Đề tài Nhà máy chế biến thủy hải sản Thiên Mã

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CƠNG TY Nhà Máy Chế Biến Thủy Hải Sản Thiên Mã. Chủ đầu tư Cơng ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Xuất Nhập Khẩu Thủy Sản Thiên Mã. Trụ sở chính: 75/35 trần phú, phường Cái Khế, quận Ninh Kiều, TP. Cần Thơ Địa điểm thực hiện - Thuộc lơ 16A-18, Khu CN Trà Nĩc I, phường Trà Nĩc, quận Bình Thủy, TP. Cần Thơ. Quy mơ của nhà máy Diện tích 10.023,20 m2 thời hạn 40 năm để xây dựng nhà xưởng sản xuất và dự phịng phát triển thời gian tới. Xây dựng hồn chỉnh và đưa vào hoạt động vào tháng 02/2007, cơng suất thiết kế 4.284 tấn sản phẩm/năm sản xuất ổn định Sản phẩm chủ yếu của nhà máy là Fillet cá Tra đơng lạnh, kế hoạch sản xuất hàng năm theo cơng suất thiết kế như sau: Bảng: Cơng suất hoạt động nhà máy Fillet cá tra Năm 1 Năm 2 Năm 3 Năm 4 Năm 5 Sản lượng (tấn) 3.427 3.856 4.070 4.284 4.284 Nhà máy cĩ 430 lao động, trong số đĩ lao động gián tiếp khoảng 30 người được trả lương ổn định theo cơng việc được giao, cịn lại là lao động trực tiếp sẽ nhận lương theo mức khốn sản phẩm hoặc khối lượng cơng việc hồn thành. Điều kiện tự nhiên của khu vực Nhiệt độ: Nhiệt độ khơng khí là yếu tố ảnh hưởng rất mạnh mẽ đến quá trình lan truyền và chuyển hố chất ơ nhiểm. Nhiệt độ càng tăng cao thì tốc độ lan truyền và chuyển hố chất ơ nhiểm trong mơi trường càng lớn. Nhiệt độ khơng khí dao động trong khoảng ( 26,8-27.5 0C ). Nhiệt độ trung bình/năm là 26,4 0C. Nhiệt độ này thích họp cho sự phát Độ ẩm và chế độ mưa: Mưa cĩ tác dụng làm pha lỗng các chất thải, lượng mưa càng lớn thì mức độ ơ nhiễm khơng khí và nước càng giảm. Lượng mưa trung bình hằng năm: 1.666 mm. Độ ẩm khơng khí: 75-90 %. Bão: Tần xuất bảo xuất hiện rất thấp. Bốc hơi: Lượng bốc hơi trung bình/năm từ 950-1200. Mùa mưa lượng bốc hơi ít hơn mùa khơ(55-99 mm). Chế độ giĩ: Giĩ là yếu tố quan trọng trong việc lan truyền chất ơ nhiễm khơng khí. Tốc độ giĩ càng cao thì chất ơ nhiễm được vận chuyển càng xa nồng độ chất ơ nhiễm càng được pha lỗng bởi khơng khí sạch.Khi tốc độ giĩ nhỏ hoặc lặng giĩ thì chất ơ nhiễm chụp ngay xuống mặt đất gây nên tình trạng ơ nhiễm cao tại khu vực chế biến. Tốc độ giĩ trung bình trong năm 1,6 m/s. Trong năm cĩ 63 ngày cĩ dơng, tốc độ giĩ dơng cao nhất trong năm ghi nhận được là 31 m/s. Số ngày cĩ dơng xảy ra trong các tháng 5 đến tháng 10.Tốc độ giĩ và hướng giĩ thay đổi phụ thuộc vào từng thời kỳ trong mùa. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, giĩ Tây Nam từ biển thổi vào. Mùa khơ, giĩ Đơng Bắc và giĩ Đơng Nam từ lục địa thổi qua gây khơ. Chất lượng khơng khí Tại Thành Phố Cần Thơ Nhìn chung, mơi trường khơng khí của khu vực thực hiện dự án bị ơ nhiễm chủ yếu do bụi và tiếng ồn mà chủ yếu từ hoạt động giao thơng. Mơi trường khơng khí ở khu vực thực hiện dự án được thể hiện ở bảng sau. Bảng: Chất lượng khơng khí STT Chất ơ nhiễm Đơn vị đo Kết quả TCVN 5937-2005 1 Bụi mg/m3 0,31 0,3 2 SO2 mg/m3 0,09 0,35 3 NO2 mg/m3 0,06 0,2 4 CO mg/m3 1,53 30 Qui trình sản xuất của nhà máy: Nhà Máy Chế Biến Thủy Hải Sản Thiên Mã bao gồm hai phân xưởng: Phân xưởng chế biến Fillet cá Tra, cá Basa; Phân xưởng chế biến mực, bạch tuộc. Mỗi phân xưởng bao gồm nhiều qui trình sản xuất và được căn cứ vào thành phẩm của mổi phân xưởng. Sau đây tơi xin giới thiệu qui trình sản xuất của nhà máy: Quy trình chế biến Fillet cá Tra, cá Basa: Nguyên liệu Cấp đông fillet Rửa, lạng Xếp khuôn Định hình Thành phẩm Cân định lượng Đóng gói Xuất kho thành phẩm Nhập kho trữ đông -200C Quy trình chế biến mực, bạch tuộc Nguyên liệu Xử lý nội tạng Phân màu Cấp đông Lên khuôn Phân loại kích cỡ Cân, đóng gói Nhập kho ttrữ đông -200C Xuất kho thành phẩm Nước thải nhà máy: 2302 m3/ngày Nước thải sản xuất: Do đặc trưng của quá trình chế biến thuỷ hải sản nên lượng nước của cơng ty tập trung chủ yếu vào là nước sử dụng cho khâu rửa nguyên liệu ban đầu.Lượng nước thải theo tính tốn của cơng ty sau khi qua hệ thơng xử lý là rất lớn khoảng 2250 m3/ngày Bảng : Kết quả phân tích mẫu nước thải sản xuất của nhà máy TT Các chỉ tiêu Kết qủa Đơn vị TCVN (5945 – 2005) Loại A 1 SS 1.500-2.000 mg/l 50 2 COD 2.000-2.200 mg/l 50 3 BOD5 1.400-1.800 mg/l 30 4 Tổng Nitơ 150-250 mg/l 15 5 Tổng Photpho 25-30 mg/l 4 6 Dầu mỡ động vật 150-250 mg/l 10 Nguồn: Dự án đầu tư xây dựng nhà máy chế biến thủy sản Nước thải sinh hoạt: 52 m3 /ngày Nước thải sinh hoạt trong Cơng ty được sinh ra từ các khâu: vệ sinh cá nhân, tắm, giặt,…Do đặc trưng của của quá trình chế biến thuỷ hải sản các chất ơ nhiễm được thể hiện dưới bảng sau. Bảng : Tải lượng và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải sinh hoạt STT Thơng số Tải lượng, g/người.ngày Nồng độ, mg/l 1 SS 30-50 206-294 2 BOD 35-50 206-294 3 COD 115-125 676-735 4 Tổng Nitơ 6-17 35-10 5 Tổng Photpho 3-5 18-29 Nguồn: Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải sinh hoạt quy mơ vừa và nhỏ Chương II: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH XỬ LÝ II.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI II.1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ LÝ HỌC Bảng II.1 Ứng dụng của các cơng trình và thiết bị để xử lý lý học Cơng trình hoặc thiết bị Ứng dụng Lưu lượng kế Theo dõi, quản lý lưu lựơng nước thải Song chắn rác Loại bỏ rác cĩ kích thước lớn Thiết bị nghiền rác Nghiền các loại rác cĩ kích thước lớn, tạo nên một hỗn hợp nước thải tương đối đồng nhất Bể điều lưu Điều hịa lưu lượng nước thải cũng như khối lượng các chất ơ nhiễm Thiết bị khuấy trộn Khuấy trộn các hĩa chất và các khí với nước thải, giữ các chất rắn ở trạng thái lơ lững. Bể tạo bơng cặn Tạo điều kiện cho các hạt nhỏ liên kết lại với nhau thành các bơng cặn để chúng cĩ thể lắng. Bể lắng Loại các cặn lắng và cơ đặc bùn. Bể tuyển nổi Loại các chất rắn cĩ kích thước nhỏ cịn sĩt lại sau khi xử lý nước thải, cĩ tỉ trọng bằng tỉ trọng nước. Siêu lọc Như bể lọc cũng được ứng dụng để lọc tảo trong các hồ cố định chất thải. Trao đổi khí Đưa thêm vào hoặc khử đi các chất khí trong nước thải. Bể lọc Loại bỏ các chất rắn cĩ kích thước nhỏ cịn sĩt lại. Làm bay hơi và khử các chất khí Khử các chất hữu cơ bay hơi trong nước thải. Khử trùng Loại bỏ các vi sinh vật bằng tia UV. Nguồn: Wastewater Engiineering: treatment, reuse, disposal 1991. Xử lý lý học là một giai đoạn trong hệ thống xử lý nước thải, bản chất của phương pháp này là làm sạch sơ bộ nước thải trước khi xử lý sinh học. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, khi mức độ cần thiết làm sạch nước thải khơng cao lắm và điều kiện vệ sinh cho phép thì phương pháp xử lý lý học giữ vai trị chính trong hệ thống xử lý. II.1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HĨA HỌC Phương pháp xử lý hĩa học là đưa vào nước thải một hĩa chất nào đĩ. Hĩa chất này tác dụng với các chất ơ nhiễm cĩ trong nước thải để tạo thành cặn lắng hay chất hịa tan khơng độc hại. Bảng II.2. Ứng dụng quá trình xử lý hĩa học. Quá trình Ứng dụng Trung hịa Để trung hịa các loại nước thải cĩ độ kiềm hoặc độ axit cao Keo tụ Loại bỏ phospho và tăng hiệu quả lắng của các chất rắn lơ lửng trong các cơng trình lắng sơ cấp. Hấp phụ Loại bỏ các chất hữu cơ khơng thể xử lý được bằng các phương pháp xử lý hĩa học hay sinh học thơng dụng. Cũng được dùng khử clo của nước thải sau xử lý. Khử trùng Để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh. Các phương pháp thường sử dụng là: Chlorine, Chlorinedioxit… Khử Clo Để loại bỏ các hợp chất của chlorine cịn sĩt lại sau quá trình khử trùng bằng clo Các quá trình khác Nhiều loại hĩa chất sử dụng để đạt một mục tiêu nào đĩ Nguồn: Wastewater Engineering: treament, reuse, disposd 1991 II.1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC Qúa trình xử lý sinh học thường đi theo sau quá trình xử lý cơ học để loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải nhờ hoạt động của các vi khuẩn. Tùy theo nhĩm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay hiếm khí mà người ta thiết kế các cơng trình khác nhau và tùy vào nhĩm vi khuẩn, vi sinh vật mà các quá trình xử lý hiếu khí hay quá trình xử lý yếm khí. II.1.3.1 SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH HIẾU KHÍ Quá trình oxi hĩa ( hay dị hĩa) (COHNS) + O2 + vi khuẩn hiếu khí CO2 + NH4 + Sản phẩm khác + năng lượng chất hữu cơ Quá trình tổng hợp (hay đồng hĩa) (COHNS) + O2 + vi khuẩn hiếu khí + năng lượng C5H7O2N Khi hàm lượng chất hữu cơ thấp hơn nhu cầu của vi khuẩn, vi khuẩn sẽ trải qua quá trình hơ hấp nội bào hay là tự oxi hĩa để sử dụng nguyên sinh chất của bản thân chúng làm nguyên liệu. C5H7O2N + 5O2 5CO2 +NH4+ + 2 H2O + năng lượng Nước thải đầu vào BOD Các chất nền khơng phân hủy Sinh khối Nước thải đầu ra CO2,H2O (SO42-, NO3-)… Hình II.1 Sơ đồ quá trình phân hủy hiếu khí II.1.3.2 SƠ LUỢC VỀ QUÁ TRÌNH YẾM KHÍ Trong điều kiện yếm khí, vi khuẩn yếm khí sẽ phân hũy chất hữu cơ sau: (COHNS) + vi khuẩn yếm khí CO2 + H2S + NH4+ + CH4 + các chất khác + năng lượng (COHNS) + vi khuẩn yếm khí + năng lượng C5H7O2N Thành phần hỗn hợp khí sản sinh ra từ quá trình phân hũy yếm khí bao gồm: Methane (CH4) 55 - 65% Carbon Deoxide (CO2) 35 - 45% Nitrogen (N2) 0 - 3% Hydrogen (H2) 0 – 1% Hydrogen Sulfide (H2S) 0 – 1% Quá trình yếm khí là một quá trình phức tạp, liên hệ đến hàng trăm phản ứng và chất trung gian, mỗi phản ứng sẽ được tiếp xúc bởi một loại enzyme hay chất xúc tác. Nĩi chung quá trình yếm khí diến ra qua các giai đoạn sau: Thủy phân hay quá trình cắt ngắn mạch các chất hữu cơ cao phân tử. Tạo axit. Sinh khí methane. Cĩ 4 nhĩm vi khuẩn chính tham gia vào quá trình lên men yếm khí: Các vi khuẩn thủy phân và lên men chất hữu cơ. Các vi khuẩn thuộc nhĩm acetogenic (tạo ra acetate và H2). Nhĩm vi khuẩn sử dụng acetate để tạo ra methane. Nhĩm vi khuẩn sử dụng hydrogen để tạo ra methane. Chất hữu cơ (carbohydrate, protein, lipids) Thủy phân và lên men Axit béo Khử hydrogen của nhĩm Acetogenic Hydrogen hĩa của nhĩm Acetogenic Acetate H2 + CO2 Khử nhĩm cacboxyl của Acetate Tạo methane bởi phản ứng khử CH4 + CO2 CH4 +H2O Hình II.2 Ba giai đoạn của quá trình lên men yếm khí (Nguồn: Melnerny, MJ and Bryant, M.P. 1980) Chất hữu cơ cao phân tử Axit hữu cơ Acid acêtic H2 Methane 4% 24% 20% 52% 76% 72% 28% Hình II.3 Dịng vật chất (năng lượng) của quá trình lên men yếm khí theo % (Nguồn: Melnerney, M.J Bryant, N.P. 1980) II.2 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY II.2.1 QUI TRÌNH XỬ LÝ 1 Bùn cặn Hồn lưu bùn Nước thải đầu vào Bể UASB Bể điều lưu Bể lắng sơ cấp Bể bùn hoạt tính Bể lắng thứ cấp Bể khử trùng Sân phơi bùn Song chắn rác Bùn cặn Hồn lưu nước Nước thải đã xử lý Hình II.4 Sơ đồ xử lý nước thải theo qui trình 1 +Ưu điểm: - Xử lý nước thải cĩ hàm lượng chất hữu cơ cao - Nước thải đầu ra khơng gây mùi hơi. - Cĩ thể tận dụng nguồn khí gas. + Nhược điểm: -Chi phí xây dựng cao. II.2.2 QUI TRÌNH XỬ LÝ 2 Bùn cặn Hồn lưu bùn Nước thải đầu vào Bể lắng cát Bể lắng sơ cấp Bể bùn hoạt tính Bể lắng thứ cấp Bể khử trùng Sân phơi bùn Song chắn rác Bùn cặn Hồn lưu nước Nước thải đã xử lý Bể điều lưu Hình II.5 Sơ đồ qui trình xử lý nước thải 2 +Ưu điểm: - Xử lý nước thải cĩ hàm lượng chất hữu cơ cao - Nước thải đầu ra khơng gây mùi hơi. + Nhược điểm: - Chi phí xây dựng cao. - Hiệu xuất khơng đảm bảo lắm. II.2.3 QUI TRÌNH XỬ LÝ 3 II.3 MƠ TẢ SƠ ĐỒ CỘNG NGHỆ CÁC HẠNG MỤC CỦA HỆ THỐNG II.3.1 Song chắn rác: Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn cĩ kích thước lớn trong nước thải để đảm bảo cho bơm, van và các đường ống khơng bị nghẽn bởi rác. Kích thước tối thiểu của rác bị giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách các thanh kim loại của song chắn rác. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dịng chảy người ta thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cị rác thủ cơng hoặc cơ giới. Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe hở của các song thay đổi. Bảng Các giá trị thơng dụng để thiết kế song chắn rác Chỉ tiêu Cào rác thủ cơng Cào rác cơ giới Kích thước của các thanh Bề dày( cm) Bề bản( cm) 0,51¸1,52 2,54 ¸3,81 0.51 ¸1,52 2,54 ¸3,81 Khoảng cách giữa các thanh( cm) 2,54 ¸5,08 1,52 ¸7,62 Độ nghiêng song chắn rác theo trục thẳng đứng (độ) 30 ¸45 0 ¸ 30 Vận tốc dịng chảy(m/s) 0,31 ¸ 0,62 0,62 ¸0,99 Độ giản áp cho phép( cm) 15,24 15,24 Nguồn : Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 II.2. Bể lắng cát: Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sạn , sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải . Trong nước thải, bản thân chúng khơng độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các cơng trình thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mịn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải cĩ bể lắng cát. Bể lắng cát thường đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đơi khi người ta đăt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn rác cĩ lợi hơn cho việc quản lý bể. Ở đây phải tính tốn như thế nào cho các hạt cát và các hạt vơ cơ cần loại bỏ lắng xuống cịn các chất hữu cơ lơ lững khác trơi đi. Bể lắng cát được áp dụng lâu đời nhất là bể lắng cát chuyển động dọc theo dịng chảy, trong bể này ta khống chế vận tốc dịng chảy để tạo diều kiện cho các hạt cát, sỏi lắng xuống cịn các hạt hữu cơ khác sẽ theo dịng chảy trơi ra ngồi. Vận tốc dịng chảy được khống chế ở mức 0,3 m/ s, nhằm tạo dủ thời gian để các hạt cát lắng xuống đáy bể. với vận tốc này hầu hết các hạt chất hữu cơ dều dược dưa ra khỏi bể và vẫn ở trạng thái lơ lửng. Thơng thường thì các bể này được thiét kế đẻ lắng các hạt cĩ kích thươc lớn hơn 0,15 mm. Chiều dài bể phụ thuộc vào chiều sâu cần thiết để lắng các hạt ở vận tốc thiết kế, diện tích mặt cắt đứng của bể được điều chỉnh vận tốc dịng chảy và số bể . Cần phải hạn chế dịng chảy rối xảy ra ở đầu vào và đầu ra của bể, người ta đề nghị tăng chiều dài lý thuyết lên 50% để thoả mãn vấn đề này Bảng 3.2: Các giá trị thiết kế bể lắng cát Thơng số Khoảng biến thiên Giá trị thơng dụng Thời gian lưu tồn nước ( giây) Vận tốc chuyển động ngang ft/ s Tốc độ lắng của hạt ft/ min Giữ lại trên lưới cĩ đường kính 0,21 mm Giữ lại trên lưới cĩ đường kính 0,15 mm Độ giảm áp % độ sâu diện tích ướt trong kênh dẫn Hạn chế dịng chảy rối ở đầu vào và đầu ra 45 - 90 0,8 - 1,3 3,2 - 4,2 2,0 - 3,0 30 - 40 2 Dm - 0,5 L 60 1,0 3,8 2,5 36 Nguồn : Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 Chú ý thời gian tồn lưu nước nếud quá nhỏ sẽ khơng đảm bảo hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ cĩ các chất hữu cơ lắng. Các bể lắng hường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường rây đẻ cơ giới hố việc xả cặn II.3 Bể điều lưu: Trong quá trình xử lý nước thải cần phải điều hồ lượng dịng chảy. Trong quá trình này thực chất là thiết lập hệ thống điều hồ lưu lượng và nồng độ chất ơ nhiễm trong nước thải nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho các cơng trình phía sau hoạt động ổn định. Nước thải cơng ty được thải ra với lưu lượng biến đổi theo thời vụ sản xuất, giờ mùa. Trong khi đĩ các hệ thống sinh học phải được cung cấp nước thải đều đặn về thể tích cũng như các chất cần xử lý 24/24 giờ. Do đĩ sự hiện diện của bể điều lưu là hết sức cần thiết. Bể điều lưu cĩ chức năng điều hịa lưu lượng nước thải và các chất cần xử lý để đảm bảo hiệu quả cho các quá trình xử lý sinh học phía sau, nĩ chứa nước thải và các chất cần xử lý ở những giờ cao điểm rồi phân phối lại cho các giờ khơng hoặc ít sử dụng để cung cấp ở một lưu lượng nhất định 24/24 giờ cho các hệ thống xử lý sinh học phía sau. Các lợi ích của bể điều lưu như sau: Bể điều lưu làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do đĩ nĩ hạn chế hiện tượng “shock” của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây dựng các bể sinh học. Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha lỗng hoặc trung hịa ở mức độ thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật . Trong thực tế bể điều lưu được xây dựng lớn hơn thể tích thiết kế 10 ¸20% để phịng ngừa các trường hợp khơng tiên đốn được sự cố biến động hàng ngày của lưu lượng, trong một số hệ thống xử lý người ta cĩ thể bơm, hồn lưu một số nước thải về bể điều lưu. II.4 Bể tuyển nổi : Bể tuyển nổi được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn hoặc lỏng ra khỏi hỗn hợp nước thải và cơ đặc bùn sinh học. Trong xử lý nước thải, bể tuyển nổi được sử dụng chủ yếu để laọi các chất lơ lửng và cơ dặc bùn sinh học. Lợi điểm chủ yếu của bể tuyển nổi là nĩ cĩ thể loại các hạt chất rắn nhỏ, cĩ vận tốc lắng chậm trong một thời gian ngắn Bể tuyển nổi gồm cĩ các loại Bể tuyển nổi theo trọng lượng riêng Bể tuyển nổi bằng phương pháp điện phân Bể tuyển nổi bằng cách hồ tan khơng khí ở áp suất cao Bể tuyển nổi bằng sục khí Bể tuyển nổi theo kiểu tạo chân khơng Trong phạm vi đề tài, ta chọn bể tuyển nổi bằng cách hồ tan khơng khí ở áp suất cao Bể tuyển nổi bằng cách hồ tan khơng khí ở áp suất cao Theo cách này khơng khí được hồ tan vào nước thải ở áp suất cao vài atm, sau đĩ nước thải được đưa trở lại áp suất thường của khí quyển. lúc này khơng khí trong nước thải sẽ phĩng thích trở lại vào áp suất khí quyển dưới dạn các bọt khí nhỏ. Các bọt khí này sẽ bám vào các hạt chất rắn tạo lực nâng các hạt chất rắn này nổi lên bề mặt của bể, sau đĩ các chất rắn này được loại bỏ bằng các thanh gạt. I.1.5. Bể lắng sơ cấp: Bể lắng làm nhiệm vụ tách các chất lơ lửng cịn lại trong nước thải (sau khi qua bể lắng cát) cĩ tỷ trọng lớn hơn hoặc nhỏ hơn tỷ trọng của nước dưới dạng lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước. Thơng thường bể lắng cĩ ba loại chủ yếu: bể lắng ngang (nước chuyển động theo phương ngang), bể lắng đứng (nước chuyển động theo phương thẳng đứng), và bể lắng ly tâm (nước chuyển động từ tâm ra xung quanh) thường cĩ dạng hình trịn trên mặt bằng. Ngồi ra, cịn một số dạng bể lắng khác như bể lắng nghiêng, bể lắng được thiết kế nhằm tăng cường hiệu quả lắng. Trước khi đi vào giai đoạn xử lí sinh học, hàm lượng chất rắn lơ lững trong nước thải SS 150mg/l. Chiều cao của bể : 3.084m h 4.572m (Trịnh Xuân Lai, 2000 Bảng 3.4 Vài giá trị của hằng số thực nghiệm a,b ở t200c. Chỉ tiêu a(giờ) b(giờ) Khử BOD5 0.018 0.020 Khử cặn lơ lững 0.0075 0.014 ( Nguồn: Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lí nước thải của Trịnh Xuân Lai) Bảng 3.5 Hiệu quả loại bỏ chất ơ nhiễm sau khi qua bể lắng sơ cấp Thơng số Hiệu suất xử lí (%) TSS 40 - 70 BOD5 25 – 40 COD 20 – 30 TP 5 – 10 Vi khuẩn 50 – 60 (Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991.) Bảng 3.6 Một số giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng sơ cấp hình trụ trịn và hình chữ nhật. Thơng số Giá trị Khoảng biến thiên Thơng dụng Hình chữ nhật Sâu (m) 3 – 4.6 3.7 Dài (m) 15.2 – 91.4 24.4 – 39.6 Rộng (m) 3.0 – 24.4 4.9 – 9.7 Vận tốc thiết bị gạt váng và cặn (m/phút) 0.6 – 1.2 0.9 Hình trụ trịn Sâu (m) 3.0 – 4.6 3.7 Đường kính (m) 3.0 – 61 12.2 – 45.8 Độ dốc của đáy (m/m) 0.063 – 0.167 0.083 Vận tốc thiết bị gạt váng và cặn (vịng/phút) 0.02 – 0.05 0.03 (Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991.) Bể bùn hoạt tính: Xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính bao gồm bể chứa khí và bể lắng, vi sinh vật kết bơng được tách ra ở bể lắng và hồn lưu lại bể hiếu khí để duy trì nồng độ cao của vi sinh vật cĩ hoạt tính, lượng bùn thừa được tách ra đưa vào bể nén bùn hay các cơng trình xử lý bùn khác để đảm bảo cĩ oxy thường xuyên và trộn đều nước thải với bùn hoạt tính, cần phải cung cấp khí cho bể hiếu khí bằng hệ thống sục khí. Bể bùn hoạt tính là một qui trình xử lý sinh học hiếu khí trong bể khơng cĩ giá bám cho vi khuẩn . Việc loại bỏ BOD, keo tụ, các hạt keo khơng lắng và cố định các chất hữu cơ được thực hiện bởi vi sinh vật, chủ yếu là các vi khuẩn. Các vi sinh vật được sử dụng để chuyển hĩa các hạt keo và các chất hữu cơ thành các chất khí và các tế bào vi khuẩn mới. Do đĩ các tế bào vi khuẩn cĩ tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng riêng của nước nĩ cĩ thể tách khỏi nước thải bằng phương pháp lắng trọng lực. Thời gian lưu của nước thải, chế độ nạp nước và các chất hữu cơ trong bể phản ứng: Theo số liệu của Mỹ, thời gian cư trú trung bình của vi khuẩn trong bể theo thể tích bể 5 ¸ 15 ngày, thời gian lưu tồn nước trong bể 4 ¸ 8 giờ. Hiệu suất sục khí và tỷ lệ thức ăn trên vi sinh vật (F/M) nên giữ trị số DO = 1,5 ¸ 4 mg/l tại mọi khu vực trong bể, trên 4mg/l khơng tăng hiệu suất mà cịn tốn điện. Đối với F/M lớn hơn 0,3mg/l, lượng khơng khí cần thiết 30 ¸ 55m3/kgBOD5 được xử lý( hệ thống tạo bọt khí), 24 ¸ 36 m3/kgBOD5 được xử lý (hệ thống sục khí tạo bọt mịn). Nếu F/M nhỏ hơn 0,3mg/l lượng khơng khí cần thiết sẽ tăng lên. Thơng thường khi sử dụng hệ thống bơm nén khí với hệ thống khuếch tán khí người ta cần 3,75¸15m3 khơng khí trên một m3 nước thải. Đối với các thiết bị cơ khí khấy đảo để sục khí cần 1¸1,5kgO2/kgBOD5 được xử lý, theo thực nghiệm ở bể bùn hoạt tính khuấy hồn chỉnh cho thấy giá trị F/M nằm trong khoảng 0,2 ¸ 1,0. Bể lắng thứ cấp: Bể lắng thứ cấp dùng để loại bỏ các tế bào vi khuẩn nằm ở dạng các bơng cặn. Bể lắng thứ cấp cĩ hình dạng cấu tạo gần giống với bể lắng sơ cấp, tuy nhiên thơng số thiết kế về lưu lượng nạp nước thải trên một đơn vị diện tích bề mặt của bể khác rất nhiều. Ta cĩ thể tham khảo các thơng số thiết kế theo bản sau. Bảng 3.3 Các thơng số tham khảo để thiết kế bể lắng thứ cấp Loại bể xử lý Lưu lượng nạp nước m3/m2.d Lưu lượng nạp chất rắn kg/m2h Chiều sâu của bể m Trung bình Tải đỉnh Trung bình Tải đỉnh Bùn hoạt tính thơng khí bằng khơng khí (ngoại trừ loại thơng khí kéo dài) 16,3 ¸ 32,6 40,7 ¸ 48,9 3,9 ¸5,9 9,8 3,66¸6,1 Bùn hoạt tính thơng khí bằngoxy tinh khiết 16,3 ¸ 32,6 40,7 ¸48,9 4,9 ¸6,8 9,8 3,66¸6,1 Bùn hoạt tính thơng khí kéo dài 8,2 ¸ 16,3 24,4 ¸32,6 1 ¸ 4,9 6,8 3,66¸6,1 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 16,3 ¸ 24,4 40,7 ¸48,9 2,9 ¸ 4,9 7,8 3,05¸4,57 Đĩa quay sinh học Nước thải thứ cấp 16,3 ¸ 32,6 40,7 ¸ 48,9 3,9 ¸5,9 9,8 3,05¸4,57 Nước thải nitrat hĩa 16,3 ¸ 24,4 32,6 ¸ 40,7 2,9 ¸4,9 7,8 3,05¸4,57 Nguồn : Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 II.7.Bể khử trùng: Để hồn thành cơng đoạn xử lý nước thải dùng chclorine. Nước thải và dung dịch chclor( phân phối qua ống châm lổ hoặc suốt chiều ngang của bể trộn) được cho vào bể trộn trang bị một máy khuấy vận tốc cao, thời gian lưu tồn của nước thải và dung dịch chclorine trong bể khơng ngắn hơn 30 giây. Sau đĩ nước thải đã trộn lẫn với dung dịch chclorine được cho chảy qua bể tiếp xúc được chia thành những kênh dài và hẹp theo đường gấp khúc. Thời gian tiếp xúc giữa chclorine và nước thải từ 15 ¸ 45 phút, ít nhất phải giữ được 15 phút ở tải đỉnh. Bể tiếp xúc chclorine thường được thiết kế theo kiểu plug_flow. Tỷ lệ dài : rộng từ 10:1 đến 40:1. Vận tốc tối thiểu của nước thải từ 2 ¸ 4,5m/phút để tránh lắng bùn trong bể. II.8. Sân phơi bùn: Bùn thải ra từ bể tuyển nổi, bể lắng sơ cấp và bể lắng thứ cấp được đưa ra sân phơi bùn. Sân phơi bùn được coi là một cơng đoạn làm khơ bùn, làm giảm ẩm độ bùn xuống cịn khoảng 70 ¸ 80% , nghĩa là hàm lượng vật chất khơ trong bùn tăng lên đến 20 ¸ 30%. Vì diện tích đệm của nhà máy lớn nên thích hợp cho thiết kế sân phơi bùn. Đáy sân phơi bùn thường làm bằng bêtơng cốt thép để đảm bảo cách ly nước rỉ từ bùn vào nước ngầm và cĩ mái che di động tránh nước mưa đổ vào. Chỉ tiêu thiết kế làm giảm ẩm độ bùn xuống cịn 75% Chiều dày lớp bùn là 8cm( thời gian phơi 3 tuần). Chiều dày lớp bùn là 10cm( thời gian phơi 4 tuần). Chiều dày lớp bùn là 12cm( thời gian phơi 6 tuần). TÍNH TỐN CÁC HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH Lưu lượng nước thải tính tốn: Lưu lượng trung bình ngày đêm: Q = 2302 m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình : (mỗi ngày sản xuất 8h) =0,0799m3/s=79,9 L/s (Nguồn :TCXD 51-2008) K0max =1,6402 K0min =0,5739 Qtbmax = Qtb x K0max = 79,9*1,6402= 131,05 (L/s) =0,131(m3/s) Qtbmin = Qt bx K0min = 79,9*0,5739= 45,85 (L/s) = 0,0127 (m3/s) Tính tốn lại hàm lượng các chất trong nước thải: Lượng nước thải sản xuất hàng ngày là 2250m3. Lượng nước thải sinh hoạt hàng ngày là 52 m3 Dầu mỡ động vật 250 mg/L Tính tốn kênh dẫn nước Chọn vận tốc dịng chảy trong kênh là v = 0,7m/s Diện tích mặt cắt ướt của kênh dẫn: Chọn chiều sâu ngập nước h1 = 0,62 m Chiều rộng kênh dẫn : Chọn chiều cao mặt thống là: h2 = 0,3m Chiều cao thực tế kênh dẫn nước: HK=h1 + h2 = 0,62 +0,3=0,92(m) Tính tốn song chắn rác: Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải qua song chắn rác. Tại đây các thành phần rác cĩ kích thước lớn như: vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây … được giữa lại. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an tồn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải. Bảng 4: Các giá thơng dụng để thiết kế song chắn rác: Chỉ tiêu Khoảng biến thiên Trị thiết kế Vận tốc nước chảy qua song chắn v (m/s) 0,3 ÷ 0,6 0,6 Chiều rộng khe (cm) 2,5 ÷ 5 2,5 Độ nghiêng so với trục đứng β (mm) 30 ÷ 45 45 Bề dày của sắc (cm) 0,51 ÷ 1,52 1,2 Bề bản của sắt (cm) 2,54 ÷ 3,81 2,6 (Theo Ths.Lê Hồng Việt, Giáo trình Phương Pháp Xử Lý Nước Thải, 2003 ) Các thơng số lựa chọn để thuyết kế: Vận tốc qua song chắn V=0,6 m/s Khoảng hở các thanh B=0,025 cm Độ nghiêng với trục cào rác bằng thủ cơng R=450 Bề dày của sắt C=0,012m Chọn gĩc mở rộng =200 Lưu lượng nước thải Qmax=0,131m3/s Chiều rộng kênh dẫn nước thải đến song chắn rác Wt=0.3(m) Chọn chiều sâu ngập nước của đoạn đặt song chắn rác h1=0,62 m Diện tích phần khe hở ngập nước Tổng bề rộng các khe: Giả sử kích thước rác là 3 cm ,chọn chiều rộng khe là B=2,5 cm=0,025m (m) Số khe: (khe) Số thanh: F=N-1= 14-1=13(thanh) chọn 13 thanh Tổng chiều rộng lọt lọng của kênh nơi đặt song chắn rác (m) Như vậy kênh dẫn sẽ được mở từ 0.3(m) --à0.506(m).Để tránh hiện tượng chảy rối chọn gĩc mở rộng 200. Chiều dài đoạn mở rộng: m Chiều dài đoạn thu hẹp: L2=0,5.L1= 0,5*0.28 =0,14m Vận tốc ngay trước song vt=m/s Độ giảm áp: m (Thỏa<0,1554m ) Từ nguồn xả đến hệ thống xử lý là 100 m.,độ dốc kênh dẫn là 0,0033 Chọn h bv=0,3m Chiều cao mương đặt song chắn H=0,62+0,3+0,33+0,44.10-3=1,25m Chiều dài song chắn: (m) Chiều cao tổng cộng của song chắn: (m) Chiều dài nơi đặt song chắn rác 1,25m. Giả sử lượng rác trong nước thải là 3L/năm (TCVN), lượng rác mỗi ngày của cơng ty với 430 người là 3,5 L/ngày =3,5.10-3 m3/ngày.Một ngày thu gom một lần,chiều cao trên sàn khơng quá 0,1 m. Nên chọn sàn cĩ kích thước d x r: 0,612 x 0,05(m) Tổng chiều dài kênh đặt song chắn rác là L= 0,28+0,14+1,25+0,05=1,72m. Vậy song nghiêng 450 ,gồm cĩ 13 thanh, bề dày thanh 12mm, khoảng cách khe hai thanh 2,5cm,chiều dài thanh 2,07 m, vận tốc qua khe 0,6 m/s, chiều cao mương đặt 1,25m, Chiều dài mương 1,72m. Bể Lắng Cát: Giả sử trong nước thải cĩ cát với cỡ hạt là d = 0,2 mm Tra bảng tải trọng bề mặt của bể lắng cát ( theo Trịnh Xuân Lai ), ta cĩ độ lớn thủy lực của hạt 0,2mm là è U0 = 18,7 mm/s = 0,0187 m/s. Chọn K là hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính dịng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát: K = 1,3 ứng với U0 = 24,2mm/s và K = 1,7 ứng với U0 = 18,7mm/s ( Điều 6.3.3 – TCXD-51-84). - Vận tốc nước chảy qua bể: V = 0,3 m/s - Chiều sâu của miệng dưới cống nơi nước thải được đưa vào bể lắng là : 0,5 m - Diện tích bề mặt lắng: A = ( K*Qmax)/ U0 = ( 1,7*0,131 )/0,0187 = 11,9 m2 Tỉ lệ chiều dài và chiều sâu cơng tác: = 1,7 * = 27,3 Chọn chiều sâu cơng tác của bể là H = 0,5 m Chiều dài bể lắng cát ngang: è L = 27,3* 0,5 = 13,65 m Để hạn chế dịng chảy rối ở đầu vào và đầu ra ta chọn chiều dài bể lắng cát là 20,5 m Chiều Rộng của bể: B = = = 0,87 m Chiều sâu chết của bể H1= 0,5 + 0,2 = 0,7 m ( 0,2 m là khoảng cách từ mặt đất đến thành bể để tránh nước mưa chảy tràn 0,5 m là khoảng cách từ miệng cống xả đến mặt đất ). Tính lượng cát: Hệ thống xử lý chung của sản xuất và sinh hoạt (430 người ), lượng cát trong 7 ngày (giả sử hiệu suất lắng là 100% G=(0,04*430*1600 *7)/1000 =192,64 kg + Thể tích cát tích lại trong bể: Vcát = = 0,1204m3 + Chiều sâu lớp cát trong bể: H3 = = = 0,01 m. - Chiều sâu tổng cộng của bể là: Htt = H1 + H + H3 = 0,7 + 0,5 + 0,01 = 1,21 m - Thể tích hữu dụng của bể: Vhd = H*A = 0.5 * 11,9 = 5,95 m3 - Chia bể thành 06 ngăn è Vn = Vhd /6 = 5,95 /6 = 0, 992m3 - Chiều dài mỗi ngăn: Ln = L/6 = 20,5/6= 3,4m - Thời gian tồn lưu trong bể = = 45,4 giây (thỏa 45-90 giây) = = 129,3 giây - Hố thu cát hình chữ nhật + Chọn chiều dài của hố thu cát đúng bằng chiều rộng của bể lắng cát Lh = B = 0,87 m + Chiều rộng của hố thu cát là: bh = 2 m + Chiều cao của cát trong hố thu: Hh = Vcat/(2*0,87) =0,1204/(2*0,87) =0,07m - Sân phơi cát: + Lượng cát được giữ lại trong 05 năm là: G=(0,04*430*1600 *365*5)/1000 =50224 kg è V = = 31,39 m3 + Chọn chiều cao cột cát trong sân là 1m + Chọn sân phơi cát hình vuơng cĩ cạnh là 5,6 m. Bể lắng sơ cấp: Chọn bể lắng đợt 1 dạng trịn, nước thải đi vào từ ống trung tâm, thu nước theo chu vi bể. Loại bỏ các tạp chất lơ lửng cịn lại trong nước thải qua bể điều hịa. Ở đây các chất lơ lửng cĩ tỷ trọng lớn hơn tỷ trọn của nước sẽ lắng xuống đáy. Hàm lượng chất lơ lửng sau khi qua bể lắng đợt 1 cần đạt ≤150 mg/l. Tính tốn bể lắng sơ cấp:: Các thơng số đầu vào: Q = 2302 m3/ngày COD = 758,4 mg/l BOD = 706,4 mg/l SSv = 294,2 mg/l Dầu mỡ = 50 mg/l Pv = 29,98mg/l Nv = 245,14 Bảng 5: Các số liệu tham khảo để thiết kế bể lắng sơ cấp hình vành khăn: Thơng số Giá trị Khoảng biến thiên Trị thiết kế Thời gian lưu tồn θ (giờ) 1,5 ÷ 2,5 Tải trọng bề mặt SOR (m3/m2.d) 31 ÷ 50 50 Tải trọng qua máng thu am (m3/m dài.d) 124 ÷ 490 Hiệu suất loại SS (%) 50 ÷ 65 55 Hiệu suất loại BOD,COD (%) 30 ÷ 40 33 (Theo giáo trình Tính Tốn Thiết Kế Các Cơng Trình Xử lý nước thải, 2000, Trịnh Xuân Lai ) ▪Xác định diện tích bề mặt của bể lắng: Chọn tải trọng bề mặt là 43,986 m3/m2.d A1 = (m2) Đường kính vùng lắng: Đường kính buồng phân phối nước: Diện tích vùng phân phối nước Tổng diện tích của bể lắng: A= A1 +A2 = 52,334+4,5= 56,834 m2 Đường kính tổng cộng của bể: Chọn chiều sâu hoạt động của nước trong bể là h3 = 3,5 Chiều sâu buồng phân phối nước (0,5506)h3 cộng thêm 0,3 m phần nổi lên trên. Vậy chiều cao của buồng phân phối nước là h1=2,3m. Thể tích nước trong phần bể hình trụ: V1=Ah3 = 56,8343,5 = 198,9m3 Thể tích buồng phân phối: Vpp=A2*h1=4,5*2,3=10,35m3 Tính tốn phần chĩp cụt: Tỷ lệ độ dốc đáy bể là 1:12. Chọn: đường kính hố chứa bùn là D3= 2 Chiều sâu phần chĩp cụt: Thể tích phần chĩp cụt: Thể tích phần chứa nước: Vcn = Vcc + V1 = 6,6+198,9= 205,5 m3 Thể tích vùng lắng: Vvl=A1*h3=183,17m3 Kiểm thời gian lưu tồn nước: (Thỏa điều kiện thời gian lưu nước Theo giáo trình Tính Tốn Thiết Kế Các Cơng Trình Xử lý nước thải, 2000, Trịnh Xuân Lai ) Chọn chiều sâu của bể H=3,8m, Chọn chiều sâu buồng phân phối trung tâm h1 =2,3m chiều sâu phần dự trữ h2 =0,3m Chọn chiều sâu hoạt động của nước là h3 =H – h2 = 4 – 0,3 =3,5m Chiều sâu phần chĩp cụt h4 =hcc= 0,27(đáy bể cĩ tỷ lệ 1:12 về tâm) Chiều sâu phần chứa bùn hình trụ: h5 =h3 – h1 – h4 =3,5-2,3-0,27=0,93m Thể tích phần chứa bùn: Vbùn =A1. h5 =52,334.(0,93) =48,7(m3) Tính Hiệu suất khử BOD5, COD, SS. (%) R : hiệu suất khử BOD5, COD, SS . a, b : hằng số thực nghiệm t : thời gian lưu nước 1,91 (giờ). Bảng 6.1:Giá tri hằng số thực nghiệm a,b ở t200c Chỉ tiêu a đơn vị (h) b Khử BOD5 0,018 0,02 Khử SS 0,0075 0,014 Hiệu suất khử BOD5, COD. Hiệu suất khử SS. Tính nồng độ COD,BOD5,SS đầu ra của bể lắng sơ cấp (mg/l) BOD5 = 706,4 *(1-0,339) =466,9(mg/l ) COD = 500(mg/l) SS = 130(mg/l ) Vận tốc vùng lắng Vận tốc giới hạn trong vùng lắng VH= Trong đĩ: k: Hằng số phụ thuộc vào tính chất căn, chọn k=0,06 txl :Tỷ trọng hạt, chọn là 1,25 g: Gia tốc trọng trường g=9,81m/s2 d: Đường kính tương đương của hạt,chọn d=10-4 m f: Hệ số ma sát, hệ số này phụ thuộc vào đặc tính bề măt của hạt và hệ số Reynol của hạt khi lắng,chọn f=0,025. Máng thu nước được bố trí sát thành bể chạy dọc theo đường kính bể.Vậy chiều dài của máng thu nước (Ln) Ln = = 3,14 * 8,5 =26,69 (m) Chọn chiều rộng máng thu nước là 0,4 m,chiều sâu 0,5 m.Vậy thể tích máng thu nước là: V =Ln * B * H = 26,69 * 0,4 * 0,5 =5,34(m3) Tải trọng thủy lực máng thu nước trên 1m chiều dài (b) (m3/m2.ngày) <125 (m3/m2.ngày) (TS.Trịnh Xuân Lai –Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải ) Xác định thể tích bùn Lượng chất lơ lửng (bùn tươi sinh ra mỗi ngày) Mt=(kgSS/d) Giả sử bùn tươi cĩ hàm lượng cặn 5% (độ ẩm =95%) Tỉ số VSS:SS =0,75 và khối lượng riêng của bùn tươi là 1,0072 kg/L Lưu lượng bùn cần xử lý mỗi ngày Qtươi= Lượng bùn tươi cĩ khả năng phân hủy sinh học MVss=377,8*0,75=283,35 kg VSS/ngày Thể tích hố thu cặn Qc=A3*h5= m3 Khoảng 9h thu cặn một lần. Vậy thiết kế bể lắng sơ cấp với: Đường kính:Tổng cộng của bể: 8,5m, buồng phân phối nước: 2,4m Máng thu nước Ln = 26,69 (m), Chiều sâu : Tổng của bể H=3,8m, chiều sâu hoạt động của nước là h3 =3,5m Hố chứa bùn hình trụ chiều sâu: h5 =0,93m,chiều cao 0,93m Hiêu suất khử BOD là 33,9%,cịn SS là 55,78%. Thời gian lưu nước 1,91. Bể bùn hoạt tính khử BOD và Nitrat hĩa nước thải: Thơng số đầu vào: Q=2302 (m3/d) BOD5v=466,9(mg/l) CODv=500 (mg/l) SSv=130 (mg/l) T=20oC Nv=245,14 (mg/l) Pv=29,98 (mg/l) Cân bằng dưỡng chất: Nhu cầu về dưỡng chất nhằm bảo đảm sự phát triển của các vi khuẩn theo tỷ lệ BOD5: N: P = 100: 5: 1 Lượng Nitơ phản ứng trong bể: Lượng Nitơ cịn dư trong bể: Lượng Phospho phản ứng trong bể: Lượng Phospho cịn dư: Pdư = Pv –P =29,98 – 4,669 =25,3 (mg/l) Bảng 6: Các thơng số động học của quá trình Nitrat hĩa trong bể bùn hoạt tính. Hệ số Đơn vị đo Giá trị Khoảng biến thiên Trị thiết kế d-1 0,4÷2 0,47 KN NH4+, N, mg/L 0,2÷3 0,5 YN mg bùn hoạt tính/mg NH4+ 0,1÷0,3 0,16 Kd d-1 0,025÷0,075 0,06 mg/L 0,15 ở 15oC÷2 ở 20oC 1,3 ( TS.Trịnh Xuân Lai-TTTK các cơng trình xử lý nước thải ) Bảng 7: Các thơng số cần thiết khác để thiết kế bể bùn hoạt tính Thơng số Giá trị Khoảng biến thiên Trị thiết kế Thời gian lưu tồn nước (giờ) 4÷8 Nồng độ vi khuẩn trong dung dịch bùn hồn lưu Xw (mg/L) 8000÷10000 10000 Lượng chất lơ lững trong bể (MLSS), (mgSS/L) 1500÷4000 3500 Tỷ lệ hồn lưu Rhl 0,25÷1,0 Hiệu suất loại BOD(%) 80÷95 (Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991.) Tính các thơng số động lực: Theo Lê Hồng Việt, Giáo trình bài tập Phương Pháp Xử Lý Nước Thải, 2002: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ: Tính tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn Nitrat hĩa: Tốc độ oxy hĩa cực đại: Thời gian lưu tồn tế bào tối thiểu: Áp dụng cơng thức: Với: k= 4,56 (d-1) Kd =0,06 (d-1) Xác định thiết kế: (với SF=2,5 (hệ số an tồn)) Tốc độ sử dụng chất nền: Áp dụng cơng thức: Tính hàm lượng Nitơ ở đầu ra: Áp dụng cơng thức: Tốc độ sử dụng BOD: YBOD =0,6 (mg/mg) kd-BOD =0,06 (d-1) Hiệu suất loại BOD là 93,6% Hiệu suất loại BOD, COD, SS: BODr =466,9 (1-0,936) =29,88 (mg/L) CODr =500(1-0,936)=32 (mg/L) SSr =130. (1-0,936) =8,32 (mg/L) Thời gian tồn lưu nước cần thiết: Đối với các hợp chất hữu cơ: (độ tro Z= 0,2) Thời gian tồn lưu nước cần thiết để loại BOD Đối với Nitrat hĩa: Giả sử 8%VSS =X bị oxy hĩa: XN =X.8/100 =2800. (0,08) =224 (mg/L) Thời gian tồn lưu cần thiết để Nitrat hĩa: =>So sánh 2 thời gian tồn lưu, chúng ta chọn thời gian tồn lưu lớn làm thời gian thiết kế,do đĩ: Thể tích bể bùn hoạt tính: Chọn chiều sâu hoạt động của bể là h1=4,6(m), chiều sâu bảo vê h2=6, Diện tích cần thiết của bể: Chọn chiều dài L gấp 2 lần chiều rộng W: Chiều rộng: (chọn 11m) Chiều dài: L = 2.W =2*11 =22 (m) Tải lượng nạp BOD: Tính lượng oxy cần thiết cung cấp cho bể: Ta cĩ hệ số chuyển đổi BOD5: 1,1 .(Theo Lê Hồng Việt, 2000, Giáo trình bài tập xử lý nước thải). Chọn K = 1,18 Hệ số chuyển đổi BOD5 Trong đĩ: Hệ số an tồn SF=2,5 4,57: Hệ số chuyển đổi cho nhu cầu oxy để oxy hĩa hồn tồn tổng Nitơ đầu vào. Thể tích khơng khí cần sử dụng: Theo Lê Hồng Việt, Giáo trình Bài Tập phương pháp xử Lý Nước Thải, 2002. Giả sử trọng lượng riêng của khơng khí là 1,202 Kg/m3 và chứa 23,2% oxy gen tính theo trọng lượng. Nếu sử dụng ống nhựa PVC đục lỗ để phân phối thì hiệu suất cấp khí ở độ sâu 4,6m là 28 – 32%. Chọn hiệu suất cấp khí là Ekk = 30%. Lượng khơng khí cần cung cấp cho bể là. Lượng khơng khí cung cấp: Chọn 3 máy bơm nén khí cĩ cơng suất 600(m3/h) (thêm 1 cái dự phịng cơng suất 600(m3/h)) Tính lịch trình thải bùn: Áp dụng cơng thức: Trong đĩ: V = Vtk = 1109,8 (m3): thể tích thiết kế của bể bùn Xe: nồng độ vi khuẩn trong nước thải đầu ra (mg/l) Xe = SSr.(1-z)=8,32(1-0,3)=5,83(mg/l) với z = 0,3 độ tro của bùn Qw: lượng bùn thải bỏ (mg/l) X = 2800 (mg/l) nồng độ bùn hoạt tính trong bể bùn Xw = 10000 (mg/l): nồng độ vi sinh vật trong bùn thải bỏ Qe=Qv=2302( m3/d): Lưu lượng nước thải đầu ra bằng lưu lượng nước thải vào hệ thống Đặt tổng lượng bùn thải bỏ là: Ta cĩ: X = 0,7 MLSS =0,7.4000 =2800 (mg/L) Lượng bùn thải bỏ Lượng bùn hịan lưu: Chọn Xr =10000 (mg/L), nồng độ vi khuẩn trong dịch tuần hồn. Tỷ lệ hồn lưu: Tính lượng phèn nhơm sử dụng để loại bỏ Phospho: Thơng số đầu vào: P =25,3 (mg/L) Tổng lượng Phospho trong nước thải: Phèn nhơm cĩ cơng thức sau: Al2(SO4)3.14H2O Phân tử lượng phèn nhơm: M=666,42g/mol( Hĩa chất thực tế sử dụng của phịng thí nghiêm) Tính số mol phèn nhơm cần thiết sử dụng trong 1 ngày: Phân tử lượng Phospho: AWp =31 Phân tử lượng nhơm: AWAl =27 Sử dụng tỉ lệ 2 mol phèn nhơm cho 1 mol phospho loại bỏ, ta cĩ: Dung dịch phèn cần sử dụng: Vậy các kích thước bể bùn hoạt tính được xây dựng như sau: Chiều dài bể: L = 22m Chiều rộng bể: B = 11m Chiều sâu thiết kế bể : Htk =4,6 m Chiều sâu xây dựng bể: Hxd = 5,2 m, BỂ LẮNG THỨ CẤP: Chức năng: Tách bùn hoạt tính chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng ra khỏi hỗn hợp, lắng trong nước ở phần trên để xả ra nguồn tiếp nhận, tế bào vi khuẩn nằm ở dạng các bơng cặn, các bơng cặn này lắng xuống đáy bể tạo thành bùn, một phần bùn hồn lưu về bể bùn hoạt tính, bùn dư xả ra sân phơi bùn. Bể lắng thứ cấp cĩ 2 dạng: trụ trịn và chữ nhật nhưng thường là bể trịn vì bể chữ nhật hiệu quả lắng thấp hơn, cặn lắng tích luỹ ở gĩc bể thường bị máy gạt cặn khuấy động trơi theo dịng nước đi vào máng thu ra bể. Các thơng số thiết kế bể lắng đợt II Loại xử lí Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Tải trọng bùn (Kg/m2.h) Chiều sâu tổng cộng (m) Trung bình Lớn nhất Trung bình Lớn nhất Bùn hoạt tính 16 – 32 40 – 48 3,9 – 5,8 9,7 3,7 – 6,0 Bùn hoạt tính oxygen 16 – 32 40 – 48 4,9 – 6,8 9,7 3,7 – 6,0 Aeroten tăng cường 8 – 16 24 – 32 0,98 – 4,9 6,8 3,7 – 6,0 Lọc sinh học 16 – 24 40 – 48 2,9 – 4,9 7,8 3,0 – 4,5 Xử lí BOD 16 – 32 40 – 48 3,9 – 5,8 9,7 3,0 – 4,5 Nitrate hĩa 16 – 24 32 – 40 2,9 – 4,9 7,8 3,0 – 4,5 ( TS.Trịnh Xuân Lai-TTTK các cơng trình xử lý nước thải ) Lưu lượng: Q = 2302 m3/ngày Tính tốn: Diện tích bề mặt vùng lắng: Chọn tải lượng nạp bề mặt: SOR = 28 m3/m2.ngày Đường kính vùng lắng: Đường kính buồng phân phối nước: Diện tích vùng phân phối nước Tổng diện tích của bể lắng: A= A1 +A2 = 82,2+7,4= 89,6 m2 Đường kính tổng cộng của bể: Chọn chiều sâu hoạt động của nước trong bể là h3 = 3,5m Chiều sâu buồng phân phối nước (0,5506)h3 cộng thêm 0,3 m phần nổi lên trên. Vậy chiều cao của buồng phân phối nước là h1=2,3m. Thể tích nước trong phần bể hình trụ: V1=Ah3 = 89,63,5 = 313,6 m3 Thể tích buồng phân phối: Vpp=A2*h1=7,4*2,3=17,02 m3 Tính tốn phần chĩp cụt: Tỷ lệ độ dốc đáy bể là 1:12. Chọn: đường kính hố chứa bùn là D3= 2 Chiều sâu phần chĩp cụt: Thể tích phần chĩp cụt: Thể tích phần chứa nước: Vcn = Vcc + V1 = 13,13+313,6= 326,7 m3 Thể tích vùng lắng: Vvl= Kiểm thời gian lưu tồn nước: (Thỏa điều kiện thời gian lưu ) Kiểm tra tải trọng bề mặt: (thỏa bảng trên) Chọn chiều sâu của bể H=3,8m, Chọn chiều sâu buồng phân phối trung tâm h1 =2,3m chiều sâu phần dự trữ h2 =0,3m Chiều sâu cột nước: h3 =H – h2 = 4 – 0,3 =3,5m Chiều sâu phần chĩp cụt h4 = 0,288 (đáy bể cĩ tỷ lệ 1:12 về tâm) Chiều sâu phần chứa bùn hình trụ: h5 =h3 – h1 – h4 =0,92m Thể tích phần chứa bùn: Vbùn =A1. h5 =82,2.(0,92) =75,6 (m3) _ Tổng thể tích bể lắng thứ cấp V=326,7+75,6=402,3 (m3) Nồng độ bùn trung bình trong bể: Trong đĩ: CL =Ct/2 =10000/2 =5000 (mg/L), nồng độ cặn tại mặt phân chia của bể. Lượng bùn chứa trong bể: Gbùn =Vbùn . Ctb =75,6*7,5 =567 (Kg) Máng thu nước được bố trí sát thành bể chạy dọc theo đường kính bể.Vậy chiều dài của máng thu nước (Ln) Ln = = 3,14 * 10,68 =35,54 (m) Chọn chiều rộng máng thu nước là 0,4 m,chiều sâu 0,5 m.Vậy thể tích máng thu nước là: V =Ln * B * H = 35,54 * 0,4 * 0,5 =7,1(m3) Tải trọng thủy lực máng thu nước trên 1m chiều dài (b) (m3/m2.ngày) <125 (m3/m2.ngày) (TS.Trịnh Xuân Lai –Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải ) Bể khử trùng + Tính nồng độ vi khuẩn đầu vào Bảng: Hiệu suất khử trùng của một số phương pháp Phương pháp Hiệu suất ( % ) Chọn Bể lắng cát 10 ÷ 25 20 Bể bùn hoạt tính 90 ÷ 98 93,6 Nguồn : Lê Hồng Việt, Giáo trình Phương Pháp Xử Lý Nước Thải, 2002 Áp dụng cơng thức Trong đĩ : là nồng độ Coliform đầu vào là 1,1.108MPN/100ml là nồng độ Coliform đầu ra E là hiệu suất xử lý của phương pháp => + Nồng độ Coliform đầu ra bể lắng cát là +Nồng độ Coliform đầu ra hệ thống bể bùn họat tính là Vậy nồng độ Coliform đầu vào của bể khử trùng là + Tính tốn kích thước bể khử trùng Bảng : Các thơng số cần thiết để thiết kế bể khử trùng Thơng số Giá trị Thời gian lưu tồn của nước thải và dung dịch chlorine trong bể trộn (giây) ≥30 Thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nước thải (phút) 15 ÷ 45 Vận tốc tối thiểu của nước thải trong kênh (m/phút) 2 ÷ 4,5 Nồng độ chlorine sử dụng (mg/L) 2 ÷ 8 Tỷ lệ sâu: rộng ≤ 1 Tỷ lệ dài : rộng 10:1 ÷ 40:1 (Theo Ths.Lê Hồng Việt, Giáo trình Phương Pháp Xử Lý Nước Thải, 2003) Chọn + Chọn thời gian lưu trong phần khuấy trộn là 30s +Chọn thời gian lưu trong phần tiếp xúc là 25 phút +Chiều sâu hữu dụng h1 = 0,5m +Chọn chiều mặt thống h2 = 0,3 m +Vận tốc dịng chảy trong bể v = 2 m/ phút Thể tích phần tiếp xúc Chiều rộng bể Diện tích mặt cắt ướt A= B * h1 =1,599 * 0,5 = 0,8m2 Chiều dài bể Chia bể làm 3 ngăn , Chiều dài mỗi ngăn là (chọn ≈ 16,7m) Bề rộng 1 ngăn là 1,6 m Chọn bề dày tường ngăn là b = 0,1 m Chiều rộng tổng cộng trong bể là Chiều sâu tổng cộng H = h1 + h2 = 0,5 + 0,3 =0,8 m Thể tích phần khuấy trộn Chiều rộng = 0,5m Chiều sâu = 0,8 m Chiều dài = 2 m + Tính lượng Chlorine cần để khử trùng Theo Lê Hồng Việt, Giáo trình Phương Pháp Xử Lý Nước Thải, 2003 liều lượng Chlorine dùng khử trùng nước thải sau bể bùn họat tính là 2 ÷ 8 mg/l Chọn nồng độ C = 5 mg/l Lượng Chlorine cần trong 1 ngày M = Q * C = 1000 * 5 = 5000 g = 5 kg Trong thực tế , trong hĩa chất chỉ chiếm khoảng 20 % Chlorine hữu dụng Lượng hĩa chất thực tế là /ngày Dung dịch chlorine được đựng trong bình nhựa kín và được châm định lượng vào bể khuấy trộn với nước thải trước khi đi vào bể khử trùng +Tính dư lượng Chlorine để đưa vi khuẩn xuống cịn 5000MPN/100ml Chọn thời gian tiếp xúc là t = 25 phút Áp dụng cơng thức: Trong đĩ: n : Hệ số thực nghiệm(Theo Lê Hồng Việt, Giáo trình Phương Pháp Xử Lý Nước Thải, 2002), n = 2,8 ÷ 4 chọn n =3,5 Ct : Dư lượng chlorine ở thời gian tiếp xúc (mg/L) Nt : Tổng Coliform đầu ra (5000MPN/100ml) No : Tổng Coliform đầu vào (MPN/100ml), No =5,632.106 MPN/100ml Đặt => => => + Hiệu quả khử trùng Dư lượng Chlorine là Ct = 1,12mg /l Thời gian tiếp xúc là t = 25 phút Áp dụng cơng thức: Hệ số thực nghiệm b = 2,8 ÷ 3 (phút.mg/L) (Theo Lê Hồng Việt, Giáo trình Bài Tập Phương Pháp Xử Lý Nước Thải, 2002) Chọn b =2,87 (phút.mg/L) Nồng độ Chlorine đầu ra là Đạt tiêu chuẩn TCVN 5945:1995 Vậy thiết kế kích thước bể khử trùng (cĩ 3 ngăn) Chiều dài L=16,7 m Chiều sâu tổng cộng H = 0,8 m Chiều rộng tổng cộng trong bể là Bt=5m Chiều rộng mỗi ngăn B=1,6 m Chiều dài mỗi ngăn Ln=16,7m Bể khuấy trộn Chiều rộng = 0,5m Chiều sâu = 0,8 m Chiều dài = 2 m Sân phơi bùn: Các thơng số thiết kế sân phơi bùn: Theo Lê Hồng Việt, Giáo trình Phương Pháp Xử Lý Nước Thải, 2002 Tỉ trọng dung dịch Tỉ trọng bùn khơ Nồng độ bùn đầu vào C0 =5% Nồng độ bùn đầu ra Cf =25% Trọng lượng bùn tươi đem ra sân phơi (bùn ở bể tuyển nổi, lắng sơ cấp, và bùn ở bể lắng thứ cấp ) Bể tuyển nổi là: 8596,7 (Kg/d) Bể lắng sơ cấp là: 377,8 (Kg/d) Bể lắng thứ cấp là: 833,1 (Kg/d) Wngày = 8596,7+377,8+833,1 =9807,5 (Kg/d) Thể tích dung dịch bùn 5% đưa ra sân phơi bùn mỗi ngày: Chọn chiều dày bùn 25% là 8cm, thời gian phơi là 21 ngày (Theo giáo trình Tính Tốn Thiết Kế Các Cơng Trình Xử lý nước thải,2000, Trịnh Xuân Lai ) D =0,08 (m) Vậy 1m2 sân phơi cĩ thể tích chứa bùn là: Vchứa = 1m2 .D =0,08 (m2) Bùn sau khi phơi cĩ tỉ trọng 1,07 tấn/m3 và hàm lượng 25% Do đĩ, lượng bùn mà 1m2 sân phơi bùn chứa được là: Lượng bùn cần phơi trong 21 ngày: Wphơi = 21. Wngày = 21. (9807,5) = 205957,5(Kg) Diện tích sân phơi: Bố trí thành 21 ơ, với diện tích 1 ơ là: Chọn: ơ cĩ kích thước 10x45,83m Chiều dày tường xây = 0,1m Chiều cao lớp sỏi h1 =0,2m Chiều cao lớp cát h2 = 0,2m (0,15 ÷ 0,2m) Chiều cao phần thống h3 =0,3m Lối đi ở giữa để đặt máy bơm bùn là 0,8 m Theo Lê Hồng Việt, Giáo trình Phương Pháp Xử Lý Nước Thải, 2002 Chia sân thành 3 hàng , mỗi hàng cĩ 7 ơ Chọn khoảng cách lối đi ở giữa để đặt máy bơm bùn là 0,8 m Chiều rộng tổng cộng của sân phơi bùn Bt = 10 * 7 + 0,1(7 – 1) = 70,6 m Chiều dài tổng cộng của bể Lt = 45,83* 3 + 0,1 *( 3- 1 )+ 2 *0,8 = 139,3 m Chiều cao dung dịch bùn là: Vậy chiều cao tổng cộng: H =h1 + h2 + h3 + h4 = 0,2 + 0,2 + 0,3 + 0,42 = 1,12 m Vậy sân phơi bùn gồm: -Cĩ 21 ơ, kích thước mỗi ơ 10x45,83m , chia sân thành 3 hàng , mỗi hàng cĩ 7 ơ -Chọn khoảng cách lối đi ở giữa để đặt máy bơm bùn là 0,8 m, chiều dày tường xây = 0,1m -Sân phơi bùn cĩ tổng chiều dài là 139,3m; rộng là 70,6, cao là 1,12m. Song chắn rác Vậy song nghiêng 450 ,gồm cĩ 13 thanh, bề dày thanh 12mm, khoảng cách khe hai thanh 2,5cm,chiều dài thanh 2,07 m, vận tốc qua khe 0,6 m/s, chiều cao mương đặt 1,25m, Chiều dài mương 1,72m. Vậy thiết kế kích thước bể khử trùng (cĩ 3 ngăn) Chiều dài L=16,7 m Chiều sâu tổng cộng H = 0,8 m Chiều rộng tổng cộng trong bể là Bt=5m Chiều rộng mỗi ngăn B=1,6 m Chiều dài mỗi ngăn Ln=16,7m Bể khuấy trộn Chiều rộng = 0,5m Chiều sâu = 0,8 m Chiều dài = 2 m CHƯƠNG : KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Vấn đề bảo vệ mơi trường đã và đang trở thành một vấn đề mang tình tồn cầu, nĩ khơng là nhiệm vụ của riêng quốc gia nào mà là nhiệm vụ của cả nhân loại. Chính vì vậy việc xây dựng một hệ thống xử lý nước thải cho cơng ty là một điều rất cần thiết. Nước thải của nhà máy sau khi qua hệ thống xử lý sẽ đạt tiêu chuẩn loại A- TCVN 5945-2005. Tuy nhiên hệ thống xử lý nước thải này chỉ mang tính chất tham khảo. KIẾN NGHỊ Hiện nay nguồn nước đang bị ơ nhiễm rất trầm trọng do các nhà máy xí nghiệp chưa quan tâm đến việc xử lí nguồn thải của mình. Thiết nghĩ các nhà máy nên và phải xây dựng các biện pháp giảm thiểu và xử lí đại tiêu chuẩn mơi trường các nguồn thải trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Nếu triển khai phương án này, tơi xin lưu ý đến nhà máy một số vấn đề nhỏ nhưng rất quan trọng liên quan đến hệ thống xử lý của phương án đã thiết kế: Trước khi xây dựng hệ thống xử lý nên cho chạy thử trên mơ hình thực tế, xem xét kết quả nước thải đầu ra để cĩ thể hiệu chỉnh kịp thời những sai sĩt. Phải thường xuyên theo dõi hoạt động của hệ thống xử lý để kịp thời khắc phục những sự cố cĩ thể xảy ra.