Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải cho nhà máy chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa

ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHO NHÀ MÁY CHẾ BIẾN SỮA VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA  GVHD: ThS. DƢ MỸ LỆ SVTH: NGUYỄN KIM THIỆN MSSV: 90602325 2010 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Khoa mơi trƣờng 1/1/2010 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 2 ĐỒ ÁN MƠN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI (MSMH: 610080) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa với cơng suất Qtbngày = 500 m 3 /ngày để chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải loại B TCVN 5945 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 3 Mục lục CHƢƠNG 1 Mở đầu…………………………………………………………................5 1.1 Tổng quan về ngành sữa…………………………………………………………...5 1.2 Các nguyên liệu sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa…………………………………6 CHƢƠNG 2 Qui trình sản xuất…………………………………………………………7 2.1 Qui trình sản xuất của các sản phẩm từ sữa………………………………………..7 2.1.1 Sữa tƣơi uống………………………………………………………………...7 2.1.2 Sữa hộp……………………………………………………………………….7 2.1.3 Sữa chua……………………………………………………………………...9 2.1.4 Phơ mai và bơ……………………………………………………………….11 2.2 Thuyết minh các qui trình………………………………………………………....12 2.2.1 Tiêu chuẩn hĩa……………………………………………………………...12 2.2.2 Đồng hĩa……………………………………………………………………12 2.2.3 Phối trộn…………………………………………………………………….12 2.2.4 Tiệt trùng UHT……………………………………………………………...12 2.2.5 Ủ chín……………………………………………………………………….12 2.2.6 Lạnh đơng …………………………………………………………………..12 CHƢƠNG 3 Đặc trƣng nƣớc thải …………………………………………………….13 3.1 Các khâu sản xuất gây ơ nhiễm…………………………………………………….13 3.2 Đặc tính nƣớc thải…………………………………………………………………13 CHƢƠNG 4 Sơ bộ nƣớc thải nhà máy………………………………………………...17 4.1 Yêu cầu thiết kế…………………………………………………………………….17 4.2 Đề xuất cơng nghệ………………………………………………………………….17 4.3 Tiểu chuẩn nƣớc thải loại B………………………………………………………..18 4.4 Thuyết minh cơng nghệ…………………………………………………………….18 4.5 Chất lƣợng nƣớc đầu vào của nhà máy…………………………………………….19 CHƢƠNG 5 Tính tốn…………………………………………………………...........20 5.1 Bể tuyển nổi………………………………………………………………………...20 5.2 Bể UASB…………………………………………………………………………...23 Phục lục, catalogue Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 4 Chương 1: Mở đầu 1. Tổng quan về ngành sữa Chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa đã trải qua nhiều thời kì cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật. Các quốc gia ở khu vực châu Âu và châu Mỹ là những nhân tố quan trọng gĩp phần tác động đến sự thay đổi trong cơng nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa. Những loại sữa từ động vật đang đƣợc sử dụng trên thế giới gồm cĩ: sữa dê, sữa bị, sữa cừu. Mỗi lồi động vật sẽ cho sữa với tính chất khác nhau, trong đĩ, phổ biến nhất ở Việt Nam là sữa bị. Do vậy, trong suốt phần trình bày này chỉ đề cập tới nguyên liệu là sữa bị. Cơng nghiệp sản xuất và chế biến sữa đang phát triển khơng chỉ ở các nƣớc châu Âu, châu Mỹ mà đang phát triển với tốc độ rất nhanh ở Việt Nam. Do đĩ, việc xử lý nƣớc thải ngành sữa phải đƣợc quan tâm từ giai đoạn thiết kế nhà máy. Sữa và các sản phẩm từ sữa đã gần gũi hơn với ngƣời dân, nếu trƣớc những năm 90 chỉ cĩ 1-2 nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu là sữa đặc và sữa bột ( nhập ngoại), hiện nay thị trƣờng sữa Việt Nam đã cĩ gần 20 hãng nội địa và rất nhiều doanh nghiệp phân phối sữa chia nhau một thị trƣờng tiềm năng với 80 triệu dân. Về mức tiêu thụ sữa trung bình của Việt Nam hiện nay khoảng 7,8 kg/ngƣời/năm tức là đã tăng gấp 12 lần so với những năm đầu thập niên 90. Theo dự báo trong thời gian sắp tới mức tiêu thụ sữa sẽ tăng từ 15-20% ( tăng theo thu nhập bình quân). Sản phẩm sữa là sản phẩm dinh dƣỡng bổ sung ngồi các bữa ăn hàng ngày, với trẻ em, thanh thiếu niên và những ngƣời trung tuổi – sữa cĩ tác dụng lớn hỗ trợ sức khỏe. Trên thị trƣờng cĩ rất nhiều loại bột ngũ cốc, đồ uống tăng cƣờng sức khỏe… nhƣng các sản phẩm này về chất lƣợng và độ dinh dƣỡng khơng hồn tồn thay thế đƣợc sữa. Một dây chuyền sản xuất sữa cĩ giá trị trung bình khoảng vài chục tỷ, đĩ là một khoản đầu tƣ khơng nhỏ chƣa tính đến các chi phí xây dựng nhà máy. Cơng đoạn quản trị chất lƣợng (KSC) nguyên liệu đầu vào và đầu ra là hết sức quan trọng vì nĩ ảnh hƣớng đến chất lƣợng của ngƣời tiêu dùng, sữa đầu vào nguyên liệu đã ít nhƣng chất lƣợng khơng đảm bảo nên cĩ nhiều nhà máy khi thu mua sữa tƣơi về phải bỏ đi vì chất lƣợng kém, khơng qua đƣợc KCS đầu vào gây thất thu. Trong khi sản xuất, việc pha chế các sản phẩm từ sữa cũng cịn nhiều bất cập vì các tỉ lệ vitamin, chất dinh dƣỡng đƣợc pha trộn theo hàm lƣợng, cĩ thơng tin đầy đủ trên bao bì Nguồn cung nguyên liệu khơng ổn định, chất lƣợng chƣa đƣợc đảm bảo nên hầu hết nguồn sữa này đƣợc tiêu thụ trực tiếp qua các cửa hàng sữa tại các thành phố lớn, cịn các cơng ty sữa sử dụng nguồn sữa nhập ngoại để chế biến những sản phẩm của mình, trên thị trƣờng hiện tại cĩ các sản phẩm chính nhƣ sau:  Sữa lỏng (Liquid Milk)-bao gồm sữa tƣơi, sữa đặc  Sữa bột (Powder Milk)  Sữa chua (Drink Yoghurt) Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 5  Sữa cĩ đƣờng giành cho trẻ em(Sweetened Children Milk) Khi sữa thành phẩm đã xong, các doanh nghiệp sữa phải sử dụng vỏ hộp đạt tiêu chuẩn để dễ dàng vận chuyển và bảo quản, hiện nay thị trƣờng chỉ cĩ hai nhà cung cấp độc quyền là Tetra Park-Thụy Điển và Combiblock-Đức, hai doanh nghiệp này cịn là hai nhà cung cấp phần lớn dây chuyển sữa ở Việt Nam. 2. Các nguyên liệu sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa Đường: Đƣờng đƣợc dùng để hiệu chỉnh chất khơ và vị ngọt của sản phẩm. Một số loại đƣờng thƣờng đƣợc sử dụng, nhƣ đƣờng latose, đƣờng saccaroze, đƣờng glucose, fructo… Chỉ tiêu hĩa lý quan trọng của đƣờng là độ ẩm, hàm lƣợng saccaroze, độ tro, độ màu… Sữa và các sản phẩm từ sữa: Trong sản xuất kem, các loại sữa cĩ thể đƣợc sử dụng nhƣ sữa tƣơi, sữa đặc, sữa bột nguyên cream…chất béo từ sữa nhƣ cream, bơ, chất béo khan… Dầu thực vật: Ngƣời ta cĩ thể dùng dầu đậu nành, dầu dừa, dầu hƣớng dƣơng hoặc dầu cải để làm nguyên liệu sản xuất một số loại kem. Chỉ tiêu hĩa lý quan trọng của dầu thực vật: chỉ số acid, chỉ số peroxyc…Hàm lƣợng dầu thực vật cĩ thể chiếm từ 6 – 10% khối lƣợng kem thành phẩm. Dầu thực vật cũng đƣợc bảo quản trong những điều kiện phù hợp. Các chất ổn định: Các chất ổn định trong sản xuất kem là những hợp chất ƣa nƣớc, thƣờng cĩ chứa protein hoặc carbonhydrate. Mục đích là để quá trình lạnh đơng nguyên liệu sản xuất kem, các tinh thể đá xuất hiện sẽ cĩ kích thƣớc nhỏ, nên kem đƣợc đồng nhất. Các chất nhũ hĩa: Chất nhũ hĩa thƣờng là những hợp chất cĩ tính ƣa nƣớc và ƣa béo. Trong sữa cĩ chƣa một số chất nhũ hĩa, nhƣ lecithine, protein, phosphate… nhƣng với hàm lƣợng thấp. Lịng đỏ trứng gà cũng là một chất nhũ hĩa thơng dụng trong ngành sản xuất kem, nhƣng giá thành cao. Các chất tạo hương: Ngƣời ta sẽ dùng các chất cĩ hƣơng khác nhau nhƣ các loại hoa quả tự nhiên, hạt khơ (đậu phộng, hạt điều, nho khơ, hạt socola…), mức quả, nƣớc quả…vanilla, dâu, sầu riêng, socola… Chất màu: Mục đích của chất màu là làm tăng màu sắc và vẻ hấp dẫn cho kem.Cĩ 2 loại chất màu chính: chất màu tự nhiên và chất màu tổng hợp. Các chất khác: Để bảo quản chất lƣợng kem, ngƣời ta bổ sung thêm một số loại acid hữu cơ nhƣ acid citric, acid tatric… để tạo độ chua cần thiết cho kem và ức chế sự phát triển của một số loại vi sinh cĩ trong kem thành phẩm. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 6 Chương 2: Quá trình sản xuất 2.1 Qui trình 2.1.1Sữa tƣơi uống -Sữa tƣơi thanh trùng -Sữa tƣơi tiệt trùng -Sữa hồn nguyên Qui trình sản xuất chung Nhận sữa Kiểm tra chất lƣợng Làm lạnh bảo quản Gia nhiệt Li tâm làm sạch Tiêu chuẩn hĩa Đồng hĩa Thanh trùng Làm lạnh Rĩt chai Bảo quản 2.1.2 Sữa hộp Khái niệm sữa hộp xuất phát từ việc bảo quản sữa vì sữa là sản phẩm giàu dinh dƣỡng nên cũng là mơi trƣờng thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Theo qui trình sản xuất, ngƣời ta chia sữa hộp thành 2 nhĩm: sữa cơ đặc và sữa bột. Cơng đoạn chung chuẩn bị nguyên liệu cho sữa hộp Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 7 Nhận sữa Lọc Làm lạnh Tạm chứa Tiêu chuẩn hĩa Đồng hĩa Thanh trùng Cơ đặc a. Sữa cơ đặc Sau cơng đoạn xử lý chung nhƣ trên, sữa cơ đặc đƣợc đƣa qua bộ phận rĩt hộp và tiệt trùng. b. Sữa bột Sau cơng đoạn xứ lý chung nhƣ trên, sữa cơ đặc đƣợc đƣa qua máy sấy. Sữa đƣợc làm nguội sau sấy, rồi đĩng gĩi và bảo quản Qui trình sản xuất Phối trộn nguyên liệu Đồng hĩa Thanh trùng Ủ chín Bổ sung hƣơng liệu Làm lạnh đơng,thổi khí Rĩt và khuơn, que Làm lạnh sâu, tơi kem Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 8 2.1.3Sữa chua a. Sữa chua yoghurt - Yoghurt dạng tĩnh - Yoghurt dạng động - Sữa chua uống Sơ đồ cơng nghệ sữa chua uống Chất ổn định đƣờng mứt quả Đồng hĩa Phối trộn Đồng hĩa Rĩt vơ trùng Làm lạnh Thanh trùng Lên men Bảo quản vài tháng Đồng hĩa UHT Rĩt Rĩt vơ trùng Bảo quản 1 tháng Bảo quản 2 tuần Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 9 Sơ đồ cơng nghệ sữa chua tĩnh và động Sữa chua dạng tĩnh Sữa chua dạng động b. Sữa chua kefir Qui trình sản xuất sữa chua kefir cơ bản giống sữa chua yoghurt, nhƣng nĩ đƣợc bổ sung chủng vi sinh vật kefir Chuẩn bị sữa để lên men Cấy men Rĩt Lên men Lên men Làm lạnh, ủ chín Làm lạnh, Trộn hƣơng Rĩt Làm lạnh, ủ chín Mứt hoa quả Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 10 2.1.4 Phơ mai và bơ Qui trình sản xuất phomat Nhận sữa Làm sạch Tiêu chuẩn hĩa Thanh trùng Làm nguội Cấy men Lên men giai đoạn 2 Cắt quện sữa, tách nƣớc Ép thành bánh Xử lý muối Ngâm chín Bao gĩi Bảo quản Qui trình sản xuất bơ Nhận cream Thanh trùng cream Làm lạnh và ủ chín vật lý cream Đảo trộn Rửa hạt bơ Trộn muối( nếu là bơ mặn) Xử lý hạt bơ Đĩng gĩi Bảo quản Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 11 2.2 Thuyết minh qui trình 2.2.1 Tiêu chuẩn hĩa Mục đích: Trong phạm vi ở đây,khi nĩi đến tiêu chuẩn hĩa sữa ngƣời ta chỉ đề cập tới 1 chỉ tiêu đĩ là chất béo. Cần điều chỉnh sao cho thành phẩm cĩ hàm lƣợng béo nhƣ đã định (ví dụ nhƣ 3.2% hay 3.6% ) Cĩ thể tiến hành tiêu chuẩn hĩa sữa bằng 2 phƣơng pháp: bằng máy ly tâm tiêu chuẩn hĩa tự động hoặc bằng phối trộn. Tốt nhất là làm bằng máy ly tâm-điều chỉnh tự động làm đồng thời 2 nhiệm vụ là tiêu chuẩn hĩa sữa và ly tâm làm sạch 2.2.2 Đồng hĩa Mục đích: Làm giảm kích thƣớc các cầu mỡ, làm cho chúng phân bố đều chất béo trong sữa, làm cho sữa đƣợc đồng nhất. Đồng hĩa cĩ thể làm tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhƣng làm giảm đáng kể quá trình oxi hĩa, làm tăng chất lƣợng của sữa và các sản phẩm từ sữa Các sản phẩm sữa sau khi đồng nhất sẽ đƣợc cơ thể hấp thụ dễ dàng 2.2.3 Phối trộn Mục đích: Phối trộn đều các nguyên liệu sữa bột, nƣớc, đƣờng RE, chất ổn định, chất nhũ hĩa,…nhằm tạo ra sữa hồn nguyên cĩ thành phần các chất, tỷ trọng, độ nhớt nhƣ yêu cầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đồng hĩa 2.2.4 Tiệt trùng UHT (Ultra High Temperature) Mục đích: Quá trình tiệt trùng ở 138 -140 nhằm tiêu diệt tồn bộ các vi sinh vật cĩ mặt trong sữa, đồng thời gĩp phần loại bỏ những chất gây mùi khĩ chịu cịn sĩt lại trong sữa. Nhờ vậy thời gian bảo quản đƣợc kéo dài, chất lƣợng sản phẩm ổn định. 2.2.5 Ủ chín (ageing) Mục đích: Hydrate hĩa các chất ổn định protein và kết tinh chất béo. Ủ ở 2-5 trong khoảng 4 giờ 2.2.6 Lạnh đơng Mục đích: Thổi một lƣợng khơng khí vào hỗn hợp nguyên liệu để làm tăng thế tích của chúng. Lạnh đơng một phần nƣớc trong hỗn hợp tạo các tinh thể với kích thƣớc rất nhỏ, đồn nhất và phân bố đều trong hỗn hợp. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 12 Chương 3: Cơng nghệ xử lý 3.1 Các khâu sản xuất gây ra ơ nhiễm nguồn nước Dựa vào qui trình cơng nghệ sản xuất,ta thấy nƣớc thải của nhà máy chủ yếu bao gồm  Nƣớc thải sản xuất: - Nƣớc rửa bồn, nƣớc rửa chai, đĩng chai… - Nƣớc súc rửa các sản phẩm dƣ bên trong hoặc trên bề mặt của tất cả các đƣờng ống, bơm, bồn chứa, thiết bị cơng nghiệp… - Nƣớc thải từ nồi hơi, từ máy lạnh - Dầu mỡ rị rỉ từ thiết bị và động cơ - Khâu tiệt trùng và đĩng hộp sữa: nƣớc rửa cĩ chứa sữa do hao hụt - Nhà máy chế biến các sản phẩm từ sữa: dịch khử protein cĩ chứa nhiều latose - Nƣớc thải từ nhà máy sản xuất phomai: loại nƣớc này chứa lactose và protein  Nƣớc thải sinh hoạt - Đặc tính nƣớc thải trong nhà máy là hàm lƣợng hữu cơ cao, chủ yếu là đƣờng,protein, acid béo và các chất cĩ khả năng phân hủy sinh học Tùy theo cơng nghệ sản xuất ra từng chủng loại sản phẩm sữa hay tùy theo cơng suất nhà máy, xí nghiệp mà tính chất hĩa lý của nƣớc thải cũng rất khác nhau. 3.2 Đặc trưng Một số tính chất quan trọng của loại nƣớc thải này nhƣ sau: -Tỉ lệ COD/BOD5 trong sữa là 1.4 và trong huyết thanh là 1.9 -Lƣợng thải theo tổng nito Kjeldahl ( TKN ) từ 1-20g trong 100ml sữa -BOD5 trong nƣớc thải nĩi chung khoảng từ 700 -1600mg/L -pH sau khi đồng nhất khoảng 7.5-8.8 3.3 Cơng nghệ xử lý Theo phân tích thành phần nguồn thải nhƣ trên, thì nƣớc thải sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa chủ yếu chịu ảnh hƣởng chủ yếu bởi các yếu tố nhƣ ơ nhiễm vơ cơ, hữu cơ, rác, cát bụi, dầu mỡ… Vì thế các phƣơng pháp đƣợc đề xuất để nghiên cứu khả năng xử lý phù hợp với nguồn thải này là: - Xử lý bằng phƣơng pháp cơ học. - Xử lý bằng phƣơng pháp hĩa lý. - Xử lý bằng phƣơng pháp sinh học. 3.3.1 Xử lý bằng phƣơng pháp cơ học. Xử lý cơ học đƣợc đặt ở đầu hệ thống xử lý, nhằm loại bỏ các chất rắn, vơ cơ và hữu cơ, dầu mỡ, nhựa, tạp chất nổi, rác… Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 13 Tùy theo đặc điểm các loại cặn trong rác thải, các cơng trình xử lý cơ học thƣờng đƣợc sử dụng là: - Song chắn rác ( thơ, mịn, tinh..) - Bể lắng cát - Các loại bể lắng : lắng đứng, lắng ngang, lắng ly tâm… - Bể điều hịa lƣu lƣợng - Bể trung hịa (acid hoặc kiềm) - Bể tách dầu mỡ Việc lựa chọn phƣơng pháp xử lý phụ thuộc vào kích thƣớc rác, hạt lơ lửng, tính chất hĩa lý, nồng độ hạt lơ lửng, lƣu lƣợng nƣớc thải và độ sạch cần thiết phải đạt đƣợc theo yêu cầu của nơi tiếp nhận. 3.3.2 Xử lý bằng phƣơng pháp hĩa lý Bản chất của quá trình xử lí nƣớc thải bằng phƣơng pháp hố lí là áp dụng các quá trình vật lý và hố học để loại bớt các chất ơ nhiễm ra khỏi nƣớc thải. Phƣơng pháp hĩa lý là một phƣơng pháp cơ bản để xử lý nƣớc thải. Các cơng trình thích hợp đƣợc đề xuất nhƣ: - Tuyển nổi - Keo tụ - Tạo bơng… Các phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng để loại bỏ các hạt lơ lửng phân tán (rắn và lỏng), khí tan, chất vơ cơ và hữu cơ hịa tan trong nƣớc thải. Ƣu điểm của phƣơng pháp hĩa lý so với các phƣơng pháp khác hiện nay đang áp dụng là: - Cĩ khả năng loại bỏ các chất độc hữu cơ khơng oxi hĩa sinh học. - Hiệu quả xủ lý cao và ổn định hơn - Kích thƣớc hệ thống xử lý nhỏ hơn - Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn. - Cĩ thể tự động hĩa hồn tồn. - Động học của quá trình hĩa lý đã đƣợc nghiên cứu kĩ hơn. - Phƣơng pháp hĩa lý khơng cần phải theo dõi các hoạt động của sinh vật. - Cĩ thể thu hồi các chất cĩ giá trị. 3.3.3 Xử lý bằng phƣơng pháp hĩa sinh Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 14 Bản chất của phƣơng pháp này là ứng dụng vi sinh vật (VSV) cĩ trong nƣớc thải, chủ yếu là vi khuẩn dị dƣỡng. Chúng sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn, chuyển hĩa chất hữu cơ, chất độc hại thành chất vơ cơ, khí đơn giản và nƣớc. Vì thế, phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng và đạt hiêu quả cao khi xử lý nƣớc thải cĩ chứa nhiều chất hữu cơ hịa tan và một số chất vơ cơ nhƣ H2S, NH3, sunfua, nitrit… Một số chất hữu cơ cĩ khả năng đƣợc oxi hĩa dễ dàng, cịn một số chất khác hồn tồn khơng bị oxi hĩa hoặc oxi hĩa rất chậm. Dựa vào đĩ ngƣời ta cĩ thể chia ra làm 2 loại: chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và chất hữu cơ khĩ phân hủy sinh học. Để xác định khả năng xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học, ta thiết lập tỉ lệ BOD và COD. Nếu BODtp /COD > 0.5 , nƣớc thải cĩ khả năng đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp sinh học. Tuy nhiên, nƣớc thải này khơng đƣợc chứa các chất độc hại và các tạp chất muối kim loại nặng. Đối với các chất vơ cơ, ngƣời ta vẫn phải thiết lập ngƣỡng giá trị tối đa để khơng gây độc cho vi sinh. Cĩ 2 phƣơng pháp chính để xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học là hiếu khí và yếm khí. - Hiếu khí: sử dụng nhĩm vi sinh hiếu khí, VSV đƣợc gieo cấy trong bùn hoạt tính hoặc màng sinh học. - Yếm khí: là phƣơng pháp xử lý khơng cần oxi. Chúng cịn đƣợc áp dụng chủ yếu để phân hủy cặn. Các quá trình sinh học cịn cĩ thể diễn ra trong điều kiện tự nhiên hay các cơng trình nhân tạo. a. Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên: Trong điều kiện tự nhiên, các quá trình sinh học diễn ra trên: o Các cánh đồng tƣới o Cánh đồng lọc o Ao sinh học Tuy nhiên, vì diện tích đất xây dựng cho các cơng trình này thƣờng lớn, mà nhà máy thì khơng đáp ứng đủ, nên các cơng trình tự nhiên này ít đƣợc áp dụng. b. Xử lý nước thải trong các cơng trình nhân tạo. Các cơng trình nhân tạo đƣợc tiến hành trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí, cĩ thể là các bể sục khí hoặc các thiết bị lọc sinh học. o Hiếu khí: Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 15  bể Aerotank: nƣớc thải đƣợc sục khí và hịa trộn với bùn hoạt tính. Cĩ rất nhiều dạng bể Aerotank nhƣ: 1 bậc khơng tái sinh và cĩ tái sinh bùn, 2 bậc khơng tái sinh và cĩ tái sinh bùn…  thiết bị lọc sinh học (nhỏ giọt, cao tải, hoặc lọc với vật liệu lọc ngập trong nƣớc): nƣớc thải đƣợc lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi sinh vật. VSV sẽ oxi hĩa các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn năng lƣợng cho sự phát triển. o Kị khí (yếm khí): đƣợc ứng dụng để lên men cặn tạo thành trong xử lý hĩa sinh nƣớc thải sản xuất, cũng nhƣ để xử lý bậc 1 nƣớc thải rất đậm đặc (BOC = 4– 5 g/l), chứa các chất hữu cơ cĩ thể bị phân hủy bởi các vi sinh yếm khí.  bể UASB  bể lọc sinh học kị khí: thƣờng là bƣớc xử lý trƣớc xử lý hiếu khí. Trong các cơng trình xử lý, kiểu cơng trình xử lý đƣợc chọn phụ thuộc vị trí nhà máy, điều kiện khí hậu, nguồn cấp nƣớc, lƣu lƣợng thành phần nồng độ ơ nhiễm của nƣớc thải. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 16 Chương 4: Đề xuất cơng nghệ 4.1 Yêu cầu thiết kế Lƣu lƣơng nƣớc thải của nhà máy 500m3/h Nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN5945-2005) Diện tích đất xây dựng khơng hạn chế Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN_5945:2005 Nƣớc thải cơng nghiệp-Tiêu chuẩn thải, quy định giá trị giới hạn các thơng số và nồng độ các chất ơ nhiễm trong sản xuất cơng nghiệp. Trong tiêu chuẩn quy định 3 mức thải A, B, C ứng với từng mục đích xả thải vào thủy vực khác nhau:  Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn thải loại A: cĩ thể đổ vào thủy vực dùng làm nguồn nƣớc cho mục đích sinh hoạt.  Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn thải loại B: cĩ thể đổ vào thủy vực nhận thải khác, trừ các thủy vực quy định nhận nƣớc thải loại A.  Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn thải loại C: chỉ đƣợc phép thải vào các nơi quy định nhƣ hồ chứa nƣớc thải xây riêng, hoặc ống dẫn đến khu xử lý nƣớc thải tập trung… Dƣới đây là các giá trị giới hạn mà cơng nghệ xử lý phải đạt đƣợc, trƣớc khi xả vảo thủy vực cho phép. 4.2 Tiêu chuẩn nước thải loại B :TCVN 5945-2005 STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ 1 2 3 4 5 6 7 8 pH SS BOD COD Dầu mỡ TKN P Chloride mg/L 5.5-9 100 50 80 20 60 6 600 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 17 Sơ đồ qui trình xử l Tuyển nổi UASB AEROTANK Bể lắng II Bể chứa bùn Nén khí Nước đầu vào Bánh bùn Máy ép bùn Bể điều hịa Hố thu gom và chắn rác Thổi khí Mƣơng oxi hĩa Bể trung hịa Rác Khí biogas Hệ thống thốt nước Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 18 4.3 Thuyết minh cơng nghệ - Nƣớc thải của nhà máy đƣợc tập trung tại hố thu gom - Đầu tiên nƣớc thải đƣợc qua hố thu gom và song chắn rác để loại bỏ các tạp chất lớn nhƣ cát sỏi bao ni lon.. - Sau đĩ nƣớc thải đƣợc bơm tới bể điều hịa để ổn định lƣu lƣợng và xử lý. Tại đây cĩ hệ thống sục khí để cung cấp O2 vào nƣớc cho vi sinh vật trong bùn tồn tại và tăng sinh khối chuẩn bị cho quá trình xử lý sinh học. Kết hợp châm hĩa chất để điều chỉnh pH trong khoảng từ 6.5-7.5. Ở đây cĩ đầu dị pH nhằm điểu chỉnh lƣợng NaOH và H2SO4 cho vào - Nƣớc từ bể điều hịa đƣợc dẫn qua bể tuyển nổi để loại bớt dầu mỡ, váng nổi, tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học phía sau. Váng nổi thu lại làm thức ăn cho gia súc - Nƣớc thải sau khi trung hịa sẽ đƣợc bơm vào bể UASB để thực hiện xử lý sinh học kị khí. Nƣớc thải đƣợc đƣa vào từ đáy bể thơng qua hệ thống phân phối dịng vào. Nƣớc thải chuyển động từ dƣới lên và đi qua một tầng bùn ( lớp vi sinh vật kị khí lơ lửng ). Trong điều kiện kị khí các hợp chất hữu cơ đƣợc phân hủy thành các chất đơn giản hơn, cĩ khối lƣợng phân tử nhỏ hơn. Khí tạo ra sẽ bám vào các hạt bùn, nổi lên bề mặt, va chạm với tấm hƣớng dịng. Nhiệm vụ của tấm hƣớng dịng là tách riêng khí, bùn và nƣớc. Bùn đã tách khí sẽ rơi xuống lại tầng bùn lơ lửng. Khí sinh học sẽ đƣợc thu bằng hệ thống thu khí - Nƣớc thải sẽ theo tấm chảy tràn chảy qua mƣơng oxi hĩa nhằm xử lý triệt để Phospho - Nƣớc sau xử lý sẽ đƣợc chảy tràn qua bể lắng 2, bể lắng đƣợc hoạt động theo phƣơng pháp lắng trọng lực. Tạp chất sẽ đƣợc lắng xuống, nƣớc sẽ đƣợc chảy tràn qua bể khử trùng để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh rồi đƣợc thải ra nguồn tiếp nhận. Tại đây cĩ sự tuần hồn bùn lại bể hiếu khí - Bùn trong bể lắng II, ,bể UASB nếu nhiều quá sẽ đƣợc bơm ra bể chứa bùn. Bùn dƣ sẽ đƣợc qua máy ép bùn, sau đĩ đem đĩng bánh làm thức ăn gia súc 4.4 Chất lượng nước thải đầu vào của nhà máy STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ 1 2 3 4 5 6 7 8 pH SS BOD COD Dầu mỡ TKN P Chloride mg/L 4.4-9.4 850 2500 4900 228 27 49 480 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 19 Chương 5 : Tính tốn 5.1 Tính tốn lưu lượng thiết kế Lƣu lƣợng trung bình ngày : Qngày = 500m3/ngày Lƣu lƣợng trung bình giời : Qh = = 20.83 m3/h 5.2 Tính tốn bể tuyển nổi Các thơng số tính tốn Thơng số Giá trị Trong khoảng Đặc trƣng Áp suất,kN/m2 170 475 270 340 Tỉ số khí: rắn 0.03 0.05 Chiều cao lớp nƣớc,m 1 3 Tải trọng bề mặt,m3/m2 ngày 20 325 Thời gian lƣu nƣớc, phút - Cột áp lực 0.5 3 Mức độ tuần hồn,% 5 120 (Nguồn:Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp-Tính tốn thiết kế cơng trình-Lâm Minh Triết) 5.2.1 Tính tốn kích thước bể Với bể tuyển nổi khơng cĩ tuần hồn nƣớc,áp suất yêu cầu cho cột áp lực đƣợc tính theo cơng thức sau: = (Nguồn:Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp-Tính tốn thiết kế cơng trình-Lâm Minh Triết) Trong đĩ:  A/S : tỉ số khí/ chất rắn,mL khí /mg chất rắn  f :phần khí hịa tan ở áp suất P, thơng thường f= 0.05  sA : độ hịa tan của khí,mL/L  Sa : hàm lượng bùn,mg/L  p : áp suất,atm, được xác đinh bởi P= , , ( kPa) Chọn A/S = 0.03 Sa = SS = 850 x ( 1 0 1 =765 mg/L sau khi đi qua song chắn rác ) sA= 16.4 mL/L Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 20 0.03 = Vậy P = 4.392 atm = 455 kPa Lƣợng khí cần cung cấp A/S= 0.03 => A = 0.03S Với S là lƣợng cặn đƣợc tách ra trong 1 đơn vị thờigian S = Q Sa = 765 = 266 g/ph Dƣới áp suất 4.392 atm thì lƣợng khí dùng để bão hịa là 70%  A = = 11.4 g/ph Khối lƣợng riêng khơng khí = 1.293 kg/m3  Lƣợng khơng khí cần là = = 8.8 10-3 m3/ph = 8.8 (l/ph) Chọn  Bể tuyển nổi hình chữ nhật  Tải trọng bề mặt LA = 50m 3 /m 2 ngày Diện tích bề mặt tuyển nổi A = = à à 10 m2 Chọn  Chiều dài L = 4m  Chiều rộng B = 2.5m  Chiều cao H = 2.5m Thể tích bể tuyển nổi V = L B H = 4 2.5 2.5 = 25 m3 Thời gian lƣu nƣớc của bể tuyển nổi t = = / = 1.2h = 72 phút  Hiệu suất xử lý COD = 50%  Hàm lƣợng COD sau tuyển nổi Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 21 4900 ( 1 – 50% ) = 2450 mg/L  Hiệu suất xử lý BOD = 36%  Hàm lƣợng BOD sau tuyển nổi 2500 (1 – 36% ) = 1600 mg/L  Hiệu suất xử lý SS = 90%  Hàm lƣợng SS sau tuyển nổi 765 ( 1 – 90% ) = 76.5 mg/L  Hiệu suất xử lý dầu mỡ = 85%  Hàm lƣợng dầu mỡ sau tuyển nổi 228 ( 1 – 85% ) = 34.2 mg/L Lƣợng chất lơ lửng và dầu mỡ thu đƣợc mỗi ngày Mv(ss) = (765mg/L 90% + 228 85% ) 500m 3 /ngày 1kg/1000g = 441 kg SS/ngày 5.2.2 Chọn máy cấp khí Với lƣu lƣợng khí cần cung cấp :A = 8.8 (l/ph) và áp suất là 455kPa ta chọn máy cấp khí cĩ Qkhí = 10.10 -3 (m 3 /ph) , P = 500kPa 5.2.3 Tính tốn bơm vào bể tuyển nổi Áp dụn phƣơng trình bernouly cho 2 mặt cắt từ bể điều hịa vào bể tuyển nổi z1 + + + Hb = z2 + + + Hb = (z1- z2 ) +( - ) +( - ) + Với  z1-z2 = 2 : độ cao chênh lệch giƣa bể điều hịa và bể tuyển nổi  = 0 : áp năng của 2 bể  Hệ số tổn thất đƣờng ống = 0.032  Tổng chiều dài ống dẫn từ bể điều hịa tới bể tuyển nổi = 4m Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 22  Tổn thất qua co 90 : =4x1.1 =4.4  Tổn thất qua van 2 chiều là = 1x17.3 = 17.3  Tổn thất qua co hẹp đột ngột = 2x0.57=1.14  Vậy, tổng tổn thất là = 4.4 + 17.3+ 1.14 = 22.84  Vận tốc bơm vào bể tuyển nổi là V = = = = 4.2 m/s Vậy tổn thất từ mặt cắt 1-1( bể điều hịa) tới mặt cắt 2-2( bể tuyển nổi): =( + ) = ( +22.84) = 23.27 Cột áp bơm Hb = 2+23.27 = 25.27 Cơng suất bơm tuyển nổi N = Với  Q = 500m2/ngày = 5.8x10-3m/s  Khối lƣợng riêng của nƣớc = 1000kg/m3  Hiệu suất máy bơm = 0.85 N = = 1.68 kW = 2.2 HP Vậy chọn bơm ly tâm cĩ cơng suất 2.5 HP 5.3 Bể kị khí UASB 5.3.1 Tính tốn kích thước bể Thơng số đầu vào : Q = 500m3/ngày SS = 76.5 mg/L BOD = 1600 mg/L COD = 2450 mg/L Dầu mỡ = 34.2 mg/L Với hiệu quả xử lí của bể UASB là 70% thì lƣợng COD đầu ra là 2450 ( 1- 70%) = 735 mg/L Lƣợng COD cần xử lý là : 2450 – 735 = 1715 mg/L = 1.715 kg/m3 Lƣợng COD cần khử trong 1 ngày là G=1.715 kg/m 3 500m3/ ngày = 857.5 kg/ ngày Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB: L=7kg/m3 ngày đêm Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 23 (Nguồn Xứ Lý Nước Thải Đơ Thị và Cơng Nghiệp-Lâm Minh Triết ) Thể tích phần xử lí yếm khí cần thiết Vk = = = 122.5 m3 Chọn chiều cao phần xử lý yếm khí H1 = 5m Diện tích bề mặt bể : F = = = 24.5 m2 Chọn kích thƣớc bể L B = 5m 5m  Chiều cao phần lắng H2 = 1.2m ( hl 1m)  Chiều cao bảo vệ H3 = 0.3m Chiều cao tổng cộng của bể Hbể = Hk+ h2 + h3= 5 + 1.2 + 0.3 = 6.5 m Vậy kích thƣớc xây dựng bể UASB là L B H = 5 5 6.5 Thời gian lƣu nƣớc trong bể : t = = / = 7.44 h ( trong khoảng cho phép ) Thời gian lƣu nƣớc từ 7 12h Trong bể thiết kế 2 ngăn lắng.Nƣớc đi vào sẽ đƣợc tách bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng 1 gĩc = 60 ( với = 5 60 Gọi Hlắng là chiều cao tồn bộ ngăn lắng tg 55 = ắ  H lắng = tg55 - H3 = tg60 - 0.3 = 1.87m Kiểm tra yêu cầu thiết kế : ắ 30% 100% 35% 30% ( thỏa yêu cầu ) Thời gian lƣu nƣớc trong ngăn lắng ( tlắng 1 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 24 tlắng = ắ = ắ = / = 1.3h ( thỏa yêu cầu ) 5.3.2 Tấm chắn khí và tấm hướng dịng Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí là b Vận tốc nƣớc qua khe vào ngăn lắng (vqua khe = 9 ÷ 10 m/h) ( Nguồn :Trịnh Xuân Lai – Tính tốn thiết kế các cơng tình xử lý nước thải NXB Xây Dựng, năm 2000) Chọn vqua khe = 9m/h Ta cĩ: hm bmmkhe h S Q v khe quakhe /9 44 )/(24/500 3      b= 0,145m=145 mm Trong bể UASB, ta bố trí 4 tấm hƣớng dịng và 8 tấm chắn khí, các tấm này đặt song song với nhau và nghiêng so với phƣơng ngang một gĩc 600 Tấm chắn khí dưới Dài = B = 5 m Rộng = m HH b lang 78.0 60sin 2,187.1 55sin 00 2 1       Chiều rộng = 1000 mm Tấm chắn khí trên Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn khí lấy bằng 400mm. Dài = B = 5m Rộng = 0,25 m + 0 32 60sin hHH  Tấm hƣớng dịng: đƣợc đặt nghiêng so với phƣơng ngang một gĩc  và cách tấm chắn khí dƣới 1m Với h = 1×sin(900 – 600 ) = 0.5m Rộng = mm 55.1 60sin 5.03,02,1 4,0 0     Chiều rộng = 1.6 m= 1600 mm Tấm hướng dịng . Khoảng cách từ đỉnh tam giá của tấm hƣớng dịng đến tấm chắn khí dƣới l = = = 167mm 170mm Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 25 Đoạn nhơ ra của tấm hƣớng dịng nằm bên dƣới khe hở từ 10÷20 cm. Chọn mỗi bên nhơ ra 15 cm D= 2x l +2x150 = 2x170+2x150 = 640mm Chiều rộng tấm hƣớng dịng: mm D b 370 60sin 2 640 60sin 2 003  b3 400mm Chiều dài tấm hƣớng dịng: B = 5 m 5.3.3 Tính máng thu nước Máng bê tơng Máng thu nƣớc đƣợc thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết kế 2 máng thu nƣớc đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài của bể. Vận tốc nƣớc chảy trong máng: 0,6÷0,7 m/s (Nguồn:Xử lý nước cấp,Nguyễn Ngọc Dung, NXB Xây Dựng, 1999) Chọn Vmáng= 0,6 m/s Diện tích mặt cắt ƣớt của mỗi máng: Q = 500 m 3 / ngày = 20.83 m 3 /h = 5.79 10 -3 m3/s A= á = / = 0.0048 m2 Chọn  Bề rộng máng = 300mm  Chiều cao máng = 150mm Máng bê tơng cốt thép dày 65 mm, cĩ lắp thêm máng răng cƣa thép tấm khơng gỉ, đƣợc đặt dọc bể, giữa các tấm chắn khí. Máng cĩ độ dốc 1% để nƣớc chảy dễ dàng về phần cuối máng. Tại đây cĩ đặt ống thu nƣớc  90 bằng thép để dẫn nƣớc sang bể sinh học thiếu khí 5.3.4 Máng răng cưa: Máng tràn gồm nhiều răng cƣa hình chữ V. Chiều cao một răng cƣa: 50 mm Chiều dài đoạn vát đỉnh răng cƣa: 100 mm Chiều cao cả thanh: 250 mm Khe dịch chỉnh: Cách nhau 450 mm Bề rộng khe: 12 mm Chiều cao: 1000 mm 5.3.5 Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí Lƣợng khí sinh ra Lƣợng khí sinh ra trong bể = 0.5 m 3/kgCODloaịbỏ Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 26 (Nguồn:Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991) Qkhí = 0,5 m 3 /kgCODloaịbỏ 857.5 kgCODloaịbỏ /ngaỳ = 428.75 m 3 /ngaỳ = 17.86 m3/h = 0,005 m3/s Lƣợng khí methane sinh ra = 0,35 /kgCODloaịbỏ QCH4 = 0,35 m 3 kgCODloaịbỏ 875. kgCODloaịbỏ = 119,4 m 3 /ngaỳ Tính ống thu khí Chọn vận tốc khí trong ống Vkhí = 15 m/s Đƣờng kính ống dẫn khí : Dkhí = = = 0.021 m = 21mm Chọn đƣờng kính ống  25 nhựa PVC của nhựa Bình Minh số hiệu PN12.5 ( trong = 25) Kiểm tra vận tốc khí : V khí = 2 4 xD xQkhí  = 2021,0 005,04 x x  = 14.4 m/s 5.3.6 Tính lượng bùn sinh ra và ống xả bùn : Lƣợng bùn sinh ra Lƣợng bùn sinh ra trong bể = 0,05 : 0,1 g VSS/g COD loaị bỏ . ( Nguồn :Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991) Khối lƣợng bùn sinh ra trong một ngày Mbùn = 0,05 kg VSS/kg CODloại bỏ x 857.5 VSS/kg CODloại bỏ /ngày =42.9 kg VSS/ngày 1 m 3 bùn 260 kgVSS ( Nguồn : Anaerobic Sewage Treament ,Adianus C.van Haander and Gatze lettinna,trang 91 ). Thể tích của bùn sinh ra trong một ngày Vbùn = P M bùn = )/(260 )/(9.42 ngaykgVSS ngaykgVVS = 0,165m 3 /ngày Lƣợng bùn sinh ra trong một tháng = 0,165 x30 = 4.95 m3 /tháng Chiều cao của bùn trong 1 tháng : hbùn = = = 0.2 m/tháng Chọn thời gian xả bùn 1-3 tháng một lần Thể tích bùn sinh ra trong 3 tháng Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 27 Vbùn = 4.95 ( m 3 /tháng)x3 (tháng) = 14.85 m 3 Chọn thời gian xả bùn là 3 giờ .Lƣu lƣợng bùn xả ra : Qbùn = = = 4.95 m 3 /h Chọn nhánh thu bùn đƣờng kính = 60mm 5.3.7 Hệ thống phân phối nước trong bể Với loại bùn dạng hạt ,tải trọng > 4 kgCOD /m3.ngày thì số điểm phân phối nƣớc trong bể cần thỏa 2 m2 trên đầu phân phối . Số đầu phân phối cần : daum x /2 55 2 = 12 đầu  Chọn 1 đầu phân phối . Nƣớc từ bể acid đƣợc bơm qua bể UASB theo đƣờng ống chính ,phân phối đều ra 4 ống nhánh nhờ hệ thống van và đồng hồ đo lƣu lƣợng đặt trên từng ống . Vận tốc nƣớc trong ống chính ( là ống đẩy của bơm ): Vchính = 1,5 : 2,5 m/s Chọn Vchính = 2 m/s  Chọn đƣờng kính ống chính : Dchính = chínhV Q . 4  = = 0.061 m =60mm Sử dụng ống inox 60 (trong = 60) làm ống chính . Kiểm tra vận tốc nƣớc trong ống chính Vchính = chínhS Q = / = 1.8 m/s Vận tốc trong ống nhánh : Vnhánh = 1 : 3 m/s Chọn Vnhánh = 2 m/s . Lƣu lƣợng nƣớc trong mỗi ống nhánh Qnhánh = 4 Q = 4 /83,20 3 hm = 5,21 m 3 /h  Đƣờng kính ống nhánh Dchính = á = 2. )3600/21,5(4 x x  = 0,03 m = 30 mm  sử dụng ống inox 34 (trong = 30) để dẫn nƣớc phân phối trong UASB. Kiểm tra vận tốc nƣớc trong ống nhánh : Vnhánh = nhanhS Q = 22 3 )4/( )/(3600/21,5 m sm  = 2,05 m/s 5.3.8 Bơm Lƣu lƣợng cần bơm Q = 20,83 m3/h. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 28 Cột áp của bơm : H = Z + h (m H2O) Z : khoảng cách từ mặt nƣớc bể Acid đến mặt nƣớc bể UASB . h : tổng tổn thất của bơm ,bao gồm tổn thất cục bộ ,tổn thất dọc đƣờng ống ,tổn thất qua lớp bùn lơ lửng trong bể UASB. Một cách gần đúng ,chọn o Z = 4 m H2O o h = 7 m H2O o = 80%  H = 4+ 7 = 11 m H2O Cơng suất yêu cầu trên trục bơm : N = .1000 ... HgpQ = 8,0.1000 11/81,9/1000)3600/83,20( 233 x mxsmxmkgxm = 0,78kw Vậy chọn bơm cĩ cơng suất 1,5 kw ( 2HP ) Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 29 Phụ lục Catalogue ống tráng kẽm, dùng để dẫn nƣớc xuyên tƣờng Ống thép mạ kẽm - hàng SeAH Hạng Đ.kính trong danh nghĩa Đường kính Chiều dầy Trọng lượng Giá A (mm) B (inch) ngồi mm kg/m BS - A1 15 1/2 þ21.2 1.9 0.914 20 3/4 þ26.65 2.1 1.284 25 1 þ33.5 2.1 1.642 25 1 þ33.5 2.3 1.787 32 1-1/4 þ42.2 2.1 2.092 32 1-1/4 þ42.2 2.3 2.26 40 1-1/2 þ48.1 2.5 2.83 50 2 þ59.9 2.6 3.693 65 2-1/2 þ75.6 2.9 5.228 80 3 þ88.3 2.9 6.138 100 4 þ113.45 2.9 7.938 100 4 þ113.45 3.2 8.763 BS - L 15 1/2 þ21.2 2.0 0.947 20 3/4 þ26.65 2.3 1.381 25 1 þ33.5 2.6 1.981 32 1-1/4 þ42.2 2.6 2.54 40 1-1/2 þ48.1 2.9 3.23 50 2 þ59.9 2.9 4.08 65 2-1/2 þ75.6 3.2 5.71 80 3 þ88.3 3.2 6.72 100 4 þ113.45 3.6 9.75 BS - M 15 1/2 þ21.4 2.6 1.21 20 3/4 þ26.9 2.6 1.56 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 30 25 1 þ33.8 3.2 2.41 32 1-1/4 þ42.5 3.2 3.1 40 1-1/2 þ48.4 3.2 3.57 50 2 þ60.3 3.6 5.03 65 2-1/2 þ76.0 3.6 6.43 80 3 þ88.8 4.0 8.37 100 4 þ114.1 4.0 10.939 100 4 þ114.1 4.5 12.2 Ống thép mạ kẽm - hàng Việt Đức Hạng Đ.kính trong danh nghĩa Đường kính Chiều dầy Trọng lượng Giá A (mm) B (inch) ngồi mm kg/m BS - A1 15 1/2 þ21.2 1.9 0.914 20 3/4 þ26.65 2.1 1.284 25 1 þ33.5 2.1 1.642 25 1 þ33.5 2.3 1.787 32 1-1/4 þ42.2 2.1 2.092 32 1-1/4 þ42.2 2.3 2.26 40 1-1/2 þ48.1 2.5 2.83 50 2 þ59.9 2.6 3.693 65 2-1/2 þ75.6 2.9 5.228 80 3 þ88.3 2.9 6.138 100 4 þ113.45 2.9 7.938 100 4 þ113.45 3.2 8.763 BS - L 15 1/2 þ21.2 2.0 0.947 20 3/4 þ26.65 2.3 1.381 25 1 þ33.5 2.6 1.981 32 1-1/4 þ42.2 2.6 2.54 40 1-1/2 þ48.1 2.9 3.23 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 31 50 2 þ59.9 2.9 4.08 65 2-1/2 þ75.6 3.2 5.71 80 3 þ88.3 3.2 6.72 100 4 þ113.45 3.6 9.75 BS - M 15 1/2 þ21.4 2.6 1.21 20 3/4 þ26.9 2.6 1.56 25 1 þ33.8 3.2 2.41 32 1-1/4 þ42.5 3.2 3.1 40 1-1/2 þ48.4 3.2 3.57 50 2 þ60.3 3.6 5.03 65 2-1/2 þ76.0 3.6 6.43 80 3 þ88.8 4.0 8.37 100 4 þ114.1 4.0 10.939 100 4 þ114.1 4.5 12.2 Ống thép mạ kẽm - hàng Vinapipe Hạng Đ.kính trong danh nghĩa Đường kính Chiều dầy Trọng lượng Giá A (mm) B (inch) ngồi mm kg/m BS - A1 15 1/2 þ21.2 1.9 0.914 20 3/4 þ26.65 2.1 1.284 25 1 þ33.5 2.1 1.642 25 1 þ33.5 2.3 1.787 32 1-1/4 þ42.2 2.1 2.092 32 1-1/4 þ42.2 2.3 2.26 40 1-1/2 þ48.1 2.5 2.83 50 2 þ59.9 2.6 3.693 65 2-1/2 þ75.6 2.9 5.228 80 3 þ88.3 2.9 6.138 100 4 þ113.45 2.9 7.938 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 32 100 4 þ113.45 3.2 8.763 BS - L 15 1/2 þ21.2 2.0 0.947 20 3/4 þ26.65 2.3 1.381 25 1 þ33.5 2.6 1.981 32 1-1/4 þ42.2 2.6 2.54 40 1-1/2 þ48.1 2.9 3.23 50 2 þ59.9 2.9 4.08 65 2-1/2 þ75.6 3.2 5.71 80 3 þ88.3 3.2 6.72 100 4 þ113.45 3.6 9.75 BS - M 15 1/2 þ21.4 2.6 1.21 20 3/4 þ26.9 2.6 1.56 25 1 þ33.8 3.2 2.41 32 1-1/4 þ42.5 3.2 3.1 40 1-1/2 þ48.4 3.2 3.57 50 2 þ60.3 3.6 5.03 65 2-1/2 þ76.0 3.6 6.43 80 3 þ88.8 4.0 8.37 100 4 þ114.1 4.0 10.939 100 4 þ114.1 4.5 12.2 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Mơi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 33 Catalogue ống dẫn nƣớc bằng thép khơng gỉ Diameter(mm) DN.(mm) Outside Diameter l (mm) PN 4 e (mm) PN 5 e (mm) PN 6 e (mm) PN 8 e (mm) 21 21.0 + 0.3 32 - - - - 27 26.4 +0.2 32 - - - - 34 34.0 -0.3 34 - - - 1.3 +0.3 42 42.0 +0.2 42 - - 1.5 +0.3 1.7 +0.3 48 48.2 +0.2 60 - - 1.6 +0.3 1.9 +0.4 60 60.0 -0.3 60 - 1.5 +0.3 1.8 +0.4 2.3 +0.4 75 75.0 +0.3 70 - 1.85 +0.3 2.2 + 0.4 2.9 +0.5 90 90.0 +0.3 79 1.9 +0.3 2.2 +0.4 2.7 +0.5 3.5 +0.6 110 110.0 +0.3 91 2.2 +0.4 2.7 +0.5 3.2 +0.5 4.2 +0.6 125 125.0 +0.4 100 2.5 +0.5 3.1 +0.6 3.7 +0.6 4.8 +0.7 140 140.0 +0.5 109 2.8 +0.5 3.5 +0.6 4.1 +0.6 5.4 +0.7 160 160.0 +0.5 121 3.2 +0.5 4.0 +0.6 4.7 +0.7 6.2 +0.8 180 180.0 +0.6 133 3.6 +0.6 4.4 +0.6 5.3 +0.7 6.9 +0.9 200 200.0 +0.6 145 3.9 +0.6 4.9 +0.7 5.9 +0.8 7.7 +1.0 225 225.0 +0.7 160 4.4 +0.6 5.5 +0.8 6.6 +0.9 8.6 +1.1 250 250.0 +0.8 175 4.9 +0.7 6.2 +0.8 7.3 +0.9 9.6 +1.2 280 280.0 +0.9 193 5.5 +0.8 6.9 +0.9 8.2 +1.0 10.7 +1.3 315 315.0 +1.0 214 6.2 +0.8 7.7 +1.0 9.2 +1.1 12.1 +1.4 355 355.0 +1.1 238 7.0 +0.9 8.7 +1.1 10.4 +1.2 13.6 +1.6 400 400.0 +1.2 265 7.8 +1.0 9.8 +1.2 11.7 +1.4 15.3 +1.7 450 450.0 +1.4 295 8.8 +1.1 11.0 +1.3 13.2 +1.5 17.2 +1.9 500 500.0 +1.5 325 9.8 +1.2 12.3 +1.4 - - - Manufactured in accordance with ISO 4422:1996 (TCVN 6151:2002) - L: The standard length of pipe 4000+10 mm - e: Wall thickness - l : The length of sockets - PN : Nominal Pressure (Bar) (1Bar = 0.98 Kg/cm2) - The length and wall thickness of pipe can be changed to meet customer's demand - Sockets manufactured in accordance with DIN 19532 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. LÂM MINH TRIẾT, NGUYỄN THANH HÙNG, NGUYỄN PHƢỚC DÂN - XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐƠ THỊ & CƠNG NGHIỆP. Tính tốn thiết kế cơng trình. NXB ĐHQG TPHCM. 2. NGUYỄN PHƢỚC DÂN - Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải. 3. BÙI XUÂN THÀNH - Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải. 4. NGUYỄN VĂN PHƢỚC, NGUYỄN THỊ THANH PHƢỢNG – Giáo trình kỹ thuật xử lý chất thải cơng nghiệp. NXB Xây Dựng.