Đề tài Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải mủ cao su nhà máy Hào Hải huyện Trảng Bàng tỉnh Tây Ninh công suất 330m3/ ngày.đêm

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU 5 . Đặt vấn đề. 5 . Tính cấp thiết của đề tài 6 . Mục đích nghiên cứu 6 . Nội dung của đồ án 7 . Phương pháp thực hiện 7 1.5.1. Phương pháp luận 7 1.5.2.Phương pháp thu thập số liệu 7 1.5.3. Phương pháp phân tích và lấy mẫu 8 1.5.4. Phương pháp xử lý số liệu 8 . Phạm vi giới hạn của đề tài 8 . Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 8 1.7.1. Ý nghĩa khoa học 8 1.7.2. Ý nghĩa thực tiễn 8 CHƯƠNG II : TỔNG QUAN NGÀNH CƠNG NGHIỆP CAO SU VÀ CƠNG TY CAO SU HÀO HẢI 9 Tổng quan cơng nghiệp cao su 9 Khái quát 9 Sản phẩm từ cao su thiên nhiên 10 Tổng quan về cây cao su 10 + Nguồn Gốc. + Thành Phần Mủ cao su. 2.2. Giới thiệu cơng ty Hào Hải 12 Điều kiện tự nhiên 12 2.2.1.1 Vị trí địa lý 12 2.2.1.2. Đặc điểm khí hậu 13 2.2.1.3. Thủy văn 13 2.2.2. Cơ sở hạ tầng 14 2.2.3. Vài nét về cơng ty 14 2.2.4. Tổng quan về sản xuất của nhà máy 14 2.2.5. Đánh giá mức độ ơ nhiễm mơi trường nhà máy chế biến mủ cao su 16 2.2.6. Nguồn phát sinh và lưu lượng nước thải 19 CHƯƠNG III : TỔNG QUAN CÁC CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU – ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CƠNG TY HÀO HẢI 22 Cơng nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su 22 Đặc điểm tính chất của nước thải chế biến mư cao su 22 Tổng quan về cơng nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su 23 Các phương pháp xử lý vật lý 23 Các phương pháp xử lý hĩa học 25 Các phương pháp xử lý sinh học 30 Một số cơng nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su 35 Trên Thế Giới 35 Tại Việt Nam 37 Cơ sở thiết kế 37 Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su 37 Yêu cầu cơng nghệ 37 Thành phần nước thải và yêu cầu xử lý 38 3.3.1. Thành phần nước thải 38 3.3.2. Yêu cầu xử lý 38 3.4. Lựa chọn cơng nghệ 39 CHƯƠNG IV : TÍNH TỐN CÁC PHƯƠNG ÁN 40 4.1. Tính tốn phương án I 40 4.1.1. Sơ đồ cơng nghệ phương án I 40 4.1.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ phương án I 40 4.1.3. Tính tốn các cơng trình đơn vị 42 4.2. Sơ đồ cơng nghệ phương án II 79 4.2.1. Sơ đồ cơng nghệ phương án II 79 4.2.2. Thyết minh quy trình cơng nghệ phương án II 79 4.2.3. Tính tốn các cơng trình đơn vị 81 CHƯƠNG V : PHÂN TÍCH TÍNH KINH TẾ - KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN. 94 5.1. Kinh tế. 94 5.1.1 Phương án I . 94 5.1.1.1. Chi phí xây dựng. 94 5.1.1.2. Chi phí lắp đặt thiết bị. 95 5.1.1.3. Chi phí hĩa chất. 96 5.1.1.4. Chi phí điện năng. 96 5.1.1.5. Chi phí nhân cơng. 97 5.1.1.6. Chi phí sửa chữa thí nghiệm. 97 5.1.1.7. Tổng chi phí cho 1m3 nước thải. 97 5.1.2. Phương Án II. 98 5.1.2.1. Chi phí xây dựng. 98 5.1.2.2. Chi phí lắp đặt thiết bị. 99 5.1.2.3. Chi phí hĩa chất. 99 5.1.2.4. Chi phí điện năng. 100 5.1.2.5. Chi phí nhân cơng. 100 5.1.2.6. Chi phí sửa chữa thí nghiệm. 101 5.1.2.7. Tổng chi phí cho 1m3 nước thải. 101 5.2. Kỹ thuật - Mơi Trường. 101 5.3. Lựa chọn phương án. 101 CHƯƠNG VI : QUẢN LÝ VẬN HÀNH 103 6.1. Quản lý – Vận Hành 103 6.2. Những sự cố và biện pháp khắc phục. 104 CHƯƠNG VII : KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 106 7.1. Kết luận. 106 7.2. Kiến nghị 106 TÀI LIÊU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢN VẼ 109 CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề. Nền kinh tế Việt Nam đang trên đà phát triển đĩ là nhờ vào sự đĩng gĩp khơng nhỏ của các ngành cơng nghiệp khác nhau trong cả nước. Trong đĩ ngành cơng nghiệp sản xuất và chế biến cao su chiếm một vị thế quan trọng trong việc đĩng gĩp vào sự phát triển kinh tế của đất nước và là một trong những ngành cĩ tiềm năng phát triển vơ cùng lớn. Các sản phẩm sản xuất từ cao su được sử dụng một cách rộng rãi trong cả nước và là mặt hàng cĩ giá trị kim nghạch xuất khẩu cao. Trong năm tháng đầu năm 2006 sản lượng xuất khẩu cao su trong cả nước đạt 221.000 tấn, trị giá 375 triệu USD, bình quân 1.697 USD/tấn tăng 43,6% về lượng 14,5% về giá trị và 42,4% về đơn giá. Gía cao su tăng liên tục từ tháng 1 đến tháng 5 với các mức như sau: 1.541 – 1.640 – 1.784 – 18.49 – 1.833 USD/tấn. Cao su việt nam đã xuất khẩu sang 33 thị trường khác nhau. Lớn nhất là Trung Quốc (63%), Hàn Quốc (4,95%), Đài Loan (3,84%), Đức (3,53%), Hoa Kỳ (3,27%), Nga (3,26%), Bỉ (2,55%) và các nước khác từ 1 đến 2%. Cĩ khoảng 96 đơn vị tham gia xuất khẩu với khối lượng từ 1000 tấn đến 37.900 tấn. Trong đĩ cĩ 10 đơn vị xuất khẩu nhiều nhất khoảng 230.000 tấn chiếm 40% tổng sản lượng xuất khẩu. Tuy nhiên cơng nghiệp sơ chế cao su lại gây một số tác động xấu đến mơi trường sống trong quá trình chế biến mủ cao su. Nhất là khâu đánh đơng mủ (đối với qui trình chế biến mủ nước) và khâu ly tâm mủ (đối với qui trình sản xuất mủ ly tâm). Các nhà máy chế biến mủ cao su đã thải ra mơi trường mỗi năm một lượng lớn nước thải khoảng 10 triệu m3. Lượng nước thải này cĩ nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ rất cao như acid Acetic, Đường, Protein, chất béo…hàm lượng COD, BOD đã làm ơ nhiễm hầu hết các nguồn nước trong khu vực. Bên cạnh việc gây ơ nhiễm các nguồn nước (nước ngầm, nước mặt) chất hữu cơ trong nước thải bị phân huỷ kỵ khí tạo thành H2S và Mercaptan là những hợp chất khơng những gây độc và ơ nhiễm mơi trường mà chúng cịn là nguyên nhân gây mùi hơi thối ảnh hưởng đến mơi trường và dân cư trong khu vực. Vì vậy với đề tài: Tính tĩan thiết kế trạm xử lý nước thải mủ cao su nhà máy Hào Hải, huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh cơng suất 330m3/ngày đêm được thực hiện nhằm cung cấp một giải pháp xử lý nước thải cho nhà máy cao su Hào Hải với mục tiêu đáp ứng yêu cầu bảo vệ mơi trường. Đồng thời phối hợp với những đặc điểm cụ thể của nhà máy với chi phí dễ chấp nhận đối với nhà sản xuất. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài. Ngành công nghiệp chế biến mủ cao su là một trong những ngành cĩ mức độ gây ơ nhiễm cao : Khí ( hơi hĩa chất độc hại ), lưu lượng nước thải lớn với hàm lượng chất hữu cơ cao. Gây ơ nhiễm mơi trường nước, gây mùi hơi thối…. Bên cạnh đĩ cùng với chủ trương bảo vệ mơi trường của nhà nước – Căn cứ Nghị định số 175/CP ngày 18/10/1994 của thủ tướng chính Phủ về hướng dẫn thi hành luật bảo vệ mơi trường. Nhằm tăng cường cơng tác bảo vệ mơi trường trên tồn thể lãnh thổ thì việc nghiên cứu xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho các cơng ty là vấn đề cấp thiết. Vừa tuân thủ luật lệ của nhà nước vùa gĩp phần bảo vệ mơi trường và bảo vệ sức khỏe của cả cộng đồng. 1.3. Mục đích nghiên cứu. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dây chuyền chế biến mủ cao su Nhà Máy Hào Hải đạt tiêu chuẩn QCVN 01 – 2008BTNMT (Tiêu chuẩn nước thải cơng nghiệp chế biến cao su thiên nhiên.) Từ đề tài được lựa chọn sẽ gĩp phần củng cố kiến thức đã học, phục vụ cho việc học tập và cơng tác sau này. 1.4. Nội dung của đồ án. Các nội dung nghiên cứu của đề tài : Thu thập tài liệu, số liệu, đánh giá tổng quan về cơng nghệ sản xuất. Khả năng gây ơ nhiễm mơi trường và phương pháp xử lý nước thải trong ngành nghề chế biến mủ cao su. Khảo sát phân tích thu thập số liệu về nhà máy ché biến mủ cao su Hào Hải. Lựa chọn cơng nghệ, tính tốn chi tiết chi phí nhằm tiết kiệm kinh phí phù hợp với điều kiện nhà máy. 1.5. Phương pháp thực hiện. 1.5.1. Phương pháp luận. Nước thải từ nhà máy cao su Hào Hải gồm nước thải sản xuất và sinh hoạt. Trong thành phần nước thải sản xuất chủ yếu là các thành phần acid, chất rắn lơ lửng, các hợp chất hữu cơ với nồng độ cao, các dẫn xuất amin chứa lưu huỳnh….. Khi bị vi sinh vật phân hủy sẽ gây ra mùi hơi thối. Nếu khơng được xử lý triệt để trước khi thải ra ngồi mơi tường sẽ gây nhiều nguy hại, tác động tiêu cực tới mơi trường đất, nước và đặc biệt là sức khỏe con người. Như vậy đồ án này sẽ tập trung nghiên cứu thành phần nước thải và các biện pháp xử lý. Từ đĩ đưa ra cơng nghệ thích hợp để giảm ơ nhiễm đến mức chấp nhận được. 1.5.2. Phương pháp thu thập số liệu. Tiến hành thu thập các tài liệu cĩ liên quan, các đề tài đã được nghiên cứu, các sách cĩ liên quan, khảo sát thực tế cơng ty, thu thập số liệu và phân tích các chỉ tiêu ơ nhiễm của nước thải. 1.5.3. Phương pháp phân tích và lấy mẫu. Tiến hành lấy mẫu nước thải và bảo quản mẫu theo tiêu chuẩn quy định. Mẫu được tiến hành phân tích các chỉ tiêu ơ nhiễm tại viện NC Cơng nghệ Mơi Trường và Bảo Hộ Lao Động, trung tâm khoa học tự nhiên và cơng nghệ quốc gia. 1.5.4. Phương pháp xử lý số liệu. Sử dụng các phần mềm để xử lý số liệu, phần mềm Excel, phần mềm Word. 1.6. Phạm vi giới hạn của đề tài. Địa Điểm : Nhà Máy Hào Hải, Ấp Bùng Binh xã Lộc Hưng, huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh. Thời gian thực hiện : 01/04/2011 – 15/06/2011 1.7. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. 1.7.1. Ý nghĩa khoa học. - Đề tài gĩp phần vào việc tìm hiểu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến cao su từ đĩ gĩp phần vào cơng tác bảo vệ mơi trường, cải thiện tài nguyên nước ngày càng sạch hơn. - Giúp các nhà quản lý làm việc hiệu quả và dễ dàng hơn. 1.7.2. Ý nghĩa thực tiễn. - Đề tài sẽ được nghiên cứu và bổ sung để phát triển cho các nhà máy chế biến mủ cao su. - Hạn chế việc xả thải bừa bãi làm suy thái và ơ nhiễm tài nguyên mơi trường. CHƯƠNG II : TỔNG QUAN NGÀNH CƠNG NGHIỆP CAO SU VÀ CƠNG TY CAO SU HÀO HẢI 2.1.Tổng quan cơng nghiệp cao su. 2.1.1.Khái quát. Trong những năm gần đây do sự phát triển của nhiều ngành cơng nghiệp. Nhu cầu tiêu thụ cao su tự nhiên trên thế giới ngày càng tăng. Cùng với sự gia tăng tiêu thụ, gía bán cao su đã chế biến cũng tăng. Tại Việt Nam ngành cao su cũng được nhà nước và các đối tác nước ngồi quan tâm đầu tư bằng vốn tự cĩ và vốn nước ngồi. Đến năm 1997 diện tích trồng cây cao su ở nước ta đạt gần 300000 ha với sản lượng khoảng 185.000 tấn. Theo quy hoạch tổng thể đến năm 2015 diện tích cao su đạt 800.000 ha và sản lượng cao su sẽ là 400.000 tấn. Hiện nay để chế biến hết số mủ cao su thu hoạch được hơn 25 nhà máy chế biến mủ cao su với cơng suất từ 500 đến 12.000 tấn/ năm đã được nâng cấp và xây dụng mới tại các tỉnh phía Nam. Chủ yếu là tập trung ở các tỉnh miền Đơng Nam Bộ như : Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước. Bên cạnh đĩ một số nhà máy chế biến mủ cao su cũng đã và đang được hình thành bằng nguồn vốn vay của ngân hang thế giới. Những năm gần đây cao su trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu chiến lược mang lại hàng trăm triệu USD cho đất nước. Giải quyết cơng ăn việc làm cho hàng ngàn cơng nhân làm việc trong các nhà máy và hàng trăm ngàn cơng nhân làm việc trong các nơng trường cao su. Trong quá trình chế biến mủ cao su. Nhất là khâu đánh đơng mủ ( chế biến mủ nước ) và khâu ly tâm mủ ( đối với quy trình chế biến mủ ly tâm ) các nhà máy chế biến mủ cao su đã thải ra hàng ngày một lượng lớn nước thải khoảng từ 600 – 2000 m3 cho mỗi nhà máy với tiêu chuẩn sử dụng nước 20 – 30 m3 / tấn. Lượng nước thải cĩ nồng độ các chấc hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như : acid Acetic, đường Protein, chất béo … Hàm lượng COD đạt đến 2.500 – 35.000 mg/l, BOD từ 1.500 – 12.000 mg/l đã làm ơ nhiễm hầu hết các nguồn nước. Tuy thực vật cĩ thể phát triển nhưng hầu hết các động vật dưới nước đều khơng thể tồn tại. Bên cạnh việc gây ơ nhiễm các nguồn nước ( nước ngầm và nước mặt ). Các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy kị khí tạo thành H2S và Mercaptan là những hợp chất khơng những gây độc và ơ nhiễm mơi trường mà chúng cịn là nguyên nhân mùi hơi thối. Ảnh hưởng đến cảnh quan mơi trường và dân cư xung quanh. 2.1.2.Sản phẩm từ cao su thiên nhiên. Sản phẩm trong cơng nghiệp cao su xếp vị trí thứ 4 sau : Dầu mỏ, than đá và gang thép. Sản phẩm từ cao su thiên nhiên đa dạng chia làm 5 nhĩm chính : + Cao su làm vỏ, ruột xe : xe tải, xe hơi, xe máy, xe đạp, máy cày và các loại máy nơng nghiệp….chiếm 70% lượng cao su thiên nhiên trên thế giới. + Cao su cơng nghiệp dùng làm nệm, băng chuyền để giảm sĩc, khớp nối lớp cách nhiệt, chống ăn mịn trong các bể phản ứng chiếm 70% lượng cao su + Các ứng dụng hàng ngày như : Giày dép, áo mưa, ủng, phao bơi lội, phao cứu nạn nhĩm này chiếm 8% tổng lượng cao su. + Cao su dùng làm : Gối , đệm, thảm trải sàn….. nhĩm này chiếm 5%. + Dụng cụ y tế, Dụng cụ phẫu thuật, thể dục thể thao, dây thun, chất cách điện, dụng cụ nhà bếp, tiện nghi gia đình, keo dán… nhĩm này chiếm khoảng 10 %. Tổng quan về cây cao su. + Nguồn Gốc. Người Châu Âu đầu tiên biết đến cao su là Christophe Colomb (người tìm ra châu mỹ đầu tiên). Mãi đến năm 1615, cao su mới được biết tới qua sách cĩ tựa đề “dela monarquia indiana” của Juan De Torquemada viết về lợi ích và cơng dụng phổ cập của cao su. Đến nay cây chứa mủ cao su cĩ rất nhiều loại, mọc rải rác khấp quả đất, nhất là ở vùng nhiệt đới. cĩ cây thuộc giống to lớn như cây Hevea Brasiliensis (ficus), họ dây leo (Landophia), thuộc giống cỏ… cây được chọn canh tác theo lối cơng nghiệp là loại Hevea Brasiliensis, cho hầu hết tổng lượng cao su thiên nhiên trên thế giới. Sau gần một thế kỷ. Nhờ hai cuộc phát minh quan trọng là “nghiền hay cán hố dẻo cao su” (hancock) và “lưu hố cao su”(goodyear) mà kỹ nghệ cao su phát triển mạnh mẽ. Nhu cầu tiêu thụ tăng cao dẫn đến việc phát minh ra cao su nhân tạo (cao su tổng hợp). Chế biến cao su tái sinh ngày nay. Cao su được trồng ở nhiều nước trên thế giới như : châu Á, châu Phi và Nam Mỹ. Khoảng 90% cao su tự nhiên được trồng ở châu Á. Đặc biệt là ở vùng Đơng Nam châu Á. + Thành phần mủ cao su. Cao su trong Latex hiện hữu dưới dạng hạt nhỏ hình cầu, hình quả tạ hay hình trái lê. Những tiểu cầu cao su này được một lớp mỏng Protein bao bọc bên ngồi. Đảm bảo được tính chất cơ lý của latex hàm lượng cao su trong latex thay đổi từ 30 – 60%. Mủ cao su là hỗn hợp keo gồm các cấu tử cao su nằm lơ lửng trong dung dịch gọi là nhũ thanh. Hạt cao su hình cầu cĩ đường kính 1/100µm - 3µm. Chúng chuyển động hỗn loạn trong dung dịch. Thơng thường 1 gram mủ chứa khoảng 7,4.1012 hạt cao su bao quanh là các Protein giữ cho Latex ở trạng thái ổn định. Thành phần hĩa học của mủ cao su: + Cao su: 35 – 40% + Protein: 2% + Quebrachilol: 1% + Xà phịng, acid béo: 1% + Chất vơ cơ: 0,5% + Nước: 50 – 60% Tuỳ theo trường hợp cao su cĩ thể chứa: - Ở dạng dung dịch: nước, các muối khống, acid, các muối hữu cơ, Glucid, hợp chất Phenolic, Alkaloid ở trạng thái tự do hay trạng thái dung dịch muối. - Ở dạng dung dịch giả: các Protein, Phytosterol, chất mầu, Enzyme … - Ở dạng nhũ tương: các Amidon, Lipid, tinh dầu, nhựa, sáp, Polyterpenic. 2.2 Giới thiệu cơng ty Hào Hải. 2.2.1. Điều kiện tự nhiên. 2.2.1.1 Vị trí địa lý. Nhà xưởng sản xuất được xây dựng trên khu đất cĩ diện tích 6555m2 tại tổ 2, ấp Bùng Binh, xã Hưng Thuận, huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh. Trong đĩ bao gồm các hạng mục cơng trình: nhà xưởng cĩ diện tích 2000m2, 1000m2 dự định xây dựng hệ thống xử lý nước thải. Diện tích cịn lại bao gồm đài nước, bãi đậu xe, kho chứa hàng, nhà bảo vệ và sân trung chuyển hàng. * Toạ độ Bảng 2.1 : Vị trí của Nhà Máy STT Số hiệu mốc Hệ VN 2000 Hệ toạ độ kinh vĩ TOẠ ĐỘ X TOẠ ĐỘ Y Vĩ độ Kinh độ 1 Mốc 1 1232021,30 600117,03 10053’20’’49 106025’08’’85 2 Mốc 2 1232046,78 600163,91 10053’21’’32 106025’10’’4 3 Mốc 3 1232177,55 600444,87 10053’25’’59 106025’19’’7 4 Mốc 4 1232327,08 600765,30 10053’30’’47 106025’30’’3 Tương quan với các đối tượng tự nhiên : Bốn hướng của nhà máy đều giáp rừng cao su. Hệ thống đường giao thơng: nằm gần trục đường giao thơng liên xã. Tương quan với các đối tượng về kinh tế xã hội : * Khu dân cư: Dân cư ở khu vực này sống rải rác gần khu vực dự án. Dân cư ở đây chủ yếu sống bằng nghề nơng. Một số ít hộ buơn bán tạp hĩa nhỏ. * Các cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ: Tại địa điểm thực hiện dự án khơng cĩ các cơ sở sản xuất. * Các cơng trình văn hĩa – tơn giáo, di tích lịch sử: Tại địa điểm thực hiện dự án khơng cĩ các cơng trình văn hĩa – tơn giáo và các di tích lịch sử. 2.2.1.2. Đặc điểm khí hậu. Tây Ninh và cả Nam Bộ nĩi chung cĩ khí hậu nhiệt đới giĩ mùa rõ rệt lượng mưa trung bình là : 1800mm/năm. Nhiệt độ trung bình 26,90c/năm, bốc hơi trung bình 1100 – 1200mm/năm. 2.2.1.3. Thủy văn. Hệ thống sơng suối cĩ các sơng Vàm Cỏ, suối Đa Ha và các suối khác chỉ cĩ nước vào mùa mưa. Ngồi ra khu vực cịn cĩ nguồn nước ngầm khá phong phú và gần mặt đất. Ở độ sâu 4-5m gần sơng suối cĩ thể cung cấp nước sinh hoạt và ở độ sâu hơn 20m nước phục vụ sản xuất. Tầng nước nơng thuộc trầm tích phù sa mới cĩ chất lượng khơng ổn định và bị chua do tích tụ sắt trong tầng đất trầm tích. 2.2.2. Cơ sở hạ tầng. Huyện Trảng Bàng nằm trên tuyến đường nối tp.HCM và thủ đơ Phnom Penh của Campuchia. Trên địa bàn huyện cĩ các di tích lịch sử văn hĩa như : Tha La xĩm đạo, đình An Hịa. tịnh xá Ngọc Trản, chùa Phước Lâm, đình Gia Lộc….Hệ thống giao thơng đường đã được nâng cấp, sửa chữa đáp ứng nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hĩa thường ngày. Song nhìn chung chất lượng chưa cao cần được đầu tư trong những năm tới. Lưới điện quốc gia đã về tồn bộ các xã trong huyện. các cơng trình thủy lợi, giao thơng bệnh viện, trường học bưu điện, đài truyền thanh đã đưa vào sử dụng đã làm thay đổi đáng kể bộ mặt của huyện. 2.2.3. Vài nét về cơng ty. Tên cơng ty : cơng ty TNHH Cơng Nghiệp Hào Hải Việt Nam Địa chỉ: xã Hưng Thuận, huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh Điện thoại: 066. 3888790 fax: 066.3888792 Tổng giám đốc: Vương Thanh Hải (Qing Hai Wang) Ngành nghề kinh doanh: Thu mua, sơ chế mủ cao su, trồng và khai thác cao su, sản xuất và mua bán các loại sản phẩm cao su. Mua bán phân bĩn, các loại nơng sản, cà phê, tiêu hạt, hạt điều, đậu phụng, bắp. 2.2.4. Tổng quan về sản xuất của nhà máy. BỒN NGÂM RỬA Nước rửa Nước rửa Nước rửa Nước rửa MỦ NƯỚC VƯỜN CÂY BỒN NHẬN MỦ CÁN CREP SỐ 2 CÁN CREP SỐ 3 CÁN CREP SỐ 1 MÁY CÁN CẮT LÒ SẤY ĐÓNG BÁNH/ ĐÓNG GÓI MƯƠNG ĐÁNH ĐÔNG MÁY BĂM BÚA Nước rửa Nước pha loãng Axit foocmic / Axit acetic MỦ TẠP Nước thải Rửa Serum/Rửa Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải hỗn hợp của nhà máy Hình 1: Quy trình sản xuất và các công đoạn sinh ra nước thải củanhàmáy * Mơ tả quy trình cơng nghệ chế biến mủ cao su : Mủ cao su khi thu gom được đưa vào hầm tiếp nhận sau đĩ bơm lên bể xáo trộn trước khi được đánh đơng. Trước khi đánh đơng mủ cao su được điều chình PH thích hợp cho quá trình đánh đơng bằng acid formic (HCOOH) hoặc dung dịch NH3. Sau khi lưu mủ khồng 8 đến 10 giờ sẽ kết thúc cơng đoạn đánh đơng. Lúc này nước được xả vào các máng đánh đơng để thu các mảng cao su. Các mảng cao su này đưa qua các cơng đoạn cán kéo trước khi qua cơng đoạn cán rửa để tách các tạp chất cũng như các bẩn bám vào. Kế đến là cơng đoạn băm nhỏ các mảng cao su trước khi qua sàn rung để tách nước ra khỏi cao su. Cao su sau khi được tách nước được sấy khơ và cắt trước khi đĩng gĩi. 2.2.5. Đánh giá mức độ ơ nhiễm mơi trường nhà máy chế biến mủ cao su. - Nước thải chế biến cao su cĩ PH trong khoảng 4,2 – 6,2 do việc sử dụng acid để làm đơng tụ mủ cao su. Tính acid chủ yếu là do các acid béo bay hơi. Kết quả của sự phân huỷ sinh học các Lipid và Phospholipids xảy ra khi tồn trữ nguyên liệu. Hơn 90% chất rắn trong nước thải cao su là chất rắn bay hơi. Chứng tỏ rằng nước thải cao su chứa hàm lượng chất hữu cơ cao. Phần lớn chất rắn này ở dạng hồ tan. Cịn ở dạng lơ lửng chủ yếu là những hạt cao su cịn sĩt lại. Hàm lượng Nitơ khơng cao và cĩ nguồn gốc từ các Protein trong mủ cao su. Trong khi hàm lượng Nitơ dạng Amoni rất cao do việc sử dụng Amoni làm chất kháng đơng tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ mủ cao su. - Mùi hơi trong nước thải cao su : Cao su tự nhiên là các Polimer hữu cơ cao phân tử với các Monomer là các chất dạng mạch thẳng như Etylen, Propilen, Butadiene … Do đĩ quá trình phân huỷ mủ cao su thực tế là quá trình oxy hố các sản phẩm phân huỷ trung gian hoặc các chất vơ cơ dạng khí như H2S, Mercaptal (RSH), Amonia(NH3), CO2 hoặc Monocarbonxylic (CO) hoặc các chất hữu cơ như : acid Carbonxylic (RCOOH), Xeton hữu cơ dễ bay hơi và tạo ra mùi hơi trong khơng khí. Mùi hơi trong nước thải thường gây ra bởi các khí sản sinh ra trong quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ. Mùi hơi đặc trưng và rõ rệt nhất trong nước thải bị phân huỷ kị khí thường là H2S (hydrogen sulphide). Các acid béo bay hơi (volatile fatty acids – vfa) là sản phẩm của sự phân huỷ do vi sinh vật. Chủ yếu là trong điều kiện kị khí các Lipit và Phospholipids cĩ trong chất ơ nhiễm hữu cơ. Bảng 2.1: Mức độ ơ nhiễm nước thải tại các nhà máy chế biến cao su. STT Nhà máy Các chỉ tiêu nước thải pH COD BOD TSS Tổng N N-NH3 1 Cua Pari 5,78 4675 1700 410 136,27 21,70 2 Bố Lá 5,67 4266 1880 530 145,13 33,60 3 Bến Súc 5,49 5212 2160 950 198,80 78,40 4 Dầu Tiếng 5,15 3356 2630 143 138,13 33,60 5 Long Hoà 5,84 2087 1380 173 76,53 0 6 Phú Bình 6,77 160 130 40 14 0 7 Tân Biên 5,53 2000 1340 247 58,33 5,83 8 Vên Vên 5,87 3000 1540 490 159,83 143,97 9 Bến Củi 5,5 1609 680 145 22,17 0 10 Hàng Gòn 6,76 5955 2539 535 252 56,47 11 Long Thành 5,85 11191 3836 2641 395,27 224,47 12 Cẩm Mỹ 6,15 5313 7403 1167 135,10 24,27 13 Xà Bang 5,26 6453 4173 355 267 63 14 Hoà Bình 5,62 6193 1468 263 146 30 15 Dầu Giây 6,7 2360 1140 70 25,20 0 16 An Lộc 6,21 5028 1330 670 154 33,60 (Nguồn: Bộ môn chế biến – Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam). Bảng2.2: Đặc tính ô nhiễm nước thải của ngành chế biến cao su. Chỉ tiêu Loại sản phẩm Khối từ mủ tươi Khối từ mủ đông Cao su tờ Mủ ly tâm COD 3.540 2.720 4.350 6.212 BOD 2.020 1.594 2.514 4.010 Tổng Nitơ 95 48 150 565 Nitơ ammonia 75 40 110 426 TSS 114 67 80 122 pH 5,2 5,9 5,1 4,2 (Nguồn: Bộ môn chế biến – Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam) Bảng 2.3: Một số chất gây mùi hôi thường gặp trong nước thải. Chất Cấu tạo hoá học Mùi đặc trưng Các amin CH3NH2(CH3)H Tanh cá Amonia NH3 Khai Các diamines NH2(CH2)4NH2, NH2(CH2)5NH2 Thịt thối Hydrogen sulphide H2S Trứng thối Dimethyl sulphide (CH3)2S Rau thối Diethyl sunphide (C2H5)2S Tanh sốc Diphenyl sulphide (C6H5)2S Khét Diallyl sulphide (CH2CHCH2)2S Nồng tỏi Dimethyl disulphide (CH3)2S2 Thối rữa Pyridine C6H5N Tanh nồng Các acid béo bay hơi (VFA) Tanh chua Nguồn: Gaudy 1989, Metcalf và Eddy, 1991… Bảng 2.4: So sánh hàm lượng các chất ô nhiễm giữa nước thải chế biến cao su và nước thải đô thị. Chỉ tiêu Nước thải đô thị điển hình Nước thải chế biến cao su Ô nhiễm nhẹ Ô nhiễm vừa Ô nhiễm nặng COD 250 500 1000 7084 BOD 110 220 400 3315 TSS 100 220 350 658 Tổng N 20 40 85 253 N – NH3 12 25 50 78 Nguồn: Viện nghiên cứu cao su Việt Nam 2.2.6. Nguồn phát sinh và lưu lượng nước thải. Trên cơ sở khảo sát hoạt động và sản xuất ta nhận thấy nguồn gây ơ nhiễm lớn nhất, cần quan tâm nhất là nước thải từ hoạt động sản xuất và sinh hoạt. * Nước thải sinh hoạt : Được thải ra từ các khu vệ sinh khu vực nghỉ giữa ca nhà ăn. Trong nước thải sinh hoạt cĩ chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao. Dễ phân hủy làm nhiễm bẩn nghiêm trọng nguồn nước gây ra hiện tượng phú dưỡng hĩa. Suy giảm hàm lượng oxy hịa tan. Đồng thời là nguồn chứa các virus và vi khuẩn gây bệnh như : tả, lỵ, thương hàn….. Tổng số lượng lao động gồm 40 người Theo tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt trong phân xưởng sản xuất cơng nghiệp tính theo đầu người trong một ca làm việc. Qtc = 45 lít/người.ca Qshcn = 40 người x 45 lít/ người.ca x 1,5 ca/ngày = 2700 lít/ngày = 2,7 m3/ngày. Lưu lượng để tính tốn Qsh = 3,0 m3/ngày. Bảng 2.5. Nồng độ một số chất ô nhiễm điển hình trong nước thải sinh hoạt Các chỉ tiêu Nồng độ các chất ô nhiễm(mg/l) QCVN 14 : 2008/BTNMT Chất lơ lửng 100 – 150 50 BOD5 100-250 30 Nitơ Kjeldalh 54 - Phot pho tổng 12 - Tổng Coliform 106 ¸ 109 MPN/100ml 3000 * Lưu lượng nước thải sản xuất : Nước thải sản xuất sinh ra chủ yếu ở cơng đoạn đánh đơng và rửa mủ cao su (tất cả nước thải được thu gom về hố gơm sau đĩ dẫn ra hệ thống xử lý) Nước thải này có hàm lượng chất hưu cơ cao, khó phân hủy. Khi thải ra môi trường là nguồn ô nhiễm trầm trọng cho nguồn nước. Hơn nữa sau một thời gian các chất hưu cơ sẽ bị phân hủy nên tạo mùi hôi gây ô nhiễm môi trường không khí. Bảng 2..6. Kết quả phân tích các thành phần hóa học của nước thải chế biến cao su theo các chủng lọai sản phẩm khác nhau Chỉ tiêu Chủng loại sản phẩm Khối từ mủ tươi Khối từ mủ đông Cao su tờ COD, mg/L 3.540 2.720 4.350 BOD5, mg/L 2.020 1.594 2.514 N – tổng (TKN), mg/L 95 48 150 N – ammonia, mg/L 75 40 110 N – hữu cơ, mg/L 20 8 40 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), mg/L 114 67 80 pH 5,2 5,9 5,1 PO43- - P, mg/L 26,6 12,3 38 SO42-, mg/L 22,1 10,3 24,2 Ca, mg/L 2,7 4,1 4,7 Fe, mg/L 2,3 2,3 2,6 K, mg/L 42,5 48 45 Mg, mg/L 11,7 8,8 15,1 (Nguồn: Bộ môn chế biến, Viện nghiên cứu Cao su Việt Nam, năm 2004) Ngồi ra nước thải cao su dễ phân hủy kị khí tạo thành khí H2S và Mercaptan là những hợp chất gây độc và cĩ mùi hơi thối gây ơ nhiễm mơi trường khơng khí khu vực xung quanh nhà máy. Qsx = 5,5 x 5,9 = 325m3 * Tổng lượng nước thải sinh ra trong một ngày: Q = QSH + QSX = 3 + 325 = 328m3/ngày đêm. Chọn lưu lượng nước thải tổng cộng để tính tốn : Qtổng = 330m3/ ngày đêm CHƯƠNG III : TỔNG QUAN CÁC CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU – ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CƠNG TY HÀO HẢI. 3.1.Cơng nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su. 3.1.1. Đặc điểm, tính chất của nước thải chế biến mư cao su. * Nguồn gốc và lưu lượng nước thải. Nước thải chủ yếu phát sinh trong các cơng đoạn sau đây : + Dây chuyền chế biến mủ ly tâm : Nước thải phát sinh từ quá trình ly tâm mủ, rủa máy mĩc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng. + Dây chuyền chế biến mủ nước : Nước thải phát sinh từ khâu đánh đơng, từ quá trình cán băm, cán tạo tơ băm cốm. Ngồi ra nước thải cịn phát sinh trong quá trình rửa máy mĩc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng. + Dây chuyền chế biến mủ tạp : Đây là dây chuyền sản xuất và tiêu hao nước nhiều nhất trong các dây chuyền chế biến mủ. Nước thải phát sinh từ quá trình ngâm, rửa mủ tạp. Từ quá trình cán băm, cán tạo tờ băm cốm, rửa máy mĩc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng …. Ngồi ra cịn phát sinh do rửa xe chở mủ và sinh hoạt. * Tính chất của nước thải : + Dây chuyền sản xuất mủ ly tâm : Dây chuyền sản xuất này khơng thực hiện quy trình đánh đơng cho nên hồn tồn khơng sử dụng acid mà chỉ sủ dụng Amoniac. Lượng ammoniac đưa vào khá lớn khoảng 20kg NH3/ tấn nguyên liệu. Do đĩ đặc điểm chính của loại nước này là : Độ PH khá cao ( 9 – 11 ) và nồng độ BOD,COD, N là rất cao. + Dây chuyền chế biến mủ nước : Đặc điểm của quy trình cơng nghệ này là : Sử dụng từ mủ nước vườn cây cĩ bổ sung Ammoniac và chất chống đơng. Sau đĩ đưa về nhà máy dung acid để đánh đơng. Do đĩ ngồi tính chất chung là nồng độ BOD, COD và SS rất cao. Nước thải từ dây chuyền này cịn cĩ độ PH thấp và nồng dộ N cao. + Dây chuyền chế biến mủ tạp : Mủ tạp lẫn khá nhiều đất cát và các loại chất lơ lửng khác. Do đĩ trong quá trình ngâm rửa mủ nước thải chứa lẫn khá nhiều đất cát. Mầu nước thải thường cĩ mầu nâu đỏ pH từ 5.0 – 6.0. Nồng độ chất rắn lơ lửng rất cao. Nồng độ BOD, COD thấp hơn nước thải từ dây chuyền chế biến mủ nước. 3.1.2. Tổng quan về cơng nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su. 3.1.2.1.Các phương pháp xử lý vật lý. Các phương pháp vật lý thường hay được sử dựng trong sử lý nước thải cao su thiên nhiên là : Lắng, lọc, hấp phụ, sục, bay hơi….. Phương pháp lắng : Mục đích : Khử SS Tách bơng cặn sau quá trình keo tụ hay bơng bùn sinh học. Các loại bể lắng thường dung là : Bể lắng cát, bể lắng ngang , bể lắng đứng, bể lắng ly tâm… Bể lắng cát : Áp dụng để tách cát và các hợp chất hữu cơ : cát cĩ đường kính từ 0.2 – 1.25 mm, phần tử hữu cơ cĩ đường kính nhỏ hơn 0.15mm. Cĩ các loại bể lắng cát sau đây : Bể lắng cát ngang ; v = 0.15m/s đến 0.3m/s. Bể lắng cát đứng chảy từ dưới lên trên Bể lắng cát chảy theo phương tiếp tuyến. Bể lắng cát sục khí. Bể lắng ngang : Bể lắng ngang dễ thiết kế, dễ thi cơng và vận hành đơn giản. Áp dụng cho hệ thống chịu tải trọng lưu lượng lớn ( > 15000m3 ) nhưng thời gian lưu dài và mặt bằng lưu nhỏ. Chi phí xây dựng cao nên ít được ứng dụng trong xử lý nước thải cao su. Bể lắng đứng : Được sử dụng trong bể lắng đợt một trong xử lý nước thải. Sử dụng ít diện tích đất nhưng lại cĩ hiệu suất lắng thấp và chỉ lắng được cặn cĩ tỷ trọng lớn. Vận tốc lắng khơng lớn nên ít được ứng dụng trong xử lý nước thải cao su. Bể lắng ly tâm. Được sử dụng trong bể lắng đợt một và đợt hai trong hệ thống xử lý nước thải. - Ưu điểm : tiết kiệm diện tích, ứng dụng xử lý nước thải cĩ hàm lượng cặn khác nhau, cơng suất lớn hơn 20.000m3/ ngày. Đêm, hiệu suất xử lý nước thải cao và cặn cĩ tỷ trọng nhỏ cũng cĩ thể lắng được. - Khuyết điểm : Vận hành địi hỏi kinh nghiệm, chi phí vận hành cao do sử dụng điện năng. Phương pháp lọc : Áp dụng khử các hạt mịn vơ cơ và hữu cơ khĩ lắng. Dưới tác dụng của áp suất hay áp suất chân khơng các hạt sẽ được giữ lại trong lỗ xốp của vật liệu lọc và lớp màng hình thành sau đĩ. Cĩ các dạng lọc là : Lọc áp suất, lọc trọng lực, lọc nhanh, lọc chậm, lọc xuơi, lọc ngược. Tuyển nổi. Mục đích loại các tạp chất khơng hịa tan và các chất khĩ lắng, hay các chất hoạt động bề mặt. Ưu điểm : Hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng, Thiết bị đơn giản, chi phí vận hành đầu tư khơng lớn. Hiệu quả xử lý cao( 95%- 98%) vận tốc lớn hơn so với lắng thường. Thu hồi các cặn cĩ độ ẩm thấp ( 90% - 95% ). Tuyển nổi kèm theo thổi khí nên giảm : chất hoạt động bề mặt và chất dễ bay hơi, vi khuẩn và vi sinh vật. Bản chất của quá trình này ngược lại với quá trình lắng. Các chất lơ lửng sẽ nổi lên bề mặt và tạo thành lớp trên bề mặt dưới sức đẩy của các hạt khí. Trong xử lý nước thải nghành chế biến cao su thiên nhiên thì bể tuyển nổi được áp dụng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay tách bùn lắng sau xử lý sinh học. Hấp phụ. Hấp phụ là quá trình chuyển nồng độ chất tan vào chất rắn. Cĩ 2 dạng hấp phụ là : Hấp phụ vật lý : Liên kết bề mặt là liên kết vật lý ( tĩnh điện, Van de Waal, phân tán ) Năng lượng liên kết rất nhỏ. Hấp phụ hĩa học : Liên kết bề mặt là liên kết hĩa học, năng lượng liên kết lớn. Các chất hấp phụ thường dùng như : Than hoạt tính, nhựa tổng hợp, tro, xỉ, mạt cưa, Cilicagen, đất sét, Zeolite, keo nhơm…. Hấp phụ được ứng dụng trong xử lý nước thải cao su là xử lý các chất cĩ mùi, xử lý tách các chất hịa tan trong nước thải. Hiệu quả xử lý 80% - 95% và phụ thuộc bản chất hĩa học của chất hâp phụ, diện tích bề mặt chất hấp phụ, cấu trúc hĩa học chất hấp phụ. 3.1.2.2. Các phương pháp xử lí hĩa học. Các phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hĩa học bao gồm : đơng tụ, khử trùng, oxi hĩa. Đơng tụ. Là quá trình thơ hĩa các hạt phân tán và nhũ tương bằng chất đơng tụ để tách chúng ra khỏi nguồn nước. Nguyên tắc : Tách các hợp chất lơ lửng bằng các hợp chất cao phân tử ( chất keo tụ ) thúc đẩy quá trình tạo bơng hidroxit kim loại tích điện dương hút các hạt keo và các hạt lơ lửng tích điện làm tăng vận tốc lắng của các bơng, giảm chất đơng tụ, giảm thời gian đơng tụ. Chất đơng tụ là các chất tự nhiên và tổng hợp : Hợp chất tự nhiên bao gồm ; tinh bột, este, xenlulo, dectrin( C6H10O5 )n chất keo tụ vơ cơ là : dioxit silic, đã hoạt hĩa ( xSiO2 yH2O ) Chất keo tụ tổng hợp bao gồm : [ - CH2-CH-CONH2 ]n poliacrilimic kỹ thuật ( PAA ) ( PAA) hydrat hĩa. Phế thải chứa : nhơm, sắt, xỉ. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đơng tụ là : pH, nhiệt độ, liều lượng chất đơng tụ, tính chất nước thải, điều kiện trộn phối. Chất keo tụ thường được xử dụng trong xử lý nước thải cao su là : muối nhơm, muối sắt và hỗn hợp của chúng. + Muối nhơm : Al2 (SO4)3.18H2O, NaAlO2,Al2(OH)5Cl,Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O Các phản ứng tạo bơng tương ứng là : Dung dịch : Al2(SO4)3 50% hiệu quả ở pH 5 – 7,5 Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + CO2 - Dung dịch ; NaAlO2 45% hiệu quả ở pH : 9,3 – 9,8 NaAlO2 + CO2 + H2O = Al(OH)3 + Na2CO3 Hỗn hợp Al2(SO4)3 50% và NaAlO2 45% pha trộn theo tỷ lệ 10 : 20 tăng hiệu quả lắng, tăng khối lượng riêng, và vận tốc lắng bơng cặn, khoảng pH rộng. Al2(SO4)3 + 6 NaAlO2 + 12 H2O = 8 Al(OH)3 + CaCl2 + 2CO2 + Muối sắt : Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe(SO4)3.7H2O, FeCl3.( 10 – 15%) dung dịch. Fe3+ : pH = 6 – 9 Fe2+ : pH > 9,5 Các phản ứng tạo bơng : Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = Fe(OH)3 + 3CaSO4 Fe2(SO4)3 + 6H2O = 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = 2 Fe(OH)3 + 3CaCl2. * Đơng tụ nước thải cao su bằng hĩa chất : Các hạt cao su mang điện tích âm sẽ bị trung hịa và kết dính lại bởi hĩa chất. Các hạt cĩ kích thước càng lớn thì vận tốc đẩy nổi càng lớn và hạt cao su sẽ di chuyển lên bề mặt nhanh hơn. Hĩa chất thường sử dụng trong đơng tụ cao su là H2SO4 do giá thành rẻ và nồng độ đậm đặc cao. Ngồi ra cịn sử dụng CH3COOH và HCHO. * Đơng tụ nước thải cao su tự nhiên : Nước thải cao su trong điều kiện tự nhiên ssx tự đơng tụ nhờ hoạt động của vi khuẩn. Vi khuẩn cĩ vai trị phân hủy màng Protein bao quanh hạt cao su khử caboxy của carboxylic tạo ra gốc CO2. Vi khuẩn phân hủy đường chất béo, protein tạo thành acid làm giảm pH của nước thải. Phương pháp này địi hỏi thời gian lưu nước lâu và thường tao ra mùi hơi của H2S do vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ tạo ra. Thời gian lưu nước càng dài thì hiệu quả lắng càng cao. * Đơng tụ nước thải cao su bằng cách bổ sung vi sinh vật bằng bùn tự hoại : Sử dụng các vi sinh vật kị khí lên men acid để acid hĩa các chất hữu cơ hịa tan trong nước thải làm giảm pH của nước thải tạo ra các ion H+ đồng thời phá vỡ các lớp protein quanh hạt cao su. Các ion H+ tạo ra làm nhiệm vụ trung hịa điện tích âm của các hạt cao su dạnh keo với kích thước rất nhỏ trong nước thải. Khi được các ion H+ bám vào thì rào cản điện thế của các hạt cao su giảm xuống và các hạt cao su lúc này dễ kết dính lại với nhau tạo thành các hạt lớn hơn. Vi sinh vât kị khí và tùy nghi trong bể gạn mủ thực hiện quá trình acid hĩa phân giải các chất hữu cơ dạng huyền phù và hồ tan các acid béo, sản phẩm cuối cùng tao thành là CH4, CO2, H2O … * Đơng tụ nước thải cao su bằng hĩa chất kết hợp với vi sinh. Sử dụng acid hạ pH của nước thải xuống dưới 6 để tạo mơi trường thích hợp cho vi khuẩn acid hĩa phát triển. Sau đĩ bổ sung vi khuẩn từ bùn tự hoại để phân hủy các chất hữu cơ chuyển về dạng acid, hạ pH làm đơng tụ mủ cao su . Khử trùng. Nước sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học cịn cĩ khoảng 105 – 106 vi khuẩn trong 1ml nước hầu hết các vi khuẩn cĩ trong nước thải khơng phải là vi trùng gây bệnh, nhưng khơng loại trừ khả năng tồn tại của chúng. Nếu xả nước thải ra nguồn cấp nước, hồ nuơi cá thì khả năng lan truyền bệnh là rất lớn. Do vậy cần phải cho biện pháp khử trùng nước thải trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Các phương pháp khử trùng nước thải phổ biến hiện nay là : Dùng Clo hơi qua định lượng Clo Dùng hypoclorit canxi dạng bột hịa tan trong thùng dung dịch 3 – 5% rồi định lương vào bể khử trùng. Dùng hypoclorit Natri, nước Javen (NaClo) Dùng Ozon được sản xuất từ khơng khí do máy tạo Ozon tạo ra. Phương pháp nà cần chi phí quá cao. Dùng tia UV do đèn thủy ngân áp lực thấp sinh ra. Phương pháp này cũng cần phải lưu ý về tính kinh tế của nĩ. Dùng Clorua vơi (CaOCl2). Trong các phương pháp trên thì phương pháp dùng Clo hơi và các hợp chất của Clo là được sử dụng phổ biến vì chúng được nghành cơng nghiệp dùng nhiều, cĩ sẵn với giá thành chấp nhận được và hiệu quả khử trùng cao nhưng cần phải cĩ thêm các cơng trình đơn vị như trạm clorato ( khi dùng clo hơi ), trạm clorua vơi ( khi dùng clorua vơi ), bể trộn, bể tiếp xúc. Tuy nhiên, những năm gần đây các nhà khoa học đã đưa ra khuyến cáo nên hạn chế dùng clo để khử trùng nước thải với lý do sau : Lượng clo dư khoảng 0,5mg/l trong nước thải để đảm bảo ổn định và an tồn cho quá trình khử trùng sẽ gây hại đến cá và các vi sinh vật nước khác. Clo kết hợp với hydrocacbon thành các chất cĩ hại cho mơi trường sống. Oxi hĩa. Phương pháp oxi hĩa cĩ vai trị quan trọng trong xử lý nước thải và nước cấp tuy nhiên lại ít được sử dung trong xử lý nước thải chế biến cao su thiên nhiên. Phương pháp này thường áp dụng cho xử lý bậc cao và khá tốn kém. Cơ chế của phương pháp này là dưới tác dụng của chất oxi hĩa thì xảy ra đồng thời 2 phản ứng hĩa học là phản ứng oxi hĩa và phản ứng khử. Sau phản úng thì chất oxi hĩa chất khử thay đổi trạng thái hĩa trị. Phần quan trọng của phản ứng oxi hĩa khử là sự tạo thành oxi nguyên tử từ các chất oxi hĩa : MnO4 + H2O = 2MnO2 + 3O + 2OH-. Oxi nguyên tử tạo thành sẽ là tác nhân oxi hĩa các chất khử: C aH bOc + dO2 = aCO2 + ( b/2)H 2O Các chất oxi hĩa thường được sử dụng trong xử lý nước thải là : O3 , H 2O2, MnO4-, ClO-2, Cl2, HOCl, O2. 3.1.2.3. Các phương pháp xử lý sinh học. Xử lý nước thải theo phương pháp sinh học là việc dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy các chất hữu cơ cĩ trong nước thải của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng một số chất hữu cơ và một số chất khống làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng tự sinh trưởng. Chúng nhận ra các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên khối lượng sinh khối tăng lên. Phương pháp này được sử dụng để phân hủy các chất cĩ khả năng phân hủy sinh học trong nước thải. Cơng trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ qua các quá trình xử lý cơ học, hĩa học, hĩa lý. Do vi sinh đĩng vai trị chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học nên căn cứ vào tính chất, hoạt động và mơi trường sống của chúng ta cĩ thể chia phương pháp sinh học thành những dạng sau : Xử lý trong điều kiện tự nhiên. Xử lý trong điều kiện nhân tạo. Phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật đươc áp dụng rộng rãi trong việc xử lý nước thải của ngành chế biến cao su thiên nhiên vì hiệu quả xử lý tốt và tốn ít kinh phí. Mục tiêu xử lý các chất hữu cơ bằng phương pháp hiếu khí( như bùn hoạt tính – hiếu khí, sinh trưởng bám dính )hoặc phương pháp kỵ khí ( như UASB, AF ) Xử lý chất dinh dưỡng : Nito, phốt pho. Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên. * Phương pháp xử lý qua đất : Thực chất của quá trình xử lý là khi lọc qua đất thì các chất rắn lơ lửng và keo sẽ giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất này tạo ra một màng gồm rất nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất. Những vi sinh vật này sẽ sử dụng oxi của khơng khí qua các khe đất và chuyển hĩa các chất hữu cơ thành các hợp chất khống. Các cơng trình sử dụng phương pháp này là: Cánh đồng tưới Cánh đồng lọc. Cánh đồng tưới cơng cộng và cánh đồng lọc : Là những mảnh ruộng được san bằng hay dốc khơng đáng kể và được ngăn bằng những bờ đất. Nước thải được phân phối vào những mảnh ruộng nhờ cĩ mạng lưới và sau khi lọc qua đất lại được qua mạng lưới khác để tiêu đi. Cánh đồng tưới nơng nghiệp : Nước thải của thành phố, thị trấn, xí nghiệp cơng nghiệp nếu khơng chứa các chất độc hại hay chứa với nồng độ cho phép là nguồn lợi cĩ thể sử dụng để tưới cho cây trồng. Vì vậy cánh đồng tưới nơng nghiệp vừa để phục vụ cho nơng nghiệp vừa để xử lý nước thải. * Hồ sinh học. Hồ sinh vật là hồ xử lý sinh học và nĩ cĩ nhiều tên gọi khác nhau : hồ oxi hĩa, hồ ổn định nước thải, hồ hồn thiện….. Các quá trình diễn ra trong hồ sinh vật cũng tương tự như quá trình tự làm sạch diễn ra ở các sơng hồ tự nhiên. Các sản phẩm tạo thành sau khi phân hủy lai được rong tảo sử dụng. Hồ sinh cĩ thể chia thành 2 loại chính như sau ; Loại 1 : Nước thải sau khi lắng sơ bộ qua các bể lắng được pha lỗng với nước sơng theo tỷ lệ 1 : 3 đến 1 : 5 và cho chảy vào hồ. Trong hồ cũng diễn ra quá trình đơng tụ sinh học, oxi hĩa các chất hữu cơ và do đĩ BOD của nước thải giảm xuống. Loại 2 : Hồ khơng pha lỗng với thời gian nước khơng lưu lại trong hồ từ 1 đến 6 tuần. Theo cơ chế của quá trình xử lý nước thải người ta phân biệt 3 loại hồ sinh vật : Hồ yếm khí., hồ tùy tiện, hồ hiếu khí, hồ làm thống tự nhiên và hồ làm thống nhân tạo. Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo. * Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí : Quá trình hiếu khí dựa trên nguyên tắc là vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện cĩ oxi hĩa hịa tan theo phương trình sau : Chất hữu cơ + O2 + Vi Khuẩn CO2 + NH3 + C5H7NO2 + các sản phẩm khác. Ngồi việc phân hủy các chất hữu cơ để tạo ra tế bào mới vi sinh vật cịn thực hiện quá trình hơ hấp nội sinh để tạo ra năng lượng theo phương trình : C5H7NO2 + 5O2 + vi khuẩn 5CO2 + 2H2O + NH3 + năng lượng. Các vi khuẩn ở trên cịn gọi là bùn hoạt tính và chúng tự sinh ra khi thổi khí vào nước thải. Về khối lượng bùn hoạt tính được tính bằng khối lượng chất bay hơi cĩ trong tổng hàm lượng bùn ( cặn khơ ) đơi khi cịn được gọi là sinh khối. Ta cĩ thể áp dụng nhiều quá trình khác nhau khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong mơi trường hiếu khí.. Qúa trình sinh trưởng lơ lửng hiếu khí. Đây là quá trình vi sinh vật phát triển và tăng trưởng trong các bơng cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong nước ở các bể xử lý sinh học. Bể sinh học này luơn cần phải được làm thống để cung cấp đầy đủ oxi cho vi sinh vật tiến hành phân hủy chất hữu cơ và phát triển. Ngồi bể sinh học ta cũng cần phải bố trí thêm bể lắng để tách các bơng bùn hoạt tính ra khỏi nước. Tuần hồn 1 phần bùn trở lại bể sinh học nhằm duy trì nồng độ bùn cần thiết trong bể sinh học và xả bớt lượng bùn dư sinh ra trong quá trình phát triển. Trong 1 số trường hợp ta cũng cĩ thể gộp chung 2 bể sinh học và làm thành 1 cơng trình duy nhất. Khi đĩ ta khơng cịn phải tuần hịan bùn mà chỉ cần xả bùn dư. Loại này cịn gọi là bể sinh học theo mẻ. Là 1 dạng của bể Aerotank. Nĩ cĩ ưu điểm là khử được cả hợp chất của Nito, Phốt Pho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí. Quá trình sinh trưởng hiếu khí bám dính. Là quá trình xử lý sinh học trong đĩ quần thể vi sinh vật hoạt động để chuyển hĩa các chất hữu cơ và các thành phần khác trong nước thải thành khí cịn vỏ tế bào được dính bám vào một vài giá thể dạng tấm hay hạt cĩ tính trơ như : nhựa, sỏi, xỉ, sành…. Các cơng trình xử lý nước thải theo nguyên tắc vi sinh vật dính bám được chia thành 2 loại : Loại cĩ vật liệu tiếp xúc khơng ngập trong nước với chế độ tưới nước theo chu kỳ và loại cĩ vật liệu tiếp xúc ngập trong nước. Trong dịng nước thải cĩ những vật rắn làm giá đỡ. Các vi sinh vật sẽ dính trên bề mặt. Trong số các vi sinh vật cĩ những lồi sinh ra Polysacarit cĩ tính chất dính như là các chất dẻo gọi là ( polymer sinh học ) tạo thành màng. Màng này cứ dầy lên theo thời gian và thực chất đây là sinh khối vi sinh vật dính bám hay cố định trên các chất màng. Màng này cĩ khả năng oxi hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước thải khi chảy qua hay tiếp xúc. Ngồi ra màng cịn cĩ khả năng hấp phụ các chất bẩn lơ lửng trong nước thải hoạc giun sán… Màng sinh học là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau cĩ hoạt tính oxi hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước khi tiếp xúc với màng. Màng dầy 1 – 3mm và hơn nữa mầu của màng thay đổi theo thành phần tính chất nước thải từ màu vàng xám tới mầu nâu tối. Với đặc điểm như vậy màng sinh học cĩ khả năng oxi hĩa được tất cả các chất hữu cơ dễ phân hủy cĩ trong nước thải. Nĩ hấp phụ, giữ lại các vi khuẩn cũng như các tạp chất hĩa học. Nĩ oxi hĩa các hợp chất hữu cơ cĩ trong nước và nước được dần dần làm sạch. Xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí. Phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ thành chất khí CH4 và CO2 trong điều kiện khơng cĩ oxi . Quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ thường xảy ra theo 3 giai đoạn chính sau : Giai đoạn lên men acid : Là quá trình thủy phân các hydrocacbon dễ phân hủy sinh hĩa như : Lipit, Polysacarit, Protein, Nucleic thành Acid béo, Monosacarit, Amino acid . Các hợp chất được chuyển hĩa này được vi khẩn xử dụng làm năng lượng và tổng hợp tế bào. Giai đoạn chấm dứt lên men acid : Vi khuẩn tiếp tục chuyển hĩa hầu hết các sản phẩm sinh ra từ giai đoạn trước thành các hợp chất trung gian cĩ khối lượng phân tử nhỏ như các chất HCOOH, CO2, N2, CH4, H2, ….. và pH mơi trường cũng tăng lên. Quá trình lên men kiềm : Các sản phẩm trung gian chủ yếu là Cellulose, acid béo, các hợp chất chứa Nito tiếp tục bị phân hủy tạo thành CH4, CO2, N2, H2 …. và pH mơi trường cũng tăng lên và chuyển sang dạng kiềm. Khi sử dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải cần lưu ý : Đối với quá trình hiếu khí : Cung cấp đủ oxi Độ pH từ 6,5 – 8,5 Nhiệt đọ nước thải 15 – 350c. Nồng độ SS khhong quá 150mg/l BOD : N : P = 150 : 5 : 1 Đối với quá trình kỵ khí. Khơng cĩ oxi. pH = 6,6 – 7,6 Duy trì độ kiềm 1000 – 1500mg/l làm dung dich đệm để pH khơng hạ xuống 6,2 Acid béo bay hơi < 250 mg/l COD : N : P = 350 : 5 : 1 Một số cơng nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su. Trên Thế Giới. Trong những năm gần đây ngành cơng nghiệp sơ chế cao su thiên nhiên phát triển rất mạnh, kéo theo đĩ là sự hồn thiện và đa dạng về cơng nghệ xử lý nước thải cao su. Dưới đây là một số cơng nghệ của một số nước. Tại Malaysia : Bảng 3.1 : Một số cơng nghệ xử lý nước thải cao su tại Malaysia Số Nhà Máy COD (mg/l) Q (m3/ngày) Cơng nghệ xử lý Hoạt động Chi phí Đầu tư Vận hành 1 RRIXL pilot 4000 20 Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Rất tốt Thấp Thấp 2 Hanwella 2000-4000 50 Mương oxi hĩa, lắng, lọc cát Tốt Trung bình Thấp 3 Paduka 3000-6000 80 Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Đang xây Thấp 4 ellakada 4000 50 Bể kỵ khí, RBC, lắng, lọc cát Trung bình Cao 5 Kiriporuwa 4000 50 Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Tốt Trung bình Thấp 6 Eheliyogoda 2000-4000 20 Bể kỵ khí, hồ hiếu khí, lắng, lọc cát Kém Cao Thấp 7 Pusella 3000-6000 80 Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Tốt Trung bình Thấp 8 Kayaga 2000-4000 20 Hồ kỵ khí, cánh đồng tưới Kém Rất tốt Rất thấp Tại thái Lan : Tại Thái Lan cơng nghệ xử lý phổ biến là : Nước thải được trung hịa bằng vơi sau đĩ keo tụ bằng phèn sắt hoặc nhơm với nồng độ 200mg/l. Kế tiếp là xử lý kị khí ( 5 – 10 ngày) sau đĩ là xử lý sinh học bằng mương oxi hĩa ( 2-3 ngày) 75% nước thải sau đĩ được dẫn qua mương tưới tiêu. Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới cũng được áp dụng rộng rãi vi chi phí đầu tư thấp. Tại Srilanka : Hiện ở Srilanka cĩ 150 nhà máy sơ chế cao su. Một số cơng nghệ được áp dụng rộng rãi như : Hệ thống các hồ sinh học là kỵ khí, tùy nghi, hiếu khí, mương Oxi hĩa, RBC, và bùn hoạt tính. 3.1.3.2.Tại Viêt Nam : Bảng 3.2: Một số cơng nghệ xử lý nước thải cao su tại Việt Nam STT Nhà máy Nhóm công nghệ 1 Cua Pari Bể gạn mủ – Bể điều hoà – Hồ kị khí – Hồ tuỳ chọn – Hồ lắng. 2 Bố Lá Bể gạn mủ – Bể tuyển nổi - Hồ kị khí – Hồ tuỳ chọn – Hồ lắng. 3 Bến Súc Bể gạn mủ – Bể tuyển nổi - Hồ sục khí – Hồ lắng. 4 Dầu Tiếng Bể gạn mủ – Bể tuyển nổi - Hồ sục khí – Hồ lắng. 5 Long Hoà Bể gạn mủ – Hồ sục khí – Hồ lắng. 6 Phú Bình Hồ lắng cát – Hồ kị khí – Hồ tuỳ chọn – Hồ lắng. 7 Tân Biên Bể gạn mủ – Bể tuyển nổi - Hồ sục khí. 8 Vên Vên Bể gạn mủ – Bể kị khí tiếp xúc – Bể sục khí – Bể lắng. 9 Bến Củi Bể gạn mủ – Hồ kị khí – Hồ tuỳ chọn – Hồ lắng. 10 Hàng Gòn Hồ lắng cát – Bể UASB – Hồ sục khí – Hồ lắng. 11 Long Thành Bể gạn mủ – Hồ kị khí – Hồ tuỳ chọn – Hồ lắng. 12 Cẩm Mỹ Bể gạn mủ – Bể điều hoà – Bể thổi khí – Bể lắng. 13 Xà Bang Bể gạn mủ – Hồ kị khí – Hồ sục khí - Hồ tuỳ chọn – Hồ lắng. 14 Hoà Bình Bể gạn mủ – Bể điều hoà –Bể tuyển nổi – Bể thổi khí – Bể lắng tạm – Bể lọc sinh học. Nguồn: Viện nghiên cứu Cao su Việt Nam Cơ sở thiết kế. 3.2.1. Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su. Trong thành phần nước thải cao su đa số là các hợp chất hữu cơ bao gồm : Protein 2 -2,7% đường Glucose 1,5-2%. Cả 2 loại này đều phân hủy sinh học tốt. Các sản phẩm của quá trình lên men phần lớn là : acetate, propionate. Ngồi ra cịn cĩ một lượng Fomate và Butyrate nhưng rất nhỏ. Đường, Protein và Lipit chứa trong nước thải cao su được chuyển hĩa thành CH4. Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su là 95%. 3.2.2. Yêu cầu cơng nghệ. Yêu cầu cơng nghệ xử lý của nhà máy chế biến mủ cao su Hào Hải như sau : Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra. Chi phí xử lý cho 1 tấn/ DRC cao su thấp. Chi phí đầu tư xây dựng và bảo trì thấp. Vận hành đơn giản. Cĩ thể thay đổi tải trọng của các đơn vị cơng trình khi nhà máy tăng hoặc giảm sản xuất. Phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của nhà máy. Thành phần nước thải và yêu cầu xử lý. 3.3.1. Thành phần nước thải. Nguồn nước thải kết hợp mủ và nước thải sinh hoạt : pH : 5,5 BOD : 2400 mg/l COD : 3800 mg/l SS : 500 mg/l Tổng N : 320 mg/l Ammonia : 250 mg/l Tổng P : 40 mg/l ( Nguồn : Viện nghiên cứu tài nguyên mơi trường và bảo hộ lao động) Yêu cầu xử lý. Chất lượng đầu ra được xử lý theo QCVN 01- 2008 BTNMT áp dụng cho ngành cao su và đạt tiêu chuẩn cột B. Bảng3.3. Thành phần, tính chất nước thải đầu vào và sau xử lý Thơng số Đầu vào Sau Bể tiếp xúc QCVN 01-2008 BTMNT Cột A Cột B PH 5,5 7,5 6-9 6-9 BOD5 tổng, mg/L 2400 45 30 50 COD tổng , mg/L 3800 81 50 250 Cặn lơ lửng (SS), mg/L 500 66,8 50 100 Tổng Nitơ 320 42,8 15 60 Ammonia, mg/l 250 15,7 5 40 Tổng P 40 <6 <6 <6 Lựa chọn cơng nghệ. Kết quả phân tích nước thải tổng hợp của nhà máy cho thấy tỉ lệ BOD/COD là 0,61 nên cơng nghệ phù hợp là cơng nghệ xử lý cơ học vật lý kết hợp hiếu khí. Với nồng độ COD trong nước thải là 3800 mg/l nên cơng nghệ trên là phù hợp và mang lại kết quả và chi phí vận hành chấp nhận được. Mặt khác với diện tích mặt bằng của nhà máy là 6555m2 . Diện tích để xây dựng hệ thống là 1000m2 nên xây dựng hệ thống xử lý trên khu đất là phù hợp để tiết kiệm diện tích làm kho chứa và bãi đỗ xe. CHƯƠNG IV : TÍNH TỐN CÁC PHƯƠNG ÁN. 4.1. Tính tốn phương án I . 4.1.1. Sơ đồ cơng nghệ phương án I. NƯỚC THẢI BỂ GẠN MỦ BỂ ĐIỀU HỊA BỂ AEROTANK BỂ TIẾP XÚC NGUỒN XẢ SCR BỂ TUYỂN NỔI BỂ GOM SÂN PHƠI BÙN BỂ LẮNG 2 NaOH THƠI KHÍ THỔI KHÍ PAC THỔI KHÍ Ghi chú : Đường nước: Đường bùn : Đường hĩa chất : Bùn tuần hồn : Đường khí : Hình 2 : Sơ đồ cơng nghệ phương án I. 4.1.2. Thyết minh quy trình cơng nghệ phương án I Nước thải (nt) từ xưởng sản xuất theo hệ thống thốt nước riêng được dẫn đến bể gom. Từ đĩ nước thải được dẫn đến bể gạn mủ. Bể này cĩ chức năng loại bỏ một phần các mủ cao su cĩ trong nước thải nhằm tăng cường hiệu quả xử lí cho các cơng trình tiếp theo cũng như thu hồi mủ để tận dụng lại. Sau đĩ nước thải được bơm đến bể điều hịa, hĩa chất (PAC và xút) được châm trực tiếp trên đường ống trước khi vào bể tuyển nổi. Quá trình tuyển nổi được sử dụng để tách các tạp chất rắn khơng hịa tan và huyền phù cĩ tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền. quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục khí vào nước thải. Các bọt khí mịn bám dính vào các hạt lơ lửng tạo nên lực đẩy nổi đủ lớn đưa hạt nổi lên bề mặt pha lỏng (nước thải). Trong quá trình tuyển nổi khí hịa tan, khơng khí hịa tan trong nước thải ở áp suất vài atmosphere (275 – 350 kpa) nhờ hệ thống máy nén khí và bồn tạo áp. Sau đĩ giảm áp xuống áp suất khí quyển. Khí hĩa tan được tách ra khỏi nước thành những bọt mịn (kích thước khoảng 10 – 100 µm). Thời gian lưu nước ở bồn tạo áp từ 2-3 phút. Lượng khí cấp vào từ 2-3% lưu lượng nước thải. Lớp váng nổi hình thành trong bể tuyển nổi được gạt thường xuyên vào máng thu váng nổi và dẫn đến ngăn chứa váng nổi để sử dụng lại. Nước thải tiếp tục được dẫn đến bể Aerotank. Bể Aerotank vận hành trong điều kiện hiếu khí nhờ quá trình làm thống cơ học. Các hợp chất gây ơ nhiễm như BOD, COD, và một phần Photpho và Amonia sẽ được loại bỏ trong nước thải thơng qua quá trình bùn hoạt tính hiếu khí. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn (mixed liquor). Hỗn hợp này được dẫn đến bể lắng 2 nhằm tách phần nước sạch và bùn sinh học. Phần nước trong sau lắng (QCVN 01-2008/BTNMT) được đưa sang bể tiếp xúc nhằm loại bỏ các vi sinh vật cĩ hại. Nước thải sau xử lí này cĩ thể dùng để dùng để tưới cho cây hoa màu trong khu vực xung quanh nhà máy hoặc cũng cĩ thể tái sử dụng lại cho cơng đoạn luyện cán mủ và tẩy rửa, vệ sinh nhà máy. Bùn sau khi lắng cĩ hàm lượng MLSS = 8.000 mg/l một phần tuần hồn về bể Aerotank nhằm duy trình hàm lượng MLSS khoảng 2500 – 3500mg/l và phần bùn dư cịn lại được đưa đến sân phơi bùn để tách nước. Nước được tách từ sân phơi bùn được dẫn trở lại hầm bơm, cịn bùn từ sân phơi được tận dụng làm phân bĩn cho cao su. 4.1.3. Tính tốn các cơng trình đơn vị. 4.1.3.1. Song chắn rác a. Chức năng Song chắn rác có nhiệm vụ tách các loại rác và tạp chất thô có kích thước lớn trong nước thải trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý phía sau. Việc sử dụng song chắn rác trong các công trình xử lý nước thải tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng hóc bơm. b. Tính toán Lưu lượng nước thải trung bình Qngđtb= 330m3/ngđ Qtbh= 13.75m3/h Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất Qmaxh = Qtbh*Kh =13.75*2.5=34.4 m3/h Qmaxs = 0.096 m3/s Với Kh là hệ số vượt tải (K=1,5-2,5), chọn K=2.5 Số khe hở của song chắn rác Chọn bề rộng song chắn rác : Bs : 0.5m Số khe hở trong song chắn rác là : Bs = s*(n-1) + b*n Trong đĩ : s : bề dầy của thanh song chắn rác chọn s = 8mm b : kích thước giữa các khe hở chọn b = 16mm n : số khe hở. s.n + b.n = Bs + s 0.008n + 0.016n = 0.5 + 0.008 n = 20.8 Chọn số khe hở là 21 khe suy ra số song chắn là 20 song. Tổn thất áp lực qua song chắn rác hc = Trong đĩ : k: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn ; k1 = [13]; chọn k1 = 3 g: Gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s2 : hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác phụ thuộc vào thanh chắn = Trong đĩ : : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh chắn, vì thanh chắn cĩ tiết diện chữ nhật ( = 2,42) : Gĩc nghiêng của thanh chắn so với hướng dịng chảy, = 60o = = 0,83 hc = = 0,03 m * Chiều dài đoạn mương mở rộng phía trước SCR L1 = = = 0,3 (m) Trong đĩ : bk : Bề rộng của mương dẫn , chọn bk=0,3 m : gĩc nghiêng chỗ mở rộng. Thường lấy = 200 * Chiều dài phần mở rộng sau SCR L2 = = = 0,15 (m) * Chiều dài xây dựng mương dẫn để lắp đặt song chắn rác L = L1 + L2 + Ls Trong đĩ : Ls: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác ; Ls = 1,5 m L = 0,3 + 0,15 + 1,5 = 1,95 (m) * Chiều sâu của mương đặt song chắn rác H = hc + hbv + h Trong đĩ : hbv : Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác & mực nước cao nhất, h = 0,5 m H = 0,03 + 0,5 + 0,1 = 0,63(m) Kết quả tính toán song chắn rác. Thơng số Đơn vị Kích thước Chiều dài mương (L) m 1,95 Bề rộng song chắn rác (Bs) m 0,5 Chiều cao mương (Hm) m 0,63 Số khe hở giữa các thanh khe 21 Bề dày song chắn rác mm 8 4.1.3.2. Bể Gom Kích thước bể: Trong đĩ: t : thời gian lưu nước trong bể tiếp nhận, t=15 phút=0,25h : lưu lượng lớn nhất theo h Chọn độ sâu lưu nước Hh.ích=1,5m độ sâu xây dựng H=1,5+0,5=2m Chọn chiều rộng bể B = 2m Chiều dài bể Chọn L=3 m Diện tích mặt thống của bể Thể tích thực của bể V= Đường kính ống dẫn nước đến bể điều hịa Chọn d=100mm Trong đĩ: v : là vận tốc nước trong ống, chọn v=1,5m/s Cơng suất bơm nước thải: Cơng suất bơm N= Trong đĩ : - Q – lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtb = 3,82*10-3 m3/s - H – chiều cao cột áp H = 10m . - = 80% - hiệu suất máy bơm . Cơng suất thực máy bơm lấy bằng 120% cơng suất tính tốn . Nthực = 1,2*N = 1,2*0,47 = 0,57 KW = 0,78 Hp Cần 2 bơm cĩ cơng suất 1Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang bể gạn mủ. Kết quả tính tốn bể Gom Tên thơng số Kí hiệu Đơn vị Số lượng Chiều cao xây dựng H m 2 Chiều dài bể L m 3 Bề rộng bể B m 2 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể d mm 100 Bể gạn mủ. Thơng số đầu vào Thơng số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 BODvào : 2400mg/l BODra : 2280mg/l ( E = 5% ) CODvào : 3800mg/l CODra : 3610mg/l ( E = 5% ) SSvào : 500mg/l SSra : 475 mg/l ( E = 5% ) Thể tích của bể : Chọn thời gian lưu nước trong bể gạn mủ là: 6h. Chọn chiều sâu hữu ích (Hh) của bể gạn mủ là: 3m Chọn chiều cao bảo vệ là hbv= 0.5m Chiều sâu xây dựng H =hh + hbv = 3 + 0.5=3.5m Diện tích của bể gạn mủ là: S là diện tích mặt thoáng. Chọn L = 8m B = 3,5m Chia bể gạn mủ thành 4 ngăn. ( L x B x H) = 2 x 3,5 x 3,5m. Chọn chiều cao bảo vệ (Hbv) là 0,5m Độ dầy của vách ngăn giữa các ngăn là 0,2m. Chiều dài xây dựng của bể gạn mủ là: L = 8 + 0,2*5= 90 (m). Chiều rộng xây dựng của bể gạn mủ là: B = 3,5 + 3 x 0,2 = 4,1(m). Diện tích xây dựng bể gạn mủ: L * B = 9 * 4,1 = 36,9 (m2) Đường kính ống dẫn nước vào , dẫn nước giữa các ngăn với nhau : Q = QTB/36OO = 13,75/3600 = 0,038 m3/s Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,8 m/s d = Ta chọn d = 250 mm Kết quả tính tốn bể Gạn Mủ STT Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Thời gian lưu nước (t) h 6 2 Diện tích (S) m2 36,9 3 Chiều cao (H) m 3.5 4 Chiều dài (L) m 9 5 Chiều rộng (B) m 4,1 4.1.3.4. Bể điều hòa. Thơng số đầu vào Thơng số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 BODvào : 2280mg/l BODra : 2166mg/l ( E = 5% ) CODvào : 3610mg/l CODra : 3430mg/l ( E = 5% ) SSvào : 475mg/l SSra : 451,2mg/l ( E = 5% ) Tổng Nitơ : 320 mg/l Tổng Nitơ : 304mg/l ( E = 5% ) Thể tích bể điều hồ V = =13,75*4 = 55 (m3) - Thời gian lưu nước trong bể điều hồ, chọn t = 4 (h) - Chiều cao hữu ích của bể, h = 2,5 (m) - Chiều cao bảo vệ bể, hbv = 0,5 (m) Chiều cao xây dựng bể H = h + hbv = 2,5 + 0,5 = 3 (m) Chọn bể hình chữ nhật , chiều sâu của bể 3m (h = 3 m) Diện tích bể F = = = 22 (m2) Chọn L x B = 6m x 4m Thể tích xây dựng của bể là Vxd = H x S = 3 x 24 = 72 (m3 ) Chọn thể tích là 72 (m3 ) Đường kính ống dẫn nước vào bể D = Trong đĩ : vo: Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, vo = [0,30,9m/s]; chọn vo = 0,7 m/s. D = = 83,4 (mm) Chọn ống nhựa uPVC dẫn nước vào bể điều hồ 100 mm. Cơng suất bơm nước thải: Cơng suất bơm N= Trong đĩ : - Q – lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtb = 3,82*10-3 m3/s - H – chiều cao cột áp H = 10m . - = 80% - hiệu suất máy bơm . Cơng suất thực máy bơm lấy bằng 120% cơng suất tính tốn . Nthực = 1,2*N = 1,2*0,47 = 0,57 KW = 0,78 Hp Cần 2 bơm cĩ cơng suất 1Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang bể tuyển nổi. Tính tốn hệ thống cấp khí cho bể điều hồ Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hồ : Qkk = R * V Trong đĩ : R : Tốc độ khí nén R = 15-20 lít/m3.phút; Chọn R = 18 litkhí/m3bể.phút = 0.018 m3/m3.phút ( Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lí nước thải – Trịnh Xuân Lai-2004) à Qkk = 0.018*55= 1(m3/m3bể.phut) Chọn đĩa phân phối khí bố trí theo dạng lưới cĩ lưu lượng r =50 l/phut.cái số đĩa phân phối khí n = Chọn hệ thống dẫn khí bằng thép khơng rỉ . hệ thống gồm 3 nhánh , các ống nhánh đặt song song với chiều dài bể và cách đáy 30 cm vuơng gĩc chiều rộng bể. khoảng cách các ống ngồi cùng với thành bể là 0,6m, Đường kính ống phân phối khí chính D = Trong đĩ : - vK: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vK = 10 m/s D = = 0.046m= 46 (mm) Chọn ống dẫn khí 50 mm vào bể điều hồ là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh qkhí = Qkk/3 = 1/3 = 0,33 (m3/phut) Đường kính ống nhánh dẫn khí d = Trong đĩ : vkhí : Vận tốc khí trong ống nhánh vkhí = 1015 m/s, chọn vkhí = 10 m/s d = = 0.025 m = 25 (mm) Chọn ống nhánh bằng thép , cĩ đường kính = 27 mm Số lượng đĩa phân phối khí trên mỗi ống nhanh là 7 cái đĩa Tính tốn máy thổi khí Chọn Q = 2m3/phut cột áp H=3,5m Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe Pm = = = 0,0345 atm Cơng suất máy thổi khí Pmáy = Trong đĩ : - Pmáy : Cơng suất yêu cầu của máy nén khí , KW - G: Trọng lượng của dịng khơng khí , kg/s G = Qkk *rkhí = 0.99* 1,2 = 0,12 kg/s Qkk=2m3/phut= 0.034m3/s - R : hằng số khí , R = 8,314 KJ/K.mol 0K - T1: Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 0K - P1: áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào P1= 1 atm - P2: áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra P2=Pm+11,05 atm à n= = 0,283 ( K = 1,395 đối với khơng khí ) - 29,7 : hệ số chuyển đổi - e: Hiệu suất của máy , chọn e= 0,8 à Pmáy = =1,02 KW 1,1 Hp Tại bể điều hồ đặt 2 máy thổi khí 1,2 Hp hoạt động luân phiên nhau. Kết quả tính tốn bể Điều Hịa STT Tên thơng số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 6 2 Chiều rộng (B) m 4 3 Chiều cao tổng cộng (H) m 3 6 Đường kính ống khí chính (D) mm 50 7 Đường kính ống khí nhánh (d) mm 27 8 Đường kính ống dẫn nước mm 100 9 Số ống nhánh cái 3 10 Số đĩa mỗi ống nhánh cái 7 Bể tuyển nổi. Thơng số đầu vào Thơng số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 BODvào : 2166mg/l BODra : 1473mg/l ( E = 32% ) CODvào : 3430mg/l CODra : 1755mg/l ( E = 50% ) SSvào : 451,2mg/l SSra : 112,8mg/l ( E = 75% ) Tính tốn kích thước bể tuyển nổi. Bảng 3.4 . Thơng số thiết kế cho bể tuyển nổi thổi khí. Thơng Số Giá Trị Trong Khoảng Đặc trưng Áp suất kN/m2 Tỉ số khí : rắn Chiều cao lớp nước (m) Tải trọng bề mặt m3.m2.h Thời gian lưu nước ( phút) - Bể tuyển nổi - Cột áp lực Mức độ tuần hồn (%) 170 – 475 0,03 -0,05 1 – 3 2 – 10 20 – 60 0,5 – 3 5 - 120 270 – 340 0,01 – 0,2 (Nguồn : Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp – Lâm Minh Triết) Lưu lượng nước tuần hồn : Trong đĩ : - Tỉ số khí / rắn , ml khí/ml rắn, trong khoảng 0,03- 0,05 ( Xử lý nước thải đơ thị – tính tốn thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết ) chọn = 0,04 f : Phần khí hịa tan ở áp suất P ,chọn : f = 0,8 Ck : Độ hịa tan của khí ml/l lấy theo bảng T0 (C) 0 10 20 30 Ck ( ml/l ) 29,2 22,8 18,7 15,7 Ttbo = 25 oc khi đĩ Ck = 17,2 (ml/l ) CC : Hàm lượng chất rắn lơ lửng, CC = SS = 451,2 mg/l Áp suất trong bình áp lực, atm, được xác định bằng : = ( Hệ SI ) P : Áp suất (kPa) trong khoảng 270- 340 chọn p = 304,05 (kPa) Khi đĩ : P = = 4mg/l R : lưu lượng tuần hồn, m3/ngày. Từ cơng thức trên suy ra : R == 121 m3/ngày Phần trăm nước tái sử dụng : 121/330x100% = 36,7% Tổng lưu lượng nước vào bể ; QT = Q + R = 330 + 121 = 451 ( m3/ngày ) = 18,8 ( m3/h ) Diện tích bề mặt tuyển nổi : A = QT/a = 18,8/4 = 4,7m2 Với a : Tải trọng bề mặt bể tuyển nổi, a = 2-10 ( m3/m2.h ) ( Lâm Minh Triết ) Chọn a = 4 ( m3/m2.h ) Chọn bể tuyển nổi hình trịn : Chiều cao phần tuyển nổi h = 1,6m Chiều cao phần lắng bùn h= 1,1m Chiều cao của chân h = 0,3m Chiều cao phần đưa nước vào : 1m Đường kính buồng tuyển nổi : DK : = = 2,2m Với Uk : Vận tốc của nước trong buồng tuyển nổi chọn = 10,8m/h Đường kính vùng tuyển nổi kết hợp với vùng lắng : Dtn = = = 3,15m( Cơng nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân ) Với U0 vận tốc nước trong vùng lắng chọn 4,7m/h Đường kính máng thu nước : Dm = 1,2 x Dtn = 1,2 x 3,15 = 3,78m Chiều dài máng thu nước : Lm = x Dm = 3,14 x 3,78 = 11,8 m Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng : a = = 38,2 m3/m.ng Chọn máng cĩ chiều cao 0,2m, chiều rộng : 0,2m Thể tích vùng tuyển nổi : W = h.F = Thời gian lưu nước của vùng tuyển nổi T= W/Qt = 17,9/18,8 = 0,95h = 57 phút Thời gian lưu nước thuộc khoảng 20 – 60 phút Tính tốn thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết) Lượng chất lơ lửng được thu mỗi ngày : Mss = 451mg/ lít x 0,75 x 18,8 = 6,4kg/h = 153kg/ngày Giả sử bùn tươi cĩ hàm lượng chất rắn TS = 3,4% VS = 75% và khối lượng riêng là S = 1,0072kg/l Dung dịch bùn tươi cần xử lý mỗi ngày : Qv = = 4,5m3/ngày * Tính bình áp lực Thời gian lưu trong bình áp lực : 0,5- 3 phút ( Tính tốn thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết ) Chọn tp = 2 phút Thể tích bình áp lực : Vp = R.tp = = 0,17m3 Chọn chiều cao bình áp lực : Hlv = 1m Chọn chiều cao bảo vệ : Hbv = 0,3m Đường kính bình áp lực : D = = =0,46m Lưu lượng khí cung cấp : A/S = 0,04 A = 0,04xS S : lượng cặn tách ra trong 1 phút, gam S = Cc x Qt = 451,2 x 18,8/60 = 141,4 (g/phút) Lưu lượng khí cung cấp : A = 0,04 x 141,4 = 5,6 (l/phút) Tính bơm nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi Lưu lượng tuần hoàn : R = 5,04( m3/h) Chọn vận tốc trong ống v = 1.5m/s Đường kính ống là : D = = 0,035m = 35mm Chọn ống thép không gỉ có đường kính 42 mm Áp dụng phương trình Bernuli cho mặt cắt nước ở đầu ra bể tuyển nổi và mặt cắt nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi Hb + z1 + = Z2 + Trong đĩ ; Z1,Z2 : Cao độ hình học điểm lấy nước đầu ra bể tuyển nổi và điểm lấy nước tuần hồn P1,P2 : áp suất thủy động P1 =0, P2 = 4atm = 304,5Kpa V1, V2 : Vận tốc nước trong ống V1 = V2 : Trọng lượng riêng = p.g : Tổng tổn that áp lực Hb : ( Z1 – Z2 ) + Re = Nên nay là chế độ chảy rối. Trong đĩ : v : vận tốc nước chảy trong ống v = 1,5m/s D : dường kính ống d = 42mm P : khối lượng riêng của nước p = 1000 kg/m3 : độ nhớt của nước ở 250c = 0,8937.10-3 Hệ số ma sát : = 0,1. Trong đĩ e la độ nhám tuyệt đối e = 0,2mm (QTTB tập 10 ) Tổng số ma sát cục bộ = 0,5+1+0,5+5,1+0,25+0,25 = 8 = 0,5 hệ số trở lực khi vào ống hút = 1 hệ số trở lực khi ra ống hút. = 0,5 hệ số trở lực van 1 chiều. = hệ số trở lực khuyển cong 900 = 0,25 hệ số đột mở ở bồn áp lực. = hệ số đột thu ở van áp lực. ( Phụ Lục 13 QTTB tap 10) Tổng tổn thất : m Áp lực của bơm : Hb = (Z2 – Z1) + Hb = 0 + (mH20) Chọn Hb = 35 (mH20) Cơng suất bơm ly tâm : N = Trong đĩ : Q : Năng suất của bơm Q = R/3600 = 18,8/3600 = 5,2x10-3(m3/s) Hb : cột áp của bơm Hb = 35m p : 1000kg/m3 = 80% hiệu suất bơm N = = 0,5kW Tính bơm nước thải từ bể điều hịa vào bể tuyển nổi Lưu lượng nước thải 330m3/ngày = 3,3.10-3 Áp dụng phương trình Bernuli cho mặt cắt nước ở bể trộn và mặt cắt nước ở bể tuyển nổi Ta cĩ cột áp của bơm : Hb : ( mH2O ) Trong đĩ : = 4 mH2O = 4 mH2O Hb = 4+4= 8 mH2O Cơng suất bơm : N = = 0,32(KW) Chọn cơng suất bơm : 0,5 (KW) Tính máy nén khí : Chon máy nén khí ly tâm 2 cấp Năng suất của máy nén khí : Q = 5 l/phút = 0,3 m3/h Áp suất đầu : P1 = 105N/m2 Áp suất cuối : P2 = 3,165.105 N/m2 Cơng nén của máy nén cấp 2 : L= Z.R.T1.L Trong đĩ : Z = Số cấp nén 2 T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí đầu vào. T1 = 273 + 25 = 2980K R = 8310/29 = 286,6 (j/kgoK) K : chỉ số đoạn nhiệt, k = CP/Cv = 1,4 ( đối với khơng khí ) P1 : áp suất tuyệt đối ban đầu 9,81 x 10-4 (Pa) P2 : áp suất cuối của quá trình nén ; 304,5.103 L = 2x286,6x298(J/kg) Cơng suất lý thuyết của máy nén khí : NLT = (KW) Trong đĩ : G : năng suất của máy nén G = 0,3m3/h x 1,3 kg/m3 = 0,39 L : cơng nén 1 kg khơng khí từ P1 đến P2 Cơng suất thực tế của máy nén đoạn nhiệt : NTT : : hiệu suất đoạn nhiệt : 0,8-0,9 Cơng suất của động cơ điện : Ndc =  : Hệ số dự trữ cơng suất 1,1-1,15  : hiệu suất của động cơ điện : 0,9 Tính áp lực của máy nén khí : H = Hd + Hc + Hf + Trong đĩ : Hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn Hd = 0,4m Hc : tổn thất cục bộ Hc : 0,4m Hf : Tổn thất qua đầu phân phối khí Hf = 0,5m P1= 0 P2 = 304,5KN/m2 H = 0,4 + 0,4 + 0,5 + Chọn 2 máy nén 1 máy hoạt động 1 máy dự phịng cĩ cơng suất 0,02Hp, cột áp .H = 35m. Kết quả tính tốn bể Tuyển Nổi Thơng số Kích thước Chiều cao phần tuyển nổi 1,6m Chiều cao phần lắng 1,1m Chiều cao chân 0,3m Đường kính buồng tuyển nổi 2,2m Đường kính vùng lắng 3,15m Đường kính máng thu nước 3,78m Bể Aerotank. Bể Aerotank cĩ nhiệm vụ loại bỏ các chất ơ nhiễm hữu cơ trong điều kiện hiếu khí. Thơng số đầu vào Thơng số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 BODvào : 1473mg/l BODra : 176,7mg/l ( E = 88% ) CODvào : 1755mg/l CODra : 351mg/l ( E = 80% ) SSvào : 112,8mg/l SSra : Tổng Nitơ : 304 mg/l Tổng Nitơ : 76mg/l ( E = 75% ) (Dựa vào sách xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp - tính tốn thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân/ 2001) Ta chọn các thông số thiết kế bể Aerotank như sau: Bảng 3.5. Các thông số tính toán bể aerotank Nồng độ bùn trong bể So = 960mg/l Tỉ số MLVSS:MLSS 0,7 Hàm lượng bùn hoạt tính sinh ra trong bể aerotank MLVSS = 3000mg/l (MLVSS chọn bằng 2800-4000mg/l) Hàm lượng bùn tuần hoàn 7000 mgVSS/l (nồng độ bùn tuần hoàn thường 4000 – 12000mg/l) Thời gian lưu bùn trung bình trong bể aerotank qc = 10 ngày (qc = 5 – 15 ngày) Hàm lượng BOD20 trong nước thải đầu ra 65% Hàm lượng vi sinh đầu vào Xo = 0 Hệ số sản lượng Y = 0,5mg bùn/ mg BOD5 bị tiêu thụ bởi vi sinh. (Y thường từ 0,4 – 0,8) Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,06/ngày BOD5:BODL 0,68 Tính nồng độ BOD5 hồ tan trong nước thải đầu ra Q, S0, X0 Qe, S, Xe Bể Aerotank Bể lắng Qr, S, Xr QW, Xr Hình 3 : Tính nồng độ BOD5 Trong đĩ : Q, Qr, QW, Qe, : Lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bún tuần hồn, lưu lượng bùn xả và lưu lượng nước đầu ra ( m3/ng ). S0, S : Nồng độ chất nền ( tính theo BOD5 ) ở đầu vào và cĩ nồng độ chất nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng ( mg/l ) X, Xr, Xc : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank, nồng độ bùn tuần hồn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II (mg/l) Phương trình cân bằng vật chất : BOB5 ở đầu ra = BOB5 hịa tan di từ bể Aerotank + BOB5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầ ra. Trong đĩ : BOB5 ở đầu ra 176,7mg/l BOB5 hịa tan đi ra từ bể Aerotank là S mg/l Cặn lơ lửng ở đầu ra gồm cĩ 65% là cặn cĩ thể phân hủy sinh học. BOB5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định nhu sau ; Lượng cặn cĩ thể phân huỷ sinh học cĩ trong cặn lơ lửng ở đầu ra : 0,65 x 176,7 = 115mg/l - Lượng oxi cần cung cấp để oxi hĩa hết lượng cặn cĩ thể phân hủy sinh học :115 x 1,42 ( mgO2/mg tế bào ) = 163 mg/l Lượng oxi cần cung cấp này chính là giá trị BOD20 của phản ứng. Quá trình tính tốn dựa theo phương trình phản ứng : C5H7O2N + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + Năng Lượng 119mh/l 160mg/l 1 mg/l 1,42mg/l Oxi hĩa hồn tồn 1 mg tế bào cần 1,42mg oxi. Chuyển đổi từ giá trị BOD20 sang BOD5 hịa tan : BOD5 = 0,68 x BOD20 = 0,68 x 115 = 78,2 mg/l Vậy 176,7mg/l = S + 78,2 S = 98,5mg/l Hiệu quả xử lý của bể aerotank theo BOD5 hoà tan: Hiệu quả xử lý BOD5 của tồn bộ sơ đồ : Thể tích bể aerotank Trong đĩ: qc: Thời gian lưu bùn qc = 10 ngày Q: Lưu lượng nước thải đầ vào = 330 m3 Y: Hệ số sản lượng tế bào, đây là một thơng số động học xác định bằng thực nghiệm. Ở trên ta đã chọn Y = 0,5mg VSS/mg BOD5. So: Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aerotank = 1473mg/l S: Hàm lượng BOD5 hồ tan của nước thải ra khỏi bể Aerotank = 176,7mg/l X: Hàm lượng chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính (MLVSS). Kd: Hệ số phân hủy nội bào – đây cũng là thơng số động học được xác định bằng thực nghiệm, chọn Kd = 0,06 ngày-1. Từ trên ta suy ra: Thời gian lưu nước trong bể Aerotank Tính tốn đường ống dẫn nước vào bể: Vận tốc nước chảy trong ống chọn 0,7m/s (0,6 – 0,9m/s). Lưu lượng nước thải theo giờ là 13,75m3/h Đường kính ống dẫn nước: Chọn ống dẫn nước PVC 100mm Kích thước bể aerotank Chọn chiều cao hữu ích H= 3.5 Chiều cao tổng cộng : Chiều rộng bể: L = 15,5m Tổng chiều dài bể : 15,5 + ( 2 x 0,2 ) = 15,9m Chiều dài bể: B = 10m Tổng chiều rộng bể : 10 + ( 2 x 0,2 ) = 10,4m Thể tích thiết kế cho bể aerotank : L x B x Htc = 15,5 x 10x 4 = 620 m3 Lưu lượng bùn dư cần xả bỏ mỗi ngày Hệ số sản lượng quan sát Yobs Lượng bùn gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS: Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra mỗi ngày Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi Lượng bùn dư cần xử lí = Tổng lượng bùn – lượng SS trơi ra khỏi lắng 2 (kgSS/ngày) Lượng bùn xả ra hằng ngày : Từ cơng thức: Qw = Trong đĩ: Vr: Thể tích bể aerotank =534m3 X: Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể X = 3000mg VSS/l. : Thời gian lưu bùn trong hệ thống = 1 ngày. Xr : Nồng độ chất rắn bay hơi cĩ trong bùn hoạt tính tuần hồn Xr : 0,7 x 10000 = 7000 Xe: Nồng độ sinh khối đầu ra, giả sử sau lắng 2, SS giảm 80% Xe : 0,7 x 115 = 80,5 Q: Lưu lượng nước xả tại nguồn = 330m3 Lưu lượng bùn tuần hồn Lập cân bằng vật chất QXo + QrXr = (Q+ Qr )X Trong đĩ: Q: Lưu lượng nước thải= 330m3 Qr: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hồn. Xo: Hàm lượng cặn lơ lững đầu vào Aerotank. X: Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank = 3000 Xr: hàm lượng của lớp bùn lắng hoặc bùn tuần hồn = 7000 Xo: Thường rất nhỏ nên coi như Xo = 0. Khi đĩ tương đương: QrXr = (Q + Qr )X QX = Qr(Xr – X) Tỉ số tuần hồn bùn 0,75 Lưu lượng bùn tuần hồn: Tải trọng thể tích LBOD (Ỵ[0,8 - 1,9]). Tỉ số F/M: Tln : Thời gian lưu nước Lượng oxy cung cấp cho bể aerotank Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lí BODL ở 20oC Lượng oxy chọn nhiệt độ nước thải là 30oC Trong đó: Cs20 = 9,08mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20oC. Cs30 = 7,94mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 30oC. Cl = 2 mg/l nồng độ oxy duy trì trong bể aerotank. ù: Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm trong nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng kích thước bể. chọn . : Hệ số hiệu chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải, . Lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể Qkhí : Trong đó: Lượng oxy thực tế cần cung cấp cho bể : OCt =601kg O2/ngày OU: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 3,5 m, chiều sâu bể 4 m. (Tra bảng 7-1, trang 112 “ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải” - Trịnh Xuân Lai) Ta có Ou = 7g O2/ m3.m OU = Ou h = 7 3,5 = 24,5(g O2/m3) f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5 Lượng không khí cần thiết cho máy thổi khí = 0,425m3/s Kiểm tra lượng khí cấp vào bể Aerotank (m3 khí / m3 nước thải.ngay) Tính toán máy thổi khí cho Aerotank Áp lực cần thiết của máy nén khí (tính theo m cột nước) Trong đó: H: Là độ ngập sâu của thiết bị phân phối khí. H = 3,5m. hd, hc: Là tổn thất áp lực theo chiều dài và tổn thất áp lực cục bộ tại các chỗ co, cút, điểm uốn. Thường, tổn thất này không vượt quá 0,4m hf : Tổn thất qua vòi phun, không vượt quá 0,5m. Áp lực cần thiết của máy thổi khí tính theo atm Công suất của máy thổi khí Chọn 2 máy thổi khí cĩ cơng suất 30kW Trong đó: G là khối lượng dòng khí mà máy cung cấp trong 1giây, kg/s. kg/s R: là hằng số khí, R = 8,314. T: Là nhiệt độ của không khí đầu vào. P1: Là áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, atm. P1 = 1atm P2: Là áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra. (đối với không khí thì K = 1,395) e: Hiệu suất của máy, có giá trị từ 0,6 – 0,9. Chọn e = 0,8. Tính tốn hệ thống phân phối khí. Cách bố trí các ống phân phối khí: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể bùn hoạt tính. Qkk = 36796m3/ngày = 0,43m3/s Chọn đầu phân phối khí là dạng đĩa xốp cĩ đường kính = 200 mm. Cường độ sục khí = 200l/phút.cái. Vậy số đĩa cần thiết là: N = 128 cái Chọn số đĩa thổi khí trong bể Aeroten n = 128 đĩa. Kích thước đường ống phân phối khí: Đường kính ống phân phối chính D = = 246mm Chọn loại ống f = 250mm. Bố trí 6 ống nhánh phân phối khí, đặt cách thành bể 0,5m, cách đáy 0,3m. Khoảng cách giữa các ống nhánh: l = Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: q = Đường kính ống nhánh : dnhánh : = =0,1m = 124mm Chọn ống , f 150mm Tính tốn bơm bùn : Lưu lượng bơm : Qb = Qr + Qw = 10 + 19 = 29m3/ngày = 0,0034m3/s Chọn cơt áp bơm 12m Cơng suất bơm : N = Chọn cơng suất N = 1kW Kết quả tính tốn bể Aerotank Thơng số Đơn vị Kích thước L x B x H m 15,9 x 10,4 x 4 Đường kính ống dẫn nước m 100 Đường kính ống dẫn khí chính m 250 Đường kính ống dẫn khí nhánh m 150 Số đĩa phân phối khí cái 128 4.1.3.7. Bể lắng II Chức năng Bể lắng 2 cĩ nhiệm vụ giữ lại phần bùn hoạt tính đã qua xử lý ở Aerotank hay màng vi sinh đã chết. Thơng số đầu vào Thơng số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 Tổng SS : 112,8mg/l Tổng SS : 66.8mg/l BODvào : 176,7mg/l BODra : 45mg/l CODvào : 351mg/l CODra : 81mg/l Tổng Nitơ : 76 mg/l Tổng Nitơ : 42,8mg/l Diện tích mặt bằng của bể lắng đươc tích theo cơng thức: = Trong đĩ: Q: Lưu lượng nước thải bằng 330 m3/ngày = 13,75 m3/h. : Hệ số tuần hồn lấy C0: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank. (mg/l) Ct: Nồng độ bùn trong trong dịng tuần hồn, 10000 (mg/l). VL: Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với nồng độ CL. (mg/l). VL được xác định theo công thức: (m/h). Trong đó: -Vmax: 7 km/h. - K = 600 (cặn cĩ chỉ số thể tích 50 < SVI < 150 Diện tích bể nếu thêm buồng phân phối trung tâm: m2. Đường kính bể: m Chọn D = 5,8m Đường kính buồng phân phối trung tâm: m Diện tích buồng phân phối trung tâm : f = Diện tích vùng lắng bể : SL = 23,6 – 1,05 = 22,55m2 Tải trọng bề mặt của bể lắng 2: m3/m2.ngày Vận tốc của nước đi lên trong bể v = u1/24 = 14,6/24 = 0,6m/h Tính máng răng cưa Đường kính máng răng cưa bằng 0,8 đường kính bể d = 0,8 x D = 0,8 x 5,8 = 4,64 m Chiều dài máng răng cưa: Chọn 4 răng cưa / 1m chiều dài, vậy ta có 72 răng cưa Lưu lượng nước qua 1 khe là: Tải trong thu nước trên 1m chiều dài máng : al = /m dai.ng.d = 0,2 ( l/s.m ) Tải trọng bùn : b= = 2,4kg/m2.h Lương bùn sinh ra trong 1 ngày là: 2Rx 3.14 x 2.4 x 24 = 5.2 x 3.14 x 57,6 = 940kg ~ 0.6m3 Chiều cao xây dựng bể: H = h + hb + hh + hbv = 3 .5 + 0,7 + 0,5 + 0,5 = 5.2m Trong đó: Chiều cao lắng: h = 3.5m. Chiều cao lớp bùn lắng: hb = 0,7 m. Chiều cao hố thu bùn: hh = 0,5m Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m Nồng độ VSS trong nước thải vào bể lắng: MLVSS = 3000 mg/l Chiều cao ống trung tâm: htrung tâm = 60%h = 60% 3.5 = 2.1m Đường kính ống loe: dloe = 1,35.dtt = 1,35*1,16 = 1,57m Đường kính tấm chắn: dchắn = 1,3.dloe = 1,3*1,57 = 2 m Thể tích phần chứa bùn : Vbùn : S x hn = (0.5x2 x 3.14) x 0,5 = 1.57m3 Nồng độ bùn trong bể : (5000+10000)/2 = 7500g/m3 = 7,5kg/m3 Lượng bùn chứa trong bể lắng : Gbùn : Vb x Ctb = 1.57 x 7,5 = 11kg Đường kính hố thu bùn: 2 x 0.5m Thời gian lưu nước: Dung tích bể lắng : V = H x Sbể = 5,2 x 25,96 = 135m3 Nước di vào bể lắng : Qt = ( 1+ )Q = ( 1 + 1)13,75 = 27,5m3/h (h) > 1,5 h Thể tích phần lắng của bể: m3 Tải trọng máng tràn: m3/m2.ngày < 500 m3/ m2,ngày. Sử dụng tấm xẻ khe hình chữ V gĩc đáy 900 để thu nước . Chiều cao chữ V = 5 cm Đáy chữ V = 10cm Khoảng cách giữa các đỉnh = 10cm Lưu lượng nước qua khe chữ V = 0,2/5 = 0,04 (m3/h) Chiều cao mực nước trong khe chữ V = 2cm < 5cm ( Trinh Xuân Lai ) Diện tích mặt cắt ướt máng thu: F = b x h = 0,48 x 0.4 =0,19m2 Tốc độ quay thanh gạt bùn: Chọn (Theo tài liệu Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải NXB – Xây dựng TS. Trịnh Xuân Lai) Đường kính ống dẫn nước vào: =54mm Chọn ống PVC D = 60mm Chọn vận tốc chảy trong ống: v = 0,9 m/s Kết quả tính tốn bể lắng 2 Thơng số Đơn vị Kích thước Đường kính bể m 5,8 Đường kính ống trung tâm m 1,16 Đường kính ống loe m 1,57 Đường kính tấm chắn m 2 Chiều cao tổng cộng bể m 5.2 Chiều cao ống trung tâm m 2.1 Đường kính ống dẫn nước vào mm 60 4.1.3.8. Bể Tiếp Xúc. Khử trùng nước thải bằng Clo : Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng được tính theo cơng thức : ( Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp , tính tốn thiết kế cơng trình Lm Minh Triết ) = (kg/h) Trong đĩ : - Q : Lưu lượng tính tốn của nước thải Q = 13,75 m3/h : Liều lượng Clo hoạt tính trong Clo nước lấy theo điều 6.20.3 – TCXD 51-84 nước thải sau khi xử lý sinh học hồn tồn a = 3. Vậy lượng Clo cho 1 ngày là ; m = 0,042 x 24 = 1 ( kg/ng ) = 30kg/tháng Dung tích bình Clo : P : Trọng lượng riêng của Clo Tính tốn bể tiếp xúc : Đường kính ống dẫn nước vào: =54mm Chọn ống PVC D = 60mm Chọn vận tốc chảy trong ống: v = 0,9 m/s. Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc : V = Q x t = 13,75 x 0,5 = 6,875 m3 Trong đĩ : - Q : Lưu lượng tính tốn của nước thải Q = 13,75 m3/h - t : Thời gian lưu nước chọn t = 30 phút ( TCVN 51-84 ) Chọn chiều cao bể : H = 1,5m CHiều cao bảo vệ : hbv : 0,5m Diện tích bề mặt : Chọn chiều dài bể : L = 3m Chiều rộng bể : B = 2m Để đảm bảo cho hĩa chất và nước thải đồng đều, trong bể tiếp xúc khử trùng ta xây thêm các vách ngăn để tạo sự khuấy động trong ngăn. Bên trong chia làm 2 ngăn Diện tích mỗi ngăn là : L x B = 1,5 x 2 ( m ) Chiều dài mỗi vách ngăn là 1,5m cửa thơng nhau mỗi ngăn là 0,5m Kết quả tính tĩan bể tiếp xúc Thơng số Kich thước Đơn vị Chiêu dài 3 m Chiêu rộng 2 m Số ngăn 2 Sân phơi bùn. Lượng cặn dẫn tới sân phơi bùn bao gồm lượng cặn từ bể tuyển nổi, bể Aerotank va Bể lắng 2 Tổng lượng cặn dẫn tới sân phơi bùn W = W + W = 1,9 + 4,5 + 0,6 = 7m3/ngày Diện tích hữu ích của sân phơi bùn : F1 = Trong đĩ : q0 : Tải trong cặn trên sân phơi bùn ( theo bảng 3.17-XLNTĐT&CN – Lâm Minh Triết) chọn q0 : 3m3/m2.năm n : hệ số phụ thuộc vào điều kiện khí hậu n= 4. Sân phơi bùn chia làm 4 ơ kích thước mỗi ơ là : L x B = 9 x 6 m2 Diện tích phụ của sân phơi bùn : Đường xá, mương máng : F2 : K x F1 = 0,25 x 213 = 67 m2 Tổng diện tích sân phơi bùn : F = F1 + F2 = 213 + 67= 280m2 Chọn : Chiều cao bảo vệ là 0,3m Chiều cao lớp xả bùn la 0,5m Chiều cao lớp cát trong sân phơi bùn là 0,25m Chiều cao lớp sỏi là 0,4m Chiều cao lớp bê tơng là 0,2m Chiều cao tổng cộng của sân phơi bùn là 1,65m Kết quả tính tốn sân phơi bùn Thơng số Kich thước Đơn vị Chiêu dài 18 m Chiêu rộng 12 m Số ngăn 4 4.2. Tính tốn phương án II . 4.2.1. Sơ đồ cơng nghệ phương án II. NƯỚC THẢI BỂ GẠN MỦ BỂ ĐIỀU HỊA MƯƠNG OXI HĨA BỂ TIẾP XÚC NGUỒN XẢ SCR BỂ TUYỂN NỔI BỂ GOM SÂN PHƠI BÙN BỂ LẮNG 2 THỔI KHÍ NaOH PAC THỔI KHÍ Ghi chú : Đường khí : Đường nước: Đường bùn : Đường hĩa chất : Bùn tuần hồn : Hình 4 : Sơ đồ cơng nghệ phương án II 4.2.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ phương án II . Nước thải (nt) từ xưởng sản xuất theo hệ thống thốt nước riêng được dẫn đến bể gom. Từ đĩ nước thải được dẫn đến bể gạn mủ. Bể này cĩ chức năng loại bỏ một phần các mủ cao su cĩ trong nước thải nhằm tăng cường hiệu quả xử lí cho các cơng trình tiếp theo cũng như thu hồi mủ để tận dụng lại. Sau đĩ nước thải được bơm đến bể điều hịa, hĩa chất (PAC và xút) được châm trực tiếp trên đường ống trước khi vào bể tuyển nổi. Quá trình tuyển nổi được sử dụng để tách các tạp chất rắn khơng hịa tan và huyền phù cĩ tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục khí vào nước thải. Các bọt khí mịn bám dính vào các hạt lơ lửng tạo nên lực đẩy nổi đủ lớn đưa hạt nổi lên bề mặt pha lỏng (nước thải). Trong quá trình tuyển nổi khí hịa tan, khơng khí hịa tan trong nước thải ở áp suất vài atmosphere (275 – 350 kpa) nhờ hệ thống máy nén khí và bồn tạo áp. Sau đĩ giảm áp xuống áp suất khí quyển. Khí hĩa tan được tách ra khỏi nước thành những bọt mịn (kích thước khoảng 10 – 100 µm). Thời gian lưu nước ở bồn tạo áp từ 2-3 phút. Lượng khí cấp vào từ 2-3% lưu lượng nước thải. Lớp váng nổi hình thành trong bể tuyển nổi được gạt thường xuyên vào máng thu váng nổi và dẫn đến ngăn chứa váng nổi để sử dụng lại. Nước thải tiếp tục được dẫn đến mương oxi hĩa. Mương oxi hĩa vận hành trong điều kiện hiếu khí, thiếu khí. Các hợp chất gây ơ nhiễm như BOD, COD, và một phần photpho và amonia sẽ được loại bỏ trong nước thải. Nước thải tiếp tục được dẫn đến bể lắng 2 nhằm tách phần nước sạch và bùn sinh học. Phần nước trong sau lắng (QCVN 01-2008/BTNMT) được đưa sang bể tiếp xúc nhằm loại bỏ các vi sinh vật cĩ hại. Nước thải sau xử lí này cĩ thể dùng để dùng để tưới cho cây hoa màu trong khu vực xung quanh nhà máy hoặc cũng cĩ thể tái sử dụng lại cho cơng đoạn luyện cán mủ và tẩy rửa, vệ sinh nhà máy. Bùn sau khi lắng cĩ hàm lượng MLSS = 8.000 mg/l một phần tuần hồn về bể Aerotank nhằm duy trình hàm lượng MLSS khoảng 2500 – 3500mg/l và phần bùn dư cịn lại được đưa đến sân phơi bùn để tách nước. Nước được tách từ sân phơi bùn được dẫn trở lại bể Aerotank, cịn bùn từ sân phơi được tận dụng làm phân bĩn cho cao su . 4.2.3. Tính tốn các cơng trình đơn vị. 4.2.3.1. Song chắn rác. 4.2.3.2. Bể gom. 4.2.3.3. Bể gạn mủ. 4.2.3.4. Bể điều hịa. 4.2.3.5. Bể tuyển nổi. 4.2.3.6. Mương Oxi Hĩa Thơng số đầu vào Thơng số đầu ra Qvào : 330m3/ngày đêm Qra : 330m3/ngày đêm BODvào : 1473mg/lít BODra : 182mg/lít ( E = 88% ) CODvao : 1755mg/lít CODra : 347mg/lít ( E = 80% ) SSvào : 451mg/lít SSra : 124mg/lít ( E = 73% ) Tổng N : 304mg/lít Tổng N : 79mg/lít ( E = 74% ) Thơng số thiết kế : Vận tốc nước thải trong mương : 0,2 – 0,35 m/s để bùn hoạt tính ở dạng lơ lửng . Bùn tuần hồn 75 – 150 % MLSS : 1500 – 5000 mg/lít ( Metcaft & Eddy, 1991 ) Khả năng khuếch tán của oxi 1,14 – 1,6 kg O2/Hp.h ( Baker, 1991 ) Tải trọng BOD5 của nước thải dẫn vào mương oxi hĩa : 0,2kg BOD 4-5 m3/ng.đ H <= 3,5m Kết quả thực nghiệm tìm được các thơng số của quá trình bùn hoạt tính : Y = 0,4mg/VSS/BOD5 ( hệ số sản lượng tế bào ) Kd = 0,05 ( hệ số phân hủy nội bào ) MLSS : 3500mg/lít ( nồng độ bùn hoạt tính trong mương oxi hĩa ) Xu : 10000mg/lít ( hàm lượng bùn tuần hồn ) Tỉ số BOD5/BOD20 = 0,68 Thể tích hữu ích của mương oxi hĩa : Trong đĩ : Qngày : Lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày . Q ngày  = 330 m3/ngày Nồng độ hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào mương oxi hĩa. S0 = 2888 mg/lít L : Tải trọng BOD5 của nước thải dẫn vào mương oxi hĩa. Chọn L = 0,4kg BOD5/m3.ngày Nồng độ BOD5 của nước thải sau khi xử lý S = 182mg/lít m3 Thời gian lưu nước : = 77,5h Xác định kích thước mương : Mương cĩ tiết diện ngang là hình thang cân, thành mương xây bằng bê tơng cốt thép, Kích thước mương : Chiều rộng mặt nước a = 12m Chiều rộng đáy mương b = 8m Độ sâu lớp nước trong mương h1 = 2,5m Khoảng cách từ mặt nước đến mặt trên mương h2 = 0,5m Độ sâu xây dựng mương H = h1 + h2 = 2,5m + 0,5m = 3m B a H h x b x Hình 5 : Cấu tạo mương oxi hĩa Chiều ngang xây dựng mương : B = b + 2x = b + 2H = (m) Diện tích mặt cắt ướt của mương oxi hĩa : F =m2 Chiều dài tổng cộng của mương oxi hĩa ; L = Dùng mương oxi hĩa kép, nước thải đi trong mương với 4 lượt bán kính trung bình đoạn uốn cong là Ruc = 2,65m Tính tốn thời gian lưu bùn : Hàm lượng MLVSS được tính bởi ( 1 ) Trong đĩ : (2) Từ (1) và (2) suy ra : Trong đĩ : - X : Hàm lượng MLVSS trong mương X = 2800mg/lít - W : Thể tích của mương W = 1065m3 - : thời gian lưu bùn/ngày - : Thời gian lưu nước =77,5 - Y : hệ số sản lượng tế bào Y = 0,5 mgVSV/mgBOD5 - Nồng độ BOD5 nước thải vào mương oxi hĩa S0 = 1473mg/lít - S : Nồng độ BOD5 sau mương oxi hĩa S = 182mg/lít - kd : hệ số phân hủy nội bào kd =0,05 ngày = Tính lượng bùn dư thải ra mỗi ngày : Hệ số sản lượng quan sát ( Yobs ) tính theo phương trình Yobs = Lượng bùn sinh ra mỗi ngày Px(VSS) = Yobs x Q(S0 – S ) = 0,15x 330 ( 1473 – 182).10-3 = 64kg VSS/ngày Tổng lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo SS ( chọn chỉ số MLVSS : MVSS = 0,7) Px(SS) = 64/0,7 = 91,4kg ( SS/ngày ) Lượng bùn cần xử lý = Tổng lượng bùn – lượng bùn trơi ra khỏi bể lắng M(SS) = 91,4kg SS/ngày – 330( m3/ngày ) x S (g/m3 ) x 10-3 kg/g = 91,4kg SS/ngày – 330( m3/ngày ) x 182 (g/m3 ) x 10-3 kg/g = 31,4kg SS/ngày Bùn tuần hồn 75 – 150 % . Chọn tuần hồn Qr = 100% Tính lượng khí cần thiết cho quá trình : BOD5 = 0,9 BODL tiêu thụ trong quá trình sinh học bùn hoạt tính : MBODL = Q(S0 – S )/0,9 = 330( 1473 – 182)10-3/0,9 = 473 kgO2/ng Lượng Oxi cần thiết : OC0 = kgO2/ng Trong đĩ : Q : Lưu lượng vào bể m3/ng S0 : Nồng độ BOD5 đầu vào g/m3 S : Nồng độ BOD5 đầu ra g/m3 f : Hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 f = 0,68 1,42 : hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD Px : Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày Px = 44,9kg/ng.đ 4,57 : hệ số sử dụng Oxi khi oxi hĩa NH4+ thành NO3- N0 : Tổng hàm lượng Nito đầu vào g/m3 N : Tổng hàm lượng Nito đầu ra g/m3 OC0 = =105,5 kgO2/ng Chọn 2 tua bin mỗi tuabin cĩ cơng suất Oxi cần thiết là : 105,5/2 = 52,8 kgO2/ng Chọn tua bin cĩ các đặc tính kỹ thuật sau : Bảng.3.7. Đặc tính kỹ thuật của tuabin dạng đĩa cánh phẳng. Đường Kính Tuabin đĩa (m) Vịng quay Số Cánh quạt Kích thước cánh quạt Cơng suất hữu ích (kW) Cơng suất hịa tan Oxi (kg/O2/ng) Vịng /phút Vận tốc tiếp tuyến (m/s) Chiều cao h (cm) Chiều dài l (cm) 0,5 133 3,5 6 14 17 12 80 0,7 95 3,5 8 14 20 2,4 170 1 67 3,5 12 13 21 3,4 230 1,5 48 3,75 16 14 25 7,5 550 2 38 3,95 18 15 30 11,8 800 2,5 22 4,25 18 18 37 18,1 1250 3 27 4,5 24 17 35 26,5 1860 3,5 24 4,6 24 18 40 38,5 2600 4 22 4,76 24 20 47 52,5 3500 4,5 21 4,95 24 22 52 75 4900 (Nguồn : Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải TS Trịnh Xuân Lai ) Tính tốn đường ống dẫn bùn tuần hồn : D = Trong đĩ : Qr : Lưu lượng tuần hồn Qr = 330m3/ng Qr = 0,0038m3/s v : Vận tốc bùn trong ống v = 0,5m/s Chọn bơm bùn tuần hồn : N = Trong đĩ : Qr : Lưu lượng tuần hồn Qr = 330 m3/ng : Hiệu suất máy bơm = 0,8 H : cột áp máy bơm H = 8m Cơng suất thực tế : N = 1,2 x 0,37 = 0,45 (kW) 1 Hp Kết quả tính tốn mương Oxi hĩa Thơng số Kich thước Đơn vị Chiêu dài tổng cộng 22 m Chiêu rộng mặt nước 12 m Độ sâu lớp nước 2,5 m Độ sâu tổng cộng 3 m Chiều rộng đáy mương 8 m 4.2.3.7. Bể lắng II Chức năng Bể lắng 2 cĩ nhiệm vụ giữ lại phần bùn hoạt tính đã qua xử lý ở Aerotank hay màng vi sinh đã chết và các phần nhỏ chất khơng hịa tan khơng chịu rơi ở bể tuyển nổi. Thơng số đầu vào Thơng số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 Tổng SS : 124mg/l Tổng SS : 80mg/l (E = 35% ) BODvào : 182mg/l BODra : 120mg/l ( E = 34% ) CODvào : 347mg/l CODra : 208mg/l ( E = 40% ) Tổng Nitơ : 79 mg/l Tổng Nitơ : 60mg/l ( E = 24% ) Tính tốn Diện tích mặt bằng của bể lắng đươc tích theo cơng thức: = Trong đĩ: Q: Lưu lượng nước thải bằng 330 m3/ngày = 13,75 m3/h. : Hệ số tuần hồn lấy C0: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank. (mg/l) Ct: Nồng độ bùn trong trong dịng tuần hồn, 10000 (mg/l). VL: Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với nồng độ CL. (mg/l). VL được xác định theo công thức: (m/h). Trong đó: -Vmax: 7 km/h. - K = 600 (cặn cĩ chỉ số thể tích 50 < SVI < 150 Diện tích bể nếu thêm buồng phân phối trung tâm: m2. Đường kính bể: m Chọn D = 5,8m Đường kính buồng phân phối trung tâm: m Diện tích buồng phân phối trung tâm : f = Diện tích vùng lắng bể : SL = 23,6 – 1,05 = 22,55m2 Tải trọng bề mặt của bể lắng 2: m3/m2.ngày Vận tốc của nước đi lên trong bể v = u1/24 = 14,6/24 = 0,6m/h Tính máng răng cưa Đường kính máng răng cưa bằng 0,8 đường kính bể d = 0,8 x D = 0,8 x 5,8 = 4,64 m Chiều dài máng răng cưa: Chọn 4 răng cưa / 1m chiều dài, vậy ta có 72 răng cưa Lưu lượng nước qua 1 khe là: Tải trong thu nước trên 1m chiều dài máng : al = /m dai.ng.d = 0,2 ( l/s.m ) Tải trọng bùn : b= = 2,4kg/m2.h Lương bùn sinh ra trong 1 ngày là: 2Rx 3.14 x 2.4 x 24 = 5.2 x 3.14 x 57,6 = 940kg ~ 0.6m3 Chiều cao xây dựng bể: H = h + hb + hh + hbv = 3 .5 + 0,7 + 0,5 + 0,5 = 5.2m Trong đó: Chiều cao lắng: h = 3.5m. Chiều cao lớp bùn lắng: hb = 0,7 m. Chiều cao hố thu bùn: hh = 0,5m Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m Nồng độ VSS trong nước thải vào bể lắng: MLVSS = 3000 mg/l Chiều cao ống trung tâm: htrung tâm = 60%h = 60% 3.5 = 2.1m Đường kính ống loe: dloe = 1,35.dtt = 1,35*1,16 = 1,57m Đường kính tấm chắn: dchắn = 1,3.dloe = 1,3*1,57 = 2 m Thể tích phần chứa bùn : Vbùn : S x hn = 25,96 x 0,6 = 15,6m3 Nồng độ bùn trong bể : (5000+10000)/2 = 7500g/m3 = 7,5kg/m3 Lượng bùn chứa trong bể lắng : Gbùn : Vb x Ctb = 15,6 x 7,5 = 117kg Đường kính hố thu bùn: 0,5 m. Thời gian lưu nước: Dung tích bể lắng : V = H x Sbể = 5,2 x 25,96 = 135m3 Nước di vào bể lắng : Qt = ( 1+ )Q = ( 1 + 1)13,75 = 27,5m3/h (h) > 1,5 h Thể tích phần lắng của bể: m3 Tải trọng máng tràn: m3/m2.ngày < 500 m3/ m2,ngày. Sử dụng tấm xẻ khe hình chữ V gĩc đáy 900 để thu nước . Chiều cao chữ V = 5 cm Đáy chữ V = 10cm Khoảng cách giữa các đỉnh = 10cm Lưu lượng nước qua khe chữ V = 0,2/5 = 0,04 (m3/h) Chiều cao mực nước trong khe chữ V = 2cm < 5cm ( Trinh Xuân Lai ) Diện tích mặt cắt ướt máng thu: F = b x h = 0,48 x 0.4 =0,19m2 Tốc độ quay thanh gạt bùn: Chọn (Theo tài liệu Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải NXB – Xây dựng TS. Trịnh Xuân Lai) Đường kính ống dẫn nước vào: =54mm Chọn ống PVC D = 60mm Chọn vận tốc chảy trong ống: v = 0,9 m/s Kết quả tính tốn bể lắng 2 Thơng số Đơn vị Kích thước Đường kính bể m 5,8 Đường kính ống trung tâm m 1,16 Đường kính ống loe m 1,57 Đường kính tấm chắn m 2 Chiều cao tổng cộng bể m 5.2 Chiều cao ống trung tâm m 2.1 4.2.3.8. Bể Tiếp Xúc. Chức năng Sau khi qua bể lắng 2, nước thải đã được kiểm soát các chỉ tiêu về hóa, lý, giảm được phần lớn VSV gây bệnh có trong nước thải nhưng vẫn chưa an toàn cho nguồn tiếp nhận. Do đó cần có khâu khử trùng nước trước khi thải ra ngoài. Bể tiếp xúc có nhiệm vụ trộn đều hóa chất với nước thải, tạo điều kiện tiếp xúc và thời gian lưu đủ để oxi hóa các tế bào VSV, đảm bảo hiệu quả khử trùng cao nhất. Hóa chất được chọn để khử trùng là dung dịch NaOCl 10%. Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng được tính theo cơng thức : ( Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp , tính tốn thiết kế cơng trình Lm Minh Triết ) = (kg/h) Trong đĩ : - Q : Lưu lượng tính tốn của nước thải Q = 13,75 m3/h : Liều lượng Clo hoạt tính trong Clo nước lấy theo điều 6.20.3 – TCXD 51-84 nước thải sau khi xử lý sinh học hồn tồn a = 3. Vậy lượng Clo cho 1 ngày là ; m = 0,042 x 24 = 1 ( kg/ng ) = 30kg/tháng Dung tích bình Clo : P : Trọng lượng riêng của Clo Tính tốn bể tiếp xúc : Đường kính ống dẫn nước vào: =54mm Chọn ống PVC D = 60mm Chọn vận tốc chảy trong ống: v = 0,9 m/s. Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc : V = Q x t = 13,75 x 0,5 = 6,875 m3 Trong đĩ : - Q : Lưu lượng tính tốn của nước thải Q = 13,75 m3/h - t : Thời gian lưu nước chọn t = 30 phút ( TCVN 51-84 ) Chọn chiều cao bể : H = 1,5m CHiều cao bảo vệ : hbv : 0,5m Diện tích bề mặt : Chọn chiều dài bể : L = 3m Chiều rộng bể : B = 2m Để đảm bảo cho hĩa chất và nước thải đồng đều, trong bể tiếp xúc khử trùng ta xây thêm các vách ngăn để tạo sự khuấy động trong ngăn. Bên trong chia làm 2 ngăn Diện tích mỗi ngăn là : L x B = 1,5 x 2 ( m ) Chiều dài mỗi vách ngăn là 1,5m cửa thơng nhau mỗi ngăn là 0,5m Bảng. Các thông số thiết kế bể tiếp xúc Thông số Đơn vị Kích thước (số lượng) Chiều cao + bảo vệ m 2 L x B m 3 x 2 Đường kính ống dẫn nước mm 60 Số ngăn ngăn 2 CHƯƠNG V : PHÂN TÍCH TÍNH KINH TẾ - KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN. 5.1. Kinh tế. Trong khi xây dựng tùy theo chức năng và yêu cầu của từng bể mà ta chọn loại vật liệu cũng như kết cấu phù hợp để mang tính kinh tế : Ký hiêu các loại vật liệu : A : Xây dựng bằng bê tơng cốt thép chi phí xây dựng 1 m3 vật liệu là 4.000.000đ B : Xây dựng bằng gạch và cĩ bê tơng cốt thép chi phí xây dựng 1 m3 vật liệu là 1.200.000đ C : Xây dựng bằng thép chi phí 1 m2 là 6.000.000đ. 5.1.1. Phương án 1 : Chi phí xây dựng và lắp đặt hệ thống. 5.1.1.1. Chi phí xây dựng. Bảng 5.1. Chi phí xây dựng phương án 1 STT Cơng Trình VLXD Số Lượng Diện tích xây dựng Thành Tiền ( đồng ) 1 Mương đặt song chắn rác Gạch và bê tơng 01 1(m3) 1.200.000 2 Bể gom Gạch và bê tơng 01 6,5(m3) 7.800.000 3 Bể Gạn Mủ Gạch và bê tơng 01 30(m3) 36.000.000 4 Bể Điều Hịa Bê tơng 01 22(m3) 88.000.000 5 Bể Tuyển Nổi Thép 01 12(m2) 72.000.000 6 Bể Aerotank Bê tơng 01 53(m3) 212.000.000 7 Bể Lắng 2 Bê tơng 01 18(m3) 72.000.000 8 Bể Tiếp Xúc Gạch và bê tơng 01 5,5(m3) 6.600.000 9 Sân phơi bùn Gạch và bê tơng 01 220(m3) 264.000.000 10 Nhà điều hành Gạch và bê tơng 1 20(m3) 16.000.000 Tổng cộng 775.600.000 5.1.1.2. Chi phí lắp đăt thiêt bị Bảng5.2 Chi phí lắp đặt phương án 1 STT Thiết bị Số luơng Thành tiền( đồng ) 1 Song chắn rác ( inox) 1 2.500.000 2 Bơm nước thải nhúng chìm 4 80.000.000 3 Bơm bùn 2 30.000.000 4 Bơm định lượng hố chất 3 45.000.000 5 Mơtơ cánh khuấy 2 16.000.000 6 Hệ thống điện và tủ điều khiển 1 50.000.000 7 Máy nén khí 2 60.000.000 8 Thùng pha hĩa chất 2 8.000.000 9 Hệ thống đường ống kỹ thuật, ống dẫn hĩa chất 30.000.000 10 Đường ống dẫn khí nén 15.000.000 11 Lan can 15.000.000 12 Bơm nước thải tuần hồn 1 15.000.000 Tổng cộng 361.500.000 5.1.1.3. Chi phí hĩa chất. Nước thải cao su cĩ PH thấp nên cần phải nâng pH nước thải lên 7 đê tạo mơi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Nước thải đầu vào cĩ pH = 5,5. Nước t Hải cĩ pH = 5,5 = 10-5,5 mol/l Nồng độ cần dùng là : [OH-] = 10-5,5- 107 = 3,06 x 10-6 mol Lượng NaOH 30% rắn cần dung cho 1 m nước thải là: M = 3,6 x 10-6 [mol] x 10000( l/m3) x 40 g/mol x 100/30 = 0,41 g/m3 . Lượng NaOH ước tính dùng cho 1 ngày là : 0,41 x 500 = 205 (g/ngày) = 0,205 kg/ngày Chi phí NaOH : 0,205 x 10000 = 2050 VNĐ Lượng PAC sử dụng : 4mg/l Lượng PAC ước tính dùng cho 1 ngày là : 400 x 330 = 132000 ( g/ngày ) = 132kg/ngày Chi phí PAC 132 x 10000 = 1.320.000 ( VNĐ ) Lượng Clo sử dụng 5mg/l Lượng Clo ước tính dung cho 1 ngày : 5 x 330 = 1650 ( g/ngày) = 1,65 kg/ngày Chi phí Clo : 1,65 x 35.000 = 58.000 ( VNĐ) Tổng chi phí hĩa chất là : 2.050 + 1.320.000 + 58.000 = 1.380.050 ( VNĐ ) 5.1.1.4. Chi phí điện năng Bảng 5.3. Chi phí điện năng phương án 1 STT Thiết Bị Số lượng Cơng suất (kW) Thời Gian hoạt động Điên năng tiêu thụ 1 Bơm nước thải bể gom 1 680W(1Hp) 16 11kW 2 Máy nén khí bể tuyển nổi 1 1360W(2Hp) 16 22kW 3 Bơm nước bể điều hịa 1 500W(0,7Hp) 24 12kW 4 Máy nén khí bể điều hịa 1 1020W(1,5Hp) 24 24,5kW 5 Bơm nước bể aerotank 1 680(1Hp) 24 16,5kW 6 Máy nén khí bể aerotank 1 30kW 24 720kW Tổng cộng 806kW Chi phí 1kW/h =2.000đ Tổng chi phí điện năng cho 1 ngày 806kW x 2000 = 1.621.000đ 5.1.1.5. Chi phí cơng nhân. Trả lương 2 người với mức lương 4.000.000đ,/người.tháng = 267000VNĐ/ngày. 5.1.1.6. Chi phí sửa chữa thí nghiệm. Chi phí sữa chữa nhỏ như tra dầu mỡ , chi phí kiểm tra máy mĩc định kỳ. Chi phí này chiếm 1% /1 năm : Tsc = 0,01 x Txđ = 0,01 x 1.137.100.000 = 11.371.000 ( VNĐ)/năm = 31.153 ( VNĐ/ngày) 5.1.1.7. Tổng chi phí 1 m3 nước thải. Chi phí cho 1 m3 nước thải tính bằng tổng chi phí khấu hao cộng tổng chi phí vận hành trong 1 ngày của hệ thống xử lý. Chi phí khấu hao : Niên hạn thiết kê trong 15 năm Tkh = ( VNĐ/ngày) Chi phí vận hành : 1.380.050 + 1.621.000 + 267.000 + 31.153 = 3.299.203 VNĐ/ngày Chi phí cho 1m3 nước thải : VNĐ/ngày 5.1.2. Phương án 2 : 5.1.2.1. Chi phí xây dựng. Bảng 5.4. Chi phí xây dựng phương án 2 STT Cơng Trình VLXD Số Lượng Diện tích xây dựng Thành Tiền ( đồng ) 1 Mương đặt song chắn rác Gạch và bê tơng 01 1(m3) 1.200.000 2 Bể gom Gạch và bê tơng 01 6,5(m3) 7.800.000 3 Bể Gạn Mủ Gạch và bê tơng 01 30(m3) 36.000.000 4 Bể Điều Hịa Bê tơng 01 22(m3) 88.000.000 5 Bể Tuyển Nổi Thép 01 12(m2) 72.000.000 6 Mương Oxi hĩa Gạch và bê tơng 01 109(m3) 131.000.000 7 Bể Lắng 2 Bê tơng 01 18(m3) 72.000.000 8 Bể Tiếp Xúc Gạch và bê tơng 01 5,5(m3) 6.600.000 9 Sân phơi bùn Gạch và bê tơng 01 220(m3) 264.000.000 10 Nhà điều hành Gạch và bê tơng 1 20(m3) 16.000.000 Tổng cộng 694.600.000 5.1.2.2. Chi phí lắp đăt thiêt bị. Bảng 5.5.Chi phí lắp đặt phương án 2 STT Thiết bị Số luợng Thành tiền( đồng ) 1 Song chắn rác ( inox) 1 2.500.000 2 Bơm nước thải nhúng chìm 6 90.000.000 3 Bơm bùn 2 30.000.000 4 Bơm định lượng hố chất 3 450.000.000 5 Mơtơ cánh khuấy 2 16.000.000 6 Hệ thống điện và tủ điều khiển