Đề tài Tính toán cải tạo và mở rộng trạm xử lý nước thải nhà máy vinamilk trường thọ Thủ Đức

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả nội dung của luận văn này hoàn toàn được hình thành và phát triển từ chính cá nhân tôi, các số liệu và kết quả có trong luận văn là hoàn toàn trung thực. TÁC GIẢ KHÓA LUẬN HỒ NGỌC DUY PHÚ LỜI CẢM ƠN Xin gửi lời cảm ơn đến quí thầy cô trong ban giám hiệu trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh và Ban chủ nhiệm khoa Môi Trường & Công nghệ sinh học, những người đã dìu dắt chúng em tận tình, đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt những năm tháng trên ghế giảng đường đại học. Em xin chân thành cảm ơn các anh chị trong công ty Vinamilk Truongf Thọ cũng như các anh chị trong công ty cổ phần kỹ thuật SEEN đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp này. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến thư viện tài liệu của công ty SEEN ,Thư viện Trường Đại học Kỹ Thuật Cộng Nghệ TP. Hồ Chí Minh, diễn đàn yêu môi trường (yeumoitruong.com),và các bạn trên diễn đàn đã chia sẻ nhiều kinh nghiệm và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành bài khóa luận này. Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, những người thân và bạn bè đã động viên và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài này. Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2011 Sinh viên thực hiện Hồ Ngọc Duy Phú DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD (biochemical oxygen demand): nhu cầu oxy sinh hóa COD (chemical oxygen demand):nhu cầu oxy hóa học DO (dissolved oxygen) : hàm lượng oxy hòa tan F/M tỷ lệ thức ăn trên vi sinh vật MLSS (mixed lipour suspended solids) nồng độ bùn hoạt tính tính theo SS MLVSS (mixed lipou volatile spended solids): nồng độ bùn hoạt tính tính theo VSS SS (suspended solids):chất rắn lơ lửng TSS (Total suspended solids) chất răn lơ lửng tổng cộng TCVN tiêu chuẩn Việt Nam TCXD tiêu chuẩn xây dựng VSS (volatile suspended solids) chất rắn lơ lửng có khả năng hóa bay hơi XLNT xử lý nước thải DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 5.1 Đặc tính kỷ thuật của một loại Clorator chân không (loni – 1000). Bảng 5.2 Bảng đặc tính kỹ thuật của Balong chứa Clo. Bảng 5.3 Thông số thiết kế sân phơi bùn Bảng 5.4 Tiêu chuẩn đất xây dựng công trình làm sach nước thải Bảng 5.5 Tổn thất áp lực nước qua các công trình DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ cơ cấu tổ chức công ty Vinamilk Hình 2.2 Biểu đồ theo dõi lượng sữa bò Hình 2.3 Công ty Vinamilk Trường Thọ Hình 2.4 Khảo sát các chỉ tiêu nước thải Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ cũ Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ mới Hình 5.1 Cấu tạo máng tràn CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài: Công nghiệp sản xuất sữa hiện nay chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp và dịch vụ khác, nhu cầu về các sản phẩm chế biến từ sữa ngày càng tăng, thu hút nhiều lao động tham gia, chính vì vậy ngành công nghiệp này không thể thiếu được trong đời sống của người dân. Công nghệ chế biến sữa được phát triển rất mạnh ở nhiều nước trên thế giới và gần đây là cả Việt Nam. Đây có thể coi là công nghệ truyền thống, cũng có thể coi là công nghệ hiện đại vì lịch sử phát triển của công nghệ này đã có từ rất lâu. ở nhiều trường hợp người ta vẫn làm thủ công bên cạnh những sản phẩm được sản xuất theo những quy trình hiện đại. Thế nhưng đằng sau nó, công nghệ chế biến sữa cũng tạo ra một lượng thải không nhỏ cho môi trường, trong đó, nước thải là một thành phần quan trọng cần xử lý. Lượng nước thải do ngành công nghiệp này thải ra không những rất nhiều mà không qua xử lý sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nước .Nước thải sản xuất sữa có nồng độ ô nhiễm khá cao, chủ yếu là các chất hữu cơ, cặn lơ lững và các hạt chất lỏng (dầu, mỡ). Hàm lượng N và P trong nước thải gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải, làm thiếu oxy trong nước, ảnh hưởng đến đời sống các thủy sinh vật, xảy ra quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong nước, gây mùi hôi thối. Các chất lơ lững trong nước gây độ đục cho nguồn nước tiếp nhận,các chất béo tạo lớp váng trên mặt nước, gây thiếu oxy trong nước gây mùi khó chịu. Ngoài ra nước thải còn chứa một số chất tẩy rửa từ quá trình vệ sinh nhà, máy móc, thiết bị… Hiện nay, hầu hết các nhà máy sản xuất sữa đều chưa xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoặc nếu có thì xử lý không đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn tiếp nhận,Vinamilk TRƯỜNG THỌ Thủ Đức TP.HCM cũng là một trong những nhà máy đó. Mục tiêu của đề tài: Với hiện trạng ảnh hưởng môi trường như vậy, vấn đề nghiên cứu công nghệ thích hợp thay thế các công nghệ cũ để xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn hơn cho ngành công nghiệp sản xuất sữa là hết sức cần thiết. Đề tài này được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu Thiết kế nâng cấp trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa Công ty Vinamilk Trường Thọ với công suất 1500 m3/ngày đêm với thông số đầu vào theo dự tính ban đầu của nhà máy đề ra và đầu ra đạt tiêu QCVN 24: 2009/BTNMT bảo xả thải an toàn ra nguồn thải tiến tới đạt hệ thống ISO 14000 Nội dung của đề tài: + Giới thiệu tổng quan về ngành chế biến sữa, Tổng Công ty Vinamilk Việt Nam và chi nhánh công ty Vinamilk Trường Thọ. +Tìm hiểu những vấn đề môi trường của ngành chế biến sữa. +Nghiên cứu tổng quan các phương pháp xử lý nước thải. +Tìm hiểu quy trình công nghệ xử lý nước thải hiện tại của công ty vinamilk Trường Thọ. + Tính toán thiết kế nâng cấp trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa Công ty vinamilk Trường Thọ với công suất 1500m3/ngày đêm. + Dự toán kinh phí đầu tư xây dựng công trình cho việc nâng cấp trạm xử lý nước thải nhà máy chế biến sữa Công ty vinamilk Trường Thọ. Phương pháp thực hiện đề tài: Thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu về nhà máy chế biến sữa, tìm hiểu sơ đồ và dây chuyền công nghệ xử lý hiện tại của công ty vinamilk Trường Thọ từ đó tính toán và thiết kế nâng cấp hệ thống xử lý cho công ty một cách hợp lý. Nghiên cứu tư liệu: đọc và thu thập số liệu về tình hình nước thải sản xuất sữa và các hệ thống xử lý nước thải chế biến sữa hiện hữu. Phương pháp so sánh: phương pháp này nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải đầu vào và ra theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN 24: 2009/BTNMT) Phương pháp phân tích chi phí lợi ích: nhằm đánh giá hiệu quả kinh tế trong quá trình xử lý nước thải của các phương pháp xử lý. Ý nghĩa của đề tài: Đề tài được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu tìm hiểu về thành phần tính chất nước thải phát sinh trong các công đoạn chế biến sữa cùng các phương pháp xử lý hiệu quả hơn cho việc thiết kế nâng cấp cho phù hợp với nhà máy. Kết quả tính toán thiết kế của đề tài có thể làm cơ sở cho nhà máy sản xuất Vinamilk tham khảo để đầu tư xây dựng công trình, đảm bảo nhà máy luôn xanh sạch đẹp, hạn chế đến mức thấp nhất các tác động tiêu cực của nước thải chưa xử lý đến môi trường xung quanh góp phần bảo vệ nguồn tài nguyên đất, nước và không khí quận Thủ Đức nói chung và toàn TP nói riêng. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỮA VINAMILK TRƯỜNG THỌ THỦ ĐỨC TP.HCM Tổng quan về công ty sữa Vinamilk Việt Nam : Được hình thành từ năm 1976, Công ty Sữa Việt Nam (VINAMILK) đã lớn mạnh và trở thành doanh nghiệp hàng đầu của ngành công nghiệp chế biến sữa, hiện chiếm lĩnh 75% thị phần sữa tại Việt Nam. Trong thời gian qua, Vinamilk đã không ngừng đổi mới công nghệ, đầu tư dây chuyền máy móc thiết bị hiện đại nâng cao công tác quản lý và chất lượng sản phẩm để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Hình 2.1.sơ đồ cơ cấu tổ chức của công ty Vinamilk Hình 2.2. biểu đồ theo dõi lượng sữa bò Trải qua quá trình hoạt động và phát triển suốt 30 năm qua, Vinamilk hiện có 9 nhà máy, 1 xí nghiệp, với hơn 4.000 cán bộ công nhân. Vinamilk đã và đang trở thành doanh nghiệp hàng đầu trong ngành công nghiệp chế biến sữa Việt Nam. Đặc biệt, Vinamilk đã đầu tư hàng triệu USD để lắp đặt và vận hành hệ thống xử lý nước thải cho các công ty đơn vị… Tính theo doanh số và sản lượng, Vinamilk là nhà sản suất sữa hàng đầu tại Việt Nam. Danh mục sản phẩm của Vinamilk bao gồm: sản phẩm chủ lực là sữa nước và sữa bột; sản phẩm có giá trị cộng thêm như sữa đặc, yoghurt ăn và yoghurt uống, kem và pho mát. Vinamilk cung cấp cho thị trường một những danh mục các sản phẩm, hương vị và qui cách bao bì có nhiều lựa chọn nhất. Theo Euromonitor, Vinamilk là nhà sản xuất sữa hàng đầu tại Việt Nam trong 3 năm kết thúc ngày 31 tháng 12 năm 2007. Từ khi bắt đầu đi vào hoạt động năm 1976, Công ty đã xây dựng hệ thống phân phối rộng nhất tại Việt Nam và đã làm đòn bẩy để giới thiệu các sản phẩm mới như nước ép, sữa đậu nành, nước uống đóng chai và café cho thị trường. Phần lớn sản phẩm của Công ty cung cấp cho thị trường dưới thương hiệu “Vinamilk”, thương hiệu này được bình chọn là một “Thương hiệu Nổi tiếng” và là một trong nhóm 100 thương hiệu mạnh nhất do Bộ Công Thương bình chọn năm 2006. Vinamilk cũng được bình chọn trong nhóm “Top 10 Hàng Việt Nam chất lượng cao” từ năm 1995 đến năm 2007. Hiện tại Công ty tập trung các hoạt động kinh doanh vào thị trường đang tăng trưởng mạnh tại Việt Nam mà theo Euromonitor là tăng trưởng bình quân 7.85% từ năm 1997 đến 2007. Đa phần sản phẩm được sản xuất tại chín nhà máy với tổng công suất khoảng 570.406 tấn sữa mỗi năm. Công ty sở hữu một mạng lưới phân phối rộng lớn trên cả nước, đó là điều kiện thuận lợi để Công ty đưa sản phẩm đến số lượng lớn người tiêu dùng. Sản phẩm Công ty chủ yếu được tiêu thụ tại thị trường Việt Nam và cũng xuất khẩu sang các thị trường nước ngoài như Úc, Campuchia, Irắc, Philipines và Mỹ. Công ty sữa Vinamilk Trường Thọ Thủ Đức TP HCM: Địa chỉ số 32 Đặng Văn Bi, Phường Trường Thọ, Quận Thủ Đức, TP HCM .  ĐT: (84.8) 38 960 727 Fax: (84.8) 38 966 884 Email: vinamilk@vinamilk.com.vn Website: www.vinamilk.com.vn Hình 2.3.công ty sữa Trường Thọ Chuyên sản xuất: Sữa đặc có đường, Sữa tươi tiệt trùng, Sữa đậu nành, Sữa chua, Nước ép trái cây, Phô mai. Tính chất và thành phần nước thải: 2.3.1.Tính chất vật lý của sữa tươi: Sữa là một chất lỏng màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước, có vị đường nhẹ và có mùi ít rõ nét.. Sữa có những tính chất sau:+Mật độ quang ở 150C là: 1,030 ÷ 1,034+Tỷ trọng ở 15,50C: 1,0306 (g/cm3) + Điểm đông: - 0,540C ÷ - 0,590C +pH : 6,5 ÷ 8+ Độ acid tính bằng độ Dornic (0D):16 ÷ 18 (decigam acid lactic/ 1 lít sữa)+ Chỉ số khúc xạ ở 200C là: 1,35 2.3.2.Cấu trúc hóa lý và thành phần hóa học của sữa tươi: +Prôtêin: Prôtêin có trong sữa tồn tại dưới ba dạng: casein, albumin, globulin+Chất béo: Chất béo trong sữa chiếm khoảng từ 3 - 5,2% (khoảng trên dưới 40g trong 1 lít sữa) trong đó gồm 2 loại: Chất béo đơn giản,Chất béo phức tạp +Gluxid: Đường có trong sữa chủ yếu là đường lactoza do đó lactoza còn được gọi là đường sữa. Trung bình trong mỗi lít sữa chứa khoảng 50g lactoza. 2.3.3Sự cần thiết phải xử lý nước thải: Nước thải sản xuất sữa có nồng độ ô nhiễm khá cao, chủ yếu là các chất hữu cơ, cặn lơ lững và các hạt chất lỏng (dầu, mỡ). Hàm lượng N và P trong nước thải gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải, làm thiếu oxy trong nước, ảnh hưởng đến đời sống các thủy sinh vật, xảy ra quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong nước, gây mùi hôi thối. Các chất lơ lững trong nước gây độ đục cho nguồn nước tiếp nhận. Các chất béo tạo lớp váng trên mặt nước, gây thiếu oxy trong nước gây mùi khó chịu. Ngoài ra nước thải còn chứa một số chất tẩy rửa từ quá trình vệ sinh nhà, máy móc, thiết bị… Hình 2.4.khảo sát các giá trị cuả nước thải công ty Seen năm 2008 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI khái niệm và phân loại nước thải Khái niệm nước thải: Nước thải là nước sau khi đã được con người sử dụng với các mục đích khác nhau.Phân loại nước thải Một trong các cách phân loại nước thải là có thể phân loại nước thải theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Theo cách phân loại này, có các loại nước thải sau: + Nước thải sinh hoạt : Là nước thải được thải từ các khu dân cư, khu hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác. + Nước thải công nghiệp và dịch vụ : Là nước thải được thải từ các quá trình công nghệ hay dịch vụ có xử dụng nước và thành phần của nước thải phụ thuộc vào công nghệ hay dịch vụ. +Nước thải của sản xuất nông nghiệp : Thường là nước tưới tiêu trong trồng trọt hay nước từ các khu vực chăn nuôi và trồng trọt: chất hữu cơ, phân hoá học, thuốc trừ sâu. + Nước thải bệnh viện : Số lượng vi sinh vật lớn và đa dạng, nhiều vi sinh vật gây bệnh đặc biệt là các bệnh truyền nhiễm, các hoá chất độc hại, nguy hiểm và có thể có phóng xạ. + Nước từ các hoạt động thương mại như chợ chứa nhiều chất hữu cơ và rác. + Nước mưa nhiễm bẩn : Độ ô nhiễm của nước mưa phụ thuộc vào độ ô nhiễm của môi trường không khí, bề mặt khu vực có nước chảy tràn. các phương pháp xử lý nước thải: Có thể phân loại các phương pháp xử lý nước thải theo đặc tính xử lý như : Xử lý cơ học, xử lý hóa học, xử lý sinh học.Tùy tính chất của từng loại nước thải mà trong qui trình xử lý, có thể kết hợp các phương pháp trên để đạt yêu cầu xử lý với hiệu quả cao. Phương pháp xử lý cơ học Gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó. Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo. Các phương pháp và thiết bị sử dụng trong xử lý cơ học :+ Song chắn rác : Giúp ngăn chặn các vật cứng, vật nổi đi vào máy bơm, vào các bể xử lý công đoạn sau.+ Bể lắng : giúp loại bỏ các cặn nặng gây cản trở cho các quá trình sinh học trong các bể xử lý sinh học.+Bể tuyển nổi và vớt bọt : giúp loại bỏ dầu mỡ và các chất hoạt động bề mặt gây cản trở cho các quá trình oxy hóa và khử mầu.+ Bể lọc : giúp loại bỏ cặn lơ lửng, làm nước trong trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.+ Bể điều hòa : để pha loãng và đồng nhất nồng độ các chất trong nước thải cho phù hợp trước khi xử lý. Phương pháp hoá học Các phương pháp xử lý nước thải gồm có: Trung hoà, oxy hoá và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hoá học nên là phương pháp gây ô nhiễm thứ cấp. Người ta sử dụng phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín. Đôi khi phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này là phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước. Các phương pháp sử dụng trong xử lý hóa học :+ Phương pháp trung hòa : Dùng các tác nhân hóa học hay trộn lẫn nước thải để đưa PH về khoảng 6,5¸ 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo. + Phương pháp oxy hóa khử : Dùng các chất oxy hóa mạnh để chuyển các chất độc hại trong nước thải thành dạng ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước. Phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, có trong nước thải. Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa, trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước. Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch (có thể là gần như hoàn toàn) các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do vậy, trong xử lý sinh học, người ta phải loại bỏ các tạp chất thô ra khỏi nước thải trong các công đoạn xử lý trước đó. Đối với các tạp chất vô cơ có trong nước thải thì phương pháp xử lý sinh học có thể khử các chất sunfit, muối amôn, nitrat… - các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí CO2, nước, khí N2, ion sunfat… Điều kiện của nước thải có thể xử lý sinh học Để cho quá trình chuyển hoá vi sinh vật xảy ra được thì vi sinh vật phải tồn tại được trong môi trường xử lý. Muốn vậy thì được xử lý sinh học phải thoả mãn các điều kiện sau:+ Nước thải không có chất độc với vi sinh vật như các kim loại nặng, dẫn xuất phenol và cyanua, các chất thuộc loại thuốc trừ sâu và diệt cỏ hoặc nước thải không có hàm lượng axit hay kiềm quá cao, không được chứa dầu mỡ.+ Trong nước thải, hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân huỷ so với các chất hữu cơ chung phải đủ lớn, điều này thể hiện qua tỷ lệ giá trị hàm lượng BOD/COD 0,5.. Nguyên lý của quá trình oxi hoá sinh học- Cơ chế của quá trình : Quá trình oxi hoá sinh hoá các chất hữu cơ trong môi trường nước thải chính là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ của các vi sinh vật.Quá trình này gồm 3 giai đoạn, diễn ra với tốc độ khác nhau nhưng có quan hệ chặt chẽ với nhau: + Giai đoạn khuyếch tán chất hữu cơ từ nước thải tới bề mặt các tế bào vi sinh vật. Tốc độ của giai đoạn này do quy luật khuyếch tán và trạng thái thuỷ động của môi trường quyết định. + Giai đoạn chuyển các chất hữu cơ đó qua màng bán thấm của tế bào do sự chênh lệch bên trong và bên ngoài của tế bào. + Giai đoạn chuyển hoá sinh hoá các chất trong tế bào vi sinh vật để tạo ra năng lượng, tổng hợp tế bào mới và có thể tạo ra các chất mới.Tác nhân sinh học trong quá trình xử lý- Vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học là vi sinh vật. Hệ vi sinh vật trong nước nói chung và trong nước thải nói riêng rất đa dạng và phong phú, phụ thuộc vào bản chất của nước và nước thải cũng như các điều kiện về môi trường. Thường tron nước thải có chứa nhiều loài: vi khuẩn, nguyên sinh động vật, prôtza…Vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải được xử dụng chủ yếu dưới hai dạng: + Bùn Hoạt tính: Là huyền phù vi sinh vật trong nước thải dưới dạng bông màu nâu vàng có kích thước 3-5 m. Bông này khi tụ hợp lại vơi nhau thì dễ lắng. Bùn hoạt tính có cấu tạo gồm các vi sinh vật, vi khuẩn, các nguyên sinh động vật ,protoza… phát triển thành sinh khối nhày và chắc. Hoạt tính của vi sinh vật là kết quả của sự vận chuyển oxi vào bông sinh học. Trong điều kiện khuấy trộn và làm thoáng ở bể với bùn hoạt tính thông thường bông sinh học có một lớp phủ trên bề mặt được gọi bề mặt hiếu khí. Tính chất lắng và nén của bùn hoạt tính là hai chỉ tiêu chính để đánh giá sự thành công của phương pháp xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính. Việc tạo bông liên quan chặt chẽ tới tốc độ phát triển của vi sinh vật và phụ thuộc vào bản chất của chất ô nhiễm, nồng độ oxi hoà tan và mức độ chảy rối. + Màng sinh học ( Màng sinh vật): Màng sinh học là một hệ thống vi sinh vật phát triển trên bề mặt các vật liẹu xốp, tạo thành màng dày 1¸3 mm. Màng sinh học cũng bao gồm các vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật… Quá trình xảy ra ở màng sinh học thường được xem như quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu và yếm khí. Khi dòng nước thải chảy trên lớp màng sinh vật, các chất hữu cơ và oxi hoà tan khuyếch tán qua màng và ở đó diễn ra các quá trình trao đổi chất. Sản phẩm của quá trình trao đổi chất thải ra ngoài qua màng. Trong suốt quá trình, oxi hoà tan luôn được bổ sung từ không khí. Theo thời gian, màng sinh học đầy dần lên, sau một thời gian màng bung ra và được thay thế bằng một lớp màng khác. CHƯƠNG 4 : ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN NÂNG CẤP HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SỮA VINAMILK TRƯỜNG THỌ Hiện trạng của hệ thống xử lý nước thải hiện tại: Hình 4.1. sơ đồ công nghệ xử lý nước thải hiện tại Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Bể gom: Chức năng: thu gom nước thải từ hệ thống mương dẫn nước thải của nhà máy, tập trung nước thải để chuẩn bị bơm lên các bể xử lý chính trong dây chuyền. Bơm nước thải bể gom: Chức năng bơm nước thải từ bể gom qua máy tách rác vào bể điều hòa lưu lượng. bơm hoạt động do hệ thống VDS-SCADA điều khiển tự động các hoạt động ( tự động đổi bơm ,điều tiết tăng giảm bơm theo chế độ cài đặt của người điều hành,hiển thị trạng thái hoạt động của các bơm, Máy tách rác: Chức năng: tách các loại rác kích thướt > 2mm trước khi nước thải được đưa vào bể điều hòa lưu lượng. Thiết bị đo lưu lượng: Xác định lưu lượng thải để kiểm soát số bơm hoạt động Chế độ hoạt động: thiết bị đo lưu lượng bằng từ tính,hoạt động liên tục, có khả năng lưu trữ số liệu , các chỉ số lưu lượng sẽ được hiển thị trên máy tính trung tâm. Bể điều hòa Chức năng là điều hòa lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm trước khi đưa nước thải qua bể Aerotank tránh trường hợp quá tải cục bộ. Bơm nước thải bể điều hòa: Chức năng: bơm nước thải qua điều chỉnh pH trước khi qua bể Aerotank. Chế độ hoạt động: 2 bơm hoạt động luân phiên có cả 2 chế độ điều khiển thủ công bằng tay cũng như tự động bằng máy tính. Bể Aerotank Chức năng: thông khí liên tục cho nước thải , khuấy trôn , tăng khả năng tiếp xúc giữa nước thải, bùn hoạt tính và oxy làm tăng khả năng oxy hóa cho nước thải. Chế độ hoạt động: không khí từ máy thổi khí theo ống dẫn đến các đầu phân phối khí ở đáy bể. Khí được cấp cho nước thải ở dạng bọt mịn, dòng bọt khí có tác dụng khuấy trộn dòng nước thải trong bể, oxy bọt khí đươc hấp thụ vào nước thải cho các vi sinh vật trong nước sử dụng oxy hóa chất thải. Bể lắng: Chức năng: tách bùn ra khỏi nước sau khi dã xử lý, một phần bùn sẽ được hồi lưu tại bể Aerotank, phần dư sẽ được thải bỏ qua bể chứa bùn sinh học Tại đây có hệ thống bơm bùn airlift hiện hữu hoạt động theo chế độ cài đặt hoặc thủ công. Bể chứa bùn: Chức năng là chứa lượng bùn dư, phân hủy 1 phần lượng bùn sinh học dư, giảm thiểu thể tích bùn cần thải bỏ. Hệ thống máy thổi khí: Chức năng là cung cấp khí cho hệ thông phân phối khí của bể Aerotank, bể điều hòa bể chứa bùn cũng như bể thu gom. Hoạt đông dưa trên cài đặt hoặc thủ công với 2 chế độ riêng biệt, 2 máy hoạt động song song hoặc luân phiên. Bơm định lượng hóa chất Chức năng là bơm hóa chất bổ sung cho dòng thải đầu vào, hoạt động dựa trên các tín hiệu từ bộ điều khiển PLC hoặc điều khiển bằng tay. Thiết bị pha trộn hóa chất: Pha trộn hóa chất bổ sung ở dạng lỏng nguyên chất, dạng hạt rắn thành dung dịch có nồng độ riêng biệt trước khi bổ sung vào dòng thải. Thiết bị này hoạt động dưới sự điều khiển hoàn toàn thủ công. Bơm bùn bể bùn: vận chuyển bùn từ bể bùn tới máy ép bùn, hoạt động bằng tay hoặc tự động. Máy ép bùn: tách nước ra khỏi bùn, giảm độ ẩm của bùn, hoạt động tự động hoặc thủ công. Các thiết bị điều khiển: -Thiết bị đo mức: dùng đo mức nước thải trong bể gom, bể điều hòa, dữ liệu được truyền về máy tính ở phòng điều khiển trung tâm và máy tính sẽ điều khiển hoạt động của chúng qua bộ điều khiển PLC . PLC điều chỉnh hoạt động của bơm nước thải từ bể gom, bơm định lượng hóa chất, bơm tuần hoàn bùn. -Thiết bị đo pH: đo định lượng pH của nước thải trước khi vào bể Aerotank, máy tính trung tâm điều khiển hoạt động của bơm định lượng axit/kiềm thông qua bộ điều khiển PLC để điều chỉnh lương axit/kiềm cần bổ sung. -Thiết bị đo DO: đo nồng độ DO trước khi nước thải vào bể Aerotank truyền về máy tính trung tâm để xử lý điều chỉnh máy thổi khí điều tiết lương khí cần cung cấp. Ưu nhược điểm của hệ thống: Ưu điểm : vẫn đáp ứng được nhu cầu xử lý ở những giờ làm việc bình thường, lượng nước thải của nhà máy đều được xử lý trước khi thải ra môi trường bằng công nghệ vi sinh và đạt tiêu chuẩn loại A theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN 24: 2009/BTNMT) Nhược điểm : tại những giờ cao điểm công suất không đủ để xử lý KÉM HIỆU QUẢ Đề xuất phương án nâng cấp: Với hiện trạng quá tải của các bể xử lý của hệ thống xử lý hiện tại viêc nâng cấp hệ thống là hết sức cần thiết. Để giải quyết vấn đề này nay tác giả đề xuất phương án mở rộng một số công trình để nâng công suất xử lý của nhà máy từ 900m3/ngđ lên 1500 m3/ngđ. Các công trình bao gồm: Bể Aerortank và Bể lắng. Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Từ nhà máy nước thải theo ống tự chảy đi qua song chắn rác đến bể gom nước thải trước khi đi vào bể xử lý chính. Ở đây,các thành phần rác lớn sẽ được giữ lại ở đây còn nước thải theo bơm vào hệ thống xử lý chính cụ thể như sau. Hai bơm đặt chìm trong bể gom hoạt động luân phiên với thời gian hoạt động tính tối đa khoảng 85% thời gian còn lại nghỉ hoàn toàn. Với lượng nước thải đầu vào trong giai đoạn đầu ít, thời gian hoạt động của bơm trong ngày cũng được giảm xuống. Bơm nước thải bơm nước từ bể gom qua hệ thống tách rác tinh với kích thước khe hỡ tối thiểu 2.0mm. Thiết bị dạng trống quay, có thể vận hành tự động theo chế độ hoạt động của bơm nước thải hoặc vận hành bằng tay. Rác tách ra máy tách rác được thu gom vào xe chứa rác và thải bỏ. Sau khi rác mịn được tách riêng, nước thải chảy vào bể điều hoà, cũng là nơi được xem như một bước xử lý sơ bộ, thời gian lưu nước thải đủ để khử một phần BOD, COD và SS. Nước thải vào bể điều hoà sẽ được làm cân bằng các thay đổi lớn về lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm và pH, bảo đảm cho công đoạn xử lý chính của HTXLNT hoạt động ổn định. Bước ổn định này rất quan trọng vì bảo đảm được hoạt động đồng nhất của từng thiết bị xử lý và không gây xáo trộn trong quá trình sinh học, là nguyên nhân có thể ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật, và do đó ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý. Để tránh hiện tượng yếm khí nước thải gây mùi khó chịu và để khuấy trộn đều nước thải trong bể tránh xảy ra quá trình sa lắng chất rắn hữu cơ trong nước thải, toàn bộ nước thải bể điều hoà được khuấy trộn bằng hệ thống phân phối khí đặt chìm dạng ống. Khí được lấy từ máy thổi khí, chế độ sục khí được khống chế tự động. Từ bể điều hòa, bơm hoá chất sẽ hoạt động hay không hoạt động tuỳ thuộc vào giá trị hiển thị của pH sensor. Nếu giá trị pH cao hơn giá trị cài đặt hệ thống bơm định lượng acid sẽ hoạt động, nếu giá trị pH thấp dưới giá trị cài đặt hệ thống bơm định lượng xút sẽ không hoạt động nhằm giảm chi phí vận hành do lượng hoá chất sử dụng. Nước thải sau đó được bơm lên bể Aerotank, trước khi vào bể aerotank, nước thải sẽ tiếp tục bổ sung chất dinh dưỡng (NPK). Bể aeroten được cung cấp khí dạng mịn bởi hệ thống ống phân phối khí dưới đáy bể và máy thổi khí, đảm bảo oxy hoá hiệu quả các chất hữu cơ, không gây mùi khó chịu và không gây mất mỹ quan. Lưu lượng vận hành của máy thổi khí được điều khiển thông qua giá trị đo được từ thiết bị đo DO tự động Tại bể aeroten, các chất ô nhiễm còn lại sau xử lý sơ bộ tại bể điều hòa sẽ được tiếp tục xử lý đạt đến tiêu chuẩn cho phép. Nước thải đã được xử lý trong bể aerotank còn lẫn bùn sinh học sẽ được dẫn chảy qua bể lắng, tại đây bùn – nước được phân ly. Nước sau khi được phân ly bùn tràn theo máng tràn ra ngoài chảy theo ống vào bể Khử trùng. Tại bể khử trùng, NaClO sẽ tự động bơm vào hoà trộn với nước thải để khử hết lượng coliform đạt đến tiêu chuẩn cho phép cột B với Kf = 0.9, Kq = 1, TCVN 5945 – 2005 trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Bùn lắng từ bể lắng được hệ thống bơm bùn ly tâm bổ sung và hệ thống bơm bùn airlift hiện hữu tự động bơm hồi lưu về bể aerotank để bù đắp lại sự thiếu hụt bùn hoạt tính. Phần bùn dư còn lại được bơm sang bể chứa bùn sinh học. Tại bể chứa bùn có bố trí hệ thống phân phối khí để phân huỷ một phần bùn hiếu khí, nhằm giảm thể tích và khối lượng bùn cần thải bỏ. Nước trong tách ra khỏi bùn từ bể bùn được dẫn bể điều gom, nhập vào dòng thải. Bùn sau làm đặc được định kỳ bơm bằng bơm bùn đến máy ép bùn ly tâm. Sử dụng máy ép bùn ly tâm có bổ sung polymer để tăng khả năng ép khô của bùn. Sản phẩm bùn khô sau ép bằng máy ép bùn được đưa đi thải bỏ theo hợp đồng với công ty môi trường đô thị địa phương hoặc được tận dụng để trồng cây xanh, còn nước thải được dùng để cọ rửa nhà xưởng. Các quá trình khác: Máy thổi khí: Máy thổi khí hoạt động theo các thông số DO đo được trong bể aeroten. Máy thổi khí còn được tự động hoạt động luân phiên. Pha trộn hoá chất: Quá trình này được chuẩn bị trước khi vận hành hệ thống. Bao gồm kho chứa và bảo quản hoá chất, thiết bị pha trộn hoá chất, bồn chứa. Đây là công đoạn pha chế dung dịch hoá chất cấp cho bơm định lượng bơm vào hệ thống xử lý. Trong quá trình vận hành hệ thống liên tục thì dung dịch hoá chất luôn được kiểm tra và bổ sung thêm. Nước sạch cho máy tách rác tự động và các hệ thống pha trộn hoá chất được lấy từ đường nước của Nhà máy Sữa Trường Thọ. Đầu tư thêm thiết bị xử lý : + bơm MTK04 bổ sung 1 cái: bơm đặt khô, lưu lượng: 30 m3/h ,cột áp: 6m H2O +đồng hồ đo lưu lượng 1 cái: Công suất: 65m3/h bao gồm sensor + transmitter, đường kính DN150 +thiết bị đo mức2 cái: Loại siêu âm khoảng đo: 0 - 7m +van bổ sung 10 cái + máy đo PH,DO thay mới 4 cái: Đầu sensor đo pH tự động đồng bộ với transmitter hiện hữu tại trạm XLNT. +bổ sung bơm bùn và bồn tự mồi: Loại bơm đặt khô ,lưu lượng 30 m3/h ,cột áp 6m H2O.Điện năng tiêu thụ: 1,7kw/380V/3pha/50hz ,bao gồm các phụ kiện kèm theo: dây điện theo tiêu chuẩn. + acid , xút và P2O5 + máy thổi khí: Root Lưu lượng: 16 m3/phút ,cột áp: 7m H2O . Điện năng tiêu thụ: 30kw/380V/3pha/50hz .Vận tốc: 800 - 900 vòng/phút ,phụ kiện vật tư kết nối đầy đủ. + màng phân phối khí bể Aerotank : Màng Urenthan + Hệ thống phân phối khí bể Aeroten: Loại 84P, màng Urethan + Đồng hồ đo lưu lượng DN: Công suất: 65m3/h, bao gồm sensor + transmitter, đường kính DN150. CHƯƠNG5: TÍNH TOÁN CHI PHÍ phần tính toán xây dựng: song chắn rác: Chọn loại song chắn có chiều dày 10 mm tiết diện hình chữ nhật, vận tốc dòng chảy qua song chắn Vs=0,7 m/s. chọn loại song chắn cố định đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 60° thuận lợi cho việc loại bỏ rác và việc cọ rửa. Các thông số của mương nước dẫn tới song chắn: + lưu lượng q=1500 m3/ngđ + độ dốc i=0,008, độ đầy h=0,1 m +chiều ngang 0,17m + vân tốc V=Vmax =0,7 m/s Số khe hở của song chắn: q=1500 m3/ngđ =0,01736(m3/s) Vs: vận tốc nước qua song chắn chọn là 0,8 m/s h: độ sâu nước ở chân song chắn chọn bằng độ đầy h=0,1 m b: khoảng cách giưã các thanh đan: chọn bằng 16mm=0,016m k: hệ số tính đến thu hẹp dòng chảy: chọn bằng 1,05 = 15,6 chọn 16 khe hở chiều rộng song chắn: Bs= S(n+1)+bn S: chiều dày thanh đan chọn bằng 10mm =0,001m (n-1)= thanh đan =16-1=15 thanh Bs= 0,001.15 +0,016×10 =0,075 m bể gom: Lưu lượng nước vào hố thu q =1500 m3/ngđ = 0,01736 m3/s Thời gian lưu 10 phút Thể tích bể: L=3334mm = 3,334 m H= 3592 mm = 3,592 m L×B×H= V=10,42 ==> B = 10,42/(3,334×3,592) = 0,870 m bể điều hòa lưu lượng: Để xác định chính xác thể tích bể điều hòa chúng ta có thể sử dụng phương pháp đồ thị trên cở sở thực nghiệm và mối quan hệ thể tích tích lũy của lưu lượng thải đi vào theo thời gian. Tuy nhiên trong thực tế khi hệ số tắt dòng dao động kn ≥ 5 thì thể tích bể điều hòa được tính bằng công thức: Vd = Q × t (m3) Vd: thể tích bể điều hòa m3 Q: lưu lượng vào bể Q= 1500 m3/ngđ = 62,5 m3/h t: thời gian lưu nước trong bể chọn là 1,5 h Vd = 62,5 × 1,5 = 93,75 m3 Chiều sâu của bể là h= 2,8 m( sâu 2,5 dự phòng 0,3) Diện tích mặt bằng của bể: F=Vd/h = 93,75/2,8=33,48 m2 chọn F= 36 m2 Thiết kế mặt bằng bể có hình chữ nhật : Chọn chiều rộng B=3,5 m è dài L= Vì bể điều hòa ở đây chỉ làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng là chủ yếu và kết hợp cả lắng cặn nên không dùng thiết bị khuấy trộn. Hàm lượng BOD5 của nước thải sau khi qua bể điều hòa giảm 5% còn lại BOD5=BOD5×(100-5)%= 500 × 95% =475 mg/l. Cấp khí cho bể điều hòa : Lượng khí cần thiết Lk =Qh × a = 62,5 ×3,74 =233,75 m3 a:lượng khí cấp cho bể điều hòa .bể Aerotank : Thông số đầu vào Q=1500 m3/ngđ COD=1200 mg/l BOD5=475mg/l SS=300mg/l pH=6,5-8 t=20°C Thông số đầu ra của dòng thải theo tiêu chuẩn loại A theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN24: 2009/BTNMT) COD=50 mg/l BOD5=30 mg/l SS=50 mg/l Tổng N =15 mg/l Tổng P=4 mg/l Lượng dầu mỡ = 10 mg/l Điều kiện duy trì để bể Aerotank hoạt động hiệu quả là pH = 6,5 – 8 , t = 20-30°C BOD5:N:P= 100:5:1 Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X=3500mg/l (cặn bay hơi) Độ tro của cặn z=0,3 Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng (cặn tuần hoàn)=1000mg/l Thời gian lưu bùn qc=10 ngày , trong cặn lơ lửng có 65% là cặn hữu cơ Sử dụng chế độ thủy lực khuấy trộn hoàn chỉnh Thông số động học Y=0,4 , Kd=0,06 ngày-1 Chọn hiệu suất xử lý BOD5 là 90% BOD5 ra = 475×(1-0,9) =47,5mg/l Phương trình cân bằng vật chất BOD5 =BOD5 hòa tan trong nước đầu ra +BOD5 chất lơ lửng trong nước đầu ra SS ra = 50 mg/l (chọn 60% cặn có thể phân hủy sinh học) BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra =0,6 ×50= 30 mg/l Lượng oxy cần thiết = 30 ×1,42(mgOxy/mh tế bào)=21,127 mg/l BOD5 :BOD20 =0,86 BOD5 của chất rắn lơ lửng đầu ra = 21,127×0,86=18,17 mg/l 47,5 = BOD5 ht + 18,17 è BOD5 ht = 29,33 mg/l Hiệu quả xử lý theo BOD5 : Eht= ==93,8% Hiệu quả xử lý tổng cộng: Etc = ×100= 90% Thể tích bể Aerotank : W = =477,503 m3 Thời gian lưu của bể : Kích thướt bể Aerotank: Chọn chiều cao hữu ích h=3,5m chiều cao bảo vệ Hbv =0,3m Chiều cao tổng cộng là H= 3,8 m Chọn chiều rộng của bể là B= 5 m Chiều dài L của bể sẽ là L== Vậy ta chọn bể có 2 ngăn kích thướt LBH=12,5 Hệ số sản lượng quan sát ; Yobs= Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày: Pvss=Yobs - 475-29,33)=167,126 kgvss/ng Tổng lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo SS Pss= kgss/ng Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi : P xả=Pss)=163,9 Bùn dư được dẫn đến bể nén bùn từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn Qra=Q và hàm lượng vss trong bùn đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất lơ lửng SS khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ tính theo công thức: Xra = 0,8mg/l Qb =3,611 m3/ngđ Xth chọn là 8000mg/l Tỉ số tuần hoàn bùn = Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qth= Q .m3/ng = 48,78 m3/h Lưu lượng khí cấp cho bể Aerotank +khối lượng BODL trong quá trình sinh học bùn hoạt tính: Nhu cầu oxy cho quá trình: MOxy= MBODL-1,42.Pvss = 938,1 – 1,42 Lượng không khí yêu cầu theo lý thuyết (giả sử oxy trong không khí chiếm 23,1% tỷ trọng, trọng lượng riêng của không khí ở 20C là 0,0118 kN/m3 =1,18 kg/m3 Mlt = Giả sử hiệu quả chuyển khí của thiết bị thổi khí là 15% hệ số sử dụng an toàn sử dụng trong thiết kế là 2 Hiệu quả = Lượng khí cần cho quá trình khuấy trộn hoàn toàn là: q=Mlt / E.W=2583,2/(0,15)=25,045 (l/m3.ph) trị số nằm trong khoảng cho phép q=20 (l/m3.ph) Lượng khí thiết kế để chọn máy nén khí: Q= 4 Tải trọng thể tích : BODvao . Q.10-3 /W =475/477,503= 1,492 kgBOD5/m3.ng Giá trị nằm trong khoảng cho phép khi thiết kế bể (0,8 -1,92 kgBOD5/m3.ng) Tính toán đường ống dẫn bùn: D== Vb vận tốc bùn trong ống chọn là 0,5 m/s (Qth= Q .m3/ng = 48,78 m3/h) Chọn D=190 mm bể lắng: Đây là công trình đóng vai trò mắc xích kết thúc công đoạn xử lý cơ học trước khi đi vào xử lý sinh học cho nước thải. Sử dụng bể lắng ngang mặt bằng hình chữ nhật với tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn 1:4 và chiều sâu của bể không lớn hơn 4m. Nhiệm vụ của bể lắng ngang là loại bỏ chất lơ lửng có trong nước thải Diện tích mặt thoáng bể lắng: F=Q/=1500/30=50 m2 Q:lưu lượng thải vào bể lắng. µ: tải trọng bề mặt chọn là 30 m3/m2.ngđ Chọn chiều dài bể lắng là L= 6m Chiều cao xây dựng: Hxd = H + hth + hb + hbv + hc=1,75+0,3+0,4+0,3+0,32875=3,079(m). Trong đó: hth : chiều cao trung hòa, hth = 0,3 (m). hb : chiều cao lớp bùn trong bể lắng, hb = 0,4 (m). hbv : chiều cao bảo vệ tính từ mực nước cao nhất đến thành bể, hbv = 0,3(m). Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 1 : 12 về tâm: Chiều cao lớp nước trong, H = 1,75 (m) èchiều rộng B=F/LxH=50/(6 x 3,079)=2,706 m Chiều cao ống trung tâm: h = 60%x Hxd = 60% x 3,07875 = 1,84725 (m). Tải trọng thủy lực: Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể: Tính toán máng thu nước: Máng thu nước được đặt ở vòng tròn xung quanh bể, có đường kính bằng 0,9 đường kính bể. Dm = 0,9xD = 0,9 x 7,89 = 7,101 m, chọn = 7m Chiều cao máng thu nước, chọn = 0,35(m). Chiều dài máng thu nước đặt theo chu vi bể: L = p x Dm = 3,14 x 7 = 21,98 m Tải trọng nước thu trên bề mặt máng tràn: Hình 5.1 Cấu tạo máng tràn Tính toán lượng bùn trong bể: Tải trọng bùn: Thể tích phần chứa bùn: Nồng độ bùn trong bể: Trong đó: Ct : nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Ct = 10000 (g/m3). CL : nồng độ bùn hoạt tính theo thời gian lắng, CL = 1/2Ct = 5000 (g/m3). Lượng bùn chứa trong bể: Giả sử rằng bùn tươi có hàm lượng cặn bằng 5% ( độ ẩm là 95%) và thì: Qtuoi = Gb/0,05xρbx 1000 =150/(0,05x1,053)x 1000= 2,85 m3/ng Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể: Dung tích bể lắng: Thời gian lưu nước: Thời gian lưu bùn: Tính toán đường ống dẫn nước thải: chọn ống dẫn nước đến công trình phía sau làm bằng thép hoặc gang thường có đường kính 150mm, vận tốc chảy trong ống là : 0,318 ; 1000i = 1,54 ứng với lưu lượng trung bình Q = 66l/s ( tra theo sách Các bảng tính toán thủy lực của Nguyễn Thị Hồng). Chọn bơm bùn: Bơm bùn dùng để bơm bùn dư đến sân phơi bùn. Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên nhau. Cột áp bơm, 10mH2O. Lưu lượng mỗi bơm, Qb = 19(m3/ngày). Một ngày bơm 3h. Công suất bơm: Công suất thực của bơm: N. = 0,25.1,75 = 0,44 (kW) = Chọn công suất bơm là 0,6 (Hp). Bơm bùn tuần hoàn: Bơm bùn trở lại bể Aerotank. Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên nhau, cột áp bơm 10mH2O. Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth = 1170 (m3/ngày). Thời gian làm việc là 24h/ngày. Công suất bơm: Công suất thực của bơm: N. = 1.91.1,75 = 3.34 (kW) = Chọn công suất bơm là 5(Hp) Bể khử trùng: Nhiệm vụ của bể khử trùng là phân bố đều hàm lượng Clo vào nước thải nhằm tạo điều kiện tiếp xúc giữa các hợp chất có khả năng oxy hóa rất mạnh này với nước thải. Chất này thể loại bỏ những vi trùng virus … trước khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận. Thời gian tiếp xúc thường vào khoảng 14 – 45 phút, chọn t = 30 phút. Dạng bể tính toán là bể khử trùng dạng bể lắng ngang nhưng không có thiết bị gạt cặn. Dung tích hữu ích của bể: Diện tích mặt thoáng của bể: Chiều sâu lớp nước trong trong bể chọn H = 2 (m). Chiều dài tổng cộng của bể: Chiều rộng của bể: Đáy bể khử trùng có độ dốc I = 0,02% để gom các chất cặn về hố thu ở đầu mỗi ngăn. Nguồn nước thải sau khi đã đi qua bể khử trùng thì được thải ra sông, hồ thải ra nguồn tiếp nhận. Tính toán lượng hóa chất dùng để khử trùng: Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: Trong đó: Q là lưu lượng tính toán. Qhmax = 62.5 (m3/h) ; Qhtb = 30 (m3/h) a : liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 TCXD 51 – 84. a = 10g/m3 với nước thải sau xử lý cơ học. a = 5g/m3 với nước sau xử lý sinh học không hoàn toàn. a = 3g/m3 với nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn. Ứng với từng lưu lượng tính toán, xác định lượng Clo hoạt tính tương ứng cần thiết để khử trùng: Để xáo trộn hơi Clo và nước công tác, cần thiết bị Clorator chân không. Bảng 5.1. Đặc tính kỷ thuật của một loại Clorator chân không (loni – 1000). Công suất theo Clo hơi (kg/h) Áp lực nước trước Ejector(kg/h) Độ dâng nước sau Ejector (m cột nước) Lưu lượng nước (m3/h) Trọng lượng Clorator (kg) 0,08-0,72 0,21-1,28 0,40-2,05 2,5 - 2 37,5 1,28-8,10 2,05-12,80 3,28-20,50 3,0-3,5 5 7,2 37,5 20,5-82,00 3,0-4,0 5 - - Chọn 2 Clorator có công suất 0,375 (kg/h) và 0,71(kg/h), 1 công tác và 1 dự phòng, với đặt tính kỷ thuật như sau: Áp lực nước trước Ejector : 2,5 kg/h. Lưu lượng nước : 2m3/h. Trọng lượng Clorator : 37,5 kg. Để hộ trợ cho Clorator cần trang bị thêm bình chứa trung gian để chứa Clo (balong) ở dạng lỏng. Bảng 5.2. Bảng đặc tính kỹ thuật của Balong chứa Clo. Dung tích thùng chứa Kích thước(mm) Trong lượng (kg) lít Kg Clo L l 20 25 27 30 33 36 40 45 50 55 25 31 33,5 37,5 41,0 45,0 50 56 62 69 770 925 985 1080 1170 1205 1390 1545 1700 1855 675 825 890 975 1065 1125 1275 1427 1575 1725 35 40,5 43 47 51 55 60 66,5 73 79,5 Chọn loại balong có đặc tính kỷ thuật như sau: Dung tích chứa : 30(l). Lượng Clo chứa trong balong : 37,5 (kg). Chiều dài : L = 1080 (mm). Chiều dài : l = 975(mm). Trọng lượng chứa Clo của balong : 47(kg). Số thùng chứa Clo dự trữ cho nhu cầu sử dụng 12 tháng: Chọn 1 thùng chứa trong có các vách ngăn độc lập với Clorator, vận chuyển bằng xe chuyên dụng. Nước từ các Clorater được dẫn đến đầu bể tiếp xúc theo đường ống cao su mềm nhiều lớp d = 30mm, với vận tốc 1,5m/s vào thiết bị khuếch tán kết hợp với máy khuấy trộn cơ khí hoặc máy xáo trộn thủy lực. Bể gom bùn: Chứa bùn tuần hoàn để bơm vào bể Aerotank và lượng bùn dư đến máy ép bùn. Gồm 2 ngăn chứa: 1 tuần hoàn, 1 bơm bùn dư. Chọn thời gian lưu tại ngăn chứa bùn tuần hoàn: t = 30 phút. Chọn thời gian lưu tại ngăn chứa bùn dư: t = 1 ngày. Thể tích ngăn chứa bùn tuần hoàn: Vậy kích thước bể là: L x B x H = 4x 3 x (2 +0,5). Thể tích ngăn chứa bùn dư: Vậy kích thước bể là: L x B x H = 4 x 2 x (2 + 0,5) Sân phơi bùn: Sân phơi bùn là nơi đất xốp hình chữ nhật, xung quanh có bờ chắn. Cặn lắng được thu gom lại có độ ẩm khoảng 96% được đưa đến sân phơi từng đợt rải thành lớp không dày lắm, sau khi đã làm khô ở sân phơi bùn thì cặn có độ ẩm khoảng 75% hoặc thấp hơn nữa, thể tích giảm từ 2- 5 lần. Lượng cặn ở bể lắng: Qlang = 2,85 m3 /ngđ Lượng cặn ở bể Aerotank: Qae= 3,611 m3 /ngđ Lượng cặn tổng cộng đưa vào bể là: Qtc = 2,85 + 3,611 =6,461 m3 /ngđ Thời gian phơi khoảng 10 ngày Thể tích hữu ích của sân phơi bùn: W= Qtc/10 = 64,46 m3 hc : lớp cặn bùn trong sân phơi bùn ứng với mỗi đợt xả bùn chọn bằng 0,25(hc = 0,2 ¸ 0,3, chọn hc = 0,25 m.) Diện tích hữu ích của sân phơi bùn: S= W/hc =64.46 / 0,25 =257,84 m2 Diện tích phụ của sân phơi bùn là: f=k x S= 0,2 x 257,84=51,568 m2 Trong đó: k : hệ số tính đến diện tích phụ, k = 0,2 ¸ 0,4, chọn k =0,3. => diện tích tổng cộng là F= S +f= 639,408 m2 Chọn 9 sân phơi có tỉ lệ L x B = 12 x 6 Bảng 5.3 Thông số thiết kế sân phơi bùn. Thông số Giá trị Hình dạng Dài Rộng Lớp cát Chiều cao Đường kính hiệu quả Hệ số đồng nhất Lớp sỏi Chiều cao Đường kính Dàn ống thu nước: Đường kính Độ dốc Chiều cao bảo vệ Chữ nhật, hình vuông 6-12m 6m 25cm 0,3-1,1mm <0,4 30cm 3,2-25mm 100mm 1% 30-45cm Bố trí mặt bằng xây dựng trạm xử lý nước thải: Bảng 5.4.Tiêu chuẩn đất xây dựng công trình làm sach nước thải Công suất của công trình ( x1000m3/ng.đ) Quy mô đất đai Công trình xử lý ha Khu chứa bùn ha < 0,7 0,7 – 17 17 – 40 40 – 130 130 – 175 175 – 280 280 – 400 400 - 500 1 3 4 8 10 17 20 30 2 6 8 16 20 35 50 70 Nguồn: quy hoạch đô thị,NXB, xây dựng, trang 138 Khoảng cách ly vệ sinh tuân theo quy định khoảng cách ly vệ sinh khu sản xuất và khu dân cư. Căn cứ trên với công suất 1500m3/ng.đ, vị trí, địa điểm xây dựng trạm xử lý nước thải ta bố trí mặt bằng trạm xử lý như sau: Tổng diện tích trạm xử lý nước thải dự kiến là 1.5ha, kể cả nhu cầu mở rộng trong tương lai và khoảng ly với cộng đồng dân cư khu vực xung quanh. Cao trình xây dựng các hạng mục: Bảng 5.5.Tổn thất áp lực nước qua các công trình Công trình Tổn thất áp lực (mH2O) Khoảng cách xây dựng giữa các công trình(m) Song chắn rác Bể lắng cát Bể lắng ngang Bể làm thoáng sơ bộ Aerotank Bể lắng ly tâm Bể khử trùng 5cm – 20 cm 10 cm – 20 cm 20 cm – 40 cm 40 cm – 50 cm 60 cm – 80 cm 25 cm – 40 cm 40 cm – 60 cm 3,5 m – 5 m 3,5 m – 5 m 3, 5 m – 5 m 4m – 6 m 4m –6 m 4 m – 6 m 3, 5 m – 5 m Nguồn: thoát nước (tập2) xử lý nước thải, NXB khoa học và kỹ thuật 2002,Tr 514. CHƯƠNG 6 DỰ TOÁN TỔNG KINH PHÍ ĐẦU TƯ NÂNG CẤP TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI Vốn đầu tư cho từng hạng mục: phần xây dựng: stt Tên hạng mục Thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng Đơn giá (triệu) Thành tiền (triệu) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hố gom Bể lắng Bể điều hòa Aerotank Bể khử trùng Bể chứa bùn Bể chứa bùn dư Sân phơi bùn Nhà điều hành 10.42 87.5 93.75 447.503 15 24.3 20 57.5 1500 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 0.25 18.756 157.5 168.75 805.5054 27 43.74 36 103.5 750 CỘNG(1) 2.110,7514 Phần thiết bị: Công trình Số lượng Đơn giá (triệu) Thành tiền (triệu) Song chắn rác Việt Nam 2 2.1 4.2 Máy thổi khí 2 26 52 Bơm nước thải Q=150 m3/h, H = 8 – 10 4 25 100 Thùng chứa dung dịch P2O5 và máy khuấy 1Hp 1 7 7 Bơm bùn 10Hp 2 30 60 Bơm định lượng hóa chất P2O5 2 18 36 Thiết bị gạt bùn (thép không gỉ) 2 18 36 Lan can + hành lan công tác bằng thép 2 10 20 Thiết bị phân phối khí 2 10 20 Van + đường ống 25 25 Bùn nuôi cấy vi sinh vật 8 Thiết bị điều khiển PLC 1 40 40 Hệ thống dây điện điều khiển 1 5 5 Lan can bảo về trên bể Aerotank 1 5 5 CỘNG 2 418.2 Tổng chi phí đầu tư xây dựng và trang bị máy móc: Trong đó: C1 : tổng chi phí xây dựng, C1 = 2110,7514 triệu. C2 : tổng chi phí thiết bị, C2 = 418,2 triệu. CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH: Chi phí hóa chất: Chi phí hóa chất chủ yếu là tốn cho Acid, xút, polymer khoảng 240tr/năm Chi phí điện năng: Điện năng tiêu thụ chủ yếu là cho hê thống bơm và hệ thống cấp khí. Điện năng tiêu thụ cho hệ thống bơm: Trong đó: Q : tổng lưu lượng nước thải tính theo 1 năm. H : chiều cao trung bình cần bơm nước lên. : hệ số hữu ích của hệ thống bơm, chọn = 0,85. Điện năng tiêu thụ cho hệ thống cấp khí nén và chiếu sáng: Công suất tổng cộng cho hệ thống là 10kW/ngày (bao gồm bể Aerotank, bể điều hòa…) trong 1 năm tiêu thụ: 10 x 365 = 3650(kW/năm). Chi phí điện năng: Chi phí nhân công: Nhân công vận hành luân phiên theo 3 ca (8h/ca) mỗi ngày. Trong mỗi ca vận hành cho 1 cán bộ chuyên trách và 1 kỷ thuật viên. Lương cán bộ : S1 = 3x3 triệu = 9 (triệu/tháng). Lương kỹ thuật: S2 = 3 x 2,5 triệu = 7,5 (triệu/tháng). Tổng tiền lương cho cán bộ và kỷ thuật trong 1 năm: Chi phí sữa chữa và bảo dưỡng thiết bị: Chi phí sữa chữa định kì và bảo dưỡng hàng năm vào khoảng 3 – 5% tổng chi phí đầu tư ban đầu cho các thiết bị. Vậy chi phí sữa chữa và bảo dưỡng hàng năm là: 126.44 triệu/năm. Þ tổng chi phí quản lý và vận hành: Tổng chi phí đầu tư: Tổng kinh phí đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải khấu hao trong từng năm và chi phí vận hành trong 1 năm. Dự kiến 25 năm hoàn vốn đầu tư Þ 187,2 triệu/năm. Tổng chi phí đầu tư trong 1 năm: Giá thành xử lý 1m3 nước thải : CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Thông tính toán thiết kế và chọn lựa phương pháp xử lý mới tác giả đã thống nhất chọn phương án xây thêm một bể Aerotank kích thướt 12.5 x 5 x 2.8 m. Trên cơ sở lý thuyết và điều kiện thực tế của công ty sữa Trường Thọ. Qua quá trình tính toán thiết kế kỹ thuật xử lý nước thải có thể tóm tắt các đặc điểm của hệ thống như sau: Khía cạnh môi trường: Về mặt môi trường, hệ thống đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN 24: 2009/BTNMT) có thể xem như đạt yêu cầu. Tuy nhiên, xét về mặt vệ sinh môi trường thì lượng ô nhiễm phát thải ra nguồn tiếp nhận càng thấp càng tốt, như vậy mới có thể đảm bảo sự phát triển bền vững của môi trường. Khía cạnh kinh tế của hệ thống xử lý: Chi phí đầu tư cho toàn hệ thống xử lý nước thải khoảng 10 tỷ. Công tác quản lý vận hành khoảng 873,67 triệu/ năm. Trên thực tế, cần xem xét kỹ các giải pháp công nghệ nhằm giảm thiểu suất lượng điện năng tiêu thụ. Tuy nhiên, việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải cũng đem lại những lợi ích kinh tế đáng kể. Với giá thành xử lý, mức vốn đầu tư tính toán sơ bộ kể trên, việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoàn toàn khả thi. Khả năng hoàn vốn có thể thực hiện được thông qua việc sử dụng lại nước thải đã xử lý để sản xuất kinh doanh Khía cạnh kỹ thuật: Quy trình công nghệ đề suất thực hiện là quy trình phổ biến, không quá phức tạp về mặt kỹ thuật. Quy trình này hoàn toàn có thể đảm bảo việc xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn yêu cầu, đồng thời còn khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai. Nếu kết hợp tốt khía cạnh môi trường, kinh tế và kỹ thuật của hệ thống thì hệ thống này hoàn toàn có khả năng ứng dụng vào thực tiễn. Kiến nghị: Trong giới hạn của đề tài thực hiện chỉ đề cập đến vấn đề xử lý nước thải với điều kiện phù hợp về khía cạnh kỹ thuật và khả thi về mặt kinh tế. Viêc áp dụng các công trình cũng như các thiết bị điề khiển kỹ thuật cao đòi hỏi các chuyên viên điều hành phải có tay nghề kỹ thuật tốt. trong khi điều hành , các nhân viên kỹ thuật phải tuân thủ các yêu cầu kĩ thuật cũng như quy tắc vận hành bảo dưỡng máy.Kính đề nghị quý công ty xem xét! PHỤ LỤC Nguyên tắc vận hành nhà máy xử lý nước thải Trước khi tiến hành vận hành nhà máy xử lý nước thải, phải kiểm tra toàn bộ hệ thống xem có an toàn để hoạt động không: Kiểm tra các thiết bị điện, kiểm tra mức nước thải, kiểm tra các thiết bị khắc phục sự cố có đầy đủ không... mới tiến hành các thao tác khởi động hệ thống. Trong quá trình vận hành, cán bộ vận hành nhất thiết phải tuân thủ đúng quy trình vận hành đã được đào tạo. Vì khi vận hành sai sẽ gây ra sự cố dẫn đến hỏng thiết bị hay dẫn đến nước sau xử lý không đạt tiêu chuẩn đề ra. Mọi sự cố xảy ra phải tìm cách khắc phục kịp thời. Nếu không thể tự khắc phục, phải báo cáo cho quản đốc hoặc cho cán bộ kỹ thuật có trách nhiệm xem xét và xử lý. Nhân viên vận hành trong nhà máy phải tuân theo hướng dẫn vận hành, các quy tắc an toàn trong lao động, phải trải qua lớp đào tạo vận hành và có chứng chỉ vận hành hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sữa Trường Thọ do SEEN cấp trong lần trước. Nhân viên vận hành phải được trang bị bảo hộ lao động phù hợp với công việc và tuân theo các quy tắc trang bị bảo hộ an toàn lao động hiện hành. Nguyên tắc vận hành thiết bị Phải đọc kỹ hướng dẫn vận hành thiết bị trước khi đưa thiết bị vào sử dụng. Thiết bị trước khi khởi động phải được kiểm tra kỹ lưỡng về nguồn điện, vè chế độ bôi trơn, dầu mỡ... để đảm bảo tuyệt đối an toàn khi vận hành. Khi có sự cố, phải thực hiện ngay các thao tác trong sách hướng dẫn khắc phục sự cố đối với từng thiết bị. Tìm hiểu nguyên nhân gây ra sự cố và tìm biện pháp khắc phục sửa chữa càng sớm càng tốt. Các hướng dẫn về dự đoán nguyên nhân gây ra sự cố và biện pháp khắc phục đều được nói rõ trong sách hướng dẫn vận hành thiết bị của nhà sản xuất kèm theo. Nguyên tắc bảo dưỡng thiết bị Mỗi một thiết bị phải có chế độ bảo dưỡng, bảo trì riêng. Phương pháp bảo dưỡng đối với từng thiết bị được nêu rõ trong sách hướng dẫn vận hành thiết bị của nhà sản xuất. Phải thực hiện chế độ bảo dưỡng, thao tác tiến hành bảo dưỡng, thời gian cần bảo dưỡng thiết bị (thường tính theo giờ máy hoạt động) theo sách hướng dẫn vận hành thiết bị. An toàn vận hành Nguyªn t¾c chung: tuyÖt ®èi tu©n thñ néi quy lµm viÖc trong nhµ m¸y vµ h­íng dÉn vËn hµnh, kh«ng sö dông chÊt kÝch thÝch ( r­îu, bia…) trong ph¹m vi nhµ m¸y, ®Ó ®¶m b¶o an toµn lao ®éng nh©n viªn vËn hµnh kh«ng ®­îc tham gia vËn hµnh khi trong ng­êi ®ang cã r­îu, bia, chÊt kÝch thÝch, kh«ng hót thuèc trong nhµ m¸y xö lý n­íc th¶i. V× lý do an toµn ch¸y næ…. chØ nh÷ng ng­êi cã tr¸ch nhiÖm vµ ®Õn ca lµm viÖc míi ®­îc l­u tró trong ph¹m vi nhµ m¸y. TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Hiếu Nhuệ & Lâm Minh Triết (1978). Giáo trình xử lý nước thải. Trường Ðại Học Xây Dựng. 9. Lê Trình, 1997 "xử lý nước thải đô thị và công nghiệp " của GS.TS Lâm Minh Triết Xử lý nước thải_PGS.TS Hoàn Văn Huệ, PGS.TS Trần Đình Hạ Giáo trình xử lý nước thải - Ts.Nguyễn Trung Việt