A Mở đầu I Đặt vấn đề Việt Nam bước vào giai đoạn chiến lược phát triển 2011 - 2020 với tư cách nước phát triển Mục tiêu phát triển Việt Nam đến năm 2020 trở thành nước công nghiệp theo hướng đại Cùng với phát triển gia tăng lượng nước thải từ hoạt động sản xuất gây áp lực lớn môi trường Nếu xử lý lượng nước thải trì cân sinh thái, cải thiện vệ sinh môi trường, tạo điều kiện phát triển bền vững lâu dài cho loài người Nito photpho hai nguyên tố sống, có mặt tất hoạt độngsống , ngành công nghiệp, hoạt động nông nghiệp N , P hợp chất hóa học gọi thành phần dinh dưỡng phạm trù nước thải đối tượng gây ô nhiễm cho môi trường Hàm lượng nitơ photpho nước thải cao làm ảnh hưởng đến sức khỏe người, đến môi trường với trình xử lý khác hệ thống xử lý Ngành công nghiệp chế biến thủy sản đem lại lợi nhuận không nhỏ cho kinh tế Việt Nhưng bên cạnh lợi ích mà mang lại kinh tế để lại hậu với môi trường sống Ngành chế biến thủy hải sản đưa vào môi trường lượng nước thải lớn, gây ô nhiễm nguồn nước Nước thải ngành chế biến thủy sản có chứa nhiều nito photpho Do vậy, nhóm chúng em thực đề tài : “ Tổng quan phương pháp xử lý nước thải giàu N, P ứng dụng xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản ” Để đưa tranh tổng thể việc xử lý nito - photpho, đồng thời nguồn thông tin tổng hợp cho đề tài khác II Mục đích - Tìm hiểu nguồn gốc nito photpho nước thải - Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải giàu nito photpho - Tìm hiểu ngành công nghiệp chế biến thủy sản :  Tính chất đặc trưng nước thải nhà máy chế biến thủy sản  Quy trình sản xuất chung nhà máy  Thiết kế quy trình xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản III Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp : Tìm hiểu từ tài liệu, công trình nghiên cứu trước nước thải chứa nhiều nito, photpho A Kết nghiên cứu I Tổng quan phương pháp xử lý nito photpho Việt Nam giới Nguồn gốc N P 1.1 Nguồn nước thải sinh hoạt Thành phần nitơ thức ăn người động vật nói chung thể hấp thu phần, phần lại thải dạng chất rắn (phân) chất tiết khác (nước tiểu, mồ hôi) Hợp chất nitơ nước thải hợp chất amoniac, protein, peptid, axit amin, amin thành phần khác chất thải rắn lỏng Trong nước thải sinh hoạt, nitrat nitrit có hàm lượng thấp lượng oxy hoà tan mật độ vi sinh tự dưỡng (tập đoàn vi sinh có khả oxy hoá amoni) thấp Thành phần amoni chiếm 60 - 80% hàm lượng nitơ tổng nước thải sinh hoạt Nguồn phát thải photpho quan trọng nước thải sinh hoạt phân, thức ăn thừa, chất tẩy rửa tổng hợp Lượng photpho có nguồn gốc từ phân ước tính 0,2 - 1,0 kg P/người/năm trung bình 0,6 kg Lượng photpho từ nguồn chất tẩy rửa tổng hợp ước tính 0,3 kg/người/năm Sau hạn chế cấm sử dụng photpho thành phần chất tẩy rửa, lượng photpho giảm xuống, khoảng 0,1 kg/người/năm Nồng độ hợp chất nitơ, photpho nước thải sinh hoạt biến động theo lưu lượng nguồn nước thải: mức độ sử dụng nước cư dân, mức độ tập trung dịch vụ công cộng, thời tiết, khí hậu vùng, tập quán ăn uống sinh hoạt (thức ăn nguội, tự nấu nướng), thay đổi mạnh theo chu kỳ thời gian ngày tháng mức sống tiện nghi cộng đồng Lượng chất thải thường tính theo đầu người (khối lượng khô) Bảng Đặc trưng ô nhiễm nước thải sinh hoạt Thành phần Chất rắn tan Đơn vị mg/l Nồng độ khoảng 350 - 1200 đặc trưng 700 Cặn không tan BOD mg/l mg/l 100 - 350 110 - 400 210 210 TOC COD Nitơ tổng (N) Nitơ tổng (N) P-tổng (P) mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 80 - 240 250 - 1000 20 - 85 20 - 85 - 15 160 500 35 35 P-hữu mg/l 1-5 P-vô mg/l - 10 Nguồn: R Crites, G Tchobanoglous Small and decentralized wastewater management systems WCB/Mc Graw Hill 1998 WEF Biological and chemical systems for nutrient removal Special publication Alexandria USA 1998 1.2 Nguồn gốc từ nước thải công nghiệp Ô nhiễm hợp chất nitơ, photpho từ sản xuất công nghiệp liên quan chủ yếu tới chế biến thực phẩm, sản xuất phân bón hay số ngành nghề đặc biệt chế biến mủ cao su, chế biến tơ tằm, thuộc da Chế biến thực phẩm thải lượng đáng kể hợp chất chứa nitơ, photpho liên quan đến loại thực phẩm chứa nhiều đạm: chế biến thuỷ hải sản, giết mổvà sản xuất thức ăn từ loại thịt, sữa, đậu, nấm Chế biến sữa, sản xuất bơ, mát, chế biến nấm, ươm tơ thải lượng nước thải đáng kể chứa hợp chất nitơ Quá trình sản xuất số loại hoá chất, phân bón, sợi tổng hợp thải lượng lớn hợp chất hữu chứa nitơ, hợp chất dễ bị thuỷ phân môi trường tạo amoniac Nồng độ hợp chất nitơ, photpho nước thải công nghiệp biến động mạnh, không theo mùa vụ mà ngày, sở chế biến thực phẩm sản xuất đồng thời nhiều loại sản phẩm Bảng Nồng độ nitơ tổng nước thải công nghiệp Nguồn Nồng độ nitơ tổng (mg/l) (khoảng) 115 115 - Giết mổ - Giết mổ - Chế biến: + Cá da trơn 33 (28 - 50) + Cua 94 (58 - 138) + Tôm 215 (164 - 266) + Cá 30 - Chế biến rau, quả, đồ uống - Bột, sản phẩm khoai tây - Rượu vang - Hóa chất, phân bón 21 (5 - 40) 40 (10 - 50) + NH3-N 1270 + NO3—N 550 Nguồn:- J Takeda, T Suzuki Technical manual of marine products processing on industrial pollution control Japan environmental consultants Ltd, 1999 1.3 Nguồn thải từ nông nghiệp, chăn nuôi Canh tác nông nghiệp nguyên tắc phải bón phân đạm lân cho trồng yếu tố thiếu đất trồng trọt Trong nhiều trường hợp người ta sử dụng nguồn nước thải để tưới nhằm tận dụng lượng hợp chất nitơ , photpho để làm phân bón cho trồng Trong môi trường nước, urê dễ dàng bị thủy phân tạo thành amoniac khí carbonic: CO(NH2)2 + H2O ⇒ CO2 + NH3 Nguồn nước thải phát sinh chăn nuôi gia cầm, gia súc có lưu lượng nhỏ so với nước sinh hoạt, chủ yếu nước tắm rửa vệ sinh chuồng trại Nước thải từ chuồng trại chăn nuôi chứa lượng chất rắn không tan lớn: phân, rác rưởi, bùn đất, thức ăn thừa rơi vãi, hợp chất hữu chứa nitơ, photpho chiết từ chất thải rắn gặp nước Nồng độ tạp chất nước thải chuồng trại cao từ 50 - 150 lần so với mức độ ô nhiễm nước thải đô thị Nước thải chuồng trại loài nuôi khác có độ ô nhiễm khác thành phần dinh dưỡng phân khác Bảng Thành phần phân tươi số loài nuôi (giá trị trung bình) Phân loài nuôi Độ ẩm (%) N (%) P2O5 (%) K2O (%) Bò thịt 85 0,5 0,2 0,5 Bò sữa 85 0,7 0,5 0,5 Gia cầm 72 1,2 1,3 0,6 Lợn 82 0,5 0,3 0,4 Dê, cừu 77 1,4 0,5 0,2 Nguồn: C H Burton, C Turner Manure management Treatment stategies for sustainable agriculture (2 nd ed.) Wrest park, UK 1998 1.4 Từ nước rỉ rác Rác thải sinh hoạt từ đô thị, thành phố có khối lượng lớn Thành phần chủ yếu rác thải chất hữu (rau, quả, thực vật ) lượng đáng kể tạp chất vô : gạch, sợi, xỉ than, sành, sứ, thuỷ tinh đặc biệt polyme phế thải (bao bì) thường có mặt Thành phần hoá học nước rỉ rác trước hết phụ thuộc vào mức độ phân huỷ rác (nhiệt độ, độ ẩm, tuổi, điều kiện môi trường), chúng khác rõ rệt bãi cụ thể Thành phần hữu chứa nitơ rác chủ yếu protein lượng nhỏ hợp chất axit nucleic, chitin, ure, phospholipit, sản phẩm phân huỷ từ thức ăn, xác động vật So với loại hình nước thải khác, độ dao động đặc trưng ô nhiễm lớn điều kiện thời tiết mức độ phân huỷ thời điểm đánh giá Bảng Đặc trưng ô nhiễm nước rỉ rác số bãi chôn lấp Hà Nội, Quảng Ninh, Nam Định, Hải Phòng, giá trị đặc trưng (a) khoảng dao động (b) Đặc trưng COD (mg/l) a Hà Nội Quảng Ninh Nam Định Hải Phòng 400 - 800 500 - 1200 300 - 500 100 - 1600 211 - 5060 169 – 3160 46 – 825 22 - 2680 a 40 - 100 30 - 80 10 - 40 20 - 50 b 11 - 2735 11 – 1158 – 368 - 570 150 - 500 120 - 350 70 - 250 200 - 600 58 - 852 31 – 1022 10 – 598 21 - 1787 a 200 - 600 300 - 800 80 - 300 250 - 800 b 61 - 873 55 - 1801 17 – 661 29 - 1980 3-5 0,9 - 12,7 - 12 1,1 - 31,6 - 12 0,5 - 18,9 - 16 0,8 - 26,1 B VFA (mg/l) NH3-N (mg N/l) a b TKN (mg N/l) TP (mg P/l) a b Nguồn: Lê Văn Cát Sự biến động chất lượng nước rác - Cở sở khoa học để xây dựng công nghệ xử lý Hội nghị hóa học toàn quốc lần thứ IV 10/2003 (Hóa phân tích môi trường), 146 - 154 Khái quát phương pháp xử lý nito photpho Trước trình bày chi tiết trình xử lý hợp chất Nito – Photpho nước thải, liệt kê phương pháp nghiên cứu số ứng dụng thực tiễn Một số phương pháp sử dụng để xử lý nito, photpho riêng rẽ, số sử dụng để xử lý đồng thời yếu tố 2.1 Xử lý hợp chất N Xử lý hợp chất nitơ thực biện pháp hóa lý (hóa học), vật lý sinh học dựa nguyên tắc chuyển hóa thành hợp chất khác tách loại, cách ly chúng khỏi môi trường nước Xử lý hợp chất nitơ nước thải với mục tiêu cao phương diện công nghệ chuyển hóa chúng dạng khí nitơ Hiệu xử lý giá thành phương pháp khác khả sử dụng phương pháp phụ thuộc vào nồng độ hợp chất nitơ (amoni) nước - Nồng độ amoni nước thải nhỏ 100 mgN/l nước thải sinh hoạt phương pháp vi sinh thích hợp - Nồng độ amoni khoảng 100 - 5000 mg N/l nước thải từ trình phân hủy bùn áp dụng phương pháp vi sinh - Nước thải có nồng độ amoni lớn 5000 mg N/l xử lý theo 2.2 phương pháp hóa lý thuận lợi mặt kỹ thuật kinh tế Xử lý hợp chất P Hầu tất hợp chất photpho không tồn dạng bay điều kiện thông thường, để tách photpho khỏi nước cần phải chuyển hóa chúng dạng không tan trước áp dụng kỹ thuật tách chất lắng như: lọc, lắng tách trực tiếp qua màng thích hợp Xử lý hợp chất photpho dựa nguyên tắc sau: - Kết tủa photphat với ion nhôm, sắt, canxi tạo muối tương ứng có độ tan thấp tách chúng dạng chất rắn - Phương pháp sinh học: thông thường hàm lượng P tế bào chiếm 1,5 - 2,5% khối lượng tế bào khô, số loại hấp thu cao từ 8% Trong điều kiện yếm khí chúng lại thải phần tích lũy dư thừa P tách trực tiếp khỏi nước thông qua thải bùn dư (vi sinh chứa nhiều photpho) tách dạng muối không tan sau xử lý với hệ kết tủa kèm theo - Tách hợp chất P đồng thời với tạp chất khác qua trình màng thích hợp: màng nano, màng thẩm thấu ngược điện thẩm tích Về nguyên tắc hiệu tách lọc qua màng có hiệu suất cao giá thành đắt nên chưa thấy có ứng dụng thực tế 2.3 Xử lý đồng thời hợp chất N P Những phương pháp xử lý đồng thời hợp chất N P trình xử lý đơn lẻ lắng thứ cấp, xử lý bậc hai, xử lý với thủy thực vật Quá trình lắng sơ cấp loại bỏ phần hợp chất nitơ, photpho dạng không tan, tác động đến dạng tan Hiệu loại bỏ nitơ, photpho trình đơn lẻ không cao, đạt mức: - Trong trình xử lý sơ cấp: - 10% N, P - Trong xử lý thứ cấp : 10 - 20% N, P - Xử lý thứ cấp + nitrat hóa : 20 - 30% N, P Khả hấp thu N P thủy thực vật phụ thuộc trực tiếp vào hiệu suất sinh khối thực, tức phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh loài thực vật cụ thể Đồng thời loại bỏ hợp chất N P cách kết tủa chúng với ion magie tạo thành hợp chất có độ tan thấp struvite, MgNH4PO4 Phương pháp thích hợp cho nước thải có nồng độ cao Xử lý nước thải giàu N P phương pháp học hóa lý 3.1 Xử lý học Mục đích tách cặn rắn rác khỏi hỗn hợp nước thải cách thu gom, lắng cặn Có thể dùng song chắn rác, bể lắng để loại bỏ cặn dễ lắng tạo điều kiện xử lý giảm khối tích công trình phía sau + Song chắn rác lưới chắn rác : • Loại bỏ tất tạp chất gây cố trình vận hành hệ thống XLNT tắc ống bơm, đường ốn ống dẫn • Theo cách vớt rác song chắn rác chia làm loại : song chắn rác thủ công dùng nhà máy có công suất nhỏ 0.1 m3/ngày song chắn giới dùng cho trạm có công suất lớn 0.1 m3/ngày + Bể điều hòa : dùng để trì ổn định dòng thải, khắc phục vấn đề vận hành dao động lưu lượng dòng thải gây nâng cao hiệu suất trình cuối dây chuyền sản xuất + Bể lắng : trình lắng sử dụng để loại bỏ tạp chất dạng huyền phù thô khỏi nước thải Theo chức bể lắng phân thành : bể lắng cát, bể lắng sơ cấp bể lắng thứ cấp • Bể lắng cát : nhằm loại bỏ cát sỏi, đá dăm, loại sỉ khỏi nước thải • Bể lắng sơ cấp : Đặt trước công trình xử lý sinh học để giữ lại hợp chất hữu không tan, loại bỏ chất có khả lắng chất nước thải • Bể lắng thứ cấp : Đặt sau công trình xử lý sinh học 3.2 Xử lý hóa lý Sau xử lý học, nước thải chứa nhiều cặn hữu vô có kích thước nhỏ, dùng phương pháp đông keo tụ để loại bỏ chúng Phương pháp học đông keo tụ tách 80-90% hàm lượng cặn nước thải Tuy nhiên phương pháp đòi hỏi chi phí cao không phù hợp với thực tế Ngoài tuyển phương pháp để loại bỏ cặn nước thải, nhiên chi phí đầu tư vận hành cao nên không phù hợp Xử lí nito photpho phương pháp hóa học 4.1 Xử lí nito Hợp chất nito nước thải tồn chủ yếu dạng amoniac/ amoni trình thủy phân hợp chất hữu chứa nito xảy nhanh Trong hệ thống xử lý tồn dạng chất oxy hóa nitrit, nitrat với mức độ phụ thuộc vào hàm lượng amoni ban đầu, tính chất nước thải, điều kiện oxy hóa amoni 4.1.1 Phương pháp trao đổi ion 10 trương dầu mỡ, chất béo có nguồn nước góp phần làm nhiễm bẩn nguồn nước, tác động tiêu cực đến cảnh quan môi trường vùng chịu tác động Nước thải ô nhiễm hữu cao tạo nên môi trường thuận lợi để vi sinh vật phát triển, có nhiều loại vi sinh vật gây bệnh cho người chí có khả trở thành nguồn phát sinh, lan truyền dịch bệnh 2.6 Công nghệ xử lý Nước thải nhà máy chế biến thủy sản đặc trưng hàm lượng ô nhiễm chất hữu nitơ cao Nồng độ BOD ≥ 1000mg/l tổng nitơ ≥ 150mg/l Tỉ lệ BOD/COD khoảng 0.9, xử lý nước thải theo phương pháp sinh học đạt hiệu cao 2.6.1 Quy trình xử lý 46 Hình 15 Quy trình xử lý nước thải thiết kế cho hà máy chế biến thủy sản 2.6.2 Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước thải Nước thải từ trình sản xuất đưa qua song chắn rác nhằm giữ lại tạp chất thô (chủ yếu rác) có nước thải Song chắn rác làm kim loại đặt cửa vào kênh dẫn để tách chất thải có kích thước lớn Các rác thải cào vét mang chôn lấp Sau đó, nước đưa qua bể lắng cát để lắng tạp chất vô đảm bảo cho trình xử lý sâu, cát từ bể lắng dẫn đến sân phơi cát để làm nước đem chôn lấp trải đường Nước tiếp tục đưa sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng nồng độ Tại bể điều hòa, bố trí máy khuấy trộn chìm nhằm mục đích hòa trộn đồng 47 nước thải toàn diện tích bể, ngăn ngừa tượng lắng cặn bể sinh mùi khó chịu Tại bể điều hòa, bổ sung thêm kiềm axit để điều chỉnh pH nước thải Điều hòa lưu lượng phương pháp áp dụng để khắc phục vấn đề sinh dao động lưu lượng, cải thiện hiệu trình xử lý Bơm lắp đặt bể điều hòa để đưa nước lên công trình phía sau Sau đó, nước tiếp tục dẫn qua bể Aerotank Bể Aerotank làm việc chế độ làm thoáng kéo dài với bùn hoạt tính lơ lửng nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục bể Hàm lượng bùn bể tuần hoàn trì từ 4.000-6.000 mg/L Hàm lượng oxy hòa tan (DO) cung cấp thiết bị cấp khí bề mặt Hàm lượng DO vùng hiếu khí 2,2 mg/L diễn trình oxy hóa hiếu khí chất hữu nitrate hóa Trong vùng thiếu khí hàm lượng DO thấp từ 0,5-0,8 mg/L diễn trình khử nitrate Như vậy, bể Aerotank nước thải di chuyển vòng quanh bể theo chiều quay máy sục khí bềmặt, không cần bơm tuần hoàn bùn hoạt tính từ vùng hiếu khí vùng thiếu khí mà đảm bảo trình khử nitơ Nước sau qua bể Aerotank chuyển sang bể lắng thứ cấp Tại đây, bùn lắng xuống đáy bể cáo vét Một phần bùn tuần hoàn lại bể Aerotank (bùn hoạt tính tuần hoàn), phần lại dẫn đến bể chứa bùn rồi đến máy ép bùn nhằm làm giảm độ ẩm thể tích sau đem xử lý Nước tách bùn từ bể nén bùn công đoạn ép bùn dẫn lại bể Aerotank để xử lý lại Nước sau xử lý bể Aerotank lượng chất hữa giảm đáng kể Tuy nhiên chứa nhiều vi trùng có khả gây bệnh Vì vậy, để đảm bảo chất lượng nước trước xả thải cần phải khử trùng giaven, sau thải nguồn tiếp nhận 6.3.Các thông số thiết kế tính toán Xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản (chuyên sản xuất hàng đông lạnh ) với lưu lượng nước thải trung bình 7000m /ngày.đêm Yêu cầu chất lượng nước sau xử lý xả vào nguồn tiếp nhận đạt loại B (QCVN 11 : 2008/ BTNMT ) Yêu cầu tính toán thiết kế mặt công nghệ hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy với thông số sau: Bảng 11 Thành phần nước thải tiêu chuẩn đầu 48 Thành phần Đơn vị đo Hàm lượng Chất rắn lơ lửng COD BOD Tổng nitơ Phốt mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 800 – 2000 700 – 1500 600 – 1300 100 – 350 30 - 70 Cột B QCVN 11: 2008/BTNMT 100 80 50 60 - Lưu lượng trung bình ngày đêm: Qtb = 7000 m3/ngày.đêm Lưu lượng trung bình giờ: Q = 292 m3/h Nhà máy xử lý làm việc liên tục ca (24/24) Các thông số tính toán a Song chắn rác Các giá trị thông dụng cho song chắn rác : Bảng 12 Các thông số thông dụng cho song chắn rác Chỉ tiêu Cào rác thủ công Cào rác giới Kích thước - Bề rộng ( mm) – 15 - 15 - Bề dày ( mm) 25 – 38 25 - 38 Khoảng cách giữu ( mm) 25 – 50 15 - 75 Độ nghiêng song chắn rác theo trục thẳng đứng ( độ ) 30 – 45 - 30 Vận tốc dòng chảy 0.3 – 0.6 0.3 – 1.0 Nguồn : wastewater engineering : treatment, reuse, disposal 1991 Như : giá chọn cho việc tính toán song chắn rác : Qtb = 292 m3/h Chiều sâu lớp nước h1 = 0,5m Vận tốc nước chảy kênh: v = 0,2 m/s Vận tốc nước chảy qua song chắn rác ứng với Qmax vs = 0.3 m/s 49 Chọn góc nghiêng song chắn rác α = 60° Góc mở rộng φ= 20° (tránh tượng chảy rối) Chiều rộng kênh dẫn Bk = 0,2 m Tiết diện hình chữa nhật, khoảng cách b = 15 mm, bề rộng chắn S = 10 mm, bề dày 30mm Hệ số tổn thất gây hình dạng tiết diện β=2,42 Hệ số vượt tải kh = , hệ số tính đến thu hẹp dòng thải kz = 1,05 Tính toán: Lưu lượng nước thải lớn qua song chắn rác: Qmax = Qtb.kh = 292 * = 584 m3/h = 0,16 m3/s Số khe hở chắn: Chiều rộng buồng chắn rác: Bs = S(n - 1) + b.n = 10.10-3(78- 1) + 15.10-3.78 = 1,94 m Chiều dài đoạn mở rộng trước song chắn: Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn: l2 = 0.5.l1 = 0.5 * 0.55 = 1,2 m Hệ số: Sau song chắn rác phải hạ thấp đáy chiều cao h s (độ tổn thất cột nước) để không làm thay đổi vận tốc nước Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m, chiều cao công tác m , chiều dài song chắn rác là: ls = (hbv + hct)/sinα = (0,3 + 1)/sin60° = 1,5 m Chọn l3=ls Chiều dài xây dựng đoạn mương là: L = l1 + l2 + l3 = 2,4 + 1,2 + 1,5 = m Ta có sơ đồ : 50 0,3m Hình 16 Bản vẽ mặt mặt cắt song chắn rác 51 b Bể lắng cát Các thông số thiết kế: Chọn kiểu bể lắng ngang với lưu lượng thải Qmax = 400 m3/h, Qmin = 100 m3/h Vận tốc chuyển động nước bể v = 0,2 m/s Q max v = 0,15 m/s Qmin Hạt có kích thước d = 0,2 mm Chọn góc thu nhỏ θ = 45°, chiều cao công tác bể H = 0,5 m Tính toán : Do bể lắng cát nằm trước bể điều hòa nên diện tích bề mặt bể (F) phải tính theo Qmax: ( theo Bảng tải trọng bề mặt Trịnh Xuân Lai 2000 d = 0,2 mm U = 18,7 m/s ) Gọi L chiều dài, B chiều rộng bể hình chữ nhật, ta có tỷ số: Chiều rộng phần bể hình chữ nhật: Hệ số K = Qmin/Qmax = 100/400 = 0,25 Góc thu nhỏ θ = 45° → cotθ = Chọn b/B = 0,1 → m = 0,35 (trong b chiều rộng đoạn kênh thu nhỏ, m hệ số phụ thuộc góc tới cửa tràn) Vậy chiều dài đoạn thu hẹp 2b = 2.0,15 = 0, m Sau bể lắng cát, phải hạ thấp đáy kênh xuống đoạn P (độ chênh): Vậy, sau bể lắng cát phải hạ thấp đáy xuống 12 cm Chọn chiều cao bảo vệ bể lắng cát h bv = 0,5 m Vậy chiều cao xây dựng bể là: hxd = H + hbv = 0,5 + 0,5 = 1m 52 Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể: c Bể điều hòa Nguyên lý làm việc: Nước từ bể lắng tự chảy vào điều hòa Trong bể điều hòa có lắp hệ thống ống cung cấp khí làm xáo trộn dòng nước Nhờ vậy, nước trở nên đồng nồng độ Ngoài ra, bổ sung thêm kiềm axit để điều chỉnh pH nước Tính toán: Thể tích tích lũy bể điều hòa: Vtích lũy = Vvào(t) + Vvào(t-1) Lưu lượng nước bơm ra: Qbơm = Qtb.t Lưu lượng nước thay đổi: Qthay đổi = Qbơm - Vtích lũy Thể tích bể điều hòa: Wthực tế = Số dương lớn - Số âm nhỏ Thể tích bể điều hòa thực tế: Wthực tế = Wtính toán + 10-20% Wtính toán Bảng 13: Các thông số tính toán cho bể điều hòa Giờ V vào (m3) 10 11 12 13 14 15 16 17 270 285 276 270 295 334 362 388 400 212 215 193 276 285 334 280 380 V tích lũy (m3) 270 555 831 1101 1396 1730 2092 2480 2880 3092 3307 3500 3776 4061 4395 4675 5055 Q bơm (m3) 292,5 585 877.5 1170 1462.5 1755 2047.5 2340 2632.5 2925 3217.5 3510 3802.5 4095 4387.5 4680 4972.5 Qtb (m3/h) 292.5 Q thay đổi (m3) 22.5 30 46.5 69 66.5 25 -44.5 -40 -247.5 -167 -89.5 10 26.5 34 -7.5 -82.5 53 18 19 20 21 22 23 24 400 327 285 301 286 264 145 5455 5782 6067 6368 6654 6918 7063 5265 5557.5 5850 6142.5 6435 6727.5 7020 -190 -224.5 -217 -226 -219 -190.5 -43 Thể tích bể điều hòa : 69 – ( - 247.5 ) = 316.5 ( m3) Vậy, thể tích bể điều hòa thực tế là: Wthực tế = 316.5 + 316.5.10% = 348 (m3) Chọn bể điều hòa với chiều dài L = 15 m, chiều rộng B = 8m, chiều cao bể H=3 m Lượng không khí cần sục vào bể điều hòa là: Q kk = qkk.Wthực tế (qkk = 0,01-0,013 m3/m3/phút, lượng không khí cần sục 1m3 bể phút, chọn qkk = 0,013 m3/m3/phút) Qkk = 0,013 348 = 4,5 (m3/m3/phút) Do nước thải có chất rắn lơ lửng tổng số TSS > 500 mg/l nên phải chọn bể điều hòa khuấy trộn khí Trong bể điều hòa có hố tập trung cặn thiết bị xả cặn d Bể Aerotank Nguyên tắc hoạt động Nước từ bể lắng đợt I chảy vào bể Aerotank Trong bể, chất lơ lửng đóng vai trò hạt nhân vi khuẩn cư trú, sinh sản phát triển dần lên thành cặn gọi bùn hoạt tính Vi khuẩn sử dụng chất hữu nước thải làm nước thải làm thức ăn Vì vậy, sau qua bể Aerotank, nước thải xử lý hầu hết hợp chất hữu Quá trình làm chất bẩn có nước thải bể Aerotank diễn theo hai dòng chảy hỗn hợp nước thải lượng bùn tuần hoàn Các thông số thiết kế 54 Tính bể aerotank : Để tính toán bể aerotank sau bể điều hòa phải dựa sở thực nghiệm, phụ thuộc chế độ làm việc bể điều hòa Thể tích bể xác định sau: (1) Trong đó: V- thể tích bể aerotank, m3; Q- lưu lượng nước thải, m3/ngày đêm; S0- hàm lượng BOD5 nước thải đầu vào, mg/l; Sb- hàm lượng bùn hoạt tính bể aerotank, mg/l (kg/m 3), trình hoạt động bể, số cần trì mức 3-6 kg/m3; F/m- tỉ lệ khối lượng vi sinh tải lượng bùn bể aerotank, kg BOD5/kg MLSS/ngày đêm Tùy theo yêu cầu nước thải đầu mà chọn tỉ lệ F/m Bảng trình bày mối liên hệ tỉ lệ F/m vào cấp độ yêu cầu nước thải đầu Bảng 14: Sự phụ thuộc tỉ lệ F/m hiệu suất xử lý hệ thống Tỉ lệ F/m Hiệu suất xử lý BOD5 Kg BOD5/ kg MLSS/ngàyđêm % 0,0 – 0,2 95 – 90 0,2 – 0,4 90 – 85 0,4 – 0,5 85 – 50 Nguồn : Viện Công nghệ môi trường - Trung tâm KHTN&CN Quốc gia Tính toán nhu cầu cấp ôxy Nhu cầu cấp ôxy ngày đêm cho qui trình xử lý vi sinh khử nitơ sau: Qo = 1,2*BOD5 + DO*Q + NOD* N (2) Trong đó: Qo - nhu cầu ôxy cho toàn trình xử lý, kg/ngày đêm; BOD5 - nhu cầu ôxy sinh hóa, kg BOD 5/ngày đêm, xác định theo cách sau: BOD5 = Q*(S0 - S1) (3) Trong đó: S1 - hàm lượng BOD5 nước thải xử lý, mg/l kg/m3 55 DO - hàm lượng ôxy hòa tan bể aerotank, mg/l Trong điều kiện khí hậu Việt Nam, số 2-4 mg/l; NOD - nhu cầu ôxy cho trình nitrat hóa khử nitơ kg nitơ, kgO2/kgN Trong tính toán, sử dụng giá trị NOD = 4,3 - 4,7 kgO2/kgN N - khối lượng nitơ cần xử lý ngàyđêm, kgN/ngày Giá trị nhu cầu ôxy thực tế xác định theo công thức sau: oth =k* Qo =(1,1-1,3) Qo ( 4) Trong k - hệ số hiệu chỉnh, k = 1,1 ÷ 1,3 Tính độ sinh trưởng bùn (tuổi bùn): Độ sinh trưởng bùn thông số quan trọng toán thiết kế, xác định theo công thức sau: (5) Trong đó: (SA) - độ sinh trưởng bùn, ngàyđêm; MLSS - tải lượng bùn hoạt tính, kg/ngàyđêm y - số định mức, phụ thuộc vào tỉ lệ F/m Giá trị số chọn theo bảng Trong điều kiện khí hậu Việt Nam nhận giá trị (SA)>10 ngày Bảng 15: Sự phụ thuộc số y bùn hoạt tính vào tỉ lệ F/m Tỉ lệ F/m Y kg BOD5/kg MLSS/ngàyđêm kgMLSS/kg BOD5ngày 0,0 – 0,2 0,5 – 0,8 0,2 – 0,4 0,8 – 1,0 0,4 – 0,5 1,0 – 1,3 Nguồn : Viện Công nghệ môi trường - Trung tâm KHTN&CN Quốc gia e Bể lắng thứ cấp Nguyên tắc hoạt động: 56 Nước thải theo máng phân phối vào bể đập tràn thành mỏng tường đục lỗ xây dựng đầu bể, nước chảy theo phương ngang vào bể đến máng thu nước, tới máng thu xả chất sau nước tới mương dẫn nước chất xả đồng thời (các cặn ngừng chuyển động chạm đáy bể) Lượng cặn tách khỏi bể lắng phụ thuộc vào: nồng độ cặn ban đầu, đặc tính cặn (hình dạng, kích thước, trọng lượng riêng, tốc độ rơi,…), thời gian lưu nước bể Hiệu suất lắng đạt khoảng 60% Vận tốc dòng nước chảy bể lắng thường chọn không lớn 0,01 m/s, thời gian lưu từ - 3h Tính toán: Nói chung, số liệu để tính toán bể lắng đợt hai sau Aerotank phải dựa sở thực nghiệm, phụ thuộc chế độ làm việc Aerotank Thông số thiết bị lắng diện tích lắng bể Diện tích lắng xác định theo công thức sau: (6) Trong đó: Slang- diện tích lắng, m2; Qmax.b.h- lưu lượng bùn cực đại thiết bị lắng, kg/h, tính theo công thức sau: v- vận tốc lắng bùn hay tải lượng lắng bề mặt, m3/m2/giờ Qmax.b.h=Qmax.Sb.SVI (7) Qmax.- lưu lượng nước thải cực đại, m3/h; Sb- nồng độ bùn hoạt tính bể aerotank, kg/m3; SVI - số thể tích bùn hoạt tính, ml/g m3/kg Trong tính toán hệ thống xử lý thường nhận giá trị SVI=80-100ml/g, với giá trị lớn (SVI>150 ml/g), bùn khó lắng f Bể khử trùng Sau giai đoạn xử lý học, hóa lý sinh học, song song với việc làm giảm nồng độ chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định số lượng vi trùng giảm đáng kể đến 90 - 95% Tuy nhiên, lượng vi trùng lại nước 57 cao quy chuẩn cho phép, cần phải thực giai đoạn khử trùng nguồn nước Trong hệ thống dùng Clo lỏng để khử trùng, sở phương pháp dùng chất oxy hóa mạnh để oxy hóa tế bào vi sinh vật tiêu diệt chúng Ưu điểm phương pháp vận hành đơn giản, rẻ tiển hiệu suất cao chấp nhận Phản ứng thủy phận Clo nước thải xảy sau: Cl2 + H2O HCl + HOCl HOCl axit yếu, không bền vững dễ dàng bị phân hủy HCl Oxy nguyên tử: HOCl HCl + O bị phân ly thành HOCl H+ + HOCl, O, chất oxy hóa mạnh, có khả tiêu diệt vi trùng 58 B KẾT LUẬN Với phát triển công nghiệp nước ta nay, vấn đề môi trường cần phải trọng Việc xây dựng hệ thống xử lý quan trọng nhằm giảm áp lực nước thải, khí thải, rác thải lên môi trường Nước thải có thành phần tính chất đặc trưng cho loại hình sản xuất khác Trong loại nước thải giàu Nitơ Photpho quan tâm nghiên cứu đặc tính, nguồn gốc, đặc biệt hệ thống xử lý Có nhiều biện pháp xử lý nước thải giàu nitơ photpho hiệu biện pháp sinh học, sử dụng thực vật hay hệ vi sinh vật Trong ngành công nghiệp nuôi trồng, đánh bắt chế biến thủy sản ngành kinh tế quan trọng Việt Nam Nước thải ngành có hàm lượng nitơ photpho tương đối cao Việc áp dụng biện pháp sinh học hiệu nhất, đảm bảo hiệu xử lý nitơ photpho cao Trên sở phân tích đánh giá tiêu chí kỹ thuật, kinh tế, tiêu chuẩn thải xin đề xuất, lựa chọn xây dựng sở lý thuyết cho sơ đồ dây chuyền công nghệ phù hợp với điều kiện xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản Việt Nam Sơ đồ dây chuyền công nghệ : Nước thải -> song chắn rác -> bể lắng cát -> bể điều hòa -> bể aerotank -> bể lắng -> Kênh dẫn nước để khử trùng -> Nguồn tiếp nhận 59 C Tài liệu tham khảo Lý Thị Thu Hà Bài giảng xử lý nước thải Đại học nông nghiệp Hà Nội Lý Thị Thu Hà Bài giảng Ô nhiễm môi trường Đại học nông nghiệp Hà Nội Lê Văn Cát Xử ly nước thải thủy sản : số kinh nghiệm xây dựng vận hành thực tiễn Lê Văn Cát Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải NXB thống kê, Hà Nội, 2002 Lê Văn Cát Sự biến động chất lượng nước rác - Cở sở khoa học để xây dựng công nghệ xử lý (Hóa phân tích môi trường), 146 - 154 Lương Đức Phẩm Xử lý nước thải biện pháp sinh học NXBKHKT Trần Mai Phương, Lê Văn Cát Tách protein nước thải giết mổ phương pháp kết tủa keo tụ Nguyễn Xuân Thành Giao trình công nghệ sinh học xử lý môi trường R Crites, G Tchobanoglous Small and decentralized wastewater management systems WCB/Mc Graw Hill 1998 WEF Biological and chemical systems for nutrient removal Special publication Alexandria USA 1998 10.J Takeda, T Suzuki Technical manual of marine products processing on industrial pollution control Japan environmental consultants Ltd, 1999 11.C H Burton, C Turner Manure management Treatment stategies for sustainable agriculture (2 nd ed.) Wrest park, UK 1998 12.Lê Văn Cát Sự biến động chất lượng nước rác - Cở sở khoa học để xây dựng công nghệ xử lý Hội nghị hóa học toàn quốc lần thứ IV 10/2003 (Hóa phân tích môi trường), 146 - 154 13.Wastewater engineering : treatment, reuse, disposal 1991 14.Tài liệu.vn 15.Hoahoc.ac.vn 60 [...]... ở các dạng: P hữu cơ, photphat đơn (H2PO4-, HPO42-, PO43-) tan trong nước, poly photphat và photpho trong tế bào Trong đó h p chất polyphotphat, h p chất hữu cơ chứa photphat chiếm tỷ lệ lớn Bảng 6 H p chất Photpho và khả năng chuyển hóa H p chất Photpho hữu cơ Photphat đơn Photphat trong tế bào Khả năng chuyển hóa Phân hủy thành photphat đơn và trùng ngưng Tan, phản ứng tạo muối, tham gia phản ứng. .. thời phản ứng thủy phân cyanat cũng tăng theo: CNO- + 2H2O ↔ NH3 + CO32Nếu phản ứng chỉ dừng lại ở sản phẩm trung gian cyanat thì bước thủy phân sẽ xảy ra tự động và sản phẩm cuối cùng của nó là amoniac 4.2 Xử lý h p chất photpho 3H p chất photpho tồn tại chủ yếu ở các dạng : photphat đơn (PO4 ), polyphotphat (P2 O7) và h p chất hữu cơ chứa photphat Biện ph p hiệu quả nhất hiện nay trong công nghệ xử lý. .. các chỉ số N, P, COD, BOD của nước xuống mức cho ph p Xử lý nước thải băng biện ph p sinh học trong điều kiện tự nhiên thường p dụng với các loại nước thải công nghi p có độ nhiểm bẩn không cao a .Phương ph p xử lý nước thải bằng hồ sinh học Hồ sinh học được sử dụng để sử lý nước thải thường là hồ được thiết kế trên nền đất có độ sâu khác nhau tùy thuộc vào mục tiêu quy định Hồ sinh học dùng xử lý. .. hành trong thiết bị kín và được gọi là oxyten 31 Xử lý nước thải giàu N và P bằng phương ph p kỵ khí Vào những năm 19 quá trình phân hủy kỵ khí được ứng dụng rộng rãi trong xử lý bùn thải và ph n, sau đó phương ph p này được p dụng cho XLNT nhờ có những ưu điểm sau: - Khả năng chịu tải trọng cao so với quá trình xử lý hiếu khí; - Thời gian lưu bùn không phụ thuộc vào thời gian lưu nước Một lượng sinh... của phương ph p: hiệu quả xử lý cao, ổn định, có thể sử dụng bùn thải để làm phân bón Nhược điểm của phương ph p: Sinh ra một lượng lớn b n, giá thành xử lý cao, đặc trưng quan trọng nhất của một quá trình kết tủa là tích số tan + Kết tủa đồng thời amoni và photphat Một số nguồn thải chứa đồng thời photphat và amoni với hàm lượng khá cao như nước thải chế biến thủy s n, nước giết mổ, nước thải chuồng... bằng biện ph p hóa học 5.2.2 Các Biện ph p sinh học 5.2.2.1 Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên Cở sở khoa học của phương ph p ph p này là dựa vào khả năng tự làm sạch của nước dưới tác dộng của các tác nhân sinh học trong tự nhiên Nghĩa là thông qua các hoạt động tổng h p của các tác nhân từ động vật, thực vật đến VSV để làm biến đổi nguồn nước thải bị nhiễm bẩn bởi các h p chất hữu cơ và vô cơ... khoảng vài cm / tuần Các cơ chế xử lý diển ra là : một phần nước thải có thể đi vào nước ngầm, một phần sử dụng bởi thực vật, một phần bốc hơi thông qua quá trình bốc hơi nước và hô h p của thực vật + Cánh đồng lọc nhanh : là việc đưa nước thải vào các kênh đào ở khu vực đất có độ thấm lọc cao ( mùn pha cát, cát ) với một lượng n p lớn + Cánh đồng chảy tràn : là phương ph p xử lý nước thải trong đó nước. .. khuẩn(C5H7O2N)+CO2 + H2O - ∆H - Phân hủy nội bào: 27 C5H7O2N + O2 Enzyme → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ∆H b Các phương ph p xử lý hiếu khí nước thải + Phương ph p xử lý nước thải bằng bể sục khí Aerotank: Đây là công trình xử lý nước thải có dạng bể được thực hiện nhờ bùn hoạt tính : Hình 3 Sơ đồ xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính được phát minh bởi Arden và Lockett năm 1914 tại... phosphat sắt hình thành thường ở dạng gel và hiếm khi có thành phần ổn định Đặc điểm của phương ph p Đưa vào nước những ion của muối dùng Khi dùng dư muối sắt sẽ làm giảm pH của nước thải so phản ứng thủy phân của chúng giải phóng ra H+ Do sử dụng muối sắt (II) để kết tủa phosphat tạo ra sản phẩm khó lắng hoặc là tạo phức với chất hữu cơ có mặt trong nước thải mà không có khả năng lắng Vì vậy phương ph p. .. lý nước thải hiện nay là tạo ra muối photphat ít tan với nhôm, sắt và canxi Trong một số trường h p có thể sử dụng phương ph p trao đổi ion 4.2.1 Kết tủa photphat Tạo muối photphat ít tan với sắt, nhôm và canxi + Dùng Ca2+ 12 H p chất Canxi sử dụng để xử lý nước thải thường được tiến hành với vôi tôi Đồng thời sự hình thành các h p chất của canxi với phosphat xảy ra phản ứng tạo thành CaCO3 từ độ cứng ... quát phương ph p xử lý nito photpho Trước trình bày chi tiết trình xử lý h p chất Nito – Photpho nước thải, liệt kê phương ph p nghiên cứu số ứng dụng thực tiễn Một số phương ph p sử dụng để xử lý. .. (khí) b Xử lý photpho H p chất photpho nước thải chăn nuôi tồn dạng: P hữu cơ, photphat đơn (H2PO4-, HPO42-, PO43-) tan nước, poly photphat photpho tế bào Trong h p chất polyphotphat, h p chất... ∆H b Các phương ph p xử lý hiếu khí nước thải + Phương ph p xử lý nước thải bể sục khí Aerotank: Đây công trình xử lý nước thải có dạng bể thực nhờ bùn hoạt tính : Hình Sơ đồ xử lý nước thải