Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Nguồn gốc phát sinh chất ô nhiễm nước thải 1.1.1 Quy trình sản xuất nhà máy 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải 1.2 Thành phần tính chất nước thải 1.2.1 Tính chất nước thải 1.2.2 Thành phần nước thải 1.3 1.2.2.1 Các chất hữu 1.2.2.2 Chất rắn lơ lửng 1.2.2.3 Chất dinh dưỡng 1.2.2.4 Vi sinh vật Các phương pháp xử lý nước thải 1.3.1 Phương pháp học 1.3.2 Phương pháp hóa lí 1.3.3 Phương pháp sinh học 1.4 Bản thông số nồng độ chất nước thải loại A Chương 2: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH XỬ LÝ 2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý 2.2 Dây chuyền công nghệ 2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 10 2.3.1 Song chắn rác 10 2.3.2 Bể tập trung 11 2.3.3 Bể lắng cát 11 2.3.4 Bể điều hòa 12 2.3.5 Bể UASB 13 2.3.6 Bể lắng ly tâm đợt 14 2.3.7 Bể Aerotank 14 2.3.8 Bể lắng ly tâm đợt 15 SVTH: Dụng Văn Kiện Lớp 08SH Đồ án công nghệ 2.3.9 GVHD: TS Bùi Xuân Đông Bể khử trùng 15 2.3.10 Máy ép bùn 16 2.3.11 Sân phơi cát 17 Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 18 3.1 Xác định lưu lượng nước thải 18 3.2 Tính toán công trình đơn vị 19 3.2.1 Song chắn rác 19 3.2.2 Bể tập trung 21 3.2.3 Bể lắng cát 21 3.2.4 Bể điều hoà 23 3.2.5 Bể phản ứng kị khí UASB 24 3.2.6 Bể lắng ly tâm đợt 29 3.2.7 Bể Aerotank 31 3.2.8 Bể lắng ly tâm đợt 36 3.2.9 Bể khử trùng chlorine 38 3.2.10 Máy ép bùn 39 3.2.11 Sân phơi cát 40 3.3 Tổng kết thiết bị trạm xử lý nước thải 41 Chương 4: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG BỂ UASB 42 4.1 Các trình sinh hóa 42 4.2 Cấu tạo 44 4.3 Nguyên tắc hoạt động 44 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hoạt động bể UASB 45 4.4.1 Thời gian lưu 45 4.4.2 Nhiệt Độ 45 4.4.3 pH 45 4.4.4 Tính chất chất 46 4.4.5 Các chất dinh dưỡng đa lượng vi lượng 46 4.4.6 Các chất độc 46 4.5 Ưu, nhược điểm 47 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 SVTH: Dụng Văn Kiện Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông MỞ ĐẦU Theo thống kê nước ta có 300 sở chế biến thuỷ sản, khoảng 220 nhà máy chuyên sản xuất sản phẩm đông lạnh phục vụ xuất có tổng công suất 200 tấn/ngày Thiết bị công nghệ đánh giá có mức đổi nhanh so với ngành công nghiệp khác so với giới bị coi chậm Đó nguyên nhân tạo tác động xấu cho môi trường [6] Lượng chất thải lỏng chế biến thuỷ sản coi quan trọng nhất, nhà máy chế biến đông lạnh thường có lượng chất thải lớn so với sở chế biến hàng khô, nước mắm, đồ hộp, bình quân khoảng 50.000m3/ngày Thách thức đặt tải lượng ô nhiễm xí nghiệp chế biến thuỷ sản gây lớn không xử lý thành viên “tích cực” làm tăng mức độ ô nhiễm môi trường sông rạch xung quanh khu chế biến Ô nhiễm nước thải chế biến thuỷ sản nhiều chưa nhận lúc đầu kênh rạch khả pha lỏng tự làm nước với lượng thải tích tụ ngày nhiều chúng làm xấu nguồn nước mặt sông, rạch, ao, hồ sống khu dân cư xung quanh Ngoài nước thải ngành chế biến khả lan truyền dịch bệnh từ xác thuỷ sản bị chết, thối rữa , điều đáng quan tâm gây ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động, đến môi trường nuôi trường nuôi trồng thuỷ sản, đến phát triển bền vững ngành [6] Do tính nghiêm trọng thế, sau đề tài “Thiết kế hệ thống xử lí nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với suất 10 sản phẩm / ngày Chất lượng nước thải đạt loại A” để góp phần bảo vệ sức khỏe người dân, người lao động môi trường xung quanh SVTH: Dụng Văn Kiện Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Nguồn gốc phát sinh chất ô nhiễm nước thải 1.1.1 Quy trình sản xuất nhà máy Tùy thuộc vào loại nguyên liệu mà công nghệ sản xuất có nhiều công đoạn xử lý riêng biệt Sau quy trình chế biến chung công ty thủy sản đông lạnh: Nguyên liệu Nước Tiếp nhận bảo Nước thải Rửa sơ Nước thải Phân loại Loại bỏ nội trạng phần không cần thiết Xử lý Nước Rửa Nước thải Làm Xếp khuôn Nước Lạnh đông Nước Ra khuôn Nước không cần xử Nước thải Đóng gói Trữ đông SVTH: Dụng Văn Kiện Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải Qua dây chuyền công nghệ sản xuất nhà máy thủy sản đông lạnh, ta nhận thấy nước thải tạo qua công đoạn sau: - Công đoạn tiếp nhận bảo quản nguyên liệu: lượng nước thải chảy từ công đoạn lượng đá ướp nguyên liệu chảy - Công đoạn rửa sơ - Cồng đoạn rửa, làm nguyên liệu sau cắt bỏ nội tạng phần không cần thiết - Công đoạn lạnh đông sản phẩm: lượng nước thải từ trình làm mát phá băng Lượng nước không chứa nhiều chất bẩn không cần xử lý - Công đoạn khuôn sản phẩm sau đông lạnh: lượng nước thải sỉnh tách sản phẩm khỏi khuôn sau làm lạnh Ngoài nước thải tạo từ trình khác: - Từ trình rửa thiết bị, nhà xưởng, dụng cụ chứa nguyên liệu sản phẩm - Từ trình làm nguội máy móc phá băng dàn lạnh - Nước thải sinh hoạt nhà máy 1.2 Thành phần tính chất nước thải [5] 1.2.1 Tính chất nước thải Nước thải từ trình tiếp nhận chế biến sản phẩm thường có màu nâu xám phân hủy nucleoprotein, lipit, photphat với mùi đặc trưng trình thối rửa, loại vi khuẩn yếm khí ký sinh sống thể loài vi khuẩn hiếu khí sống da mang cá phân giải loại axit amin thành chất gây mùi H2S, CH4, NH3… Tùy thuộc vào chủng loại sản phẩm mà mùi dao động từ mùi nhẹ đến nặng Đặc biệt nước thải từ trình chế biến tôm, mực bạch tuộc có mùi nặng Màu sắc nước thải thay đổi theo sản phẩm chế biến ngày Màu nước thải từ màu đến màu đậm Riêng nước thải bể tập trung thường có màu xám đến đen trình tự phân hủy hợp chất hữu nhóm men như: proteaza, lipaza, polipeptid aminoaxit Nên nước thải chế SVTH: Dụng Văn Kiện Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông biến thủy sản có hàm lượng chất ô nhiễm cao không xử lý gây ô nhiễm nguồn nước mặt nước ngầm khu vực 1.2.2 Thành phần nước thải 1.2.2.1 Các chất hữu Các chất hữu chứa nước thải chế biến thủy sản chủ yếu dễ bị phân hủy Trong nước thải chứa chất cacbonhydrat, protein, chất béo… Khi xả vào nguồn nước làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan nước vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để phân hủy chất hữu Nồng độ oxy hòa tan 50% bão hòa có khả gây ảnh hưởng đến phát triển tôm, cá Oxy hòa tan giảm không gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà làm giảm khả tự làm nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp 1.2.2.2 Chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục có màu, hạn chế độ sâu tầng nước ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới trình quang hợp tảo, rong riêu… Chất rắn lơ lửng tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) gây bồi lắng lòng sông cản trở lưu thông nước tàu bè 1.2.2.3 Chất dinh dưỡng Nồng độ chất nito, photpho cao gây tượng phát triển bùng nổ loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo bị chết phân hủy gây nên tượng thiếu oxy Nếu nồng độ oxy giảm tới gây tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước thủy vực Ngoài ra, loài tảo mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên ánh sáng Quá trình quang hợp thực vật tầng bị ngưng trệ Tất tượng gây tác động xấu tới chất lượng nước, ánh hưởng tới hệ thủy sinh, nghề nuôi trồng thủy sản, du lịch cấp nước Amoniac độc cho tôm, cá dù nông độ nhỏ Nông độ làm chết tôm, cá từ 1,2 – mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ amoniac không vượt 1mg/l 1.2.2.4 Vi sinh vật Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh trứng giun sán nguồn nước nguồn ô nhiễm đặc biệt Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm SVTH: Dụng Văn Kiện Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông bẩn hay qua nhân tố lây bệnh truyền dẫn bệnh dịch cho người bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính Bảng 1.1 Thành phần nước thải chế biến thủy sản đông lạnh Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị pH - 5,9 – SS mg/l 100 – 300 COD mgO2/l 694 – 2070 BOD5 mgO2/l 391 – 1539 Ntổng mg/l 30 – 100 Ptổng mg/l – 50 Dầu mỡ mg/l 2,4 – 100 Nguồn: Tổng cục môi trường, 2009 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải [5] 1.3.1 Phương pháp học Xử lý học nhằm mục đích loại bỏ tạp chất không tan rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, tạp chất nổi… khỏi nước thải, điều hòa lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm nước thải Các công trình xử lý học nước thải thủy sản thông dụng như: song chắn rác, lưới lọc, bể lắng, bể điều hòa 1.3.2 Phương pháp hóa lí Cơ sở phương pháp hóa lý đưa vào nước thải chất phản ứng đó, chất phản ứng với tạp chất bẩn nước thải có khả loại chúng khỏi nước thải dạng cặn lắng dạng hòa tan không độc hại Các phương pháp hóa lý thường sử dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản trình keo tụ, trung hòa kết tủa cặn , oxy hóa khử, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi… 1.3.3 Phương pháp sinh học Cơ sở phương pháp xử lí sinh học nước thải dựa vào khả oxy hóa liên kết hữu dạng hòa tan không tan vi sinh vật Chúng sử dụng liên kết nguồn thức ăn chúng để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản vi sinh vật SVTH: Dụng Văn Kiện Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông Phương pháp sử dụng để xử lý hoàn toàn chất hữu có khả phân hủy sinh học nước thải Các phần xử lý sinh học thường đặt sau nước thải xử lý sơ qua trình xử lý học, hóa lý Các phương pháp sinh học phân chia dựa sở khác nhau, chia thành hai loại sau: - Xử lý sinh học hiếu khí biện pháp xử lý nước thải sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí Đảm bảo hoạt động sống chúng cần cung cấp oxy liên tục trì nhiệt độ khoảng 20 – 40oC - Xử lý sinh học yếm khí biện pháp sử dụng vi sinh vật yếm khí để loại bỏ chất hữu có nước thải Ngoài có công trình xử lý sinh học điều kiện tự nhiên như: hồ sinh học, hệ thống xử lý thực vật nước, cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, đất ngập nước… 1.4 Bản thông số nồng độ chất nước thải loại A Bảng 1.2 Bảng giá trị số thông số nồng độ chất nước thải loại A Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị tới hạn Ph - 5,9 – Mùi - Không khó chịu SS mg/l 50 COD mgO2/l 50 BOD5 mgO2/l 30 Ntổng mg/l 15 Ptổng mg/l Dầu mỡ mg/l Nguồn: TCVN 5945:2005 SVTH: Dụng Văn Kiện Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông Chương 2: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH XỬ LÝ 2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý Việc lựa chọn phương pháp xử lý tối ưu phụ thuộc vào nhiều yếu tố chất lượng nước thải sau xử lý đạt loại A, thành phần, tính chất nước thải đầu vào, diện tích mặt bằng, vốn đầu tư… Căn vào yếu tố lựa chọn hệ thống xử lý nước thải phương pháp học kết hợp với phương pháp xử lý sinh học khử trùng, phương pháp sinh học đóng vai trò quan trọng 2.2 Dây chuyền công nghệ Nước thải Song chắn rác Rác Bãi rác Bể tập trung Bùn dư Bể lắng cát Sân phơi cát Bể điều hòa Cát đem san lấp đường Bể UASB Bể lắng ly tâm Bể Aeroten Máy ép bùn Tuần hoàn bùn Phân vi sinh Bể lắng ly tâm Bùn dư Khử Clo Nước xử lý SVTH: Dụng Văn Kiện Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông 2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ [1] Nước thải từ công đoạn khác trình sản xuất với nước thải sinh hoạt theo đường ống dẫn chung đưa vào hệ thống xử lý Tại nước thải xử lý qua công trình đơn vị sau: 2.3.1 Song chắn rác Mục địch: Được sử dụng để giữ lại cặn bẩn có kích thước lớn có nước thải chủ yếu rác nhằm tránh tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn làm hư hỏng bơm Khi lượng rác giữ lại nhiều dùng cào để cào rác lên tập trung lại đưa đến bãi rác để xử lý Cấu tạo: Hình 2.1 Song chắn rác Song chắn rác tự động chế tạo hoàn toàn thép không gỉ, chịu ăn mòn hóa chất Bao gồm kim loại xếp song song có tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thường có hình chữ nhật Song rác thường dễ dàng trược lên xuống dọc theo khe thành mương dẫn đặt nghiêng so với hướng dòng chảy góc 45 – 60 o để tăng hiệu tiện lợi làm vệ sinh SVTH: Dụng Văn Kiện 10 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông Trong đó: LBOD: tải trọng thể tích, kgBOD/m3.ngày So: nồng độ BOD5 vào, mg/l V: thể tích bể Aeroten, m3 θ: thời gian lưu nước bể, h  Tính toán lượng khí cần thiết cho trình bùn hoạt tính: Chọn hiệu suất chuyển hoá oxy thiết bị khuếch tán khí: e = 10%, hệ số an toàn f = để tính công suất thực tế máy thổi khí [1, tr 432] Hệ số sản lượng quan sát (Yobs) tính theo công thức: Yobs = Y 0,4045   0,235 (mgVSS/mgBOD) 1  k d   c  1  0,072  10 Lượng bùn sinh ngày theo VSS: Px = Yobs × Qtbngày × (BODvào – BODra) [1, tr 498] Px = 0,235 × 800 × (140 – 4,31) × 10-3 = 25,51 (kgVSS/ngày) Khối lượng BODL tiêu thụ trình bùn hoạt tính: M BODL  Qtbngày  ( S O  S ) 800  (140  4,31)  ×10-3 = 159,64 kgBODL/ngày 0,68 0,68 Nhu cầu oxy cho trình: Mo2 = M BODL – 1,42 × Px = 159,64 – 1,42 × 25,51 = 123,42 kgO2/ngày Giả sử không khí có 23,2% trọng lượng oxy khối lượng riêng không khí 1,2 kg/m3 Vậy lượng không khí lý thuyết cho trình là: Mkk = Mo 123,42   443,32 (m /ngày) 0,232  1,2 0,232  1,2 Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho trình xáo trộn hoàn toàn: q M kk 443,32    1000 = 38,59 (l/m phút) e  V 0,1  79,78 1440 Trong đó: e: hiệu xuất chuyển hóa oxy thiết bị khuếch tán khí, e = 10% V: thể tích bể Aeroten, V = 79,78 m3 Giá trị nằm khoảng cho phép q = (20 ÷ 40) l/m3.phút SVTH: Dụng Văn Kiện 35 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông Như vậy, lượng khí cấp cho trình bùn hoạt tính đủ cho nhu cầu xáo trộn hoàn toàn Lưu lượng cần thiết máy thổi khí: Qkk = f  M KK 443,32  2   6,20(m /phút) e 0,1 1440 Trong đó: f : hệ số an toàn, f = Bảng 3.6 Các thông số tính toán bể Aeroten Thông số Đơn vị Giá trị Hiệu xử lý theo BOD5 hoà tan % 96,92 Thể tích bể m3 79,78 h 2,39 - Số đơn nguyên Cái - Chiều dài m 5,91 - Chiều rộng m 4,5 - Chiều cao m 3,5 Lượng bùn dư thải ngày m3/ngày 1,65 Hàm lượng bùn hoạt tính bể mgSS/l 4571 Lượng bùn tuần hoàn vào bể m3/ngày 672 Thời gian lưu nước bể Kích thước bể: Hệ số tuần hoàn 0,84 Nhu cầu oxy Lượng khí cần thiết máy thổi khí kgO2/ngày 123,42 m3/phút 6,20 3.2.8 Bể lắng ly tâm đợt Chọn tải trọng bề mặt thích hợp cho loại bùn hoạt tính 20 m3/m 2.ngày tải trọng chất rắn kg/m2.h [1, tr 433] Vậy diện tích bề mặt lắng theo tải trọng bề mặt là: AL= Qtbngày 800   40 (m ) LA 20 Trong đó: Qtbngày : lưu lượng nước thải trung bình theo ngày, m /ngày SVTH: Dụng Văn Kiện 36 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông LA: tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là: AS = (Qtbh  Qr )  MLSS 33,33  28  3200   56,07 (m )  1000  0,7 LS Trong đó: Qtbh : lưu lượng nước thải vào theo giờ, Qtbh = 33,33 m /h Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn, Qr = 28 m3/h LS: tải trọng chất rắn, LS = kg/m 2.h MLSS: lượng chất rắn lơ lững, MLSS = 3200 kg/m3 1000  0,7 Do AS > AL nên diện tích bề mặt theo tải trọng chất rắn diện tích tính toán Đường kính bể lắng:  AS =  D=  56,07 = 8,45  8,50 (m) 3,14 Đường kính ống phân phối trung tâm: d = 20% D = 0,2  8,50 = 1,7 (m) Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng hL = m, chiều cao lớp bùn lắng hb = 1,5 m chiều cao bảo vệ h bv = 0,3 m Độ dốc đáy bể 8% [1, tr 434] Chiều cao tổng cộng bể: H = h L + hb + hbv = + 1,5 + 0,3 = 4,8 (m) Chiều cao ống phân phối trung tâm: Htt = 60% h L= 0,6 × = 1,8 (m) Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng: Thể tích phần lắng: VL   3,14  D  d   h L   8,5  1,7    163, 43 (m ) 4 Thời gian lưu nước: t= VL 163,43 = = 2,66 (h) 33,33  28 Q  Qr h tb Thể tích phần chứa bùn: Vb = AS × hb = 56,07 × 1,5 = 84,11 (m 3) Thời gian lưu giữ bùn bể: SVTH: Dụng Văn Kiện 37 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông tb  Vb 84,11   2,996  3,00 (h) Qw  Qr 1,67 / 24  28 Tải trọng máng tràn: La = Qtbngày  Qr 800  672 = = 55,12(m3/m.ngày)  D 3,14  8,50 Giá trị nằm khoảng cho phép La < 500 m 3/m.ngày [1, tr 435] Bảng 3.7 Các thông số bể lắng ly tâm đợt Thông số Đơn vị Giá trị - Đường kính m 8,50 - Chiều cao m 4,8 - Đường kính m 1,7 - Chiều cao m 1,8 Thời gian lưu nước h 2,66 Thời gian giữ bùn bể h 3,00 Kích thước bể lắng: Kích thước ống phân phối trung tâm: 3.2.9 Bể khử trùng chlorine Chọn thời gian lưu nước thải bể t = 40 phút [1, tr 468] Thể tích bể tiếp xúc: V = Q tbh × t = 33,33  40 = 22,22 (m ) 60 Chọn vận tốc dòng chảy bể tiếp xúc v = 2,5 m/phút Tiết diện ngang bể tiếp xúc: An = Qtbh 33,33   0,22 (m2) v 2,5  60 Giả sử chiều cao hữu ích bể tiếp xúc h = 0,9 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m Vậy chiều cao tổng cộng bể: H = h + hbv = 0,9 + 0,3 = 1,2 (m) Chiều rộng bể: B= SVTH: Dụng Văn Kiện An 0,22   0,24 (m) h 0,9 38 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông Chiều dài tổng cộng bể: L= V 22,22   102,87 (m) B  h 0,24  0,9 Kiểm tra tỷ số L : B = 102,87 : 0,24 = 428,63(>10) [1, tr 468] Vậy việc chọn kích thước thích hợp Để giảm chiều dài xây dựng chia bể làm 10 ngăn chảy dích dắc Chiều rộng ngăn B = 0,24 m Chiều dài ngăn tính sau: L V 22,22   10,30 m B  h  10 0,24  0,9  10 Bảng 3.8 Thông số tính toán bể tiếp xúc clo Thông số Đơn vị Giá trị phút 40 m3 22,22 m/phút 2,5 m2 0,22 ngăn 10 - Chiều dài m 10,30 - Chiều rộng m 0,24 - Chiều cao m 1,2 Thời gian lưu nước Thể tích bể Vận tốc dòng chảy bể Tiết diện ngang bể Kích thước bể: - Số ngăn 3.2.10 Máy ép bùn Lượng bùn từ bể UASB 0,44 m3/ngày Lượng bùn từ bể lắng 1,08m3/ngày Lượng bùn từ bể lắng 1,65 m3/ngày Vậy lưu lượng bùn cần phải xử lý ngày : q = 0,44 + 1,08 + 1,65 = 3,17 m3/ngày Lưu lượng cặn đến lọc ép dây đai: qb  q  100  P1 3,17 100  99,2    0,02113 (m /h) 100  P2 24 100  95 [1, tr 502] Trong đó: P1 độ ẩm bùn trước nén P1 = 99,2% SVTH: Dụng Văn Kiện 39 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông P2 độ ẩm bùn nén bể lắng P2 = 95% Giả sử hàm lượng bùn sau nén C = 50 kg/m3 [1, tr 510] Vậy lượng cặn đưa đến máy: Q  C  q b  50  0,02113  1,057 (kg/h) = 25,36 (kg/ngày) Suy lượng cặn đưa đến máy tuần 355,04 kg Hai tuần máy ép làm việc ngày ngày làm việc Vậy lượng cặn đưa đến máy giờ: G 355,04  44,38 (kg/h) 1 Tải trọng cặn m rộng băng tải dao động khoảng 90 ÷ 680 (kg/m chiều rộng băng.giờ) [1, tr 396] Vậy chọn băng tải có suất 90 kg/m.h Chiều rộng băng tải: b G 44,38   0,49 (m) 90 90 Chọn máy có chiều rộng băng 0,5 m suất 90 kg/m rộng.h 3.2.11 Sân phơi cát Diện tích hữu ích sân phơi cát: F= Wc  t 0,12  80  = 19,2 ( m ) H 0,5 Trong đó: t : Thời gian lần lấy cát, t = 80 ngày H: Chiều cao lớp bùn cát, H = 0,5 m Wc: lượng cát trung bình sinh ngày, Wc = 0,12 m3/ngày Vậy chọn kích thước sân phơi cát: L  B × H = 5,5 m  3,5 m × 0,5 m SVTH: Dụng Văn Kiện 40 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông 3.3 Tổng kết thiết bị trạm xử lý nước thải Bảng 3.9 Tổng kết thiết bị tạm xử lý nước thải STT Hạng mục Số Kích thước (m) Diện tích lượng L × B × H; D × H (m 2) Bể tập trung 3,9 × × 3,7 7,8 Bể lắng cát 3,97 × 1,4 × 1,82 5,56 Bể điều hoà 10 × × 4,3 50 Bể UASB 4,08 × 4,08 × 6,6 66,67 Bể lắng ly tâm đợt 1 × 4,2 20 Bể Aeroten 5,91 × 4,5 × 3,5 26,6 Bể lắng ly tâm đợt 8,5 × 4,8 56,75 Bể tiếp xúc clo 10 10,30 × 0,24 × 1,2 24,72 Nhà đặt máy ép bùn 5×3×4 15 10 Sân phơi cát 5,5 × 3,5 × 0,5 19,25 292,35 Tổng cộng SVTH: Dụng Văn Kiện 41 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông Chương 4: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG BỂ UASB [5] 4.1 Các trình sinh hóa Đây trình phân hủy kỵ khí chất bẩn diễn hang loạt phản ứng sinh hóa phức tạp mô tả sau: Hình 4.1 Quá trình phân hủy chất hữu điều kiện kỵ khí Phản ứng tổng quát trình viết: Hợp chất hữu + H2O Sinh khối + CO2 + NH3 + CH4  Quá trình sinh hóa chia thành giai đoạn sau:  Giai đoạn thủy phân Trong giai đoạn này, tác dụng loại enzyme ngoại bào vi khuẩn thủy phân nhiều loài vi sinh vật khác tiết ra, chất hữu phức tạp hydratcacbon, protein, lipit dễ dàng phân hủy thành chất đơn giàn, dễ bay etanol, axit béo axit acetic, axit butyric, axit propionic, axit lactic… Và khí CO2, H2 NH3  Giai đoạn axit hóa Những hợp chất tạo giai đoạn thủy phân lớn để vi sinh vật hấp thụ nên cần phân giải tiếp Giai đoạn bắt đầu vận chuyển chất qua màng tế bào xuyên qua thành đến màng đến tế bào chất với tham gia protein vận chuyển Ở axit amin, đường đơn axit SVTH: Dụng Văn Kiện 42 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông béo mạch dài điều biến đổi axit hữu mạch ngắn hơn, khí hydro CO2 … Giai đoạn gọi giai đoạn lên men Cơ chế axit hóa axit béo glycerin tương đối phức tạp, tóm tắc sau: - Glycerin bị phân giải thành số sản phẩm trung gian để tạo sản phẩm cuối Sản phẩm trung gian song song tồn sản phẩm cuối - Axit béo mạch dài LCFA chủ yếu bị phân giải phức tạp sau: Axit béo + CoA Acyl – CoA Phản ứng hoạt hóa thực nhờ enzyme Acyl – CoA synthetaza nằm màng tế bào vi khuẩn Đối với chất béo, sản phẩm tạo thành chủ yếu axit acetic axit propionic  Giai đoạn axetat hóa Các vi khuẩn tạo metan trực tiếp sử dụng sản phẩm trình axit hóa nêu trên, ngoại trừ axit acetic, chất cần phân giải tiếp thành phân tử đơn giản Sản phẩm phân giải axit acetic, khí H2, CO2 tạo thành vi khuẩn acetat hóa: CH3COO - + H+ + 2H2 CH3CH2OH (ethanol) + H2O CH3CH2COO - (propionic) + 3H2O CH3COO - + HCO3 - + H+ + 3H2 CH3(CH2)2COO – (butyric) + 2H2O 2CH3COO - + H+ + 2H2  Giai đoạn metan Đây bước cuối trình phân giải kỵ khí tạo sản phẩm mong muốn khí sinh học với thành phần có ích khí metan cách tổng hợp đường sau: - Con đường 1: CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O Loại vi sinh vật Hydrogenotrophic methanogen sử dụng chất hydro CO2 Dưới 30% lượng metan sinh đường - Con đường 2: CH3COOH CO2 + CH4 4CO + 2H2O SVTH: Dụng Văn Kiện CH4 + 3CO2 43 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông Loại vi sinh vật Acetotrophic methanogen chuyển hóa acetat thành metan CO2 Khoảng 70% lượng metan sinh qua đường - Con đường 3: CH3OH + H2 CH4 + H2O 4(CH3)3 – N + 6H2O 9CH4 + 3CO2 + 4NH3 Loại vi sinh vật Methylotrophic methanogen phân giải chất chứa nhóm mety Chỉ lượng không đáng kể metan sinh từ đường 4.2 Cấu tạo Hình 4.2 Bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược (UASB) Ghi chú: Gas dome (nắp chứa khí); effluent gutter (rãnh tháo nước); settling zone (vùng lắng); baffle (van); gas collector (thiết bị thu khí); deflector (cực làm lệch); sludge blanket (lớp bùn); sludge outlets (tháo bùn) 4.3 Nguyên tắc hoạt động Bể chia làm hai ngăn: ngăn lắng ngăn lên men Trong bể diễn trình: lọc nước thải qua tầng cặn lơ lửng lên men lượng cặn giữ lại Khí metan tạo lớp bùn Hỗn hợp khí – lỏng bùn làm cho bùn tạo thành dạng lơ lửng Với quy trình này, bùn tiếp xúc tốt với chất hữu có nước thải trình phân hủy xảy tích cực Nhờ vi sinh vật có bùn hoạt tính mà SVTH: Dụng Văn Kiện 44 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông chất bẩn nước thải, từ lên, xuyên qua lớp bùn bị phân hủy Trong bể, vi sinh vật lien kết hình thành hạt bùn lớn đủ nặng để không bị trôi khỏi bể Các loại khí tạo điều kiện kỵ khí tạo dòng tuần hoàn cục bộ, giúp cho việc hình thành hạt bùn hoạt tính giữ cho chúng ổn định Các bọt khí hạt bùn có khí bám vào lên mặt tạo thành hỗn hợp phía bể Khi va phải lớp lưới chắn phía trên, bọt khí vỡ hạt bùn tách khỏi hỗn hợp lại lắng xuống Để giữ cho lớp bùn trạng thái lơ lửng, vận tốc dòng nước hướng lên phải giữ khoảng 0.6 – 0.9 m 3/h Bùn xả khỏi bể UASB từ – tháng/ lần 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hoạt động bể UASB 4.4.1 Thời gian lưu Thời gian lưu bùn (SRT) thông số quan trọng thường lựa chọn làm thông số thiết kế bể Giá trị SRT thông thường chọn 12 – 15 ngày Nếu thời gian lưu bùn bể phân hủy ngắn, xảy tượng cạn kiệt vi sinh vật lên men metan, tức vi sinh vật loại bỏ lớn vi sinh vật tạo thành Thời gian lưu nước (HRT) thông số quan trọng Khi thời gian lưu ngắn, áp suất riêng phần khí hydro tăng lên, gây ức chế vi sinh vật sinh metan ảnh hưởng đến chất lượng khí sinh học 4.4.2 Nhiệt Độ Vùng nhiệt độ để trình phân hủy kỵ khí xảy rộng vùng nhiệt độ thích hợp cho nhóm vi sinh vật kỵ khí khác Vùng nhiệt độ ẩm – trung bình: 20 – 45oC vùng nhiệt độ cao – nóng: 45 – 65 oC thích hợp cho hoạt động nhóm vi sinh vật lên men metan Một số nhóm vi sinh vật kỵ khí có khả hoạt động vùng nhiệt độ thấp – lạnh: 10 – 15 oC Nhiệt độ tối ưu vi sinh vật metan ưa ấm 35OC hiếu nhiệt 55oC 4.4.3 pH Trong trình xử lý kỵ khí, giai đoạn phân hủy có ảnh hưởng trực tiếp qua lại lẫn nhau, làm thay đổi tốc độ trình phân hủy chung Đối với nước thải nạp vào công trình nhóm vi sinh vật axit hóa thích nghi nhóm vi sinh SVTH: Dụng Văn Kiện 45 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông vật metan hóa Khi pH giảm mạnh (pH < 6) làm cho khí metan sinh giảm Khoảng pH tối ưu giao động khoảng hẹp từ 6,5 – 8,5 4.4.4 Tính chất chất Hàm lượng tổng chất rắn (TS) mẫu ủ có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất phân hủy Hàm lượng chất rắn cao không đủ hòa tan chất không đủ pha loãng chất trung gian khiến hiệu sinh khí giảm Hàm lượng tổng chất rắn bay (VS) mẫu thể chất chất nền, bao gồm chất dễ phân hủy (đường, tinh bột, protein ) chất khó phân hủy (xenllulo, đầu mỡ hàm lượng cao) Tốc độ mức độ phân hủy mẫu phụ thuộc lớn vào phần trăm thành phần kể mẫu 4.4.5 Các chất dinh dưỡng đa lượng vi lượng Các chất dinh dưỡng đại lượng cần thiết cho trình sinh trưởng phát triển vi sinh vật hệ thống phân hủy kỵ khí gồm N P chủ yếu Nếu nhiều N dẫn tới tích tụ amoni khiến pH tăng lên ức chế vi sinh vật sinh metan Trái lại, N không đủ cho vi sinh vật sinh metan tiêu thụ sản lượng khí sinh học giảm Nồng độ vừa đủ số kim loại có tác dụng kích thích trao đổi chất vi sinh vật lên men metan thông qua ảnh hưởng lên hoạt tính enzyme chúng Các chất vi lượng cần có mặt enzyme bao gồm: Ba, Ca, Mg, Na, Co, Ni, Fe, H2S…và số nguyên tố dạng vết Se, Tu, Mo… 4.4.6 Các chất độc Các chất có mặt môi trường ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng phát triển vi sinh vật kỵ khí Oxygen coi độc tố trình Một số dẫn xuất metan CCl4, CHCl3, CH2Cl2, số kim loại nặng (Cu, Ni, Zn…), chất HCHO, SO2, H2S gây độc cho vi sinh vật kỵ khí NH4+ gây ức chế cho trình kỵ khí S2- coi chất gây ức chế cho trình metan hóa Các chất có tính oxi hóa mạnh thuốc tím, halogen muối có oxi nó, ozon… coi chất diệt khuẩn hữu hiệu SVTH: Dụng Văn Kiện 46 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông 4.5 Ưu, nhược điểm  Ưu điểm: Chi phí đầu tư, vận hành thấp, lượng hóa chất cần bổ sung ít, không đòi hỏi cấp khí, tiêu hao lượng, thu hồi, tái sử dụng lượng từ biogas, lượng bùn sinh ít, cho phép vận hành với tải trọng hữu cao, giảm diện tích công trình  Nhược điểm: Giai đoạn khởi động kéo dài, dễ bị sốc tải chất lượng nước vào biến động, bị ảnh hưởng chất độc hại, khó hồi phục sau thời gian ngừng hoạt động SVTH: Dụng Văn Kiện 47 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông KẾT LUẬN Để thiết kế hệ thống xử lý nước thải việc dễ dàng, đòi hỏi phải qua trình khảo sát phân tích lâu dài để có số liệu xác Tuy nhiên với tính chất giả định đồ án em chọn phương án thông số khảo sát trước thông qua tài liệu tham khảo, để xử lý nước thải loại A Đây đề tài có ý nghĩa thực tiễn lớn, với công nghệ đưa ứng dụng để xử lý nước thải có thành phần tương tự, góp phần vào việc xử lý nước thải để bảo vệ môi trường sức khoẻ cho người dân sống vùng lân cận nhà máy trước nước thải thải môi trường Tuy nhiên, bên cạnh biện pháp kỹ thuật cần vận động doanh nghiệp nhà máy để phối hợp cách có hiệu Trong trình thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn SVTH: Dụng Văn Kiện 48 Lớp 08SH Đồ án công nghệ GVHD: TS Bùi Xuân Đông TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2004), Xử lý nước thải đô thị công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [2] http://vi.scribd.com/doc/51449080/15/B%E1%BB%83%C4%91i%E1%BB%81u-hoa [3] http://vi.scribd.com/doc/51449080/17/Tinh-toan-b%E1%BB%83-UASB [4] Trần Thế Truyền (2006), Cơ sở thiết kế nhà máy, Đại Học Đà Nẵng Trường Đại Học Bách Khoa [5] Nguyễn Văn Phước, Xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp công nghệ sinh học Nhà xuất xây dựng [6] http://yeumoitruong.vn/forum/showthread.php?t=3522 SVTH: Dụng Văn Kiện 49 Lớp 08SH [...]... 300 mg/l Chọn SS = 200 mg/l  Nhà máy làm việc 3 ca trong mỗi ngày (24/24) nên lưu lượng bơm bằng lưu lượng giờ trung bình 3.1 Xác định lưu lượng nước thải Lưu lượng nước thải của nhà máy thuỷ sản tính cho 1 tấn sản phẩm thường từ 30 ÷ 80 m3, chọn lưu lượng là 80m3 [1, tr 407] - Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày: 3 Qtbngày = 80 × 10 = 800 (m /ngày) - Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ: Qtbh... các mục đích khác Nước tách ra được đưa trở lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý SVTH: Dụng Văn Kiện 17 Lớp 08SH Đồ án công nghệ 2 GVHD: TS Bùi Xuân Đông Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Các thông số ban đầu:  Năng suất nhà máy: 10 tấn sản phẩm/ ngày  Từ bảng 1.1 ta có: BOD5 = 391 – 1539 mg/l Chọn BOD5 = 100 0 mg/l COD = 694 – 2070 mg/l Chọn COD = 1500 mg/l SS = 100 – 300 mg/l Chọn... sau đó như tăng lượng oxy hoà tan trong nước thải, tăng hiệu suất lắng nước thải ở các công đoạn sau 2.3.5 Bể UASB Hình 2.4 Cấu tạo bể UASB Bể xử lý kị khí sẽ phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra các sản phẩm cuối cùng là khí metan và khí cacbonic Ta dùng bể UASB vì vận hành đơn giản, phù hợp với loại nước thải có COD cao và có thể đạt được tải trọng... điều hòa 1 Nước vào, 2 Máng phân phối nước, 3 Nước ra, 4 Ống cấp khí, 5 Ống phân phối khí có lỗ Điều hòa là quá trình kiểm soát để giảm thiểu các biến động về đặc tính của nước thải nhằm tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình xử lý tiếp theo Quá trình điều hòa được tiến hành bằng cách trữ nước thải trong một bể lớn, sau đó bơm định lượng chúng vào các bể xử lý kế tiếp Do tính chất nước thải thay đổi... án công nghệ 2 GVHD: TS Bùi Xuân Đông 2.3.6 Bể lắng ly tâm đợt 1 3 5 6 1 4 3 2 6 2 7 Hình 2.5 Cấu tạo bể lắng ly tâm đợt 1 1 Ống dẫn nước thải vào 2 Hệ thống thanh gạt cặn 3 Hành lan công tác 4 Tấm chắn hướng dòng 5 Động cơ 6 Máng thu nước 7 Ống xả cặn Quá trình lắng được áp dụng khác nhau về tỷ trọng nước, chất rắn lơ lửng và các chất ô nhiễm có trong nước thải để loại chúng ra khỏi nước thải Bể lắng... cặn dễ phân huỷ sinh học Hệ số chuyển đổi BOD5 : BODL = 0,68 Nước thải khi vào bể Aeroten có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ vi sinh vật ban đầu) Xo = 0 SVTH: Dụng Văn Kiện 31 Lớp 08SH Đồ án công nghệ 2 GVHD: TS Bùi Xuân Đông Tỉ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng (MLSS) MLVSS  0,7 MLSS Hàm lượng bùn tuần hoàn 100 00 mg/l Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi... tiếp Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và phụ thuộc vào loại nước thải của từng công đoạn nên bể điều hòa có tác dụng điều chỉnh sự biến thiên về lưu lượng của nước thải theo từng giờ trong ngày, tránh sự biến động về hàm lượng chất hữu cơ làm ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn trong các bể xử lý sinh học, kiểm soát pH của nước thải để tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình sinh... Lưu lượng nước thải trung bình theo giây: Qtbs = 33,33 = 0,00926 (m 3/s) = 9,26 (l/s) 3600 Với Q tbs = 9,26 l/s thì k = 2,5 ÷ 3 [Bảng 3.2 – 1, tr 99] k: hệ số không điều hoà chung của nước thải Chọn k = 2,8 - Lưu lượng nước thải lớn nhất theo ngày: 3 ngày = k × Qtbngày = 2,8 × 800 = 2240 (m /ngày) Qmax - Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ: 3 h = k × Qtbh = 2,8 × 33,33 = 93,324(m /h) Qmax - Lưu lượng. .. hàm lượng chất rắn TS = 5% - Y = 0,04g VSS/g COD, kd = 0,025 ngày -1 , tc = 60 ngày o Y : Hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc nước thải , mg/mg (tỉ số khối lượng tế bào hình thành / khối lượng cơ chất sử dụng, được xác định trong một thời gian xác định của pha tăng trưởng logarit) o kd: hệ số phân hủy nội bào o tc: thời gian lưu bùn  Diện tích bề mặt phần lắng: A Qtbngay LA o Qtbngay : Lưu lượng nước thải. .. lưu nước Ống trung tâm: Kích thước bể lắng: Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học Lượng bùn tươi cần xử lý SVTH: Dụng Văn Kiện 30 Lớp 08SH Đồ án công nghệ 2 GVHD: TS Bùi Xuân Đông 3.2.7 Bể Aerotank Nước thải vào Bể Aeroten Q, So Bể lắng II Nước ra Qc, S, Xc Bùn tuần hoàn Bùn dư Qw, Xr Qr, S, Xr Hình 3.1 Sơ đồ làm việc của hệ thống Trong đó: Q , Qr , Qw, Qc: lưu lượng ... thuỷ sản, đến phát triển bền vững ngành [6] Do tính nghiêm trọng thế, sau đề tài Thiết kế hệ thống xử lí nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với suất 10 sản phẩm / ngày Chất lượng nước. .. sản đông lạnh: Nguyên liệu Nước Tiếp nhận bảo Nước thải Rửa sơ Nước thải Phân loại Loại bỏ nội trạng phần không cần thiết Xử lý Nước Rửa Nước thải Làm Xếp khuôn Nước Lạnh đông Nước Ra khuôn Nước. .. cần thiết - Công đoạn lạnh đông sản phẩm: lượng nước thải từ trình làm mát phá băng Lượng nước không chứa nhiều chất bẩn không cần xử lý - Công đoạn khuôn sản phẩm sau đông lạnh: lượng nước thải