KÝ HIỆU VIẾT TẮT - i.vietnamdoc.neti.vietnamdoc.net/data/file/2015/Thang08/21/nghien-cuu-va-thiet-ke-he... · hiện trong đề tài. Xử lý và thảo luận kết quả

KÝ HIỆU VIẾT TẮT

BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy sinh hóa, mgO2/L COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy hóa học, mgO2/L DO : Dissolved Oxygen – Ôxy hòa tan, mgO2/L F/M : Food/Micro-organism – Tỷ số giữa lượng thức ăn và lượng vi sinh vật trong mô hình MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, mg/L MLVSS : Mixed Liquor Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn lỏng, mg/L SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/L VS : Volatile Solid – Chất rắn bay hơi, mg/L SVI : Sludge Volume Index – Chỉ số thể tích bùn, mL/g PAC : Poly Aluminium Chloride

Trong suốt năm năm học tập tại trường Đại học Bách Khoa Thành

phố Hồ Chí Minh em đã được quý Thầy Cô, đặc biệt là các Thầy Cô Khoa Môi Trường, trang bị một hành trang vào đời quý báu. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức hữu ích giúp em hoàn thành tốt Luận văn tốt nghiệp này.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn Nguyễn Tấn Phong đã

tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu và đóng góp nhiều ý kiến thiết thực trong suốt quá trình thực hiện Luận văn.

Trong quá trình thực hiện các nghiên cứu trong đề tài em cũng

nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ Cô Nguyễn Thị Thanh Phượng phụ trách phòng thí nghiệm Khoa Môi Trường, em xin chân thành cảm ơn Cô đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài.

Đồng thời, em xin cám ơn các cô chú, anh chị trong Ban giám đốc

và toàn thể nhân viên thuộc Công Ty giấy Tân Mai đã nhiệt tình hướng dẫn và cung cấp số liệu giúp em hoàn thành tốt Luận văn này.

Cuối cùng, xin được cảm ơn các bạn bè cùng lớp Môi Trường K97

đã động viên, ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt năm năm học tập vừa qua.

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Luận văn này được thực hiện nhằm nêu lên hiện trạng ô nhiễm môi

trường gây nên bởi ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy. Đặc biệt đi sâu vào khảo sát, nghiên cứu cụ thể đối với Công ty giấy Tân Mai. Thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm để đề xuất một quy trình xử lý thích hợp áp dụng cho Công ty giấy Tân Mai và các nhà máy khác có công nghệ sản xuất tương tự.

Phần đầu của Luận văn là các điều tra về hiện trạng và sự phát

triển của ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy. Trình bày quy trình sản xuất và khả năng gây ô nhiễm của Công ty giấy Tân Mai từ đó nêu bật lên ý nghĩa của sự cần thiết phải xử lý nước thải nhằm bảo vệ môi trường.

Phần tiếp theo trình bày tóm tắt các phương pháp xử lý nước thải

cũng như ưu, nhược điểm của từng phương pháp. Phần kế tiếp trình bày mô hình và phương pháp nghiên cứu thực

hiện trong đề tài. Xử lý và thảo luận kết quả thu được từ các thí nghiệm, trên cơ sở đó đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải thích hợp cho Công ty giấy Tân Mai.

Cuối cùng là phần tính toán thiết kế các công trình đơn vị và tính

toán kinh tế, đồng thời đưa ra một số kết luận và kiến nghị cần thiết.

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT GIẤY & BỘT GIẤY Ở VIỆT NAM VÀ CÔNG TY GIẤY

TÂN MAI

CHƯƠNG 3

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

CHƯƠNG 4

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 5

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM JARTEST

CHƯƠNG 6

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ VÀ

CÁC THÍ NGHIỆM LẮNG

CHƯƠNG 7

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ

THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI

CHƯƠNG 8

TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CÔNG TY GIẤY TÂN MAI

CHƯƠNG 9

QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CÔNG TY GIẤY TÂN MAI

CHƯƠNG 10

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Luận văn tốt nghiệp GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG Trang 1

MỤC LỤC CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….…..…1 1.2 Mục đích ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……….1 1.3 Phạm vi ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………1 1.4 Giới hạn …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….1 1.5 Phương pháp thực hiện ………………………………………………………………………………………………………………………………2 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY Ở VIỆT NAM VÀ CÔNG TY GIẤY TÂN MAI 2.1 Tổng quan về công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy …………………………………………………………………….3 2.1.1 Nguyên liệu…………………………………………………………………………………………………………………………………………3 2.1.2 Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy ………………………………………………………………………………………4 2.1.2.1 Công nghệ sản xuất bột giấy …………… ……………………………………………………………………………4 2.1.2.2 Tẩy bột…………………………………………………………………………………………………………………………………..6 2.1.2.3 Nghiền bột, phối chế và xeo giấy ………………………………………………………………………………..6 2.2 Hiện trạng ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy Việt Nam ………………………………………..8 2.3 Các vấn đề môi trường……………………………………………………………………………………………………………………………...10 2.4 Tổng quan về Công ty giấy Tân Mai ……………………………………………………………………………………………………11 2.4.1 Vị trí……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..11



2.4.1.2 Lịch sử phát triển……………………………………………………………………………………………………………..11 2.4.1.3 Cơ cấu tổ chức……………………………………………………………………………………………………………………11 2.4.1.4 Năng lực sản xuất và sản phẩm ……………………………………………………………………………….12 2.4.1.5 Thiết bị chính……………………………………………………………………………………………………………………13 2.4.1.6 Hoá chất sử dụng…………………………………………………………………………………………………………….13 2.4.2 Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy ……………………………………………………………………………………….13 2.4.2.1 Nguyên liệu……………………………………………………………………………………………………………………….13 2.4.2.2 Công đoạn sản xuất bột giấy CTPM ………………………………………………………………………13 2.4.2.3 Công đoạn xeo giấy …………………………………………………………………………………………………….17 2.4.3 Hiện trạng môi trường nước………………………………………………………………………………………………………….20 2.4.3.1 Nước thải sinh hoạt ………………………………………………………………………………………………………..20 2.4.3.2 Nước thải công đoạn sản xuất bột CTPM ………………………………………………………………20 2.4.3.3 Nước thải công đoạn xeo giấy …………………………………………………………………………………20 CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3.1 Các phương pháp áp dụng trong xử lý nước thải công nghiệp …………………………………………………..21 3.1.1 Xử lý cơ học………………………………………………………………………………………………………………………………………..21 3.1.1.1 Song chắn rác hoặc thiết bị nghiền rác ………………………………………………………………...21 3.1.1.2 Bể lắng cát…………………………………………………………………………………………………………………………21 3.1.1.3 Bể lắng…………………………………………………………………………………………………………………………………22



3.1.1.4 Quá trình lọc………………………………………………………………………………………………………………………22 3.1.2 Các phương pháp hóa lý…………………………………………………………………………………………………………………23 3.1.2.1 Keo tụ……………………………………………………………………………………………………………………………………23 3.1.2.2 Tuyển nổi……………………………………………………………………………………………………………………………23 3.1.2.3 Hấp phụ……………………………………………………………………………………………………………………………….24 3.1.2.4 Trao đổi ion…………………………………………………………………………………………………………………………24 3.1.3 Các phương pháp hóa học……………………………………………………………………………………………………………..25 3.1.3.1 Phương pháp trung hòa …………………………………………………………………………………………………25 3.1.3.2 Phương pháp oxy hóa – khử ………………………………………………………………………………………25 3.1.3.3 Kết tủa hoá học……………………………………………………………………………………………………………..26 3.1.4 Phương pháp sinh học……………………………………………………………………………………………………………………..26 3.1.4.1 Phương pháp sinh học nhân tạo …………………………………………………………………………………27 3.1.4.2 Phương pháp sinh học tự nhiên ……………………………………………………………………………………31 3.2 Một số phương án xử lý nước thải công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy ………………………….34 3.2.1 Công ty giấy Hoà Phương………………………………………………………………………………………………………………34 3.2.2 Nhà máy sản xuất giấy và bột giấy Xuân Đức …………………………………………………………………….34 CHƯƠNG 4 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Các nghiên cứu thực hiện trong luận văn ………………………………………………………………………………………….35



4.2 Thí nghiệm Jartest (Nước thải công đoạn sản xuất bột giấy CTPM tại Công ty giấy Tân Mai)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..35 4.2.1 Nội dung nghiên cứu……………………………………………………………………………………………………………………….35 4.2.2 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………………………………………………………………………….35 4.2.2.1 Phương pháp luận…………………………………………………………………………………………………………….35 4.2.2.2 Mô hình nghiên cứu ……………………………………………………………………………………………………38 4.2.2.3 Trình tự tiến hành…………………………………………………………………………………………………………….38 4.3 Nghiên cứu mô hình bùn hoạt tính hiếu khí ứng dụng trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp sản xuất giấy tại công ty giấy Tân Mai …………………………………………………………………………….41 4.3.1 Nội dung nghiên cứu……………………………………………………………………………………………………………………..41 4.3.2 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………………………………………………………………………41 4.3.2.1 Phương pháp luận……………………………………………………………………………………………………………41 4.3.2.2 Mô hình………………………………………………………………………………………………………………………………44 4.3.2.3 Trình tự tiến hành………………………………………………………………………………………………………….45 4.4 Xác định khả năng lắng của nước thải từ công đoạn xeo giấy và khả năng lắng của bùn hoạt tính………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..46 4.4.1 Nội dung nghiên cứu……………………………………………………………………………………………………………………..46 4.4.2 Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………………………………………………………………….46 4.4.2.1 Mô hình………………………………………………………………………………………………………………………………46



4.4.2.2 Cách tiến hành…………………………………………………………………………………………………………………47 CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ NGIÊN CỨU THÍ NGHIỆM JARTEST 5.1 Các kết quả nghiên cứu thí nghiệm Jartest ………………………………………………………………………………………48 5.1.1 Các kết quả xác định hàm lượng phèn và pH tối ưu …………………………………………………………..48 5.1.2 Các thí nghiệm xáa đinh hàm lượng PAC,hàm lượng phèn và pH tối ưu ………………..56 5.2 Kết luận về các thí ngiệm Jartest………………………………………………………………………………………………………….67 5.2.1 Kết luận về các thí ngiệm xác định hàm lượng phèn và pH tối ưu (từ thí ngiệm 01 đến thí ngiệm 04)…………………………………………………………………………………………………………………………………………67 5.2.2 Kết luận về các thí ngiệm xác định hàm lượng PAC,hàm lượng phèn và pH tối ưu(từ thí ngiệm 05 đến thí ngiệm 10) …………………………………………………………………………………….68 CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ VÀ CÁC THÍ NGHIỆM LẮNG 6.1 Kết quả thí nghiệm mô hình bùn hoạt t ính hiếu khí ……………………………………………………………….69 6.1.1 Xác định khả năng phân huỷ sinh học của bùn hoạt tính hiếu khí …………………….69 6.1.2 Xác định các thông số quá trình động học than hoạt tính hiếu khí ……………………..73 6.1.2.1 Xác định thông số k,Ks của quá trình bùn hoạt tính hiếu khí ……………………..73 6.1.2.2 Xác định thông số Y,kd của quá trình bùn hoạt tính hiếu khí …………………….75 6.2 Kết quả thí nghiệm lắng ………………………………………………………………………………………………………………………77 6.2.1 Thí ngiệm lắng nước thải công đoạn xeo giấy tại công ty giấy Tân Mai ……….77 6.2.2 Thí nghiệm lắng bùn hoạt tính ……………………………………………………………………………………………79 6.3 Nhận xét và kết luận ……………………………………………………………………………………………………………………………….81 6.3.1 Thí nghiệm mô hình bùn hoạt tính hiếu khí ………………………………………………………………81 6.3.2 Thí nghiệm xác địng thông số động học ……………………………………………………………………….81



6.3.3 Thí ngiệm lắng ………………………………………………………………………………………………………………………..82 6.3.3.1 Thí ngiệm lắng của nước thải công đoạn xeo giấy tại công ty giấy Tân Mai ……………………………………………………………………………………………………………………………………82 6.3.3.2 Thí nghiệm lắng của bùn hoạt tính ……………………………………………………………………….82 CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI 7.1 Quy trình công nghệ hệ thống xử lý nước thải công ty giấy Tân Mai ……………………………….83 7.1.1 Thuyết minh quy trình công nghệ ……………………………………………………………………………………..83 7.1.2 Sơ đồ quy trình công nghệ ………………………………………………………………………………………………….83 7.2 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị …………………………………………………………………………………………85 7.2.1 Nước thải từ công đoạn xeo giấy tại Công ty giấy Tân Mai …………………………………86 7.2.1.1 Hố thu nuớc A …………………………………………………………………………………………………………………86 7.2.1.2 Song chắn rác A …………………………………………………………………………………………………………86 7.2.1.3 Bể điều hoà A ………………………………………………………………………………………………………..88 7.2.1.4 Bể lắng đợt 1A ………………………………………………………………………………………………………………90 7.2.2 Nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy CTPM tại Công ty giấy Tân Mai ……93 7.2.2.1 Hố thu nước B ………………………………………………………………………………………………………………..93 7.2.2.2 Song chắn rác B …………………………………………………………………………………………………………..93 7.2.2.3 Bể điều hoà B ……………………………………………………………………………………………………………….95 7.2.2.4 Bể trộn đứng B ……………………………………………………………………………………………………………..97



7.2.2.5 Bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp bể lắng đứng đợt 1B ……………………………99 7.2.3 Hòa trộn hai nguồn nước thải để tiếp tục xử lý sau khi các nguồn nước đã qua một số bước xử lý riêng ………………………………………………………………………………………………………103 7.2.3.1 Ngăn trung hòa …………………………………………………………………………………………………………….103 7.2.3.2 Bể sục khí ……………………………………………………………………………………………………………………..105 7.2.3.3 Bể lắng 2 ……………………………………………………………………………………………………………………..113 7.2.3.4 Ngăn chứa bùn …………………………………………………………………………………………………………..115 7.2.3.5 Bể nén bùn ………………………………………………………………………………………………………………..115 7.2.3.6 Lọc ép dây đai …………………………………………………………………………………………………………..117 7.2.3.7 Ngăn khử trùng …………………………………………………………………………………………………………119 7.2.3.8 Bể pha hóa chất ……………………………………………………………………………………………………..121 CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI 8.1 Vốn đầu tư cho từng hạng mục công trình …………………………………………………………………………………..123 8.1.1 Phần xây dựng …………………………………………………………………………………………………………………….123 8.1.2 Phần thiết bị …………………………………………………………………………………………………………………………….124 8.2 Chí phí quản lý và vận hành …………………………………………………………………………………………………………….125 8.2.1 Chi phí nhân công ………………………………………………………………………………………………………………..125



8.2.2 Chi phí điện năng ………………………………………………………………………………………………………………..125 8.2.3 Chi phí hoá chất ……………………………………………………………………………………………………………………125 8.3 Giá thành 1m3 nước thải …………………………………………………………………………………………………………………..126 CHƯƠNG 9 QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI 9.1 Chạy thử…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..127 9.2 Vận hành hàng ngày………………………………………………………………………………………………………………………………127 9.3 Xử lý sự cố ………………………………………………………………………………………………………………………………………………128 CHƯƠNG 10 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 10.1 Kết luận……………………………………………………………………………………………………………………………………………..129 10.2 Kiến nghị……………………………………………………………………………………………………………………………………………….129 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC



1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Như chúng ta đã biết, công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp và dịch vụ khác, nhu cầu về các sản phẩm giấy ngày càng tăng, thu hút nhiều lao động tham gia, chính vì vậy ngành công nghiệp này không thể thiếu được trong đời sống của người dân.

Tuy nhiên, lượng nước thải do ngành công nghiệp này thải ra mà không qua xử lý đã ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nước. Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy là do sự hiện diện một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong thân cây bao gồm : nhựa cây, các axit béo,lignin … và một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bị clo hóa có trọng lượng phân tử thấp. Nồng độ của một số chất từ dịch chiết có khả năng gây ức chế đối với cá. Khi xả trực tiếp nguồn nước thải này ra kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi lên trên mặt nước, làm cho nước có độ màu khá cao và hàm lượng DO trong nước hầu như bằng không. Điều này không những ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của sinh vật nước mà còn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trong khu vực.

Hiện nay, hầu hết các nhà máy giấy đều chưa xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoặc nếu có thì xử lý không đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn tiếp nhận, Công ty giấy Tân Mai là một trong số những nhà máy đó.

1.2 MỤC ĐÍCH

Với hiện trạng môi trường như vậy, vấn đề nghiên cứu công nghệ thích hợp xử lý nước thải cho ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy là hết sức cần thiết. Đề tài này được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử lý thích hợp, khả thi cho một trường hợp cụ thể, đó là Công ty giấy Tân Mai.

1.3 PHẠM VI

Việc ứng dụng công nghệ xử lý chung cho một ngành công nghiệp rất khó khăn, do mỗi nhà máy có đặc trưng riêng về công nghệ, nguyên vật liệu sản xuất, … nên thành phần và tính chất nước thải thường khác nhau. Phạm vi ứng dụng của nghiên cứu là xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai đặt tại phường Thống Nhất, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai.

1.4 GIỚI HẠN

Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp có một số giới hạn như sau :

Thời gian thực hiện ngắn. Khả năng đầu tư hệ thống xử lý nước thải của Công ty. Diện tích dùng để bố trí hệ thống xử lý nước thải.

1.5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Trên cơ sở thu thập thông tin, sưu tầm, điều tra, khảo sát, nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho Công ty giấy Tân Mai, có thể tóm tắt các phương pháp thực hiện như sau :

Phương pháp điều tra khảo sát.



Phương pháp tổng hợp thông tin. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải. Phương pháp thực nghiệm.



2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY

2.1.1 NGUYÊN LIỆU

Sợi cellulose là nguyên liệu thô chính cho công nghệ sản xuất giấy và bột giấy. Các tế bào thực vật, đặc biệt là tế bào gỗ, chứa rất nhiều sợi cellulose. Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy, sợi cellulose chủ yếu được cung cấp từ các nguồn sau :

Các loại gỗ : Bạch đàn, bồ đề, mỡ, keo,… Các thực vật ngoài gỗ : Tre nứa, bã mía, rơm rạ,… Các vật liệu tái sinh : Vải vụn, giấy vụn, giấy đã sử dụng,…

Trong đó, gỗ là nguồn cung cấp sợi quan trọng nhất. Thành phần hóa học cơ bản của gỗ bao gồm:

Cellulose Cellulose là một carbohydrate, thành phần phân tử bao gồm các nguyên tố carbon, hydrogen

và oxygen. Phân tử cellulose do nhiều phân tử đường glucose tạo thành nên còn được gọi là polysaccharide.

Công thức hóa học của cellulose là (C6H10O5)n, trong đó n thay đổi tùy theo loại gỗ. Thông thường các sợi cellulose dùng trong sản xuất giấy có giá trị n nằm trong khoảng 600 – 1500.

Cellulose rất dễ thủy phân thành đường glucose (C6H10O5) trong môi trường axit. Tính chất của các vật liệu bằng cellulose phụ thuộc nhiều vào khối lượng phân tử của nó. Khối lượng phân tử càng thấp thì độ bền của sợi cellulose càng giảm.

Hemicellulose Các chuỗi cellulose dạng dài được gọi là alpha cellulose. Các chuỗi cellulose ngắn hơn

thường được gọi chung là hemicellulose. Thông thường, người ta chia hemicellulose thành 02 loại : Beta cellulose (giá trị n nằm trong khoảng 15 – 90). Gamma cellulose (giá trị n nhỏ hơn 15).

Trái với cellulose – là polymer của một đường đơn duy nhất (glucose), hemicellulose là các polymer của 05 loại đường khác nhau :

Hexose : Glucose, mannose, galactose Pentose : Xylose, arabinose

Một số hemicellulose liên kết với các cellulose, số còn lại chủ yếu là liên kết với lignin. Trong quá trình sản xuất bột giấy từ gỗ bằng phương pháp hóa học, số lượng, vị trí và cấu

trúc của hemicellulose thường thay đổi đáng kể. Thông thường, hemicellulose dễ bị phân hủy và hòa tan hơn cellulose nên hàm lượng của chúng trong bột giấy luôn thấp hơn trong gỗ.

Lignin



Thuật ngữ holocellulose dùng để chỉ tổng lượng carbohydrate có trong sợi gỗ (cellulose và hemicellulose). Ngoài holocellulose, trong gỗ còn chứa một chất cao phân tử, không có hình dạng xác định gọi là lignin. Lignin đóng vai trò là cầu nối các sợi với nhau.

Về cấu tạo hóa học, lignin là một polymer thơm bao gồm các đơn vị phenyl propane liên kết với nhau trong không gian 03 chiều.

Extractive Ngoài holocellulose và lignin, trong các sợi gỗ còn có chứa một số chất khác như acid béo,

nhựa cây, phenol, rượu, protein,…Hầu hết các chất này tan trong nước và được gọi chung là extractive.

Sau đây là sơ đồ tóm tắt thành phần hóa học cơ bản của gỗ :

Hình 2.1 : Sơ đồ tóm tắt thành phần hóa học của gỗ

GỖ

LIGNIN EXTRACTIVE

CARBOHYDRATE

CELLULOSE HEMICELLULOSE

21 – 25% 2 – 8%

45% 25 – 35 %

Glucose Mannose Galactose Xylose Arabinose

Glucose



2.1.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY

2.1.2.1 Công nghệ sản xuất bột giấy

a. Nghiền bột từ sợi tái chế

Trong nhiều năm qua, việc sử dụng sợi tái chế để sản xuất bột giấy và xeo giấy đã trở nên phổ biến. Việc sử dụng loại vật liệu này trong thời gian gần đây đã tăng lên đáng kể. Các phát triển công nghệ hiện đại tập trung chủ yếu vào việc nâng cấp chất lượng bột giấy từ các vật liệu tái chế và chính do thành công trong lĩnh vực này đã dẫn đến việc sử dụng rất rộng rãi loại bột giấy từ sợi tái chế.

Bột giấy để sản xuất các vật liệu làm hộp và giấy gói có thể làm từ bất kì loại sợi thứ cấp nào mà không cần phân loại nhiều. Giấy thải được thu gom rời và đôi khi được bó thành kiện để dễ dàng vận chuyển. Giấy thải được lưu kho, thành đống. Máy nghiền bột cơ học được sử dụng để nghiền giấy, trộn nước và chuyển hóa thành một hỗn hợp đồng nhất, có thể bơm như nước. Các chất nhiễm bẩn nặng như cát, sỏi,… được thải bỏ khi chảy lơ lửng trong hệ thống máng. Tại đây các chất nặng sẽ lắng xuống và lấy ra khỏi hệ thống theo định kì. Sợi được phân loại riêng dưới dạng huyền phù nhẹ, sau đó được chảy qua một loạt các sàng lọc có lớp tấm đục lỗ. Ở đây các chất nhiễm bẩn nhẹ hơn, nhưng lớn hơn sợi sẽ bị loại ra. Trong một số qui trình công nghệ cần phải có sản phẩm thật sạch, thì phải có một loạt các cyclon làm sạch đặt sau các sàng lọc. Ở công đoạn này, người ta phải sử dụng một máy lọc tinh cơ học hoặc khử mảnh vụn nhằm đảm bảo sao cho các sợi tách rời nhau và có thể tạo ra đủ độ bền liên kết giữa các sợi trong giấy. Cách sản xuất này rất phù hợp trong việc sản xuất các loại bao gói.

b.Nghiền bột cơ học

Trong nghiền bột cơ học, các sợi chủ yếu bị tách rời nhau do lực cơ học trong máy nghiền hoặc trong thiết bị tinh chế. Qui trình công nghệ nguyên thủy là gia công gỗ tròn bằng đá – gỗ được ép bằng đá nghiền quay tròn. Công nghệ này làm ra loại bột giấy có độ dai tương đối thấp.

Ở các máy tinh chế TMP (Thermal Mechanical Pulping) và các máy nghiền áp lực cách xử lý cơ học được tiến hành ở áp lực và nhiệt độ cao, do vậy bột giấy có các thuộc tính độ dai tốt hơn bột giấy cơ học truyền thống. Thực hiện qui trình công nghệ này ở các máy tinh chế có độ linh hoạt cao hơn trong việc lựa chọn nguyên liệu, vì sau đó có thể tận dụng vụn gỗ, cũng như các nguyên liệu sợi ngoài gỗ.

Trong nghiền bột CTMP (Chemical Thermal Mechanical Pulping) chất làm nguyên liệu sợi được ngâm tẩm với các hóa chất trước khi tinh chế. Và do vậy có thể làm tăng độ dai và độ sáng của bột giấy.

Có thể tẩy các loại bột giấy cơ học bằng máy tinh chế hoặc bằng hệ thống tẩy riêng, hydrogen dioxide là hóa chất được sử dụng phổ biến nhất. Trước công đoạn tẩy, bột giấy được xử lý để loại bỏ các kim loại nặng, chúng là xúc tác cho các phản ứng phân hủy tác nhân tẩy.

c. Nghiền bột hóa học và bán hóa học

Trong nghiền bột hóa học và bán hóa học, nguyên liệu sợi được xử lý với hóa chất ở nhiệt độ và áp lực cao (nấu). Mục đích của quá trình xử lý này là nhằm hòa tan hoặc làm mềm thành phần chính của chất lignin liên kết các sợi trong nguyên liệu với nhau, đồng thời lại gây ra sự phá hủy



càng ít càng tốt đối với thành phần cellulose (tăng độ dai của sợi). Cách xử lý này được tiến hành trong nồi áp suất (nồi nấu), có thể vận hành theo chế độ liên tục hoặc theo từng mẻ.

Có hai loại công nghệ nghiền bột hóa học chính : các quy trình kiềm hóa (quy trình sulphate, quy trình xút) và quy trình sulphite

Trong quy trình sulphate, dịch nấu có độ kiềm cao và các thành phần hoạt tính là các ion hydroxyl, sulphite và hydrogen sulphite. Các thành phần hoạt tính quá trình nghiền bột giấy bằng xút là hydroxyl và carbonate. Nghiền bột giấy sulphate tạo ra loại bột giấy dai nhất trong khi nghiền bột giấy xút thích hợp hơn với các nguyên liệu chứa lignin thấp như các loại cây một năm, tre nứa,…

Các chất hoạt tính trong quy trình sulphite là sulphur dioxide tự do, sulphite hoặc ion hydrogen sulphite. Bột giấy sulphite có độ sáng không tẩy cao nhất nên thường chỉ cần ít hóa chất để tẩy hơn so với bột giấy sulphate và bột giấy xút.

2.1.2.2 Tẩy bột

Mục đích của tẩy bột giấy hóa học là làm sáng màu lignin tồn dư trong bột giấy sau khi nấu. Để khử được lignin người ta dùng chlorine, hypochlorite, chlorine dioxide, oxygen hoặc ozone và đặc biệt là peroxide. Một cách truyền thống, có thể nói rằng quy trình tẩy trắng bao gồm 03 giai đoạn chính :

Giai đoạn clo hóa, oxy hóa trong môi trường axit để phân hủy phần lớn lignin còn sót lại trong bột.

Giai đoạn thủy phân kiềm sản phẩm lignin hòa tan trong kiềm nóng được tách ra khỏi bột

Giai đoạn tẩy oxy hóa để thay đổi cấu trúc các nhóm mang màu còn sót lại

2.1.2.3 Nghiền bột, phối chế và xeo giấy

Bột giấy được nghiền để có độ thủy hóa và chuỗi hóa đạt yêu cầu, được cho thêm chất độn và phụ gia (chất phủ trám,…) rồi đưa lên máy xeo để định hình tờ giấy. Cuối cùng là ép vắt nước, sấy khô và cắt cuộn.

Nước thải ra dưới dàn lưới xeo gọi là nước trắng, chứa nhiều hạt mịn. Nước thải công đoạn này đôi khi có thể chiếm tới 90% lưu lượng tổng cộng của nhà máy nhưng tương đối sạch nồng độ chất nhiễm bẩn không cao, BOD trung bình, độ màu thấp, pH gần trung tính, không chứa lignin, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, chủ yếu là do bột giấy và chất độn thất thoát. Lượng chất rắn này có thể dễ dàng thu hồi bằng các phương pháp lắng.



Hình 2.2 : Các dòng nước thải chính của nhà máy sản xuất bột giấy và giấy

Cây

Bóc vỏ ướt

Gỗ

Tạo bột bằng phương pháp cơ học

Hoặc

Tạo bột bằng phương pháp hóa học

Bột giấy

Tẩy trắng

Bột đã được tẩy trắng

Tạo hình giấy

Giấy thành phẩm

Nước thải bóc

Nước thải bột giấy cơ học

Dịch đen

Nước thải rửa bột ,xeo



2.2 HIỆN TRẠNG NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY VIỆT NAM (Nguồn : PTS. Đào Sỹ Thành, Viện Công nghiệp giấy và xenlulo)

Ở Việt Nam công nghiệp giấy còn rất nhỏ bé. Năng lực sản xuất bột giấy đạt khoảng 150 – 170 ngàn tấn/năm, năng suất thiết kế của các cơ sơ sản xuất giấy vào khoảng 250 ngàn tấn/năm. Gần đây sản lượng giấy trong nước đạt khoảng 200 – 250 ngàn tấn/năm, trong đó bột giấy khoảng 120 – 150 ngàn tấn. Lượng bột giấy thiếu hụt được bù đắp bằng việc xử lý giấy cũ và bột nhập khẩu.

Về sản phẩm, ngành đã sản xuất được các loại giấy chủ yếu là : giấy in báo, giấy in, giấy viết, giấy vệ sinh – sinh hoạt, giấy bao bì, giấy vàng mã nội địa và xuất khẩu. Chất lượng giấy nói chung chỉ đạt mức trung bình hoặc dưới trung bình so với khu vực và trên thế giới. Những loại giấy khác (giấy bao bì chất lượng cao, giấy kỹ thuật như : các loại giấy lọc, giấy cách điện, …) được nhập khẩu. Trung bình những năm qua, nước ta nhập khoảng trên dưới 100 ngàn tấn giấy các loại mỗi năm. Tính về số giấy sản xuất trong nước thì Việt Nam mỗi năm tiêu thụ gần 300 ngàn, tính theo đầu người đạt xấp xỉ 4 kg/năm. Đây là chỉ số rất quan trọng trong việc đánh giá mức độ phát triển văn hóa. Theo chỉ số này Việt Nam đứng cuối cùng trong khu vực và thuộc loại thấp nhất thế giới. Các nước phát triển có mức sử dụng giấy tính theo đầu người là 200 – 300 kg /năm, các nước Đông Nam Á cũng đạt 30 – 100 kg/năm.

Đặc điểm nổi bật của ngành giấy Việt Nam là rất phân tán. Với tổng sản lượng (trên 200 ngàn tấn/năm) tương đương một xí nghiệp trung bình ở các nước phát triển, ngành giấy Việt Nam có tới hơn 100 cơ sở sản xuất. Qui mô vô cùng đa dạng và phân bố khắp ba miền Bắc, Trung, Nam. Ngoài ba cơ sở Bãi Bằng, Tân Mai, Đồng Nai có qui mô sản xuất trên 10 ngàn tấn / năm đến 50 ngàn tấn / năm, các cơ sở còn lại có qui mô rất nhỏ, từ vài trăm tấn đến 5000 – 7000 tấn/năm.

Về nguyên liệu, ngành sản xuất giấy Việt Nam sử dụng hai loại nguyên liệu chủ yếu là tre nứa và gỗ lá rộng mọc nhanh (bồ đề, mỡ, keo, bạch đàn, khuynh diệp,…). Một vài cơ sở sử dụng bả mía nhưng không đáng kể. Để sản xuất khoảng 130 – 150 ngàn tấn bột giấy một năm như hiện nay, ngành giấy sử dụng khoảng 700 ngàn tấn nguyên liệu qui chuẩn (độ ẩm 50%). Nếu tính sinh khối rừng nguyên liệu tăng trưởng mỗi năm khoảng 12 – 15 tấn và sản lượng rừng nguyên liệu giấy đến kỳ khai thác của Việt Nam dưới 100 tấn/ha, thì diện tích rừng bị khai thác cho ngành giấy không phải nhỏ. Lượng giấy cũ sử dụng để tái sinh trong sản xuất ở nước ta còn thấp, tuy chưa có thống kê chính xác nhưng được đánh giá khoảng 10 – 15% so với tổng lượng bột giấy sử dụng. Đó là con số quá khiêm tốn vì ở nhiều nước trên thế giới chỉ số này đạt trên dưới 50%. Nhiều vùng trong khu vực (Hàn Quốc, Đài Loan) nhập khẩu rất nhiều giấy cũ để chế biến và tái sử dụng rất có hiệu quả vì vừa không phải khai thác rừng tự nhiên, lại vừa không phải tổ chức sản xuất bột giấy vừa tốn kém, vừa ô nhiễm môi trường.

Về công nghệ, ngành giấy Việt Nam còn lạc hậu và ở trình độ rất thấp. Sản xuất bột giấy là khâu có ảnh hưởng mạnh nhất tới môi trường. Bột giấy ở nước ta được sản xuất chủ yếu ở Bãi Bằng bằng phương pháp nấu kiềm. Công ty giấy Bãi Bằng có sản lượng bột giấy chiếm 20 – 30% sản lượng bột giấy toàn ngành. Bột giấy ở đây được nấu từ gỗ bồ đề, mỡ, bạch đàn, keo, … (khoảng 50%) và tre nứa (khoảng 50%), theo phương pháp sulphate (dịch nấu là hỗn hợp các dung dịch NaOH và Na2S). Dịch đen sau nấu được thu hồi, cô đặc và đốt. Khoảng 55% sinh khối nguyên liệu hòa tan vào dịch đen biến thành CO2 khi đốt. Hóa chất nấu được bổ sung ở dạng sulphate natri (nên gọi là phương pháp sulphate) và được thu hồi để dùng lại. Bởi vậy, ô nhiễm sinh ra ở khu này chủ yếu là khí có mùi, chất hữu cơ, hóa chất kiềm tính rò rỉ và khói lò đốt thu hồi.



Tổng lượng Clo dùng cho tẩy trắng khoảng 100 kg (Cl2 hoạt tính) cho một tấn bột. Lượng xút là khoảng 30 kg/tấn bột. Nếu tính mỗi ngày ở đây người ta sản xuất khoảng 150 tấn bột giấy tẩy trắng thì riêng ở khâu tẩy người ta đã sử dụng và thải ra khoảng 15 tấn Clo và các hợp chất của nó, 40 – 50 tấn xút. Thêm vào đó là khoảng 15 tấn hợp chất hữu cơ bị hòa tan trong quá trình tẩy trắng và đi ra theo nước thải. Như vậy, có thể thấy được mức độ tác động tới môi trường ở công đoạn này là rất đáng kể.

Công đoạn sản xuất giấy bao gồm nghiền bột, pha chế với các chất phụ gia, xeo giấy và hoàn thiện sản phẩm. Tải trọng môi trường ở giai đoạn này không lớn vì nước sản xuất được quay vòng sử dụng theo chu trình khép kín, nước thải chỉ đem theo một lượng nhỏ hóa chất không độc hại, có pH thường là 5,5 – 6,0 và một tỷ lệ rất nhỏ sơ sợi vụn, ngắn thoát qua lưới xeo. Việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong sử dụng quay vòng nước trắng (nước trong chu trình) như sử dụng chất tuyển nổi thu hồi xơ sợi và chất phụ gia, tận thu xơ sợi trên tuyến nước thải như ở công ty giấy Bãi Bằng đã làm giảm đáng kể tình trạng ô nhiễm môi trường.

Tuy nhiên, điều đáng nói là ngoài công ty giấy Bãi Bằng có thiết kế công nghệ và trang thiết bị khá hoàn chỉnh, nhiều xí nghiệp giấy khác sản xuất theo phương pháp công nghệ rất “không môi trường”. Đó là công nghệ nấu bột giấy từ những loại nguyên liệu khác nhau bằng dung dịch xút (NaOH) ở nhiệt độ cao (130 – 1700C), không có thu hồi hóa chất. Toàn bộ dịch đen sau nấu (hỗn hợp của các hóa chất và các thành phần nguyên liệu đã hòa tan) được thải ra môi trường. Các xí nghiệp sản xuất giấy theo công nghệ như vậy có nước thải với hàm lượng BOD và COD rất cao, vượt xa tiêu chuẩn cho phép. Có thể nêu ở đây các cơ sở sản xuất có qui mô không nhỏ lắm như Công ty giấy Đồng Nai, nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ (Thái Nguyên), nhà máy giấy Việt Trì, nhà máy giấy Lửa Việt (Phú Thọ), nhà máy giấy Lam Sơn, Mục Sơn (Thanh Hóa).

Một số nhà máy giấy gần đây tổ chức sản xuất giấy vàng mã xuất khẩu, trong đó đáng kể là công ty giấy Hải Phòng và công ty giấy Vĩnh Huê (thành phố Hồ Chí Minh). Các cơ sở này sử dụng tre nứa ngâm với dung dịch xút và dịch ngâm được thải ra môi trường có độ ô nhiễm rất cao vì chứa nhiều xút cũng như các chất hữu cơ hòa tan. Nước thải có nồng độ BOD, COD và màu rất cao, đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều lần.

Ở hầu hết các địa phương có các cơ sở sản xuất giấy thì đó chính là các điểm nóng về ô nhiễm môi trường công nghiệp. Đó là công ty giấy Bãi Bằng và nhà máy giấy Việt Trì ở Phú Thọ, công ty giấy Đồng Nai, công ty giấy Tân Mai (Đồng Nai), công ty giấy Vĩnh Huê, công ty giấy Linh Xuân ở Thủ Đức (thành phố Hồ Chí Minh), các công ty giấy Hải Phòng, Thanh Hóa.

Ngoài nguyên nhân công nghệ sản xuất có độ ô nhiễm cao, một nguyên nhân quan trọng là khâu xử lý chất thải còn rất hạn chế. Ngoài công ty giấy Bãi Bằng có một vài biện pháp xử lý sơ bộ, hầu hết các cơ sở không có hệ thống trang thiết bị xử lý chất thải. Các chất thải tạo thành trong sản xuất hoàn toàn tự do đi ra môi trường nước và không khí. Về phương diện này, lịch sử 35 năm phát triển của ngành giấy Việt Nam đã để lại gánh nặng đáng kể. Trong bối cảnh sản xuất kinh doanh khó khăn hiện nay các doanh nghiệp hầu như không có khả năng đầu tư trang thiết bị xử lý chất thải cũng như đổi mới công nghệ để giảm thiểu ô nhiễm. Thậm chí có cơ sở sản xuất đã được tài trợ quốc tế xây dựng hệ thống xử lý nước thải (tuy còn xa mới đạt sự hoàn chỉnh) nhưng cũng không đủ khả năng về mặt kinh tế để vận hành hệ thống đó.

Cũng may mắn là qui mô sản xuất giấy của nước ta còn nhỏ bé nên vấn đề ô nhiễm môi trường do nó gây ra chưa đến mức nguy hiểm. Tuy nhiên, như thế không có nghĩa là các xí nghiệp sản xuất giấy vô can. Điều quan trọng là cần có sự đánh giá chính xác và khách quan ảnh hưởng của



sản xuất giấy tới môi trường và ngành giấy cũng như các ngành các cấp có liên quan cần tìm ra những giải pháp, bước đi thích hợp, tránh được những hậu quả cũng như sự bùng nổ nào đó về ô nhiễm môi trường khi ngành giấy phát triển.

2.3 CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

Ngành sản xuất bột giấy và giấy được liệt vào ngành sản xuất gây ô nhiễm môi trường đáng kể cả trực tiếp cũng như gián tiếp.

Trực tiếp - Nước thải có lưu lượng, tải lượng cũng như độc tính của các chất ô nhiễm cao,

các chất ô nhiễm hữu cơ (dịch chiết từ thân cây, các axit béo, một số sản phẩm phân hủy của lignin, và các dẫn xuất của ligin đã bị Clo hóa) phát sinh từ ngành giấy là nguồn tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường nước mặt, đất và nước ngầm nếu được thải thẳng ra ngoài không qua xử lý. Đặc biệt là dịch đen thải ra từ quá trình nghiền bột bằng phương pháp hóa học

- Khí thải từ quá trình đốt nhiên liệu sản xuất hơi nước bão hòa. Ngoài ra, trong quá trình nghiền bột giấy hóa học các khí nặng mùi như hydro sulphite, mercaptan, …

- Dioxin xuất phát từ quá trình tẩy trắng bột giấy bằng chlorine.

Gián tiếp - Góp phần làm cạn kiết nguồn tài nguyên nước. - Góp phần làm cạn kiệt nguồn tài nguyên rừng. - Gây hiệu ứng nhà kính thông qua việc sử dụng năng lượng điện và mất thảm thực

vật.



2.4 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY GIẤY TÂN MAI

2.4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY GIẤY TÂN MAI

2.4.1.1 Vị trí

Công ty giấy Tân Mai thuộc địa phận phường Thống Nhất, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai.

2.4.1.2 Lịch sử phát triển

Năm 1959 : Thành lập Công ty công nghiệp giấy Việt Nam (COGIVINA) Năm 1963 : Khởi động máy xeo giấy 1 và nhà máy sản xuất bột giấy Năm 1969 : Khởi động máy xeo giấy 2 Năm 1980 : Tiến hành xây dựng dự án mở rộng Công ty giấy Tân Mai Năm 1987 : Khởi động nhà máy nghiền dăm. Năm 1990 : Khởi động máy xeo giấy 3 Năm 1992 : Nâng sản lượng giấy đạt 20.100 tấn giấy/năm Năm 1994 : Nâng công suất lên 30.500 tấn giấy/năm (tăng 37% so với năm 1993) Năm 1995 : Nâng công suất lên 42.000 tấn giấy/năm. Tiến hành sản xuất bột giấy theo

quy trình CTMP

2.4.1.3 Cơ cấu tổ chức

Tổng giám đốc

GĐ. Quản lý và nhân sự

GĐ. Kinh doanh Phòng tài chính kế toán

GĐ. Kỹ thuật và sản phẩm

GĐ. Quản lý nhân sự

Phòng bảo vệ

Phòng quản lý

Phòng nhân sự và đào tạo

GĐ. Kinh doanh

Phòng kinh doanh

Phòng bán hàng



2.4.1.4 Năng lực sản xuất và sản phẩm

Công ty giấy Tân Mai là Công ty sản xuất bột giấy và giấy lớn nhất miền Nam và đứng thứ hai cả nước (sau Nhà máy giấy Bãi Bằng)

Sản lượng bột giấy : 45.000 tấn/năm Sản lượng giấy : 48.000 tấn/năm

Các sản phẩm giấy chính của Công ty bao gồm :

Giấy in Giấy viết Giấy gói Giấy bao ximăng Giấy xếp

2.4.1.5 Thiết bị chính

Về năng lượng : 02 máy biến thế

20 MVA 66/15 KV 25 MVA 66/15 KV

Về hơi nước : 02 nồi hơi

Nồi hơi 1 : hơi bão hòa 17 bar, 28 tấn/giờ Nồi hơi 2 : hơi quá nhiệt 17 bar, 31 tấn/giờ

Phòng kỹ thuật và sản phẩm

Xưởng xeo giấy

Xưởng bột giấy CTMP

Trạm xử lý nước lò hơi

Phòng cơ

Phòng điện

Phòng kỹ thuật

Phòng quy trình sản xuất



2.4.1.6 Hóa chất sử dụng

Xút Kaolin Al2SO3.2SiO2.2H2O

Nhựa thông rắn TALC Mg3Si4O10(OH)2

Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O H2O2

Silicate Na2SiO2 CaCO3

Vôi CaO Dioxide titan TiO2

Bột mì (C6H10O5)n Phẩm màu

H2SO4 98%, HNO3 65% Nhựa thông cường chế 2.4.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY 2.4.2.1 Nguyên liệu

Gỗ thông 3 lá nội địa Dăm mảnh Bột CTMP tự sản xuất Bột nhập : TMP (Norway), CTMP (Canada), CTMP (Newzealand), DIP (Germany,

Canada, France, USA), … Bột tre Giấy vụn

2.4.2.2 Công đoạn sản xuất bột giấy

Công đoạn này bao gồm quá trình sản xuất dăm mảnh và công đoạn sản xuất bột giấy CTMP từ dăm mảnh. Ngoài ra, còn có công đoạn sản xuất bột giấy từ giấy vụn.

Công đoạn sản xuất dăm mảnh

Gỗ chưa sạch vỏ

Dăm quá kích cỡ

Mâm phân phối Tang quay bóc vỏ Băng tải xích

Băng tải xích Băng tải cao su

Băng tải con lăn

Băng tải cao su Băng tải cao su Gỗ có từ tính

Băng tải cao su



Hình 2.3 : Dây chuyền sản xuất dăm mảnh

Công đoạn sản xuất bột giấy CTMP từ dăm mảnh

Hình 2.4 : Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bột CTMP

Công đoạn sản xuất bột giấy từ giấy vụn DIP

Nước thải Băng tải

Bãi chứa dăm mảnh

Bình gia nhiệt sơ bộ

Vis hồi lưu

Máy rửa dăm

Vis ép vắt

Phễu

Vis nạp liệu

Vis thẩm thấu

Bình gia nhiệt

Nghiền đợt 1

Vis tải

Nghiền đợt 2

Hồ chứa

Sàng áp lực

Lọc ly tâm

Tang cô đặc Tháp chứa Đến máy xeo

Nước trong

Hồ chứa bột loại

Vis cô đặc

Nước thải

Nước thải

Băng tải nạp liệu

Quậy thủy lực nồng độ cao

Bể nước pha lỏng



Nước sau xử lý Nước rửa Mạng nước phun rửa

Hình 2.5 : Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý giấy vụn DIP

2.4.2.3 Công đoạn xeo giấy

Bột nhập, màu tím, Tinopan

Hồ quậy

Bể chứa

Thùng trộn



Hình 2.6 : Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy máy xeo 1

Bột giấy vụn, bột tre địa phương, bột nhập

Hồ quậy

Bể chứa

Dàn nghiền

Bể chứa

Thùng trộn

Thùng điều tiết

Lọc ly tâm

Sàng tròn

Thùng đầu

Dàn lưới

Dàn ép

Dàn sấy

Ép quang

Cắt cuộn Kho thành phẩm

Màu, silicate

Nhựa

Phèn

Nước thải

Nước thải

Nước thải




Bột thải loại


2.4.3 HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

2.4.3.1 Nước thải sinh hoạt

Bột nhập

Hồ chứa

Dàn nghiền

Hồ trộn

Thùng điều tiết

Lọc ly tâm 1

Sàng áp lực

Thùng đầu

Dàn lưới

Dàn ép

Dàn sấy

Dàn cán láng

Dàn cuộn

Máy cắt

Chất tăng độ bền ướt

Phèn, chất độn

Màu, chất cảm quang

Bơm Lọc ly tâm 2

Lọc ly tâm 3

Chất trợ bảo lưu

Kho thành phẩm

Nước thải

Nước thải

Nước thải



Nước thải phát sinh do công nhân tắm rửa, vệ sinh, … với lưu lượng không cao và được thải vào hệ thống thoát nước sinh họat chung của thành phố.

2.4.3.2 Nước thải công đoạn sản xuất bột CTMP

Do bột giấy được sản xuất theo phương pháp cơ nên nước thải từ công đoạn sản xuất bột không phải là dịch đen. Tuy nhiên, do có chứa nhiều lignin nên nước thải vẫn có màu nâu và có độ màu rất cao. Đồng thời hàm lượng SS trong nước thải từ công đoạn này cũng rất cao. Hiện nay, hầu như toàn bộ nước thải từ công đoạn sản xuất bột CTMP được thải trực tiếp ra sông, làm cho nước sông có màu đục và có rất nhiều những thể lơ lửng. Điều này không chỉ có thể gây hủy diệt các loài thủy sinh trong khu vực mà còn gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của cộng đồng dân cư sống chung quanh và làm mất đi vẽ mỹ quan đô thị. Sau đây là một số chỉ tiêu chất lượng nước thải :

QngàyTB = 2.500 m3/ngày N – NH3 = 0,553 mg/L

Qgiờmax = 138 m3/giờ P – PO4

3- = 2,34 mg/L

BOD5 = 833 mg/L SS = 935 mg/L

COD = 3724 mg/L pH = 5,86 – 6,4

Độ màu = 3040 Pt – Co Nhiệt độ = 300C

2.4.3.3 Nước thải công đoạn xeo giấy

Công ty có 03 máy xeo hoạt động liên tục. Nước thải từ công đoạn này hầu như có rất ít lignin, độ màu không cao và chứa nhiều bột giấy nên nước có màu trắng đục. Hiện nay,nước thải từ công đoạn xeo được công ty đưa qua bể lắng để xử lý đồng thời thu hồi lại bột giấy. Tuy nhiên, nước thải đầu ra vẫn không đạt tiêu chuẩn môi trường mà cần phải được xử lý tiếp trước khi thải ra ngoài. Một số chỉ tiêu nước thải từ công đoạn xeo giấy :

QngàyTB = 7.500 m3/ngày N – NH3 = 1,15 mg/L

Qgiờmax = 420 m3/giờ P – PO4

3- = 1,21 mg/L

BOD5 = 671 mg/L SS = 653,33 mg/L

COD = 1489,6 mg/L pH = 6,3 – 7,2

Độ màu = 450 Pt – Co Nhiệt độ = 300C



3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

3.1.1 XỬ LÝ CƠ HỌC

Xử lý cơ học nhằm mục đích

Tách các chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡõ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải.

Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thuỷ tinh.v.v… Điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hoá

lý và sinh học .

3.1.1.1 Song chắn rác hoặc thiết bị nghiền rác

Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải qua song chắn rác hoặc thiết bị nghiền rác. Tại đây, các thành phần rác có kích thước lớn như : vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilông, đá cuội,… được giữ lại. Nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải.

Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn. Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm. Rác có thể lấy bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bị cào rác cơ khí.

Thiết bị nghiền rác có thể thay thế song chắn rác, được dùng để nghiền, cắt vụn rác ra các mảnh nhỏ hơn và có kích thước đều hơn, không cần tách rác ra khỏi dòng chảy. Rác vụn này được giữ lại ở công trình phía sau như bể lắng cát, bể lắng đợt 1. Thiết bị này có bất lợi khi rác nghiền chủ yếu là vải vụn vì có thể gây nguy hại đến cánh khuấy, tắc nghẽn ống dẫn bùn, hoặc dính chặt trên các ống khuếch tán khí trogn xử lý sinh học.

3.1.1.2 Bể lắng cát

Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, cuội, xỉ lò hoặc các loại tạp chất vô cơ khác có kích thước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau. Bể lắng cát thường có 03 loại : (1) lắng cát ngang; (2) lắng cát thổi khí; (3) lắng cát xoáy.

Trong bể lắng cát ngang dòng chảy theo hướng ngang với vận tốc không vượt quá 0,3 m/s . Trong bể lắng cát thổi khí, khí nén được đưa vào một cạnh theo chiều dài tạo dòng chảy xoắn ốc, cát lắng xuống đáy dưới tác dụng trọng lực. Bể lắng cát xoáy có dạng trụ tròn, nước thải được đưa vào theo phương tiếp tuyến tạo nên dòng chảy xoáy, cát tách khỏi nước lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm.

3.1.1.3 Bể lắng

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành : bể lắng ngang và bể lắng đứng.



Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5 – 2,5 giờ. Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trong khoảng 0,75 – 2 giờ.

4.2.1.4 Quá trình lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không thể loại được bằng phương pháp lắng. Quá trình lọc ít khi sử dụng trong xử lý nước thải, thường chỉ sử dụng trong trường hợp nước sau xử lý đòi hỏi có chất lượng cao.

Trong các hệ thống xử lý nước thải công suất lớn không sử dụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. Vật liệu lọc thông dụng nhất là cát. Kích thước hiệu quả của hạt cát thường dao động trong khoảng 0,15 mm đến vài mm, kích thước lỗ rỗng thường có giá trị nằm trong khoảng 10 – 100 m. Kích thước này lớn hơn nhiều so với kích thước của nhiều hạt cặn nhỏ cần tách loại, ví dụ như vi khuẩn (0,5 – 5m) hoặc vi rút (0,05 m). Do đó, những hạt này có thể chuyển động xuyên qua lớp vật liệu lọc. Trong quá trình lọc, các cặn bẩn được tách khỏi nước nhờ tương tác giữa các hạt cặn và vật liệu lọc theo cơ chế sau :

Sàng lọc : Xảy ra ở bề mặt lớp vật liệu lọc khi nước cần xử lý chứa các hạt cặn có kích thước quá lớn, không thể xuyên qua lớp vật liệu lọc.

Lắng : Những hạt cặn lơ lửng có kích thước khoảng 5 m và khối lượng riêng đủ lớn hơn khối lượng riêng của nước được tách loại theo cơ chế lắng trong các khe rỗng của lớp vật liệu lọc. Tuy nhiên, quá trình lắng không có khả năng khử các hạt keo mịn có kích thước khoảng 0,001 – 1 m.

Hấp phụ : Các hạt keo được tách loại theo cơ chế hấp phụ. Quá trình này xảy ra theo hai giai đoạn : vận chuyển các hạt trong nước đến bề mặt vật liệu lọc và sau đó kết dính các hạt vào bề mặt hạt vật liệu lọc. Quá trình này chịu ảnh hưởng của lực hút (hoặc lực đẩy) giữa vật liệu lọc và các hạt cần tách loại, lực hút quan trọng nhất là lực Van der Waals và lực hút tĩnh điện.

Chuyển hóa sinh học : Hoạt tính sinh học của các thiết bị lọc có khả năng dẫn đến sự ôxy hóa các chất hữu cơ. Quá trình chuyển hóa sinh học hoàn toàn xảy ra khi nhiệt độ và thời gian lưu nước trong thiết bị lọc được duy trì thích hợp. Do đó, trong thiết bị lọc chậm, hoạt tính sinh học đóng vai trò quan trọng hơn trong thiết bị lọc nhanh.

Chuyển hóa hóa học : Các vật liệu lọc còn có khả năng chuyển hóa hóa học một số chất có trong nước thải như NH4

+, sắt, mangan, …

3.1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP HOÁ LÝ

3.1.2.1 Keo tụ

Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm thường không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó, các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng. Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào trong nước các chất keo tụ thích hợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt loại FeSO4, Fe2(SO4)3 hoặc loại FeCl3. Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.



Dùng phèn nhôm : Khi cho phèn nhôm vào nước chúng phân li thành các ion Al3+, sau đó các ion này bị thủy phân thành Al(OH)3

Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+ Trong phản ứng thủy phân trên, ngoài Al(OH)3 là nhân tố quyết định đến hiệu quả keo tụ

được tạo thành, còn giải phóng ra các ion H+. Các ion H+ này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước (được đánh giá bằng HCO3

-). Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hòa ion H+ thì cần phải kiềm hóa nước. Chất dùng để kiềm hóa thông dụng nhất là vôi (CaO). Một số trường hợp khác có thể dùng sôđa (Na2CO3) hoặc xút (NaOH). Thông thường phèn nhôm đạt hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5,5 – 7,5.

Dùng phèn sắt(II) : Phèn sắt (II) khi cho vào nước phân ly thành Fe2+ và bị thủy phân thành Fe(OH)2

Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H+

Fe(OH)2 vừa tạo thành vẫn còn độ hòa tan trong nước lớn, khi trong nước có ôxy hòa tan, Fe(OH)2 sẽ bị ôxy hóa thành Fe(OH)3

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

Quá trình ôxy hóa chỉ diễn ra tốt khi pH của nước đạt được trị số từ 8 – 9 và nước phải có độ kiềm cao. Vì vậy, thường dùng loại phèn này khi cần kết hợp vôi làm mềm nước.

Dùng phèn sắt (III) : Phèn sắt (III) loại FeCl3 hoặc Fe2(SO4)3 khi cho vào nước phân ly thành Fe3+ và bị thủy phân thành Fe(OH)3

Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+

Vì phèn sắt (III) không bị ôxy hóa nên không cần nâng cao pH của nước như sắt (II). Phản ứng thủy phân xảy ra khi pH > 3,5 và quá trình kết tủa sẽ hình thành nhanh chóng khi pH = 5,5 – 6,5. 3.1.2.2 Tuyển nổi

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt. Tùy theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau :

Tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Flotation) : Khí nén được thổi trực tiếp vào bể tuyển nổi để tạo thành các bọt khí có kích thước từ 0,1 – 1 mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí – nước chứa cặn. Cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính và nổi lên bề mặt.

Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation) : Bão hòa không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không. Hệ thống này ít sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chi phí cao.

Tuyển nổi bằng khí hòa tan (Dissolved Air Flotation) : Sục không khí vào nước ở áp suất cao (2 – 4 at), sau đó giảm áp giải phóng khí. Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có kích thước 20 – 100 m.

3.1.2.3 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt để khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học, cũng như khi nồng độ của chúng không cao và chúng không bị phân hủy bởi vi sinh vật hay chúng rất độc. Hấp phụ được ứng dụng để khử độc nước thải khỏi thuốc diệt cỏ, trừ sâu, thuốc sát trùng, phenol, các chất hoạt động bề mặt…Ưu



điểm của phương pháp này là hiệu quả cao (80 – 95%), có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải và đồng thời có khả năng thu hồi các chất này.

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng. Dung chất (chất bị hấp thụ) sẽ đi từ pha lỏng (pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung dịch đạt cân bằng. Các chất hấp phụ thường sử dụng :

Than hoạt tính. Tro, xỉ, mạt cưa. Silicagen, keo nhôm.

3.1.2.4 Trao đổi ion

Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn … cũng như các hợp chất của asen, photpho, xyanua, chất phóng xạ. Người ta thường sử dụng nhựa trao đổi ion nhằm hai mục đích : khử cứng và khử khoáng.

Khử cứng : Cho nước cần xử lý chảy qua cột nhựa Cation ở dạng RNa

2RNa + CaSO4 R2Ca + Na2SO4 2RNa + MgSO4 R2Mg + Na2SO4

Khi lớp nhựa Cation mất hiệu lực, người ta tái sinh bằng dung dịch muối ăn NaCl. R2Ca + 2NaCl 2RNa + CaCl2

R2Mg + 2NaCl 2RNa + MgCl2 Khử khoáng : Cho nước cần xử lý chảy qua từng cột nhựa Cation và nhựa Anion riêng rẽ hay

qua một cột kết hợp cả nhựa Cation và nhựa Anion RSO3H + NaCl RSO3Na + HCl

2RSO3H + Na2SO4 2RSO3Na + H2SO4 RSO3H + NaHCO3 RSO3Na + CO2 + H2O RSO3H + Na2CO3 2RSO3Na + CO2 + H2O

ROH + HCl RCl + H2O 2ROH + H2SO4 R2SO4 + H2O

Khi lớp nhựa Cation và Anion mất hiệu lực người ta tái sinh bằng dung dịch axít HCl và dung dịch xút NaOH như sau :

RSO3Na + HCl RSO3H + NaCl RCl + NaOH ROH + NaCl

3.1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

3.1.3.1 Phương pháp trung hòa

Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho các quá trình xử lý hóa lý và sinh học :

H+ + OH- H2O Mặt dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý, nhưng vẫn có thể gây ra một số vấn đề trong

thực tế như : giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét rỉ thiết bị máy móc, …



Vôi (Ca(OH)2) thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các nước thải có tính axit, trong khi axit sulfuric (H2SO4) là một chất tương đối rẻ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính bazơ.

3.1.3.2 Phương pháp oxy hóa – khử

Phương pháp này được dùng để :

Khử trùng nước. Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa tan sang thể khí. Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản hơn, có khả năng

đồng hóa bằng vi khuẩn. Loại bỏ các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As …và một số chất độc như cyanua. Các chất oxy hóa thông dụng :

Ozon (O3). Chlorine (Cl2). Hydro peroxide (H2O2). Kali permanganate (KMnO4). Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất xúc tác.

3.1.3.3 Kết tủa hóa học

Kết tủa hóa học thường được sử dụng để loại trừ các kim loại nặng trong nước. Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để kết tủa các kim loại là tạo thành các hydroxide, ví dụ :

Cr3+ + 3OH- Cr(OH)3

Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3

Phương pháp kết tủa hóa học hay được sử dụng nhất là phương pháp tạo các kết tủa với vôi. Soda cũng có thể được sử dụng để kết tủa các kim loại dưới dạng hydroxide (Fe(OH)3), carbonate (CdCO3), …Anion carbonate tạo ra hydroxide do phản ứng thủy phân với nước :

CO32- + H2O HCO3

- + OH-

3.1.4 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô như : H2S, sulfide, ammonia, … dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể phân thành 2 loại :

Phương pháp kỵ khí : Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có ôxy.

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau :

Vi sinh vật Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới

Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 04 giai đoạn : - Giai đoạn 1 : Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử.



- Giai đoạn 2 : Acid hóa. - Giai đoạn 3 : Acetate hóa. - Giai đoạn 4 : Methane hóa. Các chất thải hữu cơ chứa các nhiều hợp chất cao phân tử như protein, chất béo,

carbohydrate, cellulose, lignin, … trong giai đoạn thủy phân sẽ cắt mạch tạo thành các phân tử đơn giản hơn, dễ thủy phân hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acid, carbohydrate thành đường đơn và chất béo thành các acid béo. Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2 . Vi khuẩn methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2 , formate, acetate, methanol, methylamine và CO. Các phương trình phản ứng xảy ra như sau :

4H2 + CO2 CH4 + 2H2O 4HCOOH CH4 + 3CO2 + 2H2O

CH3COOH CH4 + CO2 4 CH3OH 3CH4 + CO2 + H2O

4(CH3)3N + H2O 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3

Phương pháp hiếu khí : Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp ôxy liên tục.

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 03 giai đoạn sau : - Ôxy hóa các chất hữu cơ : Enzyme CxHyOz + O2 CO2 + H2O + H - Tổng hợp tế bào mới : Enzyme CxHyOz + O2 + NH3 Tế bào vi khuẩn (C5H7NO2) + CO2 + H2O – H - Phân hủy nội bào : Enzyme C5H7O2 + O2 5CO2 + 2H2O + NH3 H

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp kỵ khí và hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình ôxy sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn xử lý sinh học tự nhiên.

3.1.4.1 Phương pháp sinh học nhân tạo

a. Quá trình kỵ khí

Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng

o Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn. Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp được đưa sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước. Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm. o Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB) Đây là một trong những quá trình kỵ khí ứng dụng rộng rãi nhất trên thế do hai đặc điểm chính sau :



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

- Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí UASB còn có những ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như :

- Ít tiêu tốn năng lượng vận hành. - Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn. - Bùn sinh ra dễ tách nước. - Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng. - Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí Methane.

Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6 – 0,9 m/h, pH thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động trong khoảng 6,6 – 7,6. Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để đảm bảo pH của nước luôn lớn hơn 6,2 vì ở pH < 6,2 vi sinh vật chuyển hóa Methane không hoạt động được. Cần lưu ý rằng chu kì sinh trưởng của vi sinh vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với vi sinh vật acetate hóa (2 – 3 giờ ở 350C so với 2 – 3 ngày ở điều kiện tối ưu). Do đó, trong quá trình vận hành ban đầu tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật acid hóa sẽ tạo ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi sinh vật acetate hóa.

Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

o Bể lọc kỵ khí Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbon trong nước thải. Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển. Vì vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày).

o Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định

Là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng và dính bám.

b. Quá trình hiếu khí

Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng

Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước chảy liên tục vào bể aeroten, trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính cung cấp ôxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn. Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 và tại đây bùn hoạt tính lắng xuống đáy. Lượng lớn bùn hoạt tính (25 – 75% lưu lượng) tuần hoàn về bể aeroten để giữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ. Lượng sinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng 1 được dẫn tiếp tục đến công trình xử lý bùn.



Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cần phải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị ôxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3

-, SO42-, … Một cách tổng quát, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống

bùn hoạt tính bao gồm : Pseudomonas, Zoogloea, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium,…và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas, Nitrobacter. Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 50 mg/L, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25 mg/L, pH từ 6,5 – 8,5 và nhiệt độ từ 6 – 370C. Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng như : Bể aeroten thông thường, bể aeroten xáo trộn hoàn chỉnh, mương ôxy hóa, bể hoạt động gián đoạn, bể aeroten mở rộng, …

o Bể aeroten thông thường Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút (plug – flow), khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể này nước thải vào có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể. Ở chế độ dòng chảy nút, bông bùn có đặc tính tốt hơn, dễ lắng. Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể. Quá trình phân hủy nội bào xảy ra ở cuối bể (ECKENFELDER W.W.,1989). Tải trọng thích hợp vào khoảng 0,3 – 0,6 kg BOD5/m

3 ngày với hàm lượng MLSS 1.500 – 3.000 mg/L, thời gian lưu nước từ 4 – 8 giờ, tỷ số F/M = 0,2 – 0,4, thời gian lưu bùn từ 5 – 15 ngày.

Buøn

Beå laéng 1

Nöôùc chöa xöû lyù

Buøn tuaàn hoaøn

Buøn thaûi

Beå laéng 2

Beå aerotankNöôùc thaûi sau xöû lyù

Hình 3.1 : Bể aeroten thông thường

o Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Thiết bị sục khí cơ khí (motour và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng. Bể này thường có dạng tròn hoặc vuông, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu ôxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể. Bể này có ưu điểm chịu được quá tải rất tốt. METCALF and EDDY (1991) đưa ra tải trọng thiết kế khoảng 0,8 – 2,0 kg BOD5/m

3 ngày với hàm lượng bùn 2.500 – 4.000 mg/L, tỷ số F/M = 0,2 –0,6.



Beå laéng

Beå laéng

Buøn thaûi

Nöôùc thaûi tröôùc xöû lyù

Nöôùc thaûi sau xöû lyù

Buøn tuaàn hoaøn

Maùy thoåi khí

Hình 3.2 : Bể aeroten khuấy trộn hoàn toàn

o Bể aeroten mở rộng Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp, sản lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn. Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác (20 – 30 ngày). Hàm lượng bùn thích hợp trong khoảng 3.000 – 6.000 mg/L. o Mương ôxy hóa Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính. Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3 m/s để tránh cặn lắng. Mương ôxy hóa có thể kết hợp quá trình xử lý nitơ. METCALF and EDDY (1991) đề nghị tải trọng thiết kế 0,10 – 0,25 kg BOD5/m

3 ngày, thời gian lưu nước 8 – 16 giờ, hàm lượng MLSS khoảng 3.000 – 6.000 mg/L, thời gian lưu bùn từ 10 – 30 ngày là thích hợp.

o Bể hoạt động gián đoạn (SBR) Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có điều tất cả quá trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước : (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cạn, (5) ngưng.

Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám o Bể lọc sinh học Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Vật liệu tiếp xúc thường là đá có đường kính trung bình 25 – 100 mm, hoặc vật liệu nhựa có hình dạng khác nhau, … có chiều cao từ 4 – 12 m. Nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòi phun. Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể



tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải. Quần thể vi sinh vật này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và tùy tiện, nấm, tảo, và các động vật nguyên sinh, … trong đó vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế.

Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2 mm) là loại vi sinh hiếu khí. Khi vi sinh phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh lớp ngoài tiêu thụ hết lượng ôxy khuếch tán trước khi ôxy thấm vào bên trong. Vì vậy, gần sát bề mặt giá thể môi trường kỵ khí hình thành. Khi lớp màng dày, chất hữu cơ bị phân hủy hoàn toàn ở lớp ngoài, vi sinh sống gần bề mặt giá thể thiếu nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả năng bám dính. Nước thải sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới. Hệ thống thu nước này có cấu trúc rỗ để tạo điều kiện không khí lưu thông trong bể. Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Nước sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy.

o Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đĩa nhúng chìm một phần trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Tương tự như bể lọc sinh học, màng vi sinh hình thành và bám trên bề mặt đĩa. Khi đĩa quay, mang sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với ôxy. Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa ôxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời, khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt hai. Trục RBC phải tính toán đủ đỡ vật liệu nhựa và lực quay. Chiều dài tối đa của trục thường 8m. Vật liệu nhựa tiếp xúc thường có hình dạng khác nhau tùy thuộc vào nhà chế tạo. Diện tích bề mặt trung bình khoảng 9.300 – 16.700 m2/trục dài 8m. Thể tích bể thích hợp khoảng 5 L/m2 diện tích vật liệu (METCALF and EDDY, 1991)

3.1.4.2 Phương pháp sinh học tự nhiên

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

Cánh đồng tưới Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ống phân phối

phun nước thải lên mặt đất. Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấm vào đất để tạo độ ẩm và cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây cỏ sinh trưởng. Phương pháp này chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu độ ẩm.

Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virút gây bệnh và kim loại nặng trong nước thải chưa được loại bỏ sẽ gây tác hại cho sức khỏe của người sử dụng các loại rau và cây thực phẩm này.

Xả nước thải vào ao, hồ, sông suối Nước thải được xả vào những nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn trong tự nhiên để pha

loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên.



Khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận, nước của nguồn tiếp nhận sẽ bị nhiễm bẩn. Mức độ nhiễm bẩn phụ thộc vào : lưu lượng và chất lượng nước thải, khối lượng và chất lượng nước có sẵn trong nguồn, mức độ khuấy trộn để pha loãng. Khi lưu lượng và tổng hàm lượng chất bẩn trong nước thải nhỏ so với lượng nước của nguồn tiếp nhận, ôxy hòa tan có trong nước đủ để cấp cho quá trình làm sạch hiếu khí các chất hữu cơ. Tuy nhiên, các chất lơ lửng, vi trùng gây bệnh và kim loại nặng, … nếu không loại bỏ trước vẫn đe dọa đến sức khỏe và sinh hoạt cộng đồng thông qua hoạt động của các loài cá, chim và các loài sinh vật có ích khác.

Hồ sinh học Hệ hồ có thể phân loại như sau : (1) hồ hiếu khí, (2) hồ tùy tiện, (3) hồ kỵ khí và (4) hồ xử lý

bổ sung. o Hồ hiếu khí Có diện tích rộng, chiều sâu cạn. Chất hữu cơ trong nước thải được xử lý chủ yếu nhờ sự cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn sống ở dạng lơ lửng. Ôxy 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 hũy chất hữu cơ được tảo sử dụng. Hồ hiếu khí có hai dạng : (1) có mục đích là tối ưu sản lượng tảo, hồ này có chiều sâu cạn 0,15 – 0,45 m; (2) tối ưu lượng ôxy cung cấp cho vi khuẩn, chiều sâu hồ này khoảng 1,5 m. Để đạt hiệu quả tốt có thể cung cấp ôxy bằng cách thổi khí nhân tạo.

Taûo

Vi khuaån

Taûo môùi

Chaát höõu cô

Naêng löôïng maët trôøi

Vi khuaån môùi

O2

CO ,NHPO ,H O

4

323-

2

Hình 3.3 : Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật trong hồ hiếu khí

o Hồ tùy tiện Trong hồ tùy tiện tồn tại 03 khu vực : (1) khu vực bề mặt, nơi đó chủ yếu vi khuẩn và tảo sống cộng sinh; (2) khu vực đáy, tích lũy cặn lắng và cặn này bị phân hủy nhờ vi khuẩn kỵ khí; (3) khu vực trung gian, chất hữu cơ trong nước thải chịu sự phân hủy của vi khuẩn tùy tiện. Có thể sử dụng máy khuấy để tạo điều kiện hiếu khí trên bề mặt khi tải trọng cao. Tải trọng thích hợp dao động trong khoảng 70 – 140 kg BOD5/ha ngày. o Hồ kỵ khí Thường được áp dụng cho xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao và cặn lơ lửng lớn, đồng thời có thể kết hợp phân hủy bùn lắng. Hồ này có chiều sâu lớn, có thể sâu đến 9 m. Tải trọng thiết kế khoảng 220 – 560 kg BOD5/ha ngày o Hồ xử lý bổ sung Có thể áp dụng sau quá trình xử lý sinh học (aeroten, bể lọc sinh học hoặc sau hồ sinh học hiếu khí, tùy tiện, …) để đạt chất lượng nước ra cao hơn, đồng thời thực hiện quá



trình nitrate hóa. Do thiếu chất dinh dưỡng, vi sinh còn lại trong hồ này sống ở giai đoạn hô hấp nội bào và ammonia chuyển hóa sinh học thành nitrate. Thời gian lưu nước trong hồ này khoảng 18 – 20 ngày. Tải trọng thích hợp 67 – 200 kg BOD5/ha ngày.

2O

Teá baøo môùi

CO

V i khuaån

Teá baøo môùi

Taûo

2

Teá baøo cheát

Teá baøo cheát

NHPO ,... 3-

4

3Nöôùc thaûi

Chaát raén coù theå laéng

Chaát thaûi höõu cô

3NHPO ,... 3-

4

A xit höõu cô, röôïu CO + NH + H S + CH 2 3 2 4

Buøn ñaùy

H S + 2O H SO2 2 2 4

L aøm thoaùng

O 2

Gioù (gioù thuùc ñaåy quaù trình hoøa troän vaø laøm thoaùng)

O (caùc giôø chieáu saùng trong ngaøy)

2

CO 2

2H S

Neáu khoâng coù O ôû lôùp phía treân cuûa hoà coù theå

sinh ra khí coù muøi

2

M aët trôøi

V uøng hieáu

khí

V uøng kî khí

V uøng tuøy tieän

Hình 3.4 : Sơ đồ hồ hiếu khí tùy tiện 3.2 MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY

3.2.1 CÔNG TY GIẤY HÒA PHƯƠNG

Nước thải giấy Song chắn rác Bể trộn Bể phản ứng

Bể Aeroten Bể lắng 1

Bể lắng 2 Bể thu hồi bột giấy Thiết bị xử lý bùn

Nguồn tiếp nhận

Bùn tuần hoàn



3.2.2 NHÀ MÁY SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY XUÂN ĐỨC

Nước thải nấu Nước thải xeo

Bể điều hòa Bể điều hòa

Bể lắng bột giấy Bể trộn

Bể hiếu khí lơ lửng

Bể trộn

Bể thu hồi giấy

Bể lắng đợt 2 Bể nén bùn

Nguồn tiếp nhận

Bể tạo bông



4.1 CÁC NGHIÊN CỨU THỰC HIỆN TRONG LUẬN VĂN

Nội dung các nghiên cứu : Thí nghiệm Jartest xác định các điều kiện keo tụ tối ưu ứng dụng trong quá trình xử lý

nước thải công nghiệp sản xuất giấy (công đoạn sản xuất bột giấy CTMP tại Công ty giấy Tân Mai).

Nghiên cứu mô hình bùn hoạt tính hiếu khí ứng dụng trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp sản xuất giấy tại Công ty giấy Tân Mai.

Xác định khả năng lắng của nước thải từ công đoạn xeo giấy và khả năng lắng của bùn hoạt tính.

Thời gian tiến hành nghiên cứu : 15/09 – 01/11

4.2 THÍ NGHIỆM JARTEST (NƯỚC THẢI CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT BỘT GIẤY CTMP TẠI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI)

4.2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Xác định hàm lượng phèn Fe2(SO4)3 và pH tối ưu trong xử lý nước thải công đoạn sản xuất bột giấy CTMP.

Xác định hàm lượng PAC, hàm lượng phèn Fe2(SO4)3 và pH tối ưu trong xử lý nước thải công đoạn sản xuất bột giấy CTMP.

So sánh hiệu quả quá trình keo tụ trong hai trường hợp trên để ứng dụng vào thực tế.

4.2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4.2.2.1 Phương pháp luận

a. Giới thiệu chung

Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất, trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và ta có thể tách chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng các biện pháp lắng, lọc hay tuyển nổi. Các chất keo tụ thường được sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt dưới dạng dung dịch hòa tan, các chất điện ly hoặc các chất cao phân tử,…

Bằng cách sử dụng quá trình keo tụ người ta có thể tách được hoặc làm giảm đi các thành phần có trong nước thải như : các kim loại nặng, các chất bẩn lơ lửng,…đồng thời có thể cải thiện được độ đục, mùi và độ màu của nước.

b. Các phương pháp keo tụ

Trong công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ, người ta thường sử dụng phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu như các muối nhôm hoặc sắt và phương pháp keo tụ dùng các chất polyme. Ngoài ra, chúng ta có thể kết hợp hai phương pháp với nhau, khi đó các polyme có nhiệm vụ tăng cường quá trình keo tụ cho các muối nhôm hoặc sắt.

b.1 Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu



Trong quá trình này người ta sử dụng muối nhôm hoặc sắt hóa trị III, còn gọi là phèn nhôm hay phèn sắt làm chất keo tụ. Các muối này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan, trong dung dịch chúng phân ly thành các anion và cation theo phản ứng sau :

Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO42-

FeCl3 2Fe3+ + 3Cl- Nhờ hóa trị cao của các ion kim loại, chúng có khả năng ngậm nước tạo thành các phức chất

hexa Me(H2O)63+ (trong đó Me có thể là Al hoặc Fe). Tùy thuộc vào giá trị pH của môi trường mà

chúng có khả năng tồn tại ở các điều kiện khác nhau, thí dụ với nhôm các phức chất này tồn tại ở pH từ 3 đến 4; với sắt, chúng tồn tại ở pH từ 1 đến 3.

Khi tăng pH, các phản ứng xảy ra như sau : Me(H2O)6

3+ + H2O Me(H2O)5OH2+ + H3O+

Tăng axit Me(H2O)52+ + H2O Me(H2O)4(OH)2

+ + H3O+

Tăng kiềm Me(H2O)4(OH)2+ + H2O Me(H2O)3

+ + 3H2O + H3O+

Me(OH)3 + OH- Me(OH)4-

Các sản phẩm hydroxyt tạo thành trong phạm vi pH từ 3 đến 6, đó là các sản phẩm mang nhiều các nguyên tử kim loại, ví dụ Al3(OH)4

5+. Các hợp chất này mang điện tích dương mạnh và có khả năng kết hợp với các hạt keo mang điện tích âm trong nước thải tạo thành các bông cặn. Các hydroxyt nhôm hoặc sắt tạo thành khác nhau tùy thuộc vào pH và các điều kiện của quá trình, song chúng đều là các hợp chất mang điện dương và có hoạt tính tạo bông keo tụ cao nhờ hoạt tính bề mặt lớn. Các bông keo này khi lắng xuống sẽ hấp phụ, cuốn theo các hạt keo, cặn bẩn hữu cơ, chất mang mùi vị,…tồn tại ở trạng thái hòa tan hoặc lơ lửng trong nước. Mặt khác, các ion kim loại tự do còn kết hợp với nước qua phản ứng thủy phân cũng tạo thành các hydroxyt như sau :

Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+

Quan sát quá trình keo tụ dùng phèn nhôm, sắt ta thấy có khả năng tạo ra 03 loại bông cặn sau :

Loại thứ nhất là tổ hợp các hạt keo tự nhiên, loại này chiếm số ít. Loại thứ hai gồm các hạt keo mang điện tích trái dấu nên kết hợp với nhau và trung

hòa về điện tích. Loại này không có khả năng kết dính và hấp phụ trong quá trình lắng tiếp theo vì vậy số lượng cũng không đáng kể.

Loại thứ ba được hình thành từ các hạt keo do thủy phân chất keo tụ với các anion có trong nước nên bông cặn có hoạt tính bề mặt cao, có khả năng hấp phụ các chất bẩn trong khi lắng, tạo thành các bông cặn lớn hơn. Trong xử lý nước bằng keo tụ, loại bông cặn thứ ba chiếm ưu thế và có tính quyết định đến hiệu quả keo tụ.

b.2 Keo tụ hoặc tăng cường quá trình keo tụ bằng các hợp chất cao phân tử

Quá trình này sử dụng các chất cao phân tử tan trong nước, chúng có cấu tạo mạch dài, với phân tử lượng từ 103 đến 107 g/mol và đường kính phân tử trong dung dịch vào khoảng 0,1 đến 01 m. Chúng còn được sử dụng làm chất trợ keo tụ, tức là sử dụng phèn nhôm hoặc sắt là những chất keo tụ chính. Chúng giúp cho quá trình keo tụ xảy ra nhanh hơn và tạo ra các bông có kích thước lớn hơn để có thể tách ra khỏi nước một cách dễ dàng.

c. Các cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông

Quá trình nén lớp điện tích kép : Quá trình đòi hỏi nồng độ cao của các ion trái dấu cho vào để giảm thế điện động Zeta. Sự tạo bông nhờ trung hòa điện tích, giảm thế



điện động Zeta làm cho lực hút mạnh hơn lực đẩy và tạo ra sự kết dính giữa các hạt keo.

Quá trình keo tụ do hấp phụ, trung hòa điện tích tạo ra điểm đẳng điện Zeta bằng 0 : Các hạt keo hấp phụ ion trái dấu lên bề mặt song song với cơ chế nén lớp điện tích kép nhưng cơ chế hấp phụ mạnh hơn. Hấp phụ ion trái dấu làm trung hòa điện tích, giảm thế điện động Zeta tạo ra khả năng kết dính giữa các hạt keo.

Quá trình keo tụ do hấp phụ tĩnh điện thành từng lớp các hạt keo đều tích điện, nhờ lực tĩnh điện chúng có xu thế kết hợp với nhau.

Quá trình keo tụ do hiện tượng bắc cầu : Các polyme vô cơ hoặc hữu cơ (không phải Al hoặc Fe) có thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo ra cầu nối giữa các hạt keo.

Quá trình keo tụ ngay trong quá trình lắng : Hình thành các tinh thể Al(OH)3, Fe(OH)3, các muối không tan,… Khi lắng, chúng hấp phụ cuốn theo các hạt keo khác, các cặn bẩn, các chất vô cơ, hữu cơ lơ lửng và hòa tan trong nước.

d. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ

Trị số pH của nước. Liều lượng phèn sử dụng. Nhiệt độ nước. Tạp chất trong nước. Môi chất tiếp xúc,…

Nhìn chung, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ. Tuy nhiên, trong thực tế người ta thường chú ý đến hai yếu tố đó là trị số pH của nước thải và liều lượng phèn sử dụng. Ngoài ra, để tăng hiệu quả quá trình keo tụ người ta có thể bổ sung các polyme làm chất trợ keo tụ.

Các giá trị pH, liều lượng phèn và liều lượng polyme tối ưu thường khác nhau đối với từng loại nước thải. Vì vậy, để xác định các giá trị này chúng ta phải tiến hành thí nghiệm Jartest đối với từng loại nước thải cần xử lý.

4.2.2.2 Mô hình nghiên cứu

a. Mô hình

Hình 4.1 : Mô hình nghiên cứu thí nghiệm Jartest



Mô hình nghiên cứu đặt tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh. Thiết bị gồm 06 cánh khuấy quay cùng tốc độ. Nhờ hộp số, tốc độ quay có thể điều chỉnh được ở dãy 10 – 120 vòng / phút. Cánh khuấy dạng turbine gồm 02 bản phẳng nằm cùng mặt thẳng đứng. Cánh khuấy đặt trong 06 beaker dung tích 01 lít chứa cùng mẫu nước cho mỗi đợt thí nghiệm.

b. Tính chất nước thải

Nước thải nghiên cứu được lấy từ công đoạn sản xuất bột CTMP tại Công ty giấy Tân Mai với các thông số như sau :

COD : 3724 mg/L pH : 5,5 – 6,0 Độ màu Pt – Co : 3040 Độ đục : 720 (thêm đơn vị) SS : 935 mg/L

4.2.2.3 Trình tự tiến hành

a. Các thí nghiệm xác định hàm lượng phèn và pH tối ưu

Thí nghiệm 1 : Xác định giá trị pH tối ưu lần thứ nhất

Cố định hàm lượng phèn (chọn trước hàm lượng phèn) Biến thiên giá trị pH (điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH 2N hoặc H2SO41N) trong

một khoảng rộng. Trình tự thí nghiệm như sau :

- Lấy 01 lít nước thải cho vào beaker 1 lít, cho lượng phèn đã chọn trước vào. Dùng dung dịch NaOH 2N hoặc dung dịch H2SO4 1N để chỉnh pH dung dịch đến các giá trị pH khác nhau. Ghi nhận thể tích các dung dịch đã dùng.

- Chuẩn bị 06 beaker, cho vào mỗi cốc 01 lít nước thải. - Thêm vào mỗi cốc một lượng phèn như nhau (đã xác định trước) và các thể tích

dung dịch NaOH hay H2SO4 (đã xác định ở phần trên) tương ứng với các giá trị pH khác nhau.

- Đưa 06 beaker vào giàn Jartest, bật máy khuấy ở tốc độ 120 vòng / phút trong 01 phút.

- Sau đó cho khuấy chậm trong 15 phút ở tốc độ 20 vòng / phút. - Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh 30 phút. - Sau đó lấy mẫu nước lắng (lớp nước phía trên) phân tích các chỉ tiêu độ màu,

COD. - Giá trị pH tối ưu là giá trị ứng với mẫu có độ màu và COD thấp nhất.

Thí nghiệm 2 : Xác định hàm lượng phèn tối ưu lần thứ nhất

Cố định giá trị pH (đã xác định ở thí nghiệm 1) bằng cách cho thêm dung dịch NaOH 2N hay H2SO4 1N

Biến thiên hàm lượng phèn trong một khoảng rộng

Trình tự thí nghiệm như sau : - Chuẩn bị 06 beaker, cho vào mỗi cốc 01 lít nước thải.



- Thêm vào mỗi cốc các lượng phèn khác nhau. - Sau đó thêm các thể tích dung dịch NaOH hay H2SO4 để đạt pH tối ưu tương ứng

với các liều lượng phèn khác nhau. - Đưa 06 beaker vào giàn Jartest, bật máy khuấy ở tốc độ 120 vòng / phút trong 01

phút. - Sau đó cho khuấy chậm trong 15 phút ở tốc độ 20 vòng / phút. - Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh 30 phút. - Sau đó lấy mẫu nước lắng (lớp nước phía trên) phân tích các chỉ tiêu độ màu,

COD. - Hàm lượng phèn tối ưu là giá trị ứng với mẫu có độ màu và COD thấp nhất.

Thí nghiệm 3 : Xác định giá trị pH tối ưu lần thứ hai

Cố định hàm lượng phèn (đã xác định ở thí nghiệm 2). Biến thiên giá trị pH : cho pH biến thiên trong một khoảng hẹp hơn quanh giá trị pH

tối ưu tìm được ở thí nghiệm 1. Trình tự thí nghiệm giống thí nghiệm 1.

Thí nghiệm 4 : Xác định hàm lượng phèn tối ưu lần thứ hai Cố định giá trị pH (đã xác định ở thí nghiệm 3) bằng cách cho thêm dung dịch NaOH

2N hay H2SO4 1N Biến thiên hàm lượng phèn trong một khoảng hẹp hơn quanh hàm lượng phèn tối ưu

tìm được ở thí nghiệm 2. Trình tự thí nghiệm giống thí nghiệm 2.

b. Các thí ngiệm xác định hàm lượng PAC, hàm lượng phèn và pH tối ưu

Thí nghiệm 5 : Xác định giá trị pH tối ưu lần thứ nhất trong trường hợp có PAC Cố định hàm lượng phèn (chọn trước hàm lượng phèn) Cố định hàm lượng PAC (chọn trước hàm lượng PAC) Biến thiên giá trị pH (điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH 2N hoặc H2SO41N) trong

một khoảng rộng. Trình tự thí nghiệm giống thí nghiệm 1, nhưng ngoài lượng phèn cố định còn cho thêm

lượng PAC cố định. Thí nghiệm 6 : Xác định hàm lượng phèn tối ưu lần thứ nhất khi có PAC


Cố định hàm lượng PAC Biến thiên hàm lượng phèn trong một khoảng rộng Trình tự thí nghiệm giống thí nghiệm 2, nhưng có cho thêm lượng PAC cố định.

Thí nghiệm 7 : Xác định hàm lượng PAC tối ưu lần thứ nhất




Cố định hàm lượng (phèn đã xác định ở thí nghiệm 6) Biến thiên hàm lượng PAC trong một khoảng rộng Trình tự thí nghiệm giống thí nghiệm 6, nhưng lúc này biến thiên hàm lượng PAC và cố

định hàm lượng phèn.

Thí nghiệm 8 : Xác định giá trị pH tối ưu lần thứ hai trong trường hợp có PAC

Cố định hàm lượng phèn (đã xác định ở thí nghiệm 6) Cố định hàm lượng PAC (đã xác định ở thí nghiệm 7) Biến thiên giá trị pH (điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH 2N hoặc H2SO41N) trong

một khoảng hẹp hơn quanh giá trị pH tìm được ở thí nghiệm 5. Trình tự thí nghiệm giống thí nghiệm 5.

Thí nghiệm 9 : Xác định hàm lượng phèn tối ưu lần thứ hai khi có PAC


Cố định hàm lượng PAC (đã xác định ở thí nghiệm 7) Biến thiên hàm lượng phèn trong một khoảng hẹp hơn quanh hàm lượng phèn đã xác

định ở thí nghiệm 6. Trình tự thí nghiệm giống thí nghiệm 6.

Thí nghiệm 10 : Xác định hàm lượng PAC tối ưu lần thứ hai


Cố định hàm lượng (phèn đã xác định ở thí nghiệm 9) Biến thiên hàm lượng PAC trong một khoảng hẹp hơn quanh hàm lượng PAC đã xác

định ở thí nghiệm 7. Trình tự thí nghiệm giống thí nghiệm 7.

4.3 NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ ỨNG DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT GIẤY TẠI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI


Xác định khả năng phân hủy sinh học của bùn hoạt tính hiếu khí. Xác định các thông số động học quá trình bùn hoạt tính hiếu khí.

4.3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4.3.2.1 Phương pháp luận

a. Động học sinh trưởng của vi sinh vật

Khi tế bào được nuôi cấy trong trong môi trường thích hợp, sự tăng trưởng của quần thể vi sinh vật sẽ tuân theo đường cong sinh trưởng gồm 04 pha sau đây :



a.1 Pha lag Pha lag là giai đoạn tế bào thích nghi với môi trường mới, tế bào tăng kích thước và trọng

lượng rõ rệt do quá trình tổng hợp các chất, trước hết là các cao phân tử (protein, enzyme, acid nucleic, …) diễn ra mạnh mẽ. Trong pha này vi sinh vật không phân chia, tức không tăng số lượng. Thời gian của pha lag phụ thuộc vào tiền sử của tế bào như : tuổi, thành phần môi trường, khả năng chịu đựng các yếu tố vật lý, hóa học,…Chẳng hạn, người ta không quan sát được pha lag nếu ta chuyển các vi sinh vật đang ở pha log, tức pha sinh trưởng cực đại vào cùng môi trường với những điều kiện nuôi cấy như nhau. Ngược lại, pha lag được quan sát khi người ta đưa những tế bào yếu vào môi trường nuôi cấy.

a.2 Pha log Trong pha log luôn có thức ăn dư thừa xung quanh tế bào vi sinh vật. Tốc độ trao đổi chất và

sinh trưởng chỉ bị giới hạn do khả năng sử dụng cơ chất của vi sinh vật. Số lượng tế bào sẽ tăng theo số mũ trong pha log :

Xt = X0 et

Trong đó Xt : Sinh khối hoặc số lượng tế bào ở thời điểm t X0 : Sinh khối hoặc số lượng tế bào ban đầu : Tốc độ tăng trưởng riêng (h-1)

a.3 Pha ổn định Trong pha ổn định, tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật giảm dần do sự thiếu hụt chất dinh

dưỡng cùng với sự sản sinh và tích tụ các sản phẩm trao đổi chất độc hại. Trong pha này, số lượng tế bào mới sinh ra sẽ bằng số tế bào chết đi. Do đó có sự cân bằng quần thể trong pha này.

a.4 Pha chết Xảy ra khi tốc độ sinh trưởng giảm, nồng độ chất dinh dưỡng tối thiểu. Trong pha này, tốc

độ phân hủy của tế bào lớn hơn tốc độ sinh trưởng. Khi vi sinh vật đòi hỏi chất dinh dưỡng nhiều hơn, chúng phải trao đổi chất với chính nguyên sinh chất của chúng, dẫn đến sinh khối vi sinh vật giảm.

Trong trường hợp mô hình động, cơ chất được đưa vào liên tục nên pha log của vi sinh vật được duy trì trong thời gian dài.

b. Xác định các thông số động học của quá trình sinh học hiếu khí

Các thông số động học của quá trình sinh học hiếu khí bao gồm : - Ks : Hằng số bán vận tốc, mg/L - k : Tốc độ sử dụng cơ chất tối đa, ngày-1 - m : Tốc độ vi khuẩn sinh trưởng riêng tối đa, ngày-1 - Y : Hệ số sản lượng tối đa - kd : Hệ số phân hủy nội bào, ngày-1

Các thông số này được xác định theo 02 phương trình sau (Metcalf & Eddy, 1991) :

kSk

K

SS

X s

o

1

d

c

kX

SSY

01

Trong đó X : Hàm lượng bùn hoạt tính MLSS, mg/L : Thời gian lưu nước, ngày



c : Thời gian lưu bùn, ngày S0 : Hàm lượng COD hoặc BOD5 ban đầu , mg/L S : Hàm lượng COD hoặc BOD5 ở thời gian lưu nước , mg/L

Dựa vào số liệu thí nghiệm, bằng phương pháp hồi quy tuyến tính, xác định mối quan hệ bậc nhất (y = ax + b) giữa các thông số động học trên. Từ đó xác định các thông số động học thông qua các hệ số a,b của phương trình y = ax + b.

c. Các thông số hoạt động thường dùng trong quá trình bùn hoạt tính

c.1 Tỷ số F/M

F/M =X

S

0

Trong đó F/M : Tỷ số thức ăn chia vi sinh, ngày-1 S0 : Nồng độ BOD hoặc COD đầu vào, mg/L : Thời gian lưu nước trong bể thổi khí, ngày X : Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi trong bể thổi khí, mg/L

Thông số này chỉ tải lượng hữu cơ trong hệ thống bùn hoạt tính. Tỷ số F/M được kiểm soát bằng tốc độ thải bỏ bùn hoạt tính, tốc độ thải bỏ bùn càng cao thì tỷ số F/M càng cao. Đối với bể thổi khí khuấy trộn hoàn chỉnh, tỷ số F/M = 0,2 – 0,6. Tỷ số F/M thấp có nghĩa là vi sinh vật trong bể thổi khí bị đói, dẫn đến xử lý có hiệu quả hơn.

c.2 Thời gian lưu nước ()

Thời gian lưu nước là thời gian một dòng nước thải phải mất trong bể thổi khí, thời gian lưu nước trong bể được tính như sau :

= Q

V(ngày)

Trong đó V : Thể tích bể thổi khí, m3 Q : Lưu lượng nước thải xử lý, m3/ngày

c.3 Thời gian lưu bùn (c)

Thời gian lưu bùn là thời gian lưu trú trung bình của vi sinh vật trong hệ thống. Khi thời gian lưu nước có thể là vài giờ, thời gian lưu trú tế bào có thể vài ngày (5 – 15 ngày đối với bể thổi khí khuấy trộn hoàn chỉnh) . Thời gian lưu bùn được cho bởi công thức sau :

wwee

cQSSQSS

VMLSS

(ngày)

Trong đó MLSS : Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bể thổi khí, mg/L V : Thể tích bể thổi khí, m3 SSe : Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải đầu ra, mg/L Qe : Lưu lượng nước thải ra, m3/ngày SSw : Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bùn thải, mg/L



Qw : Lưu lượng bùn thải, m3/ngày

c.4 Chỉ số thể tích bùn (SVI)

Chỉ số thể tích bùn là thể tích do 1 g bùn khô choán chổ tính bằng mL sau khi để dung dịch bùn lắng tĩnh 30 phút. Bùn hoạt tính lắng tốt khi khi chỉ số thể tích bùn nằm trong khoảng 50 – 150, SVI được tính như sau :

SVI = 1000

'30

MLSS

V(mL/g)

Trong đó V30’ : Thể tích bùn lắng sau 30 phút, mL/L MLSS : Nồng độ bùn lơ lửng trong dung dịch, mg/L

4.3.2.2 Mô hình

a. Sơ đồ thí nghiệm

Nước thải cần xử lý được chứa trong thùng nhựa có dung tích 60 lít. Từ đây, nước thải được bơm sang ngăn phản ứng hiếu khí lơ lửng nhờ một bơm màng hoạt động liên tục. Ngăn phản ứng được thiết kế kết hợp với ngăn lắng. Nước ra khỏi ngăn lắng được chứa trong thùng nhựa có dung tích 20 lít. Khí được đưa vào bằng máy sục khí và khuếch tán vào nước qua 02 cục đá bọt để đảm bảo lượng ôxy hòa tan luôn lớn hơn 2 mgO2/L.

b. Kích thước ngăn phản ứng và ngăn lắng

342

1 8 06 8

342

34227

0136

1 6 0

180

1 0

N g a ên l a én g

N ö ô ùc t h a ûi v a øo n g a ên p h a ûn ö ùn g

N ö ô ùc sa u x ö û l y ù

X a û b u øn d ö

Hình 4.2 : Ngăn phản ứng kết hợp ngăn lắng

Ngăn phản ứng và ngăn lắng được chế tạo bằng mica với thể tích hữu ích 8,3 lít, tương ứng với chiều cao lớp nước là 0,45 m. Trong đó, thể tích ngăn phản ứng là 6,3 lít còn thể tích ngăn lắng là 2 lít.

c. Nước thải nghiên cứu

Thùng chứa nước vào

Bể phản ứng kết hợp ngăn lắng

Thùng chứa nước ra



Nước thải nghiên cứu được lấy từ công đoạn sản xuất bột CTMP và công đoạn xeo giấy tại nhà máy giấy Tân Mai, hòa trộn với nhau theo tỷ lệ 1 : 3 về thể tích. Từ đây, hỗn hợp nước thải được giữ nghuyên hay pha loãng để thu các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm khác nhau phục vụ cho quá trình nghiên cứu.

d. Các thiết bị và vật liệu thí nghiệm

Tủ sấy Máy đo pH (MP220 pHMeter) Máy quang phổ kế (Spectrophotometer) Giấy lọc ashless có kích thước lỗ 0,45 mm Hóa chất làm COD, BOD Dụng cụ thủy tinh, …

4.3.2.3 Trình tự tiến hành

Thí nghiệm được tiến hành trên mô hình động, nghĩa là có dòng chảy vào và ra liên tục. Thí nghiệm được chia làm 02 giai đoạn : giai đoạn thích nghi và giai đoạn tăng tải trọng.

a. Giai đoạn thích nghi

Bùn nuôi cấy ban đầu được lấy từ bể UNITANK (một dạng bể xử lý sinh học hiếu khí) đang hoạt động ổn định của Nhà máy xử lý nước thải khu công nghiệp Biên Hòa 2. Bùn cho vào mô hình ở hàm lượng MLSS khoảng 3.000 – 4.000 mg/L. Giai đoạn thích nghi bắt đầu ở tải trọng 0,5 kg COD/m3ngày tương ứng với CODvào khoảng 500 mg/L và thời gian lưu nước 24 giờ. Giai đoạn thích nghi được tiến hành theo các bước sau :

- Pha loãng nước thải đến nồng độ COD khoảng 500 mg/L, sau đó hòa trộn với lượng bùn nuôi cấy để tạo nên 8,3 lít hỗn hợp có MLSS vào khoảng 3.000 – 4.000 mg/L. Trung hòa nước thải đến pH = 6,8 – 7,4 bằng dung dịch kiềm, đồng thời bổ sung khoảng 0,5 g NH-

4Cl nhằm đảm bảo tỷ lệ các chất dinh dưỡng COD : N : P = 150 : 50 : 1 thích hợp cho hoạt động sống của vi sinh vật.

- Tiến hành sục khí, sau 24 giờ tắt máy nén khí để lắng tĩnh trong 30 – 60 phút. - Sau đó, dùng siphong hút lớp nước trong bên trên và giữ lại 2 lít hỗn hợp nước và bùn

lắng phía dưới. - Tiếp tục thực hiện lại các bước trên cho đến khi bùn kết cụm thành dạng bông màu nâu

sẫm, dễ lắng. b. Giai đoạn tăng tải trọng

Cuối giai đoạn thích nghi, xác định các chỉ tiêu COD, MLSS, pH, DO và xác định khả năng lắng của bùn bằng chỉ tiêu SVI. Giai đoạn tăng tải trọng tiến hành theo các bước sau :

- Cố định thời gian lưu nước trong bể thổi khí : 6 giờ - Hàm lượng MLSS được duy trì ổn định ở khoảng 3.000 – 4.000 mg/L - Tăng dần tải trọng COD - Ở mỗi tải trọng xác định các chỉ tiêu COD, pH, SS, DO, SVI. - Tiến hành tăng tải trọng khi hiệu quả xử lý COD ở tải trọng trước đó đã ổn định (khoảng

2 – 3 ngày).



- Quá trình tăng tải kết thúc khi hiệu quả xử lý COD giảm, hàm lượng DO thấp (lúc này xảy ra hiện tượng quá tải).

4.4 XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG LẮNG CỦA NƯỚC THẢI TỪ CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY VÀ KHẢ NĂNG LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH


Xác định thể tích bùn lắng của nước thải từ công đoạn xeo giấy tại Công ty giấy Tân Mai.

Xác định khả năng lắng của bùn hoạt tính thông qua việc xác định chỉ tiêu SVI (bùn hoạt tính lắng tốt khi chỉ số SVI nằm trong khoảng 50 – 150).

4.4.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.4.2.1 Mô hình

Thí nghiệm được thực hiện trên hình nón Imhoff có dạng như sau :

Hình 4.3 : Mô hình thí ngiệm lắng

4.4.2.2 Cách tiến hành

Xác định thể tích bùn lắng của nước thải từ công đoạn xeo giấy

- Cho 01 lít nước thải vào ống Imhoff để lắng trong 1 giờ. - Sau mỗi 5 phút ghi nhận thể tích bùn lắng.

Xác định khả năng lắng của bùn hoạt tính

- Lấy 01 lít bùn hoạt tính (lấy từ bể phản ứng ở một số tải trọng khác nhau) cho vào ống Imhoff để lắng trong 30 phút.

- Sau mỗi 5 phút ghi nhận thể tích bùn lắng. - Ghi nhận thể tích bùn lắng sau 30 phút. - SVI là phần thể tích tính bằng mL bị chiếm chỗ bởi 1 g bùn khô và được tính bằng

công thức sau :



SVI = 1000

'30

MLSS

V(mL/g)

Trong đó : V30’ : Thể tích bùn lắng sau 30 phút, mL/L MLSS : Nồng độ bùn lơ lửng trong dung dịch, mg/L



5.1 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM JARTEST

5.1.1 CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHÈN VÀ PH TỐI ƯU Thí nghiệm 1 : XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ pH TỐI ƯU LẦN THỨ NHẤT

Cố định hàm lượng phèn 2.000 mg/L pH biến thiên từ 2,5 đến 8,5

0

500

1000

1500

2000

2500

0 2 4 6 8 10

pH

Ño

ä m

aø

u (

Pt

- C

o)

Đồ thị 5.1 : Sự biến thiên độ màu theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 2.000 mg/L

0

500

1000

1500

2000

0 2 4 6 8 10

pH

CO

D (

mg

/L)

Đồ thị 5.2 : Sự biến thiên COD theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 2.000 mg/L



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10

pH

Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

(%

)

Ñoä maøu COD

Đồ thị 5.3 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 2.000 mg/L Nhận xét : Từ các đồ thị trên chúng ta thấy hiệu quả xử lý độ màu và COD đạt cao nhất ở giá

trị pH = 5,5 ứng với hiệu quả xử lý độ màu là 90,59% và hiệu quả xử lý COD là 76,53%.

Như vậy, giá trị pH tối ưu nằm gần trị số 5,5.



Thí nghiệm 2 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHÈN TỐI ƯU LẦN THỨ NHẤT

Cố định pH = 5,5 Hàm lượng phèn biến thiên từ 500 đến 3.000 mg/L

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Haøm löôïng pheøn (mg/L)

Ño

ä m

aø

u (

Pt

- C

o)

Đồ thị 5.4 : Sự biến thiên độ màu theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 5,5

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500


CO

D (

mg

/L)

Đồ thị 5.5 : Sự biến thiên COD theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 5,5



0

10

20

30

40

50

60

7080

90

100

0 1000 2000 3000 4000

Hieäu quaû xöû lyù (%)


Ñoämaøu

Đồ thị 5.6 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độmàu và hiệu quả xử lý COD theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 5,5

Nhận xét : Từ các đồ thị trên chúng ta thấy hiệu quả xử lý độ màu và COD tăng khi hàm

lượng phèn tăng dần. Khi hàm lượng phèn đạt đến giá trị 2.000 mg/L, hiệu quả xử lý độ màu

và COD hầu như không tăng (hiệu quả xử lý độ màu là 90,49% và hiệu quả xử lý COD là

76,64%). Như vậy, hàm lượng phèn tối ưu khoảng 2.000 mg/L.



Thí nghiệm 3 : XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ pH TỐI ƯU LẦN THỨ HAI


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5

pH

Ño

ä m

aø

u (

Pt

- C

o)

Đồ thị 5.7 : Sự biến thiên độ màu theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 2.000 mg/L

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5

pH

CO

D (

mg

/L)

Đồ thị 5.8 : Sự biến thiên COD theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 2.000 mg/L



0

20

40

60

80

100

120

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5

pH

Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

(%

)Ñoä maøuCOD

Đồ thị 5.9 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 2.000 mg/L Nhận xét : Từ các đồ thị trên chúng ta thấy hiệu quả xử lý độ màu và COD đạt cao nhất ở giá


Như vậy, giá trị pH tối ưu khoảng 4,5.



Thí nghiệm 4 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHÈN TỐI ƯU LẦN THỨ HAI Cố định pH = 4,5 Hàm lượng phèn biến thiên từ 1.500 đến 2.500 mg/L

0100

200300

400500

600

700800

9001000

1000 1500 2000 2500 3000


Ño

ä m

aø

u (

Pt

- C

o)

Đồ thị 5.10 : Sự biến thiên độ màu theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 4,5

600

650

700

750

800

850

900

950

1000 1500 2000 2500 3000


CO

D (

mg

/L)

Đồ thị 5.11 : Sự biến thiên COD theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 4,5



60

65

70

75

80

85

90

95

100

1000 1500 2000 2500 3000


Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

(%

)

Ñoä maøuCOD

Đồ thị 5.12 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 4,5


lượng phèn tăng dần. Khi hàm lượng phèn đạt đến giá trị 1.900 mg/L, hiệu quả xử lý độ màu

và COD hầu như không tăng (hiệu quả xử lý độ màu là 96,97% và hiệu quả xử lý COD là

79,67%). Như vậy, hàm lượng phèn tối ưu khoảng 1.900 mg/L.

Qua 04 thí nghiệm trên chúng ta có thể kết luận, quá trình keo tụ sử dụng phèn sắt để xử lý

nước thải công đoạn sản xuất bột giấy CTMP tại nhà máy giấy Tân Mai đạt hiệu quả cao khi

:

Hàm lượng phèn khoảng 1.900 mg/L

pH khoảng 4,5

Khi đó, nước thải sau xử lý có độ màu khoảng 92 (Pt – Co) và COD khoảng 757 mg/L



5.1.2 CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PAC, HÀM LƯỢNG PHÈN VÀ pH TỐI ƯU

Thí nghiệm 5 : XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ pH TỐI ƯU LẦN THỨ NHẤT KHI CÓ PAC Cố định hàm lượng phèn 1.900 mg/L Cố định hàm lượng PAC 45 mg/L pH biến thiên từ 4,0 đến 6,5 mg/L

0100200300400

500600700800900

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7

pH

Ño

ä m

aø

u (

Pt

- C

o)

Đồ thị 5.13 : Sự biến thiên độ màu theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 1.900 mg/L và hàm lượng PAC bằng 45 mg/L

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7

pH

CO

D (

mg

/L)

Đồ thị 5.14 : Sự biến thiên COD theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 1.900 mg/L và hàm lượng PAC bằng 45 mg/L



60

65

70

75

80

85

90

95

100

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7

pH

Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

(%

)Ñoä maøu COD

Đồ thị 6.15 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 1.900 mg/L và hàm lượng PAC bằng 45 mg/L Nhận xét : Từ các đồ thị trên chúng ta thấy hiệu quả xử lý độ màu và COD đạt cao nhất ở giá





Thí nghiệm 6 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHÈN TỐI ƯU LẦN THỨ NHẤT KHI CÓ PAC

Cố định giá trị pH = 5,0 Cố định hàm lượng PAC = 45 mg/L Hàm lượng phèn biến thiên từ 1.500 đến 2.500 mg/L

0

2040

6080

100

120

140

160

1000 1500 2000 2500 3000


Ño

ä m

aø

u (

Pt

- C

o)

Đồ thị 5.16 : Sự biến thiên độ màu theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 5,5 và hàm lượng PAC bằng 45mg/L

500

600

700

800

900

1000 1500 2000 2500 3000


CO

D (

mg

/L)

Đồ thị 5.17 : Sự biến thiên COD theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 5,5 và hàm lượng PAC bằng 45mg/L



70

75

80

85

90

95

100

1000 1500 2000 2500 3000


Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

(%

)Ñoä maøu COD

Đồ thị 5.18 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 5,5 và hàm lượng PAC bằng 45 mg/L Nhận xét : Từ các đồ thị trên chúng ta thấy hiệu quả xử lý độ màu và COD tăng khi hàm

lượng phèn tăng dần. Khi hàm lượng phèn đạt đến giá trị khoảng 1.900 mg/L, hiệu quả xử lý

độ màu và COD hầu như không tăng (hiệu quả xử lý độ màu là 97,73% và hiệu quả xử lý

COD là 82,55%). Như vậy, hàm lượng phèn tối ưu khoảng 1.900 mg/L.



Thí nghiệm 7 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PAC TỐI ƯU LẦN THỨ NHẤT Cố định giá trị pH = 5,0 Cố định hàm lượng phèn 1.900 mg/L Hàm lượng PAC biến thiên từ 20 đến 70 mg/L

5055

6065

707580

8590

95100

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Haøm löôïng PAC (mg/L)

Ño

ä m

aø

u (

Pt

-Co

)

Đồ thị 5.19 : Sự biến thiên độ màu theo hàm lượng PAC khi cố định pH bằng 5,0 và hàm lượng phèn bằng 1.900 mg/L

650

660

670

680

690

700

710

720

730

0 20 40 60 80


CO

D (

mg

/L)




80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

0 20 40 60 80


Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

(%

)

Ñoä maøuCOD

Đồ thị 5.21 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD theo hàm lượng PAC khi cố định pH bằng 5,0 và hàm lượng PAC bằng 45mg/L


lượng PAC tăng dần. Khi hàm lượng PAC đạt đến giá trị khoảng 40 mg/L, hiệu quả xử lý độ

màu và COD hầu như không tăng (hiệu quả xử lý độ màu là 97,73% và hiệu quả xử lý COD

là 82,55%). Như vậy, hàm lượng PAC tối ưu khoảng 40 mg/L.



Thí nghiệm 8 : XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ pH TỐI ƯU LẦN THỨ HAI KHI CÓ PAC

Cố định hàm lượng phèn 1.900 mg/L Cố định hàm lượng PAC 40 mg/L pH biến thiên từ 4,5 đến 5,5 mg/L

0

50

100

150

200

250

300

350

4 4.5 5 5.5 6

pH

Ño

ä m

aø

u (

mg

/L)

Đồ thị 5.22 : Sự biến thiên độ màu theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 1.900 mg/L và hàm lượng PAC bằng 40 mg/L

400

500

600

700

800

900

1000

4 4.5 5 5.5 6

pH

CO

D (

mg

/L)

Đồ thị 5.23 : Sự biến thiên COD theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 1.900 mg/L và hàm lượng PAC bằng 40 mg/L



70

75

80

85

90

95

100

4 4.5 5 5.5 6

pH

Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

(%

)

Ñoä maøuCOD

Đồ thị 5.24 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD theo pH khi cố định hàm lượng phèn bằng 1.900 mg/L và hàm lượng PAC bằng 40 mg/L Nhận xét : Từ các đồ thị trên chúng ta thấy hiệu quả xử lý độ màu và COD đạt cao nhất ở giá





Thí nghiệm 9 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHÈN TỐI ƯU LẦN THỨ HAI KHI CÓ PAC

Cố định giá trị pH = 4,7 Cố định hàm lượng PAC 40 mg/L Hàm lượng phèn biến thiên từ 1.700 đến 1.950 mg/L

60

70

80

90

100

110

120

130

1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000


Ño

ä m

aø

u (

Pt

- C

o)

Đồ thị 5.25 : Sự biến thiên độ màu theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 4,7 và hàm lượng PAC bằng 40mg/L

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000


CO

D (

mg

/L)




75

80

85

90

95

100

1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000


Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

(%

)

Ñoä maøu COD

Đồ thị 5.27 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD theo hàm lượng phèn khi cố định pH bằng 4,7 và hàm lượng PAC bằng 40 mg/L


lượng phèn tăng dần. Khi hàm lượng phèn đạt đến giá trị khoảng 1.800 mg/L, hiệu quả xử lý

độ màu và COD hầu như không tăng (hiệu quả xử lý độ màu là 97,76% và hiệu quả xử lý

COD là 82,55%). Như vậy, hàm lượng phèn tối ưu khoảng 1.800 mg/L.



Thí nghiệm 10 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PAC TỐI ƯU LẦN THỨ HAI Cố định giá trị pH = 4,7 Cố định hàm lượng phèn 1.800 mg/L Hàm lượng PAC biến thiên từ 25 đến 50 mg/L

02040

6080

100120140

160180200

20 25 30 35 40 45 50 55


Ño

ä m

aø

u (

Pt

- C

o)

Đồ thị 5.28 : Sự biến thiên độ màu theo hàm lượng PAC khi cố định pH bằng 4,7 và hàm lượng phèn bằng 1.800 mg/L

600

650

700

750

800

850

20 25 30 35 40 45 50 55


CO

D (

mg

/L)

Đồ thị 5.29 : Sự biến thiên COD theo hàm lượng PAC khi cố định pH bằng 4,7 và hàm lượng phèn bằng 1.800 mg/L



75

80

85

90

95

100

20 25 30 35 40 45 50 55


Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

(%

)

Ñoä maøuCOD

Đồ thị 5.30 : Sự biến thiên hiệu quả xử lý độ màu và hiệu quả xử lý COD theo hàm lượng PAC khi cố định pH bằng 4,7 và hàm lượng phèn bằng 1.800 mg/L

Nhận xét : Từ các đồ thị trên chúng ta thấy hiệu quả xử lý độ màu và COD tăng khi hàm lượng PAC tăng dần. Khi hàm lượng PAC đạt đến giá trị khoảng 35 mg/L, hiệu quả xử lý độ màu và COD hầu như không tăng (hiệu quả xử lý độ màu là 97,43% và hiệu quả xử lý COD là 82,55%). Như vậy, hàm lượng PAC tối ưu khoảng 35 mg/L.

Qua 06 thí nghiệm tiếp theo (từ thí nghiệm 05 đến thí nghiệm 10) chúng ta có thể kết luận, quá trình keo tụ sử dụng phèn sắt và PAC để xử lý nước thải công đoạn sản xuất bột giấy CTMP tại nhà máy giấy Tân Mai đạt hiệu quả cao khi :

Hàm lượng phèn khoảng 1.800 mg/L Hàm lượng PAC khoảng 35 mg/L pH khoảng 4,7

Khi đó, nước thải sau xử lý có độ màu khoảng 71 (Pt – Co) và COD khoảng 650 mg/L



5.2 KẾT LUẬN VỀ CÁC THÍ NGHIỆM JARTEST

5.2.1 KẾT LUẬN VỀ CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHÈN VÀ pH TỐI ƯU (TỪ THÍ NGHIỆM 01 ĐẾN THÍ NGHIỆM 04)

Hàm lượng phèn tối ưu khoảng 1.900 mg/L pH tối ưu khoảng 4,5 Độ màu nước thải sau xử lý khoảng 92 (Pt – Co), ứng với hiệu quả xử lý khoảng 96,97%. Hàm lượng COD nước thải sau xử lý khoảng 757 (mg/L), ứng với hiệu quả xử lý khoảng

79,67%.

5.2.2 KẾT LUẬN VỀ CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PAC, HÀM LƯỢNG PHÈN VÀ pH TỐI ƯU (TỪ THÍ NGHIỆM 05 ĐẾN THÍ NGHIỆM 10)

Hàm lượng PAC tối ưu khoảng 35 mg/L Hàm lượng phèn tối ưu khoảng 1.800 mg/L pH tối ưu khoảng 4,7 Độ màu nước thải sau xử lý khoảng 71 (Pt – Co), ứng với hiệu quả xử lý khoảng 97,66%. Hàm lượng COD nước thải sau xử lý khoảng 650 (mg/L), ứng với hiệu quả xử lý khoảng

82,55%.

So sánh các kết quả thí nghiệm ta thấy, quá trình keo tụ sử dụng phèn sắt (III) kết hợp với chất trợ keo tụ PAC có hiệu quả xử lý độ màu và COD cao hơn, đồng thời hàm lượng phèn sử dụng thấp hơn so với quá trình keo tụ chỉ sử dụng phèn sắt (III).

Vậy, đối với nước thải công đoạn sản xuất bột giấy CTMP tại Công ty giấy Tân Mai, chúng ta nên xử lý bằng phương pháp keo tụ sử dụng phèn sắt (III) kết hợp chất trợ keo tụ PAC ở pH khoảng gần 4,7 với liều lượng các chất như sau :

Hàm lượng PAC khoảng 35 mg/L Hàm lượng phèn khoảng 1.800 mg/L

Tiến hành thí nghiệm xác định dư lượng sắt (III) còn lại trong nước thải sau xử lý trong trường hợp sử dụng phèn sắt (III) với hàm lượng 1.800 mg/L và PAC với hàm lượng 35 mg/L ở pH xấp xỉ 4,7 ta có kết quả hàm lượng sắt (III) trong nước thải sau xử lý khoảng 3 mg/L . Như vậy, với lượng phèn sắt (III) sử dụng lớn (1.800 mg/L) thì dư lượng sắt (III) còn lại rất thấp, chứng tỏ phèn sắt (III) rất thích hợp cho quá trình keo tụ nước thải công đoạn sản xuất bột giấy tại Công ty giấy Tân Mai. Ngoài ra, kết quả này còn cho thấy hàm lượng sắt (III) trong nước thải sau xử lý hầu như ảnh hưởng rất ít đến hoạt động của vi sinh vật trong công xử lý sinh học tiếp theo, nhất là khi nước thải sau xử lý được pha trộn với một nguồn nước thải khác có lưu lượng lớn và không có sắt. Thật vậy, hàm lượng sắt cho phép đối với nước thải trước khi vào công trình xử lý sinh học là 1.000 mg/L (theo bảng 2 – 1 trang 16, sách Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) lớn hơn rất nhiều so với dư lượng sắt còn lại trong nước thải sau quá trình keo tụ (3 mg/L).

Như vậy, nước thải sau khi keo tụ bằng phèn sắt (III) hoàn toàn có thể tiếp tục xử lý bằng phương pháp sinh học mà không sợ dư lượng sắt ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật, tốt nhất là nên hòa trộn nước thải sau khi keo tụ với một nguồn nước thải khác không có sắt trước khi xử lý sinh học.



6.1 KẾT QUẢ THÍ NGIỆM MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ

6.1.1 XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC CỦA BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ

Tải trọng (kgCOD/m3ngày)

Thời gian lưu (giờ)

CODvào (mg/L)

CODra (mg/L)

pHvào pHra Hiệu quả xử lý COD (%)

0,50 6 125,0 20 6,96 7,16 84,00

1,02 6 256,0 44 7,15 7,20 82,81

1,26 6 315,0 56 6,81 7,08 82,22

1,48 6 370,0 67 6,95 7,14 81,89

1,75 6 438,0 81 7,26 7,37 81,51

2,15 6 537,5 97 7,14 7,38 81,95

3,00 6 750,0 149 7,11 7,52 80,13

3,40 6 851,0 196 6,95 7,25 76,97

3,87 6 967,5 261 6,92 7,13 73,02

Bảng 6.1 : Tóm tắt kết quả thí nghiệm trên mô hình bùn hoạt tính hiếu khí



6.1.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ 6.1.2.1 Xác định thông số k, Ks của quá trình bùn hoạt tính hiếu khí

Số thứ tự 1 2 3 4

S0 (mg/L) 256 438 625 851

S (mg/L) 44 81 119 196

S – S0 (mg/L) 212 357 506 655

X (mg/L) 3190 3070 3117 3540

(ngày) 0,25 0,25 0,25 0,25

X (mg ngày/L)

797,50 767,50 779,25 885,00

0SS

θX

(ngaøy)

3,762 2,150 1,540 1,351

S

1 (L/mg) 0,0227 0,0123 0,0084 0,0051

Baûng 6.2 : Keát quaû thí nghieäm xaùc ñònh thoâng soá k, Ks cuûa quaù trình buøn hoaït tính hieáu khí

Töø caùc soá lieäu treân xaây döïng ñöôøng hoài quy tuyeán tính y = ax + b ñeå xaùc ñònh k,

Ks nhö sau :

y = SS

X

o

a =

k

K s

x = S

1 b =

k

1



Từ đồ thị ta có đường thẳng hồi quy tuyến tính : y = 142,4x + 0,4742 Như vậy, ta có : a = 142,4

b = 0,4742

Trong đó : b = k

1= 0,4742 k =

b

1 = 2,11 ngày-1

a = k

K s = 142,4 Ks = ka = 300,464 mg/L

Vậy : Hằng số bán vận tốc Ks = 300,464 mg/L Hệ số sử dụng chất nền cực đại k = 2,11 ngày-1

6.1.2.2 Xác định thông số Y, kd của quá trình bùn hoạt tính hiếu khí

Số thứ tự 1 2 3 4

S0 (mg/L) 256 438 625 851

S (mg/L) 44 81 119 196

S – S0 (mg/L) 212 357 506 655

X (mg/L) 3190 3070 3117 3540

c (ngày) 16,7 11,5 7,7 3,6

(ngày) 0,25 0,25 0,25 0,25

X (mg ngày/L)

797,50 767,50 779,25 885,00

θX

SS0

(ngaøy)

0,266 0,465 0,649 0,740

c

1

(L/mg) 0,060 0,087 0,130 0,278

Baûng 6.3 : Keát quaû thí nghieäm xaùc ñònh thoâng soá Y, kd cuûa quaù trình buøn hoaït tính hieáu khí

Töø caùc soá lieäu treân xaây döïng ñöôøng hoài quy tuyeán tính y = ax + b ñeå xaùc ñònh

kd, Y nhö sau :

y = c

1 a = Y

x = X

SS 0 b = - kd



Từ đồ thị ta có đường thẳng hồi quy tuyến tính : y = 0,4045x + 0,072

Như vậy, ta có : a = 0,4045 b = – 0,072

Trong đó : b = – kd = – 0,072 kd = 0,072 ngày-1 a = Y = 0,4045

Vậy : Hệ số phân hủy nội bào kd = 0,072 ngày-1 Hệ số sản lượng cực đại Y = 0,4045

6.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM LẮNG

6.2.1 THÍ NGHIỆM LẮNG NƯỚC THẢI CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY TẠI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI

Thời gian lắng (phút) Thể tích bùn lắng (mL/L)

5 320

10 260

15 235

20 215

25 200

30 190

35 180

40 175

45 170

50 160

55 155

60 150

Bảng 6.4 : Kết quả thí nghiệm lắng nước thải công đoạn xeo giấy



6.2.2 THÍ NGHIỆM LẮNG BÙN HOẠT TÍNH

Bảng 6.5 : Kết quả thí nghiệm lắng bùn hoạt tính ở các tải trọng khác nhau

Từ bảng kết quả ta tính được giá trị SVI ở các tải trọng như sau :

SVI = 1000

'30

MLSS

V(mL/g)

Tải trọng 0,5 kg COD/m3ngày, MLSS = 3190 mg/L :

SVI = 10003190

350 = 109,7 (mL/g)


SVI = 10003280

380 = 115,85 (mL/g)


SVI = 10003540

460 = 130 (mL/g)

Thời gian (phút)

Thể tích bùn lắng (mL/L)

Tải trọng 0,50 kg COD/m3ngày



0 1000 1000 1000

5 600 640 745

10 500 525 630

15 450 485 570

20 410 445 520

25 370 415 490

30 350 380 460



6.3 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN

6.3.1 THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ

Qua đồ thị 6.1 ta thấy, pH của nước thải sau xử lý sinh học tăng. Điều này chứng tỏ mô hình bùn hoạt tính hiếu khí hoạt động tốt, các vi sinh vật có khả năng xử lý nước thải giấy ở nhiều tải trọng khác nhau. Thật vậy, sở dĩ pH tăng là do dưới điều kiện hoạt động của vi sinh vật nitơ hữu cơ trong nước thải được chuyển hóa thành hợp chất đơn giản hơn dưới dạng nitơ amonia, đó là một bazơ yếu. Từ đây, một phần nitơ amoniac được vi sinh vật sử dụng trong quá trình đồng hóa tổng hợp tế bào vi khuẩn, một phần tham gia vào quá trình nitrat hóa. Tuy nhiên, vẫn còn một lượng nitơ amoniac vi sinh vật không sử dụng hết, đây chính là nguyên nhân làm cho pH nước thải sau xử lý sinh học tăng lên. Chính vì vậy, pH của nước thải sau xử lý tăng được xem là dấu hiệu cho thấy vi sinh vật hoạt động tốt.

Đồ thị 6.2 và đồ thị 6.3 cho thấy trong khoảng tải trọng từ 0,5 – 2,15 kgCOD/m3ngày hiệu quả xử lý COD rất ổn định và đạt ở mức cao (trên 81%), hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (dưới 100mg/L). Điều này chứng tỏ vi sinh vật hoàn toàn thích nghi với nước thải giấy. Thật vậy, khi ở tải trọng thấp nguồn cơ chất cung cấp cho vi sinh vật ít nên hầu như chúng được vi sinh vật sử dụng hết, dẫn đến hiệu quả xử lý COD cao. Khi tải trọng tăng dần hiệu quả xử lý giảm dần, đó là do lúc này luôn luôn có thức ăn dư thừa quanh tế bào vi sinh vật nhưng do khả năng sử dụng cơ chất của vi sinh vật có giới hạn nên chỉ một phần cơ chất được vi sinh vật sử dụng, phần cơ chất còn lại vẫn nằm trong nước thải sau xử lý làm cho hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý tăng dần hay nói cách khác hiệu quả xử lý COD giảm dần. Như vậy, vi sinh vật chỉ có thể xử lý nước thải giấy đạt hiệu quả cao ở một khoảng tải trọng nhất định, khi vượt quá giới hạn này (trên 2,5 kg COD/m3ngày) vi sinh vật sẽ không đủ khả năng xử lý.

Theo kết quả ngiên cứu đối vơí nước thải giấy, tải trọng thích hợp cho hoạt động của vi vật nên chọn trong khoảng từ 1,5 đến 2,5 kg COD/m3ngày với thời gian lưu 6 giờ, khi đó hiệu quả xử lý COD sẽ đạt trên 81%.

6.3.2 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC

Từ kết quả trình bày trong bảng 6.2, bảng 6.3 và đồ thị 6.4, đồ thị 6.5 ta tính được các thông số động học của quá trình bùn hoạt tính hiếu khí trong xử lý nước thải công nghiệp sản xuất giấy tại Công ty giấy Tân Mai, kết quả như sau :

Hằng số bán vận tốc Ks = 300,464 mg/L Hệ số sử dụng chất nền cực đại k = 2,11 ngày-1 Hệ số phân hủy nội bào kd = 0,072 ngày-1 Hệ số sản lượng cực đại Y = 0,4045

6.3.3 THÍ NGHIỆM LẮNG

6.3.3.1 Thí nghiệm lắng của nước thải công đoạn xeo giấy tại Công ty giấy Tân Mai

Đồ thị 6.6 cho thấy nước thải công đoạn xeo giấy có khả năng lắng tốt. Trong 30 phút đầu bùn lắng rất nhanh, cứ mỗi 5 phút thể tích bùn giảm từ 15 – 40 mL, sau đó khả năng lắng của bùn



giảm dần theo thời gian. Sau 30 phút nồng độ bùn lắng đạt đến 3439 mg/L và ở thời điểm 60 phút nồng độ bùn lắng là 4356 mg/L.

Đo chỉ tiêu COD của nước thải trước và sau khi lắng ta có kết quả như sau : CODtrước lắng = 1489,6 mg/L, CODsau lắng 1 giờ = 402,6 mg/L (hiệu quả xử lý đạt 72,97%). Như vậy, đối với nước thải từ công đoạn xeo giấy có thể dùng biện pháp lắng để xử lý mà không cần quá trình keo tụ do lắng tốt và hiệu quả quá trình lắng cao. Tuy nhiên, nước thải sau khi lắng cần phải được xử lý tiếp bằng công trình xử lý sinh học để đạt tiêu chuẩn cho phép.

6.3.3.2 Thí nghiệm lắng của bùn hoạt tính

Theo kết quả từ đồ thị 6.7, trong 5 – 10 phút đầu bùn hoạt tính lắng rất nhanh, sau đó quá trình lắng chậm dần. Ở tải trọng cao khả năng lắng của bùn giảm dần, giá trị SVI đo được như sau :

Tải trọng 0,5 kg COD/m3ngày, SVI =109,7 mL/g Tải trọng 2,15 kg COD/m3ngày, SVI = 115,85 mL/g Tải trọng 3,4 kg COD/m3ngày, SVI = 130 mL/g

Nhìn chung, ở cả 03 tải trọng giá trị SVI đều nằm trong giới hạn lắng tốt (SVI từ 50 – 150) điều này chứng tỏ thí nghiện bùn hoạt tính diễn ra tốt và chúng ta hoàn toàn có thể xử lý nước thải giấy bằng mô hình bùn hoạt tính hiếu khí.

Kết luận chung Nước thải từ các công đoạn sản xuất tại Công ty giấy Tân Mai hoàn toàn có khả năng xử lý

bằng mô hình bùn hoạt tính hiếu khí . Tuy nhiên, phải lựa chọn tải trọng thích hợp (khoảng 1,5 – 2,5 kg COD/m3ngày) để hiệu quả xử lý cao và nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép. Ngoài ra, để quá trình xử lý sinh học diễn ra đạt hiệu quả cao cần phải điều chỉnh sao cho pH nước thải trước khi vào công trình sinh học nằm trong khoảng 6,8 – 7,4 đồng thời bổ sung thêm chất dinh dưỡng (NH4Cl,…) nhằm đảm bảo các điều kiện để vi sinh vật sinh trưởng, phát triển tốt.



7.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI

Dựa vào kết quả nghiên cứu ở Chương 5 và Chương 6, có thể đề xuất công nghệ xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai như sau :

7.1.1 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Nước thải công đoạn xeo giấy (Công đoạn A)

Nước thải từ công đoạn xeo giấy được dẫn đến hố thu sau khi đi qua song chắn rác. Tại đây, nước thải được bơm đến bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ trước khi vào bể lắng. Bột giấy trong nước thải xeo có khả năng lắng tốt nên phần lớn bột giấy được thu hồi tại bể lắng để tái sử dụng, nước thải tiếp tục được dẫn đến các công trình xử lý sinh học phía sau.

Nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy (Công đoạn B)

Nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy sau khi đi qua song chắn rác đến hố thu nước sẽ được bơm đến bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ. Tiếp theo, nước thải được đưa đến bể trộn đứng. Tại đây, nước thải được hòa trộn đều với các chất keo tụ (phèn sắt, PAC, ) trước khi được dẫn vào bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp bể lắng đứng – là nơi diễn ra các phản ứng hóa học tạo thành các bông cặn có khả năng lắng tốt, đồng thời cũng là nơi diễn ra quá trình lắng tách các bông cặn này khỏi nước thải. Cặn lắng phần lớn là bột giấy được thu hồi để tái sử dụng, còn nước thải được hòa dòng với nước thải sau lắng của công đoạn xeo để tiếp tục được xử lý sinh học ở các công trình đơn vị phía sau.

Sau khi qua một số bước xử lý riêng nước thải từ cả hai công đoạn sản xuất được hòa trộn với nhau và được điều chỉnh pH trước khi đưa đến bể aeroten. Nước thải sau khi qua bể aeroten được dẫn đến bể lắng 2 để loại bỏ bùn hoạt tính. Sau đó nước thải được khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận nhằm loại bỏ các mầm bệnh có trong nước thải. Bùn hoạt tính từ bể lắng một phần được tuần hoàn trở lại bể aeroten để duy trì ổn định mật độ vi sinh vật, một phần dư được xả bỏ. Bùn dư được dẫn qua bể nén bùn và lọc ép dây đai để giảm độ ẩm, bùn sau xử lý có thể được sử dụng làm phân bón.

7.1.2 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ (xem trang sau) 7.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ



CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ

A. Nước thải công đoạn xeo giấy tại Công ty giấy Tân Mai

QngàyTB = 7.500 m3/ngày

QgiờTB = 312,5 m3/giờ

Qgiờmax = 420 m3/giờ

BOD5 = 671 mg/L COD = 1489,6 mg/L Độ màu = 450 Pt – Co N – NH3 = 1,15 mg/L P – PO4

3- = 1,21 mg/L SS = 653,33 mg/L pH = 6,3 – 7,2 Nhiệt độ = 300 C

B. Nước thải công đoạn sản xuất bột giấy CTMP tại Công ty giấy Tân Mai

QngàyTB = 2.500 m3/ngày

QgiờTB = 104,2 m3/giờ

Qgiờmax = 138 m3/giờ

BOD5 = 833 mg/L COD = 3724 mg/L Độ màu = 3040 Pt – Co N – NH3 = 0,553 mg/L P – PO4

3- = 2,34 mg/L SS = 935 mg/L pH = 5,86 – 6,4 Nhiệt độ = 300C

YÊU CẦU SAU XỬ LÝ ĐẠT TIÊU CHUẨN LOẠI B

COD = 100 mg/L BOD5 = 50 mg/L SS = 100 mg/L pH = 5,5 – 9,0 Nhiệt độ < 400

7.2.1 NƯỚC THẢI TỪ CÔNG ĐOẠN XEO GIẤY TẠI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI

7.2.1.1 Hố thu nước A

a. Chức năng



Giúp các công trình đơn vị phía sau không phải thiết kế âm sâu trong đất.

b. Tính toán

- Thời gian lưu t = 10 phút - Thể tích hố thu nước

6024

tTB

ngaøyQV =

6024

10500.7

= 52,08 (m3)

- Kích thước hố thu nước L B H = 4,2 4,2 3,0 m - Bơm nước thải vào bể điều hòa

Chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên Lưu lượng mỗi bơm Q = 7.500 m3/ngày = 0,0868 m3/s Cột áp bơm H = 8 m Công suất bơm

N =

1000

gHQ =

8,01000

881,910000868,0

= 8,5 (kW)

:hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 tra bảng ta có = 0,8

7.2.1.2 Song chắn rác A

a. Chức năng Giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn như : vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilông, đá

cuội,…Nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải.

b. Tính toán - Lưu lượng nước thải vận chuyển qua song chắn rác qmax

s = 0,1167 (m3/s)

- Các thông số của mương dẫn nước thải từ công đoạn xeo giấy đến trước song chắn rác Lưu lượng qmax

s = 0,1167 m3/s. Độ dốc i = 0,008. Chiều ngang B = 0,5 m. Vận tốc vmax = 0,8 m/s. Độ đầy h = 0,3 m.

- Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn h = hmax = 0,3 m. - Số khe hở của song chắn rác

n = 0max K

hbV

q s

Trong đó : qmax

s : Lưu lượng lớn nhất giây qmaxs = 0,1167 m3/s

b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m. h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn hmax = 0,3 m. V : Vận tốc nước chảy qua song chắn V = 0,8 m/s K0 : Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản rác K0 = 1,05.



n = 05,13,0016,08,0

1167,0

= 31,9

Chọn n = 32 khe hở. - Chiều rộng của song chắn rác

Bs = S (n –1) + b n Trong đó :

S : Chiều dày song chắn S = 0,008 m. n : Số khe hở của song chắn rác n = 32 khe b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m

Bs = 0,008 (32 –1) + 0,016 32 = 0,76 (m) Chọn Bs = 0,8 m.

- Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn, ứng với lưu lượng nước thải q = 0,1167 m3/s vận tốc này không nhỏ hơn 0,4 m/s

Vkt = hB

q

s =

3,08,0

1167,0

= 0,49 (m/s) > 0,4 (m/s)

- Tổn thất áp lực qua song chắn

hs = Kg

V

2

2max

Trong đó : Vmax : Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất

Vmax = 0,8 m/s. K : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn. K = 2 – 3. Chọn K

= 2. : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn

= sin3

4

b

S= 0

34

60sin016,0

008,042,2

= 0,832

Trong đó : o : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Tiết diện chữ nhật = 2,42. o : Góc nghiêng đặt song chắn so với phương ngang = 600.

hs = 281,92

8,0832,0

2

= 0,05 (m)

- Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn

l1 =

0202 tg

BBs

0202

5,08,0

tg 0,41 (m)

- Chiều dài ngăn đoạn thu hẹp sau song chắn

l2 = 21l = 0,205 (m)

- Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác L = l1 + l2 + 1,085 = 0,41 + 0,205 + 1,085 = 1,7 (m)

- Chiều cao xây dựng ngăn đặt song chắn rác H = h + hs + 0,3 = 0,3 + 0,05 + 0,3 = 0,65 (m)



7.2.1.3 Bể điều hòa A

a. Chức năng Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ; tránh cặn lắng; và làm thoáng sơ bộ qua đó ôxy

hóa sinh hóa một phần các chất bẩn hữu cơ.

b. Tính toán - Từ các số liệu về lưu lượng nước thải theo giờ tại Công ty giấy Tân Mai, chọn thời gian lưu

nước trong bể điều hòa là T = 4 giờ (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989).

- Thể tích bể điều hòa W = Qgiờ

TB T = 312,5 4 = 1.250 (m3)

- Bể điều hòa chia làm 02 ngăn thông nhau, kích thước mỗi ngăn L B H = 12 10 5,3 m.

- Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa Lkhí = Qgiờ

TB a Trong đó

QgiờTB : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ Qgiờ

TB = 312,5 m3/giờ a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa a = 3,74 m3 khí/m3 nước thải (theo

W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989) Lkhí = 312,5 3,74 = 1168,75 (m3/giờ)

- Khí được cung cấp bằng hệ thống ống PVC có đục lỗ, mỗi ngăn bao gồm 5 ống đặt dọc theo chiều dài bể (12m), các ống cách nhau 2m.

- Lưu lượng khí trong mỗi ống

qống = 10

khiL=

10

75,1168= 116,875 (m3/giờ)

- Vận tốc khí trong ống 10 – 15 m/s. Chọn vống = 10 m/s. - Đường kính ống dẫn khí

dống = 3.600vπ

q4

oáng

oáng

=

3.600π

4

10

875,116= 0,064 (m) = 64 (mm)

Chọn ống = 60 (mm) - Đường kính các lỗ 2 – 5 mm. Chọn dlỗ = 4 mm = 0,004 m. - Vận tốc khí qua lỗ 5 – 20 m/s. Chọn vlỗ = 15 m/s. - Lưu lượng khí qua một lỗ

qlỗ = vlỗ 4

dπ 2

loã= 15

4

0,004π 2 3600 = 0,678 m3/giờ

- Số lỗ trên một ống

N = loã

oáng

q

q=

678,0

875,116= 172 (lỗ)

- Số lỗ trên 1m dài ống

n = 12

N=

12

172= 14,3 (lỗ/m)

Chọn n = 15 lỗ/m ống.

Tính toán máy thổi khí



- Áp lực cần thiết của máy thổi khí Hm = hl + H

Trong đó hl : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển hl = 0,4 m H : Độ sâu ngập nước của ống H = 5 m

Hm = 0,4 + 5 = 5,4 (m) Chọn Hm = 5,4 m = 0,54 atm

- Năng suất yêu cầu

Lkhí = 312,5 3,74 = 1168,75 (m3/giờ) = 0,325 (m3/s) - Công suất của máy thổi khí

Pmáy =

1

p

p

29,7ne

GRT0,283

1

21

Trong đó Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, kW G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s

G = Lkhí khí = 0,325 1,3 = 0,4225 kg/s R : Hằng số khí R = 8,314 KJ/K.mol oK T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 298 o K P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1atm P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Hm + 1 =1,54 atm

n = K

K 1 = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí)

29,7 : Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,7

Vậy Pmáy =

1

1

54,1

7,0283,07,29

298314,84225,0283.0

= 23,12 (kW)

7.2.1.4 Bể lắng đợt 1A

a. Chức năng Dùng để tách các chất lơ lửng có khả năng lắng được dưới tác dụng của trọng lực.

b. Tính toán - Chọn loại bể lắng ly tâm, có mặt bằng hình tròn. - Lưu lượng nước thải xử lý Qng

TB = 7500 m3/ngày - Tổng chiều cao vùng lắng hl = 3,5 m (Chọn theo bảng 4-4, Trịnh Xuân Lai - Tính toán thiết

kế các công trình xử lý nước thải) - Tải trọng bề mặt v0 = 40m3/m2.ngày - Diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng

Fl =o

TB

ng

v

Q=

40

7500 = 187,5 m2

- Đường kính bể lắng được xác định bằng công thức



Dbể =

)fF( ttl4

Trong đó ftt : Diện tích tiết diện buồng phân phối trung tâm, với đường kính buồng phân phối

trung tâm : dtt = (1520%) Dbể ( theo Trịnh Xuân Lai - Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải). Chọn dtt = 20% Dbể.

ftt = 4

)(

4

22

beå0,2D

ttd

F1 : Diện tích phần lắng F1= 187,5 m2

Thay ftt vào phương trình trên ta có ta tính được Dbể = 15,77 m. Chọn đường kính bể Dbể = 16 m, khi đó đường kính ống trung tâm dtt = 3,2 m

- Tính lại diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng

Fl = 4

2

beåD

= 200,96 (m2)

- Xác định lại tải trọng bề mặt của bể theo QgiờTB

U0TB =

lF

Q 24=

96,200

245,312 = 37,32 (m3/m2.ngày)

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép 31 – 50 m3/m2ngày - Xác định lại tải trọng bề mặt của bể theo Qgiờ

max

Uomax =

lF

Q 24max

=

96,200

24420 = 50,16 (m3/m2.ngày)

Giá trị Uomax phù hợp với các thông số tính toán bể lắng I cho trong bảng 4 – 3 của giáo

trình Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai. - Bể lắng có dạng hình trụ có đổ thêm bêtông dưới đáy để tạo độ dốc 10%. Hố thu gom bùn

đặt ở chính giữa bể và có thể tích nhỏ vì cặn sẽ được tháo ra liên tục, đường kính hố thu gom bùn lấy bằng 20% đường kính bể.

- Chiều cao phần chóp đáy bể, có độ dốc 10% hướng về tâm

hc = 2beå

D 0,1 = 8 0,1 = 0,8 (m)

- Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng hdt = 0,3 (m) - Chiều cao tổng cộng của toàn bộ bể

Hbể = hl + hdt = 3,8 (m) - Thể tích phần công tác của bể

Vct = 4

2

beåD

hl =

4

1614,3 2

3,5 = 703,36 (m3)

- Thể tích tổng cộng của bể

Vc =

4

2

beåD

Hbể =

4

1614,3 2

3,8 = 763,65 (m3)

- Thời gian lưu nước trong bể lắng



t = TB

ng

ct

Q

V =

7500

36,703 24 = 2,25 (giờ)

- Vận tốc giới hạn trong vùng lắng

2118

/

Hf

gdkV

Trong đó: K : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn, chọn k = 0,06 (Tính toán thiết kế các công

trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) : Tỷ trọng hạt, chọn 1,25 (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải –

Trịnh Xuân Lai) g : Gia tốc trọng trường g 9,81 m/s2 d : Đường kính tương đương của hạt, chọn d 10-4 (m) (Tính toán thiết kế các công

trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) f : Hệ số ma sát, hệ số này phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và hệ số Reynold

của hạt khi lắng. Chọn f 0,025 (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai).

vH =

2/14

025,0

1081,9125,106,08

= 0,0686 (m/s)

- Vận tốc nước chảy trong vùng lắng ứng với Qh

max

vmax = 3600)(

42

max

beåD

Qh

=

36001614,3

42042

= 0,00058 (m/s)

Ta thấy rằng vmax < vH Điều kiện đặt ra để kiểm tra được thỏa mãn. - Máng thu nước sau lắng được bố trí sát thành ngoài bể và ôm theo chu vi bể. Máng răng cưa

được neo chặt vào thành trong bể có nhằm điều chỉnh chế độ chảy lượng nước tràn qua để vào máng máng thu.

- Tổng chiều dài máng răng cưa L = Dbể = 3,14 16 = 50,24 (m)

- Tải trọng thủy lực của máng thu

utb = rc

TB

ng

L

Q=

24,50

7500= 149,28 (m3/m.ngày)

- Xác định hiệu quả khử BOD5 và SS

R = tba

t

Trong đó t : Thời gian lưu nước t = 2,25 (giờ) a,b : Các hằng số thực nghiệm (Chọn theo bảng 4 – 5 Tính toán thiết kế các công

trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai). Đối với BOD5 thì a = 0,018 ; b = 0,020 ; đối với SS thì a = 0,0075 ; b = 0,014.



RBOD = 25,2020,0018,0

25,2

= 35,71%

RSS = 25,2014,00075,0

25,2

= 57,69%

- Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày

- Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày

C

GVbuøn

Trong đó G : Lượng bùn sinh ra mỗi ngày G = 2826,8 kg/ngày C : Hàm lượng chất rắn trong bùn nằm trong khoảng 40 – 120 g/L = 40 – 120 kg/m3 ,

lấy trung bình C = 80 kg/m3

80

2826,8Vbuøn = 35,335 (m3/ngày)

7.2.2 NƯỚC THẢI TỪ CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT BỘT GIẤY CTMP TẠI CÔNG TY GIẤY TÂN MAI

7.2.2.1 Hố thu nước B

a. Chức năng Giúp các công trình đơn vị phía sau không phải thiết kế âm sâu trong đất.

b. Tính toán - Thời gian lưu t = 10 phút - Thể tích hố thu nước

6024

tTB

ngaøyQV =

6024

10500.2

= 17,36 (m3)

- Kích thước hố thu nước L B H = 4,2 1,4 3,0 m - Bơm nước thải vào bể aeroten

Chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên Lưu lượng mỗi bơm Q = 2.500 m3/ngày = 0,0289 m3/s Cột áp bơm H = 8 m Công suất bơm

N =

1000

gHQ =

8,01000

881,910000289,0

= 2,835 (kW)


7.2.2.2 Song chắn rác B

ngaøy

kgG

m

L1000

ngaøy

m500

L

mg

100

57,69G

3

3

8,2826

71033,653 6

mg

kg



a. Chức năng Giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn như : vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilông, đá

cuội,…Nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải.

b. Tính toán - Lưu lượng nước thải vận chuyển qua song chắn rác qmax

s = 0,038 m3/s

- Các thông số của mương dẫn nước thải từ công đoạn xeo giấy đến trước song chắn rác Lưu lượng qmax

s = 0,038 m3/s. Độ dốc i = 0,008. Chiều ngang B = 0,3 m. Vận tốc vmax = 0,85 m/s. Độ đầy h = 0,15 m.

- Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn h = hmax = 0,15 m. - Số khe hở của song chắn rác

n = 0max K

hbV

q s

Trong đó : qmax

s : Lưu lượng lớn nhất giây qmaxs = 0,038 m3/s

b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m. h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn hmax = 0,15 m. V : Vận tốc nước chảy qua song chắn V = 0,8 m/s K0 : Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản rác K0 = 1,05.

n = 05,115,0016,08,0

038,0

= 20,8

Chọn n = 21 khe hở. - Chiều rộng của song chắn rác

Bs = S (n –1) + b n Trong đó :

S : Chiều dày song chắn S = 0,008 m. n : Số khe hở của song chắn rác n = 21 khe b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m

Bs = 0,008 (21 –1) + 0,016 21 = 0,496 (m) Chọn Bs = 0,5 m.

- Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn, ứng với lưu lượng nước thải q = 0,038 m3/s vận tốc này không nhỏ hơn 0,4 m/s

Vkt = hB

q

s =

15,05,0

038,0

= 0,507 (m/s) > 0,4 (m/s)

- Tổn thất áp lực qua song chắn

hs = Kg

V

2

2max

Trong đó : Vmax : Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất

Vmax = 0,85 m/s.



K : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn. K = 2 – 3. Chọn K = 2.

: Hệ số sức cản cục bộ của song chắn

= sin3

4

b

S= 0

34

60sin016,0

008,042,2

= 0,832

Trong đó : o : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Tiết diện chữ nhật = 2,42. o : Góc nghiêng đặt song chắn so với phương ngang = 600.

hs = 281,92

85,0832,0

2

= 0,061 (m)

- Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn

l1 =

0202 tg

BBs

0202

3,05,0

tg 0,27 (m)

- Chiều dài ngăn đoạn thu hẹp sau song chắn

l2 = 21l = 0,135 (m)

- Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác L = l1 + l2 + 1,095 = 0,27 + 0,135 + 1,095 = 1,5 (m)

- Chiều cao xây dựng ngăn đặt song chắn rác H = h + hs + 0,3 = 0,15 + 0,061 + 0,3 = 0,511 (m)

Chọn H = 0,52 m.

7.2.2.3 Bể điều hòa B

a. Chức năng Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ; tránh cặn lắng; và làm thoáng sơ bộ qua đó ôxy

hóa sinh hóa một phần các chất bẩn hữu cơ.

b. Tính toán - Từ các số liệu về lưu lượng nước thải theo giờ tại Công ty giấy Tân Mai, chọn thời gian lưu

nước trong bể điều hòa là T = 4 giờ (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989).

- Thể tích bể điều hòa W = Qgiờ

TB T = 104,2 4 = 416,8 (m3)

- Kích thước bể điều hòa L B H = 12 6,6 5,3 m. - Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa

Lkhí = QgiờTB a

Trong đó Qgiờ

TB : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ QgiờTB = 104,2 m3/giờ

a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa a = 3,74 m3 khí/m3 nước thải (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989)

Lkhí = 104,2 3,74 = 389,7 (m3/giờ) - Khí được cung cấp bằng hệ thống ống PVC có đục lỗ, mỗi ngăn bao gồm 3 ống đặt dọc theo

chiều dài bể (12m), các ống cách nhau 2,2 m. - Lưu lượng khí trong mỗi ống



qống = 3khiL

= 3

7,389= 129,9 (m3/giờ)

- Vận tốc khí trong ống 10 – 15 m/s. Chọn vống = 10 m/s. - Đường kính ống dẫn khí

dống = 3.600v

q4

oáng

oáng

π=

3.600

4

10π

9,129= 0,068 (m) = 68 (mm)

Chọn ống = 60 (mm) - Đường kính các lỗ 2 – 5 mm. Chọn dlỗ = 4 mm = 0,004 m. - Vận tốc khí qua lỗ 5 – 20 m/s. Chọn vlỗ = 15 m/s. - Lưu lượng khí qua một lỗ

qlỗ = vlỗ 4

dπ 2

loã= 15

4

0,004π 2 3600 = 0,678 m3/giờ

- Số lỗ trên một ống

N = loã

oáng

q

q=

678,0

9,129= 192 (lỗ)

- Số lỗ trên 1m dài ống

n = 12

N=

12

192= 16 (lỗ/m ống)




Hm = 0,4 + 5 = 5,4 (m) Chọn Hm = 5,4 m = 0,54 atm


Lkhí = 104,2 3,74 = 389,7 m3/giờ = 0,108 m3/s - Công suất của máy thổi khí

Pmáy =

1

p

p

29,7ne

GRT0,283

1

21





n = K



Vậy Pmáy =

1

1

54,1

7,0283,07,29

298314,81404,0283.0

= 7,68 (kW)

7.2.2.4 Bể trộn đứng B

a. Chức năng Hòa trộn đều các chất phản ứng với nước. Quá trình hòa trộn phải được tiến hành rất nhanh

chóng trong một khoảng thời gian ngắn trước lúc tạo thành những bông kết tủa.

b. Tính toán - Diện tích tiết diện ngang của bể

d

tv

Qf

Trong đó Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 2.500 m3/ngày = 0,029 m3/s. vd : Vận tốc nước dâng vd = 0,025 m/s.

025,0

029,0tf = 1,16 (m2)

- Chọn bể trộn hình vuông, chiều dài mỗi cạnh hình vuông

tt fb = 16,1 = 1,077 (m)

Chọn chiều dài hình vuông là bt = 1,1 m. - Chọn đường kính ống dẫn nước nguồn vào bể D = 168 mm. Kiểm tra lại vận tốc dòng nước

đưa vào phía đáy vd = 1 – 1,5 m/s

2

4

D

Qv

d 2168,0

029,04

= 1,31 (m/s)

- Diện tích đáy bể chổ nối ống

df 0,18 0,18 = 0,0324 (m2)

- Chọn góc nón = 400, chiều cao phần hình chóp đáy bể

hd = 2

1(bt – bd) cotg

2

400

Trong đó bt : Chiều rộng phần trên của bể bt = 1,1 m. bd : Chiều rộng phần đáy của bể bd = 0,18 m.

hd = 2

1(1,1 – 0,18)2,747 = 1,26 (m)

- Thể tích phần hình chóp của bể trộn

dtdtdd ffffhW 3

1

Trong đó



ft : Tiết diện ngang phần trên của bể ft = 1,1 1,1 = 1,21 m2. fd : Tiết diện ngang phần đáy của bể fd = 0,0324 m2. hd : Chiều cao phần hình chóp đáy bể hd = 1,26 m.

0324,021,10324,021,126,13

1dW = 0,6 (m3)

- Thời gian lưu nước trong bể t = 1,5 phút = 90 s - Thể tích toàn phần của bể

W = tQ = 0,029 90 = 2,61 (m3)

- Thể tích phần trên (phần hình hộp) của bể

Wt = W – Wd = 2,61 – 0,6 = 2,01 (m3) - Chiều cao phần trên của bể

ht = t

t

f

W

21,1

01,2 1,66 (m)

- Chiều cao toàn phần của bể H = ht + hd + 0,28 (m3)

Trong đó ht : Chiều cao phần trên của bể ht = 1,66 m. hd : Chiều cao phần hình chóp đáy bể hd = 1,26 m. 0,28 : Chiều cao dự trữ tính theo m.

H = 1,66 + 1,26 + 0,28 = 3,2 (m) - Nước được thu bằng máng vòng có lỗ ngập trong nước. Nước chảy trong máng đến chỗ ống

dẫn nước ra khỏi bể theo hai hướng ngược chiều nhau, do đó lưu lượng nước tính toán của bể

qm = 2

Q

2

029,0 0,0145 (m3/s)

- Diện tích tiết diện máng

fm = m

m

v

q

Trong đó qm : Lưu lượng nước chảy trong máng qm = 0,0145 m3/s. vm : Vận tốc nước chảy trong máng vm = 0,6 m/s.

fm = 6,0

0145,0 = 0,024 m2

- Chọn chiều rộng máng bm = 0,16 m. - Chiều cao lớp nước tính toán trong máng

hm = 16,0

024,0

m

m

b

f= 0,15 (m)

- Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra i = 0,02. - Tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng



fl = lv

Q

Trong đó Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 0,029 m3/s. vt : Vận tốc nước chảy qua lỗ vl = 1 m/s.

fl = 1

029,0 = 0,029 (m2)

- Chọn đường kính lỗ dl = 30 mm, diện tích mỗi lỗ

fl = 4

2ld

= 4

03,0 2 = 0,0007 (m2)

- Tổng số lỗ trên thành máng

n =

l

l

f

f

0007,0

029,0 42 (lỗ)

Chọn n = 44 lỗ - Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70 mm tính đến tâm lỗ. - Chu vi phía trong của máng :

Pm = 4 (bt – 2 bm) = 4 (1,1 – 2 0,16) = 3,12 (m) - Khoảng cách giữa các tâm lỗ

e = n

Pm = 44

12,3= 0,07 (m)

- Khoảng cách giữa các lỗ e – dl = 0,07 – 0,03 = 0,04 (m)

- Chọn đường kính ống dẫn sang bể phản ứng d = 200 mm. Kiểm tra vận tốc nước chảy trong ống nằm trong khoảng 0,8 – 1,0 (m/s)

2

4

d

Qv

ñ =22,0

029,04

= 0,92 (m/s)

7.2.2.5 Bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp bể lắng đứng đợt 1B

a. Chức năng Hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính

giữa các hạt keo với cặn bẩn. Đồng thời, thực hiện quá trình lắng tách rời các bông cặn ra khỏi nước thải.

b. Tính toán

Tính toán phần bể phản ứng

- Chiều cao tính toán của vùng lắng h1V2 t

Trong đó t : Thời gian lắng t = 2 giờ = 7200 s V2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vận tốc nước dâng) V2 0,7 mm/s = 0,7 10-3

m/s.



h1 0,7 10-3 7200 5 (m) - Diện tích ngăn phản ứng xoáy hay diện tích ống trung tâm

fb = fH

tQ

60

Trong đó t : Thời gian nước lưu lại trong bể t = 15 phút (Quy phạm t = 15 – 20 phút). Hf : Chiều cao tính toán của bể phản ứng lấy bằng 0,9 chiều cao vùng lắng của bể

lắng Hf = 0,9 5 = 4,5 m. Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 104,2 (m3/h).

fb = 5,460

152,104

= 5,79 (m2)

- Đường kính của bể phản ứng hay đường kính của ống trung tâm

d = bf

4 = 79,5

4

= 2,7 (m)

- Chọn đường kính ống dẫn nước vào bể D = 210 mm. Kiểm tra tốc độ nước chảy trong ống nằm trong khoảng 0,8 – 1 (m/s)

23600

2,1044

Dv

= 0,84 (m/s)

- Khoảng cách từ miệng phun tới thành buồng phản ứng 0,2 Db = 0,2 2,7 = 0,54 (m)

- Đường kính miệng phun

df = fv

Q

13,1

Trong đó : Hệ số lưu lượng đối với miệng phun hình nón có góc nón = 250 lấy =

0,908. vf : Vận tốc nước qua vòi phun vf = 2,5 (m/s) (Quy phạm vf = 2 – 3 m/s)

df = 36005,2908,0

2,10413,1

= 0,128 (m)

Chọn df = 120 mm. - Chiều dài miệng phun

lf = 2

cot2

g

d f =

2

25cot

2

125,0 0

g = 0,282 (m)

- Tổn thất áp lực ở miệng phun h = 0,06 v2

fktế Trong đó

vfktế : vận tốc phun kinh tế

vfktế =

2

213,1fd

Q =

3600908,0125,0

2,10413,1

2

2

= 2,6 (m/s)



h = 0,06 2,62 = 0,4056 (m)

Tính toán phần bể lắng đứng

- Chiều cao tính toán vùng lắng h1 = 5 m. - Diện tích của ống trung tâm bằng diện tích ngăn phản ứng fb = 5,79 m2. - Đường kính ống trung tâm d = 2,7 m. - Đường kính tấm chắn hình nón

dchắn 1,3 d1 1,3 2,7 3,51 (m) - Góc nghiêng giữa đường sinh nón với phương ngang 17. Suy ra chiều cao nón

hchắn = 0172

51,3tg = 0,54 m

- Khoảng cách từ ống trung tâm đến tấm chắn chọn là 0,3 m. - Diện tích tiết diện ướt của vùng lắng

2V

QF =

3600107,0

2,1043

= 41,35 (m2)

Trong đó Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 104,2 m3/giờ V2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vận tốc nước dâng) V2 0,7 mm/s =

0,7 10-3 m/s. - Diện tích tổng cộng của bể lắng

Fb = F + fb = 41,35 + 5,79 = 47,14 (m2) - Đường kính bể lắng

D =

bF4 =

14,474 = 7,75 (m)

Chọn D = 7,8 m. - Bán kính bể lắng R = D/2 = 3,9 m. - Chiều cao tổng cộng của bể lắng

H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 Trong đó

h1 : Chiều cao ống trung tâm h1 = 4,5 m. h2 : Khoảng cách từ miệng loe của ống trung tâm đến tấm chặn hình nón. Thường

chọn h2 0,25 – 0,5 m, chọn h2 0,3 m. h3 : Chiều cao lớp nước trung hòa h3 0,3 m. h4 : Chiều cao tấm chắn h4 0,54 m. h5 : Chiều cao lớp bảo vệ của bể lắng h5 0,3 m.

H 4,5 + 0,3 + 0,3 + 0,54 + 0,3 5,94 (m) Chọn chiều cao lộ thiên của bể là 3 m. Suy ra chiều cao chôn sâu dưới mặt đất của bể là 2,94

m. - Kiểm tra tải trọng bề mặt của bể, tải trọng bề mặt của bể lắng nằm trong khoảng 31 – 50

m3/m2ngày

U0 = bF

Q=

93,65

2500= 37,9 m3/m2ngày

- Kiểm tra vận tốc giới hạn trong vùng lắng



Trong đó k : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn k 0,06 đối với cặn hữu cơ có tính kết

dính. : Tỉ trọng hạt thường từ 1,2 – 1,6 chọn 1,25 (theo Trịnh Xuân Lai). g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2. d : Đường kính tương đương của hạt d = 10-4 m (theo Trịnh Xuân Lai). f : Hệ số ma sát f 0,025 (theo Trịnh Xuân Lai).

0,0686 (m/s).

Vận tốc nước trong vùng lắng ban đầu được chọn V2 0,5 10-3 m/s < VH Tính toán lượng bùn sinh ra - Hiệu quả khử SS

Trong đó

Rss : Hiệu quả khử SS biểu thị bằng % a, b : Hằng số thực nghiệm chọn theo bảng 4 –5, Trịnh Xuân Lai. Lấy a = 0,0075 và

b = 0,014 t : Thời gian lưu nước t = 2 giờ

2014,00075,0

2

SSR = 56,34 %

- Lượng bùn sinh ra mỗi ngày

- Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày

C

GVbuøn

Trong đó G : Lượng bùn sinh ra mỗi ngày G = 1326,95 kg/ngày C : Hàm lượng chất rắn trong bùn nằm trong khoảng 40 – 120 g/L = 40 – 120 kg/m3 ,

lấy trung bình C = 80 kg/m3

80

1326,95Vbuøn = 16,6 (m3/ngày)

1/2

Hf

gd1ρ8kV

1/24

H0,025

109,8111,250,068V

ngaøy

kg1326,95G

m

L1000

ngaøy

m2500

L

mg935

100

56,34G

3

3

mg

kg610

tba

tRSS



7.2.3 HÒA TRỘN HAI NGUỒN NƯỚC THẢI ĐỂ TIẾP TỤC XỬ LÝ SAU KHI CÁC NGUỒN NƯỚC ĐÃ QUA MỘT SỐ BƯỚC XỬ LÝ RIÊNG

7.2.3.1 Ngăn trung hòa

a. Chức năng Điều chỉnh pH nước thải nằm trong khoảng thích hợp cho hoạt động của vinh vật (pH = 6,8

– 7,4).

b. Tính toán - Đường kính lỗ dl = 20 – 100 mm, chọn dl = 60 mm = 0,06 m - Diện tích mỗi lỗ

fl = 4

2

ld =

4

06,0 2 = 0,00283 (m2)

- Diện tích tất cả các lỗ trên một tấm chắn

fl = lv

Q

Trong đó Q : Lưu lượng nước thải xử lý Q = 416,67 m3/h = 0,1157 m3/s vl : Vận tốc dòng nước qua lỗ vl = 1 m/s

fl = 1

1157,0 = 0,1157 (m2)

- Số lỗ trên mỗi tấm chắn

n = l

l

f

f=

00283,0

1157,0 = 41 (lỗ)

- Tổn thất áp lực qua mỗi tấm chắn

h = g

vl

22

2

Trong đó vl : Vận tốc nước chảy qua lỗ vl = 1 m/s g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 : Hệ số lưu lượng qua lỗ phụ thuộc vào tỷ số giữa đường kính lỗ và chiều dày tấm

chắn dl/. Chọn = 0,04 m khi đó dl/ = 1,5 tra bảng 2 – 4 (Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp) ta có = 0,71

h = 81,9271,0

12

2

= 0,1 (m)

- Tiết diện ở cuối máng bể trộn

fm = mv

Q

Trong đó vm : Vận tốc nước ở cuối máng trộn vm = 0,6 m/s Q : Lưu lượng nước cần xử lý Q = 0,1157 m3/s



fm = 6,0

1157,0= 0,193 (m2)

- Chọn chiều cao cuối máng H = 0,65 m (H 0,5 m) - Chiều rộng cuối máng

b = H

f m = 65,0

193,0 = 0,3 (m)

- Tiết diện bể trộn tại vị trí đặt các tấm chắn

Fb = %30

lf =

%30

1157,0= 0,385 (m2)

- Chiều rộng bể trộn

B = H

Fb = 65,0

385,0= 0,59 (m)

Chọn B = 0,6 m - Khoảng cách giữa các tấm chắn bằng B = 0,6 m - Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ ba

H3 = H + h = 0,65 + 0,1 = 0,75 (m) - Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ hai

H2 = H3 + h = 0,75 + 0,1 = 0,85 (m) - Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ nhất

H1 = H2 + h = 0,85 + 0,1 = 0,95 (m) - Khoan trên mỗi tấm chắn 7 hàng lỗ theo chiều đứng và 6 hàng lỗ theo chiều ngang. Khoảng

cách giữa các lỗ theo chiều đứng (Quy phạm độ ngập sâu của lỗ là 0,1 – 0,15 m) Ở tấm chắn thứ ba

e3 = 1000ùngSoáhaøngñö

0,1H3

= 10007

0,175,0

= 93 (mm)

Chọn e3 = 90 mm Ở tấm chắn thứ hai


0,1H2

= 10007

0,1

85,0 = 107 (mm)

Chọn e2 = 110 mm Ở tấm chắn thứ nhất


0,1H1

= 10007

0,1

95,0 = 121 (mm)

Chọn e1 = 120 mm - Khoảng cách lỗ theo chiều ngang đều như nhau ở cả ba tấm chắn

e = angSoáhaøngng

B = 1000

6

,6

0 = 100 (mm)

7.2.3.2 Bể sục khí

a. Chức năng Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí

b. Tính toán



Các thông số thiết kế Lưu lượng nước thải Q = 10.000 m3/ngày = 416,67 m3/giờ Hàm lượng BOD5 ở đầu vào 309 mg/L Hàm lượng COD ở đầu vào 457 mg/L Nhiệt độ duy trì trong bể 30oC Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B

o BOD ở đầu ra 50 mg/L o Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra = 60 mg/L (thấp hơn tiêu chuẩn loại B) gồm có 65% là

cặn có thể phân hủy sinh học Nước thải khi vào bể Aeroten có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ vi

sinh vật ban đầu) Xo = 0 Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng

(MLSS) có trong nước thải là 0,7

MLSS

MLVSS = 0,7 (Độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,3)

Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (tính theo chất rắn lơ lửng) 10.000 (mg/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) Thời gian lưu của tế bào trong hệ thống c = 10 ngày Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 (BOD hoàn toàn) là 0,68 Hệ số phân hủy nội bào kd = 0,072 (ngày-1) Hệ số sản lượng tối đa (tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu

thụ) Y = 0,4045 Loại và chức năng bể: Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh

Tính toán bể aerotank

Xác định nồng độ BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra

- Sơ đồ làm việc của hệ thống

Trong đó Q, Qr, Qw, Qe : Lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả

và lưu lượng nước đầu ra, m3/ngày.

Q, S0 Bể Aeroten

Bể lắng II

Qe, S, Xe

Qr, Xr, S

Qw, Xr



So, S : Nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi qua bể Aeroten và bể lắng, mg/L.

X, Xr, Xe : 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.

- Phương trình cân bằng vật chất BOD5 ở đầu ra = BOD5 hòa tan đi ra từ bể Aeroten + BOD5 chứa trong lượng cặn lơ lửng

ở đầu ra Trong đó

BOD5 ở đầu ra : 50 mg/L BOD5 hòa tan đi ra từ bể Aeroten là S, mg/L BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau :

o Lượng cặn có thể phân hủy sinh học có trong cặn lơ lửng ở đầu ra : 0,65 60 = 39 (mg/L)

o Lượng ôxy cần cung cấp để oxy hóa hết lượng cặn có thể phân hủy sinh học là : 39 (mg/L) 1,42 (mg O2/mg tế bào) = 55,38 mg/L. Lượng oxy cần cung cấp này chính là giá trị BOD20 của phản ứng. Quá trình tính toán dựa theo phương trình phản ứng :

C5H7O2N + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + Năng lượng 113 mg 160 mg 1 mg 1,42 mg

o Chuyển đổi từ giá trị BOD20 sang BOD5 BOD5 = BOD20 0,68 = 55,38 0,68 = 37,66 (mg/L)

Vậy : 50 (mg/L) = S + 37,66 (mg/L) S = 12,34 (mg/L)

Tính hiệu quả xử lý

- Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan

E = 100

o

o

S

SS = 100

309

34,12309

= 96 %

- Hiệu quả xử lý của toàn bộ sơ đồ

EO = 100309

50309

= 83,82 %

Thể tích bể Aeroten

V = )1(

)(

cd

oc

kX

SSQY

Trong đó V : Thể tích bể Aeroten, m3 Q : lưu lượng nước đầu vào Q = 10.000 m3/ngày Y : Hệ số sản lượng cực đại Y = 0,4045 So – S = 309 – 12,34 = 296,66 mg/L X : Nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aeroten, X = 3200 (mg/L) kd = 0,072 ngày-1 c = 10 ngày



V = )10072,01(3200

66,296104045,0000.10

= 2180 (m3)

Thời gian lưu nước trong bể

=Q

V= 24

000.10

2180 = 5,23 (giờ)

Lượng bùn phải xả ra một ngày

- Tính hệ số tạo bùn từ BOD5

Yobs = dc K

Y

1 =

072,0101

4045,0

= 0,235

- Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 (tính theo MLVSS)

Px = Yobs Q (So - S) = 0,235 10.000 296,66 10-3 = 697,15 (kg/ngày)

- Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra trong một ngày

Ta biết MLSS

MLVSS = 0,7 MLSS =

7,0

MLVSS

Pxl = 7,0

Px = 7,0

15,697 = 995,93 (kg)

- Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi Pxả = Pxl – Q 60 10-3 = 995,93 – 10.000 60 10-3 = 395,93 (kg/ngày)

Tính lượng bùn xả ra hằng ngày (Qw) từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn bùn

c = eew XQXQ

VX

Qw = c

cee

X

XQVX

θ

θ

Trong đó V : Thể tích bể Aeroten V = 2180 m3 X : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aeroten X = 3200 mg/L c : Thời gian lưu bùn c = 10 (ngày) Qe : Lưu lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng đợt II (lượng nước thải ra khỏi hệ

thống). Xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qe = Q = 10.000 (m3/ngày)

Xe : Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống Xe = 0,7 SSra = 0,7 60 (mg/L) = 42 (mg/L)

Xr : Nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính tuần hoàn Xr = 0,7 10.000 = 7.000 (mg/L)

Qw = 10000.7

1042000.10200.3180.2

= 39,66 (m3/ngày)

Tính hệ số tuần hoàn () từ phương trình cân bằng vật chất viết cho bể lắng II (xem như lượng chất hữu cơ bay hơi ở đầu ra của hệ thống là không đáng kể)



Ta có X(Q + Qr) = XrQr + XrQw

Qr = XX

QXXQ

r

wr

Qr = 200.3000.7

66,39000.7000.10200.3

= 8348 (m3/ngày)

Vậy, ta có

= Q

Qr = 000.10

8348 = 0,8348

Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aeroten dựa trên BOD20 - Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn

OCo = xP42,1f

)SS(Q o

Với f là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 f = 0,68

OCo = 15,69742,1000.168,0

)34,12309(000.10

= 3372,7 (kg O2/ngày)

- Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể

OCt = OCo

Ls

s

CC

C

Trong đó

Cs : Nồng độ bão hòa oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc Cs = 9,08 mg/L

CL : Lượng oxy hòa tan cần duy trì trong bể CL = 2 mg/L

OCt = 208,9

8,97,3372

= 4325,44 (kg O2/ngày)

Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng thể tích của bể :

- Chỉ số F/M

0,443.2000,218

309

X

S

M

F 0

θ

(mg BOD5/mg VSS ngày)

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0,2 – 0,6)

- Tải trọng thể tích của bể aeroten

L = V

QS0 = 2180

000.1010309 3

=1,417 (kg BOD5/m3ngày)

Giá trị này nằm trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8 – 19)

Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể



fOU

OCQ t

kk

Trong đó OCt : Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể : OCt = 4325,44 (kg O2 / ngày) OU : Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối

o Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170mm , diện tích bề mặt F = 0,02 m2 o Cường độ khí 200 L/phút đĩa o Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 4 m (lấy gần đúng bằng chiều sâu

bể) Tra bảng 7.1 trang 112 “ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải” ta có Ou = 7 g O2/m

3.m OU = Ou h = 7 4 = 28 g O2/m

3

f : Hệ số an toàn, chọn f =1,5

5,110.28

44,43253

kkQ = 231720 (m3/ngày) = 160916,67 (L/phút)

Số đĩa cần phân phối trong bể

200

160916,67

.ñóa)(L/phuùt200

(L/phuùt)QN kk = 805 (đĩa)

Kích thước bể aeroten

- Chia làm 2 bể, thể tích mỗi bể Vb = 2

2180 = 1090 m3

- Chiều sâu chứa nước của bể h = 4 m - Chiều dài bể L = 37 m - Chiều rộng bể B = 7,4 m - Chiều cao dự trữ trên mặt nước 0,5 m - Chiều cao tổng cộng của bể H = h + 0,5 = 4,5 m

Vậy bể aeroten có kích thước như sau : 2 bể L B H = 2 bể 37 7,4 4,5 m

Tính toán các thiết bị phụ


- Áp lực cần thiết của máy thổi khí Hm = hl + hd + H

Trong đó hl : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển hl = 0,4 m hd : Tổn thất qua đĩa phun hd = 0,5 m H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 4 m

Hm = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 (m) Chọn Hm = 5 m = 0,5 atm


Qtt = 2

231720 = 115860 (m3/ngày)



= 4827,5 (m3/h) = 1,341 (m3/s) - Công suất của máy thổi khí

Pmáy =

1

p

p

29,7ne

GRT0,283

1

21


G = Qtt khí = 1,341 1,3 = 1,743 kg/s R : Hằng số khí R = 8,314 KJ/K.mol oK T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 298 o K P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1atm P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Hm + 1 =1,5 atm

n = K



Vậy Pmáy =

1

1

5,1

7,0283,07,29

298314,8743,1283.0

= 89,27 (kW)

Tính toán đường ống dẫn khí

- Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính chọn Vkhí = 15 m/s - Lưu lượng khí cần cung cấp Qk = 115860 m3/ngày = 1,341 (m3/s) - Đường kính ống phân phối chính

D =πkhí

k

V

4Q=

3,1415

1,3414

= 0,337 m

Chọn loại ống sắt tráng kẽm D = 350 mm - Từ ống chính ta phân ra làm 8 ống nhánh cung cấp khí cho các bể, lưu lượng khí qua mỗi

ống nhánh Q’k = 8

kQ= 0,1676 (m3/s)

- Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh v'khí = 15 m/s - Đường kính ống nhánh

d = πv

4Q''

khí

k = 14,315

1676,04

= 0,119 (m) = 119 (mm)

Chọn loại ống sắt tráng kẽm d = 125 mm

- Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính

Vkhí = 2

4

D

Qk

=

235,014,3

341,14

= 13,945 (m/s)



Vậy Vkhí nằm trong khoảng cho phép (10 – 15 m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh

v’khí =

2

'4

D

Q k

=

2125,014,3

1676,04

= 13,66 (m/s)

Vậy v’khí nằm trong khoảng cho phép (10 – 15 m/s)

Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể

- Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống : v =1 m/s - Lưu lượng nước thải 5.000 m3/ngày = 0,0579 m3/s - Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính của ống

D =vπ

4Q=

3,141

0,05794

= 0,272 m

Tra theo catalogue ống nhựa, ta chọn loại ống PVC 280 mm - Tính lại vận tốc nước chảy trong ống

v = 2πD

4.Q=

23,14

0,05794

28,0

= 0,94 m/s

Chọn máy bơm

- Bơm nước thải vào bể aeroten Chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên Lưu lượng mỗi bơm Q = 5.000 m3/ngày = 0,0579 m3/s Cột áp bơm H = 7 m Công suất bơm

N =

1000

gHQ =

8,01000

781,910000579,0

= 4,97 (kW)

:hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 tra bảng ta có = 0,8 - Bơm bùn tuần hoàn

Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên Lưu lượng mỗi bơm Q’

r = 8348/2 = 4174 m3/ngày = 0,0483 m3/s Cột áp bơm H = 7 m Công suất bơm

N =

1000

gHQ =

8,01000

781,910000483,0

= 4,15 (kW)

:hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 tra bảng ta có = 0,8 - Bơm bùn dư đến bể nén bùn

Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên Lưu lượng mỗi bơm Qw = 39,66 m3/ngày = 1,6525 m3/h Cột áp bơm H = 5 m Công suất bơm



N =

1000

gHQ =

36008,01000

581,910006525,1

= 0,028 (kW)


7.2.3.3 Bể lắng 2

a. Chức năng Loại bỏ bùn hoạt tính ra khỏi nước thải nhờ trọng lực

b. Tính toán - Diện tích phần lắng của bể

Slắng = Lt

0

VC

α)CQ(1

Trong đó Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 10.000 m3/ngày = 416,67 m3/h C0 : Nồng độ bùn duy trì trong bể aerotank (tính theo chất rắn lơ lửng) C0 = 3200/0,7

= 4571 mg/L = 4571 g/m3 : Hệ số tuần hoàn = 0,8348 Ct : Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn Ct = 10000 mg/L =10000 g/m3 VL : Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với CL, xác định bằng thực nghiệm. Tuy

nhiên, do không có điều kiện thí nghiệm nên ta xác định VL bằng công thức sau

Trong đó o CL : Nồng độ cặn tại mặt cắt L (bề mặt phân chia)

tL CC2

1 = 5000000.10

2

1 mg/L = 5000 (g/m3)

o Vmax = 7 m/h o K = 600 (cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150)

6105000600

L 7.eV = 0,35 m/h

Vậy diện tích phần lắng của bể

S =35,0000.10

4571)8348,01(67,416

= 998,4 m2

- Diện tích của bể nếu bể thêm buồng phân phối trung tâm S = 1,1 998,4 = 1098,24 (m2)

- Đường kính bể

37(m)3,14

1098,242

S2D

4

DS

2

π

π

610max

tKCL eVV



- Đường kính buồng phân phối trung tâm d = 0,25D = 9,25 (m) - Diện tích buồng phân phối trung tâm

F = d2/4 = 3,14.(9,25)2/4 = 67,17 (m2) - Diện tích vùng lắng của bể

SL = 1098,24 – 67,17 = 1022,07 (m2) - Tải trọng thủy lực

a = S

Q =

07,1022

10000 = 9,784 (m3/m2ngày)

- Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể

v = 24

784,9=0,408 (m/h)

- Máng thu đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0,8 đường kính bể Dmáng = 0,8 37 = 29,6 (m)

- Chiều dài máng thu nước L = Dmáng = 3,14 29,6 = 92,95 (m)

- Tải trọng thu nước trên 1 mét dài của máng

aL = L

Q =

95,92

000.10 = 107,58 (m3/m dài.ngày) < 125

- Tải trọng bùn

b = S

CQQ r

24

)( 0 =

07,102224

105000)8348000.10( 3

= 3,75 kg/m2h

- Xác định chiều cao bể Chọn chiều cao bể H = 4 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,3 m. Chiều cao cột nước

trong bể 3,7 m bao gồm Chiều cao phần nước trong h2 = 1,8 m Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm

h3 = 0,02 (D/2) = 0,02 (37/2) = 0,37 (m) Chiều cao chứa bùn phần hình trụ

h4 = 3,7 – h2 – h3 = 3,7 – 1,8 – 0,37 = 1,53 (m) - Thể tích phần chứa bùn trong bể

Vb = S h4 = 1098,24 1,53 = 1680 (m3) - Nồng độ bùn trung bình trong bể

Ctb =2

CC tL 2

100005000 = 7500 mg/L = 7,5 kg/m3

- Lượng bùn chiếm trong bể lắng

Gbùn = Vb Ctb = 1680 7,5 = 12600 (kg) - Lượng bùn cần thiết cho một bể aeroten

XVGaeroten beåcaàn

= 2180/2(m3) 4,571(kg/m3) = 4982,4 (kg)

Nếu phải tháo khô 1 bể aeroten để sửa, sau đó hoạt động lại thì bùn từ bể lắng đủ cấp để hoạt động ngay. Không cần phải có thời gian khởi động để tích lũy cặn.

- Thời gian lưu nước trong bể lắng Dung tích bể lắng

V = 3,7 S = 3,7 1098,24 = 4063,5 (m3)



Lượng nước đi vào bể lắng QL = (1+) Q = (1 + 0,8348) 10.000 = 18348 (m3/ngày)

Thời gian lắng

t = LQ

V = 24

18348

5,4063 = 5,3 (giờ)

7.2.3.4 Ngăn chứa bùn

a. Chức năng Chứa bùn tuần hoàn để bơm về bể aeroten và chứa bùn dư để bơm đến bể nén bùn

b. Tính toán - Ngăn chứa bùn bao gồm hai ngăn : ngăn chứa bùn tuần hoàn và ngăn chứa bùn dư. Lưu

lượng bùn đến ngăn chứa bùn tuần hoàn là 8387,66 m3/ngày, trong đó lượng bùn tuần hoàn là 8384 m3/ngày, lượng bùn chảy tràn sang ngăn chứa bùn dư là 39,66 m3/ngày. Thời gian lưu tại ngăn chứa bùn tuần hoàn là 10 phút và thời gian lưu tại ngăn chứa bùn dư là 2 ngày.

- Thể tích ngăn chứa bùn tuần hoàn

V1 = 106024

8348

= 57,97 (m3)

- Thể tích ngăn chứa bùn dư V2 = 39,66 2 = 79,32 (m3)

- Kích thước ngăn chứa bùn tuần hoàn LBH = 7 2,1 4 m - Kích thước ngăn chứa bùn dư LBH = 7 2,9 4 m

7.2.3.5 Bể nén bùn

a. Chức năng Làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư ở bể lắng đợt II từ 99,002% xuống 95%

b. Tính toán - Lượng bùn hoạt tính dư từ bể lắng đợt II : 395,93 (kg/ngày) - Lưu lượng bùn xả hàng ngày từ bể lắng đợt II : 39,66 (m3/ngày) - Hàm lượng bùn hoạt tính dư : P = 9,98 (kg/m3) - Lưu lượng nước tách ra từ bể nén bùn

qx = 2

21

100 P

PPq

Trong đó P1 : Độ ẩm ban đầu của bùn P1 = 99,002% P2 : Độ ẩm của bùn sau khi nén P2 = 95 % q : Lưu lượng bùn xả hàng ngày q = 39,66 m3/ngày

qx = 95100

95002,9966,39

= 31,744 (m3/ngày) = 1,32 (m3/h)

- Diện tích phần nén bùn của bể

F1 = v

qx

6,3

Trong đó qx : Lưu lượng bùn dư dẫn vào bể q = 1,32 m3/giờ



v : Vận tốc nước bùn v = 0,05 mm/s

F1 = 05,06,3

32,1

= 7,33 (m2)

- Diện tích ống trung tâm

F2 = 2600.3 v

q

Trong đó q : Lưu lượng bùn dư dẫn vào bể q = 39,66 m3/ngày = 83,17 m3/h v2 : Vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm v2 = 0,1 m/s

F2 = 1,0600.3

66,39

= 0,11 (m2)

- Diện tích tổng cộng bể nén bùn F = F1 + F2 = 7,33 + 0,11 = 7,44 (m2)

- Đường kính của bể nén bùn đứng

D =

F4=

44,74= 3,1 (m)

- Đường kính ống trung tâm

d =π

F4 2=

π

0,114= 0,374 m

Chọn d = 380 mm - Đường kính phần loe của ống trung tâm

dL = 1,35 d = 1,35 0,38 = 0,51 (m) - Chiều cao phần ống loe lấy bằng đường kính ống loe hL = 0,51 m

- Đường kính tấm chắn lấy bằng 1,3dL

dc = 1,3 dL = 1,3 0,51 = 0,66 (m) - Chiều cao phần lắng của bể nén bùn

h1 = v1 t Trong đó

v1 : Vận tốc nước bùn trong vùng lắng của bể nén đứng v1 = 0,00005 m/s t : Thời gian nén bùn t = 12 giờ

h1 = v1 t 3600 = 0,00005 12 3600 = 2,16 (m) - Dung tích phần chứa bùn của bể

Wb = tP100

P100q

2

1

Trong đó q : Lưu lượng bùn dư dẫn vào bể q = 1,32 m3/h P1 : Độ ẩm ban đầu của bùn P1 = 99,002%. P2 : Độ ẩm của bùn sau khi nén P2 = 95%. t : Thời gian giữa hai lần lấy bùn t = 8 h

Wb = 895100

002,9910032,1

= 2,1 (m3)

- Chiều cao phần chứa bùn



h2 = F

Wb = 44,7

1,2 = 0,28 (m)

- Chiều cao toàn phần của bể H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5

Trong đó h1 : Chiều cao phần lắng h1 = 2,16 m h2 : Chiều cao phần bùn h2 = 0,28 m h3 : Chiều cao phần trung hòa, lấy h3 = 0,3 m h4 : Chiều cao dự trữ h4 = 0,3 m h5 : Khoảng cách giữa ống trung tâm và tấm lá chắn h5 = 0,25 m

H = 2,16 + 0,28 + 0,3 + 0,3 + 0,25 = 3,29 (m) Chọn chiều cao bể H = 3,3 m

- Bùn được lấy ra khỏi bể bằng ống D = 70 mm đặt dưới áp lực thủy tĩnh khoảng 2,0 – 2,5 m. Độ dốc đáy bể i = 5%

7.2.3.6 Lọc ép dây đai

a. Chức năng Làm khô cặn đã nén từ bể nén bùn, giảm độ ẩm của cặn từ 95% xuống còn 15 – 25%

b. Tính toán

- Hàm lượng bùn hoạt tính sau khi nén C = 50 kg/m3 - Lưu lượng cặn đến lọc ép dây đai

qb = 2

1

P100

P100q

Trong đó q : Lưu lượng bùn dư dẫn vào bể q = 1,32 m3/h P1 : Độ ẩm ban đầu của bùn P1 = 99,002%. P2 : Độ ẩm của bùn sau khi nén P2 = 95%.

qb =95100

002,9910032,1

= 0,263 m3/h

- Lượng cặn đưa máy Q = C qb = 50 0,263 = 13,15 kg/giờ = 315,6 kg/ngày

- Máy ép làm việc 8 giờ/ngày, 05 ngày/tuần khi đó lượng cặn đưa đến máy trong 01 tuần là 315,6 7 = 2209,2 kg. Lượng cặn đưa đến máy trong 01 giờ G = 2209,2/(5 8) = 55,23 kg/giờ

- Tải trọng cặn trên 1 m rộng của băng tải dao động trong khoảng 90 – 680 kg/m chiều rộng băng giờ. Chọn băng tải có năng suất 150 kg/m rộng giờ

- Chiều rộng băng tải

b = 600

G=

150

23,55= 0,37 (m)

Chọn máy có chiều rộng băng 0,5 m và năng suất 150 kg/m rộng giờ

7.2.3.7 Ngăn khử trùng

a. Chức năng



Phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong các công trình xử lý phía trước. Hóa chất sử dụng trong quá trình khử trùng là Clo lỏng. Giai đoạn khử trùng được thực hiện ở các công trình : trạm Cloratơ và bể tiếp xúc.

b. Tính toán

Trạm Cloratơ

- Clo lỏng được chứa trong bình kín, khi mở van bình Clo lỏng sẽ bốc hơi và được dẫn qua thiết bị định lượng Clo gọi là Cloratơ. Hơi Clo kết hợp với nước tạo thành nước Clo, nước Clo được dẫn đến bể tiếp xúc để thực hiện quá trình khử trùng

- Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải V = aQ

Trong đó a : Liều lượng Clo hoạt tính a = 3 g/m3 = 3 10-3 kg/giờ Q : Lưu lượng nước thải cần xử lý Q = 416,67 m3/giờ

V = 3 10-3 416,67 = 1,35 (kg/giờ) - Lưu lượng nước Clo tại trạm Cloratơ

qClo =CloC

V

Trong đó V : Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải V = 1,35 (kg/giờ) CClo : Hàm lượng Clo trong nước Clo, kg/m3. Lấy bằng độ hòa tan của Clo trong

nước ở nhiệt độ làm việc của nước thải 0,2% hay 2 kg/m3

qClo =2

1,35 = 0,675 (m3/giờ)

Tính toán ngăn khử trùng

- Chọn ngăn khử trùng là bể trộn với các tấm chắn có lỗ. - Đường kính lỗ dl = 20 – 100 mm, chọn dl = 60 mm = 0,06 m - Diện tích mỗi lỗ

fl = 4

2

ld =

4

06,0 2 = 0,00283 (m2)

- Diện tích tất cả các lỗ trên một tấm chắn

fl = lv

Q

Trong đó Q : Lưu lượng nước thải xử lý Q = 416,67 m3/h = 0,1157 m3/s vl : Vận tốc dòng nước qua lỗ vl = 1 m/s

fl = 1

1157,0 = 0,1157 (m2)

- Số lỗ trên mỗi tấm chắn

n = l

l

f

f=

00283,0

1157,0 = 41 (lỗ)

- Tổn thất áp lực qua mỗi tấm chắn



h = g

vl

22

2

Trong đó vl : Vận tốc nước chảy qua lỗ vl = 1 m/s g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 : Hệ số lưu lượng qua lỗ phụ thuộc vào tỷ số giữa đường kính lỗ và chiều dày tấm

chắn dl/. Chọn = 0,04 m khi đó dl/ = 1,5 tra bảng 2 – 4 (Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp) ta có = 0,71

h = 81,9271,0

12

2

= 0,1 (m)

- Tiết diện ở cuối máng bể trộn

fm = mv

Q

Trong đó vm : Vận tốc nước ở cuối máng trộn vm = 0,6 m/s Q : Lưu lượng nước cần xử lý Q = 0,1157 m3/s

fm = 6,0

1157,0= 0,193 (m2)

- Chọn chiều cao cuối máng H = 0,65 m (H 0,5 m) - Chiều rộng cuối máng

b = H

f m = 65,0

193,0 = 0,3 (m)

- Tiết diện bể trộn tại vị trí đặt các tấm chắn

Fb = %30

lf =

%30

1157,0= 0,385 (m2)

- Chiều rộng bể trộn

B = H

Fb = 65,0

385,0= 0,59 (m)

Chọn B = 0,6 m - Khoảng cách giữa các tấm chắn bằng B = 0,6 m - Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ ba

H3 = H + h = 0,65 + 0,1 = 0,75 (m) - Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ hai

H2 = H3 + h = 0,75 + 0,1 = 0,85 (m) - Chiều cao lớp nước trước tấm chắn thứ nhất

H1 = H2 + h = 0,85 + 0,1 = 0,95 (m) - Khoan trên mỗi tấm chắn 5 hàng lỗ theo chiều đứng và 9 hàng lỗ theo chiều ngang. Khoảng

cách giữa các lỗ theo chiều đứng (Quy phạm độ ngập sâu của lỗ là 0,1 – 0,15 m) Ở tấm chắn thứ ba


0,1H3

= 10007

0,175,0

= 93 (mm)

Chọn e3 = 90 mm Ở tấm chắn thứ hai




0,1H2

= 10007

0,185,0

= 107 (mm)

Chọn e2 = 110 mm Ở tấm chắn thứ nhất


0,1H1

= 10007

0,195,0

= 121 (mm)

Chọn e1 = 120 mm - Khoảng cách lỗ theo chiều ngang đều như nhau ở cả ba tấm chắn

e = angSoáhaøngng

B = 1000

6

,60 = 100 (mm)

7.2.3.8 Bể pha hóa chất

a. Chức năng Trước khi cho vào nước, phèn phải hòa thành dung dịch qua các giai đoạn hòa tan, điều

chỉnh nồng độ rồi chứa trong các bể tiêu thụ.

b. Tính toán

Bể trộn phèn

- Dung tích bể hòa trộn

W1 =

B

PnQ410

Trong đó Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 2500 m3/ngày = 104,17 m3/giờ P : Liều lượng hóa chất cho vào P = 1800 mg/L = 1800 g/m3 n : Thời gian giữa hai lần hòa trộn. Chọn theo lưu lượng nước thải, khi lưu lượng

nước thải từ 1200 – 10.000 m3/ngày n = 12 giờ. B : Nồng độ dung dịch B = 15% (Tiêu chuẩn 10 – 17%) : Khối lượng riêng của dung dịch, lấy bằng 1 T/m3

W1 = 11510

18001217,1044

= 15 (m3).

- Chọn bể trộn phèn có tiết diện ngang tròn, cao 2m khi đó đường kính bể được tính như sau

D =

h

W14=

14,32

154

= 3 (m)

- Diện tích bể hòa trộn F1 = W1/h = 7,5 m2 - Bể hòa trộn được thiết kế với tường đáy nghiêng một góc 45 – 500 so với mặt phẳng nằm

ngang. Ống xả cặn có đường kính không nhỏ hơn 150 mm, chọn 150 mm.

Bể tiêu thụ phèn

- Dung tích bể tiêu thụ

W2 = 0

1

B

BW (m3)

Trong đó



W1 : Dung tích bể hòa trộn W1 = 15 m3 B : Nồng độ dung dịch trong bể hòa trộn B = 15% B0 : Nồng độ dung dịch trong bể tiêu thụ B0 = 5% (Tiêu chuẩn 4 – 10%)

W2 = 5

1515 = 45 (m3)

- Chọn 02 bể công tác có chiều cao 2m, diện tích 11,25 m2 khi đó đường kính mỗi bể là

D = 2

4 2

h

W=

214,32

454

= 3,8 (m)

- Đáy bể tiêu thụ có độ dốc 0,005. Ống xả có đường kính không nhỏ hơn 100 mm, chọn 100 mm. Ống dẫn dung dịch đã điều chế đặt cách đáy 100 – 200 mm.

Tính lượng khí cung cấp

- Bể pha phèn và bể tiêu thụ phèn được xáo trộn bằng khí nén với cường độ sục khí ở bể pha phèn là 8 – 10 L/s m2 và bể tiêu thụ là 3 – 5 L/s m2.

- Lượng khí cần cung cấp cho bể pha phèn Q1 = 10 10-3 7,5 = 0,075 (m3/s) - Lượng khí cần cung cấp cho một bể tiêu thụ Q2 = 510-311,25 = 0,0563 (m3/s)




Hm = 0,4 + 2 = 2,4 (m) Chọn Hm = 2,4 m = 0,24 atm


Lkhí = Q1 + Q2 = 0,075 + 0,0563 = 0,1313 (m3/s) - Công suất của máy thổi khí

Pmáy =

1

p

p

29,7ne

GRT0,283

1

21



n = K





Vậy Pmáy =

1

1

24,1

7,0283,07,29

298314,81717,0283.0

= 4,54 (kW)



8.1 VỐN ĐẦU TƯ CHO TỪNG HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 8.1.1 PHẦN XÂY DỰNG

8.1.2 PHẦN THIẾT BỊ

STT Hạng mục – Quy

cách Số lượng

Đơn giá (đồng)

Thành tiền (đồng)

1 Hố thu nước thải A

(52,9 m3) 1 42.320.000 42.320.000

2 Bể điều hòa A

(1250 m3) 1 1.000.000.000 1.000.000.000

3 Bể lắng đợt 1A

(763,65 m3) 1 610.920.000 610.920.000

4 Hố thu nước thải B

(17,64 m3) 1 14.112.000 14.112.000

5 Bể điều hòa B (419,76 m3)

1 335.808.000 335.808.000

6 Bể trộn B (2,61 m3)

1 2.088.000 2.088.000

7 Bể phản ứng kết hợp bể

lắng B (280 m3) 1 224.000.000 224.000.000

8 Ngăn trung hòa

(0,675 m3) 1 540.000 540.000

9 Bể aeroten (1232 m3)

2 985.600.000 1.971.200.000

10 Bể lắng 2

(4392,96 m3) 1 3.514.368.000 3.514.368.000

11 Ngăn chứa bùn

(140 m3) 1 112.000.000 112.000.000

12 Bể nén bùn

(432,36) 1 345.888.000 345.888.000

13 Ngăn khử trùng

(0,675 m3) 1 540.000 540.000

14 Bể trộn phèn

(15 m3) 1 12.000.000 12.000.000

15 Bể tiêu thụ (22,5 m3)

2 18.000.000 36.000.000

Tống 8.221.784.000



- Tổng chi phí đầu tư các hạng mục công trình SĐầu tư = 8.221.784.000 + 1.841.205.000 = 10.062.989.000 (đồng)

- Chi phí đầu tư này được tính khấu hao trong 15 năm, khấu hao trong 01 năm S1 = SĐầu tư /15 = 670.866.000 (đồng)

8.2 CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH

8.2.1 CHI PHÍ NHÂN CÔNG

STT Hạng mục – Quy

cách Số lượng

Đơn giá (đồng)

Thành tiền (đồng)

1 Máy cấp khí

Bể điều hòa A 1 17.235.000 17.235.000

2 Máy cấp khí

Bể điều hòa B 1 5.535.000 5.535.000

3 Máy cấp khí Bể aeroten

2 82.485.000 164.970.000

4 Máy cấp khí

Bể pha trộn hóa chất 1 4.485.000 4.485.000

5 Song chắn rác A 1 15.000.000 15.000.000

6 Song chắn rác B 1 5.000.000 5.000.000

7 Giàn quay bể phản ứng

kết bể hợp lắng 1 70.000.000 70.000.000

8 Giàn quay bể lắng 2 150.000.000 300.000.000

9 Giàn quay bể nén bùn 2 50.000.000 100.000.000

10 Bơm nước từ hố thu A 2 70.000.000 140.000.000

11 Bơm nước từ hố thu B 2 20.000.000 40.000.000

12 Bơm nước vào bể

Aeroten 4 35.000.000 140.000.000

13 Bơm bùn tuần hoàn 4 35.000.000 140.000.000

14 Bơm bùn dư 2 6.000.000 12.000.000

15 Đầu phân phối khí 24.480.000 24.480.000

16 Hệ thống trích chất

dinh dưỡng 10.000.000 10.000.000

17 Hệ thống van, đường ống, các loại phụ kiện

100.000.000 100.000.000

18 Vận chuyển, lắp đặt,

hướng dẫn vận hành,… 150.000.000 150.000.000

19 Lọc ép dây đai 1 352.500.000 352.500.000

20 Cloratơ 1 50.000.000 50.000.000

Tổng 1.841.205.000



- Lương công nhân

6 người 700.000 đồng /người tháng 12 tháng = 50.400.000 (đồng) - Lương cán bộ

3 người 1.000.000 đồng /người tháng 12 tháng = 36.000.000 (đồng)

- Tổng chi phí nhân công : 86.400.000 (đồng)

8.2.2 CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG

Chi phí điện năng tính cho 01 năm

Hạng mục Công suất (kW) Chi phí (đồng)

Bơm nước từ hố thu A 8,500 74.460.000

Bơm nước từ hố thu B 2,835 24.835.000

Bơm nước vào bể aeroten 4,790 41.960.000

Bơm bùn tuần hoàn 4,150 36.354.000

Bơm bùn dư 0,028 245.000

Tổng cộng 177.854.000

8.2.3 CHI PHÍ HÓA CHẤT

Theo kết quả nghiên cứu ta có

Hàm lượng phèn cần dùng : 1.800 mg/L Hàm lượng PAC cần dùng : 35 mg/L

Chi phí hóa chất sử dụng trong 01 năm trình bày trong bảng sau

Hóa chất Khối lượng (kg) Đơn giá

(đồng/kg) Thành tiền (đồng)

Phèn sắt (III) clorua 1.642.500 1.200 1.971.000.000 PAC 31.937,5 15.000 479.062.500 NaOH 562.100 5.000 2.810.500.000 NH4Cl 209.200 1.500 313.800.000 KH2PO4 48.038 1.200 57.645.600 Clo 11.826 140 1.655.640

Tổng 5.633.663.740 Tổng chi phí quản lý và vận hành trong 01 năm



S2 = 86.400.000 + 177.854.000 + 5.633.663.740 = 5.897.917.740 (đồng)

8.3 GIÁ THÀNH MỘT M3 NƯỚC THẢI - Tổng chi phí đầu tư

S = S1 + S2 = 670.866.000 + 5.897.917.740 = 6.568.783.740 (đồng)

- Lãi suất ngân hàng i = 0,5% - Tổng vốn đầu tư

S0 = (1 + i )S = (1 + 0,005) 6.568.783.740 = 6.601.627.659 (đồng)

- Giá thành 01 m3 nước thải

s = 36510.000

6596.601.627.

365Q

S0

= 1.800 (đồng)

Vậy giá thành để xử lý 01 m3 nước thải xấp xỉ 1.800 đồng


SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG Trang127

Có ba giai đoạn trong vận hành một hệ thống xử lý nước thải :

Chạy thử

Vận hành hàng ngày

Xử lý sự cố

9.1 CHẠY THỬ

Khi bắt dầu vận hành một hệ thống xử lý nước thải mới hay khởi động lại hệ thống cũ sau khi bị hỏng hóc (chẳng hạn sau khi rửa sạch bùn do nước thải quá tải hay bị nhiễm độc tính) có một số nguyên tắc cần tuân thủ để hệ thống xử lý nước thải trở lại hoạt động bình thường trong thời gian sớm nhất :

1. Cần tăng dần tải lượng của hệ thống XLNT trong thời gian 1 tháng. Khi xây dựng hệ thống mới điều quan trọng là chỉ cho một phần nước thải chạy qua bể sục khí.

2. Lượng DO(oxy hòa tan) cần giữ ở mức 2 – 3 mg/L và nhất thiết không sục khí quá nhiều khi trong giai đoạn khởi động (cần điều chỉnh dòng khí hàng ngày).

3. Phải kiểm tra lượng DO và SV (thể tích bùn) trong bể hiếu khí. Thể tích bùn sẽ tăng và khả năng tạo bông và lắng của bùn cũng tăng dần trong thời gian một tháng.

4. Cần kiểm tra lượng SS ( chất rắn lơ lửng ) trong bể hiếu khí hàng tuần. 5. Không lấy bùn dư chừng nào thể tích bùn chưa đạt lượng SS từ 3 – 4 mg/L.

Thông thường cần có 2 loại tuổi bùn để đạt tới hoạt động ổn định của hệ thống xử lý nước thải. Theo thiết kế khuyến cáo và nếu nhiệt độ nước thông thường là 25 – 300C tuổi bùn đạt 10 – 15 ngày.

9.2 VẬN HÀNH HÀNG NGÀY

Vận hành xử lý hệ thống xử lý nước thải sinh học hàng ngày cần phải bảo đảm các yếu tố sau :

1. Giữ lượng DO trong bể hiếu khí từ 2 – 4 mg/L (điều chỉnh dòng khí) 2. Điều chỉnh lượng bùn dư và giữ thể tích bùn ở mức 500mg/L. 3. Làm sạch máng tràn. 4. Vớt vật nổi trên bề mặt của bể lắng (để tránh hình thành mùi). 5. Kiểm tra và bảo dưỡng các thiết bị cơ/điện.

Ngoài các hoạt động thường nhật còn có các hoạt động không tiến hành hàng ngày mà vào theo định kỳ như lấy mẫu,làm sạch bể chứa bùn và thay thế thiết bị.

9.3 XỬ LÝ SỰ CỐ

Nếu thực hiện chương trình quan trắc và tiến hành các hoạt động thường nhật, chúng ta có thể có được hệ thống xử lý nước thải hoạt động tốt trong một thời gian dài. Tuy nhiên, nếu có sự cố xảy ra, điều quan trọng là phải phân tích nguyên nhân để giải quyết sự cố. Dưới đây là một số sự cố


SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG Trang128

thường gặp khi vận hành hệ thống xử lý nước thải với nguyên nhân và hành động sửa chữa cần tiến hành :

Hạng mục Sự cố Nguyên nhân Hành động sửa chữa, khắc

phục

Song chắn rác Mùi

Vật chất bị lắng trước khi tới song chắn

Loại bỏ vật lắng

Tắc Không làm vệ sinh sạch sẽ Tăng lượng nước làm vệ sinh Bể điều hoà Mùi Lắng trong bể Tăng cường khuấy,sục khí

Bể hiếu khí

Bọt trắng nổi trên bề mặt

Có quá ít bùn (thể tích bùn thấp)

Dừng lấy bùn dư

Nhiễm độc tính (thể tích bùn bình thường)

Tìm nguồng gốc phát sinh để xử lý

Bùn có màu đen Có lượng oxy hoà tan (DO) quá thấp (yếm khí)

Tăng cường sự sục khí

Có bọt khí ở một số chỗ

trong bể

Thiết bị phân phối khí bị nứt

Thay thế thiết bị phân phối khí

Bể lắng

Bùn đen trên mặt

Thời gian lưu bùn quá lâu Loại bỏ bùn thường xuyên

Có nhiều bông nổi ở dòng thải

Nước thải quá tải Xây bể to hơn

Máng tràn quá ngắn Tăng độ dài của máng tràn Nước thải không

trong Khả năng lắng của bùn kém

Tăng hàm lượng bùn trong bể hiếu khí

Luận văn tốt nghiệp GVHD : NGUYỄN TẤN PHONG Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

SVTH : ĐẶNG THẾ CƯỜNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Metcalf and Eddy: Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse – third

Edition 1991 – Mc Graw Hill International Edition. 2. Trịnh Xuân Lai: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Nhà xuất bản xây

dựng. 3. Hoàng Huệ: Xử lý nước thải – Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội – 1996. 4. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga: Giáo trình xử lý nước thải –NXB khoa học và kỹ

thuật, Hà Nội, 1999. 5. Perry L. Mc Carty: Chemistry for Environmental Engineering – third Edition – Mc

Graw Hill Book Company. 6. W.Wesley Eckenfelder: Industrial Water Pollution Control – second Edition - Mc

Graw Hill Book Company. 7. Trạm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng Long An: Báo cáo đánh giá tác động

môi trường Công ty chăn nuôi Long An. 8. Davis, Cornwell: Introduction to Environmental Engineering - third Edition – Mc

Graw Hill International Edition. 9. Tom D. Reynolds: Unit Operations and Processes in Environmental Engineering –

Brooks/ Cole Engineering Division Montery, Califonia. 10. Willem de Zeew: Acolimatization of Anaerobic Slugdge for UASB – reactor start –

up. 11. Joseph F. Malina, Jr., Ph.D., P.E., D.E.E.; Frederick G. Pohland, Ph.D., P.E., D.E.E.:

Design of Anaerobic processes for the treatment of Industrial and Municipal wastes. 12. Bộ xây dựng: Tiêu chuẩn xây dựng thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình –

TCXD – 51 – 84. 13. Instruction Manual for The Understanding and Use of Anarobic Wastewater

Treatment Methods – Part I: Understanding – Department of Water Pollution Control Agricultural University.



PHỤ LỤC 1: CÁC BẢNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM JARTEST

Thí nghiệm 1 : XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ pH TỐI ƯU LẦN THỨ NHẤT Cố định hàm lượng phèn 2.000 mg/L pH biến thiên từ 2,5 đến 8,5

Phụ lục 1.1 : Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu lần thứ nhất

Thí nghiệm 2 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHÈN TỐI ƯU LẦN THỨ NHẤT Cố định pH = 5,5

Số thứ tự mẫu 1 2 3 4 5 6

pH 2,5 3,0 4,0 5,5 7,0 8,5

Hàm lượng phèn (mg/L)

2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000

Lượng NaOH 2N sử dụng (mL)

4,50 6,50 7,80 8,50 9,25

Lượng H2SO4 1N sử dụng (mL)

1,00

Lượng phèn 5% sử dụng (mL)

40 40 40 40 40 40

Độ màu trước Xử lý (Pt – Co)

3040 3040 3040 3040 3040 3040

Độ màu sau xử lý (Pt – Co)

2080 856 291 285 850 1120

% Xử lý độ màu 31,58 72,84 90,43 90,63 72,04 63,16

COD trước xử lý (mg/L)

3724 3724 3724 3724 3724 3724

COD sau xử lý (mg/L)

1471 1184 905 890 1184 1394

% Xử lý COD 60,50 68,21 75,70 76,10 68,21 62,57



Hàm lượng phèn biến thiên từ 500 đến 3.000 mg/L

Phụ lục 1.2 : Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng phèn tối ưu lần thứ nhất

Thí nghiệm 3 : XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ pH TỐI ƯU LẦN THỨ HAI



pH 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5

Hàm lượng Phèn (mg/L)

500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000


1,00 4,00 5,75 8,75 11,50 14,25


10 20 30 40 50 60


3040 3040 3040 3040 3040 3040

Độ màu sau Xử lý (Pt – Co)

2772 2346 932 289 175 152

% Xử lý độ màu 8,82 22,83 69,34 90,49 94,24 95,00


3724 3724 3724 3724 3724 3724


1703 1471 1006 870 852 852

% Xử lý COD 54,27 60,50 72,99 76,64 77,12 77,12



Phụ lục 1.3 : Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu lần thứ hai

Thí nghiệm 4 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHÈN TỐI ƯU LẦN THỨ HAI Cố định pH = 4,5

Hàm lượng phèn biến thiên từ 1.500 đến 2.500 mg/L

Phụ lục 1.4 : Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng phèn tối ưu lần thứ hai


PH 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0


2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000


8,50 8,90 9,25 9,60 9,90 10,25


40 40 40 40 40 40

Độ màu trước xử lý (Pt – Co)

3040 3040 3040 3040 3040 3040


110 157 287 459 625 845

% Xử lý độ màu 96,38 94,84 90,56 84,90 79,44 72,20


3724 3724 3724 3724 3724 3724

COD sau xử lý(mg/L)

728 759 895 1009 1120 1161

% Xử lý COD 80,45 79,62 75,97 72,91 69,92 68,82


pH





3040 3040 3040 3040 3040 3040


% Xử lý độ màu


COD sau Xử lý (mg/L)

% Xử lý COD


pH 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5


1.500 1.700 1.900 2.100 2.300 2.500


6,25 6,70 7,80 8,85 9,95 10,90


30 34 38 42 46 50


3040 3040 3040 3040 3040 3040


870 152 92 95 92 91

% Xử lý độ màu 8,82 22,83 69,34 90,49 94,24 95,00


71,38 95,00 96,97 96,88 96,94 97,01


929 774 757 757 735 735

% Xử lý COD 75,05 79,22 79,67 79,67 80,26 80,26



Thí nghiệm 5 : XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ pH TỐI ƯU LẦN THỨ NHẤT

KHI CÓ PAC Cố định hàm lượng phèn 1.900 mg/L Cố định hàm lượng PAC 45 mg/L pH biến thiên từ 4,0 đến 6,5 mg/L

Phụ lục 1.5 : Kết quả thí nghiệm xác định giá trị pH tối ưu lần thứ nhất khi có PAC



pH 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5


1.900 1.900 1.900 1.900 1.900 1.900

Hàm lượng PAC (mg/L)

45 45 45 45 45 45


8,15 8,65 9,15 9,65 10,05 10,40


38 38 38 38 38 38

Lượng PAC 4% sử dụng (mL)

1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13


3040 3040 3040 3040 3040 3040


304 90 76 286 528 790

% Xử lý độ màu 90,00 97,04 97,50 90,59 82,63 74,01


3724 3724 3724 3724 3724 3724


890 750 680 874 929 1239

% Xử lý COD 76,10 79,86 81,74 76,53 75,05 66,73



KHI CÓ PAC Cố định giá trị pH = 5,0 Cố định hàm lượng PAC 45 mg/L Hàm lượng phèn biến thiên từ 1.500 đến 2.500 mg/L

Phụ lục 1.6 : Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng phèn tối ưu lần thứ nhất khi có PAC

Thí nghiệm 7 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PAC TỐI ƯU LẦN THỨ NHẤT Cố định giá trị pH = 5,0 Cố định hàm lượng phèn 1.900 mg/L


pH 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0


1.500 1.700 1.900 2.100 2.300 2.500


45 45 45 45 45 45


6,50 7,2 8,15 9,10 10,30 11,40


30 34 38 42 46 50


1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13


3040 3040 3040 3040 3040 3040


138 120 69 71 70 70

% Xử lý độ màu 95,46 96,05 97,73 97,66 97,70 97,70


3724 3724 3724 3724 3724 3724


857 857 680 640 650 640

% Xử lý COD 76,99 76,99 82,55 82,81 82,55 82,81



Hàm lượng PAC biến thiên từ 20 đến 70 mg/L

Phụ lục 1.7 : Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng PAC tối ưu lần thứ hai

Thí nghiệm 8 : XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ pH TỐI ƯU LẦN THỨ HAI KHI CÓ PAC

Cố định hàm lượng phèn 1.900 mg/L

Cố định hàm lượng PAC 40 mg/L pH biến thiên từ 4,5 đến 5,5 mg/L


pH 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0


1.900 1.900 1.900 1.900 1.900 1.900


20 30 40 50 60 70


7,90 7,90 8,15 8,15 8,2 8,2


38 38 38 38 38 38


0,5 0,75 1,10 1,25 1,50 1,75


3040 3040 3040 3040 3040 3040


97 80 71 75 70 72

% Xử lý độ màu 96,81 97,37 97,66 97,53 97,70 97,63


3724 3724 3724 3724 3724 3724


720 698 658 658 658 658

% Xử lý COD 80,67 81,26 82,33 82,33 82,33 82,33



Phụ lục 1.8 : Kết quả thí nghiệm xác định giá trị pH tối ưu lần thứ hai


KHI CÓ PAC Cố định giá trị pH = 4,7 Cố định hàm lượng PAC 40 mg/L

Hàm lượng phèn biến thiên từ 1.700 đến 1.950 mg/L

Phụ lục 1.9 : Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng phèn tối ưu lần thứ hai khi có PAC


pH 4,5 4,7 4,9 5,1 5,3 5,5


1.900 1.900 1.900 1.900 1.900 1.900


40 40 40 40 40 40


7,15 8,40 8,65 8,80 8,90 9,05


38 38 38 38 38 38


1 1 1 1 1 1


3040 3040 3040 3040 3040 3040


143 71 149 154 165 291

% Xử lý độ màu 95,30 97,66 95,10 94,93 94,57 90,43


3724 3724 3724 3724 3724 3724


740 650 740 800 850 880

% Xử lý COD 80,13 82,55 80,13 78,52 77,18 76,37


pH 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7


1.700 1.750 1.800 1.850 1.900 1.950


40 40 40 40 40 40


6,85 7,40 7,70 7,85 8,40 8,60


30 34 38 42 46 50


1 1 1 1 1 1


3040 3040 3040 3040 3040 3040


118 104 68 71 65 64

% Xử lý độ màu 96,12 96,58 97,76 97,66 97,86 97,89


3724 3724 3724 3724 3724 3724


813 774 650 650 650 650

% Xử lý COD 78,17 79,22 82,55 82,55 82,55 82,55



Thí nghiệm 10 : XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PAC TỐI ƯU LẦN THỨ HAI

Cố định giá trị pH = 4,7 Cố định hàm lượng phèn 1.800 mg/L Hàm lượng PAC biến thiên từ 25 đến 50 mg/L

Phụ lục 1.10 : Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng PAC tối ưu lần thứ hai


pH 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7


1.800 1.800 1.800 1.800 1.800 1.800


25 30 35 40 45 50


7,70 7,70 7,70 7,70 7,70 7,70


36 36 36 36 36 36


0,63 0,75 0,88 1,00 1,13 1,25


3040 3040 3040 3040 3040 3040


84 78 71 66 66 61

% Xử lý độ màu 97,24 97,24 97,66 97,83 97,96 98,00


3724 3724 3724 3724 3724 3724

COD sau Xử lý (mg/L)

813 735 650 650 620 620

% Xử lý COD 78,17 80,26 82,55 82,55 83,35 83,35



PHỤ LỤC 2 : TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5945- 1995

Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải (Industrial waste water – Discharge Standards)

1. Phạm vi ứng dụng

1.1 Tiêu chuẩn này quy định giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất thành phần trong nước thải của các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ…(gọi chung là nước thải công nghiệp)

1.2 Tiêu chuẩn này dùng để kiểm soát chất lượng nước thải công nghiệp trước khi đổ vào các vực nuớc.

2. Giá trị giới hạn

2.1 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất thành phần của nước thải công nghiệp khi đổ vào các vực nước phải phù hợp với quy định trong bảng.

2.2 Đối với nước thải của một số ngành công nghiệp đặc thù, giá trị các thông số và các chất thành phần được quy định trong các tiêu chuẩn riêng.

2.3 Nước thải công nghiệp có các giá trị thông số và nồng độ các chất thành phần hoặc nhỏ hơn giá trị quy định trong cột A có thể đổ vào vực nước được dùng làm nguồn cung cấp nước sinh hoạt.

2.4 Nước thải công nghiệp có các giá trị thông số và nồng độ các chất thành phần hoặc nhỏ hơn hoặc bằng giá trị quy định trong cột B chỉ được đổ vào các lưu vực nước dùng cho các mục đích giao thông thủy, tưới tiêu, bơi lội, nuôi thủy sản, trồng trọt…

2.5 Nước thải công nghiệp có các giá trị thông số và nồng độ các chất thành phần hoặc lớn hơn giá trị quy định trong cột B nhưng không vượt quá giá trị quy định trong cột C chỉ được phép đổ vào các nơi quy định.

2.6 Nước thải công nghiệp có các giá trị thông số và nồng độ các chất thành phần hoặc lớn hơn giá trị quy định trong cột C thì không được phép thải ra môi trường.

2.7 Phương pháp lấy mẫu, phân tích, tính toán, xác định từng thông số và nồng độ cụ thể được quy định trong các tiêu chuẩn Việt Nam tương ứng.

STT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn

A B C 1 2 3 4 5

Nhiệt độ pH BOD5(20oC) COD Chất lơ lửng

oC

mg/L mg/L mg/L

40 6 – 9

20 50 50

40 5,5 - 9

50 100 100

45 5 – 9 100 400 200



6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Asen Cadimi Chì Clo dư Crom(Cr6+) Crom(Cr3+) Dầu mỡ khoáng Dầu động thực vật Đồng Kẽm Mangan Niken Photpho hữu cơ Photpho tổng số Sắt Tetracloetylen Thiếc Thuỷ ngân Tổng N Tricloetylen Amoniac(tính theo N) Florua Phenol Sunfua Xianua Tổng hoạt động phóng xạ Tổng hoạt động phóng xạ Cliform

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

MPN/100mL

0,05 0,01 0,1 1

0,05 0,2

KPHĐ 5

0,2 1

0,2 0,2 0,2 4 1

0,02 0,2

0,005 3

0,05 0,1 1

0,001 0,2

0,05 0,1 1

5000

0,1 0,002 0,5 2

0,1 1 1 10 1 2 1 1

0,5 6 5

0,1 1

0,005 6

0,3 1 2

0,05 0,5 0,1 0,1 1

10000

0,5 0,5 1 2

0,5 2 5 30 5 5 5 2 1 8 10 0,1 5

0,01 60 0,3 10 5 1 1

0,1 - - -

Chú thích:KPHĐ – không phát hiện được Phụ lục 2.1 : Bảng giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp

60

65

70

75

80

85

90

95

100

0 1 2 3 4 5

Taûi troïng (kgCOD/m3 ngaøy)

Hie

äu

qu

aû

xö

û l

yù

CO

D (

%)

Đồ thị 6.3 : Sự biến thin hiệu quả xử lý COD theo tải trọng

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1 2 3 4 5

Taûi troïng (kgCOD/m3ngaøy)

CO

D (

mg

/L)

COD vaøo

COD ra

Đồ thị 6.2 : Sự biến thin COD nước thải trước xử lý v nước thải sau xử lý

6.7

6.8

6.9

7

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

0 1 2 3 4 5

Taûi troïng (kgCOD/m3ngaøy)

pH

pH vaøo

pH ra

Đồ thị 6.1 : Sự biến thin pH của nước thải trước xử lý v nước thải sau xử lý

y = 0.4045x - 0.072

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Đồ thị 6.5 : Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định thông số kd, Y

y = 142.4x + 0.4742

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025

Đồ thị 6.4 : Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định các thông số Ks, k

9

16

19

BUØN M A NG ÑI L AØM PHA ÂN BOÙN

NÖÔÙC THA ÛI RA NGUOÀN TI EÁP

NHAÄN

NÖÔÙC TA ÙCH BUØN

COÂNG NGH EÄ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC TH AÛICOÂNG T Y GI AÁY T AÂN M AI COÂNG SUAÁT 10.000 M / NGAØY

NÖÔÙC CLO TÖØ

TRA ÏM CLORATÔ

POLY M ER

HOÙA CHAÁT

ÑÖÔØNG NÖÔÙC ÑI

ÑÖÔØNG BUØN ÑI

3

M A ÙY THOÅI K HÍ

GHI CHUÙ

13

3

BUØN TUAÀN HOAØN

BUØN DÖ

BOÄT GIA ÁY TAÙI SÖÛ DUÏNG


NaOHPHEØN SAÉT


M AÙY THOÅI KHÍ

NÖÔÙC THA ÛI COÂNG ÑOAÏN SAÛN

X UAÁT BOÄT GIA ÁY(COÂNG ÑOAÏN B)

NÖÔÙC THAÛI COÂNG ÑOAÏN SAÛN XUAÁT

X EO GIAÁY (COÂNG ÑOA ÏN A)

M A ÙY ÑO pH

NaOH

2

3 5

4

6

7

14

15

17

18

12

11

10

1

8

1. SONG CHAÉN RAÙC (COÂNG ÑOA ÏN B)2. HOÁ THU (COÂNG ÑOAÏN B)3. BEÅ ÑIEÀU HOØA (COÂNG ÑOAÏN B)

4. BEÅ PHA TROÄN HOÙA CHAÁT (COÂNG ÑOAÏN B)

5. BEÅ TROÄN ÑÖÙNG (COÂNG ÑOAÏN B)

6. BEÅ PHA ÛN ÖÙNG XOA ÙY KEÁT HÔÏP

BEÅ LA ÉNG ÑÖÙNG (COÂNG ÑOA ÏN B)

7. BEÅ CHÖÙA BOÄT GIAÁY (COÂNG ÑOA ÏN B)8. SONG CHA ÉN RAÙC (COÂNG ÑOAÏN A )9. HOÁ THU (COÂNG ÑOAÏN A)

10. BEÅ ÑIEÀU HOØA (COÂNG ÑOAÏN A )

11. BEÅ L AÉNG ÑÔÏT 1 (COÂNG ÑOAÏN A )

12. BEÅ CHÖÙA BOÄT GIAÁY (COÂNG ÑOA ÏN A)13. NGAÊN TRUNG HOØA 14. BEÅ AEROTEN15. BEÅ LAÉNG II

16. BEÅ K HÖÛ TRUØNG

17. BEÅ CHÖÙA BUØN18. BEÅ NEÙN BUØN19. L OÏC EÙP DAÂY ÑA I

Hình 7.1 : Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

9

16

19

BUØN M A NG ÑI L AØM PHA ÂN BOÙN

NÖÔÙC THA ÛI RA NGUOÀN TI EÁP

NHAÄN

NÖÔÙC TA ÙCH BUØN

COÂNG NGH EÄ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC TH AÛICOÂNG T Y GI AÁY T AÂN M AI COÂNG SUAÁT 10.000 M / NGAØY

NÖÔÙC CLO TÖØ

TRA ÏM CLORATÔ

POLY M ER

HOÙA CHAÁT

ÑÖÔØNG NÖÔÙC ÑI

ÑÖÔØNG BUØN ÑI

3


GHI CHUÙ

13

3

BUØN TUAÀN HOAØN

BUØN DÖ



NaOHPHEØN SAÉT


M AÙY THOÅI KHÍ

NÖÔÙC THA ÛI COÂNG ÑOAÏN SAÛN

X UAÁT BOÄT GIA ÁY(COÂNG ÑOAÏN B)

NÖÔÙC THAÛI COÂNG ÑOAÏN SAÛN XUAÁT

X EO GIAÁY (COÂNG ÑOA ÏN A)

M A ÙY ÑO pH

NaOH

2

3 5

4

6

7

14

15

17

18

12

11

10

1

8

1. SONG CHAÉN RAÙC (COÂNG ÑOA ÏN B)2. HOÁ THU (COÂNG ÑOAÏN B)3. BEÅ ÑIEÀU HOØA (COÂNG ÑOAÏN B)

4. BEÅ PHA TROÄN HOÙA CHAÁT (COÂNG ÑOAÏN B)

5. BEÅ TROÄN ÑÖÙNG (COÂNG ÑOAÏN B)

6. BEÅ PHA ÛN ÖÙNG XOA ÙY KEÁT HÔÏP

BEÅ LA ÉNG ÑÖÙNG (COÂNG ÑOA ÏN B)

7. BEÅ CHÖÙA BOÄT GIAÁY (COÂNG ÑOA ÏN B)8. SONG CHA ÉN RAÙC (COÂNG ÑOAÏN A )9. HOÁ THU (COÂNG ÑOAÏN A)

10. BEÅ ÑIEÀU HOØA (COÂNG ÑOAÏN A )

11. BEÅ L AÉNG ÑÔÏT 1 (COÂNG ÑOAÏN A )

12. BEÅ CHÖÙA BOÄT GIAÁY (COÂNG ÑOA ÏN A)13. NGAÊN TRUNG HOØA 14. BEÅ AEROTEN15. BEÅ LAÉNG II

16. BEÅ K HÖÛ TRUØNG

17. BEÅ CHÖÙA BUØN18. BEÅ NEÙN BUØN19. L OÏC EÙP DAÂY ÑA I

Hình 7.1 : Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Tân Mai

Documents

KÝ HIỆU VIẾT TẮT - i.vietnamdoc.neti.vietnamdoc.net/data/file/2015/Thang08/21/nghien-cuu-va-thiet-ke-he... · hiện trong đề tài. Xử lý và thảo luận kết quả