Đồ án Xử lý nước thải nhà máy kem

ĐAMH xử lý nước thải nhà máy kem CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KEM VÀ NGUỒN NƯỚC THẢI CẦN XỬ LÝ CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Chöông 1: Toång quan veà coâng ngheä saûn xuaát kem vaø nguoàn nöôùc thaûi caàn xöû lyù Giôùi thieäu chung Ngaøy nay, kem ñaõ trôû thaønh saûn phaåm quen thuoäc vôùi ngöôøi tieâu duøng vaø ñöôïc yeâu thích bôûi caùc löùa tuoåi khaùc nhau. Coù nhieàu loaïi kem. Bylund Gosta (1995) ñeà nghò phaân loaïi kem boán nhoùm nhö sau: Kem ñöôïc saûn xuaát töø söõa. - Kem ñöôïc saûn xuaát töø chaát khoâ khoâng beùo cuûa söõa vaø daàu thöïc vaät. Kem ñöôïc saûn xuaát töø nöôùc eùp traùi caây coù boå sung theâm thaønh phaàn chaát beùo vaø chaát khoâ khoâng beùo cuûa söõa. Kem ñöôïc saûn xuaát töø nöôùc eùp traùi caây vaø ñöôøng. Hai nhoùm saûn xuaát ñaàu tieân laø phoå bieán nhaát vaø chieám khoaûng 80÷90% toång saûn löôïng kem treân toaøn theá giôùi. Nguyeân lieäu trong saûn xuaát kem Söõa vaø caùc saûn phaåm töø söõa Trong saûn xuaát kem ngöôøi ta coù theå söû duïng caùc daïng nguyeân lieäu nhö söõa töôi, söõa coâ ñaëc, söõa boät nguyeân cream, söõa boät gaày, chaát beùo töø söõa nhö cream, bô hay chaát beùo khan…Vieäc löïa choïn daïng nguyeân lieäu thích hôïp cho saûn xuaát seõ phuï thuoäc vaøo daïng saûn phaåm kem, giaù thaønh nguyeân lieäu vaø nguoàn cung öùng. Moãi loaïi nguyeân lieäu seõ döôïc baûo quaûn trong nhöõng ñieàu kieän thích hôïp töông öùng. Daàu thöïc vaät Ngöôøi ta coù theå söû duïng daàu ñaäu naønh, daàu döøa, daàu höôùng döông hoaëc daàu caûi laøm nguyeân lieäu saûn xuaát moät soá loaïi kem. Caùc chæ tieâu hoùa lyù quan troïng cuûa daàu thöïc vaät: chæ soá acid, chæ soá peroxude, chæ soá iod. Haøm löôïng daàu thöïc vaät coù theå chieám töø 6 – 10% khoái löôïng kem thaønh phaåm. Daàu thöïc vaät cuõng caàn ñöôïc baûo quaûn trong caùc ñieàu kieän thích hôïp. Ñöôøng Ñöôøng ñöôïc duøng ñeå hieäu chænh haøm löôïng chaát khoâ vaø vò ngoït cuûa saûn phaåm, moät soá loaïi ñöôøng ñöôïc söû duïng nhö ñöôøng latose, ñöôøng saccharose, ñöôøng nghòch ñaûo, glucose vaø siro glucose-fructose. Chæ tieâu hoùa lyù quan troïng cuûa ñöôøng laø ñoä aåm, haøm löôïng saccharose, ñoä tro vaø ñoä maøu. Chaát nhuõ hoùa Caùc chaát nhuõ hoùa thöôøng laø nhöõng phaân töû coù nhoùm ahöùc öa nöôùc vaø öa beùo. Trong söõa coù chöùa moät soá chaát nhuõ hoùa (lecithine, protein, phasphate…) nhöng vôùi haøm löôïng thaáp. Trong saûn xuaát kem, loøng ñoû tröùng laø moät chaát nhuõ hoùa thoâng duïng nhöng coù giaù thaønh khaù cao. Chaát oån ñònh Trong saûn xuaát kem, chaát oån ñònh laø nhöõng hôïp chaát öa nöôùc. Nhôø vaäy rong quaù trình laïnh ñoâng hoãn hôïp nguyeân lieäu saûn xuaát kem, caùc tinh theå ñaù xuaát hieän seõ coù kích thöôùc nhoû vaø kem trôû neân ñoàng nhaát. Chaát oån ñònh thöôøng coù baûn chaát laø protein hoaëc carbohydrate. Chaát taïo höông Ngöôøi ta söû duïng caùc chaát muøi khaùc nhau nhö vanilla, muøi cam, saàu rieâng, daâu, muøi chocolate…hoaëc caùc loaïi traùi caây, moät soá loaïi haït (ñaäu phoäng, ñieàu…),dòch chocolate, boät ca cao. Chaát maøu Chaát maøu coù chöùc naêng taïo maøu saéc haáp daãn cho kem. Coù hai nhoùm chaát maøu: chaát maøu töï nhieân vaø chaát maøu toång hôïp. Nhöõng nguyeân lieäu khaùc Ngöôøi ta söû duïng caùc acid höõu cô (acid citric, acid tatric) ñeå taïo ñoä chua thích hôïp cho kem vaø öùc cheá söï phaùt trieån cuûa moät soá vi sinh vaät coù trong saûn phaåm Quy trình coâng ngheä saûn xuaát kem Sô ñoà quy trình coâng ngheä saûn xuaát kem Nguyeân lieäu phuï: Chaát taïo nhuõ,chaát oån ñònh, muøi,… Chuaån bò Nguyeân lieäu chính: söõa, cream,… Chuaån bò Phoái troän Ñoàng hoùa Uû chín Thanh truøng Laïnh ñoâng sô boä Roùt hoäp/ly Laïnh ñoâng keát thuùc Xeáp vaøo thuøng Hoäp/ly Thuøng Kem hoäp/ly Ñoå khuoân Laïnh ñoâng (giai ñoaïn trung gian) Ñaët que vaøo khuoân Laïnh ñoâng keát thuùc Que Thaùo khuoân Taïo maøng bao chocolate Bao goùi Xeáp vaøo thuøng Kem que Bao bì Thuøng Thuyeát minh quy trình saûn xuaát Chuaån bò nguyeân lieäu Caùc nguyeân lieäu ñöôïc ñònh löôïng theo ñuùng coâng thöùc phoái troän cho moãi loaïi kem. Caùc chaát beùo nhö cream, bô, daàu thöïc vaät…phaûi ñöôïc gia nhieät leân 35-50oC Phoái troän Caùc nguyeân lieäu seõ ñöôïc laàn löôït cho vaøo thieát bò khuaáy troän theo moät traät töï nhaát ñònh. Muïc ñích laø laøm cho hoãn hôïp nguyeân lieäu trôû neân ñoàng nhaát. Nhieät ñoä ôû 50-65oC Ñoàng hoùa Do hoãn hôïp nguyeân lieäu coù chöùa chaát beùo vôùi haøm löôïng cao, quaù trình ñoàng hoùa seõ laøm giaûm kích thöôùc caùc haït beùo vaø phaân boá ñeàu chuùng trong hoãn hôïp. Aùp löïc ôû giai ñoaïn ñaàu thöôøng choïn 200bar. Hoãn hôïp ñöôïc gia nhieät leân 65-75oC tröôùc khi vaøo thieát bò ñoàng hoùa. Thanh truøng Quaù trình thanh truøng nhaèm tieâu dieät hoaëc öùc cheá heä vi sinh vaät vaø enzym trong nguyeân lieäu. Nhieät ñoä 83-85oC trong thôøi gian 15 giaây. Trong thöïc teá saûn xuaát, quaù trình ñoàng vaø thanh truøng ñöôïc tieán haønh xen keõ nhau. Ñaàu tieân hoãn hôïp nguyeân lieäu ñöôïc ñöa vaøo thieát bò trao ñoåi nhieät ñeå hieäu chænh nhieät ñoä, sau ñoù ñöôïc daãn vaøo thieát bò ñoàng hoùa. Tieáp theo, hoãn hôïp nguyeân lieäu ñöôïc quay trôû veà thieát bò trao ñoåi nhieät ñeå thanh truøng vaø laøm nguoäi. Uû chín Caùc bieán ñoåi quan troïng dieãn ra trong quaù trình uû chín bao goàm: Caùc chaát oån ñònh protein seõ ñöôïc hydrate hoùa hoaøn toaøn Moät phaàn chaát beùo seõ keát tinh Moät soá phaân töû protein seõ haáp thuï leân beà maët tieáp xuùc giöõa caùc haït beùo vaø pha lieân tuïc trong hoãn hôïp. Keát quaû laø kem thu ñöôïc sau quaù trình laïnh ñoâng seõ coù caáu truùc mòn vaø ñoàng nhaát. Nhieät ñoä töø 2-4oC. thôøi gian töø 4-24 giôø. Hoãn hôïp nguyeân lieäu phaûi ñöôïc laøm laïnh veà 2-4oC tröôùc khi ñöa vaøo thieát bò uû chín. Laïnh ñoâng sô boä Quaù trình laïnh ñoâng sô boä coù 2 muïc ñích quan troïng sau ñaây: Thoåi moät löôïng khoâng khí vaøo hoãn hôïp nguyeân lieäu ñeå laøm taêng theå tích cuûa chuùng. Laïnh ñoâng moät phaàn nöôùc trong hoãn hôïp taïo caùc tinh theå ñaù vôùi kích thöôùc thaät nhoû vaø ñoàng nhaát, ñoàng thôøi phaân boá ñeàu caùc tinh theå ñaù naøy trong hoãn hôïp. Sau quaù trình laïnh ñoâng sô boä ta thu ñöôïc kem baùn thaønh phaåm vôùi caáu truùc raát meàm vaø xoáp. Tieáp theo, tuøy thuoäc vaøo daïng saûn phaåm maø quaù trình taïo hình seõ ñöôïc thöïc hieän theo nhöõng phöông phaùp khaùc nhau. Saûn xuaát kem que Kem baùn thaønh phaåm vôùi nhieät ñoä töø -2oC ñeán -4oC ñöôïc ñem ñi ñoå khuoân. Trong giai ñoaïn naøy, caùc que kem seõ ñöôïc cho vaøo khuoân. Kem coù theå ñöôïc ñem nhuùng trong dung dòch chocolate (40oC), roài ñöa vaøo thieát bò bao goùi. Kem que bao goùi ñöôïc xeáp vaøo thuøng carton roài ñem baûo quaûn, nhieät ñoä -28oC. Caùc khuoân sau khi ñöôïc thaùo kem seõ ñöôïc veä sinh laàn löôït baèng chaát taåy röõa coâng nghieäp, nöôùc noùng vaø nöôùc laïnh roài theo baêng taûi quay veà vò trí goùt kem baùn thaønh phaåm ñeå chuaån bò cho moät chu trình môùi Saûn xuaát kem hoäp Kem baùn thaønh phaåm seõ ñöôïc moät thieát bò ñònh löôïng theo phöông phaùp theå tích cho vaøo hoäp chöùa. Tieáp theo caùc hoäp kem seõ ñöôïc ñoùng naép roài ñöa vaøo thieát bò laïnh ñoâng. Ngoaøi phöông phaùp laïnh ñoâng baèng caùch nhuùng caùc hoäp kem trong boàn chöùa taùc nhaân laïnh, ngöôøi ta coù theå thöïc thieän quaù trình trong phoøng laïnh ñoâng hoaëc söû duïng phöông phaùp laïnh ñoâng tieáp xuùc. Kem thaønh phaåm Kem thaønh ñöôïc baûo quaûn trong phoøng laïnh -30oC. saûn phaåm kem phaûi ñöôïc baûo quaûn trong ñieàu kieän ñuùng qui ñòmh ñeå traùnh nhöõng bieán ñoåi vaø hö hoûng veà maët chaát löôïng. Taïi cô sôû saûn xuaát, nhieät ñoä baûo quaûn kem toát nhaát laø -30oC. Trong quaù trình vaän chuyeån saûn phaåm töø nhaø maùy ñeán ñaïi lyù baùn haøng hoaëc sieâu thò, ngöôøi ta caàn söû duïng caùc xe laïnh coù nhieät ñoä -25oC. Rieâng ngöôøi tieâu duøng neân tröõ kem trong tuû ñoâng coù nhieät ñoä khoâng lôùn hôn - 18oC. Ngöôøi ta ñaùnh giaù chaát löôïng kem thoâng qua caùc chæ tieâu caûm quan, vi sinh vaø hoùa lyù Caùc nguoàn phaùt sinh nöôùc thaûi Caùc nguoàn gaây oâ nhieãm goàm nöôùc thaûi saûn xuaát vaø nöôùc thaûi sinh hoaït troän laãn vaøo nhau. Löu löôïng nöôùc thaûi: 500 m3/ngaøy ñeâm Baûng I.1: Tính chaát vaø thaønh phaàn nöôùc thaûi Noàng ñoä (mg/l) PH 5,5 – 10,5 SS 450 BOD 1250 COD 1800 Daàu môõ 150 TKN 40 Toång P 8 Söï caàn thieát phaûi xöû lyù nöôùc thaûi Nöôùc thaûi saûn xuaát kem oâ nhieãm höõu cô cao (BOD vaø COD cao). Haøm löôïng N vaø P trong nöôùc thaûi gaây neân hieän töôïng phuù döôõng hoùa nguoàn tieáp nhaän nöôùc thaûi, laøm thieáu oxy trong nöôùc, aûnh höôûng ñeán ñôøi soáng caùc thuûy sinh vaät, xaûy ra quaù trình phaân huûy kò khí caùc chaát höõu cô trong nöôùc, gaây muøi hoâi thoái. Caùc chaát lô löõng trong nöôùc gaây ñoä ñuïc cho nguoàn nöôùc tieáp nhaän. Caùc chaát beùo taïo lôùp vaùng treân maët nöôùc, gaây thieáu oxy trong nöôùc gaây muøi khoù chòu Ngoaøi ra nöôùc thaûi coøn chöùa moät soá chaát taåy röõa töø quaù trình veä sinh nhaø, maùy moùc, thieát bò… Vì vaäy caàn coù bieän phaùp kieãm soaùt oâ nhieãm nöôùc thaûi, trong ñoù xöû lyù nöôùc thaûi laø moät trong nhöõng yeâu caàu heát söùc caàn thieát Yeâu caàu xöû lyù Nöôùc thaûi sau khi xöû lyù phaûi ñaït tieâu chuaån loaïi B theo TCVN 5945 – 1995. Baûng I.2: Yeâu caàu noàng ñoä caùc chaát sau khi xöû lyù Noàng ñoä (mg/l) PH 5,5 – 9 SS 100 BOD 50 COD 100 Daàu môõ 10 TKN 60 Toång P 6 Chöông 2: Toång quan caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi Ñeå xöû lyù nöôùc thaûi thöôøng öùng duïng caùc phöông phaùp xöû lyù nhö sau: xöû lyù cô hoïc, hoùa hoïc, hoùa – lyù vaø sinh hoïc. Neáu vieäc xaû nöôùc thaûi vaøo nguoàn nöôùc vôùi yeâu caàu xöû lyù cao thì tieán haønh böôùc xöû lyù boå sung sau khi ñaõ xöû lyù sinh hoïc. Trong quaù trình xöû nöôùc thaûi ôû caùc coâng xöû lyù khaùc nhau coù taïo ra moät löôïng lôùn caùc loaïi caën: raùc ôû song chaén raùc, caùt ôû beå laéng caùt, caën töôi ôû beå laéng ñôït 1, buøn hoaït tính dö (hoaëc maøng sinh vaät) ôû beå laéng ñôït 2, caën ôû beå tieáp xuùc… caën caàn xöû lyù hôïp lyù ñeå khoâng gaây aûnh höôûng xaáu ñeán moâi tröôøng. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng caùc phöông phaùp cô hoïc Xöû lyù cô hoïc laø nhaèm loaïi boû caùc taïp chaát khoâng hoøa tan chöùa trong nöôùc thaûi. Xöû lyù cô hoïa nhaèm naâng cao chaát löôïng vaø hieäu quaû cuûa caùc böôùc xöû lyù tieáp theo. Caùc coâng trình xöû lyù: song chaén raùc, beå laéng caùt, beå laéng, beå loïc caùc loaïi. Song chaén raùc, löôùi chaén raùc laøm nhieäm vuï giöõ laïi caùc chaát baån kích thöôùc lôùn coù nguoàn goác höõu cô. Beå laéng caùt nhaèm loaïi boû caùc taïp chaát voâ cô, chuû yeáu laø caùt coù trong nöôùc thaûi. Beå laéng laøm nhieäm vuï giöõ laïi caùc taïp chaát laéng vaø caùc taïp chaát noåi chöùa trong nöôùc thaûi. Ñeå xöû lyù nöôùc thaûi cuûa moät vaøi daïng coâng nghieäp, söû duïng moät soá coâng trình ñaëc bieät nhö: beå vôùt môõ, beå vôùt daàu,… Khi caàn xöû lyù nöôùc thaûi ôû möùc ñoä cao (xöû lyù boå sung) coù theå öùng duïng caùc beå loïc, loïc caùt… Giai ñoaïn xöû lyù cô hoïc nöôùc thaûi coâng nghieäp, thoâng thöôøng coù beå ñieàu hoøa ñeå ñieàu hoøa löu löôïng vaø noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp hoùa hoïc vaø hoùa – lyù Phöông phaùp naøy ñöôïc öùng duïng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp. Caùc phöông phaùp xöû lyù hoùa hoïc vaø hoùa – lyù bao goàm: trung hoøa – keát tuûa caën, oxy hoùa khöû, keo tuï baèng pheøn nhoâm, pheøn saét, tuyeån noåi vaø haáp phuï… Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc Cô sôû cuûa phöông sinh hoïc nöôùc thaûi laø döïa vaøo khaû naêng oxy hoùa caùc lieân keát höõu cô daïng hoøa tan vaø khoâng hoøa tan cuûa vi sinh vaät -chuùng söû duïng caùc lieân keát ñoù nhö laø nguoàn thöùc aên Caùc coâng trình xöû lyù sinh hoïc trong ñieàu kieän töï nhieân goàm coù: Hoà sinh vaät; heä thoáng xöû lyù baèng thöïc vaät nöôùc (luïc bình, lau, rong taûo…); caùnh ñoàng töôùi; caùnh ñoàng loïc; ñaát ngaäp nöôùc. Caùc coâng trình xöû lyù sinh hoïc trong ñieàu kieän nhaân taïo goàm coù: Beå loïc sinh hoïc caùc loaïi; quaù trình buøn hoaït tính (aerotank); loïc sinh hoïc tieáp xuùc daïng troáng quay (RBC); hoà sinh hoïc thoåi khí; möông oxy hoùa,… Xöû lyù nöôùc thaûi möùc ñoä cao (xöû lyù boå sung) Xöû lyù nöôùc thaûi ôû möùc ñoä cao ñöôïc öùng duïng trong caùc tröôøng hôïp yeâu caàu giaûm thaáp noàng ñoä baån (theo chaát lô löõng, BOD, COD, nitô, photpho, vaø caùc chaát khaùc…) sau khi ñaõ xöû lyù sinh hoïc, tröôùc khi xaû vaøo nguoàn nöôùc. Nöôùc thaûi sau khi xöû lyù ôû möùc ñoä cao coù theå öùng duïng laïi trong caùc quaù trình coâng ngheä cuûa nhaø maùy vaø do ñoù giaûm ñöôïc löôïng nöôùc thaûi xaû vaøo nguoàn nöôùc, giaûm nhu caàu söû duïng nöôùc cho saûn xuaát Caùc phöông phaùp xöû lyù goàm coù: Loïc, tuyeån noåi, keo tuï, haáp phuï baèng than hoaït tính, phöông phaùp sinh hoïc (quaù trình nitrat hoùa vaø khöû nitrat), trao ñoåi ion, phöông phaùp hoùa hoïc (duøng voâi, sunfat nhoâm, sufat saét). Khöû truøng baèng nöôùc thaûi Khöû truøng nöôùc thaûi laø giai ñoaïn cuoái cuøng cuûa coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi nhaèm loaïi boû vi truøng vaø virus gaây beänh tröôùc khi xaû vaøo nguoàn nöôùc. Ñeå khöû truøng coù theå duøng clo vaø caùc hôïp chaát chöùa clo, coù theå tieán haønh khöû truøng baèng ozoân, tia hoàng ngoaïi, ion baïc,…nhöng caàn phaûi caân nhaéc kyõ veà maët kinh teá. Xöû lyù caën cuûa nöôùc thaûi Nhieäm vuï cuûa xöû lyù caën laø: Laøm giaûm theå tích vaø ñoä aåm cuûa caën; oån ñònh caën; khöû truøng vaø söû duïng laïi caën cho caùc muïc ñích khaùc nhau Taát caû caùc loaïi caën coù theå coù ôû caùc coâng trình xöû lyù gaàn nhö ñöôïc daãn ñeán beå meâtan. Caën ra khoûi beå meâtan coù ñoä aåm 96% ñeán 97%. Ñeå giaûm theå tích caën vaø laøm raùo nöôùc coù theå öùng duïng caùc coâng trình xöû lyù trong ñieàu kieän töï nhieân nhö: saân phôi buøn, hoà chöùa buøn, hoaëc trong ñieàu kieän nhaân taïo: thieát bò loïc chaân khoâng, thieát bò loïc eùp, thieát bò ly taâm caën…. Ñoä aåm cuûa caën sau xöû lyù ñaït 55% ñeán 75%. Ñeå tieáp tuïc laøm giaûm theå tích caën coù theå thöïc hieän saáy baèng nhieät vôùi nhieàu daïng thieát bò khaùc nhau: thieát bò saáy daïng khí neùn, baêng taûi…. Sau khi saáy, ñoä aåm coøn 25% ñeán 30% vaø caën ôû daïng haït deã daøng vaän chuyeån. Ñoái vôùi caùc traïm xöû lyù nöôùc thaûi coâng suaát nhoû, vieäc xöû lyù caën coù theå tieán haønh ñôn giaûn hôn: neùn vaø sau ñoù laøm raùo nöôùc ôû saân phôi caën treân neàn caùt Chöông 3: Löïa choïn quaù trình coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi Cô sôû löïa choïn caùc phöông aùn xöû lyù Cô sôû löïa choïn beå tuyeån noåi: Trong nöôùc thaûi ngaønh saûn xuaát kem, caùc haït caën lô löõng vaø caùc haït chaát loûng (daàu, môõ) coù haøm löôïng cao. Neáu khoâng ñöôïc xöû lyù, ngoaøi aûnh höôûng ñeán nguoàn tieáp nhaän, thì löôïng daàu môõ trong nöôùc thaûi seõ gaây öùc cheá caùc quaù trình hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät, laøm giaûm hieäu quaû quaù trình xöû lyù ôû beå sinh hoïc Thieát bò tuyeån noåi duøng ñeå taùch caën hoaëc daàu môõ ra khoûi nöôùc. Ñaëc ñieãm nöôùc thaûi saûn xuaát kem coù nhieàu caën nheï (höõu cô) khoù laéng; vaø öu ñieåm cuûa phöông phaùp tuyeån noåi so vôùi phöông phaùp laéng laø coù theå khöû ñöôïc hoaøn toaøn caùc haït nheï, laéng chaäm ñoàng thôøi giaûm thôøi gian laéng vaø dung tích beå Theo keát quaû thöïc nghieäm cho moâ hình tuyeån noåi khoâng tuaàn hoaøn (theo taøi lieäu XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI ÑOÂ THÒ VAØ COÂNG NGHIEÄP – TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ COÂNG TRÌNH – LAÂM MINH TRIEÁT, NGUYEÃN THANH HUØNG, NGUYEÃN PHÖÔÙC DAÂN) thì: Hieäu quaû khöû caën lô löõng laø 90% Khöû daàu môõ laø 85% Haøm löôïng COD qua löôùi chaén raùc vaø beå tuyeån noåi giaûm 50% vaø BOD giaûm 36% Vì vaäy ñeå heä thoáng hoaït ñoäng coù hieäu quaû caàn thieát phaûi thieát keá beå tuyeån noåi ñoàng thôøi giaûm taûi troïng cho caùc coâng trình xöû lyù sau Cô sôû löïa choïn xöû lyù kî khí UASB Ñaëc ñieåm cuûa nöôùc thaûi saûn xuaát kem coù noàng ñoä chaát höõu cô deã phaân huûy raát cao Nguyeân lyù cuûa phöông phaùp xöû lyù kî khí Quaù trình phaân huûy kî khí laø quaù trình phaân huûy sinh hoïc caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi trong ñieàu kieän khoâng coù oxy ñeå taïo saûn phaåm cuoái cuøng laø khí CH4 vaø CO2 (tröôøng hôïp nöôùc thaûi khoâng chöùa NO3- vaø SO42-) So saùnh giöõa UASB vaø caùc coâng ngheä xöû lyù kî khí khaùc Trong phöông phaùp xöû lyù kî khí coù caùc coâng ngheä nhö: hoà sinh hoïa kî khí, loïc sinh hoïc kî khí, beå vôùi lôùp vaät lieäu tröông nôû, beå vôùi lôùp buøn lô löõng doøng höôùng leân UASB… ñeàu ñaït hieäu quaû khaù cao. Moãi thieát bò coù nhöõng öu nhöôïc ñieåm rieâng cuûa noù. Baûng III.1: So saùnh giöõa caùc phöông phaùp xöû lyù kî khí Quaù trình Thuaän lôïi Baát lôïi Hoà kî khí - Reû - Haàu nhö khoâng ñoøi hoûi quaûn lyù thöôøng xuyeân, baûo trì, vaän haønh ñôn giaûn - Caàn coù moät dieän tích raát lôùn . - Gaây muøi thoái raát khoù chòu. - Khoâng thu hoài ñöôïc khí sinh hoïc sinh ra . Phaân huûy kî khí xaùo troän hoaøn toaøn - Thích hôïp nöôùc thaûi coù haøm löôïng SS cao. - Ñaûm baûo tính chaát nöôùc thaûi (vaät chaát, PH, nhieät ñoä) ñoàng ñeàu trong thieát bò. -Taûi troïng thaáp . -Theå tích thieát bò lôùn ñeå ñaït SRT caàn thieát . -Söï xaùo troän trôû neân khoù khi haøm löôïng SS quaù lôùn . Tieáp xuùc kî khí Thích hôïp vôùi nöôùc thaûi coù haøm löôïng SS töø trung bình ñeán cao. -Taûi troïng trung bình . -Vaän haønh töông ñoái phöùc taïp Loïc kî khí - Vaän haønh töông ñoái ñôn giaûn. - Phuø hôïp cho caùc loaïi nöôùc thaûi coù haøm löôïng COD töø thaáp ñeán cao . -Khoâng phuø hôïp vôùi loaïi nöôùc thaûi coù haøm löôïng SS cao . -Deã bò bít kín . UASB - Voán ñaàu tö vaø chi phí vaän haønh thaáp. - Thieát bò ñôn giaûn, chieám ít dieän tích. - Phuø hôïp cho caùc loaïi nöôùc thaûi coù haøm löôïng COD töø thaáp ñeán cao . - Coù theå ñaït ñöôïc taûi troïng raát cao . -Khoâng phuø hôïp vôùi loaïi nöôùc thaûi coù haøm löông SS cao . Nhöõng naêm gaàn ñaây UASB ñöôïc öùng duïng roäng raõi hôn caùc coâng ngheä khaùc do nguyeân lyù quaù trình ñöôïc xem laø thuaän tieän vaø ñôn giaûn nhaát. Maët khaùc UASB ñöôïc quan taâm hôn caû laø vì ñoái vôùi nöôùc thaûi khoai mì: UASB coù khaû naêng xöû lyù nöôùc thaûi höõu cô vôùi taûi troïng cao, nhöng ít toán naêng löôïng. Hieäu quaû xöû lyù cao töø 60 – 90 % theo COD. Thieát bò ñôn giaûn, chieám ít dieän tích. Löôïng buøn sinh ra ít. Coù khaû naêng giöõ buøn laâu daøi vaø ít thay ñoåi hoaït tính khi khoâng hoaït ñoäng. Haøm löôïng caën lô löõng thaáp sau khi qua beå tuyeån noåi, neân khoâng aûnh höôûng ñeán UASB. Cô sôû löïa choïn xöû lyù hieáu khí aerotank Sau khi xöû lyù kî khí, nöôùc thaûi ñöôïc tieáp tuïc xöû lyù sinh hoïc hieáu khí (noàng ñoä BOD/COD = 0,87). Trong xöû lyù hieáu khí coù nhieàu coâng trình khaùc nhau. Choïn quaù trình xöû lyù suïc khí trong beå Aerotank hoaëc quaù trình xöû lyù hieáu khí trong beå Biophin So saùnh veà maët kyõ thuaät beå Aerotank vaø beå Biophin Beå Aerotank (phöông aùn 1) Beå Biophin (phöông aùn 2) - Söû duïng phöông phaùp xöû lyù baèng vi sinh - Quaûn lyù ñôn giaûn - Deå khoáng cheá caùc thoâng soá vaän haønh - Caàn coù thôøi gian nuoâi caáy vi sinh vaät - Caáu taïo ñôn giaûn hôn - Khoâng toán vaät lieäu loïc - Caàn phaûi caáp khoâng khí thöôøng xuyeân cho vi sinh vaät hoaït ñoäng - Phaûi hoaøn löu buøn ngöôïc laïi beå Aerotank - Khoâng gaây aûnh höôûng ñeán moâi tröôøng - Hieäu quaû xöû lyù COD, BOD , SS toát hôn beå Biophin - Söû duïng phöông phaùp xöû lyù baèng vi sinh - Quaûn lyù ñôn giaûn - Khoù khoáng cheá caùc thoâng soá vaän haønh - Caàn coù thôøi gian nuoâi caáy vi sinh vaät, hình thaønh maøng vi sinh vaät - Caáu taïo phöùc taïp hôn - Toán vaät lieäu loïc - Aùp duïng phöông phaùp thoaùng gioù töï nhieân, khoâng caàn coù heä thoáng caáp khoâng khí - Khoâng caàn hoaøn löu buøn ngöôïc laïi beå Biophin - Ñoái vôùi vuøng khí haäu noùng aåm, veà muøa heø nhieàu loaïi aáu truøng nhoû coù theå xaâm nhaäp vaø phaù hoaïi trong beå. Ruoài, muoãi sinh soâi gaây aûnh höôûng ñeán coâng trình vaø moâi tröôøng soáng xung quanh. - Hieäu quaû xöû lyù COD, BOD , SS khoâng baèng beå Aerotank Moät caùch toång quaùt, thì caû hai phöông aùn treân ñeàu laø nhöõng moâ hình xöû lyù nöôùc thaûi ñang ñöôïc aùp duïng roäng raõi taïi Vieät Nam. Hai phöông aùn ñeàu coù theå quaûn lyù vaø vaän haønh deã daøng trong ñieàu kieän cuûa nöôùc ta. Ñoái vôùi daây chuyeàn xöû lyù nöôùc thaûi söû duïng beå Aerotank thì ta chuù yù ñeán lieàu löôïng buøn, löu löôïng khí ….Coøn ñoái vôùi daây chuyeàn xöû lyù nöôùc thaûi söû duïng beå Biophin thì ta chuù yù ñeán khaû naêng xöû lyù cuûa lôùp vaät lieäu loïc, veâ sinh vaø thay theá lôùp vaät lieäu loïc. So saùnh veà dieän tích xaây döïng: dieän tích xaây döïng beå Aerotank töông ñoái nhoû hôn dieän tích xaây döïng beå Biophin. Thi coâng deã. Ñieàu kieän quaûn lyù, vaän haønh vaø söûa chöõa beå Aerotank deã hôn beå loïc sinh hoïc Phöông aùn 1 deã daøng naâng coâng suaát cuûa traïm xöû lyù nöôùc thaûi khi caàn thieát Nhö vaäy: Sau khi phaân tích vaø so saùnh, thì ta choïn phöông aùn 1 Quy trình xöû lyù nöôùc thaûi Phöông aùn 1: Maùy thoåi khí Maùy thoåi khí Nguoàn tieáp nhaän Song chaén raùc Haàm tieáp nhaän Beå tuyeån noåi Beå tuyeån noåi Dinh döôõng Beå UASB Beå Aerotank Beå laéng ñôït II Chænh PH Nöôùc thaûi Beå khöû truøng Clo Beå chöùa daàu môõ Daàu môõ Laøm thöùc aên gia suùc Beå chöùa buøn Buøn dö Buøn dö Buøn tuaàn hoaøn Beå neùn buøn Maùy eùp buøn Baùnh buøn Nöôùc taùch buøn Chuù thích Ñöôøng oáng daãn nöôùc thaûi Ñöôøng oáng daãn buøn Ñöôøng oáng daãn khí Ñöôøng oáng daãn nöôùc taùch buøn Hình III.1: Qui trình xöû lyù nöôùc thaûi 1 Phöông aùn 2 Maùy thoåi khí Nguoàn tieáp nhaän Song chaén raùc Haàm tieáp nhaän Beå tuyeån noåi Beå ñieàu hoøa Beå UASB Beå Biophin Beå laéng ñôït II Nöôùc thaûi Beå khöû truøng Clo Beå chöùa daàu môõ Daàu môõ Laøm thöùc aên gia suùc Beå chöùa buøn Buøn dö Buøn dö Beå neùn buøn Maùy eùp buøn Baùnh buøn Nöôùc taùch buøn Chuù thích Ñöôøng oáng daãn nöôùc thaûi Ñöôøng oáng daãn buøn Ñöôøng oáng daãn khí Ñöôøng oáng daãn nöôùc taùch buøn Dinh döôõng Chænh PH Hình III.2: Qui trình xöû lyù nöôùc thaûi 2 Thuyeát minh qui trình coâng ngheä 1 vaø giôùi thieäu caùc coâng trình xöû lyù Toaøn boä nöôùc thaûi töø caùc coâng ñoaïn saûn xuaát, khu sinh hoaït cuûa coâng nhaân, nhaø veä sinh seõ ñöôïc taäp trung ñeán traïm xöû lyù. Nöôùc thaûi qua song chaén raùc ñeå loaïi boû caùc taïp chaát thoâ coù kích thöôùc to nhö bao nilong, giaáy, vaûi vuïn…vaøo ngaên tieáp nhaän. Caùc taïp chaát naøy coù theå gaây ra söï coá trong quaù rình vaän haønh heä thoáng nhö laøm hö hoûng bôm taéc ngheõn ñöôøng oáng möông daãn. Coâng nhaân thöôøng xuyeân laáy raùc baèng keïp gaép hay caøo tay. Töø ngaên tieáp nhaän nöôùc thaûi ñöôïc bôm vaøo beå tuyeån noåi khí hoøa tan. Taïi beå tuyeån noåi caën nheï khoù laéng,daàu, môõ ñöôïc taùch ra khoûi nöôùc. Quaù trình taùch caën, daàu, môõ xaûy ra khi hoøa tan vaøo nöôùc nhöõng boït khí nhoû, caùc boït naøy baùm vaøo caùc haït caën laøm cho tyû troïng cuûa toå hôïp caën khí giaûm, vaø löïc ñaåy noåi ñuû lôùn ñaåy hoãn hôïp caën, khí noåi leân maët nöôùc vaø ñöôïc gaït ra ngoaøi. Quaù trình tuyeån noåi phuï thuoäc raát nhieàu vaøo loaïi haït beà maët lô löõng, vì vaäy thí nghieäm qui moâ phoøng thí nhieäm vaø qui moâ vöøa (pilot scale) caàn ñöôïc xaây döïng ñeå tìm caùc thoâng soá thieát keá hôïp lyù. Yeáu toá caàn quan taâm trong thieát keá coâng trình tuyeån noãi bao goàm: haøm löôïng chaát lô löõng, löôïng khí söû duïng, vaän toác noåi cuûa haït vaø taûi troïng chaát raén. Trong tuyeån noåi khí hoøa tan, khoâng khí hoøa tan trong nöôùc thaûi ôû aùp suaát vaøi atmosphere (275 – 350 kPa), sau ñoù aùp suaát giaûm xuoáng aùp suaát khí quyeån, khí hoøa tan taùch ra khoûi nöôùc thaønh nhöõng boït khí mòn. Hieäu quaû cuûa quaù trình tuyeån noåi naøy phuï thuoäc vaøo tæ soá theå tích khí treân khoái löôïng chaát raén (A/S). Tæ soá naøy phuï thuoäc nhieàu vaøo loaïi chaát lô löõng, vaø phaûi ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Nöôùc thaûi töø beå tuyeån noåi chaûy sang beå ñieàu hoøa Löu löôïng vaø chaát löôïng nöôùc thaûi thöôøng xuyeân dao ñoäng theo caùc giôø trong ngaøy. Khi heä soá khoâng ñieàu hoøa K ³ 1,4 thì xaây döïng beå ñieàu hoøa ñeå caùc coâng trình xöû lyù laøm vieäc vôùi löu löôïng ñeàu trong ngaøy seõ kinh teá hôn. Coù 2 loaïi beå ñieàu hoøa: + Beå ñieàu hoøa löu löôïng vaø chaát löôïng naèm tröïc tieáp treân ñöôøng chuyeån ñoäng cuûa doøng chaûy. + Beå ñieàu hoøa löu löôïng laø chuû yeáu, coù theå naèm tröïc tieáp treân ñöôøng vaän chuyeån cuûa doøng chaûy hoaëc naèm ngoaøi ñöôøng ñi cuûa doøng chaûy. Tuøy theo ñieàu kieän ñaát ñai vaø chaát löôïng nöôùc thaûi, khi maïng coáng thu gom laø maïng coáng chung thì ta thöôøng aùp duïng beå ñieàu hoøa löu löôïng ñeå tích tröõ ñöôïc löôïng nöôùc sau côn möa. Ôû caùc maïng thu gom laø heä thoáng coáng rieâng vaø ôû nhöõng nôi coù chaát löôïng nöôùc thay ñoåi nhieàu, ta thöôøng aùp duïng beå ñieàu hoøa caû löu löôïng vaø chaát löôïng. Beå ñieàu hoøa thöôøng ñaët tröôùc beå laéng ñôït I. Ñeå ñaûm baûo chöùc naêng ñieàu hoøa löu löôïng vaø chaát löôïng nöôùc thaûi, ta caàn boá trí trong beå heä thoáng thieát bò khuaáy troän ñeå ñieàu hoøa noàng ñoä caùc chaát baån cho toaøn boä theå tích nöôùc thaûi coù trong beå, ngaên ngöøa caën laéng, pha loaõng noàng ñoä caùc chaát ñoäc haïi neáu coù, taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho caùc coâng trình xöû lyù sinh hoïc keá tieáp. Trong beå cuõng coù theå boá trí theâm caùc thieát bò thu gom vaø xaû boït, vaùng noåi. Khi coù yeâu caàu veà ñieàu chænh ñoä PH cuûa nöôùc thaûi, ta coù theå boá trí theâm moät khoang trung hoøa ôû trong beå ñieàu hoøa hoaëc xaây thaønh moät beå trung hoøa rieâng naèm ngay phía sau beå ñieàu hoøa Beå UASB Nhôø vaøo söï hoaït doäng phaân huûy cuûa caùc vi sinh vaät kò khí bieán ñoåi chaát höõu cô thaønh caùc daïng khí sinh hoïc. Chính caùc chaát höõu cô toàn taïi trong nöôùc thaûi laø caùc chaát dinh döôõng cho caùc vi sinh vaät. Söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät trong beå thöôøng qua 3 giai ñoaïn: Giai ñoaïn 1: Nhoùm vi sinh vaät töï nhieân coù trong nöôùc thaûi thuûy phaân caùc hôïp chaát höõu cô phöùc taïp thaønh caùc chaát höõu cô ñôn giaûn coù troïng löôïng nheï nhö Monosacarit, amino axit ñeå taïo ra nguoàn thöùc aên vaø naêng löôïng cho vi sinh hoaït ñoäng. Giai ñoaïn 2 : Nhoùm vi khuaån taïo men axít bieán ñoåi caùc hôïp chaát höõu cô ñôn giaûn thaønh caùc axít höõu cô thöôøng laø axít acetic, nhoùm vi khuaån yeám khí taïo axít laø nhoùm vi khuaån axit focmo. Giai ñoaïn 3: Nhoùm vi khuaån taïo meâtan chuyeån hoùa hydro vaø axit acetic thaønh khí meâtan vaø cacbonic. Nhoùm vi khuaån naøy goïi laø Meâtan Focmo. Vai troø quan troïng cuûa nhoùm vi khuaån meâtanfocmo laø tieâu thuï hydro vaø axit acetic, chuùng taêng tröôûng raátchaäm vaø quaù trình xöû lyù yeám khí chaát thaûi ñöôïc thöïc hieän khi khí meâtan vaø cacbonic thoaùt ra khoûi hoãn hôïp. Hieäu quaû xöû lyù phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá moâi tröôøng nhö nhieät ñoä, ñoä pH… Caùc yeáu toá sinh vaät nhö : soá löôïng vaø khaû naêng hoaït ñoäng phaân huûy cuûa quaàn theå vi sinh vaät coù trong beå. Hieäu quaû xöû lyù theo COD töø 60 ÷ 80 %. Beå Aerotank Taïi beå AEROTANK ,caùc chaát höõu cô coøn laïi seõ ñöôïc tieáp tuïc phaân huûy bôûi caùc vi sinh vaät hieáu khí .Trong ñieàu kieän hieáu khí ,phaûn öùng oxi hoùa coù theå bieåu dieãn nhö sau : CXHYOZN + (x + - - )O2 x CO2 + .H2O +NO3 + DH CXHYOZN + O2 + NH3 C5H7NO2+ H2O + CO2 + DH C5H7NO2 + 5O2 NH3+2 H2O + CO2 + DH NH3 + O2 HNO2 + O2 HNO3 CXHYOZN ñaët tröng cho chaát thaûi höõu cô , C5H7NO2 laø coâng thöùc caáu taïo cuûa teá baøo vi sinh.Caùc vi sinh vaät tham gia phaân huûy toàn taïi döôùi dang buøn hoaït tính. Neáu quaù trình oxi hoùa keùo daøi thì sau khi söû duïng heat nhöõng chaát höõu cô saün coù laø quaù trình oxi hoùa caùc teá baøo vi sinh. Quaù trình oxi hoùa trong beå AEROTANK xaûy ra qua 3 giai ñoaïn : Giai ñoaïn 1: Toác ñoä oxy hoùa xaùc ñònh baèng toác ñoä tieâu thuï oxi . Giai ñoaïn 2 : Buøn hoïat tính khoâi phuïc khaû naêng oxi hoùa ,ñoàng thôøi oxi hoùa nhöõng chaát höõu cô coøn laïi .ÔÛ giai ñoaïn naøy , toác ñoä oxy hoùa cuõng xaùc ñònh baèng toác ñoä tieâu thuï oxi nhöng nhoû hôn giai ñoaïn 1 ( toác ñoä oxy hoùa giai ñoaïn 2 baèng 1/3 toác ñoä oxy hoùa giai ñoaïn 1 ). Giai ñoaïn 3 : giai ñoaïn nitroâ hoùa caùc amon .Xaûy ra sau moät thôøi gian daøi , toác ñoä oxy hoùa caàm chöøng. Buøn hoaït tính laø loaïi buøn xoáp coù chöùa nhieàu vi sinh vaät coù khaû naêng oxy hoùa vaø khoaùng hoùa caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi .Ñeå giöõ cho buøn hoaït tính ôû traïng thaùi lô löûng vaø ñaûm baûo cho oxi duøng cho caùc quaù trình oxi hoùa caùc chaát höõu cô thì phaûi luoân luoân duy trì vieäc cung caáp khí .Soá löôïng quaàn theå vi sinh vaät trong buøn hoaït tính phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá nhö thaønh phaàn chaát thaûi ,haøm löôïng caùc chaát thaûi,löôïng oxy hoøa tan,cheá ñoä thuûy ñoäng hoïc cuûa beå.Soá löôïng vi khuaån trong buøn hoaït tíhh dao ñoäng trong khoaûng 108 : 10 12 khuaån laïc/mg MLSS .Phaàn lôùn ,chuùng thuoäc caùc chuûng sau :Pseudomonas ,Achromobacteria ,Alkligches ,Bacillus ,Micrococcus ,Flavobacrerium.Trong buøn hoaït tính luoân coù maët cuûa caùc vi khuaån nitrit :Nitrosomonas vaø nitrobacter . Vi khuaån nitrat Sphacrotilus vaø cladothric. Hieäu quaû xöû lyù cuûa beå toác ñoä AEROTANK ñaït töø 75% : 95% vaø phuï thuoäc caùc yeáu toá nhö nhieät ñoä ,pH ,noàng ñoä oxy ,löôïng buøn… nöôùc theå sau khi qua beå AEROTANK caùc chaát höõu cô deã phaân huûy sinh hoïc bò loaïi hoaøn toaøn . Beå laéng ly taâm Sau khi qua beå Aerotank, haàu heát caùc chaát höõu cô hoøa tan trong nöôùc thaûi bò loaïi hoaøn toaøn. Tuy nhieân, noàng ñoä buøn hoaït tính coù trong nöôùc thaûi laø raát lôùn, do vaäy buøn hoaït tính vaø caùc chaát raén lô löûng seõ ñöôïc taùch ôû beå laéng ñôït II. Beå chöùa buøn Buøn töø ñaùy beå laéng li taâm ñöôïc ñöa vaøo hoá thu buøn coù hai ngaên, moät phaàn buøn trong beå seõ ñöôïc bôm tuaàn hoaøn laïi beå Aerotank nhaèm duy trì noàng ñoä buøn hoaït tính trong beå, phaàn buøn dö ñöôïc ñöa vaøo maùy eùp buøn baêng taûi. Beå neùn buøn Taïi ñaây buøn dö töø beå thu buøn ñöôïc neùn baèng troïng löïc nhaèm ñeå giaûm theå tích buøn. Buøn hoaït tính ôû beå laéng II coù ñoä aåm cao 99 ÷99.3%, vì vaäy caàn thöïc hieän neùn buøn ôû beå neùn buøn ñeå giaûm ñoä aåm coøn khoaûng 95÷97%. Beå thu nöôùc dö Thu gom nuôùc xaû röùa töø maùy eùp buøn. Maùy eùp buøn baêng taûi Caën sau khi qua beå neùn buøn coù noàng ñoä töø 3 ÷ 8% caàn ñöa qua thieát bò laøm khoâ caën ñeå giaûm ñoä aåm xuoáng 70 ÷ 80% töùc laø taêng noàng ñoä caën khoâ töø 20 ÷ 30% vôùi muïc ñích: Giaûm khoái löôïng vaän chuyeån ra baõi thaûi Caën khoâ deã ñöa ñi choân laáp hay caûi taïo ñaát coù hieäu quaû cao hôn caën öôùt Giaûm theå tích nöôùc coù theå ngaám vaøo nöôùc ngaàm ôû baõi choân laáp… Chöông 4: Tính toaùn caùc coâng trình ñôn vò xöû lyù nöôùc thaûi Beå tuyeån noåi khí hoøa tan Khi vaøo beå tuyeån noåi nöôùc thaûi coù noàng ñoä caùc thaønh phaàn SS, COD, BOD, daàu môõ nhö sau: Noàng ñoä (mg/l) SS 450 BOD 1250 COD 1800 Daàu môõ 150 Thoâng soá thieát keá cho beå tuyeån noåi khí hoøa tan (moâ hình tuyeån noåi khoâng tuaàn hoaøn ) (theo taøi lieäu Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ñoâ Thò vaø Coâng Nghieäp – Tính Toaùn Thieát Keá Coâng Trình cuûa Laâm Minh Trieát, Nguyeãn Thanh Huøng, Nguyeãn Phöôùc Daân) Tæ soá khí /chaát raén : A/S = 0,03 mg khí/mg chaát raén ñaït hieäu quaû toái öu Nhieät ñoä trung bình laø 27oC Ñoä hoøa tan khoâng khí sa = 16,4 mL/L Tæ soá baõo hoøa f = 0,5 Ôû taûi troïng beà maët 48 m3/m2 ngaøy ñaït hieäu quaû khöû caën lô löõng 90% , khöû daàu ñaït 80% Haøm löôïng COD qua löôùi chaén raùc vaø beå tuyeån noåi giaûm 50% vaø BOD5 giaûm 36%. Vì khi vaän haønh khoâng theå ñaït ñieàu kieän toái öu neân choïn hieäu quaû xöû lyù thaáp hôn, choïn haøm löôïng COD giaûm 45% vaø BOD5 giaûm 30% - Aùp suaát yeâu caàu cho coät aùp löïc tính theo coâng thöùc sau P = 3,27 atm = 320,5 kPa = 32,7 mH2O Trong ñoù: A/S: tæ soá khí /chaát raén, mL khí/mg chaát raén (cho pheùp 0,03 – 0,05) f: phaàn khí hoøa tan ôû aùp suaát P, thoâng thöôøng f = 0,5 P: aùp suaát tuyeät ñoái khi nöôùc ñöôïc baõo hoøa khoâng khí, at (cho pheùp 170 – 475 kPa) Sa: haøm löôïng buøn mg/L - Theå tích coät aùp löïc W = Qtbh . t = 20,83().2(phuùt).1/60(giôø/phuùt) = 0,694 m3 - Choïn chieàu cao aùp löïc H = 2 m (cho pheùp 1 – 3 m) - Ñöôøng kính coät aùp löïc = 0,67 m = 67 cm - Choïn beå tuyeån noåi hình chöõ nhaät Chieàu saâu phaàn tuyeån noåi hn = 1,8 m Chieàu saâu phaàn laéng buøn hb = o,7 m Chieàu cao baûo veä hbv = 0,3 m Tæ soá daøi:roäng L:W ³ 3:1 Tæ soá roäng:saâu W:H = 1:1 (cho pheùp 1:1 ñeán 2,25:1) - Dieän tích beà maët beå tuyeån noåi - Chieàu saâu toång coäng beå tuyeån noåi H = hn + hb + hbv = 1,8 + 0,7 + 0,3 = 2,8 m - Chieàu roäng beå tuyeån noåi B = 1 . hn = 1 . 1,8 = 1,8 m - Chieàu daøi beå L = A/B = 10,42/1,8 = 5,8 m -Kieåm tra tæ soá L:B = 5,8 : 1,8 = 3,2 :1 ³ 3 : 1 Giaû söû chieàu daøi vuøng phaân phoái vaøo lvaøo = 0,8 m Giaû söû vuøng thu nöôùc lthu = 0,8 m - Chieàu daøi toång coäng LTC = L + lvaøo + lthu = 5,8 + 0,8 + 0,8 = 7,4 m - Theå tích vuøng tuyeån noåi V = B . L . hn = 1,8 . 5,8 . 1,8 = 18,792 m3 - Thôøi gian löu nöôùc trong vuøng tuyeån noåi T = V/Qtbh = 18,792/20,83 = 0,9 h = 1h - Haøm löôïng COD sau tuyeån noåi 1875 (mg/L).(1 – 0,45) = 1032 mg/L - Haøm löôïng BOD 5 sau tuyeån noåi 1250 mg/L. (1 – 0,30) = 875 mg/L - Haøm löôïng SS sau tuyeån noåi 450 mg/L. (1 – 0,9) = 45 mg/L - Haøm löôïng daàu môõ sau tuyeån noåi 150 mg/L. (1 – 0,85) = 22,5 mg/L - Löôïng chaát lô löõng vaø daàu môõ thu ñöôïc moãi ngaøy M = (459.0,9 + 150.0,85) (mg/L).500 (m3/ngaøy).10-3 (Kg/g) M = 266 Kg SS/ngaøy 2. Beå ñieàu hoøa - Giaû söû thôøi gian löu nöôùc caàn thieát ñeå ñieàu hoøa löu löôïng laø t = 6 giôø - Löu löôïng giôø trung bình, Qhtb = 20,83 m3/h - Theå tích höõu ích, V = Q.t = 20,83 x 6 = 125 m3 - Choïn chieàu saâu höõu ích, h’ = 4,0 m Choïn chieàu cao baûo veä, hbv = 0,5 m - Chieàu cao toång coäng H = h’ + hbv = 4,5 m - Maët baèng hình chöõ nhaät Daøi, B = 6 m Roäng, L = V/D.H = 125/4,5 x 6,0 = 4,7 m - Khuaáy troän beå ñieàu hoøa baèng heä thoáng thoåi khí Löôïng khí neùn caàn cho khuaáy troän, Lk = Qhtb x a Qhtb = 20,83 m3/h a: löu löôïng khoâng khí caáp cho beå ñieàu hoøa, a = 3,74 m3khí/m3nöôùc thaûi (theo taøi lieäu Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Ñoâ Thò vaø Coâng Nghieäp – Tính Toaùn Thieát Keá Coâng Trình cuûa Laâm Minh Trieát, Nguyeãn Thanh Huøng, Nguyeãn Phöôùc Daân) Lk = 20,83 x 3,74 = 78 m3/h - Choïn heä thoáng caáp khí baèng nhöïa PVC coù ñuïc loã. - Ñaët 4 oáng doïc theo beà roäng cuûa beå, caùc oáng caùch nhau 1,4m. - Löu löôïng khí trong moãi oáng laø: - Vaän toác khí trong oáng töø 10¸15 m/s. Choïn Voáng =10 m/s - Ñöôøng kính oáng daãn khí: Choïn oáng f = 25 mm - Ñöôøng kính caùc loå 2 – 5 mm Choïn dloã = 3 mm Vaän toác khí qua loã, choïn vloã =15 m/s (cho pheùp töø 5 – 20 m/s) Löu löôïng khí qua 1 loã m3/h Soá loã treân 1 oáng Soá loã treân 1m daøi oáng loã/m = 11 loã/m 3. Beå UASB Khi ñi qua caùc coâng trình xöû lyù tröôùc thì haøm löôïng COD giaûm töø 20 ÷ 40 %. Choïn hieäu quaû xöû lyù cuûa caùc coâng trình phía tröôùc laø 30 % thì haøm löôïng COD ñaàu vaøo cuûa beå UASB laø: CODv = 4400 × (1 – 0,3 )=1032 (mgCOD/l) Trong beå UASB ñeå duy trì söï oån ñònh cuûa quaù trình xöû lyù yeám khí phaûi duy trì ñöôïc tình traïng caân baèng thì giaù trò pH cuûa hoãn hôïp nöôùc thaûi töø 6,6 ÷ 7,6 (phaûi duy trì ñoä kieàm ñuû khoaûng 1000 ÷ 1500 mg/l ñeå ngaên caûn pH xuoáng döôùi möùc 6,2) vaø phaûi coù tæ leä chaát dinh döôõng Nitô, Photpho theo COD laø COD : N : P = 350 : 5 : 1. Löôïng N, P caàn thieát phaûi cho vaøo nöôùc thaûi tröôùc khi vaøo beå UASB: Tröôùc khi nöôùc thaûi vaøo beå UASB ta coù theå khoâng theâm vaøo caùc chaát dinh döôõng N, P treân ñöôøng oáng. Ñeå taïo ñieàu kieän toát cho hoaït ñoäng phaân huûy caùc hôïp chaát höõu cô thaønh khí meâtan giaù trò pH trong beå xöû lyù phaûi thích hôïp: 6,8 ÷ 7,5. Do ñoù tröôùc khi nöôùc thaûi vaøo beå UASB ta tieán haønh boå sung NaOH ñeå duy trì giaù trò pH = 7. Yeâu caàu nöôùc thaûi tröôùc khi vaøo coâng trình xöû lyù yeám khí tieáp theo chæ tieâu COD caàn ñaït laø 350 mg/l. a. Kích thöôùc beå Hieäu suaát xöû lyù cuûa UASB: Löôïng COD caàn khöû trong 1 ngaøy: G= (1032 – 350) ×500 (m3) × 103 = 341 kg COD/ngaøy Taûi troïng khöû COD: Choïn L = 3 kg COD/m3.ngaøy Theå tích xöû lyù yeám khí caàn thieát: Toác ñoä nöôùc ñi leân trong beå: v = 0,6 ÷ 0,9 m/h ñeå ñaûm baûo buøn trong beå ñöôïc duy trì ôû traïng thaùi lô löûng. Choïn v = 0,8 m/h . Dieän tích beà maët beå: Vaäy kích thöôùc tieát dieän beå: L × B = 7 m × 4 m Chieàu cao phaàn xöû lyù yeám khí: Choïn chieàu cao phaàn laéng H2 = 1,3 m (H2 > 1 m) Choïn chieàu cao baûo veä H3 = 0,3 m Chieàu cao toång theå cuûa beå Hbeå Hbeå = H1 + H2 + H3 = 4,2 m + 1,3 m + 0,3 m = 5,8 m Trong beå thieát keá 2 ngaên laéng. Nöôùc ñi vaøo ngaên laéng seõ ñöôïc taùch baèng caùc taám chaén khí. Taám chaén khí ñaët nghieâng moät goùc (vôùi = 450 ÷ 600) Choïn = 500 Goïi Hlaéng : chieàu cao toaøn boä ngaên laéng. Kieåm tra: (Thoûa yeâu caàu) Thôøi gian löu nöôùc trong ngaên laéng (tlaéng 1 h) (Thoûa yeâu caàu) Thôøi gian löu nöôùc trong beå (HRT = 4 ÷ 12 h) (Thoûa yeâu caàu) b. Taám chaén khí vaø taám höôùng doøng Khoaûng caùch giöõa 2 taám chaén khí laø b Vaän toác nöôùc qua khe vaøo ngaên laéng (vqua khe = 9 ÷ 10 m/h) [1] Choïn vqua khe = 9m/h Ta coù: b= 0,145m=145 mm Trong beå UASB, ta boá trí 4 taám höôùng doøng vaø 8 taám chaén khí, caùc taám naøy ñaët song song vôùi nhau vaø nghieâng so vôùi phöông ngang moät goùc 550 Taám chaén khí 1 Daøi = B = 4 m Roäng = Choïn roäng = 660 mm Taám chaén khí 2 Ñoaïn xeáp mí cuûa 2 taám chaén khí laáy baèng 0,25 m. Daøi = B = 4 m Roäng = 0,25 m + Vôùi h = 145×sin(900 – 500 ) = 93,2 mm Roäng = b2 = Choïn roäng = 2220 mm Taám höôùng doøng: ñöôïc ñaët nghieâng so vôùi phöông ngang moät goùc vaø caùch taám chaén khí döôùi 145 mm. Khoaûng caùch töø ñænh tam giaùc cuûa taám höôùng doøng ñeán taám chaén 1: Ñoaïn nhoâ ra cuûa taám höôùng doøng naèm beân döôùi khe hôû töø 10÷20 cm. Choïn moãi beân nhoâ ra 15 cm. Chieàu roäng taám höôùng doøng: Chieàu daøi taám höôùng doøng: B = 4 m c. Tính maùng thu nöôùc Maùng beâ toâng Maùng thu nöôùc ñöôïc thieát keá theo nguyeân taéc maùng thu cuûa beå laéng, thieát keá 2 maùng thu nöôùc ñaët giöõa beå chaïy doïc theo chieàu daøi cuûa beå. Vaän toác nöôùc chaûy trong maùng: 0,6÷0,7 m/s [4] Choïn Vmaùng= 0,6 m/s Dieän tích maët caét öôùt cuûa moäi maùng: Choïn chieàu ngang maùng 200 mm chieàu cao maùng 200 mm Maùng beâ toâng coát theùp daøy 65 mm, coù laép theâm maùng raêng cöa theùp taám khoâng gæ, ñöôïc ñaët doïc beå, giöõa caùc taám chaén khí. Maùng coù ñoä doác 1% ñeå nöôùc chaûy deã daøng veà phaàn cuoái maùng. Taïi ñaây coù ñaët oáng thu nöôùc 90 baèng theùp ñeå daãn nöôùc sang beå Aerotank. Maùng raêng cöa: Maùng traøn goàm nhieàu raêng cöa hình chöõ V. Chieàu cao moät raêng cöa: 60 mm Daøi ñoaïn vaùt ñænh raêng cöa: 40 mm Chieàu cao caû thanh: 260 mm Khe dòch chænh: Caùch nhau 450 mm Beà roäng khe: 12 mm Chieàu cao: 150 mm d.Tính löôïng khí sinh ra vaø oáng thu khí Löôïng khí sinh ra Löôïng khí sinh ra trong beå = 0.5 m 3/kgCODloaòboû [8] Qkhí = 0,5 m3 /kgCODloaòboû x341kgCODloaòboû /ngayø = 170,5 m3/ngayø = 7,1042 m3/h = 0,002 m3/s Löôïng khí methane sinh ra = 0,35 /kgCODloaòboû QCH4 = 0,35 m3kgCODloaòboû X341 kgCODloaòboû = 119,4 m3/ngayø Tính oáng thu khí Choïn vaän toác khí trong oáng Vkhí = 15 m/s Ñöôøng kính oáng daãn khí : Dkhí = = = 0,016 m = 16 mm Choïn ñöôøng kính oáng khí f 24 ( ftrong = 15) Kieåm tra vaän toác khí : V khí = = = 11,3 m/s e.Tính löôïng buøn sinh ra vaø oáng xaû buøn : Löôïng buøn sinh ra Löôïng buøn sinh ra trong beå = 0,05 : 0,1 g VSS/g COD loaò boû .[ 8 ] Khoái löôïng buøn sinh ra trong moät ngaøy Mbuøn = 0,05 kg VSS/kg CODloaïi boû x 341VSS/kg CODloaïi boû /ngaøy =17,05 kg VSS/ngaøy Theo saùch “Anaerobic Sewage Treament “(Adianus C.van Haander and Gatze lettinna,trang 91 ). Moät m3 buøn töông ñöông 260 kgVSS Theå tích cuûa buøn sinh ra trong moät ngaøy Vbuøn = = = 0,066 m3/ngaøy Löôïng buøn sinh ra trong moät thaùng = 0,066 x30 = 1,98 m3 /thaùng Chieàu cao cuûa buøn trong 1 thaùng : hbuøn = = = 0,071 m OÁng xaû buøn Choïn thôøi gian xaû buøn 1-3 thaùng moät laàn Theå tích buøn sinh ra trong 3 thaùng Vbuøn = 1,98 ( m3/thaùng)x3 (thaùng) = 5,94 m3 Choïn thôøi gian xaû buøn laø 3 giôø .Löu löôïng buøn xaû ra : Qbuøn = = 1,98 m3/h Buøn xaû ra nhôø aùp löïc thuûy tónh thoâng qua 2 oáng inox f76,ñaët caùch ñaùy 1,35m,ñoä doác 2% f.Laáy maãu : Ñeå kieåm tra söï hoaït ñoäng beân trong beå ,doïc theo chieàu cao beå ta ñaët caùc van laáy maãu .Vôùi caùc maãu thu ñöôïc ôû cuøng 1 van ,ta coù theå öôùc ñoaùn löôïng buøn ôû ñoä cao ñaët van ñoù. Döïa vaøo keát quaû ño ñaït vaø quan saùt maøu saéc buøn ,töø ñoù maø coù söï ñieàu chænh thích hôïp Trong ñieàu kieän oån ñònh , taûi troïng cuûa buøn gaàn nhö khoâng ñoåi , do ñoù maät ñoä buøn taêng leân ñeàu ñaën .Vieäc laáy maãu ñöôïc thöïc hieän ñeàu ñaën haèng ngaøy Khi môû van , caàn ñieàu chænh sao cho buøn ra töø töø ñeå ñaûm baûo thu ñöôïc buøn gaàn gioáng trong beå vì neáu môû van lôùn quaù thi` nöôùc seõ thoaùt ra nhieàu hôn.Theå tích maãu thöôøng laáy 500/1000 m3 . Beå cao 5,8m,do ñoù doïc theo chieàu cao beå ñaët 5 van laáy maãu , caùc va ñaët caùch nhau 0,75 m.Van döôùi cuøng ñaët caùch ñaùy 1,2 m . Choïn oáng vaø van laáy maãu baèng nhöïa PVC cöùng f27 ( ftrong = 20 ). g.Heä thoáng phaân phoái nöôùc trong beå Theo [8], vôùi loaïi buøn daïng haït ,taûi troïng > 4 kgCOD /m3.ngaøy thì soá ñieåm phaân phoái nöôùc trong beå caàn thoõa ~ 2 m2 treân ñaàu phaân phoái . Soá ñaàu phaân phoái caàn : = 14 ñaàu ~ 19 ñaàu ®choïn 19 ñaàu phaân phoái . Nöôùc töø beå acid ñöôïc bôm qua beå UASB theo ñöôøng oáng chính ,phaân phoái ñeàu ra 4 oáng nhaùnh nhôø heä thoáng van vaø ñoàng hoà ño löu löôïng ñaët treân töøng oáng . Vaän toác nöôùc trong oáng chính ( laø oáng ñaåy cuûa bôm ): Vchính = 1,5 : 2,5 m/s Choïn Vchính = 2 m/s ® Choïn ñöôøng kính oáng chính : Dchính = = = 0,061 m =61 mm Þ söû duïng oáng inox f70 (ftrong = 60) laøm oáng chính . Kieåm tra vaän toác nöôùc tron g oáng chính Vchính = = = 2,05 m/s Vaän toác trong oáng nhaùnh : Vnhaùnh = 1 : 3 m/s Choïn Vnhaùnh = 2 m/s . Löu löôïng nöôùc trong moãi oáng nhaùnh Qnhaùnh = = = 5,21 m3/h ® Ñöôøng kính oáng nhaùnh Dchính = = = 0,03 m = 30 mm Þ söû duïng oáng inox f39 (ftrong = 30) ñeå daãn nöôùc phaân phoái trong UASB. Kieåm tra vaän toác nöôùc trong oáng nhaùnh : Vnhaùnh = = = 2,05 m/s h.Bôm Löu löôïng caàn bôm Q = 20,83 m3/h. Coät aùp cuûa bôm : H = DZ + åh (m H2O) DZ : khoaûng caùch töø maët nöôùc beå Acid ñeán maët nöôùc beå UASB . åh : toång toån thaát cuûa bôm ,bao goàm toån thaát cuïc boä ,toån thaát doïc ñöôøng oáng ,toån thaát qua lôùp buøn lô löûng trong beå UASB. Moät caùch gaàn ñuùng ,choïn DZ = 4 m H2O åh = 7 m H2O Þ H = 4+ 7 = 11 m H2O Coâng suaát yeâu caàu treân truïc bôm : N = = = 0,78kw Vaäy choïn bôm ly taâm coâng suaát 1,5 kw ( 2HP ) 4. Beå Aerotank Caùc thoâng soá thieát keá Löu löôïng nöôùc thaûi Q = 500 m3/ngaøy Haøm löôïng BOD5 ôû ñaàu vaøo = 320 mg/L Haøm löôïng COD ôû ñaàu vaøo = 350 mg/L Nhieät ñoä duy trì trong beå 20oC Nöôùc thaûi khi vaøo beå Aerotank coù haøm löôïng chaát raén lô löûng bay hôi ( noàng ñoä vi sinh vaät ban ñaàu ) Xo = 0 Tyû soá giöõa haøm löôïng chaát raén lô löûng bay hôi ( ML VSS) vôùi löôïng chaát raén lô löûng (MLSS ) coù trong nöôùc thaûi laø 0,7 = 0,7 ( ñoä tro cuûa buøn hoaït tính Z = 3 ) Noàng ñoä buøn hoaït tính tuaàn hoaøn (MLSS = 10000 mg/L)Xr= 7000 mg/L Noàng ñoä chaát raén lô löûng bay hôi hay buøn hoaït tính (MLVSS) ñöôïc duy trì trong beå Aerotank laø: X = 3500 mg/L Thôøi gian löu buøn trong heä thoáng ,qc = 10 ngaøy Heä soá chuyeån ñoåi giöõa BOD5 vaø BOD20 (BOD hoaøn toaøn ) laø 0,68 Heä soá phaân huûy noäi baøo ,kd = 0,06 ngaøy-1 Heä soá saûn löôïng toái ña ( tyû soá giöõa teá baøo ñöôïc taïo thaønh vôùi löôïng chaát neàn ñöôïc tieâu thuï ),Y = 0,5 kg VSS/kg BOD5 Loaïi vaø chöùc naêng beå : beå Aerotank khuaáy troän hoaøn chænh .Öu ñieåm : khoâng xaûy ra hieän töïông quaù taûi cuïc boä ôû baát cöù phaàn naøo cuûa beå . Tính toaùn beå Aerotank a. Tính hieäu quaû xöû lyù Xaùc ñònh noàng ñoä BOD5 hoaø tan trong nöôùc thaûi ôû ñaàu ra Sô ñoà laøm vieäc cuûa heä thoáng : Trong ñoù : Q ,Qr ,Qw ,Qe : löu löôïng nöôùc ñaàu vaøo ,löu löôïng tuaàn hoaøn , löu löôïng buøn xaû vaû löu löôïng nöôùc ñaàu ra . So ,S : noàng ñoä chaát neàn (tính theo BOD5 )ôû ñaàu vaøo vaø noàng ñoä chaát neàn sau khi qua beå Aerotank vaø beå laéng ,mg/L X ,Xr ,Xc : noàng ñoä chaát raén bay hôi trong beå Aerotank , noàng ñoä buøn tuaàn hoaøn vaø noàng ñoä buøn sau khi qua beå laéng II ,mg/L Phöông trình caân baèng vaät chaát : BOD5 ôû ñaàu ra = BOD5 hoøa tan ñi ra töø beå Aerotank + BOD5 chöùa trong ,löôïng caën lô löûng ôû ñaàu ra . Trong ñoù : BOD5 ôû ñaàu ra : 40 mg/L BOD5 hoøa tan ñi ra töø beå Aerotank laø S ,mg/L Caën lô löûng ôû ñaàu ra SSra = 30 mg/L goàm coù 65% laø caën coù theå phaân huûy sinh hoïc BOD5 chuùa trong caën lô löûng ôû ñaàu ra ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : Löïông caën coù theå phaân huûy sinh hoïc coù trong caën lô löûng ôû ñaàu ra : 0,65 x 30 = 19,5 mg/L Löôïng oxy caàn cung caáp ñeå oxy hoùa heát löôïng caën coù theå phaân huûy sinh hoïc laø : 19,5x1,42 (mgO2/mg teá baøo) = 27,69 mg/L .Löôïng oxy caàn cung caáp chính laø giaù trò BOD20 cuûa phaûn öùng .Quaù trình tính toaùn döïa theo phaûn öùng : C5H7NO2 + 5O2 NH3+2 H2O +5CO2 + Naêng löôïng 113 mg/L 160 mg/L 1 mg/L 1,42 mg/L ® 1 mg teá baøo caàn 1,42 mg oxy Chuyeån ñoåi töø giaù trò BOD20 sang BOD5 Vaäy : 40 (mg/L) = S 6 18,83 (mg/L) Þ S = 21,17 mg/L Tính hieäu quaû xöû lyù theo BOD5 hoøa tan E =x100 = x100 = 93,4 % Hieäu quaû xöû lyù BOD5 cuûa toaøn boä sô ñoà Eo = x100 = 87,5 % b. Theå tích cuûa beå Theå tích beå Aerotank V = Trong ñoù : V : Theå tích beå Aerotank Q : löu löôïng nöôùc ñaàu vaøo Y : heä soá saûn löôïng cöïc ñaïi Y = 0,5 So – S = 320 -21,17 = 298,83 mg/L X : noàng ñoä chaát raén bay hôi ñöôïc duy teøi trong beå Aerotank ,X = 3500 mg/L kd : heä soá phaân huûy noäi baøo ,kd = 0,06 ngaøy-1 qc : thôøi gian löu buøn trong heä thoáng ,qc = 10 ngaøy V = = = 134 m3 Kích thöôùc beå Aerotank Theå tích beå Vb = 134 m3 Chieàu saâu chöùa nöôùc cuûa beå h = 4 m Dieän tích beå F = V/h = 134/4 = 34 m2 Chieàu daøi beå L = 7,5 m Chieàu roäng beå B =5 m Chieàu cao baûo veä hdt = 0,5 m Chieàu cao toång coäng cuûa beå H =h + hdt = 4,5 m Vaäy beå Aerotank coù kích thöôùc nhö sau : LxBxH = 7,5x5x4,5 m3 c. Thôøi gian löu : Thôøi gian löu nöôùc trong beå q = V/Q = 134/500 = 0,268 ngaøy = 6,432 giôø d. Löôïng buøn phaûi xaû ra moãi ngaøy tính heä soá taïo buøn töø BOD5 Yobs = = = 0,3125 Trong ñoù : Y : heä soá saûn löôïng ,Y = 0,5 kg VSS/kg BOD5 Kd : heä soá phaân huûy noäi baøo ,kd = 0,06 ngaøy-1 qc : thôøi gian löu buøn ,qc = 10 ngaøy Löôïng buøn hoaït tính sinh ra do khöû BOD5 (tính theo MLVSS) PX(VSS) = Yobs xQ x(So – S) = 0,3125x500x298,83x10-3 = 46,69 kgVSS/ngaøy Toång caën lô löûng sinh ra trong 1 ngaøy = 0,7 Þ MLSS = P xl (SS )= = 66,7 kgSS/ngay Löôïng caën dö haèng ngaøy phaûi xaû ñi Pxaû = Pxl –QxSSrax10-3 = 66,7 – 500x30x10-3 = 51,7 kg/ngaøy Tính löôïng buøn xaû ra haèng ngaøy ( Qw) töø ñaùy beå laéng theo ñöôøng tuaàn hoaøn buøn q c = Þ Qw = Trong ñoù : X : noàng ñoä chaát raén bay hôi trong beå Aerotank X = 3500 mg/L qc : thôøi gian löu buøn ,qc = 10ngaøy Qe : löu löïông nöôùc ñöa ra ngoaøi ñeå laéng ñôït II( löôïng nöôùc thaûi ra khoûi heä thoáng ).Xem nhö löôïng nöôùc thaát thoaùt do tuaàn hoaøn buøn laø khoâng ñaùng keå neân Qe = q = 500 m3/ngaøy Xe: noàng ñoä chaát raén bay hôi ôû ñaàu ra cuûa heä thoáng Xe = 0,7 xSSra = 0,7 x30 = 21 mg/L Þ Qw = = 5,2 m3/ngaøy e. Tính heä soá tuaàn hoaøn (a) töø phöông trình vaät chaát Töø phöông trình caân baèng vaät chaát: X (Q+Qr) = Xr Qr + XrQw Suy ra Trong ñoù: Q : Löu löôïng nöôùc thaûi, Q = 500 m3/ngaøy X : Noàng ñoä VSS trong beå Aeroten, X= 3.500 Qr: Löu löôïng buøn hoaït tính tuaàn hoaøn Xo: Noàng ñoä VSS trong nöôùc thaûi daãn vaøo beå Aeroten, X=0 Xr: Noàng ñoä VSS trong buøn tuaàn hoaøn, Xr = 7.000mg/L Vaäy: f. Kieåm tra tyû soá F/M vaø taûi troïng theå tích cuûa beå: Chæ soáF/M: Trong ñoù: So : BOD5 ñaàu vaøo, So = 320 mg/L X : Haøm löôïng SS trong beå, X = 3.500 q : thôøi gian löu nöôùc, q = 0,48 ngaøy ngaøy-1 Giaù trò naøy naèm trong khoaûng cho pheùp cuûa thoâng soá thieát keá beå (0,2 – 0,6kg/kg.ngaøy) Toác ñoä oxy hoaù cuûa 1 g buøn hoaït tính (mg BOD5/g.ngay Taûi troïng theå tích cuûa beå Aerotank (mg BOD5/g.ngaøy) Giaù trò naøy naèm trong khoaûng cho pheùp cuûa thoâng soá thieát keá beå (0,8 -1,92kgBOD5/m3.ngaøy) g. Tính löôïng oxy hoaù caàn cung caáp cho beå Aerotank döïa treân BOD20 - Löôïng oxy caàn thieát trong ñieàu kieän tieâu chuaån Vôùi f laø heä soá chuyeån ñoåi giöõa BOD5 vaø BOD20, f=0,68 kgO2/ngaøy Löôïng oxy thöïc teá caàn söû duïng cho beå Laáy noàng ñoä oxy caàn duy trì trong beå laø 2mg/l Heä soá ñieàu chænh löôïng oxy ngaám vaøo nöôùc thaûi, = 0,8 Tra phuï luïc D, Unit operation processes in environment engineering Noàng ñoä oxy baûo hoaø trong nöôùc saïch ôû 20o C: Cs20= 9,17mg/l Noàng ñoä oxy baûo hoaø trong nöôùc saïch ôû 26o C: CSH= 8,22mg/l Heä soá ñieàu chænh löïc caêng beà maët theo haøm löôïng muoái ñoái vôùi nöôùc thaûi =1 kgO2/ngaøy Tính löôïng khoâng khí caàn thieát ñeå cung caáp vaøo beå Trong ñoù: OCt : Löôïng oxy thöïc teá caàn söû duïng cho beå: OCt = 245,3 246 kgO2/ngaøy OU :Coâng suaát hoaø tan oxy vaøo nöôùc thaûi cuûa tieát bò phaân phoái Choïn daïng ñóa xoáp, coù maøn phaân phoái daïng mòn, ñöôøng kính 170mm, dieän tích beà maët F=0,02 m2 Cöôøng ñoä thoåi khí 200L/phuùt ñóa = 12 m3/ giôø Ñoä sau ngaäp nöôùc cuûa thieát bò phaân phoái h=4m ( laáy gaàn ñuùng baèng chieàu saâu beå) Tra baûng 7.1 trang 112,[1] coù Ou =7gO2/m3.m OU = Ou x h = 7 x 4= 28g O2/m3 Ou: Coâng suaát hoaø tan oxy vaøo nöôùc thaûicuûa thieát bò phaân phoái tính theo g O2/m3 khoâng khí f: heä soá an toaøn, choïn f= 1,5 Soá ñóa caàn phaân phoái trong beå Choïn N = 49 ñóa Caùch boá trí ñaàu phaân phoái khí: Töø oáng chính chia thaønh 7 oáng nhaùnh treân moãi oáng nhaùnh coù 7 ñaàu phaân phoái. Theo chieàu daøi cuûa beå laø 7m ta boá trí nhö sau: khoaûng caùch giöõa 2 oáng nhaùnh ngoaøi cuøng vôùi thaønh beå laø 0,75m; khoaûng caùch giöõa 2 oáng nhaùnh laø 1m. Treân moãi oáng nhaùnh boá trí ñaàu phaân phoái: khoaûng caùch giöõa 2 ñaàu phaân phoái ngaoøi cuøng ñeán thanhh2 beå laø 0,37 m vaø khaoûng caùch giöõa 2 ñaàu phaân phoái khí laø 0,71m Truï ñôõ: ñaët ôû giöõa 2 ñóa keá nhau töøng truï moät. Kích thöôùc truï ñôõ laø: D x R x C = 0,2m x 0,2 m x 0,2 m h. Tính toaùn caùc thieát bò phuï Ø Tính toaùn maùy thoåi khí Aùp löïc caàn thieát cuûa maùy thoåi khí Hm = h1 + hd + H Trong ñoù : h1 : Toån thaát trong heä thoáng oáng vaän chuyeån h1 = 0,5m hd : Toån thaát qua ñóa phun, hd = 0,5m H : Ñoä sau ngaäp nöôùc cuûa mieäng voøi phun H = 4m Hm = 0,5 + 0,5 + 4 = 5m Choïn Hm = 5m = 0,5 atm AÙp löïc maùy thoåi khí tính theo Atmotphe: Pm = = = 0,0494 atm Naêng suaát yeâu caàu Qkk = 549,11m3/h = 0,153 m3/s Coâng suaát maùy thoåi khí Pmaùy = Trong ñoù: Pmaùy : Coâng suaát yeâu caàu cuûa maùy neùn khí, kW G : Troïng löôïng cuûa doøng khoâng khí, kg/s G = Qkk x ρkhí = 0,153 x 1,3 = 0,1989 kg/s R : haèng soá khí, R = 8,314 KJ/K.mol 0K T1 : Nhieät ñoä tuyeät ñoái cuûa khoâng khí ñaàu vaøo T1 = 273 + 25 = 298 0K P1 : AÙp suaát tuyeät ñoái cuûa khoâng khí ñaàu vaøo P1 = 1 atm P2 : AÙp suaát tuyeät ñoái cuûa khoâng khí ñaàu ra P2 = Pm + 1 = 0,0494 +1 = 1,05 atm n = = 0,283 (K = 1,395 ñoái vôùi khoâng khí) 29,7 : Heä soá chuyeån ñoåi e : Hieäu suaát cuûa maùy, choïn e = 0,7 Vaäy : Pmaùy = = 1,2 kW ≈ 1,61 HP (HP = 0,7475kw) ➢ Tính toaùn ñöôøng oáng daãn khí Vaän toác khí trong oáng daãn khí chính, choïn Vkhí = 15 m/s Löu löôïng khí caàn cung caáp, Qk= 0,153 m3/s Ñöôøng kính oáng phaân phoái chính D = = = 0,114 m Choïn oáng saét traùng keõm Φ0,14 (Φtrong = 120) Töø oáng chính ta phaân laøm 7 oáng nhaùnh cung caáp khí cho beå Sô ñoà oáng phaân phoái khí nhö sau: Löu löôïng khí qua moãi oáng nhaùnh v’khí = 20 m/s Ñöôøng kính oáng nhaùnh d = = = 0,037 m Choïn loaïi oáng saét traùng keõm Φ50 (Φtrong = 40) Kieåm tra laïi vaän toác + Vaän toác khí trong oáng chính Vkhí = = = 17,5 m/s ➢ Tính toaùn ñöôøng oáng daãn nöôùc thaûi vaøo beå Choïn vaän toác nöôùc thaûi trong oáng: v = 0,7 m/s (giôùihaïn 0,3 – 0,7 m/s) Löu löôïng nöôùc thaûi: Q = 500 m3/ngaøy = 0,0058 m3/s Choïn loaïi oáng daãn nöôùc thaûi laø oáng PVC, ñöôøng kính cuûa oáng D = = = 0,103 m Choïn oáng PVC Φ128 (Φtrong = 110) Tính laïi vaän toác nöôùc chaûy trong oáng v = = 0,61 m/s ➢ Choïn maùy bôm nöôùc thaûi vaøo beå Aerotank Löu löôïng bôm : Q = 500 m3/ngaøy = 0,0058 m3/s Coät aùp bôm: H = 8m N = = 0,57 kW η: hieäu suaát chung cuûa bôm töø 0,72 – 0,93, choïn η= 0,8 ➢ Tính toaùn ñöôøng oáng daãn buøn tuaàn hoaøn Löu löôïng buøn tuaàn hoaøn Qr = 489,6 m3/ng. = 0,0057 m/s. Vaän toác buøn chaûy trong oáng trong ñieàu kieän coù bôm laø 1 – 2 m/s Choïn vaän toác buøn trong oáng v=1 m/s D = = 0,085 m Choïn oáng PVC Φ115 (Φtrong = 100) ➢ Bôm buøn tuaàn hoaøn Löu löôïng bôm : Q’r = 489,6 m3/ngaøy = 0,0057 m3/s Coät aùp cuûa bôm : H = 8m Coâng suaát bôm N = = 0,56 kW η: hieäu suaát chung cuûa bôm töø 0,72 – 0,93, choïn η= 0,8 ➢ Bôm buøn dö ñeán beå chöùa buøn Löu löôïng buøn dö Qw = 5,2 m3/ngaøy Coâng suaát bôm N = = 0,0059 kW η: hieäu suaát chung cuûa bôm töø 0,72 – 0,93, choïn η= 0,8 ➢ Tính toaùn ñöôøng daãn buøn dö - Löu löôïng buøn dö Qw = 5,2 m3/ng = 0,00006 m/s. - Choïn vaän toác buøn trong oáng v= 1m/s D = = 0,009 m Choïn oáng PVC Φ15 5. Beå laéng ly taâm a. Dieän tích maët baèng cuûa beå laéng S = Trong ñoù: ▪ Co : noàng ñoä caên trong beå Aerotank (tính theo chaát raén lô löûng) ▪ Co = = 5.000 (mg/l) ▪ α: heä soá tuaàn hoaøn, α = 0,95 ▪ Ct : noàng ñoä buøn trong doøng tuaàn hoaøn, Ct = = 10.000 mg/l ▪ VL : vaän toác laéng nghe cuûa beà maët phaân chia öùng vôùi noàng ñoä CL VL = Vmax Trong ñoù: o CL : noàng ñoä caën taïi maët laéng L (beà maët phaân chia) o CL = . Ct = 0,5 x 10.000 = 5.000 mg/l = 5000 (g/m3) o Vmax = 7 m/h o K = 600 (caën coù chæ soá theå tích 50 < SVI < 150) => VL = 7 x = 0,35 (m/h) - Dieän tích phaàn laüng cuaå beå: S = = 58,03 (m2) Laáy S = 58 m2 Dieän tích beå neáu tính theâm buoàng phaân phoái trung taâm: Sbeå = 1,1 x 58 = 63,8 (m2) Ñöôøng kính beå: Dbeå = = 9 (m) Ñöôøng kính buoàng phaân phoái trung taâm Dtt = 0,25 Dbeå = 0,25 x 9 = 2,25 (m) Ñöôøng kính oáng loe d’ = 1,35 x 2,25 = 1,35 x 2,25 = 3,04 Chieàu cao oáng loe (h’ = 0,2 ÷0,5 m). Choïn h’ = 0,3 m. Ñöôøng kính taám chaén d’’ = 1,3 x d’ = 1,3 x 3,04 = 3,952 m Chieàu cao töø oáng loe ñeán taám chaén (h’’ = 0,2 ÷0,5 m). Choïn h’’ = 0,3 m. Dieän tích buoàng phaân phoái trung taâm Stt = = 4,0 m2 Dieän tích vuøng laéng cuûa beå Slaéng = Sbeå - Stt = 63,8 – 4 = 59,8 (m2) Taûi troïng thuûy löïc leân beå a = = 8,4 (m3/m2 .ngñ) Vaän toác ñi leân cuûa doøng nöôùc trong beå Vnöôùc = = 0,35 (m/h) Maùng thu nöôùc ñaët ôû voøng troøn coù ñöôøng kính baèng 0,9 ñöôøng kính beå. Ñöôøng kính maùng thu nöôùc: Dmaùng = 0,9 x 9 = 8,1 (m) Chieàu daøi maùng thu nöôùc L = π. Dmaùng = π x 8,1 = 25,4 (m) Taûi troïng thu nöôùc treân 1 met chieàu daøi maùng: a1 = = 19,7 (m3/m daøi.ngñ) Taûi troïng buøn: b = = 3,45 (kg/m2 .h) b. Xaùc ñònh chieàu cao beå - Choïn chieàu cao beå: H = 4 m - Chieàu cao döï tröõ treân maët thoaùng : h1 = 0,3 m - Chieàu cao coät nöôùc trong beå: h = 4 – 0,3 = 3,7 m - Chieàu cao phaàn nöôùc trong: h2 = 1,5 m - Chieàu cao phaàn choùp ñaùy beå coù ñoä doác 8% veà höôùng taâm: h3 = 0,08 = 0,36 (m) Choïn h3 = 0,3 m Chieàu cao chöùa buøn phaàn hình truï: h4 = H – h1 – h2 - h3 = 4 – 0,3 – 1,5 -0,36 = 1,84 (m) Theå tích phaàn chöùa buøn: Vb = Sbeå .h4 = 63,8 x 1,84=117,4 (m3) Noàng ñoä buøn trong beå: g/m3 = 7,5 kg/m3 Löôïng buøn chöùa trong beå laéng: G = Vb.Ctb = 117,4 x 7,5 = 881 (kg) c. Thôøi gian löu nöôùc trong beå laéng Dung tích beå laéng: Vbeå = H.Sbeå = 3,7 x 63,8 = 236,06 (m3) Nöôùc ñi vaøo beå laéng: Qt = (1 + α) .Q = (1 + 0,95) x 500 = 975 (m3/ngñ) Thôøi gian laéng: giôø Kích thöôùc xaây döïng beå: STT Thoâng soá Ñôn vò Kích thöôùc 1 Ñöôøng kính m 9 2 Chieàu cao coät nöôùc m 3,7 3 Chieàu cao toång m 4 4 Chieàu cao phaàn nöôùc m 0,36 5 Theå tích thöïc cuûa beå m3 254 6. Beå chöùa buøn a. Xaùc ñònh kích thöôùc ngaên thöù nhaát Toång theå tích buøn ñöôïc chuyeån qua ngaên thöù nhaát trong moät ngaøy: Qbuøn = Qw + Qt = 5,2 + 489,6 = 495 (m3/ngñ) Choïn thôøi gian löu buøn cuûa ngaên thöù nhaát laø t1 = 20 phuùt, theå tích cuûa ngaên thöù nhaát laø: V1 = Qt x t1 = x 20 = 6,8 (m3) Kích thöôùc ngaên thöù nhaát: Daøi x roäng x cao = 2,5 x 1,4 x 2 (m) b. Xaùc ñònh kích thöôùc ngaên thöù hai Choïn thôøi gian löu buøn cuûa ngaên thöù hai laø t2 = 12 giôø, theå tích cuûa ngaên thöù hai laø: V2 = Qw x t2 = x 12 = 2,6 (m3) Kích thöôùc ngaên thöù hai: Daøi x Roäng x Cao = 15 x 0,9 x2 (m) 7. Beå neùn buøn Löôïng buøn hoaït tính xaû ra töø laéng ñôït II theo tíh toaùn trong beå Aerotank laø Qw = 5,2 m3/ngñ v Khoái löôïng boâng buøn hoaït tính töø beå chöùa buøn: M =Qw x S x P x p = 5,2 x 1,005 x 0,01 x 100,0 = 52,26 kg/ngaøy Trong ñoù: S : Tyû troïng cuûa boâng buøn hoaït tính, S= 1,005 [1] P : noàng ñoä phaàn traêm cuûa caën khoâ, P= 1,5% [1] p : khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc 1000kg/m3 Choïn heä soá an toaøn khi thieát keá beå neùn laø 20%. Löôïng buøn dö caàn xöû lyù : Gbuøn = M x 1,2 = 52,26 x 1,2 = 62,7 (kg/ngñ) Dieän tích beà maët cuûa beå neùn buøn a: taûi troïng buøn trong beå neùn buøn, a = 25÷34kg/m2.ngñ Choïn a = 30 kg/m2.ngñ Ñöôøng kính beå neùn buøn Choïn ñöôøng kính beå D = 3m 1,7 (m) Chieàu cao cuûa beå neùn buøn H = h1 + (h2 + hc) + hbv = 1,2 + 2,5 +0,3 = 4,0 (m) Trong ñoù: h1 : Chieàu cao buoàng phaân phoái trung taâm, h1 = 1,2 m h2 + hc : chieàu cao phaàn chöùa buøn hình truï baèng 2,5 m, hc chieàu cao choùp ñaùy ñeå coù ñoä doác 10% veà taâm, hc = 0,10 x = 0,15 m hbv : chieàu cao phaàn baûo veä, hbv = 0,3 m Kieåm tra thôøi gian löu caën trong beå neùn buøn: thôøi gian löu caën trong beå neùn buøn t = 0,5 ÷20 ngaøy. Thôøi gian löu buøn ñöôïc tính nhö sau: t = Vbuøn/Qbuøn Trong ñoù: Vbuøn : theå tích vuøng chöùa buøn trong beå neùn buøn Vbuøn = (h2 + hc ) .Fbeå = 2,5 x 2,1 = 5,25 (m3) Qbuøn : löu löôïng buøn ruùt ra haèng ngaøy m3/ngñ Vôùi: d: tæ troïng cuûa caën sau beå neùn buøn, d = 1,005 C: noàng ñoä caën sau khi neùn, C = 2 ÷ 8%, choïn C = 3% Vaäy thôøi gian löu caën laø: t = = 2,5 ngaøy - Löôïng nöôùc dö löu töø beå neùn buøn: Qnöôùc dö = 5,2 - 2,1=3,1 (m3/ngñ) Vaäy kích thöôùc xaây döïng beå neùn buøn: Ñöôøng kính D = 1,7 m Chieàu cao H = 4,0 m 8. Beå thu nöôùc dö Kích thöôùc STT Thoâng soá Ñôn vò Kích thöôùc 1 Chieàu daøi m 2 2 Chieàu roäng m 1,5 3 Chieàu cao m 2 4 Theå tích toång m 6 9. Maùy eùp buøn baêng taûi Choïn maùy Döïa vaøo Catalogue cuûa thieát bò maùy loïc eùp baêng taûi (Baûng 4.5) ta choïn thieát bò loaïi FP1000 coù chieàu daøi laø 1,0 m vaø naêng suaát 80 kg/m.roäng.giôø. Baûng: Catalogue cuûa thieát bò maùy eùp loïc baêng taûi FP 500 FP 800 FB 1000 FP 1200 FB 1500 FP 1700 FP 2000 Belt Width (mm) 500 800 1000 1200 1500 1700 2000 Capacity (T/hr) 0,6 - 2 1,8 - 4 3 – 6,5 4 – 8 6 – 14 10 – 16 14 - 20 D. S (kg/hr) 6 – 40 18 – 80 30 – 130 40 – 160 60 – 280 100 – 320 80 - 380 Compress or (HP) 0,5 1 1 1 1 2 2 Driver Motor (HP) 0,5 0,5 1 1 1 1,5 1,5 Wash Pump (HP) 3 3 5 5 5 7,5 7,5 Mixer (HP) 1/4 1/4 1/4 1/4 1/2 1/2 1/2 Dimension (m) 3x0,9x 1,8 4,1x1,3x 2,1 4,1x1,5x 2,1 4,1x1,7x2,1 4,3 x 2 x 2,2 4,3 x2,2 x 2,2 4,3x2,7x 2,2 Weight (ton) 0,8 2 2,8 3,2 3,6 4 5 Maùy eùp buøn ñöôïc laép ñaët cuøngvôùi heä trích ly polyme ñeå ñoäng tuï vaø taùch nöôùc trong buøn. Boàn pha hoaù chaát baèng composite; moâtô khuaáy baèng inox; bôm ñònh löôïng. Buøn ñöôïc bôm vaøo ngaên khuaáy troän cuøng polyme roài ñi qua heä thoáng baêng taûi eùp buøn loaïi nöôùc. Buøn sau khi eùp coù daïng baùnh seõ ñöôïc ñoå boû. Phaàn keát Ñeå thieát keá ñöôïc moät heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi, tröôùc phaûi coù caùi nhìn toàng theå veà ngaønh saûn xuaát ñoù, ñieàu naøy giuùp ta xaùc ñònh ñöôïc thaønh phaàn vaø tính chaát nöôùc thaûi. Ñeà xuaát coâng ngheä vaø löïa choïn coâng ngheä thích hôïp. Phaàn naøy quan troïng vì noù quyeát ñònh phöông phaùp naøo, coâng ngheä naøo maø ta choïn mang tính khaû thi nhaát töùc laø hieäu quaû veà moïi maët vaø lyù do choïn coâng ngheä ñoù. Giai ñoaïn tính toaùn kyõ thuaät vaø theå hieän treân baûn veõ. Ñaây laø phaàn chuû yeáu cuûa ñoà aùn. Tuy ôû muùc ñoä ñoà aùn moân hoïc khoâng tính heát toaøn boä daây chuyeàn coâng ngheä nhöng ta phaûi bieát vaø hieåu nguyeân taéc hoaït ñoäng vaø vaän haønh cuûa töøng coâng trình ñôn vò. Vieäc tính toaùn phaûi roõ raøng chính xaùc, cô sôû tính toaùn döïa vaøo taøi lieäu cuï theå. Taøi lieäu tham khaûo [1] Trònh Xuaân Lai – Tính toaùn thieát keá caùc coâng tình xöû lyù nöôùc thaûi NXB Xaây Döïng, naêm 2000 [2] Traàn Hieáu Nhueä – Thoaùt nöôùc vaø xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp, NXB Khoa Hoïc Kyõ Thuaät [3] Nguyeãn Phöôùc Daân – Giaùo trình Xöû Lyù Nöôùc Thaûi {4} Nguyeãn Ngoïc Dung – Xöû lyù nöôùc caáp, NXB Xaây Döïng, 1999 {5] Laâm Minh Trieát (chuû bieân) – Xöû lyù nöôùc thaûi ñoâ thò vaø coâng nghieäp. Tính toaùn thieát keá coâng trình, CEFINEA, vieän Moâi Tröôøng vaø Taøi Nguyeân, 2004 [6] Trònh Xuaân Lai, Caáp nöôùc, taäp 2, Xöû lyù nöôùc thieân nhieân caáp cho sinh hoaït vaø coâng nghieäp, NXB Khoa Hoïc vaø Kyõ Thuaät, 2002 [7] Josepph F. Malina, Frederick G.Pohland – Design of anaerobic processes for the treatment of industrial and municipal waste [8] Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991