Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Luận văn
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải
nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
với năng suất 8 tấn sản phẩm/ngày
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 1GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản đã và đang đem lại những lợi nhuận
không nhỏ cho nền kinh tế Việt Nam nói chung và của người nông dân nuôi trồng thủy
hải sản nói riêng. Nhưng bên cạnh những lợi ích mà nó mang lại như giảm đối nghèo,
tăng trưởng GDP cho quốc gia thì nó cũng để lại những hậu quả thật khó lường đối với
môi trường sống của chúng ta. Hậu quả là các con sông, kênh rạch nước bị đen bẩn và
bốc mùi hôi thối một phần là do việc sản xuất và chế biến thủy hải sản thải ra một
lượng lớn nước thải có mùi hôi tanh vào môi trường mà không qua bất kỳ giai đoạn xử
lý nào. Chính điều này đã gây ảnh hưởng rất lớn đối với con người và hệ sinh thái gần
các khu vực có lượng nước thải này thải ra.
Đứng trước những đòi hỏi về một môi trường sống trong lành của người dân,
cũng như qui định về việc sản xuất đối với các doanh nghiệp khi nước ta gia nhập
WTO đòi hỏi mỗi một đơn vị sản xuất kinh doanh phải cần có một hệ thống xử lý
nước thải nhằm giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
Trước những vấn đề cấp bách đó, em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý
nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với năng suất 8 tấn sản
phẩm/ngày” sẽ giải quyết được vấn đề ô nhiễm từ nguồn nước thải của nhà máy, góp
phần bảo vệ nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội
theo hướng phát triển bền vững.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Xử lí nước thải nhà máy hoạt động chấ biến thủy sản đông lạnh với năng suất 8
tấn sản phẩm/ngày, chất lượng nước thải sau xử lí đạt loại A (theo TCVN 5945 –
2005) để có thể thải vào nguồn tiếp nhận.
1.3 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích vi sinh vật
- Phương pháp phân tích xử lí số liệu.
- Phương pháp sưu tầm, thống kê số liệu.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 2GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Tổng quan về nghành chế biến thủy sản đông lạnh
1.1.1 Hướng phát triển của ngành chế biến thuỷ sản đông lạnh ở nước ta
Nhu cầu thực phẩm trên thế giới ngày càng cao, mức tiêu dùng ngày càng lớn.
Mà mỗi nước có những thế mạnh khác nhau về từng loại mặt hàng, bên cạnh đó cũng
có nhiều mặt hàng không đủ đáp ứng cho người tiêu dùng thì việc nhập từ các nước
khác là điều tất yếu.
Ở nước ta, nguyên liệu dành cho chế biến thuỷ sản đông lạnh rất phong phú và
đa dạng từ các loại thuỷ sản tự nhiên cho đến các loại thuỷ sản nuôi nên rất thuận lợi
cho sự phát triển của ngành công nghiệp này, với các đặc sản như: cá lạnh đông, mực
lạnh đông, tôm lạnh đông…
Hiện nay có hơn 150 cơ sở, nhà máy chế biến thuỷ sản đông lạnh rãi rác khắp
các tỉnh và thành phố, đặc biệt ở Thành phố Hồ Chí Minh tập trung khoảng 36 công ty,
xí nghiệp thuộc ngành này. Công ty xuất nhập khẩu thuỷ sản Seaspimex, công ty nông
sản thực phẩm xuất khẩu Thành phố Hồ Chí Minh, xí nghiệp quốc doanh chế biến
hàng xuất khẩu Cầu Tre là một trong những đơn vị đi đầu trong lĩnh vực chế biến thực
phẩm, chế biến lạnh đông với năng xuất lớn hơn 950 tấn thực phẩm đặc biệt xuất khẩu
sang các nước Châu Âu. Ở Đà Nẵng, nhà máy chế biến thực phẩm Danifood đã cung
cấp một lượng sản phẩm từ chế biến thuỷ sản tương đối lớn cho người tiêu dùng và
cho xuất khẩu.
Nhìn chung công nghiệp chế biến thuỷ sản ở nước ta khá phát triển và mang lại hiệu
quả kinh tế – xã hội cao. Trong tương lai ngành công nghiệp này sẽ mở rộng hơn với
năng suất và chất lượng cao hơn để đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng và xuất khẩu.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 3GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
1.1.2 Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tác động môi trường của các chất ô
nhiễm trong ngành chế biến thủy sản.
1.1.2.1 Nguồn gốc phát sinh.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 4GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Ra khuônRa khuôn
Nguyên liệu
Tiếp nhận và bảo quản
Rửa sơ bộ
Phân loại
Xử lí
Rửa sạch
Làm ráo
Xếp khuôn
Lạnh đông
Ra khuôn
Đóng gói
Trữ đông
Nước thải
Nước thảiNước
Loại bỏ nội tạng và những phần không cần thiết
Nước thải
Nước thải không cần xử lí
Nước thải
Nước
Nước
Nước
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
- Nước thải từ các công đoạn trong quy trình sản xuất của nhà máy:
+ Công đoạn tiếp nhận và bảo quản nguyên liệu: lượng nước thải từ công đoạn
này là do lượng đá ướp nguyên liệu chảy ra.
+ Công đoạn rửa sơ bộ
+ Công đoạn rửa, làm ráo nguyên liệu sau khi cắt bỏ nội tạng và ngững phần
không cần thiết.
+ Công đoạn lạnh đông sản phẩm: lượng nước thải từ quá trình này do làm mát
phá băng. Lượng nước thải này không chứa nhiều chất bẩn do đó không cần xử lí.
+ Công đoạn ra khuôn sản phẩm sau khi đông lạnh: lượng nước thải sinh ra do
quá trình tách sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi làm lạnh.
- Nước thải từ các quá trình khác:
+ Nước từ các quá trình rửa thiết bị, nhà xưởng, dụng cụ chứa nguyên liệu và
sản phẩm.
+ Từ quá trình làm nguội máy móc và phá băng ở các dàn làm lạnh
+ Nước thải sinh hoạt trong nhà máy
1.1.2.2 Thành phần và tính chất nước thải thủy sản.
Bảng 1.1 Tính chất, thành phần của nước thải thủy sản đông lạnh
Thông số Đơn vị Giá trịpH 6,3 ÷ 7,2COD mg/l 1000 ÷ 1200BOD5 mg/l 600 ÷ 950Nitơ hữu cơ mg/l 70 ÷ 110Tổng photpho mg/l 8SS mg/l 100 ÷ 300
[1,tr 409 - 410]
Với các quy trình công nghệ như trên thì nguồn phát sinh chất thải gây ô nhiễm
chủ yếu trong các công ty chế biến thủy sản đông lạnh thì được chia làm ba dạng: chất
thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí.
Chất thải rắn
Chất thải rắn thu được từ quá trình chế biến tôm, mực, cá, sò có đầu vỏ tôm, vỏ
sò, da, mai mực, nội tạng… Thành phần chính của phế thải sản xuất các sản phẩm thuỷ
sản chủ yếu là các chất hữu cơ giàu đạm, canxi, phốtpho. Toàn bộ phế liệu này được
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 5GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
tận dụng để chế biến các sản phẩm phụ, hoặc đem bán cho dân làm thức ăn cho người,
thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm hoặc thuỷ sản.
Ngoài ra còn có một lượng nhỏ rác thải sinh hoạt, các bao bì, dây niềng hư
hỏng hoặc đã qua sử dụng với thành phần đặc trưng của rác thải đô thị.
Chất thải lỏng
Nước thải trong công ty chế biến thủy sản đông lạnh phần lớn là nước thải
trong quá trình sản xuất bao gồm nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm, nước sử dụng
cho vệ sinh và nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến, nước vệ sinh cho công nhân.
Lượng nước thải và nguồn gây ô nhiễm chính là do nước thải trong sản xuất.
Chất thải khí
Khí thải sinh ra từ công ty có thể là:
- Khí thải Chlor sinh ra trong quá trình khử trùng thiết bị, nhà xưởng chế
biến và khử trùng nguyên liệu, bán thành phẩm.
- Mùi tanh từ mực, tôm nguyên liêu, mùi hôi tanh từ nơi chứa phế thải, vỏ
sò, cống rãnh.
1.1.2.3 Tác động của nước thải thủy sản đông lạnh đến môi trường.
Nước thải chế biến thuỷ sản có hàm lượng các chất ô nhiễm cao nếu không
được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực.
Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến thuỷ sản có thể thấm xuống
đất và gây ô nhiễm nước ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh
dưỡng và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh hoạt.
Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải chế biến
thuỷ sản sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh
vật, cụ thể như sau:
1.1.2.3.1 Các chất hữu cơ.
Dựa vào đặc điểm dể bị phân huỷ do vi sinh vật có trong nước mà có thể phân chất
hữu cơ thành:
- Các chất hữu cơ dễ phân hủy
Đó là các hợp chất protein, hyđratcacbon, chất béo nguồn gốc Động vật và
Thực vật. Đây là những chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt,
nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm. Các hợp chất này chủ yếu làm suy
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 6GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
giảm oxy hoà tan trong nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thuỷ sản và làm giảm chất
lượng nước cấp sinh hoạt.
- Các chất hữu cơ khó bị phân hủy
Đó là những chất có vòng thơm (hiđratcacbua của dầu khí), các chất đa vòng
ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ… trong số các chất này có nhiều
hợp chất là các chất hữu cơ tổng hợp. Hầu hết chúng là các chất có độc tính đối với
sinh vật và con người, chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật, gây
độc tích luỹ, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống.
- Một số hợp chất có độc tính cao trong môi trường nước
Các chất hữu cơ có độc tính cao thường khó bị phân huỷ bởi vi sinh vật. Trong
tự nhiên chúng khá bền vững, có khả năng tích luỹ và lưu giữ lâu dài trong môi
trường, gây ô nhiễm và làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái. Chúng có thể gây ngộ độc
hoặc là tác nhân gây những bệnh hiểm nghèo cho động vật cũng như con người.Các
chất này thường gặp là polyclorophenol, polyclorobiphenyl (PCB), các thuốc trừ sâu,
thuốc diệt cỏ…
1.1.2.3.2 Các chất vô cơ
Trong nước thải có một lượng khá lớn các chất vô cơ tuỳ thuộc vào nguồn nước
thải, đặc biệt trong nước thải công nghiệp còn có thể chứa các kim loại nặng có độc
tính cao như Hg, Cr…
- Các chất chứa Nitơ: Trong nước, hợp chất chứa Nitơ thường tồn tại ở 3 dạng:
hợp chất hữu cơ, amoniac và dạng oxy hoá (nitrat, nitrit).
+ Amoniac (NH3): với nồng độ 0,01mg/l NH3 đã gây độc cho cá qua đường
máu, nồng độ 0,2 ÷ 0,5 mg/l đã gây độc cấp tính.
+ Nitrat (NO3-): khi hàm lượng NO3
- trong nước trên 10 mg/l làm cho rong tảo
dể phát triển, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước sinh hoạt và nuôi trồng thuỷ
sản.
Bản thân NO3- không phải là chất có độc tính nhưng ở trong cơ thể nó chuyển
hoá thành nitrit (NO2-) rồi kết hợp với một số chất khác có thể tạo thành các hợp chất
nitrozo, là các chất có khả năng gây ung thư.
Hàm lượng NO3- trong nước cao mà uống phải sẽ gây bệnh thiếu máu, làm trẻ xanh
xao do chức năng của hemoglobin bị giảm.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 7GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
- Các hợp chất chứa Photpho: Trong nước photpho thường ở các dạng muối
photphat của axit photphorit (H2PO4-, HPO4
-2, PO4-3), hợp chất photpho hữu cơ… bản
thân photphat không phải là chất gây độc, nhưng quá cao trong nước sẽ làm cho nước
có hiện tượng “nở hoa”, làm giảm chất lượng nước.
- Một số kim loại nặng: Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với
người và động vật. Trong nước thải công nghiệp thường có các kim loại nặng như Hg,
Cr, Pb…
+ Chì (Pb): thường tồn tại ở 2 dạng Pb+2 và Pb+4 nhưng hay gặp nhất và có độ
bền cao nhất là muối của Pb+2. Chì có độc tính với Não, có khả năng tích luỹ lâu dài
trong cơ thể, nhiễm độc có thể gây chất người. Chì có trong nước thải các xí nghiệp
sản xuất pin, acquy, luyện kim…Trên cơ sở liều chịu đựng của cơ thể là 3,5 µg/l, trong
nước uống qui định cho hàm lượng chì là 10 ÷ 40 µg/l, trong nước sinh hoạt theo
TCVN là 0,05 µg/l.
+ Crom (Cr): có tính độc cao đối với người và động vật, độc nhất là Cr VI.
Nồng độ cho phép của WHO đối với Cr là 0,05 mg/l trong nước uống, TCVN qui định
Cr VI trong nước sinh hoạt là 0,05 mg/l.
- Một số chất hữu cơ khác cần quan tâm trong nước.
+ Ion sunphat (SO4-2): khi ở nồng độ cao có thể gây ra bệnh đi tháo, mất nước,
nhiễm độc đối với cá, ảnh hưởng tới việc hình thành H2S trong nước…
+ Clorua (Cl-): làm nước có vị mặn, ở nồng độ cao có tác hại đối với cây
trồng…
+ Hyđrosunfua (H2S): được hình thành chủ yếu từ môi trường nước yếm khí, có
mùi trứng thối. Giới hạn phát hiện về mùi và vị của H2S trong nước là 0,05 ÷ 0,1 mg/l
và tiêu chuẩn chung cho nước sinh hoạt là dưới ngưỡng nồng độ cảm nhận về mùi và
vị.
1.1.2.3.3 Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải
Các sinh vật gây bệnh cho người, động vật, thực vật gồm có vi khuẩn, virut,
giun, sán… nhưng chủ yếu là vi khuẩn và virut.
Các vi khuẩn samonella, shigella… thường sống rất lâu từ 40 ngày đến nhiều
tháng trong nước thải, chúng gây bệnh thương hàn, bệnh lị… cho người và động vật.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 8GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Ngoài ra, trong nước thải có thể có nhiều loại virut (như virut đường ruột, virut viêm
gan A…) và các loại giun sán ( như sán lá gan, sán dây…)
1.1.3 Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước
1.1.3.1 Độ pH:
Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ
số này cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cần thiết
trong quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn…
Sự thay đổi pH làm thay đổi các quá trình hoà tan hoặc keo tụ, làm tăng hoặc
giảm vận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước.
1.1.3.2 Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS)
Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS) là trọng lượng khô của chất rắn còn lại
trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít nước qua phểu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103 ÷
105 0C tới khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính thường dung là mg/l.
1.1.3.3 Chỉ số BOD
BOD: là nhu cầu oxy sinh học tức là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất
hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật.
Xác định BOD được dùng rộng rải trong kỷ thuật môi trường để:
- Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ dể phân hủy có
trong nước thải.
- Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý.
- Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình.
- Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý được phép thải vào các nguồn nước.
Phương pháp xác định BOD có một số hạn chế:
- Yêu cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống
đủ lớn và các vi sinh bổ sung phải được thích nghi với môi trường.
- Nếu nước thải có các chất độc hại phải xử lý sơ bộ để loại bỏ các chất đó, sau
đó mới tiến hành phân tích, đồng thời cần chú ý giảm ảnh hưởng của các vi khuẩn
nitrat hoá.
- Thời gian phân tích quá dài.
Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy
hoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học mà chỉ xác định chỉ số BOD5.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 9GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
BOD5: là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ bằng vi sinh vật trong
5 ngày đầu ở nhiệt độ 20 0C.
1.1.3.4 Chỉ số COD
COD: là nhu cầu oxy hoá học tức là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá toàn bộ
các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và H2O.
COD và BOD đều là các thông số định lượng chất hữu cơ có trong nước có khả
năng bị oxy hoá nhưng BOD chỉ thể hiện các chất hữu cơ có thể bị oxy hoá bằng vi
sinh vật có trong nước, còn COD cho thấy toàn bộ chất hữu cơ có trong nước bị oxy
hoá bằng tác nhân hoá học. Do đó tỉ số COD/BOD luôn lớn hơn 1, tỉ số này càng cao
thì mức độ ô nhiễm của nước càng nặng. Trong xử lý nước thải, người ta cũng thường
hay xác định chỉ số tổng nitơ và tổng photpho để chọn phương án làm sạch các ion này
hoặc cân đối dinh dưỡng trong kỹ thuật bùn hoạt tính.
1.2 Các phương pháp xử lí nước thải
Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của quá trình xử lý nước
thải là khử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mức chấp
nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra. Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý nước thải
khác nhau. Thông thường quá trình được bắt đầu bằng phương pháp cơ học, tuỳ thuộc
vào đặc tính, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch mà nguời ta chọn tiếp phương
pháp hoá lí, hoá học, sinh học hay tổng hợp các phương pháp này để xử lý. Các
phương pháp xử lý nước thải thường dùng:
1.2.1 Phương pháp xử lí bằng cơ học:
Phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ, giúp loại bỏ các tạp chất rắn kích cỡ
khác nhau có trong nước thải như: rơm cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo, giấy, dầu mỡ nổi, cát
sỏi, các vụn gạch ngói… và các hạt lơ lửng huyền phù khó lắng
Phương pháp lọc:
- Lọc qua song chắn, lưới chắn:
Mục đích của quá trình này là loại bỏ những tạp chất, vật thô và các chất lơ
lửng có kích thước lớn trong nước thải để tránh gây ra sự cố trong quá trình vận hành
xử lý nước thải. Song chắn, lưới chắn hoặc lưới lọc có thể đặt cố định hay di động,
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 10GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ. Thông dụng hơn là các song chắn cố
định.
- Lọc qua vách ngăn xốp:
Cách này được sử dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi
nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng. Phương pháp cho phép chất lỏng
đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy
tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chân không sau vách
ngăn.
Phương pháp lắng
- Lắng dưới tác dụng của trọng lực:
Phương pháp này nhằm loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước.
Để tiến hành quá trình người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau: bể lắng cát,
bể lắng cấp 1, bể lắng cấp 2. Ở bể lắng cát, dưới tác dụng của trọng lực thì cát nặng sẽ
lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ. Bể lắng cấp 1 có nhiệm vụ tách các
chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác. Bể lắng cấp 2 có nhiệm vụ tách bùn sinh
học ra khỏi nước thải.
- Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén: Những hạt lơ lửng còn được
tách bằng quá trình lắng dưới tác dụng của lực ly tâm trong các xyclon thuỷ lực hoặc
máy ly tâm.
Ngoài ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn, nhựa
nhẹ…) cũng được xử lý bằng phương pháp lắng.
1.2.2 Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học
Phương pháp trung hòa:
Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm. Để nước thải
được xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học cần phải tiến hành trung hòa và điểu chỉnh
pH về vùng 6,6 ÷ 7,6. Trung hòa còn có mục đích làm cho một số kim loại nặng lắng
xuống và tách khỏi nước thải. Dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch
kiềm hoặc oxit kiềm để trung hoà nước thải.
Phương pháp keo tụ
Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, thậm chí cả
nhựa nhũ tương polyme và các tạp chất khác, người ta dùng phương pháp đông tụ để
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 11GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
làm tăng kích cở các hạt nhờ tác dụng tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết vào tập
hợp hạt để có thể lắng được. Khi lắng chúng sẽ kéo theo một số chất không tan lắng
theo nên làm cho nước trong hơn.
Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước,…
phải được thực hiện bằng thực nghiệm. Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat,
sắt sunfat, sắt clorua…
Phương pháp Oxy hóa – Khử
Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: Clo ở
dạng khí và lỏng trong môi trường kiềm, vôi clorua (CaOCl2), hipoclorit, ozon,…và
các chất khử như: Natri sunfua (Na2S), Natri sunfit (Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4),…
Trong phương pháp này các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít
độc hơn và tách ra khỏi nước bằng lắng hoặc lọc. Tuy nhiên quá trình này tiêu tốn một
lượng lớn các tác nhân hóa học nên phương pháp này chỉ được dùng trong những
trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải có tính chất độc hại và
không thể tách bằng những phương pháp khác.
Phương pháp tuyển nổi
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có khả
năng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt
nước, sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước. Thực chất đây
là quá trình tách bọt hay làm đặc bọt.
Khi tuyển nổi người ta thường thổi không khí thành bọt khí nhỏ li ti, phân tán
và bảo hòa trong nước.
1.2.3 Xử lý bằng phương pháp sinh học
Cơ sở của phương pháp là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi
khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Quá trình hoạt động của chúng cho kết
quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ,
những chất đơn giản hơn, các chất khí và nước. Mức độ và thời gian phân hủy phụ
thuộc vào cấu tạo của chất hữu cơ đó, độ hoà tan trong nước và hàng loạt các yếu tố
ảnh hưởng khác.
Vi sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng
làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 12GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
sản, phát triển tăng số lượng tế bào, đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc
các hạt keo phân tán nhỏ. Do đó trong xử lý nước thải người ta phải loại bỏ các tạp
chất phân tán thô hoặc các chất có hại đến sự hoạt động của vi sinh vật ra khỏi nước
thải ở giai đoạn xử lý sơ bộ.
Căn cứ vào tính chất hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp xử lí
sinh học ra thành 3 nhóm chính như sau:
1.2.3.1 Phương pháp hiếu khí
Các quá trình hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều
kiện nhân tạo. Quá trình xử lý bằng hiếu khí nhân tạo, người ta đã tạo ra các điều kiện
tối ưu cho quá trình oxy hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất
nhiều.
Các phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân
hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hoà tan.
Chất hữu cơ + O2 vi sinh vật H2O + CO2 + NH3 + ...
Ở điều kiện hiếu khí, NH4+ cũng được sử dụng nhờ quá trình nitrat hoá của vi
sinh vật tự dưỡng để cung cấp năng lượng:
NH4+ + 2O2 vi sinh vật tự dưỡng NO3
- + 2H+ + H2O + Q
Bể hiếu khí bùn hoạt tính – Bể Aerotank
Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để
trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh
vật oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng
vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành
các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền
(BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ
không hòa tan và thành các tế bào mới. Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian
lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm
giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng
xuống đáy ở bể lắng đợt 2, bằng cách tuần hoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng
độ vi sinh vật trong bể. Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công
trình xử lý bùn cặn khác để xử lý. Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp
khí đầy đủ và liên tục.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 13GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
1.2.3.2 Phương pháp thiếu khí
Các phương pháp xử lý thiếu khí thường được áp dụng để loại các chất dinh
dưỡng như nitơ, Photpho, các yếu tố gây hiện tượng bùng nổ tảo trên bề mặt nước thải.
Nguyên lý của phương pháp là trong điều kiện thiếu oxy hoà tan việc khử nitrat
hóa sẽ xảy ra:
NO3- vi sinh vật NO2
-
NO2- + chất hữu cơ vi sinh vật N2 + CO2 + H2O
1.2.3.3 Phương pháp kị khí
Thường được sử dụng để chuyển hoá các chất hữu cơ trong phần cặn của nước
thải bằng vi sinh vật hô hấp tùy tiện hoặc vi sinh vật kị khí, trong đó ưu thế là vi sinh
vật kị khí.
Quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ thường xảy ra theo hai hướng chính:
+ Lên men axit: Đây là quá trình thủy phân và chuyển hoá các sản phẩm thủy
phân (như axit béo, đường...) thành các axit có phân tử lượng thấp và rượu mạch ngắn
hơn và cuối cùng thành CO2
+ Lên men mêtan: Phân hủy các chất hữu cơ thành CH4 và CO2
Một số ứng dụng của phương pháp kỵ khí: hầm biogas (xử lý phân, rác, nước
thải công nghiệp thực phẩm), hệ thống UASB ...
Quá trình phân hủy có thể được chia ra các giai đoạn như sau:
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 14GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Giai đoạn Vật chất Loại vi khuẩn
Vật chất hữu cơ
Proteins Hydrocarbon Lipids
Đường Acid Béo
Acetat/ Hydro
Thủy phân
Acetic hóa
Methane hóa
Vi khuẩn lên men
Vi khuẩn tạo khí H2
Vi khuẩn methane
Acid amin
Acid hóaAcid có phân tử lượng thấp và
các chất khác
Lypolitic, proteoletic
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 15GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
CH4/ CO2
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9%, theo BOD
có thể đạt tới 90 – 95%. Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn
xử lý cơ học. Bể lắng đặt sau giai đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng I. Bể lắng dùng để
tách màng sinh học (đặt sau bể bophin) hoặc tách bùn hoạt tính (đặt sau bể aerotank)
gọi là bể lắng II.
Trong trường hợp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính thường đưa 1
phần bùn hoạt tính quay trở lại ( bùn tuần hoàn) để tạo điều kiện cho quá trình sinh
học hiệu quả. Phần bùn còn lại gọi là bùn dư, thường đưa tới bể nén bùn để làm giảm
thể tích trước khi đưa tới các công trình xử lý cặn bã bằng phương pháp sinh học.
Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại vi
khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền nhiễm. Bởi vậy, sau giai đoạn xử lý sinh
học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào môi
trường.
Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất ký phương pháp nào cũng tạo nên 1
lương cặn bã đáng kể (= 0.5 – 1% tổng lượng nước thải). Nói chung các loại cặn giữ
lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất khó chịu (nhất là cặn
tươi từ bể lắng I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh. Do vậy, nhất thiết phải xử lý cặn bã
thích đáng.
Để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn bã và để đạt các chỉ tiêu vệ sinh
thường sử dụng phương pháp xử lý sinh học kỵ khí trong các hố bùn ( đối với các trạm
xử lý nhỏ), sân phơi bùn, thiết bị sấy khô bằng cơ học, lọc chân không, lọc ép…( đối
với trạm xử lý công suất vừa và lớn). Khi lượng cặn khá lớn có thể sử dụng thiết bị sấy
nhiệt.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 16GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ VÀ QUY TRÌNH
CÔNG NGHỆ
2.1 Các phương pháp xử lí
Việc lựa chọn phương pháp xử lý tối ưu sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thành
phần và tính chất nước thải đầu vào, yêu cầu chất lượng nước đầu ra, diện tích mặt
bằng, vốn đầu tư… Căn cứ vào yêu cầu của đề là tài chất lượng nước thải sau xử lý đạt
loại A (bảng 2.1) và dựa vào thành phần, tính chất nước thải của nhà máy có thể lựa
chọn hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học kết hợp với phương pháp xử
lý bằng sinh học và khử trùng, trong đó phương pháp sinh học đóng vai trò quan trọng.
Bảng 2.1. Một số chỉ tiêu chất lượng nước thải công nghiệp khi tiến hành thải ra môi
trường theo TCVN 5945 – 1995.
Thông số Đơn vị Giá trịpH 6 ÷ 9COD mg/l 50BOD5 mg/l 20Tổng nitơ mg/l 30Tổng photpho mg/l 4SS mg/l 50
Nhìn chung dây chuyền công nghệ là tổ hợp của các công trình xử lý, trong đó
nước thải được xử lý theo từng bước với thứ tự tách các cặn lớn đến cặn nhỏ, những
chất không hoà tan đến chất keo và chất hoà tan. Khử trùng là khâu cuối cùng.
2.2 Quy trình công nghệ
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 17GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Ống dẩn bùn
Ống dẩn nước
Ống dẩn nước tuần hoàn
Ống dẩn bùn tuần hoàn
Ống dẩn khí
Nước thải
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 18GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Song chắn rác
Bể lắng cát
Bể điều hòa
Bể lắng 1
Bể Aerotenk
Bể lắng 2
Bể tiếp xúc Clo
Máy thổi khí Bải rác
Sân phơi cát
Bể nén Bùn Máy ép Bùn
Nguồn tiếp nhận
Phân bón
San lấp mặt đường
Bể tập trung
Rác
Chú thích
Bể xử lý kị khí
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
* Thuyết minh quy trình công nghệ.
Nước thải từ các công đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất cùng với nước
thải sinh hoạt theo đường cống dẫn chung được đưa vào hệ thống xử lý. Tại đây nước
thải được xử lý lần lượt qua các công trình đơn vị như sau:
- Song chắn rác:
Song chắn rác được sử dụng để giữ lại các chất rắn thô có kích thước lớn có
trong nước thải mà chủ yếu là rác nhằm tránh hiện tượng tắt nghẽn đường ống, mương
dẫn hay hư hỏng bơm. Khi lượng rác giữ lại đã nhiều thì dùng cào để cào rác lên rồi
tập trung lại đưa đến bãi rác và hợp đồng với công nhân vệ sinh để chuyển rác đến nơi
xử lý.
Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước.
Thanh đan có thể tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thường là hình chữ nhật. Song chắn
rác thường dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặt nghiêng
so với mặt phẳng ngang một góc 45o hay 60o để tăng hiệu quả và tiện lợi khi làm vệ
sinh.
Do nước thải nhà máy có lượng rác không lớn nên chọn song chắn rác làm bằng
thủ công.
- Bể tập trung:
Để thuận tiện cho việc phân phối nước thải cho hệ thống xử lý tiếp theo, người
ta thường thiết kế bể tập trung sau song chắn rác. Từ bể tập trung nước thải sẽ được
bơm bơm đến bể lắng cát.
- Bể lắng cát:
Bể lắng cát dùng để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hoà tan như: cát, sỏi,
sạn… và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân huỷ
trong nước thải. Việc tách các tạp chất này ra khỏi nước thải nhằm bảo vệ các thiết bị
máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, bảo vệ
bơm…
Bể có cấu tạo giống bể chứa hình chữ nhật, dọc một phía tường của bể đặt một
hệ thống ống sục khí nằm cao hơn đáy bể 45 ÷ 60 cm. Dưới dàn ống sục khí là máng
thu cát. Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,2 ÷ 0,4, dốc nghiêng về phía máng thu để cát
trược theo đáy vào máng.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 19GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Tại bể lắng cát không khí được đưa vào đáy bể, kết hợp với dòng nước chảy
thẳng tạo thành quỹ đạo vòng của chất lỏng và tạo dòng ngang có tốc độ không đổi ở
đáy bể. Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất hữu cơ lơ lững không
lắng xuống nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 ÷ 95% và ít bị thối
rữa. Nhưng cần phải kiểm soát tốc độ thổi khí để đảm bảo tốc độ dòng chảy đủ chậm
để hạt cát lắng được, đồng thời dễ dàng tách cặn hữu cơ bám trên hạt và đủ lớn không
cho các cặn hữu cơ lắng. Cát sau khi tách sẻ được chuyển đến sân phơi cát.
- Bể điều hòa:
Bể điều hoà dùng để điều hoà lưu lượng nước thải, tạo chế độ làm việc ổn định
cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải.
Chọn bể điều hoà có thổi khí nén. Mục đích của việc thổi khí là:
+ Tạo nên sự xáo trộn cần thiết để tránh hiện tượng lắng cặn và phát sinh mùi
hôi.
+ Làm cho các chất ô nhiễm dễ bay hơi đi một phần hay toàn bộ.
+ Tạo điều kiện tốt cho quá trình xử lý sau đó như tăng lượng oxy hoà tan trong
nước thải, tăng hiệu suất lắng nước thải ở các công đoạn sau.
- Bể lắng 1:
Bể lắng đợt 1 dùng để loại bỏ bớt các tạp chất lơ lững có trong nước thải trước
khi xử lý sinh học.
Nước thải chảy vào ống trung tâm qua múi phân phối và vào bể. Sau khi ra khỏi
ống trung tâm, nước thải va vào tấm chắn hướng dòng và thay đổi hướng đi xuống, sau
đó sang ngang và dâng lên thân bể. Nước đã lắng trong tràn qua máng thu đặt xung
quanh thành bể và được dẫn ra ngoài. Khi nước thải dâng lên thân bể và đi ra ngoài thì
cặn thực hiện chu trình ngược lại. Cặn được hệ thống thanh gạt cặn gom lại và đưa
xuống giếng cặn.
Bể lắng đợt 1 có thể loại bỏ được 50 ÷ 70% chất rắn lơ lững và 25 ÷ 50% BOD5
- Bể xử lý kị khí (UASB):
Bể xử lý kị khí sẽ phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải trong
điều kiện không có oxy để tạo ra các sản phẩm cuối cùng là CH4 và CO2. Ở đây ta
chọn dùng bể UASB vì vận hành đơn giản, phù hợp với các loại nước thải có hàm
lượng COD từ thấp đến cao và có thể đạt được tải trọng rất cao, sử dụng bể UASB có
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 20GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
tính kinh tế hơn và những hạn chế trong quá trình vận hành có thể dễ dàng khắc phục
bằng các phương pháp xử lý sơ bộ. Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và
được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt
nhỏ (bông bùn) và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó, các bọt khí Metan và
Cacbonic nơi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẫn ra khỏi bể. Nước thải tiếp
theo đó sẽ diễn ra sự phân tách hai pha lỏng và rắn. Pha lỏng được dẫn ra khỏi bể, còn
pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn. Sự tạo thành và duy trì các hạt bùn là vô cùng
quan trọng khi vận hành bể UASB
Các VSV sinh methane được sử dụng:
- Methanobacterium: hình que, không sinh bào tử
- Methanobacillus: hình que, sinh bào tử
- Methanococcus: tế bào hình cầu, đứng riêng rẽ, không kết thành chuỗi
- Methanosarsina: tế bào hình cầu, kết thành chuỗi hoặc khối
- Bể Aerotank:
Aeroten là công trình bê tông cốt thép có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn,
thông dụng nhất hiện nay là các Aeroten hình bể khối chữ nhật. Tại bể Aeroten nước
thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí từ dưới đáy bể lên nhằm tăng
cường lượng oxy hoà tan, tăng khả năng khuấy trộn môi trường và tăng hiệu quả quá
trình oxy hoá chất bẩn hữu cơ có trong nước thải bởi vi sinh vật.
Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu nước trong bể Aeroten không
đủ để giảm nhanh hàm lượng các chất bẩn hữu cơ, do đó phải hoàn lưu bùn hoạt tính
đã lắng ở bể lắng 2 vào đầu bể nhằm duy truỳ nồng độ đủ của vi sinh vật.
- Bể lắng 2:
Bể lắng đợt 2 có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự như bể lắng đợt 1.
Bể lắng đợt 2 có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính đã qua xử lý ở bể Aeroten
và các thành phần chất không hoà tan chưa được giữ lại ở bể lắng 1. Bùn cặn sau khi
ra khỏi bể lắng 2 thì một phần được tuần hoàn lại bể Aeroten, phần bùn dư sẽ đưa đến
bể nén bùn, còn nước thải sẽ đưa đến bể tiếp xúc clo.
- Bể tiếp xúc Clo:
Bể tiếp xúc clo dùng để khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt
các loại vi khuẩn gây bệnh chưa được hoặc không thể khử bỏ ở các công đoạn xử lý
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 21GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
trước. Để thực hiện khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp như: clo hoá,
ozon, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV. Ở đây chỉ đề cập đến phương pháp khử trùng
bằng Clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận được.
Nước thải vào bể sẽ chảy theo đường dích dắc qua các ngăn để tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa clo với nước thải, khi đó sẽ xảy ra phản ứng thủy
phân như sau:
Cl2 + H2O HCl + HOCl
Axit hypocloric HOCl rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCl và
oxy nguyên tử:
HOCl HCl + O
Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl- :
HOCl H+ + OCl-
OCl- và oxy nguyên tử là các chất oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn.
- Bể nén Bùn:
Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư ở bể lắng đợt 2
và cặn tươi ở bể lắng 1.
Dung dịch cặn loãng đi vào buồng phân phối đặt ở tâm bể, cặn lắng xuống và
được lấy ra ở đáy bể, nước được thu bằng máng vòng quanh chu vi bể đưa trở lại bể
điều hòa để tiếp tục xử lý. Trong bể có tấm gạt cặn để gạt cặn ở đáy bể về hố thu trung
tâm. Để tạo các khe hở cho nước chuyển động lên trên mặt, trên tay đòn của máy cào
cặn gắn các thanh dọc, khi máy cào chuyển động quanh trục, hệ thanh dọc này khuấy
nhẹ khối cặn, nước trào lên trên làm cho cặn đặc hơn.
- Máy ép Bùn:
Máy ép bùn dây đai dùng để loại nước ra khỏi bùn. Đầu tiên cặn bùn từ thùng
định lượng sẽ được phân phối vào đoạn đầu của băng tải, ở đoạn này nước được lọc
qua dây đai theo nguyên tắc trọng lực, sau đó cặn bùn di chuyển theo dây đai qua các
con lăn thì nước của cặn bùn cũng được tách do lực ép giữa con lăn với dây đai, cuối
cùng cặn bùn đi qua trục ép thì nước được tách ra bằng lực ép và lực cắt. Nước tách ra
được đưa trở lại bể điều hòa để xử lý tiếp, còn bánh bùn có thể làm phân vi sinh.
* Ưu điểm của quy trình
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 22GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
- Thường được sử dụng, do nó phù hợp với điều kiện khí hậu ở các nước nhiệt
đới.
- Vận hành tương đối đơn giản
- Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao.
- Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác
do nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất, những hạn chế trong
quá trình vận hành UASB có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ
bộ. Tính kinh tế cũng là một ưu điểm của UASB.
- Chi phí đầu tư thấp
- Nồng độ cặn khô từ 20%-30%
- Không sử dụng hóa chất
* Nhược điểm
- Rất nhạy cảm với các chất gây ức chế
- Thời gian vận hành khởi động dài (3 – 4 tháng).
- Trong một số trường hợp cần xử lý thứ cấp để giảm sự sinh mùi.
- Thời gian làm khô bùn dài.
- Tuy nhiên những mặt hạn chế này dễ khắc phục. Xử lý sơ bộ tốt sẽ đảm bảo
được môi trường sinh trưởng thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí. Nếu cấy vi khuẩn tạo
acid và vi khuẩn tạo methane trước (phân trâu bò tươi) với nồng độ thích hợp và vận
hành với chế độ thủy lực ≤ 1/2 công suất thiết kế thì thời gian khởi động có thể rút
ngắn xuống từ 2-3 tuần.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 23GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH VÀ
THIẾT BỊ CHÍNH
Các thông số ban đầu :
Năng suất nhà máy : 8 tấn sản phẩm/ngày
Từ bảng 1.1 ta có :
COD = 1000 ÷ 1200 mg/l. Chọn COD = 1200 mg/l
BOD5 = 600 ÷ 950 mg/l. Chọn BOD5 = 750 mg/l
SS = 100 ÷ 300 mg/l. Chọn SS = 200 mg/l
Nhà máy làm việc 3 ca trong mỗi ngày (24/24) nên lưu lượng bơm bằng lưu
lượng giờ trung bình.
3.1. Xác định lưu lượng nước thải
Lưu lượng nước thải của nhà máy thủy sản tính cho 1 tấn sản phẩm thường từ 30
– 80 m3. [1,tr 409]
- Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày:ngàytbQ = 80 × 8 = 640 (m3/ngày)
- Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ:
htbQ =
24
640= 26,67 (m3/giờ)
- Lưu lượng nước thải trung bình theo giây:
stbQ =
3600
67,26 = 0,0074( m3/s) = 7,4 (lít/s)
Với stbQ = 7,4 (lít/s) thì k = 2,5 ÷ 3,0 [Bảng 3.2 – 1, tr 100]
Với k: hệ số không điều hoà chung của nước thải. Chọn k = 3,0
- Lưu lượng nước thải lớn nhất theo ngày:ngàymaxQ = k × ngày
tbQ = 3,0 × 640 = 1920 (m3/ngày )
- Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ:hmaxQ = k ×
htbQ = 3,0 × 26,67 = 80 (m3/giờ)
- Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây:smaxQ = k ×
stbQ = 3,0 × 0,0074 = 0.022 (m3/s) = 22 (lít/s)
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 24GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
α
ϕ
h1
12
12
h1
hs
Bm Bs
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
3.2 Tính toán các công trình đơn vị
3.2.1 Song chắn rác
Do công suất nhỏ và lượng rác không lớn, nên ở công đoạn xử lý sơ bộ nước
thải ta chọn song chắn rác để làm sạch bằng thủ công
Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo của song chắn rác
Hàm lượng chất lơ lửng và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4%
[1, tr119]
Hàm lượng chất lơ lửng còn lại:
SS = 200×(100 - 4)% = 192 mg/l.
Hàm lượng BOD5 còn lại:
BOD5 = 750×(100 - 4)% = 720 mg/l.
* Nội dung tính toán song chắn rác
- Kích thước mương đặt song chắn
- Tính toán Song chắn rác
Chọn vận tốc qua song chắn rác là smv /3.0=
Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước là: H = 0,7 m.
Chọn chiều rộng của mương Bm = 0,35 m
Chọn kích thước mương: rộng × sâu = Bm × H = 0,35 m × 0,7 m.
Vậy chiều cao lớp nước trong mương là:
2,035,03,03600
80
3600max =
××=
××=
m
h
Bv
Qh m. [1, tr 412]
Chọn kích thước thanh: rộng × dày = b × d = 5 mm × 25 mm = 125 mm và khe
hở giữa các thanh là w = 25 mm. [Bảng 9.3 – 1, tr 412]
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 25GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
- Kích thước song chắn rác:
Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở m = n + 1.
Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau:
Bm = b × n + w × (n + 1) [1, tr 412]
350 = 5 × n + 25 × (n +1)
Giải ra được: n = 10,8.
Chọn n = 10 thanh .
Khi đó khoảng cách giữa các thanh điều chỉnh lại như sau:
350 = 5 × 10 + w × (10 + 1)
Vậy w = 27,3 mm.
- Tổn thất áp lực qua song chắn :
Tổng tiết diện các khe song chắn, A :
A = [B – (b × n)] × h1 [1, tr 414]
A = [0,35 – (0,005 × 10)] × 0,2 = 0,06 m2
Vận tốc dòng chảy qua song chắn :
36,006,0
022,0max ===A
QV
s
m/s [1, tr 414]
Tổn thất áp lực qua song chắn :
−×=g
vVhs 27,0
1 22
[1, tr 414]
Trong đó:
hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác, m.
V: vận tốc dòng chảy qua song chắn, m/s.
ν: vận tốc dòng chảy trong mương, m/s.
g: gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2.
Vậy 00202,081,92
3,035,0
7,0
1 22
=
×
−×=sh m = 2,02 mm
Như vậy tổn thất áp lực nằm trong giới hạn cho phép (< 150 mm). [1, tr 414]
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 26GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Bảng 3.1. Các thông số thiết kế và kích thước song chắn rác
Thông số Đơn vị Giá trịTốc độ dòng chảy trong mương m/s 0,3Lưu lượng giờ lớn nhất m3/h 80 Kích thước mương đặt song chắn:
- Chiều rộng
- Chiều sâu
m
m
0,35
0,7Chiều cao lớp nước trong mương m 0,2 Kích thước thanh chắn:
- Chiều rộng
- Chiều dày
mm
mm
5
25Số thanh thanh 10Vận tốc dòng chảy qua song chắn m/s 0,36Tổn thất áp lực qua song chắn mm 2.37
Hình 3.2. Cách bố trí song chắn rác
3.2.2. Bể tập trung
Hàm lượng chất lơ lửng và BOD5 của nước thải sau khi qua bể tập trung không
thay đổi.
- Thể tích bể tập trung:
Vb = hQmax × t = 80 ×15 ×60
1= 20 (m3)
Trong đó:
- t: thời gian lưu nước, t = 10 ÷ 30 phút. [1, tr 415]
- Chọn t = 15 phút.
hQmax : lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ,
hQmax = 80 m3/h.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 27GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
B: chiều rộng mương đặt song chắn rác, m;
b: chiều rộng thanh song chắn, m;
w: khe hở giữa các thanh, m.
4
5
32
1
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Giả sử:
Chọn chiều cao hữu ích h = 2 m.
Chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng hf = 0,7 m.
- Vậy chiều cao tổng cộng: H = h + hf = 2 + 0,7 = 2,7 m.
- Chọn chiều rộng bể: B = 3,5 m.
Suy ra chiều dài bể: 85,225,3
20 =×
=×
=hB
VL b (m)
Vậy kích thước của bể tập trung: L × B × H = 2,85 × 3,5 × 2,7
Bảng 3.2. Các thông số của bể tập trung
Thông số Đơn vị Giá trịThể tích bể tập trung Vb m3 20
Thời gian lưu nước t phút 15Kích thước bể tập trung L x B x H m x m x m 2,85 x 3,5 x 3,7
3.2.3. Bể lắng cát
Hàm lượng chất lơ lửng SS và BOD5 sau khi đi qua bể lắng cát giảm 5% [1,tr
123]
- Hàm lượng chất lơ lửng còn lại :
SS = 192 × (100 – 5)% = 182,4 mg/l
- Hàm lượng BOD5 còn lại:
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 28GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
1 : Cửa dẫn nước vào.
2 : Ống dẫn không khí đến.
3 : Dàn ống phân phối khí.
4 : Vách ngăn để lửng dọc bể.
5 : Cửa dẫn nước ra.
Hình 3.3: Cấu tạo bể lắng cát
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
BOD5 = 720 × (100 – 5)% = 684 mg/l
- Kích thước bể:
Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng cát thổi khí t = 5 phút.
Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 1,2 m.
Chọn tỉ số rộng : cao = B : h = 1 : 1 [1, tr 154]
Vậy chiều rộng bể B = 1,2 m.
- Thể tích bể lắng cát thổi khí là:
6,660
580 =×=×= × tQV hma 6 m3 [1, tr 454]
- Chiều dài bể lắng cát thổi khí là:
625,42,12,1
66,6 =×
=×
=hB
VL m
- Kiểm tra tỉ số dài: rộng = 1
85,3
2,1
625,4 ==B
L . Giá trị này nằm trong khoảng cho
phép: 1
5,2 ÷
1
5 [Bảng 10.6 – 1, tr 455], vậy việc chọn các thông số như trên là hợp
lý.
- Lượng không khí cần thiết:
Qkk = qk × L = 0,2 × 4,625 = 0,925 (m3/phút)
Trong đó:
L: chiều dài bể, L = 4,625 m.
qk: cường độ không khí cung cấp trên 1 m chiều dài bể
Chọn qk = 0,2 m3/phút. [1, tr 454]
- Lượng cát trung bình sinh ra trong mỗi ngày:
096,01000
15,0640
10000
ngày
=×=×
W tbc (m3/ngày)
Trong đó:
ngàytbQ : lưu lượng nước thải trung bình ngày,
ngàytbQ = 640 m3/ngày.
q0: lượng cát trong 1000 m3 nước thải. Chọn q0 = 0,15. [1, tr 198]
- Chiều cao lớp cát trong bể trong 1 ngày đêm:
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 29GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
BL
tWh c
lc ××
= [1, tr 198]
Trong đó:
t: chu kỳ xả cát, t = 1 ngày.
017,02,1625,4
1096,0 =××=lch m
- Chiều cao xây dựng bể lắng cát thổi khí:
H = h +hbv + hlc [1, tr 198]
Trong đó:
hbv: chiều cao bảo vệ của bể. Chọn hbv = 0,40 m.
H = 1,2 + 0,40 + 0,017 = 1,617 m
Bảng 3.3 Các thông số của bể lắng cát thổi khí
Thông số Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước phút 5Kích thước bể:
- Chiều dài
- Chiều rộng
- Chiều cao
m
m
m
5,55
1,5
1,926
Lượng không khí cần thiết m3/phút 1,11
Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày m3/ngày 0,216
Chiều cao lớp cát trong bể trong một ngày đêm m 0,026
Hàm lượng chất lơ lửng mg/l 182,4
Hàm lượng BOD5 mg/l 820,8
3.2.4 Bể điều hòa
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 30GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
3
2
1
4
5
Hình 3.4. Cấu tạo bể điều hòa
1. Nước vào.
2. Máng phân phối nước.
3. Nước ra.
4. Ống cấp khí.
5. Ống phân phối khí có lỗ
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
- Kích thước bể điều hoà. [1, tr 487]
Giả sử chọn:
- Thời gian lưu nước trong bể t = 5 h.
- Chiều cao hữu ích bể h = 3 m.
- Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m.
- Chiều rộng bể B = 6 m.
- Chiều cao tổng cộng:
H = h + hbv = 3 + 0,3 = 3,3 m
- Thể tích bể điều hoà:
35,133567,26 =×=×= tQV htb m3
- Chiều dài bể điều hòa:
4,736
35,133 =×
=×
=hB
VL m
Vậy kích thước bể điều hoà: L B H = 7,4m 6m 3,3m
- Hệ thống cấp khí cho bể điều hoà:
Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn:
qk VR ×=
Trong đó:
R: tốc độ khí nén, chọn R = 0,012 m3/phút. [1, tr 421]
V: thể tích bể điều hoà, V = 106,68 m3
qk 28,168,106012,0 =×= m3/phút = 1280 lít/phút
Chọn ông plasmis xốp cứng bố trí một phía theo chiều dài (dong chay xoăn một
bên) với lưu lượng khí r = 216 lít/phút×cái. [Bảng 9.8 – 1, tr 422]
Vậy số đĩa phân phối khí:
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 31GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Næåïc vaìo
8
12
34
5
6
7 Næåïc ra
Häøn håüp khê CH4
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
6216
1280 ===r
qn k đĩa
Bảng 3.4 Các thông số tính toán của bể điều hoà
Thông số Đơn vị Giá trị
Tốc độ khí nén l/m3.phút 12Kích thước bể:
- Chiều dài
- Chiều rộng
- Chiều cao
m
m
m
2,667
10
4,3
Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn m3/phút 1,28
Số đĩa khuyếch tán cái 6
Lưu lượng khí mỗi đĩa khuyếch tán l/phút.cái 216
3.2.5 Bể xử lí kị khí (UASB)
Bể phản ứng làm bằng bê tông được cách nhiệt với bên ngoài. Trong bể phản
ứng với dòng nước dâng lên qua nền bùn rồi tiếp tục vào bể lắng đặt cùng với bể phản
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 32GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Hình 3.5 Cấu tạo bể UASB
1.Cửa tuần hoàn cặn 5. Máng thu nước
2.Tấm chắn khí 6. Ống dẫn khí
3.Cửa dẫn hỗn hợp bùn nước 7. Ống dẫn nước ra sau khi tách khí đi vào
ngăn lắng
4. Vùng lắng cặn 8. Ống xả bùn
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
ứng.
Các loại khí tạo ra trong điều kiện kỵ khí chủ yếu là khí CH4 và CO2 sẽ tạo ra
dòng tuần hoàn cục bộ, giúp cho việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho
chúng ổn định. Một số bọt khí và hạt bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn hợp
phía trên bể. Khi va phải lớp lưới chắn phía trên, các bóng khí bị vỡ và hạt bùn được
tách ra lại lắng xuống dưới. Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, vận tốc dòng
hướng lên phải giữ ở khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h. [12, tr 206]
Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân hủy kỵ khí từ quá trình xử lý nước
thải sinh hoạt cho vào bể với hàm lượng 30 kg SS/m3
- Tỷ lệ: MLVS : MLSS của bùn trong bể UASB = 0,75
- Tải trọng bề mặt phần lắng 12 m3/m2.ngày.
- Ở tải trọng thể tích Lo = 3 kg COD/m3 ngày, hiệu quả khử COD đạt 60% và
BOD5 đạt 55 ÷ 65%
- Lượng bùn phân hủy kỵ khí cho vào ban đầu có TS = 5%
- Y = 0,04 g VSS/g COD, kd = 0,025 ngày-1, cθ = 30 ngày
Trong đó :
Y: hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc nước thải, mg/mg (tỉ số khối lượng tế bào
hình thành / khối lượng cơ chất sử dụng, được xác định trong bất cứ thời gian của pha
tăng trưởng lũy tiến logarit).
kd: hệ số phân hủy nội bào
cθ : thời gian lưu bùn
+ Diện tích bề mặt phần lắng:
A
ngtb
L
QA = [1, tr 461]
ngtbQ : lưu lượng nước thải trung bình, ng
tbQ = 640 m3/ngày
LA: tải trọng bề mặt phần lắng, LA= 12 m3/m2.ngày.[Bảng 10.9 – 1, tr 460]
5312
640A == (m2)
+ Thể tích ngăn phản ứng bể UASB:
COD
ongtb
L
CQ ×=rV [1, tr 461]
Co: hàm lượng COD còn lại sau khi qua bể điều hòa
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 33GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Sau khi qua song chắn rác, bể lắng cát sục khí, bể điều hòa, hàm lượng COD
giảm 20% nên lượng COD còn lại là: [1, tr 456]
Co = 1200 mg COD/l × ( 1 - 0,2 ) = 960 (mg COD/l)
LCOD: tải trọng thể tích, kg COD/m3.ngày, LCOD = 3 kg COD/m3.ngày.
[Bảng 10.10 – 1, tr 460]
8,20410003
960640 =×
×=rV (m3)
+ Chọn 10 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên là:
3,210
53 ===n
AW (m) [1, tr 462]
n: số đơn nguyên
+ Chiều cao phần phản ứng:
86,353
8,204 ===A
VH r (m) [1, tr 462]
Chọn chiều cao phần thu khí hp = 0,8 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m
Vậy chiều cao tổng cộng của bể UASB:
Htc = H + hp + hbv = 3,86 + 0,8 + 0,3 = 4,96 (m) [1, tr 462]
Chọn mỗi đơn nguyên gồm 2 phễu thu khí. Mỗi phễu có chiều cao 0,8m. Đáy
phễu thu khí có chiều dài bằng cạnh đơn nguyên l = W = 2,3 m và rộng w = 0,95 m.
Vậy phần diện tích bề mặt khe hở giữa các phễu thu khí là:
100A
AA
A
A Pkh ×−= , % diện tích bề mặt bể [1, tr 462]
A: diện tích bề mặt bể
Akh: diện tích khe hở giữa các phễu thu khí
Ap: diện tích đáy phễu thu khí
Giá trị Akh/A cho phép trong khoảng 15 ÷ 20 % [1, tr 462]
39,171003,23,2
95,03,223,23,2 =××
××−×=A
Akh (% diện tích bề mặt bể)
(Thỏa mãn trong khoảng cho phép 15 ÷ 20%) [1, tr 462]
+ Mỗi đơn nguyên có 2 ống phân phối vào, diện tích trung bình cho mỗi đầu
phân phối:
6,22
3,23,2 ≈×=na (m2/đầu) thuộc khoảng (2 ÷ 5 m2/đầu) [1, tr 462]
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 34GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
+ Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 5%)
TS
VCM rSS
b
×= , tấn [1, tr 463]
Trong đó:
CSS: hàm lượng bùn trong bể, kg/m3, CSS = 30 kg SS/m3
Vr: thể tích ngăn phản ứng, m3, Vr = 204,8 m3
kg
tânmkgSSM b 1000
1
05,0
8,204/30 3
××= = 122,88 (tấn)
+ Hàm lượng COD và BOD của nước thải sau xử lý kỵ khí:
CODra = (1 - ECOD) × CODvào [1, tr 463]
= (1 - 0,65) × 1200 = 420 (mg COD/l)
BOD5 ra = (1 – EBOD) × BODvào
Hàm lượng BOD sau khi qua song chắn rác, bể lắng cát sục khí và bể điều hòa
giảm đi khoảng 20% : [1, tr 456]
BOD5 vào = (1- 0,2) × 750 = 600 (mg BOD5/l)
BOD5 ra = (1 - 0,55) × 750 = 337,5 (mg BOD5/l)
ECOD, EBOD: hiệu quả khử COD & BOD5
+ Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày:
( )[ ]cd
o
θk1
QSSY
×+×−=xP [1, tr 463]
Y: hệ số sản lượng tế bào, Y = 0,04 g VSS/g COD
So : hàm lượng COD vào bể UASB, So = 1200 mg COD/l
S: hàm lượng COD ra khỏi bể UASB, S = 420 mg COD/l
θc: thời gian lưu bùn, θc = 30 ngày
kd: hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,025 ngày -1
ngtbQ : lưu lượng trung bình ngày của nước thải, ng
tbQ = 640 m3/ngày
[ ]4,11
1000)30025,01(
640420120004,0 =××+
×−×=xP (kg VS/ngày)
+ Thể tích khí Methane sinh ra mỗi ngày:
]42,1)[(84,3504 xboCH PQSSV ×−×−×= [1, tr 463]
4CHV : thể tích khí Methane sinh ra trong điều kiện chuẩn (0oC và áp suất 1atm)
Qb: lưu lượng bùn vào bể kỵ khí, m3/ngày
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 35GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Px: sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, kg VS/ ngày
350,84: hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí Methane sản sinh từ 1 kg BODL
chuyển hoàn toàn thành khí Methane và CO2, lít /kg BODL
4CHV = 350,84×[(1200-420) × 640 ×1000
1– 1,42 × 11,4]
= 169459,9 (l/ngày) ≈ 169,4 (m3/ngày)
+ Lượng bùn dư phải bơm ra trong mỗi ngày :
SS
xW C
PQ
×=
75,0 [1, tr 464]
Px : lượng sinh khối hình thành mỗi ngày, kg VS/ngày
CSS : lượng bùn nuôi cấy ban đầu, CSS = 30 kg SS/m3
506,0/30/75,0
ngày/4,113
=×
=mkgSSkgSSkgVS
kgVSQW (m3/ngày)
+ Lượng chất rắn từ bùn dư:
MSS = QW × CSS = 0,506 × 30 = 15,2 (kg SS/ngày)
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 36GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Bảng 3.5 Các thông số tính toán bể UASB
Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Diện tích bề mặt phần lắng
Thể tích ngăn phản ứng
Số đơn nguyên hình vuông
Cạnh mỗi đơn nguyên
Chiều cao phần phản ứng
Chiều cao phễu thu khí
Chiều cao bảo vệ
Chiều cao tổng cộng của bể UASB
Đáy phễu thu khí:
- Chiều dài
- Chiều rộng
Diện tích một đầu phân phối
Số ống phân phối trên mỗi đơn nguyên
Lượng bùn nuôi cấy ban đầu
Hàm lượng COD ra
Hàm lượng BOD5 ra
Lượng sinh khối hình thành
Thể tích khí CH4 sinh ra
Lượng bùn dư bơm ra
Lượng chất rắn từ bùn dư
Thời gian lưu bùn trong bể
A
Vr
n
W
H
hp
hbv
Htc
l
w
an
Mb
CODra
BOD5 ra
Px
4CHV
QW
MSS
θc
m2
m3
đơn nguyên
m
m
m
m
m
m
m
m2
ống
tấn
mg/l
mg/l
kg VS/ngày
m3/ngày
m3/ngày
kg SS/ngày
ngày
53
204,8
10
2,3
3,86
0,8
0,3
4,96
2,3
0,95
2,6
2
122,88
420
377,5
11,4
169,4
0,506
15,2
30
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 37GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
3.2.6 Bể lắng đợt 1
Chọn bể lắng ly tâm đợt 1 có dạng hình tròn trên mặt bằng, nước thải vào từ
tâm và thu nước theo chu vi.
Tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn tươi này nằm trong khoảng từ 32÷48
m3/ m3×ngày. [Bảng 9.10 – 1, tr 428]
Diện tích bề mặt lắng: [1, tr 428]
A
tb
L
QA
ngày
=
Trong đó:
ngàytbQ : lưu lượng nước thải trung bình ngày, ngày
tbQ = 640 m3/ngày
LA: tải trọng bề mặt, chọn LA = 32 m3/m2×ngày.
20 32
640 ==A m2
Đường kính bể lắng: [1, tr 429]
04,52044 =×=×=ππ
AD m
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 38GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
1
2
3
4
5
7
6
6 2
3
Hình 3.6. Cấu tạo bể lắng đợt 1
1. Ống dẫn nước thải vào.
2. Hệ thống thanh gạt cặn.
3. Hành lang công tác.
4. Tấm chắn hướng dòng.
5. Động cơ.
6. Máng thu nước.
7. Ống xả cặn.
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Chọn D = 5 m.
Đường kính ống trung tâm: d = 20% D = 0,2 × 5 = 1 m. [1, tr 429]
Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng h = 3 m.
Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,7 m.
Chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2 m.
Chiều cao an toàn hat = 0,3 m. [1, tr 429]
Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng ly tâm đợt 1:
H = h + hb + hth + hat = 3 + 0,7 + 0,2 + 0,3 = 4,2 m.
Chiều cao ống trung tâm: h = 60% H = 0,6 × 3 = 1,8 m. [1, tr 429]
Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể lắng:
Thể tích phần lắng:
( ) ( ) 5,5631544
2222 =×−×=×−×= ππhdDV m3
Thời gian lưu nước:
12,267,26
5,56 ===htbQ
Vt giờ
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép: 1,5 ÷ 2,5. [Bảng 9.10 – 1, tr 428]
Vậy các thông số đã chọn trên là thích hợp.
Tải trọng máng tràn:
7,405
640ngày
=×
=×
=ππ D
QL tb
S m3/m×ngày [1, tr 430]
Bể lắng đợt 1 có thể loại bỏ được từ 50 ÷ 70% chất rắn lơ lững, 25 ÷ 50%
BOD5. [1, tr 138]
Chọn lượng BOD5 sau lắng 1 giảm 30%.
Vậy lượng BOD5 còn lại sau lắng 1:
BOD5 = 377,5 × (1 – 0,3) = 264,25 mg/l.
Giả sử hiệu quả xử lý cặn lơ lững đạt 35% sau khi qua bể điều hoà và UASB:
SSvào = 182,4 x (100-35)% = 118,56
Giả sử hiệu quả xử lý cặn lơ lững đạt E = 50% ở tải trọng 37 m3/m2×ngày
Vậy hàm lượng chất lơ lửng SS còn lại sau lắng 1:
SSra = 118,56×(100 - 50)% = 59,58 mg/l
Vậy lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày là:
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 39GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Mtươi = SS × ngàytbQ × E [1, tr 430]
Trong đó:
SS: hàm lượng cặn lơ lững đầu vào, SSvào = 118,56 mg/lngàytbQ : lưu lượng nước thải trung bình ngày, ngày
tbQ = 640 m3/ngày
E: hiệu quả xử lý cặn lơ lững, E = 50%
Vậy: Mtươi = 1182,56 ×640 × 0,5 = 37939,2 gSS/ngày = 37,94 kgSS/ngày
Bùn tươi của nước thải thực phẩm có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm = 95%),
tỉ số VSS : SS = 0,75 và khối lượng riêng bùn tươi 1,053 kg/l. [13, tr 430].
Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là:
Qtươi 6,720053,105,0
94,37 =×
= l/ngày = 0,72 m3/ngày.
Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học:
Mtươi(VSS)= 37,94 × 0,75 = 28,46 kgVSS/ngày.
Bảng 3.6 Các thông số thiết kế và tính toán bể lắng ly tâm đợt 1
Thông số Đơn vị Giá trịThời gian lưu nước giờ 2,12Tải trọng bề mặt m3/m2.ngày 32Tải trọng máng tràn m3/m.ngày 40,7 Ống trung tâm:
- Đường kính
- Chiều cao
m
m
1
1,8 Kích thước bể lắng:
- Đường kính
- Chiều cao
m
m
5
4,2Diện tích bề mặt lắng m2 20Hiệu quả xử lý cặn lơ lững % 50Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày kgSS/ngày 37,94Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học kgVSS/ngày 28,46Lượng SS còn lại sau lắng 1 mg/l 59,58Lượng BOD5 còn lại sau lắng 1 mg/l 574,6Lượng bùn tươi cần xử lý m3/ngày 0,72
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 40GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
3.2.7 Bể Aeroten
* Nhiệm vụ của bể aerotank
Bể aerotank sử dụng hệ thống sục khí xáo trộn hoàn toàn có nhiêm vụ hòa tan
oxi kết hợp với bùn hoạt tính giúp khử hoàn toàn hàm lượng BOD, COD trong nước
thải được đưa từ bể UASB qua.
- Xáo trộn và khuếch tán oxi bằng phương pháp sục khí
- Chiều cao lớp nước trong bể 4.57 – 7.62m để việc khuếch tán khí đạt hiệu quả
cao
- Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến đỉnh bể) từ 0.3 – 0.6m
- Dòng chảy nút xáo trộn nhờ dòng chảy xoắn thì chiều rộng bể phải phụ thuộc
vào chiều cao
H : B = (1.1 – 2,2):1 (thường chọn 1,5 – 1)
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 41GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Hình 3.7. Cấu tạo bể aeroten
1. Ống dẫn nước thải vào
2. Ống dẫn bùn tuần hoàn
3. Ống dẫn khí chính
4. Ống dẫn khí nhánh
5. Đĩa phân phối khí
1
2
3 4 5
6
L
B
Hình 3.7 Cấu tạo bể Aerotenk
1. Ống dẫn nước thải vào
2. Ống dẫn bùn tuần hoàn
3. Ống dẫn khí chính
4. Ống dẫn khí nhánh
5. Đĩa phân phối khí
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
* Các thông số thiết kế: [1, tr 502]
Trong đó:Q, Qr, Qw, Qc: lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn
xả và lưu lượng nước đầu ra, m3/ngày.
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 2, mg/l.
X, Xr, Xc: nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aeroten, nồng độ bùn tuần hoàn và
nồng độ bùn sau khi qua bể lắng 2, mg/l.
- Lưu lượng nước thải ngàytbQ = 640 m3/ngày, h
tbQ = 26,67 m3/h
- Hàm lượng BOD5 vào bể aeroten là BOD5 vào = 574,6 mg/l
- Hàm lượng BOD5 ở đầu ra là 30 mg/l (nước thải loại A)
- Hàm lượng cặn lơ lửng ở đầu ra còn 25 mg/l. Trong đó có 65% cặn dễ phân
huỷ sinh học
- Hệ số chuyển đổi BOD5 : BODL = 0,68
Nước thải khi vào bể Aeroten có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ
vi sinh vật ban đầu) Xo = 0
Tỉ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng
(MLSS) 7,0=MLSS
MLVSS
Hàm lượng bùn tuần hoàn 10000 mgSS/l
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 42GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Qc, S, X
c
Qw,X
r
Q,X0
Qr, S, X
r
Lắng II
Aeroten
Hình 3.7. Sơ đồ làm việc của hệ thống
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi (hay bùn hoạt tính) được duy trì trong bể
Aeroten là MLVSS = 3200 mg/l
Thời gian lưu bùn trung bình θc = 10 ngày
Hệ số phân hủy nội bào kd = 0,72 ngày -1
Hệ số sản lượng tối đa (tỉ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền
được tiêu thụ) Y = 0,4045 mgVSS/mg BOD5
Loại và chức năng của bể: Chọn bể Aeroten khuấy trộn hoàn toàn.
3.2.7.1 Xác định hiệu quả xử lý:
Xác định BOD5 hoà tan sau lắng 2 theo mối quan hệ sau:
Tổng BOD5 = BOD5 hoà tan + BOD5 của cặn lơ lửng
Lượng cặn có thể phân huỷ sinh học:
0,65 × 25 = 16,3 (mg/l)
BODL của cặn lơ lửng dễ phân huỷ sinh học của nước thải sau lắng 2:
16,25 × 1,42 = 23,07 (mg/l)
Trong đó: 1,42 là mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hoá. [1, tr 503]
BOD5 của cặn lơ lửng của nước thải sau bể lắng 2:
BOD5 = BODL × 0,68 = 23,07 × 0,68 = 15,69 (mg/l)
BOD5 hoà tan của nước thải sau bể lắng 2:
30 = S + 15,69. Suy ra S = 14,31 mg/l
Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan:
5,976,574
10031,146,574
5
5 =×−=−
=BOD
SBODE (%)
Hiệu quả xử lý của toàn bộ sơ đồ:
78,946,574
100306,574 =×−=oE (%)
3.2.7.2 Xác định kích thước bể Aeroten:
Thể tích bể Aeroten:
)1(
)(ngày
cd
otbc
kX
SSYQV
θθ
×+×−×××
= [1, tr 504]
Trong đó:ngàytbQ : lưu lượng nước đầu vào, ngày
tbQ = 640 m3/ngày
Y: hệ số sản lượng tế bào,Y = 0,4045 mgVSS/mgBOD5
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 43GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
So: hàm lượng BOD5 của nước thải vào bể Aeroten, So = 574,6 mg/l
S: hàm lượng BOD5 hoà tan sau lắng 2, S = 14,3 mg/l
X: nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể, X = 3200 mg/l
kd: hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,072 ngày-1
θc: thời gian lưu bùn, θc = 10 ngày
Vậy: 54,263)10072,01(3200
)31,146,574(4045,064010 =×+×
−×××=V (m3)
Thời gian lưu nước của bể:
88,924640
54,263ngày
=×==tbQ
Vθ (h)
Giả sử chọn:
Chiều cao hữu ích bể h = 2,5 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m
Vậy chiều cao bể tổng cộng là: H = h + hbv = 2,5 + 0,5 = 3 (m)
Chọn tỉ số rộng: cao = B : H = 1,5 : 1
Vậy chiều rộng của bể là: B = 2,5 × 1,5 = 3,75 (m)
Chia bể làm 2 đơn nguyên, chiều dài mỗi đơn nguyên là:
61,125,275,32
54,236
H B2=
××=
××= V
L (m)
Vậy kích thước mỗi đơn nguyên: L × B × H = 12,61 m × 3,75 m × 3 m
3.2.7.3 Tính lượng bùn dư thải ra mỗi ngày:
Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày được tính theo công thức:
ccrWc XQXQ
XV
×+××=θ [1, tr 504]
Suy ra: Qw = 44,10107000
105,17640320054,263
X cr
ngày
=×
××−×=×
××−×θ
θcctb XQXV (m3/ngày)
Trong đó:
V: thể tích bể Aeroten, V = 263,54 m3
Xc: nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống
Xc = 0,7 × SS ra = 0,7 × 25 = 17,5 (mg/l) [8, tr 505]
Xr: nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính tuần hoàn.
Xr = 0,7 × 10000 = 7000 (mg/l) [1, tr 505]
3.2.7.4 Tính lượng bùn tuần hoàn:
Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aeroten:
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 44GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
45717,0
3200
7,0=== MLVSS
MLSS ,43 (mgSS/l)
Dựa vào sự cân bằng sinh khối qua bể Aeroten, xác định tỉ lệ bùn tuần hoàn dựa
trên phương trình cân bằng sinh khối:ngàytbQ × Xo + Qr × Xr = (Q + Qr ) × X [1, tr 435]
Trong đó:ngàytbQ : lưu lượng nước thải trung bình theo ngày vào bể, m3/ngày.
Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày.
Xo: hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi đầu vào, Xo= 0 mg/l.
Xr: hàm lượng SS của bùn tuần hoàn, mgSS/l.
X: hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aeroten bậc một, mgSS/l.
Với Qr =α × ngàytbQ , chia 2 vế cho ngày
tbQ , biểu thức được triển khai như sau:
XX
X
r −=α 84,0
43,457110000
43,4571 =−
=
Vậy lưu lượng bùn tuần hoàn là:
Qr = α × ngàytbQ = 0,84 × 640 = 537,6 (m3/ngày) = 22,4(m3/h)
3.2.7.5 Kiểm tra tải trọng thể tích LBOD và tỉ số F/M
Kiểm tra tải trọng thể tích L BOD:
LBOD = 4,1100054,263
6,5746405ngày
=×
×=×
V
vàoBODQtb (kgBOD5/m3.ngày)
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép (LBOD = 0,8 ÷ 1,9). [1, tr 436]
Kiểm tra tỉ số M
F:
M
F= 44,0
320088,9
246,5745 =×
×=× X
vàoBOD
θ (ngày -1)
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép (M
F= 0,2 ÷ 0,6). [1, tr 436]
Trong đó:
LBOD: tải trọng thể tích, kgBOD/m3.ngày
V: thể tích bể Aeroten, m3
θ: thời gian lưu nước trong bể, giờ
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 45GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
3.2.7.6 Tính toán lượng khí cần thiết cho quá trình bùn hoạt tính:
Chọn hiệu suất chuyển hoá oxy của thiết bị khuếch tán khí: e = 9%, hệ số an
toàn f = 2 để tính công suất thực tế của máy thổi khí. [1, tr 436]
Hệ số sản lượng quan sát (Yobs) tính theo công thức:
Yobs = ( )[ ] ( )[ ] 235,010072,01
4045,0
1=
×+=
×+ cdk
Y
θ (mgVSS/mgBOD)
Lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo VSS:
Px = Yobs × ngàytbQ × (BODvào – BODra) [1, tr 505]
Px = 0,235 × 640 × (574,6 – 14,31) × 10-3 = 86 (kgVSS/ngày)
Khối lượng BODL tiêu thụ trong quá trình bùn hoạt tính:
=LBODM 33,527
68,0
)31,146,574(640
68,0
)( 5ngày
=−×=−× SraBODQtb ×10-3
Nhu cầu oxy cho quá trình: [1, tr 436]
2Mo = LBODM – 1,42 × Px = 527,33 – 1,42 × 86= 2Mo = 405,21 kgO2/ngày
Giả sử rằng không khí có 25% trọng lượng oxy và khối lượng riêng
không khí là 1,2 kg/m3
Lượng không khí lý thuyết cho quá trình là:
Mkk = 7,13502,125,0
21,405
2,125,02 =
×=
×Mo
(m3/ngày)
Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho quá trình xáo trộn hoàn toàn: [1, tr 437]
1000/1440
1
54,26309,0
7,1350 ×××
=×
=ngàyphútVe
Mq kk = 39,54 (l/m3.phút)
Trong đó:
e: Hiệu suất chuyển hóa oxy của thiết bị khuếch tán khí, e = 9%
V: thể tích bể Aeroten, V = 263,54 m3
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép q = (20 ÷ 40) l/m3.phút. [1, tr 437]
Như vậy, lượng khí cấp cho quá trình bùn hoạt tính cũng đủ cho nhu cầu xáo
trộn hoàn toàn.
Lưu lượng cần thiết của máy thổi khí:
Qkk = 84,201440
1
09,0
7,13502 =××=×
e
Mf KK (m3/phút) = 0,35 (m3/s)
Trong đó:
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 46GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
f : hệ số an toàn, f = 2. [1, tr 437]
3.2.7.7 Cách bố trí các đĩa phân phối khí:
Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa xốp.
Cường độ thổi khí của thiết bị là Z = 300 l/phút cho một đĩa.
Không khí được bơm qua ống dẫn khí chính, đến các ống nhánh rồi tới đĩa phân
phối khí.
Số lượng đĩa thổi khí được tính theo công thức:
N = 47,69300
84,2010001000=×=
×Z
QKK (đĩa)
Chọn N = 72 đĩa.
Số lượng đĩa phân phối khí trong 1 ngăn bể:
362
72
2=== N
n (đĩa)
Ống nhánh được nối với ống dẫn khí chính vào bể, trên ống nhánh bố trí các đĩa
phân phối khí.
+ Bố trí các ống nhánh:
Khoảng cách của hai ống nhánh ngoài cùng so với mếp trong cùng của chiều
rộng của bể là 1,53 m.
Khoảng cách giữa đầu ống so với thành bể (theo chiều dài của bể) là 0,2 m.
Khoảng cách giữa hai ống nhánh là 1 m.
+ Bố trí các đĩa xốp trên ống nhánh:
Khoảng cách của hai đĩa phân phối khí ngoài cùng so với mép trong cùng của
chiều dài của bể là 0,375 m.
Khoảng cách giữa các đĩa phân phối khí 1,5 m.
Suy ra:
Số ống nhánh dọc theo chiều dài bể:
n1 = 1211
)253,1(06,14=+
×− (ống)
Số đĩa xốp trên mỗi nhánh:
n2 = 312
362
1 ==⇒ nn
n (đĩa)
+ Bố trí các trụ đỡ các ống nhánh phân phối:
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 47GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
Trụ làm bằng bê tông cốt thép có mặt cắt ngang là hình vuông có cạnh 150 mm,
chiều cao 200 mm.
Khoảng cách giữa các trụ đỡ là 1,75 m.
Khoảng cách giữa hai trụ đỡ ngoài cùng so với vách trong cùng của bể là 1 m
Suy ra số trụ đỡ cho mỗi ống nhánh phân phối khí:
n* = 2175,1
)21(75,3 =+×− (trụ)
Vậy số trụ đỡ cho mỗi ngăn: n’ = 2 ×12 = 24 trụ.
Bảng 3.7 Các thông số tính toán của bể Aeroten
Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích bể m3 263,54 Thời gian lưu nước trong bể h 9,88 Kích thước bể:
- Số đơn nguyên
- Chiều dài
- Chiều rộng
- Chiều cao
cái
m
m
m
2
14,06
3,75
3 Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày m3/ngày 10,44 Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể mgSS/l 4571,43 Lượng bùn tuần hoàn vào bể m3/ngày 537,6 Hệ số tuần hoàn 0,84 Nhu cầu oxy kgO2/ngày 405,21 Lượng khí cần thiết của máy thổi khí m3/phút 20,84 Số ống nhánh phân phối khí ống 12 Số đĩa phân phối khí trên mỗi ống nhánh đĩa 3Số trụ đở cho mỗi ống nhánh trụ 2
3.2.8 Bể lắng ly tâm đợt 2:
Chọn tải trọng bề mặt thích hợp cho loại bùn hoạt tính là 20 m3/m2.ngày và tải
trọng chất rắn là 5 kg/m2.h. [1, tr 438]
Vậy diện tích bề mặt lắng theo tải trọng bề mặt là:
AL= 20 32
640ngày
==A
tb
L
Q (m2)
Trong đó: ngàytbQ : lưu lượng nước thải trung bình theo ngày, m3/ngày
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 48GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
LA: tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày
Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là:
A = S
rtb
L
MLSSQQ ×+ )( h ( )86,44
7,010005
32004,2267,26 =××
×+= (m2)
Trong đó:htbQ : lưu lượng nước thải vào theo giờ, h
tbQ = 26,67 m3/h
Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn, Qr = 22,4 m3/h
LS: tải trọng chất rắn, LS = 5 kg/m2.h
MLSS: lượng chất rắn lơ lững, MLSS = 7,01000
3200
× kg/m3
Do AS > AL nên diện tích bề mặt theo tải trọng chất rắn là diện tích tính toán.
Đường kính bể lắng:
D = π
SA×4 =
π86,44×4
= 7,56 (m)
Đường kính ống phân phối trung tâm:
d = 20% D = 0,2×7,56 = 1,51 (m)
Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng hL = 3,2 m, chiều cao lớp bùn lắng hb = 1,2
m và chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m. Độ dốc đáy bể 8%. [1, tr 507]
Chiều cao tổng cộng của bể:
H = hL + hb + hbv = 3,2 + 1,2 + 0,3 = 4,7 (m)
Chiều cao ống phân phối trung tâm:
Htt = 60% hL= 0,6 × 3,2 = 1,92 (m)
Kiểm tra lại thời gian lưu nước ở bể lắng:
Thể tích phần lắng: [1, tr 508]
( ) ( ) 84,1372,351,156,744
2222 =×−×=×−×= ππLL hdDV (m3)
Thời gian lưu nước: [1, tr 508]
t = rtb
L
V
+h = 4,2267,26
84,137
+ = 2,8 (h)
Thể tích phần chứa bùn:
Vb = AS × hb = 44,86 × 1, = 53,83 (m3)
Thời gian lưu giữ bùn trong bể: [1, tr 50]
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 49GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
38,24,22
24
97,283,53 =
+=
+=
rw
bb QQ
Vt
(h)
Tải trọng máng tràn:
La = D
QQ rtb
×+
π
ngày
= 56,7
6,537640
×+
π = 49,6 (m3/m.ngày)
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép La < 500 m3/m.ngày. [1, tr 508]
Bảng 3.8 Các thông số chính của bể lắng ly tâm đợt 2
Thông số Đơn vị Giá trịKích thước bể lắng:
- Đường kính
- Chiều cao
m
m
7,56
4,7 Kích thước ống phân phối trung tâm:
- Đường kính
- Chiều cao
m
m
1,51
1,92 Thời gian lưu nước h 2,8 Thời gian giữ bùn trong bể h 2,38
3.2.9 Bể tiếp xúc Chlorine:
Chọn thời gian lưu của nước thải trong bể t = 40 phút. Do một lượng clo mất đi
oxy hóa các chất hữu cơ còn lại trong nước thải, vì vậy lượng clo cho vào có thể lấy C
= 8 mg/l [Bảng 10.14,1 tr 473]
Thể tích bể tiếp xúc:
V = htbQ
× t = 26,67 × =
60
40
17,78 (m3)
Chọn vận tốc dòng chảy trong bể tiếp xúc v = 2,5 m/phút. [1, tr 473]
Tiết diện ngang bể tiếp xúc:
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 50GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Hình 3.9 Cấu tạo bể tiếp xúc chlorine
1. Máng trộn Clo
2. Ngăn nước chảy
1
2
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
An = 18,0602,5
67,26h
=×
=v
Qtb (m2)
Giả sử chiều cao hữu ích của bể tiếp xúc h = 0,6 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m
Vậy chiều cao tổng cộng của bể:
H = h + hbv = 0,6 + 0,3 = 0,9 (m)
Chiều rộng của bể:
B = 3,06,0
18,0 ==h
An (m)
Chiều dài tổng cộng của bể:
L = 8,986,003,0
78,17 =×
=×hB
V (m)
Kiểm tra tỷ số L : B = 98,8 : 0,3 = 329 (>10). [1, tr 474]
Vậy việc chọn kích thước trên là thích hợp
Để giảm chiều dài xây dựng có thể chia bể ra làm 10 ngăn chảy dích dắc. Chiều
dài của mỗi ngăn là 0,3 m. Chiều dài của mỗi ngăn là:
L = 88,93,0106,0
78,17
10=
××=
× wh
V m
Bảng 3.9 Thông số tính toán của bể tiếp xúc clo
Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước phút 40 Thể tích bể m3 17,78 Vận tốc dòng chảy trong bể m/phút 2,5 Tiết diện ngang của bể m2 0,18 Kích thước bể:
- Số ngăn
- Chiều dài
ngăn
m
m
10
9,88
0,3
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 51GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
- Chiều rộng
- Chiều cao m 0,9
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 52GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
KẾT LUẬN
Để thiết kế một hệ thống xử lý nước thải không phải là một việc dễ dàng, nó đòi
hỏi phải qua một quá trình khảo sát và phân tích lâu dài để có được những số liệu
chính xác. Tuy nhiên với tính chất giả định của Đồ án thì tôi đã chọn phương án và các
thông số đã được khảo sát trước thông qua tài liệu tham khảo, kết hợp với kiến thức
tìm hiểu được tôi đã hoàn thành Đồ án: “ Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy
chế biến thủy sản đông lạnh với năng suất 8 tấn sản phẩm/ngày ”
Đây là một đề tài có ý nghĩa thực tiễn lớn, với công nghệ đưa ra có thể ứng
dụng để xử lý nước thải có thành phần tương tự, góp phần vào việc xử lý nước thải để
bảo vệ môi trường và sức khoẻ cho người dân sống trong vùng lân cận nhà máy trước
khi nước thải được thải ra môi trường. Tuy nhiên, bên cạnh các biện pháp kỹ thuật
cũng cần vận động các doanh nghiệp nhà máy để có thể phối hợp một cách có hiệu quả
nhất.
Trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô. Tôi xin chân thành cảm ơn.
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 53GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2004) Xử lí nước thải
đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại Học Quốc Gia TP
Hồ Chí Minh.
[2] Lâm Vĩnh Sơn, Bài Giảng kỹ thuật xử lí nước thải
[3] Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học,
NXB Giáo Dục.
[4] Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán các công trình xử lý nước thải, NXB Xây
Dựng Hà Nội.
[5] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên, Sổ tay quá trình và thiết bị công
nghệ hoá chất, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội.
[6] Phan Anh Linh, Bài tập lớn : Báo cáo đánh giá tác động môi trường nhà máy
thủy sản Thọ Quang, Lớp 01MT – Đại Học Đà Nẵng – Trường Đại Học Bách Khoa.
[7] Trần Thế Truyền (2006), Cơ sở thiết kế nhà máy, Đại học Đà Nẵng – Trường Đại
học Bách Khoa
SVTH: Võ Quốc Hướng Trang 54GVHD: TS. Bùi Xuân Đông