Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy hải sản công suất 1000 m3/ngày đêm

LỜI MỞ ĐẦU Vấn đề môi trường chính phủ ngày một quan tâm nhiều hơn. Để thực hiện có hiệu quả công tác xử lý cuối đường ống thì đòi hỏi phải có các công trình xử lý thật hoàn chỉnh và chính xác cao, và sự góp phần quan trọng cho công việc này là tính toán và thiết kế các hệ thống xử lý phải tốt. Ngành công nghiệp chế biến thủy sản là 1 bộ phận cơ bản trong ngành thủy sản, ngành có hệ thống cơ sở vật chất kỹ thuật tương đối lớn, bước đầu tiếp cận với trình độ khu vực, có đội ngũ cán bộ quản lý có kinh nghiệm, công nhân kỹ thuật tay nghề giỏi. Sản lượng xuất khẩu đạt 120.000 – 130.000 tấn sản phẩm / năm. Hiện tại cả nước đang có 168 nhà máy, cơ sở chế biến đông lạnh thu hút 3.030.000 lao động vào sản xuất và kinh doanh thủy sản. Riêng TP.HCM có 36 xí nghiệp đông lạnh với công suất khoảng 53.000 tấn / năm. Lượng nước thải tủy sản chưa hàm lượng BOD, COD cao. Sẽ là một sự ô nhiễm trầm trọng nếu thải trực tiếp chúng vào môi tường. Do đó, mỗi nhà máy cần phải đầu tư một quy trình xử lý phù hợp, để đạt được tiêu chuẩn cho phép vào môi trường.

doc77 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 07/01/2013 | Lượt xem: 905 | Lượt tải: 12download
Tóm tắt tài liệu Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy hải sản công suất 1000 m3/ngày đêm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
PHẦN 1: TỔNG QUAN Tính cấp thiết của đề tài Ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản đã và đang đem lại những lợi nhuận không nhỏ cho nền kinh tế Việt Nam nói chung và của người nông dân nuôi trồng thủy hải sản nói riêng. Nhưng bên cạnh những lợi ích mà nó mang lại như giảm đối nghèo, tăng trưởng GDP cho quốc gia thì nó cũng để lại những hậu quả thật khó lường đối với môi trường sống của chúng ta. Hậu quả là các con sông, kênh rạch nước bị đen bẩn và bốc mùi hôi thối một phần là do việc sản xuất và chế biến thủy hải sản thải ra một lượng lớn nước thải có mùi hôi tanh vào môi trường mà không qua bất kỳ giai đoạn xử lý nào. Chính điều này đã gây ảnh hưởng rất lớn đối với con người và hệ sinh thái gần các khu vực có lượng nước thải này thải ra. Đứng trước những đòi hỏi về một môi trường sống trong lành của người dân, cũng như qui định về việc sản xuất đối với các doanh nghiệp khi nước ta gia nhập WTO đòi hỏi mỗi một đơn vị sản xuất kinh doanh phải cần có một hệ thống xử lý nước thải nhằm giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Đứng trước những đòi hỏi cấp bách đó, nhóm đã tiếng hành nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy sản xuất và chế biến thủy hải sản. Mục đích Xử lý nước thải nhà máy A đang xét hoạt động chế biến thủy hải sản lưu lượng trung bình là 1000 m3/ngày đêm, với các thống số đầu vào ở bảng 1 đạt TCVN 5945 – 2005 cột B để có thể thải vào nguồn tiếp nhận. Chỉ tiêu  Hàm lượng  TCVN 5945 -2005 (cột B)  Đơn vị   Thời gian thải  24   h   Lưu lượng trung bình  1000   M3/ngày đêm   pH  6.9 – 7.9  5.5 – 9    COD  1500  100  Mg/l   BOD  1050  50  Mg/l   SS  270  100  Mg/l   N tổng  120  60  Mg/l   P tổng  10  6  Mg/l   Bảng 1.1: Phân tích chỉ tiêu phân tích Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích, xử lý số liệu. Phương pháp quan sát. Phương pháp sưu tầm, thống kê số liệu. PHẦN 2: NGUỒN GỐC PHÁT SINH, THÀNH PHẦN VÀ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY HẢI SẢN Nguồn gốc phát sinh các chất ô nhiễm trong ngành chế biến thủy hải sản. Tùy thuộc vào các loại nguyên liệu như tôm, cá, sò, mực, cua… mà công nghệ sẽ có nhiều điểm riêng biệt. tuy nhiên quy trình sản xuất có các dạng sau:  Quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm khô của công ty Seapimex (Nguồn Phan Thu nga – luận văn cao học 1997)  Quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm đông lạnh của công ty Seapimex (Nguồn Phan Thu nga – luận văn cao học 1997)  Quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm đống hộp của công ty Seapimex (Nguồn Phan Thu nga – luận văn cao học 1997) Thành phần và tính chất nước thải thủy hải sản. Với các quy trình công nghệ như trên thì nguồn phát sinh chất thải gây ô nhiễm chủ yếu trong các công ty chế biến đông lạnh thì được chia làm ba dạng: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí. Trong quá trình sản xuất còn gây ra các nguồn ô nhiễm khác như tiếng ồn, độ rung và khả năng gây cháy nổ. Chất thải rắn Chất thải rắn thu được từ quá trình chế biến tôm, mực, cá, sò có đầu vỏ tôm, vỏ sò, da, mai mực, nội tạng… Thành phần chính của phế thải sản xuất các sản phẩm thuỷ sản chủ yếu là các chất hữu cơ giàu đạm, canxi, phốtpho. Toàn bộ phế liệu này được tận dụng để chế biến các sản phẩm phụ, hoặc đem bán cho dân làm thức ăn cho người, thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm hoặc thuỷ sản. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ rác thải sinh hoạt, các bao bì, dây niềng hư hỏng hoặc đã qua sử dụng với thành phần đặc trưng của rác thải đô thị. Chất thải lỏng Nước thải trong công ty máy chế biến đông lạnh phần lớn là nước thải trong quá trình sản xuất bao gồm nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm, nước sử dụng cho vệ sinh và nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến, nước vệ sinh cho công nhân. Lượng nước thải và nguồn gây ô nhiễm chính là do nước thải trong sản xuất. Chất thải khí Khí thải sinh ra từ công ty có thể là: - Khí thải Chlor sinh ra trong quá trình khử trùng thiết bị, nhà xưởng chế biến và khử trùng nguyên liệu, bán thành phẩm. - Mùi tanh từ mực, tôm nguyên liêu, mùi hôi tanh từ nơi chứa phế thải, vỏ sò, cống rãnh. - Hơi tác nhân lạnh có thể bị rò rỉ: NH3 - Tiếng ồn xuất hiện trong công ty chế biến thuỷ sản chủ yếu do hoạt động của các thiết bị lạnh, cháy nổ, phương tiện vận chuyển… - Trong phân xưởng chế biến của các công ty thuỷ sản nhiệt độ thường thấp và ẩm hơn so khu vực khác. Tác động của nước thải chế biến thủy hải sản đến môi trường. Nước thải chế biến thuỷ sản có hàm lượng các chất ô nhiễm cao nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực. Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến thuỷ sản có thể thấm xuống đất và gây ô nhiễm nước ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh hoạt. Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải chế biến thuỷ sản sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật, cụ thể như sau: Các chất hữu cơ Các chất hữu cơ chứa trong nước thải chế biến thuỷ sản chủ yếu là dễ bị phân hủy. Trong nước thải chứa các chất như cacbonhydrat, protein, chất béo... khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá. Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. Chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu... Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) và gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè… Chất dinh dưỡng (N, P) Nồng độ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy. Nếu nồng độ oxy giảm tới 0 gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước của thủy vực. Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới không có ánh sáng. Quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ngưng trệ. Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sinh, nghề nuôi trồng thuỷ sản, du lịch và cấp nước. Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ. Nồng độ làm chết tôm, cá, từ 1,2 ( 3 mg/l. Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ Amonia không vượt quá 1mg/l. Vi sinh vật Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt. Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính. PHẦN 3: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phương pháp xử lý cơ học. Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải .Những công trình xử lý cơ học bao gồm : 3.1.1. Song chắn rác Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác. Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đó được chuyển tới bể phân hủy cặn (bể mêtan). Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác. Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục… Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí. Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo hướng dòng chảy. 3.1.2. Bể lắng cát Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát …… ra khỏi nước thả. Cát từ bể lắng cát được đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng. 3.1.3. Bể lắng Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước hoặc tiếp tục theo dòng nước đến công trình xử lý tiếp theo. Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn ) tới công trình xử lý cặn . Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học. Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắng như: bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục. Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác. 3.1.3.1. Bể lắng đứng Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng. Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20.000 m3/ngàyđêm. Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng. Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng. Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên. Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới. 3.1.3.2. Bể lắng ngang Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m. Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15.000 m3/ ngàyđêm. Trong bể lắng nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo, vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể không được vượt quá 40 mm/s. Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể. 3.1.3.3. Bể lắng ly tâm Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng. Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m3/ngàyđêm. Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể. Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450. Đáy bể thường được thiết kế với độ dốc i = 0,02 – 0,05. Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ. Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên. 3.1.4. Bể vớt dầu mỡ Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công ngiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ. Đối với thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi. 3.1.5. Bể lọc Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc. Bể này được sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp. Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp, nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại. Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suất cột nước. Hiệu quả của phương pháp xử lý cơ học Có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30%. Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-50 % theo BOD. Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng. Phương pháp xử lý hóa lý. Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh. Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo tụ, đông tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc … 3.2.1. Phương pháp keo tụ và đông tụ Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ (coagulation), còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ (flocculation). 3.2.1.1. Phương pháp keo tụ Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước. Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng . Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột, ete, xenlulozơ, dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O). 3.2.1.2 Phương pháp đông tụ Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau : Me3+ + HOH  Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH  Me(OH)+ + H+ Me(OH)+ + HOH  Me(OH)3 + H+ Me3+ + 3HOH  Me(OH)3 + 3 H+ Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, sắt hoặc hoặc hỗn hợp của chúng. Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hoá lý, giá thành, nồng độ tạp chất trong nước, pH . Các muối nhôm được dùng làm chất đông tụ: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)2Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O. Thường sunfat nhôm làm chất đông tụ vì hoạt động hiệu quả pH = 5 – 7.5, tan tốt trong nước, sử dụng dạng khô hoặc dạng dung dịch 50% và giá thành tương đối rẻ. Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ: Fe(SO3).2H2O, Fe(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3. Hiệu quả lắng cao khi sử dụng dạng khô hay dung dịch 10 -15%. 3.2.2. Tuyển nổi Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí ) vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu . 3.2.3. Hấp phụ Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao. Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả. Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro, rỉ, mạt cưa …). Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn. Chất hấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưng chúng cần có các tính chất xác định như : tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để có thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi. Ngoài ra, than phải bền với nước và thấm nước nhanh. Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hóa bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng bị oxy hoá và bị hoá nhựa. Các chất hoá nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việc tái sinh nó ở nhiệt độ thấp. 3.2.4. Phương pháp trao đổi ion Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước. Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit, những chất này mang tính axit. Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion gọi là các ionit lưỡng tính. Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, M ,…v…v…, các hợp chất của Asen, photpho, Cyanua và các chất phóng xạ. Các chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo. Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau … vô cơ tổng hợp gồm silicagen, pecmutit (chất làm mềm nước ), các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại như nhôm, crôm, ziriconi … Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic và than đá chúng mang tính axit, các chất có nguồn gốc tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn là những hợp chất cao phân tử. 3.2.5. Các quá trình tách bằng màng Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau .Viêc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng. Người ta dùng các kỹ thuật như: điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác. Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu, dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc. Màng lọc cho các phân tử dung môi đi qua và giữ lại các chất hoà tan. Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường được sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ như các vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét …). Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liêu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất cao. 3.2.6. Phương pháp điện hoá Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực, khử âm cực, đông tụ điện và điện thẩm tích. Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện 1 chiều đi qua nước thải. Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn. Phương pháp xử lý sinh học. Phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên . Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí ( với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí( không có oxy). Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ. Do vậy phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Quá trình xử lý sinh học gồm các bước Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh. Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng 3.3.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên. Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiên người ta xử lí nước thải trong ao, hồ ( hồ sinh vật) hay trên đất ( cánh đồng tưới, cánh đồng lọc…). 3.3.1.1. Hồ sinh vật Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hoá, hồ ổn định nước thải, … xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học. Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt. Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân huỷ, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp hơn 60C. Theo bản chất quá trình sinh hoá, người ta chia hồ sinh vật ra các loại hồ hiếu khí, hồ sinh vật tuỳ tiện (Faculative) và hồ sinh vật yếm khí. Hồ sinh vật hiếu khí Quá trình xử lí nước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy, oxy được cung cấp qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoáng cưỡng bức nhờ các hệ thống thiết bị cấp khí. Độ sâu của hồ sinh vật hiếu khí không lớn từ 0,5-1,5m. Hồ sinh vật tuỳ tiện Có độ sâu từ 1.5 – 2.5m, trong hồ sinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước có thể diễn ra hai quá trình: oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ. Trong hồ sinh vật tùy tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hổ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hóa các chất. Hồ sinh vật yếm khí Có độ sâu trên 3m, với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và kỵ khí không bắt buộc. Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hoá sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản, dễ xử lý. Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70%. Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc. 3.3.1.2. Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải. Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt trời, không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải bị hấp thụ và giữ lại trong đất, sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ. Nước thải sau khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng. Phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc bổ sung cho nước nguồn. 3.3.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 3.3.2.1. Bể lọc sinh học Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó nước thải được lọc qua vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật. Bể lọc sinh học gồm các phần chính như sau: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ thống phân phối khí cho bể lọc. Quá trình oxy hóa chất thải trong bể lọc sinh học diễn ra giống như trên cánh đồng lọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều. Màng vi sinh vật đã sử dụng và xác vi sinh vật chết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt 2. Để đảm bảo quá trình oxy hoá sinh hóa diễn ra ổn định, oxy được cấp cho bể lọc bằng các biện pháp thông gió tự nhiên hoặc thông gió nhân tạo. Vật liệu lọc của bể lọc sinh học có thể là nhựa Plastic, xỉ vòng gốm, đá Granit…… Bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể có dạng hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng, bể lọc sinh học nhỏ giọt làm việc theo nguyên tắc sau : Nước thải sau bể lắng đợt 1 được đưa về thiết bị phân phối, theo chu kỳ tưới đều nước trên toàn bộ bề mặt bể lọc. Nước thải sau khi lọc chảy vào hệ thống thu nước và được dẫn ra khỏi bể. Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗ xung quanh thành bể. Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội, đá … đường kính trung bình 20 – 30 mm. Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5 m3/m3 vật liệu lọc /ngàyđêm). Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1.5 – 2m. Hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu chuẩn BOD đạt 90%. Dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngàyđêm. Bể lọc sinh học cao tải Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt, nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực. Bể có tải trọng 10 – 20 m3 nước thải/1m2 bề mặt bể /ngàyđêm. Nếu trường hợp BOD của nước thải quá lớn người ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch. Bể được thiết kế cho các trạm xử lý dưới 5000 m3/ngàyđêm 3.3.2.2. Bể hiếu khí bùn hoạt tính – Bể Aerotank Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới. Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2, bằng cách tuần hoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng độ vi sinh vật trong bể. Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác để xử lý. Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục. 3.3.2.3. Quá trình xử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB 3.3.2.3.1. Quá trình xử lý sinh học kỵ khí Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí CH4 và CO2 (trường hợp nước thải không chứa NO3- và SO42-). Cơ chế của quá trình này đến nay vẫn chưa được biết đến một cách đầy đủ và chính xác nhưng cách chung, quá trình phân hủy có thể được chia ra các giai đoạn như sau: Hình 2: Sơ đồ chuyển hóa vật chất trong điều kiện kỵ khí Ở 3 giai đoạn đầu, COD của dung dịch hầu như không thay đổi, nó chỉ giảm trong giai đoạn methane hóa. Sinh khối mới được tạo thành liên tục trong tất cả các giai đoạn. Trong một hệ thống vận hành tốt, các giai đoạn này diễn ra đồng thời và không có sự tích lũy quá mức các sản phẩm trung gian. Nếu có một sự thay đổi bất ngờ nào đó xảy ra, các giai đoạn có thể mất cân bằng. Pha methane hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH hay nồng độ acid béo cao. Do đó, khi vận hành hệ thống, cần chú ý phòng ngừa những thay đổi bất ngờ, cả pH lẫn sự quá tải. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí Để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý kỵ khí, phải duy trì được trạng thái cân bằng động của quá trình theo 4 pha đã nêu trên. Muốn vậy trong bể xử lý phải đảm bảo các yếu tố sau: Nhiệt độ: khoảng 30÷350C. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình này là 350C. pH: pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6.5 đến 7.5. Sự sai lệch khỏi khoảng này đều không tốt cho pha methane hóa. Chất dinh dưỡng: Cần đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệ COD:N:P = (400÷1000):7:1 để vi sinh vật phát triển tốt, nếu thiếu thì bổ sung thêm. Trong nước thải sinh hoạt thường có chứa các chất dinh dưỡng này nên khi kết hợp xử lý nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt thì không cần bổ sung thêm các nguyên tố dinh dưỡng. Độ kiềm: Độ kiềm tối ưu cần duy trì trong bể là 1500÷3000 mg CaCO3/l để tạo khả năng đệm tốt cho dung dịch, ngăn cản sự giảm pH dưới mức trung tính. Muối (Na+, K+, Ca2+): Pha methane hóa và acid hóa lipid đều bị ức chế khi độ mặn vượt quá 0,2 M NaCl. Sự thủy phân protein trong cá cũng bị ức chế ở mức 20 g/l NaCl. Lipid: Đây là các hợp chất rất khó bị phân hủy bởi vi sinh vật. Nó tạo màng trên VSV làm giảm sự hấp thụ các chất vào bên trong. Ngoài ra còn kéo bùn nổi lên bề mặt, giảm hiệu quả của quá trình chuyển đổi methane. Kim loại nặng: Một số kim loại nặng (Cu, Ni, Zn…) rất độc, đặc biệt là khi chúng tồn tại ở dạng hòa tan. Trong hệ thống xử lý kỵ khí, kim loại nặng thường được loại bỏ nhờ kết tủa cùng với carbonate và sulfide. Ngoài ra cần đảm bảo không chứa các hóa chất độc, không có hàm lượng quá mức các hợp chất hữu cơ khác. Bể UASB Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó. Các bọt khí mêtan và cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẩn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng và rắn. Pha lỏng được dẩn ra khỏi bể, còn pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn. Sự tạo thành và duy trì các hạt bùn là vô cùng quan trọng khi vận hành bể UASB. Bể sinh học theo mẻ SBR (Sequence Batch Reactor) Hệ thống xử lý sinh học từng mẻ bao gồm đưa nước thải vào bể phản ứng và tạo các điều kiện cần thiết như môi trường thiếu khí (không có oxy, chỉ có NO3-), kị khí (không có oxy), hiếu khí (có oxi, NO3- ) để cho vi sinh tăng sinh khối, hấp thụ và tiêu hóa các chất thải hữu cơ trong nước thải. Chất thải hữu cơ (C,N,P) từ dạng hòa tan sẽ chuyển hóa vào sinh khối vi sinh và khi lớp sinh khối vi sinh này lắng kết xuống sẽ còn lại nước trong đã tách chất ô nhiễm, chu kỳ xử lý trên lại tiếp tục cho một mẻ nước thải mới. PHẦN 4: LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ Để xử lý nước thải của nhà máy chế biến thủy hải sản nhóm đưa ra các phương án để xử lý. Phương án 1. Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải qua song chắn rác được tách bỏ một phần rác có kích thước lớn, rác từ đây được thu đem làm thức ăn cho gia súc, chôn lấp. Nước thải chảy qua bể lắng cát để lắng bớt cát hạt cát có kích thước lớn. Nước thải được lấy qua máng thu và bơm lên bể điều hòa, có gắn hệ thống thổi khí để ổn định lưu lượng và nồng độ. Lượng cát lắng ở bể lắng cát được đưa qua sân phơi cát để làm khô cát sử dụng cho mục đích xây dựng hay san lấp đường. Trước khi đến công trình xử lý chính (bể Aeroten), nước được đưa đến bể lắng đứng kết hợp đông tụ sinh học để tiến hành làm thoáng sơ bộ giúp việc giảm một phần các hợp chất hữu cơ và lắng các thành phần lơ lửng. Nước thải có thành phần hữu cơ giảm đáng kể được đưa đến bể lắng II để lắng bùn (vi sinh vật). Bùn lắng ở bể lắng II được tuần hoàn lại bể aeroten và bể đông tụ sinh học. Nước sau lắng II thỏa điều kiện thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn được ổn định tại bể sinh học hiếu khí, ở đây, một phần nước được tách khỏi bùn và được dẫn trở lại bể điều hòa. Trước khi đem bùn đi đổ bỏ, bùn được giảm ẩm đáng kể tại máy ép bùn . Ưu điểm Chiếm diện tích xây dựng nhỏ hơn bởi số lượng công trình ít (giảm bớt 1 công trình xử lý sinh học chính l bể kị khí, thêm vào đó xử lý sơ bộ tại bể lắng I trước Aeroten). Ít nhạy cảm với các hợp chất gây ức chế. Chi phí năng lượng cao hơn. Nhược điểm Xây dựng và quản lý phức tạp. Đòi hỏi người quản lý có chuyên môn cao. Chi phí vận hành cao vì cần nhiều máy thổi khí nên tốn nhiều năng lượng. Khử nitơ chưa triệt để. Dễ bị tắt nghẽn ở bể lọc sinh học. Phương án 2 Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải qua song chắn rác được tách bỏ một phần rác có kích thước lớn, rác từ đây được thu đem chôn lấp, thải bỏ. Nước thải chảy qua bể lắng cát. Nước thải được lấy qua máng thu và bơm lên bể điều hòa, có gắn hệ thống thổi khí để ổn định lưu lượng và nồng độ. Sau đó, nước thải được bơm đến bể lắng 1, được sử dụng là bể lắng đứng để tách một phần chất hữu cơ dễ lắng. Bùn thu được tại đây là dạng bùn tươi, được bơm về bể chứa bùn. Nước được tiếp tục đưa qua bể UASB, sau công trình này nước được đưa qua bể lọc sinh học cao tải. Nước thu được cho chảy qua bể lắng đợt 2, sau đó khử trùng bằng clo trước khi đưa ra ra nguồn tiếp nhận. Bùn dư được thu tại bể chưa bùn, đem nén bùn để giảm độ ẩm, rồi đưa qua sân phơi bùn để tiếp tục làm giảm bớt lượng nước. Bùn sau khi xử lý được đem chôn lấp hoặc sử dụng để bón cho cây trồng. Nước từ bể nén bùn được tuần hoàn về bể điều hòa để tiếp tục tham gia quá trình xử lý. Ưu điểm Vận hành tương đối đơn giản. Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao. Xử Nồng độ cặn khô từ 15%-25%. Khuyết điểm Không phù hợp với nước thải có SS cao. Dễ bị bít kín ở bể lọc sinh học cao tải. Phải sử dụng nơi có nhiều đất thường là vùng nông thôn, thị trấn. Có sử dụng polymer châm vào để tăng khả năng tách nước. Hoạt động phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và khí hậu. Cần có lao động thủ công để xúc bùn khô từ sân phơi bùn lên xe tải. Thời gian làm khô bùn dài. 4.3. Phương án 3 Thuyết minh quy trình công nghệ Nước qua song chắn rác được đưa đến bể UASB tương tự như ở phương án 2. Nước sau khi qua công trình này tiếp tục được xử lý hiếu khí tại aerotank, rồi chảy tràn qua bể lắng đợt 2. Bùn thu được từ bể lắng đợt 2 là bùn hoạt tính, một phần được bơm tuần hoàn lại bể aerotank, phần còn lại được bơm qua bể chưa bùn tiếp tục xử lý. Nước được khử trùng bằng Clo, đạt TCVN 5945- 2005 cột B trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn thải ra ở bể lắng 1, bể UASB, bể lắng 2 sẽ được bơm qua bể nén bùn để tách ẩm, giúp giảm tải lượng đáng kể. Lượng bùn sau đó được đưa qua máy ép bùn để có thể tách nước tới mức tối đa, lượng bùn sau khi ép có thể sử dụng bón cho cây trồng hoặc đem chôn lấp. Nước ép thu từ bể nén bùn, máy ép bùn được tuần hoàn lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý. Ưu điểm Thường được sử dụng, do nó phù hợp với điều kiện khí hậu ở các nước nhiệt đới. Vận hành tương đối đơn giản. Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao. Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác do nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất, những hạn chế trong quá trình vận hành UASB có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ bộ. Tính kinh tế cũng là một ưu điểm của UASB. Chi phí đầu tư thấp Nồng độ cặn khô từ 20%-30% Không sử dụng hóa chất Khuyết điểm Rất nhạy cảm với các hợp chất gây ức chế. Thời gian vận hành khởi động dài (3 – 4 tháng). Trong một số trường hợp cần xử lý thứ cấp để giảm sự sinh mùi. Thời gian làm khô bùn dài. Hoạt động không phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thời tiết. Tuy nhiên những mặt hạn chế này dễ khắc phục. Xử lý sơ bộ tốt sẽ đảm bảo được môi trường sinh trưởng thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí. Nếu cấy vi khuẩn tạo acid và vi khuẩn tạo methane trước (phân trâu bò tươi) với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thủy lực (1/2 công suất thiết kế thì thời gian khởi động có thể rút ngắn xuống từ 2-3 tuần. Kết luận Tóm lại qua ba phương án xử lý nước thải chế biến thủy hải sản nhóm đã quyết định chọn phương án 3 để tiến hành tính toán và thiết kế hệ thống xử lý. Lý do mà nhóm chọn phương án 3. Phù hợp với điều kiện khí hậu ở Việt Nam. Vận hành tương đối đơn giản. Không xử dụng nhiều hóa chất trong quá trình vận hành. Chi phí vận hành thấp. Không phải bị tắt nghẽn hệ thống xử lý như 2 phương án, và phương án 1. Bên cạnh đó không phải tốn chi phí cho việc mua các loại vật liệu lọc. PHẦN 5: TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY HẢI SẢN CÔNG XUẤT 1000M3/NGÀYĐÊM THEO SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA PHƯƠNG ÁN 3 Một số thông số đầu vào Lưu lượng trung bình ngày đêm    Lưu lưong theo h    Lưu lượng theo s    ,: Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất, nhỏ nhất 5.1. Song chắn rác Nhiệm vụ của song chắn rác Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: xương cá, các loại vỏ ngêu, tôm, cua... Lượng rác thải được tách ra ở song chắn rác sẽ được đưa đi làm thức ăn cho gia súc hoặc có thể đem đi chôn lấp. Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nươc thải. Nội dung tính toán SCR Kích thước mương đặt song chắn Tính toán SCR Chọn vận tốc qua song chắn rác là  Khoảng cách giữa hai thanh chắn là b = 0.02m Độ dày lớp nước trong mương là  Độ dày của mối thanh chắn: d = 0.005m Tính toán số khe của song chắn rác: khe Với k = 1.05 là hệ số tính hiện tượng thu hẹp dòng chảy Chọn số khe song chắn rác là 14 khe, số thanh chắn rác là 15 thanh. Bề rộng tổng cộng của song chắn rác  Kiểm tra vận tốc dòng chảy trước song chắn rác để khắc phục khả năng đọng cặn.  Tổn thất áp lực qua song chắn rác:  Chiều cao tổng cộng của song chắn rác  5.2. Bể lắng cát Nhiệm vụ của bể lắng cát Bể lắng cát có chỉ nhiệm vụ lắng cát, không lắng các tạp chất hữu cơ. Cát lấy ra đem đi rửa, qua sân phơi cát rồi đem đổ bỏ, hoặc sử dụng san lấp mặt đường. Nội dung tính toán gồm Thể tích của bể lắng cát Lượng cát lắng trong một ngày đêm Chọn thời gian lưu của bể lắng cát ngang: t = 30s Chọn vận tốc nước trong bể lắng ngang: = 0.2 (m/s) Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang  Diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát  Chiều rộng của bể lắng cát ngang  Với H = 0.25 m là chiều cao công tác của bể lắng cát ngang. Chia bể lắng cát thành 2 đơn nguyên n = 2 Chiều dài của bể lắng ngang  Chọn chiều cao bảo vệ của bể lắng cát: 0.25 m Vậy kích thước của bể lắng cát: L x B x H = 3 x 0.4 x 0.5 m. Lượng cát trung bình sau mỗi ngày đêm  Với q: lượng cát trong 1000m nước thải, q=0.15mcát/ngaydem Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong ngày đêm  Với t là chu kì xả cát, t=2 ngày đêm. Tính diện tích sân phơi cát Nhiệm vụ của sân phơi cát Rửa cặn bám trong quá trình lắng cát, gây mùi trong cát. Đồng thời làm khô cát đem tận dụng trải mặt đường. Chiều dài của sân phơi cát: L = 3 m Chọn thời gian phơi cát = chu kỳ xả cát, t = 2 ngày đêm Thể tích cát trên sân: W = 0.3 m3 Tính chiều rộng sân phơi cát:  Diên tích sân phơi cát: B x L = 0.4m x 3m 5.3. Bể điều hòa. Nhiệm vụ của bể điều hòa Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình sản xuất thải ra không đều. Tiết kiệm hóa chất để trung hòa nước thải. Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình xử lý tiếp theo. Hàm lượng BOD, COD, SS sau bể điều hòa đạt BOD = 95% x 1050 = 998 mg/l COD = 95% x 1500 = 1425 mg/l SS = 85% x 270 = 230 mg/l Xác định thể tích bể điều hòa Thể tích tích lũy Thể tích tích lũy dòng vào của giờ thứ i được xác định:  Trong đó Vv(I-1): thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó (m3) Qv(i): lưu lượng nước thải của giờ đang xét (m3/h) Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i  Trong đó: Vb(I-1): thể tích tích lũy bơm của giờ trước đó (m3) Qb(i): lưu lượng bơm của giờ đang xét (m3/h) Thể tích bể điều hòa Dựa vào các công thức tính như trên ta có thể lập bảng thể tích tích lũy cho mỗi giờ trong ngày như bảng sau. Giờ  Q(m3/h)  Thể tích tích lũy vào bể (m3)   Thể tích tích lũy bơm đi (m3)    Hiệu số thể tích    1  22  22  41.6  19.6   2  20  42  83.4  41.4   3  15  57  124.8  67.8   4  15  72  166.5  94.5   5  15  87  208  121   6  17  104  249.7  145.7   7  35  139  291.2  152.2 (max)   8  70.8  209.8  332.9  123.1   9  70  279.8  374.4  94.6   10  69.2  349  416.1  67.1   11  65  414  457.6  43.6   12  38  452  499.3  47.3   13  35  487  540.8  53.8   14  35  522  582.5  60.5   15  39  562  624  62   16  79  641  665.6  24.6   17  54  695  702.3  7.3   18  54  742  748.8  6.8   19  45  787  790.6  3.6   20  44  831  832  1   21  49  880  873.8  -6.2   22  48  928  956.8  28.8   23  42  970  956.7  -13.3 (min)   24  30  1000  1000  0   Bảng 5.1: Thể tích tích lũy theo giờ Thể tích lý thuyết bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích lũy 152.2 – (- 13.3) = 165.5 (m3) Thể tích thực tế của bể điều hòa   Vậy thể tích thực của bể điều hòa là: 198.6 m3 Dựa vào số liệu bảng thể tích tích lũy theo giờ, ta vẽ được biểu đồ tích lũy theo giờ  Biểu đồ 5.1: Biểu đồ tích lũy Chọn bể có hình dạng tròn: Chiều cao lớp nước lớn nhất hmax = 4m Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m Vậy chiều cao tổng cộng: H = hmax + hbv = 4 + 0.5 = 4.5(m) Đường kính bể: Vậy kích thước bể điều hòa: D x H = 7.95m x 4.5m Tính toán bơm dùng trong bể điều hòa Tại bể điều hòa có đặt bơm nhúng chìm để bơm nước thải qua bể lắng 1, do đó ta phải tính công suất của bơm đặt tại đây. Cột áp toàn phần của bơm: H = 4.5m + 0.3m = 4.8m Lưu lượng bơm: Q = 1000 m3/ngày.đêm Công suất của máy bơm:  Công suất thực tế của máy bơm:  Xác định hiệu quả khử BOD5 của bể điều hòa Dựa vào kết quả phân tích biểu đồ hoặc bảng, ta xác định được thời điểm bể cạn nhất là lúc 7 giờ. Thời điểm tính toán bắt đầu từ lúc 8 giờ. Thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét thứ I được xác định theo công thức sau: Trong đó: V(i): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) V(I-1): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m3) Vin(i): thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) Vout(i): thể tích nước bơm ra khỏi bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) Ta tính được thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 8 giờ:  Thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 9 giờ:  Giả sử khối nước trong bể điều hòa được xáo trộn hoàn toàn. Vậy hàm lượng BOD5 trung bình bơm ra khỏi bể có thể tính theo biểu thức sau:  Trong đó: Sout(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra ở giờ đang xét (mg/l) Sin(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng vào ở giờ đang xét (mg/l) V(i-1): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m3) Vin(i): thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) Vậy ta tính được hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra vào lúc 8 giờ:  Hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra vào lúc 9 giờ:  Giờ trong ngày  Q(m3/h)  Thể tích nước trong bể (m3)  BOD vào (mg/l)  BOD trung bình ra khỏi bể (mg/l)  Tải lượng BOD trước điều hòa(kgBOD5)  Tải lượng BOD sau điều hòa(kgBOD5/h)   8  70.8  29.2  1500  1500  106.2 (max)  62.4 (max)   9  70  57.6  1310  1366  91.7  56.8   10  69.2  85.2  1250  1277  86.5  53.1   11  65  108.6  1220  1237  79.3  51.4   12  38  103  1030  1170  39.1  48.6   13  35  96.4  790  969  27.6  40.3   14  35  89.8  770  785  26.9  32.6   15  39  87.2  855  795  33.3  33.1   16  79  124.6  1350  1090  86.1  45.3   17  54  137  1310  1338  70.7  55.6   18  54  149.4  1230  1287  66.4  55.5   19  45  152.8  790  1128  35.5  46.9   20  44  155.2  870  807  38.3  33.5   21  49  162.6  1150  937  56.3  38.9   22  48  169  1250  1172  60  48.7   23  42  169.4  990  1198  41.6  49.8   24  30  157.8  695  945  20.8  39.3   1  22  138.2  695  695  15.3  28.9 (min)   2  20  116.6  792  707  15.8  29.4   3  15  90  890  803  13.5 (min)  33.4   4  15  63.4  910  892  13.6  37.1   5  15  36.8  1060  938  15.9  39.1   6  17  12.2  1220  1110  20.7  46.2   7  35  0  1330  1301  46.5  54.1   Trung bình  41.6   1050  1060  46.1  44.2   Bảng 5.2: Hàm lượng BOD5 trung bình và tải lượng BOD5 trước và sau bể điều hòa Tỉ số  Trước điều hòa  Sau điều hòa   Lmax : Ltb  106.2 : 46.1 = 2.3  62.4 : 44.2 = 1.4   Lmin : Ltb  13.5 : 46.1 = 0.3  28.9 : 44.2 = 0.65   Lmax : Lmin  106.2 : 13.5 = 7.8  62.4 : 28.9 = 2.2   Bảng 5.3: Hệ số không điều hòa về tải trọng BOD5 Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa Dạng khuấy trộn  Giá trị  Đơn vị   Khuấy trộn cơ khí  4-8  W/m3thể tích bể   Tốc độ khí nén  10-15  Lit/m3thể tích bể.phút   Bảng 5.4: Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Chọn: tốc độ khí nén R=13lit/m3phút=0.013m3/m3phút Lưu lượng khí nén cần cho khuấy trộn  Tính toán máy nén khí cho bể điều hòa Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén Hd = hd + hc + hf + H Trong đó: hd, hc: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh. hd + hc ( 0.4m hf: tổn thất qua hệ thống phân phối khí hf ( 0.5m H: độ ngập sâu của ống phân phối khí, lấy bằng chiều cao hữu ích của bể điều hòa H = 4m Vậy áp lực cần thiết Hd = 0.4m + 0.5m + 4m = 4.9m Áp lực của máy nén khí  Theo công thức 152 –giáo trình Xử lý nước thải của Hoàng Huệ ta có công suất của máy nén khí: Công suất tính toán của máy nén khí  Tính toán đường kính ống dẫn Chọn loại khuếch tán khí là ống màng khoan lỗ dạng lưới có lưu lượng khí q= 92 l/m3phut. Số ống khuyếch tán khí  Chọn tốc độ dòng khí trong ống dẫn chính là 8m/s. Vậy ta có Ống chính có đường kính trong  Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh dngoài = 80mm, bề dày 2.3 mm Chọn tốc độ dòng khí các ống dẫn nhánh là 8m/s. Vậy ta có Ống nhánh có đường kính trong  Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh dngoài = 20mm, bề dày 2.3 mm Trên các ống nhánh có đục lỗ đường kính dlỗ = 5mm. Chọn vận tốc thoát ra mỗi lỗ là 10m/s. Lưu lượng khí thoát ra khỏi 1 lỗ  Số lỗ trên mỗi ống nhánh là:  Số lỗ trên mỗi nhánh là 8 (lỗ) 5.4. Bể lắng 1 Nhiệm vụ bể lắng 1 Loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải qua bể điều hòa. Ở đây các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọn của nước sẽ lắng xuống đáy. Hàm lượng chất lơ lửng sau khi qua bể lắng đợt 1 cần đạt ≤150 mg/l. Hàm lượng sau khi ra khỏi bể lắng 1 phải đạt: BOD = 80% x 998 = 789.4 mg/l COD = 80% x 1425 = 1140 mg/l SS = 60% x 230 = 138 mg/l ≤ 150 mg/l Chọn bể lắng đợt 1 dạng tròn, nước thải đi vào từ ống trung tâm, thu nước theo chu vi bể. Thông số  Giá trị    Dãy  Đặc trưng   Thời gian lưu nước (giờ)  1.5-2.5  2   Tải trọng bề mặt (m3/m2ngay)  32-48    Lưu lượng trung bình  32-48    Lưu lượng cao điểm  80-120    Tải trọng máng tràn (m3/m.ngay)  125-500    Ống trung tâm Đường kính Chiều cao               Chiều sâu bể lắng (m)  H=3-4.8  4   Đường kính bể lắng (m)  D=3-6  5.64   Độ dốc đáy (mm/m)  62-167  83   Tốc độ thanh gạt bùn (vòng/phút)  0.02-0.05  0.03   Bảng 5.5: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn tươi này là 40 m3/m2.ngày Diện tích bề mặt bể lắng là  Đường kính bể lắng  Đường kính ống trung tâm  Chọn chiều sâu hữu ích của bề lắng H=4m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0.7m Chiều cao an toàn h=0.5m Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt 1 Htc= H+h+ hb = 4m+ 0.5m+0.7m = 5.2m Chiều cao ống trung tâm  Vậy kích thước bể lắng 1: D x H=5.64m x 5.2m Kiểm tra lại thời gian lưu nước của bể lắng Thể tích phần lắng  Thời gian lưu nước  Tải trọng máng tràn <500m3/ngày Tính toán lượng bùn sinh ra Giả sử hiệu suất xử lý cặn lơ lửng đạt 40% ở tải trọng 35 Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày  Giả sử bùn tươi của nước thải thủy sản có hàm lượng cặn 5% (tức là có độ ẩm 95%). Tỉ số VSS:TSS=0.75 và khối lượng riêng bùn tươi là 1.053kg/lít. Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là  Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học  Tính toán máng tràn. Chiều dài máng tràn L=0.85 x D=0.85 x 5.64 = 4.8 m Tải trọng trên một mép dài máng tràn  Chọn tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 90o để điều chỉnh độ cao mép máng. Chiều cao hình chữ V l 5 cm, đáy chữ V là 10 cm, mỗi m dài có 5 khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh là 20 cm. Chiều cao mực nước h trong khe chữ V qo= = 1,4 h5/2  Phù hợp tiêu chuẩn cho phép ≤50 mm 5.5. Bể UASB Nhiệm vụ của bể UASB Làm giảm đáng kể hàm lượng COD, BOD trong nước thải bằng cách sử dụng lớp cặn lơ lửng (có chứa rất nhiều vi sinh vật yếm khí) trong dịch lên men nhờ hẹ thống nước thải chảy từ phía dưới lên. Đồng thời làm tiền đề cho quá trình xử lý hiếu khí trong bể aerotank tiếp theo. Hàm lượng các chất sau khi qua khỏi bể UASB đạt: BOD = 25% x 789.4 = 197 mg/l COD = 35% x 1140 = 399 mg/l SS = 138 mg/l Nồng độ nước thải, mgCOD/l  Tỷ lệ COD không tan, %  Tải trọng thể tích ở 30oC, kg COD/m3.ngày     Bùn bông  Bùn hạt (không khử SS) 

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docbaiin.doc
  • pptbaocaone.ppt
  • docbia 1.doc
  • docloimodau.doc
  • docMỤC LỤCMOI.doc
Luận văn liên quan