Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường

CHÖÔNG I. PHAÀN MÔÛ ÑAÀU ÑAËT VAÁN ÑEÀ Ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng laø moät trong nhöõng ngaønh coâng nghieäp chieám vò trí quan troïng trong neàn kinh teá nöôùc ta. Trong naêm 1998, caû nöôùc ñaõ saûn xuaát ñöôïc 700.000 taán ñöôøng, ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu tieâu duøng trong nöôùc. Tröôùc naêm 1990, haàu heát trang thieát bò, maùy moùc, daây chuyeàn coâng ngheä trong caùc nhaø maùy ñöôøng ñeàu cuõ kyû, laïc haäu, trình ñoä vaø chaát löôïng saûn phaåm coøn thaáp. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, do söï ñaàu tö coâng ngheä vaø thieát bò hieän ñaïi, caùc nhaø maùy ñöôøng ñaõ khoâng ngöøng naâng cao chaát löôïng saûn phaåm. Tuy nhieân nöôùc thaûi cuûa ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng luoân chöùa moät löông lôùn caùc chaát höõu cô bao goàm caùc hôïp chaát cuûa cacbon, nitô, phoátpho. Caùc chaát naøy deã bò phaân huûy bôûi caùc vi sinh vaät, gaây muøi thoái laøm oâ nhieãm nguoàn nöôùc tieáp nhaän. Phaàn lôùn chaát raén lô löûng coù trong nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp ñöôøng ôû daïng voâ cô. Khi thaûi ra moâi tröôøng töï nhieân, caùc chaát naøy coù khaû naêng laéng vaø taïo thaønh moät lôùp daøy ôû ñaùy nguoàn nöôùc, phaù huûy heä sinh vaät laøm thöùc aên cho caù. Lôùp buøn laéng naøy coøn chöùa caùc chaát höõu cô coù theå laøm caïn kieät oxy trong nöôùc vaø taïo ra caùc loïai khí nhö H2S, CO2, CH4. ngoaøi ra, trong nöôùc thaûi coøn chöùa moät löôïng ñöôøng khaù lôùn gaây oâ nhieãm nguoàn nöôùc. Chính vì taàm quan troïng cuûa coâng taùc baûo veä moâi tröôøng, ñeà taøi veà xöû lyù nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng mang tính thöïc teá. Ñeà taøi seõ goùp phaàn ñöa ra caùc quy trình xöû lyù chung cho loaïi nöôùc thaûi naøy, giuùp caùc nhaø maùy coù theå töï xöû lyù tröôùc khi xaû ra coáng thoùat chung, nhaèm thöïc hieän toát nhöõng quy ñònh veà moâi tröôøng cuûa nhaø nöôùc. MUÏC TIEÂU VAØ NOÄI DUNG THÖÏC HIEÄN Muïc tieâu cuûa ñeà taøi laø thieát keá heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi nhaø maùy saûn xuaát ñöôøng ñaït tieâu chuaån loaïi B Noäi dung cuûa ñeà taøi Nghieân cöùu cô sôû lyù thuyeát. Thu thaäp caùc phöông aùn xöû lyù nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng. Phaân tích löïa choïn phöông aùn coâng ngheä khaû thi xöû lyù nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng. CHÖÔNG II.TOÅNG QUAN VEÀ NGAØNH COÂNG NGHIEÄP MÍA ÑÖÔØNG VAØ HIEÄN TRANG OÂ NHIEÃM CUÛA NGAØNH NAØY TOÅNG QUAÙT QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT Nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát laø mía. Mía ñöôïc troàng ôû vuøng nhieät ñôùi vaø caän nhieät ñôùi. Vieäc cheá bieán ñöôøng phaûi thöïc hieän nhanh, ngay trong muøa thu hoïach ñeå traùnh thaát thoùat saûn löôïng vaø chaát löôïng ñöôøng. Coâng nghieäp cheá bieán ñöôøng hoïat ñoäng theo muøa vuï do ñoù löôïng chaát thaûi cuõng phuï thuoäc vaøo muøa thu hoïach. Quy trình coäng ngheä saûn xuaát ñöôøng goàm hai giai ñoïan:saûn xuaát ñöôøng thoâ vaø saûn xuaát ñöôøng tinh luyeän. Thaønh phaàn cuûa mía vaø nöôùc mía Thaønh phaàn cuûa mía thay ñoåi theo vuøng , nhöng dao ñoäng trong khoûang sau Nöôùc : 69-75% Sucrose : 8-16% Ñöôøng khöû : 0,5-2,0% Chaát höõu cô : 0,5-1,0% (ngoïai tröø ñöôøng) Chaát voâ cô : 0,2-0,6% Hôïp chaát Nitô : 0,5-1% Tro(phaàn lôùn laø K) : 0,3-0,8% Nöôùc mía coù tính axit (pH = 4,9-5,5), ñuïc(do söï hieän dieän cuûa caùc chaát keo nhö saùp protein, nhöïa, tinh boät vaø silic) vaø coù maøu xanh luïc. Thaønh phaàn cuûa mía nhö sau: Nöôùc : 75-88% Sucrose : 10-21% Ñöôøng khöû : 0,3-3,0% Chaát höõu cô : 0,5-1,0% (ngoïai tröø ñöôøng) Chaát voâ cô : 0,2-0,6% Hôïp chaát Nitô : 0,5-1% Nöôùc mía coù maøu do caùc nguyeân nhaân sau Töø thaân caây mía : maøu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin vaø tanin gaây ra. Do caùc phaûn öùng phaân huûy hoùa hoïc: Khi cho vaøo nöôùc mía löôïng nöôùc voâi, hoaëc döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä, nöôùc mía bò ñoåi maøu. Do söï phaûn öùng cuûa caùc chaát khoâng ñöôøng vôùi nhöõng chaát khaùc. Chlorophyll thöôøng coù trong caây mía, noù laøm cho nöôùc mía coù maøu xanh luïc. Trong nöôùc mía, chlorophyll ôû traïng thaùi keo, noù deã daøng bò loïai boû baèng phöông phaùp loïc. Anthocyanin chæ coù trong loïai mía coù maøu saãm, noù ôû daïng hoøa tan trong nöôùc. Khi theâm nöôùc voâi, maøu ñoû tía cuûa anthocyanin bò chuyeån sang maøu xanh luïc thaãm. Maøu naøy khoù bò loïai boû baèng caùch keát tuûa vôùi voâi( vì löôïng voâi duøng trong coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng khoâng ñuû lôùn ) hay vôùi H2 SO4. Saccharetin thöôùng coù trong voû caây mía. Khi theâm voâi, chaát naøy seõ trôû thaønh maøu vaøng ñöôïc trích ly. Tuy nhieân loïai maøu naøy khoâng gaây ñoäc, ôû moâi tröôøng pH <7,0 maøu bieán maát. Tanin hoøa tan trong nöôùc mía , coù maøu xanh, khi phaûn öùng vôùi muoái saét seõ bieán thaønh saãm maøu. Döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä tanin bò phaân huûy thaønh catehol, keát hôïp vôùi kieàm thaønh protocatechuic. Khi ñun trong moâi tröôøng axit phaân huûy thaønh caùc hôïp chaát gioángsaccharetin. Ôû nhieät ñoä cao hôn 200o C, ñöôøng sucrose vaø hai loïai ñöôøng khöû (glucose vaø fructose) bò caramen hoùa vaø taïo maøu ñen. Ôû nhieät ñoä cao hôn 55o C, ñöôøng khöû ñaõ bò phaân huûy thaønh caùc hôïp chaát coù maøu raát beàn. Ñeå loïai boû caùc taïp chaát trong nöôùc mía coù theå aùp duïng trong caùc bieän phaùp sau: Ñoä ñuïc :ñöôïc loïai baèng phöông phaùp nhieät vaø loïc. Nhöïa vaø pectin, muoái cuûa caùc axít höõu cô, voâ cô, chaát taïo maøu: ñöôïc loïai boû baèng phöông phaùp xöû lyù vôùi voâi. Hoùa chaát laøm trong vaø taåy maøu Voâi CaCO2 : Coù taùc duïng trung hoøa caùc axit höõu cô coù trong nöôùc mía. Phaûn öùng vôùi axit phoátphoric taïo Ca3(PO4)2. Keát hôïp vôùi hôïp chaát nitô vaø pectin taïo keát tuûa. Laøm keát tuûa caùc hôïp chaát taïo maøu goác chlorophyll vaø anthocyanin. Taùc duïng vôùi sucrose taïo saccharates, glucosates. Khí SO2: Trung hoøa löôïng voâi thöøa: CA(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 + H2O Taåy maøu nöôùc mía. Khí CO2: Haáp phuï chaát taïo maøu. H3PO4: Keát hôïp vôùi voâi ñeå laøm trong nöôùc mía. Hoùa chaát taåy maøu: Duøng Na2S2O4: Coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng thoâ: Quy trình coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng thoâ töø mía ñöôïc trình baøy treân hình 1. ñaàu tieân ngöôøi ta eùp mía caây döôùi caùc truïc eùp aùp löïc. Ñeå taän duïng heát ñöôøng coù trong caâym, ngöôøi ta duøng nöôùc hoaëc nöôùc mía phun vaøo baû mía ñeå mía nhaû ñöôøng. baõ mía ôû maùy eùp cuoái coøn chöùa moät löôïng nhoû ñöôøng chöa laáy heát, xô goã vaø khoûang 40-50% nöôùc. Nöôùc mía coù tính axit (pH =4,9-5,5), ñuïc, coù maøu xanh luïc (chöùa 13-15%chaát tan, trong chaát khoâ chöùa 82-85% ñöôøng saccarosa). Nöôùc mía ñöôïc xöû lyù baèngcaùc chaá hoùa hoïc nhö voâi, CO2, SO2, phoát phaùt roài ñöôïc ñun noùng ñeå laøm trong. Quaù trình xöû lyù naøy coù taùc duïng laøm keát tuûa caùc chaát raén, huyeàn phuø vaø laéng caùc chaát baån. Dung dòch trong ñöôïc loïc qua maùy loïc chaân khoâng. Baõ loïc ñöôïc loïai boû, ñem thaûi hoaëc duøng laøm phaân boùn. Nöôùc mía sau khi loïc coøn chöùa khoûang 88% nöôùc, sau ñoù ñöôïc boác hôi trong loø naáu chaân khoâng. Hoãn hôïp tinh theå vaø maät ñöôïc thu vaøo maùy ly taâm ñeå taùch ñöôøng ra khoûi maät ræ. Ræ ñöôøng laø dung dòch oùc ñoä nhôùt cao, chöùa khoûang 1/3 ñöôøng khöû. Saûn phaåm phuï cuûa quaù trình saûn xuaát ñöôøng goàm coù: Boät giaáy, taám xô eùp töøi baõ mía. Nhöïa, beâ toâng töø baõ mía. Phaân boùn, thöùc aên gia suùc, alcohol, daám, axeton, axit citric,…vaø töø maät mía. Löôïng nöôùc thaûi trong coâng nghieäp saûn xuaát ñöôøng thoâ raát lôùn bao goàm nöôùc röûa mía caây vaø nhöng tuï hôi, nöôùc röûs than, nöôùc xaû ñaùy loø hôi, nöôùc röûa coät trao ñoåi ion, nöôùc laøm maùt, nöôùc röûa saøn vaø thieát bò, nöôùc buøn baõ loïc dung dòch ñöôøng rôi vaõi trong saûn xuaát… Ngoaøi baõ buøn ñöôïc duøng ñeå saûn xuaát phaân höõu cô, nöôùc thaûi töø caùc coâng ñoïan trong nhaø maùy ñöôïc phaân thaønh caùc nhoùm sau ñaây: Nhoùm A: nöôùc thaûi coù ñoä nhieãm baån khoâng cao, chuû yeáu coù nhieàu chaát lô löûng ôû daïng vô cô neân chæ caàn loïc sô boä qua song chaén raùc vaø laéng tieáp xuùc ñeå loïai boû chaát lô löûng, sau ñoù troän vôùi nöôùc thaûi ñaõ xöû lyù vaø nöôùc ngöng tuï roài xaû ra nguoàn tieáp nhaän. Nhoùm B: nöôùc thaûi coù nhieàu chaát höõu cô caàn ñöôïc taùch rieâng ñeå xöû lyù. Nhoùm C: nöôùc ngöng tuï töø loø hôi, khoâng bò nhieãm baån neân duøng ñeå pha loaõng vôi nöôùc thaûi (A+B) ñaõ qua xöû lyù vaø thaùi ra nguoàn tieáp nhaän.  Coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng tinh luyeän Quy trình coâng ngheä tinh luyeän ñöôøng goàm 3 giai ñoïan chính: Röûa vaø hoøa tan. Laøm saïch. Keát tinh vaø hoaøn taát. a.Röûa vaø hoøa tan: Röûa:laøm saïch lôùp phim maïch beân ngoaøi haït ñöôøng thoâ ñeå naâng cao tinh ñoä cuûa ñöôøng. Hoøa tan:Ñöôøng sau khi ly taâm ñöôïc hoøa tan vaøo nöôùc thaønh dung dòch nöôùc ñöôøng nguyeân chaát ñeå ñeán khaâu hoùa cheá. b.Laøm trong vaø laøm saïch: Laøm trong:Nöôùc ñöôøng nguyeân chaát ñöôïc xöû lyù baèng caùc chaát hoùa hoïc nhö voâi,H3PO4 ñeå laøm trong. Quaù trình xöû lyù naøy coù taùc duïng laøm keát tuûa caùc chaát raén,huyeàn phuø vaø laøm laéng caùc chaát baån. Laøm saïch:Nöôùc ñöôøng sau khi laéng trong ñöôïc cho theâm than hoaït tính vaø boät trôï loïc ñeå khöû maøu vaø taêng cöôøng khaû naêng laøm trong. Nöôùc ñöôøng sau loïc goïi laø siroâ tinh loïc. c.Keát tinh vaø hoaøn taát: Nhieäm vuï cuûa naáu ñöôøng laø taùch nöôùc töø siroâ tinh loïc vaø ñöa dung dòch ñeán traïng thaùi baõo hoøa, saûn phaåm nhaän ñöôïc sau khi naáu ñöôøng laø ñöôøng non goàm tinh theå ñöôøng vaø maät caùi. Quaù trình keát tinh ñöôøng goàm coù: Coâ ñaëc siroâ. Taïo maàm tinh theå. Nuoâi tinh theå. Coâ ñaëc cuoái cuøng. SÔ LÖÔÏC HIEÄN TRAÏNG NGAØNH SAÛN XUAÁT ÑÖÔØNG ÔÛ VIEÄT NAM Ngaønh ñöôøng cuûa Vieät Nam nhìn chung khaù laïc haäu so vôùi theá giôùi. Tröôùc 1954, toaøn boä mieàn Baéc khoâng coù nhaø maùy ñöôøng naøo. Sau 1975, ôû mieàn Nam ñaõ phuïc hoài laïi caùc nhaø maùy ñöôøng Bình Döông, Hieäp Hoøa, Phan Rang, Khaùnh Hoäi, Bieân Hoøa; xaây döïng môùi caùc nhaø maùy ñöôøng La Ngaø, Lam Sôn, Taây Ninh.Ngoaøi caùc nhaø maùy lôùn coøn coù nhieàu cô sôû saûn xuaát ñöôøng mía thuû coâng, thoâ sô, naêng suaát thaáp ôû caùc vuøng troàng mía. Thieát bò saûn xuaát haàu heát laø cuõ kyõ, chaép vaù, hay gaëp söï coá kyõ thuaät vaø bò roø ró, neân khoái löôïng nöôùc thaûi raát lôùn. Hieän nay, chuû yeáu coù 3 phöông phaùp laøm trong :baèng voâi, sunfit vaø cacbonat. Phöông phaùp duøng voâi haàu heát coøn duøng trong caùc cô sôû saûn xuaát nhoû, trình ñoä keùm, chuû yeáu saûn xuaát maät vaøng vaø maät traàm. Coâng nghieäp saûn xuaát mía ñöôøng ôû Vieät Nam laø ngaønh gaây oâ nhieãm khaù lôùn do coâng ngheä laïc haäu, thieát bò roø ræ nhieàu laïi khoâng coù baát cöù thieát bò xöû lyù naøo, trong soá caùc chaát oâ nhieãm coù buïi khoùi loø hôi, buøn loïc, nöôùc thaûi, khí thoaùt ra töø caùc thaùp phaûn öùng sunfit hoùa vaø cacbonat hoùa. Rieâng baõ mía ñöôïc duøng laøm nhieân lieäu hoaëc ñeå saûn xuaát giaáy bìa, coøn maät ræ ñöôïc leân men ñeå cheá bieán coàn. Baûng döôùi ñaây thoáng keâ moät soá nhaø maùy ñöôøng lôùn vaø khoái löôïng nöôùc thaûi cuûa chuùng: Baûng Caùc nhaø maùy lôùn thuoäc ngaønh coâng nghieäp ñöôøng ôû mieàn Nam Nhaø maùy Ñòa chæ Naêng suaát taán/ngaøy Trình ñoä coâng ngheä Ñònh möùc tieâu thuï/taán ñöôøng Nöôùc thaûi m3/giôø Ghi chuù Ñòa phöông KCN CN Nguyeân lieäu Quaûng Ngaõi (a) Quaûng Ngaõi + Ñöôøng:135 Mía: 1.500 Sunfit hoùa -Mía -Voâi toâi -Löu huøynh 11,5 taán 22 kg 6 kg 350 Bình Döông Bình Döông + Ñöôøng:135 Mía: 1.500 Sunfit hoùa -Mía -Voâi toâi -Löu huøynh 11,5 taán 22 kg 6 kg 350 Xaû ra raïch Baø Luïa Hieäp Hoøa Long An + Ñöôøng:125 Mía: 1.500 Sunfit hoùa -Mía -Voâi toâi -Löu huøynh 11,5 taán 22 kg 6 kg 350 Xaû ra soâng Vaøm Coû La Ngaø Ñoàng Nai + Ñöôøng:180 Mía: 2.000 Voâi -Mía -Voâi 12 taán 7 kg 500 Ñöôøng Khaùnh Hoäi Tp.HCM + Ñöôøng:100 Bieân Hoøa Ñoàng Nai + Ñöôøng:200 NÖÔÙC THAÛI NGAØNH COÂNG NGHIEÄP SAÛN XUAÁT ÑÖÔØNG Do ñaëc ñieåm cuûa coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng, ngoaøi caùc baõ laéng, baõ buøn, baõ loïc ñöôïc taùch rieâng, nöôùc thaûi ñöôïc phaân thaønh caùc nhoùm sau: Nöôùc thaûi töø khu eùp mía ÔÛ ñaây, nöôùc duøng ñeå ngaâm eùp ñöôøng trong mía vaø laøm maùt caùc oå truïc cuûa maùy eùp. Loïai nöôùc thaûi naøy coù BOD cao(do coù ñöôøng thaát thoaùt) vaø coù chöùa daàu môõ. Nöôùc thaûi röûa loïc, laøm maùt, röûa thieát bò vaø röûa saøn Nöôùc thaûi röûa loïc tuy coù löu löôïng nhoû nhöng giaù trò BOD vaø chaát lô löûng cao. Nöôùc laøm maùt ñöôïc duøng vôùi löôïng lôùn vaø thöôøng ñöôïc tuaàn hoaøn haàu heát hoaëc moät phaàn trong quy trình saûn xuaát. Nöôùc laøm maùt thöôøng nhieãm baån moät soá chaát höõu cô bay hôi töø nöôùc ñöôøng ñun soâi trong noài naáu hoaëc noài chaân khoâng. Nöôùc chaûy traøn töø caùc thaùp laøm maùt thöôøng coù giaù trò BOD thaáp. Tuy nhieân, do cheá ñoä baûo döôõng keùm vaø ñieàu kieän vaän haønh khoâng toát neân coù löôïng ñöôøng ñaùng keå thaát thoaùt trong nöôùc laøm maùt. Löôïng nöôùc naøy seõ ñöôïc thaûi ñi. Nöôùc roø ræ vaø nöôùc röûa saøn, röûa thieát bò tuy coù löu löôïng thaáp vaø ñöôïc xaû ñònh kyø nhöng coù haøm löôïng BOD raát cao. Nöôùc thaûi khu loø hôi Nöôùc thaûi khu loø hôi ñöôïc xaû ñònh kyø, vôùi ñaëc ñieåm laø chaát raén lô löûng cao vaø giaù trò BOD thaáp, nöôùc thaûi mang tính kieàm. Ñaëc tröng cuûa nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng Ñaëc tröng lôùn nhaát cuûa nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng laø coù giaù trò BOD cao vaø dao ñoäng nhieàu Baûng BOD5 trong nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp ñöôøng Caùc loaïi nöôùc thaûi NM ñöôøng thoâ(mg/L) NM tinh cheá ñöôøng (mg/L) Nöôùc röûa mía caây 20-30 Nöôùc ngöng tuï 30-40 4-21 Nöôùc buøn loïc 2.900-11.000 730 Chaát thaûi than - 750-1.200 Nöôùc röûa xe caùc loaïi - 15.000-18.000 Phaàn lôùn chaát raén lô löûng laø chaát voâ cô. Nöôùc röûa mía caây chuû yeáu chöùa caùc hôïp chaát voâ cô. Trong ñieàu kieän coâng ngheä bình thöôøng, nöôùc laøm nguoäi, röûa than vaø nöôùc thaûi töø caùc quy trình khaùc coù toång chaát raén lô löûng khoâng ñaùng keå. Chæ coù moät phaàn than hoaït tính bò thaát thoaùt theo nöôùc, moät ít boät trôï loïc, vaûi loïc do muïc naùt taïo thaønh caùc sôïi nhoû lô löûng trong nöôùc. Nhöng trong ñieàu kieän caùc thieát bò laïc haäu, bò roø ræ thì haøm löôïng caùc chaát raén huyeàn phuø trong nöôùc thaûi coù theå taêng cao. Caùc chaát thaûi cuûa nhaø maùy ñöôøng laøm cho nöôùc thaûi coù tính axit. Trong tröôøng hôïp ngoaïi leä, ñoä pH coù theå taêng cao do coù troän laãn CaCO3 hoaëc nöôùc xaû röûa coät resin. Ngoaøi caùc chaát ñaõ noùi treân, trong nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng coøn thaát thoaùt löôïng ñöôøng khaù lôùn, gaây thieät haïi ñaùng keå cho nhaø maùy. Ngoaøi ra coøn coù caùc chaát maøu anion vaø cation(chaát maøu cuûa caùc axit höõu cô, muoái kim loaïi taïo thaønh) do vieäc xaû röûa lieân tuïc caùc coät taåy maøu resin vaø caùc chaát khoâng ñöôøng daïng höõu cô(caùc axit höõu cô), daïng voâ cô(Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg vaø K2O). Trong nöôùc thaûi xaû röûa caùc coät resin thöôøng coù nhieàu ion H+, OH-. Döïa vaøo ñaëc tính cuûa nöôùc thaûi, vaø yeâu caàu möùc ñoä xöû lyù ñaët ra : nöôùc thaûi phaûi ñaït tieâu chuaån xaû thaûi loaïi B(TCVN 5945-1995) trong ñoù quy ñònh giôùi haïn xaû thaûi cuûa caùc chaát nhö sau: Baûng toång keát chaát löôïng nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng Stt Chæ tieâu Ñôn vò Giaù trò Tieâu chuaån(loïai B) 1 pH mg/l 7,5-8 5,5 -9 2 SS mg/l 1250 100 3 BOD mg/l 5000 50 4 COD mg/l 7000 100 5 N mg/l 16,4 60 6 P mg/l 7,5 6 Vieäc quaûn lyù toát quy trình saûn xuaát , baûo döôõng thieát bò, choáng roø ræ hoaëc thay ñoåi quy trình coâng ngheä, söû duïng caùc coâng ngheä saïch laø bieän phaùp toát nhaát ñeå giaûi quyeát caùc chaát oâ nhieãm ngay trong khaâu saûn xuaát. Ngoaøi ra, caán phaûi aùp duïng quy trình xöû lyù nöôùc thaûi, nhaèm laøm giaûm vieäc thaûi caùc chaát oâ nhieãm vaøo nguoàn nöôùc hay vaøo heä thoáng thoaùt nöôùc chung cuûa thaønh phoá. Theo tin treân baùo Tuoåi Treû, soá ra ngaøy 23/2/1999, Nhaø maùy ñöôøng Soùc Traêng phoái hôïp vôùi Trung Taâm Coâng Ngheä Khoa Hoïc vaø Moâi Tröôøng Quoác Gia vöøa thöû nghieäm thaønh coâng vaø ñöa vaøo saûn xuaát loaïi phaân höõu cô vi sinh töø baõ buøn. Ñaây cuõng laø moät bieän phaùp giaûi quyeát chaát thaûi oâ nhieãm cuûa Nhaø maùy ñöôøng raát hieäu quaû, vôùi giaù thaønh phaân boùn loùt laø 1.000ñ/kg, vaø phaân boùn thuùc laø 1.300ñ/kg. KHAÛ NAÊNG GAÂY OÂ NHIEÃM NGUOÀN NÖÔÙC CUÛA NÖÔÙC THAÛI NGAØNH COÂNG NGHIEÄP ÑÖÔØNG Hieän nay, phaàn lôùn caùc nhaø maùy ñöôøng vaø nhieàu toå hôïp saûn xuaát tö nhaân chöa coù heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi. Vôùi löu löôïng lôùn, haøm löôïng chaát höõu cô vaø chaát dinh döôõng cao, nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng ñaõ vaø ñang laøm oâ nhieãm caùc nguoàn tieáp nhaän. Ñöôøng coù trong nöôùc thaûi chuû yeáu laø ñöôøng sucroza vaø caùc loaïi ñöôøng khöû nhö glocose vaø fructoze, trong ñoù: Fructoze, C6H12O6 tan trong nöôùc Sucroze, C12H22O11 laø saûn phaåm thuûy phaân cuûa Fructose vaø Glucose, tan trong nöôùc . Caùc loaïi ñöôøng naøy deã phaân huûy trong nöôùc. Chuùng coù khaû naêng gaây kieät oxy trong nöôùc, laøm aûnh höôûng ñeán hoaït ñoäng cuûa quaàn theå vi sinh vaät nöôùc. Trong quaù trình coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng, ôû nhieät ñoä cao hôn 550C caùc loaïi ñöôøng glucose vaø fructoze bò phaân huûy thaønh caùc hôïp chaát coù maøu raát beàn. Ôû nhieät ñoä cao hôn 2000C, chuùng chuyeån thaønh caramen(C12H18O9)n. Ñaây laø daïng boät chaûy hoaëc tan vaøo nöôùc, coù maøu naâu saãm, vò ñaéng. Phaàn lôùn caùc saûn phaåm phaân huûy cuûa ñöôøng khöû coù phaân töû löôïng lôùn neân khoù thaám qua maøng vi sinh. Ñeå chuyeån hoùa chuùng, vi sinh phaûi phaân raõ chuùng thaønh nhieàu maûnh nhoû ñeå coù theå thaám vaøo teá baøo. Quaù trình phaân huûy caùc saûn phaåm ñöôøng khöû ñoøi hoûi thôøi gian phaân huûy daøi hôn, neân seõ aûnh höôûng ñeán quaù trình töï laøm saïch trong nguoàn tieáp nhaän. Caùc chaát lô löûng coù trong nöôùc thaûi coøn coù khaû naêng laéng xuoáng ñaùy nguoàn nöôùc. Quaù trình phaân huûy kî khí caùc chaát naøy seõ laøm cho nöôùc coù maøu ñen vaø coù muøi H2S. Ngoaøi ra, nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng coøn coù nhieät ñoä cao, laøm öùc cheá hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät nöôùc. Trong nöôùc thaûi coù chöùa caùc saûn phaåm cuûa löu huyønh vaø ñoâi khi coù laãn daàu môõ cuûa khu eùp mía. Ngaøy 26/11/1998, Chöông trình coâng ngheä vaø moâi tröôøng Ñaøi truyeàn hình tænh Bình Döông coù baùo ñoäng veà tình hình oâ nhieãm nöôùc thaûi do nhaø maùy ñöôøng Bình Döông gaây ra treân Raïch Baø Luïa, thuoäc phöôøng Phuù Thoï, thò xaõ Thuû Daàu Moät. Vôùi khoái löôïng lôùn nöôùc thaûi chöa xöû lyù ñöôïc thaûi ra haøng ngaøy, Raïch Baø Luïa khoâng ñuû khaû naêng töï laøm saïch vaø haäu quaû laø trong khu vöïc laân caän ñieåm xaû, thöïc vaät nöôùc khoâng phaùt trieån ñöôïc, moät soá loaøi thuûy sinh bò cheát. Bieän phaùp höõu hieäu nhaát laø quaûn lyù toá quy trình saûn xuaát nhaèm haïn cheá taûi löôïng caùc chaát oâ nhieãm ñöôïc ñöa vaøo nöôùc. Ngoaøi ra, caàn phaûi xöû lyù nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng ñeå goùp phaàn baûo veä moâi tröôøng. CHÖÔNG III.QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI NHAØ MAÙY ÑÖÔØNG Theo caùc taøi lieäu nghieân cöùu, chaát löôïng vaø löu löôïng nöôùc thaûi toång hôïp cuûa nhaø maùy ñöôøng thay ñoåi nhieàu trong ngaøy. Trong ñoù chaát oâ nhieãm höõu cô ñoùng vai troø chuû yeáu. Do thaønh phaàn nöôùc thaûi cuûa nhieàu coâng ñoïan trong nhaø maùy ñöôøng raát khaùc nhau neân daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù ñöôïc ñeà nghò trong caùc taøi lieäu tham khaûo laø:  Löïa choïn quy trình coâng ngheä Moät caùch toång quaùt, thì caû 2 phöông aùn treân ñeàu laø nhöõng moâ hình xöû lyù nöôùc thaûi ñang ñöôïc aùp duïng roäng raõi taïi Vieät Nam. Hai phöông aùn ñeàu coù theå vaän haønh deã daøng trong ñieàu kieän nöôùc ta. Ñoái vôùi daây chuyeàn xöû lyù nöôùc thaûi söû duïng beå aerotank thì ta chuù yù ñeán lieàu löôïng buøn, löu löôïng khí … phaûi ñieàu chænh ngay khi caàn thieát. Coøn ñoái vôùi daây chuyeàn xöû lyù söû duïng biofil thì ta chuù yù ñeán khaû naêng xöû lyù cuûa lôùp vaät kieäu loïc, vieäc quaûn lyù phaûi bao goàm caû vòeâc veä sinh vaø thay theá lôùp vaät lieäu loïc neáu caàn. Trong phöông aùn 1 vòeâc xaây döïng saân phôi buøn doøi hoûi phaûi caàn dieän tích lôùn hôn laø ñaàu tö maùy neùn buøn. Dieän tích xaây döïng cuûa aerotank cuõng töông ñoái nhoû hôn dieän tích xaây döïng biofil cuûa phöông aùn 1 Vì vaäy, neáu xeùt veà phöông dieän maët baèng caàn thieát ñeå xaây döïng heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi thì phöông aùn 2 khaû thi hôn so vôùi phöông aùn 1. Thuyeát minh quy trình coâng ngheä: Nöôùc thaûi saûn xuaát ñöôïc daãn theo ñöôøng thoaùt nöôùc rieâng ra heä thoáng xöû lí nöôùc thaûi.Doøng thaûi sau khi qua song chaén raùc (SCR) ôû ñaàu moãi coáng thu chaûy qua beå laéng caùt ñöôïc ñaët aâm saâu döôùi ñaát, ôû ñaây seõ giöõ laïi caùt vaø caùc chaát raén lô löûng coù kích thöôùc lôùn . Phaàn raùc thaûi thu ñöôïc coù theå duøng ñeå saûn xuaát giaáy, phaân boùn… Nöôùc thaûi sau khi laéng caùt seõ töï chaûy qua haàm tieáp nhaän. Tieáp theo, Nöôùc thaûi ñöôïc bôm qua beå ñieàu hoøa, tröôùc khi qua beå ñieàu hoøa nöôùc thaûi ñöôïc bôm qua troáng loïc, löu löôïng nöôùc thaûi ra seõ ñöôïc ñieàu hoøa oån ñònh. Taïi ñaây nöôùc thaûi ñöôïc thoåi khí ñeå laøm thoaùng sô boä vaø phaân boá chaát baån ñoàng ñeàu khaép beå. Sau ñoù tieáp tuïc bôm nöôùc thaûi qua beå laéng 1 ñeå loaïi boû 1 phaàn BOD5 , COD vaø SS. Tieáp tuïc, nöôùc thaûi töï chaûy qua beå kò khí kieåu ñeäm buøn chaûy ngöôïc UASB ñeå xöû lí sô boä nhôø aùp löïc thuûy tónh , vì nöôùc thaûi mía ñöôøng coù ñaëc tröng laø COD ñaàu vaøo raát lôùn 7000 mg/l . Sau khi xöû lí yeám khí , ñaàu ra beå UASB laø khí sinh hoïc ñöôïc thu giöõ laïi laøm biogas , phaàn nöôùc ñaõ ñöôïc giaûm bôùt taûi löôïng chaát höõu cô töï chaûy qua aerotank ñeå xöû lí hieáu khí . Taïi ñaây xaûy ra quaù trình xöû lí sinh hoïc , khí ñöôïc thoåi vaøo beå baèng caùc ñóa phaân phoái khí nhaèm taêng cöôøng söï xaùo troän chaát baån vaø oxi trong khoâng khí ñoàng thôøi giöõ cho buøn ôû traïng thaùi lô löûng . Sau thôøi gian löu, nöôùc töø aerotank töï chaûy qua beå laéng 2 ñeå laéng buøn .Tieáp theo, nöôùc trong töø maùng thu nöôùc aerotank töï chaûy qua beå tieáp xuùc , khöû truøng baèng Clo vôùi dö löôïng laø 0,5 mg/l , sau 30 phuùt chaûy ra coáng thu nöôùc vaø chaûy vaøo maïng löôùi thoaùt nöôùc chung cuûa thaønh phoá . Buøn töø beå laéng ñöôïc ñöa vaøo beå chöùa buøn sau khi oån ñònh buøn ñöôïc bôm tuaàn hoaøn 1 phaàn vaøo beå aerotank, phaàn coøn laïi bôm qua beå neùn buøn troïng löïc sau ñoù bôm qua maùy eùp buøn baêng taûi, buøn sau khi ra khoûi maùy eùp buøn baêng taûi taïo thaønh baùnh buøn ñöôïc boùn ruoäng, troàng caây hoaëc choân laép hôïp veä sinh . Moâ taû caùc coâng trình ñôn vò: Song chaén raùc Ñeå taùch baõ mía trong nöôùc thaûi ngöôøi ta duøng song chaén raùc. Hieäu suaát cuûa quaù trình taùch chaát raén baèng phöông phaùp naøy phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau: Ñaëc tính cô hoïc cuûa song, löôùi: kích thöôùc maét saøn, khoaûng caùch giöõa caùc thanh chaén, löu löôïng doøng chaûy vaø ñieàu kieän doøng chaûy. Tính chaát nöôùc thaûi :noàng ñoä chaát raén, kích thöôùc cuûa baõ mía caàn taùch,… Ñoái vôùi nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng, coù theå duøng song chaén raùc vôùi caùc thanh ñan xeáp caïnh nhau treân möông daãn nöôùc tröôùc haàm bôm vaø caøo raùc thuû coâng. Raùc thu ñöôïc coù theå thu hoài cuøng vôùi baõ mía taïi khu eùp mía ñeå cheá bieán thaøng caùc saûn phaåm phuï nhö laøm boät giaáy, laøm chaát ñoän trong saûn xuaát vaät lieäu xaây döïng. Öu ñieåm: Ñôn giaûn, reû tieàn, deã laép ñaët. Giöõ laïi taát caû caùc taïp vaät lôùn. Nhöôïc ñieåm: Khoâng xöû lyù, chæ giöõ laïi taïm thôøi caùc taïp vaät lôùn. Laøm taêng trôû löïc heä thoáng theo thôøi gian. Phaûi xöû lyù raùc thöù caáp Hoá thu gom Thu gom nöôùc thaûi töø caùc daây chuyeàn saûn xuaát vaø nöôùc thaûi sinh hoaït cuûa nhaø maùy. Giuùp cho heä thoáng xöû lyù nöôùc hoaït ñoäng oån ñònh vaø hieäu qua Beå laéng caùt Loaïi boû caùt vaø nhöõng maûnh vuïn voâ cô khoù phaân huûy trong nöôùc thaûi. Caùt sau ñoù ñöôïc ñem qua saân phôi caùt. Beå ñieàu hoøa (ñieàu hoøa löu löôïng vaø chaát löôïng) Ñaët sau beå laéng caùt vaø tröôùc beå laéng 1. Do löu löôïng, thaønh phaàn, tính chaát nöôùc thaûi cuûa nhaø maùy ñöôøng tuøy thuoäc vaøo daây chuyeàn saûn xuaát neân thöôøng dao ñoäng nhieàu trong moät ngaøy ñeâm. Ñeå oån ñònh cheá ñoä doøng chaûy cuõng nhö chaát löôïng nöôùc ñaàu vaøo cho caùc coâng trình xöû lyù phía sau, caàn thieát phaûi coù moät beå ñieàu hoøa löu löôïng vaø noàng ñoä. Dung tích beå ñöôïc choïn theo thôøi gian ñieàu hoøa, döïa vaøo bieåu ñoà thay ñoåi löu löôïng, noàng ñoä nöôùc thaûi vaø yeâu caàu möùc ñoä ñieàu hoøa noàng ñoä nöôùc thaûi. Trong beå phaûi coù heä thoáng thieát bò khuaáy troän ñeå ñaûm baûo hoøa tan vaø san ñeàu noàng ñoä caùc chaát baån trong toøan theå tích(ñeå loaïi tröø caùc cuù soác veà chaát löôïng cho caùc coâng trình xöû lyù sinh hoïc phía sau vaø khoâng cho caën laéng trong beå. Beå laéng 1 Loaïi boû 1 phaàn SS vaø chaát höõu cô taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc xöû lyù sinh hoïc ôû coâng trình sau. Beå UASB - UASB laø beå xöû lyù sinh hoïc kò khí doøng chaûy ngöôïc qua lôùp buøn, phaùt trieån maïnh ôû Haø Lan. Xöû lyù baèng phöông phaùp kò khí laø phöông phaùp ñöôïc öùng duïng ñeå xöû lyù caùc loaïi chaát thaûi coù haøm löôïng höõu cô töông ñoái cao, khaû naêng phaân huûy sinh hoïc toát, nhu caàu naêng löôïng thaáp vaø saûn sinh naêng löôïng môùi. - Vì quaù trình phaân huûy kò khí döôùi taùc duïng cuûa buøn hoaït tính laø quaù trình sinh hoïc phöùc taïp trong moâi tröôøng khoâng coù oxi, neân buøn nuoâi caáy ban ñaàu phaûi coù ñoä hoaït tính methane. Ñoä hoaït tính methane caøng cao thì thôøi gian khôûi ñoäng (thôøi gian vaän haønh ban ñaàu ñaït ñeán taûi troïng thieát keá) caøng ngaén. Buøn hoaït tính duøng cho beå UASB neân laáy buøn haït hoaëc buøn laáy töø moät beå xöû lyù kò khí laø toát nhaát, coù theå söû duïng buøn chöùa nhieàu chaát höõu cô nhö buøn töø beå töï hoaïi, phaân gia suùc hoaëc phaân chuoàng. - Noàng ñoä buøn nuoâi caáy ban ñaàu cho beå UASB toái thieåu laø 10Kg VSS/ m3. Löôïng buøn cho vaøo beå khoâng neân nhieàu hôn 60% theå tích beå. - Tröôùc khi vaän haønh beå UASB caàn phaûi xem xeùt thaønh phaàn tính chaát nöôùc thaûi caàn xöû lyù cuï theå nhö haøm löôïng chaát höõu cô, khaû naêng phaân huûy sinh hoïc cuûa nöôùc thaûi, tính ñeäm, haøm löôïng chaát dinh döôõng, haøm löôïng caën lô löûng, caùc hôïp chaát ñoäc, nhieät ñoä nöôùc thaûi … - Khi COD nhoû hôn 100 mg/L, xöû lyù nöôùc thaûi baèng UASB khoâng thích hôïp. Khi COD lôùn hôn 50.000 mg/L, caàn pha loaõng nöôùc thaûi hoaëc tuaàn hoaøn nöôùc ñaàu ra. - UASB khoâng thích hôïp ñoái vôùi nöôùc thaûi coù haøm löôïng SS lôùn. Khi noàng ñoä caën lô löûng lôùn hôn 3000 mg/L, caën naøy khoù coù theå phaân huûy sinh hoïc ñöôïc trong thôøi gian löu nöôùc ngaén vaø seõ tích luõy daàn trong beå, gaây trôû ngaïi cho quaù trình phaân huûy nöôùc thaûi. Tuy nhieân, neáu löôïng caën naøy bò cuoán troâi ra khoûi beå thì khoâng coù trôû ngaïi gì. Caën lô löûng seõ löu laïi trong beå hay khoâng tuøy thuoäc vaøo kích thöôùc haït caën vaø haït buøn nuoâi caáy. Khi kích thöôùc cuûa hai loaïi caën naøy gaàn nhö nhau, caën lô löûng seõ tích laïi trong beå. Khi söû duïng buøn haït, caën lô löûng seõ deã daøng bò cuoán troâi ra khoûi beå. Ñoâi khi, löôïng caën lô löûng naøy coù theå bò phaân huûy trong beå. Luùc ñoù, caàn bieát toác ñoä phaân huûy cuûa chuùng ñeå tính thôøi gian löu caën trong beå. - UASB khoâng thích hôïp vôùi nöôùc thaûi coù haøm löôïng amonia lôùn hôn 2.000 mg/L hoaëc nöôùc thaûi coù haøm löôïng sunphate vöôït quaù 500 mg/L ( tæ soá COD/SO42- < = 5). Baûn thaân sunphate khoâng gaây ñoäc nhöng do vi khuaån khöû sunphate deã daøng chuyeån hoùa SO42- thaønh H2S. Khi haøm löôïng SO42- khoâng quaù cao (hoaëc tæ soá COD/SO42- khoâng vöôït quaù 10), seõ khoâng aûnh höôûng ñeán quaù trình phaân huûy kò khí. - Döïa vaøo caùc yeáu toá treân coù theå khaúng ñònh söû duïng UASB cho coâng ngheä söû lyù nöôùc thaûi mía ñöôøng laø hôïp lyù. Beå aerotank Tuøy thuoäc vaøo loaïi chaát oâ nhieãm coù theå söû duïng beå aerotank vôùi caùc vi sinh vaät ñöôïc nuoâi caáy trong buøn hoaït tính ñeå oxy hoùa chaát höõu cô trong ñieàu kieän nhaân taïo. Moâ hình naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch cung caáp oxy cho vi sinh vaät sinh tröôûng vaø phaùt trieån qua vieäc tieâu thuï chaát höõu cô . Buøn hoaït tính laø loaïi buøn xoáp chöùa nhieàu vi sinh vaät coù khaû naêng oxy hoùa vaø khoaùng hoùa chaát höõu cô chöùa trong nöôùc thaûi. Ñeå giöõ cho buøn hoaït tính ôû traïng thaùi lô löûng vaø ñeå ñaûm baûo oxy cho vi sinh vaät söû duïng trong quaù trình phaân huûy chaát höõu cô phaûi luoân cung caáp ñaày ñuû khoâng khí cho beå aerotank hoaït ñoäng. Sau beå aerotank nöôùc thaûi vaøo beå laéng ñôït 2 ñeå taùch buøn hoaït tính. Ôû ñaây, moät phaàn buøn laéng ñöôïc ñöa trôû laïi beå aerotank ñeå taïo maàm vi sinh vaät trong beå, phaàn khaùc ñöa tôùi beå neùn buøn. Khoái löôïng buøn tuaàn hoaøn vaø löôïng khoâng khí caàn cung caáp phuï thuoäc vaøo möùc ñoä yeâu caàu xöû lyù cuûa nöôùc thaûi. Hieäu quaû xöû lyù BOD5 =90-95%. Vieäc löïa choïn coâng ngheä xöû lyù tuøy theo thaønh phaàn tính chaát nöôùc thaûi, chi phí ñaàu tö quaûn lyù vaø dieän tích maët baèng khu xöû lyù . Beå laéng II Ñaët sau aerotank , nhieäm vuï laøm trong nöôùc ôû phaàn treân ñeå xaû ra nguoàn tieáp nhaän , coâ ñaëc buøn hoaït tính ñeán noàng ñoä nhaát ñònh ôû phaàn döôùi cuûa beå ñeå tuaàn hoaøn laïi aerotank. Thöôøng coù daïng troøn ( beå laéng ñöùng ,beå radial ) , daïng hình chöõ nhaät ( beå laéng ngang ).Beå laéng ngang , chöõ nhaät thöôøng coù hieäu quaû laéng thaáp hôn beå laéng troøn vì caën laéng tích luõy ôû caùc goùc beå thöôøng bò maùy gaït caën khuaáy ñoäng troâi theo doøng nöôùc vaøo maùng thu nöôùc ra . Beå neùn buøn Thu gom caën chöa oån ñònh töø beå laéng 1, beå laéng 2 vaø caën ñaõ oån ñònh töø aerotank nhaèm laøm giaûm bôùt ñoä aåm . CHÖÔNG IV.TÍNH TOAÙN CAÙC COÂNG TRÌNH DÔN VÒ: Giaû söû sau khi qua caùc coâng trình: song chaén raùc, beå laéng caùt, beå ñieàu hoøa, beå laéng 1 haøm löôïng caùc chaát oâ nhieãm giaûm nhö sau: BOD5 giaûm 45%(ban ñaàu laø 5000mg/l) COD giaûm 43% (ban ñaàu laø7000mg/l) SS giaûm 80% (ban ñaàu laø 1250mg/l) Do ñoù caùc thoâng soá ñeå tính toaùn caùc coâng trình nhö trình baøy sau ñaây Tính beå UASB Tính toaùn: Caùc thoâng soá ñaàu vaøo: pH= 6,6¸7,6 Löu löôïng Q=800m3/ngñ BOD5=2750mg/l COD=4000mg/l SS= 250mg/l Trong nöôùc thaûi coù ñaày ñuû caùc nguyeân toá vi löôïng caàn thieát cho söï phaùt trieån cuûa VSV. Caùc thoâng soá ñaàu ra pH = 6,5¸7,6 BOD5=500mg/l COD=700mg/l SS=100mg/l Nöôùc thaûi khi ra khoûi beå seõ coù haøm löôïng COD nhoû hôn hay baèng 700mg/l ñeå ñöa sang beå Aerotank . Hieäu quaû xöû lyù cuûa beå UASB: Löôïng COD caàn khöû: Löôïng COD caàn khöû trong ngaøy: Choïn taûi troïng xöû lyù trong beå UASB: [1] Theå tích phaàn xöû lyù yeám khí caàn thieát: ® Choïn V=293,5m3 Ñeå giöõ cho lôùp buøn hoaït tính ôû traïng thaùi lô löûng, toác ñoä nöôùc daâng trong beå phaûi giöõ trong khoaûng 0,6¸0,9m/h . Choïn v=0,7m/h Dieän tích beà maët caàn thieát cuûa beå: Choïn F=48m2 Chieàu cao phaàn xöû lyù yeám khí: ® choïn H1=6m. Toång chieàu cao cuûa beå: Trong ñoù: H1: chieàu cao phaàn xöû lyù yeám khí. H2: chieàu cao vuøng laéng. Ñeå ñaûm baûo khoâng gian an toaøn cho buøn laéng xuoáng phía döôùi thì chieàu cao vuøng laéng phaûi lôùn hôn 1,0m [1]. Choïn H2=1,1m H3: chieàu cao döï tröõ, choïn H3=0,5m H=6+1,1+0,5=7,6m Choïn 2 ñôn nguyeân hình vuoâng, vaäy caïnh moãi ñôn nguyeân laø: àchoïn a=5m Chieàu cao H=7,5m Theå tích thöïc cuûa beå: Thôøi gian löu nöôùc trong beå: Trong ñoù: Q = 800m3/ngñ Naèm trong khoûang cho pheùp [4-10h][1] Tính ngaên laéng: Trong moãi ñôn nguyeân, boá trí 4 taám chaén khí vaø hai taám höôùng doøng. Nöôùc thaûi khi ñi vaøo ngaên laéng seõ ñöôïc taùch khí baèng caùc taám taùch khí ñaët nghieâng so vôùi phöông ngang 1 goùc 450¸600. Choïn goùc nghieâng giöõa taám chaén khí vôùi phöông ngang laø 600. Caùc taám naøy ñaët song song nhau. Toång chieàu cao cuûa toaøn boä ngaên laéng Hnglaéng (keå caû chieàu cao vuøng laéng) vaø chieàu cao döï tröõ chieám treân 30% toång chieàu cao beå. Ta coù: Kieåm tra laïi: >30% Vaäy chieàu cao xaùc ñònh ñöôïc laø thích hôïp. Thôøi gian löu nöôùc trong ngaên laéng, thôøi gian naøy phaûi lôùn hôn 1h: >1h. maët khaùc Vvuønglaéng /toång theå tích UASB=H2 /Hbeå =1,1/7,5»15% àthoûa Tính toaùn taám chaén khí: Choïn khe hôû giöõa caùc taám chaén khí vaø giöõa taám chaén khí vôùi taám höôùng doøng laø nhö nhau. Toång dieän tích giöõa caùc khe hôû naøy chieám 15¸20% toång dieän tích ñôn nguyeân. Choïn Skhe=0,15Sdng Hình 4.1: taám chaén khí vaø höôùng doøng beå UASB Trong moãi ñôn nguyeân coù 4 khe hôû, dieän tích cuûa moãi khe: Beà roäng cuûa khe hôû: Tính toaùn caùc taám chaén Taám chaén 1: Chieàu daøi: Chieàu roäng: choïn 3240 Chieàu cao: Taám chaén 2: Chieàu daøi: Chieàu roäng: choïn 2140 Tính toaùn taám höôùng doøng: Taám höôùng doøng cuõng ñöôïc ñaët nghieâng 1 goùc 60o so vôùi phöông ngang caùch taám chaén khí 188mm nhö hình veõ. Tính heä thoáng phaân phoái nöôùc: Ñoái vôùi beå UASB coù taûi troïng chaát baån höõu cô L>4kgCOD/m3.ngñ [1] thì töø 2m2 dieän tích beå trôû leân seõ ñöôïc boá trí moät vò trí phaân phoái nöôùc. ® Choïn 3m2 cho moät vò trí phaân phoái nöôùc. Soá vò trí phaân phoái nöôùc trong moãi ñôn nguyeân: Tính maùng thu nöôùc: Boá trí maùng thu nöôùc keát hôïp vôùi maùng raêng cöa ñaët ôû taâm beå vaø doïc theo chieàu roäng beå. Maùng thu nöôùc ñöôïc taïo ñoä doác ñeå daãn nöôùc thaûi veà cuoái beå roài theo oáng daãn theo cô cheá töï chaûy, chaûy sang aerotank . Maùng thu nöôùc tieát dieän hình chöõ nhaät: d x r vôùi d=2r. Ñoä doác maùng: i=1/200. Löu löôïng vaøo maùng: Qmaùng = 800m3/ngñ. Ta coù: (4.8) Trong ñoù: Choïn kích thöôùc maùng: r =90mm d=180mm Thanh raêng cöa Chieàu cao raêng cöa :50mm Daøi ñoaïn vaùt ñænh raêng cöa:40mm Chieàu cao caû thanh :200mm Khe dòch chuyeån Caùch nhau : 450mm Beà roäng khe :12mm Chieàu cao:150mm Hình 4.2: maùng raêng cöa Tính löôïng khí vaø buøn sinh ra: Tính löôïng khí sinh ra trong beå: Theå tích khí sinh ra ñoái vôùi 1kgCOD bò khöû laø 0,5m3 [3] Toång theå tích khí sinh ra trong moät ngaøy: Tính löôïng khí CH4 sinh ra: Theå tích khí CH4 sinh ra khi 1kg COD ñöôïc loaïi boû laø 0,35 m3(CH4 chieám 70% toång löôïng khí sinh ra) [3]. Theå tích khí CH4 sinh ra laø: Tính löôïng buøn sinh ra: Löôïng buøn do VSV sinh ra töø 0,1¸0,5kg/kgCOD ñöôïc loaïi boû. ® Choïn Mbuøn=0,1kg/kgCOD bò loaïi boû. Khoái löôïng buøn sinh ra trong moät ngaøy: Tính oáng phaân phoái nöôùc vaøo beå UASB: Ñöôøng kính caùc oáng ñöôïc choïn theo baûng sau: Tên thông dụng Kích thuớc danh nghĩa Đường kính ngoài (mm) Độ dày (mm) Áp suất danh nghĩa(1) (bar) Ống 110 110 110 5,3 10 Ống 140 140 140 6,7 10 Ống 160 160 160 7,7 10 Ống 225 225 225 10,8 10 Ống 250 250 250 11,9 10 Ống 280 280 280 13,4 10 Ống 315 315 315 15,0 10 Ống 400 400 400 19,1 10 Ống 110 110 110 3,2 6 Ống 140 140 140 4,1 6 Ống 160 160 160 4,7 6 Ống 225 225 225 6,6 6 Ống 250 250 250 7,3 6 Ống 280 280 280 8,2 6 Ống 315 315 315 9,2 6 Ống 400 400 400 11,7 6 Tên thông dụng Kích thước danh nghĩa Đường kính ngoài Bề dày thành ống (mm)(*) PN 3,2bar PN 6bar PN 10bar PN 12,5bar PN 16bar 20 20 20 - - 2,3 2,3 2,8 25 25 25 - 2,3 2,3 2,8 3,5 32 32 32 - 2,3 2,9 3,6 4,4 40 40 40 - 2,3 3,7 4,5 5,5 50 50 50 - 2,9 4,6 5,6 6,9 63 63 63 2,3 3,6 5,8 7,1 8,6 75 75 75 2,3 4,3 6,8 8,4 10,3 90 90 90 2,8 5,1 8,2 10,1 12,3 110 110 110 3,4 6,3 10,0 12,3 15,1 125 125 125 3,9 7,1 11,4 14,0 17,1 140 140 140 4,3 8,0 12,7 15,7 19,2 160 160 160 4,9 9,1 14,6 17,9 21,9 Nguoàn :www. binhminhplastic.com Vaän toác nöôùc chaûy trong oáng chính v=0,8¸2m/s [2], choïn v=1m/s. ® choïn oáng nhöïa PVC coù ñöôøng kính F110mm Kieåm tra laïi vaän toác nöôùc chaûy trong oáng: Töø oáng chính chia laøm 2 oáng nhaùnh vaøo 2 ñôn nguyeân. Ñöôøng kính oáng nhaùnh: Vaän toác nöôùc chaûy trong oáng nhaùnh v=0,8¸2m/s [2], choïn v=1m/s. ® choïn oáng nhöïa PVC coù ñöôøng kính F75mm. Kieåm tra laïi vaän toác nöôùc chaûy trong oáng: Treân moãi oáng nhaùnh chia laøm 2 nhaùnh nhoû daãn vaøo moãi ñôn nguyeân. Ñöôøng kính oáng nhaùnh: Vaän toác nöôùc chaûy trong oáng nhaùnh v=0,8¸2m/s [2], choïn v=1m/s. ® choïn oáng nhöïa PVC coù ñöôøng kính F50mm. Kieåm tra laïi vaän toác nöôùc chaûy trong oáng: ® thoûa ñieàu kieän. Heä thoáng oáng phaân phoái nöôùc vaøo ñöôïc ñaët caùch ñaùy beå 0,5m OÁng daãn nöôùc thaûi sang aerotank : Vaän toác nöôùc chaûy trong oáng v=0,1¸0,5m/s [2], choïn v=0,5m/s. ® choïn oáng nhöïa PVC coù ñöôøng kính F160mm. Kieåm tra laïi vaän toác nöôùc chaûy trong oáng: ® thoûa ñieàu kieän. Tính toaùn ñöôøng oáng thu khí: Choïn vaän toác khí chaïy trong oáng v=10m/s. ® choïn oáng saét traùng keõm coù ñöôøng kính F40mm. Kieåm tra vaän toác khí trong oáng m/s à thoûa ñieàu kieän Tính oáng thu buøn: Choïn oáng thu buøn coù ñöôøng kính F90mm coù ñuïc loã, dloã=20mm. ÔÛ moãi vò trí ta ñuïc loã 3 maët, moãi loã caùch nhau 20mm, moãi vò trí caùch nhau 400mm. Buøn ñöôïc xaû ñònh kyø töø 1¸6 thaùng nhôø aùp löïc thuûy tónh cuûa nöôùc trong beå. OÁng thu buøn ñöôïc ñaët doïc theo chieàu daøi beå vaø caùch ñaùy 1m. Laáy maãu: Ñeå bieát ñöôïc söï hoaït ñoäng beân trong beå, doïc theo chieàu cao beå ta ñaët caùc van laáy maãu. Vôùi caùc maãu thu ñöôïc ôû cuøng moät van, ta coù theå öôùc ñoaùn löôïng buøn ôû ñoä cao ñaët van ñoù. Söï öôùc ñoaùn naøy raát caàn thieát khi muoán bieát taûi troïng thöïc söï cuûa buøn vaø thôøi gian löu buøn hieän trong beå laø bao nhieâu, töø ñoù maø coù söï ñieàu chænh thích hôïp. Trong ñieàu kieän oån ñònh, taûi troïng cuûa buøn gaàn nhö khoâng ñoåi, do ñoù maät ñoä buøn taêng leân ñeàu ñaën. Nhöng ngay trong nhöõng tröôøng hôïp ñoù, vieäc laáy maãu vaãn ñöôïc ñeà nghò thöïc hieän ñeàu ñaën. Khi môû van, caàn ñieàu chænh sao cho buøn ra töø töø ñeå ñaûm baûo thu ñöôïc buøn gaàn gioáng trong beå vì neáu môû lôùn quaù thì nöôùc seõ thoaùt ra nhieàu hôn. Thoâng thöôøng laáy 50÷150 ml maãu vaøo 2 laàn caùch nhau ít nhaát 1h. Beå cao 7,6m, do ñoù doïc theo chieàu cao beå ñaët 5 van laáy maãu, caùc van ñaët caùch nhau 1,m. Van döôùi cuøng ñaët caùch ñaùy 0,5m. Choïn oáng vaø van laáy maãu baèng nhöïa PVC cöùng F25. CAÙC THOÂNG SOÁ THIEÁT KEÁ BEÅ UASB LAØ: STT Teân thoâng soá Ñôn vò Soá lieäu thieát keá 1 Soá löôïng Coâng trình 2 2 Chieàu daøi beå m 5 3 Chieàu roäng beå m 5 4 Chieàu cao beå m 7,5 5 Theå tích m3 187,5 Tính bôm töø beå laéng I ñeán UASB : Löu löôïng caàn bôm Q = 33,34 m3/h. Coät aùp cuûa bôm: H = (m H2O) DZ: khoaûng caùch töø maët nöôùc beå ñieàu hoaø ñeán maët nöôùc beå UASB. åh: toång toån thaát cuûa bôm, bao goàm toån thaát cuïc boä, toån thaát doïc ñöôøng oáng, toån thaát qua lôùp buøn lô löûng trong beå UASB. Moät caùch gaàn ñuùng, choïn : DZ = 4 m H2O åh = 7 m H2O Þ H = 4 + 7 = 11 m H2O Coâng suaát yeâu caàu treân truïc bôm: N= = = 1,25 kW Vaäy choïn bôm coù coâng suaát 1,25 kW (2 HP) TÍNH TOAÙN BEÅ AEROTANK: Tính toaùn: Caùc thoâng soá thieát keá Caùc thoâng soá ñaàu vaøo: Löu löôïng nöôùc thaûi Q= 800m3/ngaøy BOD5 = 500 mg/L COD = 700 mg/L Nhieät ñoä duy trì trong beå 26-280C Caùc thoâng soá ñaàu ra: Nöôùc thaûi sau xöû lyù ñaït tieâu chuaån nguoàn loaïi B: BOD ôû ñaàu ra ≤ 50 mg/L COD = 100 mg/L Caën lô löûng ôû ñaàu ra SSra ≤ 40 mg/L (thaáp hôn tieâu chuaån nguoàn loaïi B) goàm coù 65% laø caën coù theå phaân huyû sinh hoïc Nöôùc thaûi khi vaøo beå Aerotank coù haøm löôïng chaát raén lô löûng bay hôi ( noàng ñoä vi sinh vaät ban ñaàu) X0 = 0 Nöôùc thaûi ñöôïc ñieàu chænh sao cho BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 Tyû soá giöõa löôïng chaát raén lô löûng bay hôi (MLVSS) vôùi löôïng chaát raén lô löûng (MLSS) coù trong nöôùc thaûi laø 0,8 = 0,8 ( ñoä tro cuûa buøn hoaït tính Z = 0,2) Noàng ñoä buøn hoaït tính tuaàn hoaøn ( tính theo chaát raén lô löûng ) Xr = 8500 mg/L Noàng ñoä chaát raén lô löûng bay hôi hay buøn hoaït tính (MLVSS) ñöôïc duy trì trong beå Aerotank laø : X = 3100 mg/L Thôøi gian löu buøn trong heä thoáng, qc = 4 ngaøy Heä soá chuyeån ñoåi giöõa BOD5 vaø BOD20 laø 0,68 Heä soá phaân huyû noäi baøo, kd = 0,05 ngaøy-1 Heä soá saûn löôïng toái ña ( tyû soá giöõa teá baøo ñöôïc taïo thaønh vôùi löôïng chaát neàn ñöôïc tieâu thuï ), Y = 0,6 Kg VSS/Kg BOD5 Loaïi vaø chöùc naêng beå : Beå Aerotank khuaáy troän hoaøn chænh . Öu ñieåm: khoâng xaûy ra hieän töôïng quaù taûi cuïc boä ôû baát cöù phaàn naøo cuûa beå, aùp duïng thích hôïp cho xöû lyù nöôùc thaûi mía ñöôøng . Xaùc ñònh noàng ñoä BOD5 hoaø tan trong nöôùc thaûi ôû ñaàu ra Sô ñoà laøm vieäc cuûa heä thoáng: Beå laéng II Beå Aerotank Q,X0, S0 Qe, S,Xe Qr , Xr , S Qw , Xr Trong ñoù: Q , Qr, Qw , Qe : löu löôïng nöôùc ñaàu vaøo , löu löôïng buøn tuaàn hoaøn , löu löôïng buøn xaõ vaø löu löôïng nöôùc ñaàu ra , m3/ngaøy S0 , S : noàng ñoä chaát neàn (tính theo BOD5) ôû ñaàu vaøo vaø noàng ñoä chaát neàn sau khi qua beå Aerotank vaø beå laéng II , mg/L X , Xr , Xe : noàng ñoä chaát raén bay hôi trong beå Aerotank , noàng ñoä buøn tuaàn hoaøn vaø noàng ñoä buøn sau khi qua beå laéng II , mg/L - Phöông trình caân baèng vaät chaát: BOD5 ôû ñaàu ra = BOD5 hoaø tan ñi ra töø beå Aerotank + BOD5 chöùa trong löôïng caën lô löûng ôû ñaàu ra Trong ñoù : BOD5 ôû ñaàu ra : 50 mg/L BOD5 hoaø tan ñi ra töø beå Aerotank laø S, mg/L BOD5 chöùa trong caën lô löûng ôû ñaàu ra ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : Löôïng caën coù theå phaân huyû sinh hoïc coù trong caën lô löûng ôû ñaàu ra : 0,65 ´ 40 = 26 mg/L Löôïng oxy caàn cung caáp ñeå oxy hoaù heát löôïng caën coù theå phaân huyû sinh hoïc laø : 26 ´ 1,42 (mgO2/mg teá baøo) = 36,92 mg/L . Löôïng oxy caàn cung caáp naøy chính laø giaù trò BOD20 cuûa phaûn öùng . Quaù trình tính toaùn döïa theo phöông trình phaûn öùng: C5H7O2N + 5O2 ® 5CO2 + 2H2O + NH3 + Naêng löôïng 113 mg/L 160 mg/L 1 mg/L 1,42 mg/L Chuyeån ñoåi töø giaù trò BOD20 sang BOD5 BOD5 = BOD20 ´ 0,68 = 36,92 ´ 0,68 = 25,11 mg/L Vaäy : 50 (mg/L) = S + 25,11 (mg/L) Þ S = 24,89 mg/L Tính hieäu quaû xöû lyù - Tính hieäu quaû xöû lyù tính theo BOD5 hoaø tan: E = ´ 100 = 100 = 95% - Hieäu quaû xöû lyù cuûa toaøn boä sô ñoà E0 = ´ 100 = 90% - Theå tích beå Aerotank V = Trong ñoù : V: Theå tích beå Aerotank , m3 Q: Löu löôïng nöôùc ñaàu vaøo Q = 800 m3/ngaøy Y: Heä soá saûn löôïng cöïc ñaïi Y= 0,6 S0 – S = 500 – 24,89 = 475,11 mg/L X: Noàng ñoä chaát raén bay hôi ñöôïc duy trì trong beå Aerotank, X= 3100 mg/L kd: Heä soá phaân huyû noäi baøo, kd = 0,05 ngaøy-1 qc: Thôøi gian löu buøn trong heä thoáng, qc = 4 ngaøy V = = 245,2 m3 Choïn V = 245 m3 Thôøi gian löu nöôùc trong beå q = = x24= 7,35h Naèm trong khoaûng cho pheùp [4-8h] [1] Löôïng buøn phaûi xaõ ra moãi ngaøy - Tính heä soá taïo buøn töø BOD5 Yobs = = = 0,5 Trong ñoù: + Y : heä soá saûn löôïng, Y= 0,6 kg VSS/ kg BOD5 + kd: heä soá phaân huyû noäi baøo, kd= 0,05 ngaøy-1 + c: thôøi gian löu buøn, c = 4 ngaøy. - Löôïng buøn hoaït tính sinh ra do khöû BOD5 (tính theo VSS) Px (VSS) = Yobs ´ Q ´ (S0 – S ) = 0,5 800 ´ 475,11 ´ 10-3= 190 kgVSS/ngaøy - Toång caën lô löûng sinh ra trong 1 ngaøy Ta bieát = 0,8Þ MLSS = Px (SS) = = = 237,5 kgSS/ngaøy - Löôïng caën dö haèng ngaøy phaûi xaõ ñi Pxaû = Px (SS) – Q ´ SSra = 237,5 – 800 x 40 x 10-3 =205,5 kg/ngaøy - Tính löôïng buøn xaû ra haèng ngaøy (Qw) töø ñaùy beå laéng theo ñöôøng tuaàn hoaøn buøn qc = Þ Qw = Trong ñoù V: Theå tích beå Aerotank V= 646 m3 X: Noàng ñoä chaát raén bay hôi trong beå Aerotank X = 3100 mg/L qc : Thôøi gian löu buøn qc = 4 ngaøy Qe : Löu löôïng nöôùc ñöa ra ngoaøi töø beå laéng ñôït II ( löôïng nöôùc thaûi ra khoûi heä thoáng ). Xem nhö löôïng nöôùc thaát thoaùt do tuaàn hoaøn buøn laø khoâng ñaùng keå neân Qe = Q = 800 m3/ngaøy Xe: Noàng ñoä chaát raén bay hôi ôû ñaàu ra cuûa heä thoáng Xe=0,8´ SSra = 0,8 ´ 40 = 32 mg/L Xr :noàng ñoä chaát raén lô löûng coù trong buøn tuaàn hoaøn. Xr =8500 x 0,8=6.8 kg/m3 Þ Qw = = 24,16 m3/ngaøy Tính heä soá tuaàn hoaøn (a) töø phöông trình caân baèng vaät chaát vieát cho beå laéng II ( xem nhö löôïng chaát höõu cô bay hôi ôû ñaàu ra cuûa heä thoáng laø khoâng ñaùng keå) Ta coù: X(Q+Qr) = X0Q + XrQr Trong ñoù: + Q: Löu löôïng nöôùc thaûi, Q = 800 m3/ngaøy + X: Noàng ñoä VSS trong beå Aerotank, X = 3100mg/l + Qr : Löu löôïng buøn hoaït tính tuaàn hoaøn + X0 : Noàng ñoä VSS trong nöôùc thaûi daãn vaøo beå Aerotank, Xo = 0 + Xr : Noàng ñoä VSS trong buøn tuaàn hoaøn, Xr = 6800 mg/L Þ X(Q + Qr) = XrQr Vaäy ta coù: a = = = = 0,84 Löu löôïng buøn tuaàn hoaøn: Qr = Q = 800 x 0,84 = 672 m3/ngaøy = 28 m3/giôø Tính löôïng oxy caàn cung caáp cho beå Aerotank döïa treân BOD20 - Löôïng oxy caàn thieát trong ñieàu kieän tieâu chuaån OC0 = - 1,42Px(VSS) Vôùi f laø heä soá chuyeån ñoåi giöõa BOD5 vaø BOD20 , f= 0,68 OC0 = - 1,42 ´ 190 = 558,68 kgO2/ngaøy - Löôïng oxy thöïc teá caàn söû duïng cho beå OCt = OC0 Trong ñoù Cs20 : Noàng ñoä baõo hoaø oxy trong nöôùc ôû nhieät ñoä laøm vieäc Cs20 = 9,08 mg/L Cd : Löôïng oxy hoaø tan caàn duy trì trong beå Cd = 2 mg/L Csh :noàng ñoä oxy hoøa tan trong nöôùc saïch ôû 26oC , Csh=8,09mg/l b:heä soá ñieàu chænh söùc caêng beà maët theo haøm löôïng muoái. Ñoái vôùi nöôùc thaûi laáy b=1. a: heä soá ñieàu chænh lööïng oxy ngaám vaøo nöôùc thaûi do aûnh höôûng c haøm löôïng caën, chaát hoaït ñoäng beà maët, loaïi thieát bò laøm thoùang, hình daùng vaø kích thöôùc beå, coù giaù trò töø 0,6-0,94. choïn a =0,7. OCt =558,68x 1032,13 kgO2/ngaøy àlöôïng khoâng khí/m3 nöôùc thaûi =1032,13/800=1,29kg O2/ m3 nöôùc thaûi Kieåm tra tyû soá F/M vaø taûi troïng theå tích cuûa beå : Chæ soá F/M = Trong ñoù: + S0: BOD5 ñaàu vaøo, S0 =500 mg/L + X: Haøm löôïng SS trong beå, X = 3100 + : Thôøi gian löu nöôùc, = 0,3063 ngaøy = = 0,53 mgBOD5/mg buøn.ngaøy Giaù trò naøy naèm trong khoaûng cho pheùp cuûa thoâng soá thieát keá beå (0,2-0,6 kg/kg. ngaøy).[1] - Toác ñoä oxy hoaù cuûa 1 g buøn hoaït tính = == 0,5 ( mg BOD5/mgbuøn.ngaøy) - Taûi troïng theå tích cuûa beå Aerotank L= = = 1,63 (kgBOD5/m3ngaøy) Giaù trò naøy trong khoaûng thoâng soá cho pheùp khi thieát keá beå (0,8 -1,92 kgBOD5/m3. ngaøy)[1] - Tính löôïng khoâng khí caàn thieát ñeå cung caáp vaøo beå Qkk = ´ f Trong ñoù OCt : Löôïng oxy thöïc teá caàn söû duïng cho beå : OCt =1032,13kgO2/ngaøy OU : Coâng suaát hoaø tan oxy vaøo nöôùc thaûi cuûa thieát bò phaân phoái Choïn daïng ñóa xoáp , ñöôøng kính 170 mm , dieän tích beà maët F=0,02 m2 Cöôøng ñoä thoåi khí 200 L/phuùt ñóa = 12 m3/giôø Ñoä saâu ngaäp nöôùc cuûa thieát bò phaân phoái h = 4,4m ( laáy gaàn ñuùng baèng chieàu saâu beå) Tra baûng 7.1 trang [1]ta coù Ou = 7 gO2/ m3.m OU = Ou ´ h = 7´ 4,4 = 30,8 g O2/m3 Ou: Coâng suaát hoaø tan oxy vaøo nöôùc thaûi cuûa thieát bò phaân phoái tính theo g O2/m3 khoâng khí f: heä soá an toaøn , choïn f = 1,5(f naèm trong khoaûng 1,5-2,0)[1] Qkk = ´ 1,5 = 50266,1(m3/ngaøy) =0,582(m3/s) - Soá ñóa caàn phaân phoái trong beå N = = »174 ñóaà choïn 180 ñóa. Kích thöôùc beå Aerotank Theå tích beå Vb = 245 m3 Chieàu saâu chöùa nöôùc cuûa beå h = 4 m Dieän tích beå F = = =61,25 m2 Chieàu daøi beå L = 15,3 m Chieàu roäng beå B = 4 m(tyû leä B:h=1:1) [2] Chieàu cao döï tröû treân maët nöôùc hbv = 0,4m Chieàu cao toång coäng cuûa beå H = h+ hbv =4 + 0,4 = 4,4m CAÙC THOÂNG SOÁ THIEÁT KEÁ BEÅ AEROTANK STT Teân thoâng soá Ñôn vò Soá lieäu thieát keá 1 Soá löôïng Coâng trình 1 2 Chieàu daøi beå m 15,3 3 Chieàu roäng beå m 4 4 Chieàu cao beå m 4,4 5 Theå tích m3 269,5 Tính toaùn caùc thieát bò phuï: Tính toaùn maùy thoåi khí - Aùp löïc caàn thieát cuûa maùy thoåi khí Hm = h1 + hd + H Trong ñoù h1: Toån thaát trong heä thoáng oáng vaän chuyeån h1 = 0,4m hd : Toån thaát qua ñóa phun , hd = 0,5m H : Ñoä saâu ngaäp nöôùc cuûa mieäng voøi phun H = 4,4m Hm = 0,4 + 0,5 + 4,4 = 5,3m Choïn Hm =5,3m Aùp löïc maùy thoåi khí tính theo Atmotphe: Pm = = = 0,52 atm - Naêng suaát yeâu caàu Qtt = 50266,1(m3/ngaøy) =0,582(m3/s) - Coâng suaát maùy thoåi khí Pmaùy = Trong ñoù Pmaùy : Coâng suaát yeâu caàu cuûa maùy neùn khí , kW G: Troïng löôïng cuûa doøng khoâng khí , kg/s G = Qtt ´ rkhí = 0,582 ´ 1,2 = 0,7 kg/s R : haèng soá khí , R = 8,314 KJ/K.mol 0K T1: Nhieät ñoä tuyeät ñoái cuûa khoâng khí ñaàu vaøo T1= 273 + 27 = 300 0K P1: aùp suaát tuyeät ñoái cuûa khoâng khí ñaàu vaøo P1= 1 atm P2: aùp suaát tuyeät ñoái cuûa khoâng khí ñaàu ra P2 =Pm + 1 = 0,52 +1=1,52 atm n= = 0,283 ( K = 1,395 ñoái vôùi khoâng khí ) 29,7 : heä soá chuyeån ñoåi e: Hieäu suaát cuûa maùy , choïn e= 0,7 Vaäy : Pmaùy = = 37,33 kW Tính toaùn ñöôøng oáng daãn khí - Vaän toác khí trong oáng daãn khí chính , choïn Vkhí = 15 m/s - Löu löôïng khí caàn cung caáp , Qk = 0,582 m3/s - Ñöôøng kính oáng phaân phoái chính D= = = 0,22 m Choïn oáng saét traùng keõm D= 225 mm - Töø oáng chính ta phaân laøm 15 oáng nhaùnh cung caáp khí cho beå , löu löôïng khí qua moãi oáng nhaùnh ( Khoaûng caùch giöõa caùc nhaùnh töø 1 – 1,5). Q’k = = = 0,0388 m3/s - Vaän toác khí qua moãi oáng nhaùnh v’khí = 12 m/s - Ñöôøng kính oáng nhaùnh d = = = 0,062 m Choïn loaïi oáng saét traùng keõm d = 63 mm - Kieåm tra laïi vaän toác + Vaän toác khí trong oáng chính Vkhí = = = 14,6 m/s Vaäy Vkhí naèm trong khoaûng cho pheùp (10 -15 m/s) + Vaän toác khí trong oáng nhaùnh v’khí = = = 12,45 m/s Vaäy v’khí naèm trong khoaûng cho pheùp (10 -15 m/s) Tính toaùn ñöôøng oáng daãn nöôùc thaûi vaøo beå - Choïn vaän toác nöôùc thaûi trong oáng : v = 0,3 m/s - Löu löôïng nöôùc thaûi : Q = 800 m3/ngaøy = 0,0093m3/s - Choïn loaïi oáng daãn nöôùc thaûi laø oáng PVC , ñöôøng kính cuûa oáng D = = = 0,198 m Choïn oáng oáng PVC 160 mm - Tính laïi vaän toác nöôùc chaûy trong oáng v= = = 0,46 m/s Vaän toác nöôùc vaøo naèm trong khoaûng cho pheùp ( 0,3 – 0,7 m/s) Choïn maùy bôm nöôùc vaøo beå Aerotank - Löu löôïng bôm : Q = 800 m3/ngaøy = 0,0093 m3/s - Coät aùp bôm :H = 8m N = = = 0,91 kW = 910W Choïn bôm coù coâng suaát 910W (1,5HP) h : hieäu suaát chung cuûa bôm töø 0,72-0,93 , choïn h= 0,8 Tính toaùn ñöôøng oáng daãn buøn tuaàn hoaøn - Löu löôïng buøn tuaàn hoaøn Qr = 672 m3/ng. = 0,0078 m/s. - Choïn vaän toác buøn trong oáng v= 0,3 m/s D = = = 0,182 m Choïn oáng PVC ñöôøng kính = 160mm Bôm buøn tuaàn hoaøn - Löu löôïng bôm :Q’r = 672 m3/ngaøy = 0,0078 m3/s - Coät aùp cuûa bôm :H= 8m - Coâng suaát bôm N = = = 0,765 kW = 765W h : hieäu suaát chung cuûa bôm töø 0,72-0,93 , choïn h= 0,8 Choïn bôm coù coâng suaát 765W(1,2 HP) 3. Hoá thu (haàm bôm) Thôøi gian löu trong hoá thu laø: 10-20 phuùt.[1] à Choïn t=15 phuùt. Choïn heä soá ñieàu hoøa k=1,2 à Theå tích beå: Vb = Qhmax x k x t = 33,34 x 1,2 x = 10 m3. Choïn chieàu cao beå: à Hbeå =2,5m. Giaû söû haàm bôm hình vuoâng: Vb = a x a x H =10 à Caïnh haàm bôm: a = 2,2m. Choïn bôm coù Q = Qhmax =33,34 x 1,2 = 40 m3/h. IV.4.Beå ñieàu hoøa Choïn thôøi gian löu: t=6h. Theå tích beå ñieàu hoøa: Vñh =6 x 33,34 =200 m3. Choïn beå coù kich thöôùc LxBxH=8x5x5,5(hbv =0,5m) Choïn toác ñoä khí neùn:12l/m3-phuùt. qkhí =12 x 200/60 =40(l/s)/m3 theå tích beå. IV.5. Beå laéng I Giaû söû taûi troïng beà maët laø LA=35m3/m2.ngaøy. à Dieän tích beà maët beå laéng: A=QTbngaøy / LA==25m2. Ñöôøng kính beå laéng: D= ==5,7m. Ñöôøng kính oáng trung taâm: d=20%D=1,15m. Choïn chieàu saâu höõu ích cuûa beå laéng H=3m, chieàu cao lôùp buøn laéng hb=0,7m, chieàu cao lôùp trung hoøa hth =0,2m, chieàu cao an toaøn h=0,3m. Vaäy chieàu cao toång coäng: Htc=H + hb + h + hth =3 + 0,7 + 0,3 + 0,2 =4,2m. Chieàu cao oáng trung taâm: h=60%H=1,8m. Kieåm tra laïi thôøi gian löu nöôùc cuûa beå laéng: Theå tích phaàn laéng: V=(D2-d2)h=(5,72-1,152)x3=73,4m3. Thôøi gian löu nöôùc : t===2,2h > 1,5h. *Hieäu quaû xöû lyù :[1] BOD5: R===35,48%. SS: R===57,44%. Taûi troïng maùng traøn: Ls ===44,7m3/m.ngaøy. Löôïng buøn töôi sinh ra moãi ngaøy: Mss=1250. 57,41.10-2.800.10-3=574,1KgSS/ngaøy. MBOD5=5000.35,48.10-2.800.10-3=1419,2 KgBOD5/ngaøy. CHÖÔNG V. TÍNH TOAÙN CHI PHÍ VAØ KEÁT LUAÄN Tính toaùn chi phí chi phí xaây döïng Teân coâng trình Kích thöôùc (m3) Giaù (VNÑ/ m3) Thaønh tieàn (VNÑ) Hoá thu 10 1.200.000 12.000.000 Beå ñieàu hoøa 200 1.200.000 240.000.000 Beå laéng I 105 1.200.000 126.000.000 Beå laéng II 105 1.200.000 126.000.000 Beå UASB 375 1.200.000 450.000.000 Beå AEROTANK 269,5 1.200.000 323.400.000 Toång coäng 1.277.400.000 chi phí thieát bò Teân thieát bò Ñôn vò tính Giaù thieát bò Soá löôïng Thaønh tieàn Bôm nöôùc Caùi 8.000.000ñ/caùi 4 32.000.000 ñ Bôm buøn Caùi 10.000.000ñ/caùi 3 30.000.000 ñ Maùy neùn khí Caùi 30.000.000ñ/caùi 2 60.000.000ñ Ñaàu phaân phoái khí Ñóa 300.000ñ/ñóa 180 54.000.000 Maùy gom buøn Caùi 55.000.000ñ//caùi 1 55.000.000ñ Maùng thu nöôùc raêng cöa Taám 1.500.000ñ/boä 1 1.500.000ñ Heä thoáng ñöôøng oáng 2.000.000ñ Toång coäng 234.500.000 chi phí phaùt sinh Chi phí phaùt sinh = 5% chi phí thieát bò =0,05x1.511.900.000=75.595.000 chi phí toång coäng chi phí toång coäng =chi phí xaây döïng+chi phí thieát bò+chi phí phaùt sinh = 1.503.900.000+75.595.000 =1.579.495.000 VND KEÁT LUAÄN Nöôùc thaûi mía ñöôøng coù tính chaát ñaëc tröng laø noàng ñoä chaát höõu cô raát cao vì vaäy trong coâng ngheä xöû lyù ñoøi hoûi heä thoáng phaûi coù beå phaân huyû chaát höõu cô. BeåUASB vaø beå Aerotank coù khaû naêng phaân huyû chaát höõu cô vôùi hieäu suaát cao vaø xöû lyù ñöôïc ñeán tieâu chuaån cho pheùp neân ñöôïc quan taâm ñeán tröôùc tieân trong heä thoáng xöû lyù ñaõ choïn. Nhöng tröôùc khi cho nöôùc thaûi qua beå Aerotank caàn phaûi coù caùc coâng trình xöû lyù khaùc ( song chaén raùc , beå laéng caùt , beå ñieàu hoøa ,beå laéng I)ñeå laøm giaûm bôùt noàng ñoä chaát höõu cô. Ñeå ñaït hieäu quaû cao, khi thieát keá beå Aerotank caàn phaûi cung caáp ñaày ñuû oxy ñeå khuaáy troän ñeàu caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi, vaø cung caáp ñuû löôïng buøn hoaït tính tuaàn hoaøn cho beå;trong beå UASB giöõ cho buøn hoaït tính ôû traïng thaùi lô löûng. Ngaønh mía ñöôøng goùp phaàn laøm taêng tröôûng neàn kinh teá. Tuy nhieân nöôùc thaûi cuûa ngaønh naøy neáu khoâng ñöôïc xöû lyù trieät ñeå seõ gaây oâ nhieãm moâi tröôøng do ñoù caàn phaûi xaây döïng heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi sao cho khi thaûi ra ñaït tieâu chuaån; khoâng laøm aûnh höôûng ñeán khaû naêng töï laøm saïch cuûa moâi tröôøng xung quanh. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] TS. Trònh Xuaân Lai, Tính toaùn thieát keá caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi, Nhaø xuaát baûn Xaây döïng Haø Noäi, 2000 [2] ].Soå tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa chaát T1, Nhaø xuaát baûn Khoa Hoïc vaø Kyõ Thuaät Haø Noäi, 1999 [3] Joseph F. Malina, Design of Anaerobic Process for the Treatment of Induatual and municipal [4] PGS.TS. Löông Ñöùc Phaåm, Coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi baèng bieän phaùp sinh hoïc, Nhaø xuaát baûn Giaùo Duïc, 2002. [5] TS. Laâm Minh Trieát - Nguyeãn Thanh Huøng - Nguyeãn Phöôùc Daân, Xöû lyù nöôùc thaûi ñoâ thò vaø coâng nghieäp - tính toaùn thieát keá coâng trình, CEFINEA – Vieän Moâi tröôøng vaø Taøi nguyeân, 2002. [6] Nguyeãn Hoaøi Linh_Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi [7] Luaän vaên toát nghieäp cao hoïc xöû lyù nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng www.binhminhplastic.com MUÏC LUÏC CHÖÔNG I. PHAÀN MÔÛ ÑAÀU 1 I.1. Ñaët vaán ñeà 1 I.2. Muïc tieâu vaø noäi dung thöïc hieän 1 CHÖÔNG II. TOÅÂNG QUAN VEÀ NGAØNH COÂNG NGHIEÄP MÍA ÑÖÔØNG VAØ HIEÄN TRAÏNG OÂ NHIEÃM CUÛA NGAØNH NAØY 2 II.1. Toång quaùt quy trình coâng ngheä saûn xuaát 2 II.1.1.Thaønh phaàn cuûa mía vaø nöôùc mía 2 II.1.2.Hoùa chaát laøm trong vaø taåy maøu 3 II.1.3.Coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng thoâ 4 II.1.4.Coâng ngheä saûn xuaát ñöôøng tinh luyeän 7 II.2.Sô löôïc hieän trang ngaønh saûn xuaát ñöôøng ôû vieät nam 7 II.3.Nöôùc thaûi ngaønh coâng nghòeâp saûn xuaát ñöôøng 8 II.3.1.Nöôùc thaûi töø khu eùp mía 8 II.3.2.Nöôùc thaûi röûa loïc, laøm maùt, röûa thieát bò vaø röûa saøn 9 II.3.3. Nöôùc thaûi khu loø hôi 9 II.3.4.Ñaëc tröng cuûa nöôùc thaûi nhaø maùy ñöôøng 9 II.4. Khaû naêng gaây oâ nhieãm nguoàn nöôùc cuûa nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp ñöôøng 10 CHÖÔNG III. QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI NHAØ MAÙY ÑÖÔØNG 12 III.1.Löïa choïn quy trình coâng ngheä 15 III.2.Thuyeát minh quy trình coâng ngheä 15 III.3.Moâ taû caùc coâng trình ñôn vò 16 III.3.1. Song chaén raùc 16 III.3.2. Hoá thu gom 16 III.3.3. Beå laéng caùt 16 III.3.4. Beå ñieàu hoøa 16 III.3.5. Beå laéng I 17 III.3.6. Beå UASB 17 III.3.7. Beå Aerotank 18 III.3.8. Beå laéng II 18 III.3.9. Beå neùn buøn 19 CHÖÔNG IV. TÍNH TOAÙN CAÙC COÂNG TRÌNH ÑÔN VÒ 20 IV.1. Tính beå UASB 20 IV.2. Tính beå Aerotank 24 IV.3. Tính hoá thu 40 IV.4. Tính beå ñieàu hoøa 41 IV.5. Tính beå laéng I 41 CHÖÔNG V. TÍNH TOAÙN CHI PHÍ VAØ KEÁT LUAÄN 42 V.1. Tính toaùn chi phí 42 V.1.1. Chi phí xaây döïng 42 V.1.2. Chi phí thieát bò 42 V.1.3. Chi phí phaùt sinh 42 V.1.4. Chi phí toång coäng 42 V.2. Keát luaän 43 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 44 MUÏC LUÏC 45