chọn bể xử lý hiếu khí Aeroten

Sau khi sử lý kị khí, nước thải được tiếp tục xử lý hiếu khí, trong xử lý hiếu khí có nhiều công trình xử lý khác nhau ta chon công trình xử lý bể Aeroten.

Ngoài ra lưu lượng và nồng đọ của nước thải chế biến sữa dao động rất lớn theo thời gian sản xuất trong ngày cũng như theo các mùa trong năm cho nên cần bể điều hòa để làm giảm tác động của sự biến thiên và nồng đọ ô nhiễm, đồng nhất nước thải trước khi xử lý. Nước thải chế biến sữa ban đầu thường trung tính hoặc hơi kiềm, nhưng có khuynh hướng trở nên axit nhanh chóng do sự thiếu hụt oxi tạo điều kiện cho sự lên men Lactose thành axit lactic làm pH giảm và có khả năng gây ra sự kết tủa của casein. Cho



nên muốn đạt hiệu quả xử lý cao cần phải chỉnh pH lên giá trị tối ưu tại bể trung hòa. Đồng thời một số nơi thiếu hụt cả N và P làm giảm hiệu quả vận hành của các công trình xử lý sinh học nên cần thiết bổ sung thêm N,P nhằm đạt tỉ lệ BOD5:N:P=100:5:1

d) Bể SBR

Bể bùn hoạt tính từng mẻ, là công trình xử lý sinh học dựa trên nguyên lý bùn hoạt tính giống bể Aeroten nhưng các giai đoạn xảy ra trong cùng một bể (không có bể lắng 2).

Bể SBR hoạt động theo 5 pha:

Pha làm đầy ( fill ): thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1-3 giờ. Dòng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí.

Pha phản ứng, thổi khí ( React ): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, thường khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hóa có thể thực hiện, chuyển Nitơ từ dạng N-NH3 sang N-NO22- và nhanh chóng chuyển sang dạng N-NO3-.

Pha lắng (settle): Lắng trong nước. Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ.

Pha rút nước ( draw): Khoảng 0.5 giờ. Pha chờ : Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận

hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể.



Sơ đồ 1(bể Aeroten) Sơ đồ 2(bể Sbr)

sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh;

Aerotank xử lý liên tục, hàm lượng bùn sinh ra lớn nên có hiệu xuất xử lý tốt hơn, lưu lượng nhiều hơn;

Tốn diện tích xây dựng hơn;

Xử lý ô nhiễm nồng độ cao hơn;

Tháo bùn thường xuyên, quá trình lưu bùn vận hành phức tạp;

Chí phí xây dựng và bảo quản thấp hơn bể Sbr

sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh;

xử lý theo mẻ nên ít tốn năng lượng, điện, dễ dàng ứng phó với các sự cố xảy ra. nhưng xử lý lưu lượng thấp hơn;

SBR tiết kiệm diện tích .

Xử lý chất ô nhiễm có nồng độ thấp hơn;

Không rút bùn ra khi đang vận hành;

Có nhiều phương tiện hiện đại nên chi phí xây dựng và bảo trì hệ thống lớn hơn bể Aerotank.

So sánh sự khác nhau giữa sơ đồ 1 và sơ đồ 2:

Cả hai phương pháp trên đều được áp dụng rộng rãi, nhưng với nước thải có lưu lượng tương đối không cao (2400 m3/ ngày.đêm) thì chọn bể Sbr sẽ có nhiều ưu điểm hơn, bể Sbr không phải lưu bùn trở về, tiết kiệm diện tích xây dựng hơn, điều khiển tự động nên dễ dàng kiểm soát các giai đọa hoạt động...



3.1.3. Thuyết minh sơ đồ công nghệChọn sơ đồ 2 để thuyết minh:

Nước thải từ nhà máy qua hệ thống cống và được tập trung tại hầm chứa nước thải tập trung, do nước thải từ nhà máy chế biến sữa không chứa các tạp chất thô có kích thước lớn như (nhánh cây, lá cây...) nên ta không cần xây dựng thêm song chắn rác thô mà chỉ cần song chắn rác tinh. Song chắn rác tinh có nhiệm vụ chắn và giữa lại các tạp chất thô khó lắng và khó phân hủy để bảo vệ các công trình phí sau, rác thải được giữa lại ở song chắn rác sẽ được lấy bằng thủ công được vào thùng rác.

Nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ được đưa vào ngăn tiếp nhận , từ ngăn tiếp nhận nước thải sẽ tiếp tục qua bể tuyển nổi nhầm loại bỏ các ván dầu mỡ, các chất bơ trong quá trình chế biến sữa và các hạt cặn nhẹ khó lắng. Nhầm bảo vệ công trình xử lý sinh học của bể Sbr. Tại đây nước thải sẽ được sục khí tạo bọt để các cặn nhỏ và dầu mỡ bám vào và dễ nổi lên bề mặt hơn

Nước thải từ bể tuyển nổi sẽ tự chảy qua bể điều hòa. Bể được cấp khí từ máy thổi khí thông qua các đĩa phân phối khí đặt sát đáy bể nhằm điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải.

Tiếp theo, nước thải tự chảy qua bể lắng, lượng bông bùn có trong nước thải được lắng xuống đáy, định kỳ bùn này được bơm về bể chứa bùn.

Để đảm bảo đầu vào của bể SBR, nước thải sẽ được xử lý BOD5 và COD ở bể UASB trước.

Sau đó nước thải sẽ được xử lý sịnh học lần cuối ở bể SBR đê các đạt yêu cầu về các tiêu chuẩn xả thải.

Cuối cùng trong hệ thống xử lý nước sẽ được khử trùng Clo ở bể khử trùng nhầm loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh và thải ra nguồn tiếp nhận.



Chương 4

TÍNH TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

4.1.lưu lượng và hệ số không điều hòaBảng 4.1 lưu lượng nước theo giờ

Thời gian (h)

Lưu lượng (m3/h)

0 – 1 401 – 2 502 – 3 503 – 4 604 – 5 965 – 6 1126 – 7 1357 – 8 1568 – 9 1329 – 10 12810 - 11 11911 - 12 10212 - 13 8913 - 14 9514 - 15 13215 - 16 12416 - 17 9317 - 18 7818 - 19 7419 - 20 8520 - 21 9421 - 22 12022 - 23 13223 - 24 98



Lưu lượng ngày:

Qngày=2400m3/ngày

Lưu lượng nước lớn nhất:

Qhmax = 156 m3/h

Lưu lượng giờ nhỏ nhất:

Qhmin= 40 m3/h

Lưu lượng giây:

Lưu lượng giờ trung bình:

QhTB=

Qngày

24=2400 m3

24 h=600 m3/ngày

Trạm xử lý làm việc 3ca (24/24), vậy lưu lượng bơm trung bình giờ

Qb=QhTB=600m3/ngày

Hệ số giờ cao điểm:

k hmax=

Qhmax

QhTB =156

600=0.26

Hệ số giờ nhỏ nhất:

k hmin=

Qhmin

QhTB = 40

600=0.067

4.2. Tính toán các công trình xử lýNhiệm vụ: thiết kế thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến sữa.

Công suất thiêt kế: Q = 2400 m3/ngày.đêmTrường ĐH Tài Nguyên & Môi TRường TPHCMGVHD:ThS.Nguyễn Đan Bảo LinhSV: 28

q=Qh

max m3 /s3600 s /h

1000 l /m3=1563600

1000=43 . 33 m3 /s


Tính chất nước thải (bảng 3.1)

4.2.1 Tính toán song chắn rácCác thông số tính toán song chắn rác

Bảng 4.2 Các thông số tính toán song chắn rác

Thông số Làm sạch thủ côngKích thước song chắn:Rộng (mm)Dày (mm)Khe hỡ giữa các thanh (mm)Độ dóc phương đứng, độTốc độ chảy trong mương đặ song chắn rác(m/s)Tổn thất áp lực cho phép (mm)

5-1525 - 3825-5030-450.3-0.6

150

a) kích thước mương đặt song chắnchọn tốc độ chảy trong mương v = 0.6m/s. Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước là H= 0.7m. Chọn kích thước mương: rộng x sâu = BxH = 0.4m x 0.7m. vậy chiều cao nước trong mương là:

h=Qh

max

3600 sh

∗va∗B=

150 m3/h3600 s

h∗0.6 m

s∗0.4 m

=0.17m

chọn kích thước thanh rộng x dày = dxb = 5mm x 25mm và khe hở giữa các thanh w=30mm

b) kích thước song chắn rác

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

B=n*w + (n+1)*b

400 = n*30 + ( n+1)*5

Giải phương trình trên ta được n=11.2, nếu chọn n=12 ta có thể điều chỉnh khoảng cách giữa các thanh như sau:

400=12*w + (12+1)*5



W=28mm

4.2.2 Hầm tiếp nhậnChọn thời gian lưu nước trong hầm tiếp nhận là 30 phút

Thể tích bể là:

V= Q x t = 600 m3

ngay ,demx

30 phút

24 hngđ

x 60 ph= 12.5 m3

Chọn chiều dài hữu ích của bể h = 3m;

Chọn chiều cao dự trữ của mặt nước hbv = 1m;

Bể hình vuông cạnh a x a= 2m x 2m;

Kích thước hầm là

V= a x a x H = 2m x 2m x 4m

4.2.3 Bể tuyển nổiHiệu suất xử lý BOD đạt 5%, COD đạt 20% và cặn lơ lững là 45%, chất hoạt động bề mặt dầu mỡ đạt 80%.

COD=3200mg/l x ( 1 - 0.2 )=2560mg/l

BOD=2600mg/l x ( 1 – 0.04 )=2470mg/l

SS=2000mg/l x ( 1 – 0.045 )=1040mg/l

4.2.4 Bể điều hòaa) Nhiệm vụ

Bể điều hòa giúp điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải nhằm giảm kích thước và chi phí các công trình phí sau.

Trong bể có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và cân bằng nồng độ các chất trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể.

b) Tính toán



Xác định kích thước bể

Thể tích tích lũy

Thể tích tích lũy dòng vào của giờ thứ i được xác định theo công thức:

Vv(i) = Vv(i – 1) + Qi

Trong đó:

Vv(i – 1): thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó, m3

Qv(i): lưu lượng nước thải của giờ đang xét (thứ i), m3/h

Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i:

Vb(i) = Vb(i – 1) + Qb(i)

Trong đó:

Vb(i – 1): Thể tích tích lũy bơm của giờ trước đó, m3

Qb(i): Lưu lượng của giờ đang xét (thứ i), m3/h

Thể tích bể điều hòa:

Thể tích bể điều hòa có thể tính theo hai cách:

- Lập bảng

- Biểu đồ tích lũy



Bảng 4.3.1. lưu lượn theo giờ Qh,

thể tích tích lũy vào Vv(i) vá thể

tích tích lũy

bơmVb(i)


Thời gian (h)

Lưu lượng (m3/h)

Thể tích tích lũy vào bể m3(1)

Thể tích tích lũy bơm đi m3

Hiệu số thể tích (2)-(1)

0 – 1 40 40 100 601 – 2 50 90 200 1102 – 3 50 140 300 1603 – 4 60 200 400 2004 – 5 96 296 500 204(max)5 – 6 112 408 600 1926 – 7 135 453 700 2477 – 8 156 699 800 1018 – 9 132 831 900 699 – 10 128 959 1000 4110 - 11 119 1078 1100 2211 - 12 102 1180 1200 2012 - 13 89 1269 1300 3113 - 14 95 1364 1400 3614 - 15 132 1496 1500 415 - 16 124 1620 1600 -20(min)16 - 17 93 1713 1700 -1317 - 18 78 1791 1800 918 - 19 74 1865 1900 3519 - 20 85 1950 2000 5020 - 21 94 2044 2100 5621 - 22 120 2164 2200 3622 - 23 132 2296 2300 423 - 24 104 2400 2400 0


Thể tích lý thuyết bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích lũy:

Vdh(lt) = Vmax - Vmin = 204 - ( - 20) = 224 m3

Thể tích thực tế của bể điều hòa:

Vdh(tt) = (1.1 – 1.2) Vdh(lt) = 1.2 x 224 = 268.8 m3

Chọn chiều cao làm việc của bể là: Hlv = 4m

Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0.5m

Vậy chiều cao xây dựng bể là: H = Hlv + hbv = 4.5m

Chọn bể có tiết diện ngang hình chữ nhật



Diện tích mặt bằng bể:

Chọn bể có tiết diện ngang hình chữ nhật. Chọn chiều dài bể: L = 10m và chiều rộng bể: B = 6m

Dạng xáo trộnCác dạng xáo trộn trong bể điều hòa được thể hiện trong bảng 2.5

Bảng 4.3.2 Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa

Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị

Khuấy trộn cơ khí 4 – 8 W/m3 thể tích bể

Tốc độ khí nén 10 – 15 Lít/m3.phút (m3 thể tích bể)

( Theo xử lý nước thải đô thị và công nghệ, Lâm Minh Triết, 2004 - Trang 422 )Giả sử khuấy trộn bằng hệ thống máy thổi khí. Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn:

Trong đó:

R : Tốc độ khí nén, chọn R = 12 l/m3.phút = 0,012 m3/phút

Vdh(tt) : Thể tích thực tế của bể điều hòa, m3

Bảng 4.3.3 Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí

Loại khuếch tán khí – cách bố trí

Lưu lượng khí

Lít/phút.cái

Hiệu suất chuyển hóa oxy tiêu chuẩn ở độ sâu 4,6m, %

Đĩa sứ - lưới 11 – 96 25 – 40Chụp sứ - lưới 14 – 71 27 – 39Bản sứ - lưới 57 – 142 26 – 33Ống plastic xốp cứng bố trí:+ Lưới+ Hai phía theo chiều dài (dòng

68 – 11385 – 311

28 – 3217 – 28


Am=VH

=268 . 84,5

=59. 7 m2

Qkhí=R×V dh( tt )=0 ,012×268.8=3 .22 m3/ phút=193 .2m3/h=53 .66 l / s


chảy xoắn hai bên)+ Một phía theo chiều dài (dòng chảy xoắn một bên) 57 – 340 13 – 25

Ống plasitc xốp mềm bố trí:+ Lưới+ Một phía theo chiều dài

28 – 19857 – 298

26 – 3619 – 37

Ống màng khoan lỗ+ Lưới+ Một phía theo chiều dài

28 – 11357 – 170

22 – 2915 – 19

Khuếch tán không xốp (nonporous diffusers)+ Hai phía theo chiều dài+ Một phía theo chiều dài

93 – 283283 – 990

12 – 239 – 12

(Theo xử lý nước thải đô thị và công nghệ, Lâm Minh Triết, 2004 - Trang 423 )

Chọn ống khuếch tán khí plastic xốp cứng bố trí dạng lưới theo chu vi thành có lưu lượng khí 80 l/phút. Vậy số ống khuếch tán khí là:

Chọn số đĩa khuếch tán khí trong bể là 40 đĩa.

Cách bố trí ống phân phối khí

Với diện tích đáy bể 10 x 6 m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo

chiều dài bể, các ống đặt trên giá đỡ cách đáy 20 cm.

Chọn số ống nhánh dẫn khí là 8. Vậy mỗi ống nhánh có 5 đĩa, mỗi ống nhánh cách

nhau 1m, 2 ống ở hai bên mép tường cách tường 1.5m. Mỗi đĩa cách nhau 1m.

Trụ đỡ đặt giũa 2 đĩa kế tiếp nhau trên 1 nhánh ống, kích thước trụ đỡ:

B × L × H = 0.3 m × 0.3 m × 0.2 m

Lưu lượng khí trong ống phân phối chính: Q = 193.2 m3/h = 0.054m3/s

Vận tốc khí trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 15 ÷ 20 m/s. Chọn vkhí = 15 m/s

Đường kính ống dẫn khí chính:

D=√ 4×Qπ×v

=√ 4×0 .054π×15

=0 . 0677 m


n=qkhí

r=3220

80=40 .25 cái


Chọn ống dẫn khí làm bằng sắt tráng kẽm, D = 70

Lưu lượng khí trong ống nhánh dẫn đến mỗi bể:

qkkn =

Qkk

Nnh=193 .2

8=24 . 15 m3/h=0 .0067 m3 /s

Đường kính ống dẫn khí nhánh:

dnh=√ 4×qkkn'

π×v=√ 4×0 .0067

π×15=0 .023 m

Chọn ống dẫn khí nhánh làm nhựa PVC, D = 25.

Tính và chọn máy thổi khíÁp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí

Trong đó:

hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, m

hc : Tổn thất áp lực cục bộ; hd + hc 0,4m; chọn hd + hc = 0,4m

hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối; hf 0,5m; chọn hf = 0,5m

H : Chiều sâu hữu ích của bể điều hòa; H = 4m

Áp lực không khí:

Công suất máy thổi khí:

Trong đó:

P : Áp lực không khí; P = 1,474atm

η : Hiệu suất máy thổi khí; η = 0,7 – 0,9; chọn η = 0,8


H tt=hd+hc+hf +H=0,4+0,5+4=4,9 m

P=1033+H tt

1033=1033+4,9

1033=1 , 474 atm

N=34400×( P0 , 29−1 )×Qkhí

102×η=

34400×(1 ,4740 ,29−1 )×3 .22×10−3

102×0,8=0 ,16 KW=0 ,2176 Hp


Qkhí : Lưu lượng khí, m3/s

Chọn 1 máy thổi khí công suất 0,3Hp. Với 1KW = 1,36 Hp

Tính toán đường ống dẫn nước vào và ra của bể điều hòa

Lưu lượng nước thải đầu vào Qmaxh =156 m3 /h

Đường kính ống dẫn nước thải vào bể điều hòa:

Chọn ống dẫn nước thải là ống gang, D = 200mm

Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:

thỏa mãn yêu cầu

Đường kính ống dẫn nước ra lấy bằng đường kính ống dẫn nước vào Dra = 200 mm.

Tính và chọn bơm

Lưu lượng cần bơm: Qmax,h = 156 m3/h

Đường kính ống: D = 200 mm

Chọn ống PVC có đường kính 200 mm, chiều dày 2 mm.

Cột áp của bơm H = 8 – 10 mH2O, chọn H = 8 mH2O.

Công suất bơm:

N =

QρgH1000 η

= 156×1000×9 .81×81000×0. 8×3600

= 4.25 Kw = 5.7 Hp

Chọn 2 bơm chìm công suất 6 Hp, hoạt động luân phiên.

Bảng 4.3.4 Bảng tóm tắt kết quả tính toán bể điều hòa

Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị


D=√ 4×Qmaxh

π×v×3600=√ 4×156

π×1,5×3600=0 ,19m

v=4×Qmax

h

π×D2×3600= 4×156

π×0 ,192×3600=1 .5 m /s


Thể tích xây dựng Vxd m3 268.8

Chiều dài L m 10

Chiều rộng B m 6

Chiều cao xây dựng Htc m 4.5

Tốc độ khí nén để xáo trộn qkk m3/m3.phút 0.012

Lượng khí nén cần thiết Qkhí m3/h 127.2

4.2.5 Bể trung hòa- Chọn thời gian lưu nước trong bể là t=0.5h- Thể tích bể là Vth=100 x 0.5=50m3

- Chọn bể hình chữ nhật chiều cao h=2.5m, hbv=0.5m- Kích thước bể trung hòa L x B x H = 12.5m x 4m x 3m

4.2.6 Bể lắng đứngBể lắng hoạt động theo nguyên lý lắng trọng lực, chọn tính toán bể lắng đứng. Nhiệm vụ của bể lắng là lắng và giữa lại các chất rắn lơ lững, các hạt cặn lớn để đảm bảo cho các công trình phía sau hoạt động an toàn và đảm bảo yêu cầu về các chỉ tiêu đầu vào của bể UASB và Sbr...

Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm được tính theo công thức



f= Qmaxs

V tt =0.041

0.03 =1,4m2

- Qmax,s =Qmax, h

3600= 150

3600=0.041m3/s

- Vtt=30mm/s(0.03m/s), điều 6.5.9. TCXD-51-84. Diện tích tiết diện ướt của bể lắng:

F= Qmax s

V tt = 0.041

0.0008=51,25m2

- Vtt=0.8mm/s(0.008m/s), điều 6.5.4. TCXD-51-84. Chọn 2 bể lắng đứng và tiết diện mỗi bể sẽ là

F1=F+ f

n =1.4+51,252 =26.325m2

Diện tích ống trung tâm của 1 bể

f1=fn=1.4

2 =0.7m2

Đường kính mỗi bể được tính theo công thức

D=√ 4× F1

π=√ 4 ×26.325

3.14=5.8m≈6m

Đường kính ống trung tâm

d=√ 4 × f 1

π=√ 4 × 0.7

3.14=0.9m

chiều cao tính toán của vùng lắng

htt= v × t =0.0008 x 1.5 x 3600=4.3m

trong đó: t=1.5 h, thời gian lắng.

Chiều cao phần nón của bể lắng đứng được tính theo công thức

hn= h2 + h3=( D−dn

2 ) x tgα=( 6−0.62 ) x tg500 = 3.2m

trong đó:



- h2: chiều cao lớp trung hòa,m;- h3: chiều cao giả định lớp cặn lắng trong bể;- D: đường kính của bể lắng, D=6m;- dn: đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, lấy dn=0.6m;- α :góc nghiên của đáy lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500(Điều

6.5.9-TCXD-51-84).chọn α =500. Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng

4.3m. Đường kính miệng loe ống trung tâm lấy bằng chiều cao của ống loe và bằng 1.35

đường kính ống trung tâm.

dl = hl=1.35 x d =1.35 x 0.9 = 1.2m

đường kính tấm hắt(tắm chắn) bằng 1.3 lần đường kính miệng loe và bằng:dch=1.3×d1= 1.3 x 1.215=1.6m

(Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170). Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt

tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức:

L=4 Qmax, s

vk × π ×(D+dn)=

4× 0.0410.02× 3.14 ×(6+0.6)=0.4m

Trong đó:

Vk: tốc độ nước chảy qua khe hở giữa miệng loe và ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk≤

20mm/s, chon vk =20mm/s=0.02 m/s.

Chiều cao tổng cộng của bể lắng

H=htt+hn+h0=4.3+3.2+0.5=8m

H0=0.3m:chiều từ mực nước đến thành bể.

Chiều cao công tác 0.5m.

Tính toán máng thu nước Đường kính máng thu nước:

Dm=0.8D= 0.8 x 6 = 4.8m



Chiều dài máng thu nước:

Lm=π × 4.8 =15.1m

Tải trọng nước trên 1m dài của máng:

aL = QLm

=2400 m3/ngày15.1m

= 158 m3/m(dài)ngày

Hiệu quả lắng cặn- Tốc độ lắng của cặn

u¿ H3.6 ×t

= 4.33.6 ×1.5

=¿ 0.8mm/s

- Hàm lượng chất lơ lững của nước thải dẫn đến bể lắng đợt I: Chh' ' =¿400mg/l

- Hiệu suất lắng lấy theo Bảng 3-27(xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết), với Chh

' ' =¿400mg/l, tốc độ lắng của hạt lơ lửng u=0.8mm/s có E1=47%.- Hàm lượng cặn trôi ra khổi bể lắng đứng được tính theo công thức:

C1¿Chh

' ' (100−E1)100

=400 (100−47)

100=¿212mg/l

Tính máng răng cưaĐường kính máng răng cưa:

Drc = Dm = 4.8mChiều dài máng răng cưa:

lm = x Drc = 3,14 x 4.8 = 15,072( m)Máng răng cưa xẻ khe thu nước chữ V góc 900, chiều cao khe là 100mm, bề rộng mỗi khe 100mm, hai khe kế tiếp cách nhau một khoảng 80 mm. Chiều cao máng thu nước là 360mm, bề dày máng răng cưa là 5mm, máng được bắt dính với thành bể lắng.

Hiệu quả khử BOD5

EBOD¿t

a+b × t= 1.5

0.018+0.02 ×1.5=¿31.25%

- BOD5 còn lại sau bể lắng 1 BOD5=1664(1 – 0.3125)=1144 mg/l.

4.2.7 Bể UASBBảng 4.3 các thông số đầu vào bể UASB



Thông số Giá trị Đơn vị(m3/ngày)SS 212 mg/lBOD5 1144 mg/lCOD 1600 mg/lpH 6.1

Tỉ lệ BOD5

COD=1144

1600=0.175>¿0.5 (thích hợp cho xử lý sinh học).

Lựa chọn các thông số thiết kế:

- Y: hệ số sản lượng tế bào (chọn Y=0.04 gVSS/gCOD)- Kd: hệ số phân hủy nội bào (chọn kd=0.03 ngày)- θc: thời gian lưu bùn (chonθc=60 ngày)- K s: hằng số vận tốc ( chọn K s=360 mgCOD/l)- μm: tốc đọ tăng trưởng riêng cực đại (chọn μm=¿0.25 gVSS/gVSS.ngày)- Lượng bùn phân hủy kị khí ban đầu TS=5%- Tỉ lệ MLVSS:MLSS của bùn trong bể UASB=0,75- Tải trọng bề mặt LA=12m3/m2.ngày.- Tải trọng thể tích L0=3kg COD/m3.ngày- Tỉ lệ COD không tan: a=0.3 Diện tích bề mặt lắng

A=Qngày

LA=

2400 ( m3

ngày)

12( m3

m2 . ngày )=¿200m2

Thể tích ngăn phản ứng của bể UASB:

V r=QngàyCOD vào

L0=

2400 ( m3

ngày)× 1600( kgCOD

m3 )×10−3

3=1280

m3

Chọn 10 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên là

W=√ An

=√ 20010

=¿4m

Chiều cao phần phản ứng



H¿V r

A=1280m3

200 m2 =6.4m

Chiều cao phểu thu khí hp=1.5m; chiều cao bảo vệ hbv=0.3m.

Chiều cao tổng cộng của bể:

Htc=1.5+0.3+6.4=8.2m

Giả sử mỗi đơn nguyên gồm hai phểu thu khí, mỗi phểu có chiều cao 1.5m, đáy phểu thu khí có chiều dài bằng cạnh nguyên: 1=W=4m và chiều rộng w= 1.65m.

Vậy diện tích bề mặt khe hở giữa các phểu thu khí là:

Akh

A=

A−A p

A×100=

( 4m× 4 m )−2(4 m× 9m)4 m × 4 m

× 100=¿0.175

Trong đó :

A:diện tích bề mặt bể

Akh:diện tích khe hở giữa các bể thu khí

Ap:diện tích đáy phểu thu khí

Giá trị này nằm trong khoảng Akh/A=15-20%

Giả sử mỗi đơn nguyên có 8 ống phân phối và diện tích trung bình cho mỗi đầu phân phối là:

an¿4× 4

8=¿2m2/đầu ∈(2÷5% )

lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể(TS=5%)

Mb¿Css V r

TS=

30( kgSSm3 )× 1280 m3

0.05× 1 tấn

1000 kg=¿786 tấn.

Trong đó:

Css= hàm lượng bùn trong bể, kg/m3.

Vr=thể tích ngăn phản ứng.



TS=hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy ban đầu.

Hiệu quả xử lý của bể UASB đối với COD là 65%, BOD là 75%, SS là 20%.

- Hiệu quả xử lý COD

CODra=(1-ECOD)×CODvào¿(1-0.65)×1600¿560mg/l

- Hiệu quả xử lý BOD

BODra=(1-EBOD)×BODvào¿(1-0.75)×1144=¿286mg/l

- SS đầu ra

SSra=(1-ESS)×SSvào¿(1-0.2)×212=¿169.6mg/l

- COD có trong SS ra khỏi bể UASB với tỉ lệ COD/SS=1.8 là CODss=169.6(mg/l)×1.8 gCOD/gSS=305(mg/l)

- COD hòa tan trong nước thải đầu ra(nồng độ chất nền) S0=(CODra-CODss)×(1-a)=(560-305)×(1-0.3)=178.5mg/lTrong đó a là tỉ lệ COD không tan trong nước

Thời gian lưu bùn trong bể UASB được tính theo công thức

SRT¿( μm× s0

K s+S0−K d)

−1

=( 0.25( gg

. ngày)×178.5 mg / l

360( gm3 )+178.5 mg / l

−0.03( gg .ngày

))−1

=19 ngày

Thời gian bùn thực tế với hệ số an toàn f=1.5 làSTR=19×1.5=28 ngày( lấy tương đương 30 ngày).

Lượng sinh khối bùn sinh ra mỗi ngày

Px¿Y [ ( S0−S ) Qngày )

1+Kd θc=

0.04 kgVS/ KgCOD [ (1600−560 ) mg /m3× 2400 m3/ngày ]

[1+ (0.015 ngày−1× 30 ngày )]× 1000 g /kg=68 kgVS/ngày

Trong đó

S0:nồng độ COD đầu vàoS:nồng độ COD đầu ra

Lượng bùn dư bơm ra mỗi ngày:



Qw=P x

0.75× C ss= 68kgVS /ngày

0.75 VS/ KgSS ×30( kgSSm3 )

=¿3m3/ngày

Chất rắn từ bùn dư

Mss= Qw×Css=3 m3/ngày×30 ( kgSSm3 )=¿90kgSS/ngày.

Đường kính ông dẫn nước sang bể SBRNước từ bể UASB tự chảy sang bể SBR với vận tốc v = 1m/s

D = √ 4 ×Qπ × v

= √ 4 × 2400 m3/s3.14 × 1m/ s×24× 3600

= 0.18 m

Chọn PVC có ∅=180

Lượng COD cần khử trong ngày

G=Qngày × (COD vào−COD ra)=2400 (1600−560 )×10−3=2496kgCOD/ngày

Lượng khí sinh ra tương ứng rong bể là 0.5m3/kgCODVkhí¿ 0.5m3/KgCOD× G = 0.5m3/KgCOD × 2496kgCOD/ngày

= 1248 m3/ngày= 76 m3/h = 0.02 m3/s

Thể tích khí metan sinh ra là 0.35 m3/kgCODVkhí¿ 0.35m3/KgCOD× G = 0.35m3/KgCOD × 2496kgCOD/ngày

= 873.6 m3/ngày= 36.4 m3/h = 0.01 m3/s

Tính ống thu khíKhí di chuyển trong ống với vận tốc là v =10m/sĐường kính ống dẫn khí

Dkhí = √ 4×V khí

vkhí × π=√ 4×0.02 m3/s

10 m /s× 3.14=¿0.05m

Chọn ống thu khí bằng inox có ∅=50



4.2.8 Bể SBRLà bể xử lý nước bằng bùn hoạt tính từng mẻ, giống bể Aeroten nhưng các giai đoạn hoạt động xảy ra trong cùng một bể (không có bể lắng 2 sau như ở bể Aeroten).

Có 5 giai đoạn (pha) trong 1 mẽ:

1. Giai đoạn làm đầy

2. Giai đoạn khử Nitơ / tạo không khí

3. Giai đoạn lắng cặn

4. Giai đoạn lấy bùn ra

5. Giai đoạn lấy nước sạch ra

Bảng 4.4 các thông số đầu vào và đầu ra bể SBR

Thông số Thông số đầu vào Thông số đầu ra (đạt QCVN 40:2011/BTNMT, loại B)

Đơn vị

COD 560 150 m/lBOD 286 50 m/lSS 169.6 100 m/l

Các thông số vận hành:

Chỉ số thể tích bùn: Giá trị SVI nằm trong khoảng 100-150 (ml/g), giá trị SVI cao hơn 150 nghĩa là bùn lắng không tốt. Chọn SVI=120 ml/g.

Độ tro của cặn Z=0.3(thường từ 0.2 - 0.3) Tỷ số căn bay hơi/cặn lơ lửng là 0.7 Hệ số động học Y=0.4 mgVSS/mgBOD5 và kd=0.05 ngày-1

1g chất rắn phân hủy sinh học = 1.42g BOD5



BOD5=0.68BOD20 Tỉ lệ MLVSS/MLSS=0.8

a) Hàm lượng COD có khả năng và không có khả năng phân hủy sinh họcKý hiệu:

- COD có khả năng phân hủy sinh học: bCOD- COB không có khả năng phân hủy sinh học: nbCOD- Hàm lượng chất lơ lửng phân hủy sinh học:nbSS

Hàm lượng COD không có khả năng phân hủy sinh học (5-10% COD ban đầu)

nbCOD=10%CODvào=0.1×560=56mg/l

hàm lượng COD có khả năng phân hủy sinh học

bCOD= CODvào−¿nbCOD =560−¿56=504mg/l

Hàm lượng TSSvào=169.6

Ta có MLVSSMLSS = 0.8 VSSvào=169.6×0.8=135.68 mg/l

hàm lượng chất lơ lửng không có khả năng phân hủy sinh học được tính theo công thức

nbSS=SSMLVSS

MLSS(1−0.68)=169.6 mg/l× 0.8 ×(1- 0.68)=43.42 mg/l

Cặn lơ lửng đầu vào LSSvào= 169.6 – 43.42=126.19 mg/l (cặn có thể phân hủy sinh học)

b) Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước đầu ra:LBOD5 đầu ra = LBOD5 hoà tan + LBOD5 chứa trong cặn lơ lửng = 50 mg/llửng đầu ra:+ LBOD20 chứa trong cặn lơ lửng= 0,65 x 50 = 32.5 mg/l+LBOD20 khi bị oxy hoá hết chuyển thành cặn tăng lên 1,42 lần (1 mg BOD5 tương đương 1,42 mg O2)=1,42 x 32.5 = 46.15 mg/l+ Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra: LBOD5 chứa trong cặn lơ lửng = 0,68 x 46.15 = 31.382 mg/l Lượng chất hữu cơ theo BOD5 hoà tan khi ra khỏi bể:LBOD5 hoà tan = 50 – 31.382 =18.618 mg/l

c) Xác định chu kỳ vận hành của bể SBR- Ta xây dựng 4 bể SBR. Giả sử 1 mẻ hoạt động là 12 h



- Ta có : Tc= Tf + Ta+Ts+Td+Ti = 12 h

Bảng 1.5: Giờ vận hành bể SBRTc Thời gian tổng cộng của quá trìnhTf Thời gian làm đầyTa Thời gian phản ứngTs Thời gian lắng tĩnhTd Thời gian rút nướcTi Thời gian chờ

Tc= 6 hTf = 3 hTpư = 1.5 hTl = 1hTr.n =0.5 hTi = 0 h

- Số chu kỳ một bể hoạt động trong một ngày: n1 = 24/12 = 2 chu kỳ- Số chu kỳ cả 2 bể hoạt động trong một ngày: n2 = 2 bể x 2 mẻ/bể = 4chu kỳ- Thể tích phần lấp đầy cho một chu kỳ: Vlđ = 2400 / 4 = 600 m3

d) Xác định kích thước bểTa có : Tổng lượng SS dòng vào = Tổng lượng SS sau lắng: VTX = VbXb

Trong đó: VT : thể tích 1 bể SBR , m3

X : Nồng độ MLSS trong dòng vào, X = 3500 mg/lVb : Thể tích bùn lắng sau khi rút nước, m3

Xb : Nồng độ MLSS trong bùn lắng, mg/lXb = 1/SVI = 1/120 = 6,66 ×10-3 g/ml= 8333,3 (g/m3)

- Ta có tỉ số V b

V t=

XMLVSS

Xb= 3500

8333.3=¿ 0.42

- Để đảm bảo SS không ra khỏi bể khi gạn nước, ta tính thêm 20 %:

V b

V t= 1.2 ×0.42 =0.5

- Ta có : Vt = Vlđ + Vb => V lđ

V t +

V b

V t = 1 =>

V lđ

V t ¿ 1 – 0.5 =0.5

- vậy thể tích bể SBR: Vt= V lđ

0.5= 600

0.5 = 1200 m3

Xác định chiều cao xây dựng của bể SBR, Hxd:Chiều cao xây dựng của bể SBR được tính theo công thức:Hxd= h + hbv Trong đó:

H: chiều cao công tác bể SBR, thường dạo động 5-8m; chọn H=6m bao gồm:H= hn + hb + hat



hn: chiều cao lớp nước hn=50%H= 50%× 6= 3mhb: chiều cao bùn hb=47%H= 42% × 6 = 2.52mhat: chiều cao an toàn hat=8%H= 8% ×7 = 0.48mhbv:chiều cao bảo vệ tính từ mực nước đến thành bể; hbv=0.8m;

Hxd=6+0.8=6.8m

Diện tích mặt bằng bể SBR: F¿V t

H = 1200

6 = 200 m2

Chọn kích thước bể : B x L = 10 m x 20 m = 100 m2

Thời gian lưu nước tổng cộng của cả 2 bể

Tn=V t ×2Qngày

¿ 1200 m3× 22400 m3/ngày

¿1 ngày=24h

e) Thời gian lưu bùn chọn ( quy phạm 10÷30 ngày)PX,TSSθC=Vt XMLSS= 1200 m3 × 3500 g/m3 ×1kg/10-3g= 4200 kg

PX,TSSθC= Y × Q×(S0−S )θc

1+Kd θC + f d Kd QY ¿¿ + Q(nbVSS)θC + Q(TSS0 – VSS0)θC

Trong đó:θC: thời gian lưu bùn, ngàyQ: lưu lượng trung bình ngày ứng với mỗi bể, Q=1200m3/lY: hệ số sản lượng bùn, là thoog số động học xác định bằng thực nghiệmChọn Y=0.4 mgVSS/mgbCODnbVSS: Hàm lượng VSV không phản ứng sinh học, nbVSS=43.42 mg/lS0: nồng độ nước thải đầu vào, S0= 504mg/lS: nồng độ nước thải đầu ra

S0-S S0

fb: tỉ lệ vụn tế bào, fb=0.15Kd,T=K20θT −20=0.12mg/mg.ngày × (1.04)25-20= 0.146mg/mg.ngày

2100×103= 0.4 ×1200 ×504 θc

(1+0.146θC ) 0.85 + 0.15× 0.146 ×1200 ×0.4 ×504 θC

2

(1+0.146 θC ) 0.85

+ 1200×43.42θC + 1200(169.6 – 135.68)θC

θC= 17.5 ngày (chọn 18 ngày)f) Nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể

- Thể tích mỗi ngăn SBR:

V=Q∗So

X∗( F / M ) (m3)

Trong đó:



X: Nồng độ bùn hoạt tính, mg/lV: Thể tích 1 bể SBR, m3

F/M: Tỷ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính, F/M = 0,1grBOD5/1gr bùn hoạt tính.Q: Lưu lượng cần xử lý 1 mẻSo :LBOD5 đầu vào

Nồng độ bùn hoạt tính trong bể: V=S0 ×Q

X × F /M ¿ 600× 286

1200× 0.1=1430(mg/l)

- Hàm lượng chất hữu cơ bay hơi trong cặn lơ lửng đầu vào:65% x LSS = 0,65 x 126.19 = 82 (mg/l)- Nồng độ bùn cặn thực trong bể: X1 = Xcặn vô cơ + X / 0,7 X1 = (126 – 82) + 1430 / 0,7 = 46,375 + 2243,6 = 2087(mg/l)- Khối lượng bùn hoạt tính cần có trong bể ( không xả đi):Gbùn= V × X = 1200 × 1430 × 10-3 = 1716(kg)- Khối lượng bùn cặn trong bể: Go = 1200x 2087 x 10-3= 2504 (kg)Thời gian lưu bùn là 18 ngày. Mỗi bể làm việc 2 mẻ/ngày, sau 18 ngày mỗi bể sẽ làm viêc 36 mẻ.- Chọn thời gian lưu bùn là 25 ngày. Mỗi bể làm việc 2 mẻ/ngày, nên sau 25 ngày thì mỗi bể làm việc 50 mẻ.

- Ta có lượng bùn trong bể trong mẻ thứ n là: Gn¿G0 ×∑n=1

10 P xn

0.7+SS0 (kg)

Trong đó:G0 : Lượng bùn cần duy trì trong bể sau mỗi lần xả, G0= 2675,87 kgPx : Lượng bùn sinh ra trong mẻ thứ n, kgSS : Lượng cặn hữu cơ đi vào bể mỗi mẻ, kgPxn =Y (So – S)Q – Kd.Gn-1

Trong đó:Y : Hệ số động học = 0,5 mg/mgSo : Lượng BOD5 đầu vào: So = 314,1 mg/lS : Lượng BOD5 hoà tan khi ra khỏi bể: S = 14,06 mg/lKd = 0,05 ngày-1 Gn-1 : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể ở mẻ trước.- Mẻ thứ nhất:Px1= 0,6 × (286 – 18.67) × 600 ×10-3

- 0.05 × 1716 = 10.43 (kg)SS1 = (126.9 – 82) × 600 × 10-3 = 26,4 Tổng bùn cặn sau mẻ thứ nhất : G1 = Go + Px1/0.7 + SS1 = 2504 + 10.43/0.7 + 26.4 = 2545.3(kg)



Lượng bùn cần xả sau mẻ 1:Gxả = G1 – Go = 2545.3 – 2504 = 41.3 (kg)- Mẻ thứ hai:Px2= 0,6 × (286 – 18.67) × 600 ×10-3

- 0.05 × (1716+10.43) = 9.9 (kg)G2 = G1 + Px1/0.7 + SS1 = 2545 + 9.9/0.7 + 26.4 = 2918.3. Thể tích bùn cần thải bỏ:

Vb¿Gxả

ρ× X s=¿

41.31.02× 8333.3× 10−3 =¿ 4.8m3

Thể tích thực của bùn sau 1 chu kì:

Vb=G2

ρ× X=

2918.31.02× 8333.3× 10−3 =343.3m3

Chiều cao bùn trong bể sau một chu kỳ:

Hb=V b

F=343.3

200= 1.71m

Tốc độ rút nước ra khỏi bể SBRLưu lượng nước rút ra khỏi bể = lưu lượng nước lấp đầyVF=VD= 600m3

tD= 0.5h=30 phút

tốc độ rút nước=60030 = 20m3/phút

Xác tỉ số F/M và tải trong BODTải trong thể tích:

LBOD=Q× S0

VTtrong đó:

- Q : lưu lượng nước thải, Q=1200 m3/ngày.bể- S0: hàm lượng BOD đầu vào, S0=286 g/m3

- VT:thể tích bể, VT=600 m3

LBOD=1200 m3

ngày×286 g /m3

600m3 = 572 g/ngày = 0.572 kg/ngày

Tỉ số F/M:

F/M==Q× S0

XV=

1200 m3

ngày×286 g /m3

3500 × 600m3 = 0.13g/g.ngày

Xác định lượng oxy cần thiếtLượng oxy yêu cầu cho mỗi bểR0=Q(S0-S)-1.42 PX



PX,bio= Y × Q×(S0−S )θc

1+Kd θC + f d Kd QY ¿¿

= 0.4 ×1200 ×5041+0.146× 18 + 0.15× 0.146 ×1200 ×0.4 ×504 ×18

1+0.146 ×18 =92967g/ngày=93kg/ngày

Mỗi bể hoạt động 2 chu kỳ, mỗi chu kì, mỗi chu kỳ thời gian sục khí là 2h, do đó lượng O2 cần cung cấp trong bể 1h cấp khí là:

Moxy=93 kh/ng

2×2 =23.25 kg/h

Công suất Oxy thồi khí là 23.25/3=7.75 kgO2/h

- Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nước thải:

D=Z ×( La−Lt)

K 1 K 2n1n2(C p−C)(m3/m3).

Trong đó:Z: Lưu lượng oxy của không khí, đơn vị tính bằng mg để giảm 1mg BOD5.Với bể Aerôten làm sạch không hoàn toàn thì z = 0,9 (mg/mg).La, Lt: LBOD5 của nước thải trước và sau xử lý.k1: Hệ số kể đến kiểu thiết bị nạp khí. Ta có k1 = 2, Imax = 50 m3/m2.h ứng với f/F = 0,5.k2: Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị, ta có k2=2,52, Imin = 3,5 m3/m2.h với h = 4 m (Chọn h = 3 m)n1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải.n1 = 1 + 0,02. (ttb - 20) = 1 + 0,02. (37,5 - 20) = 1,35.n2: Hệ số kể đến mối quan hệ giữa tốc độ hòa tan của oxy vào hỗn hợp nước và bùn với tốc độ hòa tan của oxy trong nước sạch. Đối với nước thải sản xuất, lấy n2 = 0,7 .Cp: Độ hoà tan ôxy của không khí vào trong nước:

Cp=Ct ×(10.3+ h

2)

10.3=

33.975 ×(10.3+ 72 )

10.3= 45.5

Ct: Độ hoà tan của oxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất.. Theo đó ứng với nhiệt độ 37,5oC và áp suất khí quyển 760 mm thủy ngân, ta có CT = 33,975 (mg/l).C: Nồng độ trung bình của oxy trong Aeroten (mg/l) lấy bằng 2 mg/l.

D=0.9 (286−50)

2 ×2.52 ×0.7 ×1.35 (45.5−2)=1.02 (m3/m3)

- Xác định cường độ nạp khí: I A=

DHta (m3/m2.h)

Trong đó:



HA: Chiều sâu làm việc của Aeroten, H= 7 m.ta : Thời gian nạp khí cho Aeroten, ta = 5,2 h.

I A=1.02× 7

5.2 =1.3 (m3/m2.h)

Ta có: IA = 1.3 (m3/m2.h) < Imin = 3,5 (m3/m2.h). Như vậy cần phải tăng thêm lưu lượng không khí để đạt giá trị Imin.

D=I min ×t

H=3.5 × 5.2

7=2.6 m3/m3

Lưu lượng không khí cần cấp cho 1 mẻ:QK

A=D ×Qtb=2.6×100=260 (m3/h)= 0.072 m3/s =4333 (l/phút) Hệ thống phân phối khí được bố trí trên thành bể rồi chạy dọc theo thành bể xuống đáy bể với các ống nhánh. Ống chính được đặt trên thành bể với lưu lượng khí thổi vào Q ch = 0,072 m3/s.Lưu lượng vào mỗi ống nhánh là: qn = Qnh/3 = 0.07/3 = 0.023 (m3/s).Đĩa phân phối khí:Lưu lượng max: 10 m3/h,Đường kính: 270mm ( đĩa Tinh); 144mm (đĩa Thô), chiều cao đĩa: 60mm

Chọn thiết bị phân phối khí loại đĩa sứ, bố trí dạng lưới với lưu lượng khí là7.2 m3 /h≈120 l/phút.cái

Suy ra số đĩa sứ cần dùng trong một mẻ một bể là: Qch / 120 = 4333/120 = 35 (cái)

Số đĩa trên một nhánh: 36/3 = 12 đĩa trên 1 nhánh. Khoảng cách giữa các đĩa trên một nhánh là 9/14 = 0,64 m. Lưu lượng vào ống chính là Qch = 0,07 m3/s và vận tốc từ (9 ¿ 15m/s), chọn đường kính D = 90 mm.

Tiết diện ống chính : S=π × D 2

4=3.14 × 0.092

4=6.3×10-3 m

Ta có, vận tốc khí đi trong ống : v = Qch/S = 0,07¿6.3 ×10-3 m = 11 m/s ∈ (9 ¿ 15) m/s Lưu lượng vào mỗi ống nhánh là qn = 0,02 m3/s, với vận tốc từ (6 ¿ 9 m/s), chọn đường kính ống nhánh d = 60mm, v = 7 m/s.



Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ5.1 Kết luậno Hệ thống vận hành đạt tiêu chuẩn xả thải loại QCVN40:2011/BTMT loại

B.o Giải quyết được vấn đề chính về chất hữu cơ của nươvs thải chế biến sữa.o Các chất hữu cơ phức tạp được lọc kỹ qua từng giai đoạn.o Hệ thống có thể vận hành tự động hoặc có thể điều khiển bằng tay.

5.2 kiến nghịo Cần kiểm tra trú trọng chất lượng nước thải và phòng chống cháy nổ. Tiếp

tục chương trình giám sát môi trường hằng năm báo cáo về Sở.Trường ĐH Tài Nguyên & Môi TRường TPHCMGVHD:ThS.Nguyễn Đan Bảo LinhSV: 54


o Khí thải UASB có thể thu gom để làm khí đốt, nên cần có biện pháp thu gom tận dụng hợp lý.

o Tăng cường cây xanh trong nhà máy đảm bảo diện tích cây xanh trong nhà máy và tạo mỹ quan cho nhà máy đồng thời cũng là biện cải thiện môi trường không khí trong khuôn viên máy.

Phụ lục 1

Đĩa thổi khí



Nươc thải

Hình 3.1.Quy trình sử lý nước thải phương án 1


Hầm tiếp nhận

Bể điều hòa

Bể tuyển nổi

Bể UASB

Sân phơi bùn

Bể trung hòa

Bể lắng 2

Bể khử trùng

Bể Aeroten

Bể nén bùn

Song chắn rác

Nước thải tách bùn

Bể lắng 1

Lưu bùn về bể aeroten

Nguồn tiếp nhận (QCVN40:2011/BTMT, loại B)

Khử clo

Trạm khí nén


Nươc thải

Sơ đồ 3.1.Quy trình sử lý nước thải phương án 2


Bể khử trùng

Nước thải tách bùn

Bùn dư thải bỏ

Khử clo

Nguồn tiếp nhận (QCVN40:2011/BTMT, loại B)

Trạm khí nén

Bể đệm

Tuyển nổi

Hầm tiếp nhận

Bể điều hòa

Máy ép

bùn

Bể lắng

Bể UASB

Bể nén bùn

Song chắn rác

Bể SBR1 Bể SBR2

Đồ án xử lý nước thải nhà máy sữa, lưu lượng 2400 … · web viewĐồ án xử...

Documents