Thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải cho công ty TNHH thực phẩm Hồng Thải trong điều kiện phù hợp với thực tế của công ty

Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 1 SVTH: Võ Thị Trang Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn ñề Nước ta ñang trong giai ñoạn phát triển, tiến tới một nước công nghiệp hóa - hiện ñại hóa ñất nước ñể hòa nhập với các nước trong khu vực. Ngành công nghiệp cũng ngày càng phát triển và ñem lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế như tạo ra các sản phẩm phục vụ trong và ngoài nước, giải quyết công ăn việc làm cho người lao ñộng.Tuy nhiên với sự phát triển và ngày càng ñổi mới của ngành công nghiệp ñã dẫn ñến việc khai thác nguồn tài nguyên thiên nhiên một cách mạnh mẽ làm cho chúng trở nên cạn kiệt. Các chất thải từ ngành công nghiệp sinh ra ngày càng nhiều, làm cho môi trường thiên nhiên bị tác ñộng mạnh, mất ñi khả năng tự làm sạch của chúng. Hòa cùng xu thế phát triển của ñất nước, ngành chế biến lương thực, thực phẩm tạo ra các sản phẩm có giá trị phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng trong nước cũng như xuất khẩu. Tuy nhiên, ngành này cũng tạo ra một lượng lớn chất thải rắn, khí, nước thải… là một trong những nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường chung của ñất nước. Cùng với ngành công nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm thì ngành chế biến các sản phẩm từ các loại khoai củ, ñậu, gạo, nếp…cũng trong tình trạng ñó. Vấn ñề ô nhiễm nguồn nước do ngành chế biến các sản phẩm từ các loại khoai củ, ñậu, gạo, nếp… thải trực tiếp ra môi trường ñang là mối quan tâm hàng ñầu của các nhà quản lý môi trường. Nước bị nhiễm bẩn sẽ ảnh hưởng ñến con người và sự sống của các loài thủy sinh cũng như các loài ñộng thực vật sống gần ñó. Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý nước thải ngành chế biến thực phẩm cũng như các ngành công nghiệp khác là một yêu cầu cấp thiết ñặt ra không chỉ ñối với những nhà làm công tác bảo vệ môi trường mà còn cho tất cả mọi người chúng ta. 1.2. Mục ñích ñề tài Thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải cho công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái trong ñiều kiện phù hợp với thực tế của công ty. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 2 SVTH: Võ Thị Trang 1.3. Nội dung thực hiện
Khảo sát hiện trạng môi trường nhà máy
Thu thập và xử lý số liệu ñầu vào
Đề xuất công nghệ xử lý nước thải của nhà máy
Tính toán các công trình ñơn vị
Khái toán giá thành xây dựng, giá thành xử lý 1.4. Phương pháp thực hiện Trên cơ sở thu thập thông tin, sưu tầm, ñiều tra, khảo sát, nghiên cứu và ñề xuất công nghệ xử lý nước thải cho công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái, có thể tóm tắt các phương pháp thực hiện như sau:
Phương pháp ñiều tra khảo sát.
Phương pháp tổng hợp thông tin
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về xử lý nước thải. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 3 SVTH: Võ Thị Trang Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỰC PHẨM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 2.1. Giới thiệu chung về ngành chế biến thực phẩm ở Việt Nam 2.1.1. Giới thiệu chung Trong những năm gần ñây ngành chế biến thực phẩm Việt Nam ñang phát triển mạnh. Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm ñang có cơ hội to lớn về thị trường. ở trong nước, nhu cầu tiêu dùng của người dân ñối với thực phẩm chế biến ngày càng lớn và ña dạng. Thói quen sử dụng các thực phẩm chế biến từ thịt, cá, rau quả, gạo... ñã hình thành và phát triển nhanh. Việt Nam cũng ñã ñạt ñược nhiều thành tựu trong việc xuất khẩu các sản phẩm chế biến như gạo, tôm, cá, cà phê, chè.... Việc Việt Nam tham gia khu vực mậu dịch tự do ASEAN và trở thành thành viên của WTO ñã thúc ñẩy xuất khẩu nói chung và xuất khẩu nông sản, thuỷ sản chế biến nói riêng. Với tốc ñộ tăng trưởng kinh tế nhanh và thu nhập sau thuế của người dân ngày càng cao, Việt Nam hiện là một thị trường hấp dẫn cho các nhà sản xuất Thực phẩm. 2.1.2. Công nghệ sản xuất của ngành chế biến thực phẩm Quy trình sản xuất khoai, củ, quả sấy Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 4 SVTH: Võ Thị Trang Hình 2.1. Quy trình sản xuất khoai, củ, quả sấy Nguyên liệu (khoai, củ, quả) Sơ chế Cắt miếng Sấy Phun gia vị Rửa, loại bỏ tạp chất Định lượng Đóng gói sản phẩm Để nguội Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 5 SVTH: Võ Thị Trang Quy trình sản xuất bột mì Hình 2.2. Quy trình sản xuất bột mì Lược ñất Rửa củ Băm Ly tâm vắt Tách mủ Lọc Nghiền Sấy Đóng bao Thành phẩm Củ mì Nước sạch Đất + Vỏ mì Nước thải Lược rác rác Hồ lắng Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 6 SVTH: Võ Thị Trang Quy trình sản xuất bún gạo Hình 2.3. Quy trình sản xuất bún gạo Ngâm Loại bỏ nước Cán Hấp Nghiền (xay) Định hình Tái hấp Trộn Gạo Nước Các phụ gia Vắt Sấy Đóng gói Thành phẩm Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 7 SVTH: Võ Thị Trang 2.2. Nguồn gốc phát sinh các chất ô nhiễm trong ngành chế biến thực phẩm 2.2.1. Chất thải rắn Chất thải rắn là nguồn có khả năng gây ô nhiễm môi trường lớn thứ hai cả về 2 yếu tố: khối lượng và nồng ñộ chất bẩn. Các loại chất thải phát sinh trong quá trình chế biến thực phẩm từ các loại khoai, ñậu, gạo, nếp gồm có:  Vỏ nguyên liệu và ñất cát khối lượng sinh ra ñạt tỷ lệ 3% nguyên liệu: chứa rất ít nước, khó bị phân huỷ và thường dính ñất cát là chủ yếu.  Các mảnh vụn nguyên liệu phát sinh từ công ñoạn gọt vỏ, rửa…  Các loại xơ bã 2.2.2. Nước thải Trong công nghiệp chế biến thực phẩm từ khoai, ñậu, gạo, nếp, nước ñược sử dụng trong quá trình sản xuất chủ yếu là ở công ñoạn rửa củ, ly tâm, sàng loại xơ, khử nước, hấp, ñông lạnh, ngâm nguyên liệu và súc rửa thiết bị. - Trong công ñoạn rửa, nước ñược sử dụng cho việc rửa củ trước khi lột vỏ ñể loại bỏ các chất bẩn bám trên bề mặt. Nếu rửa không ñầy ñủ, bùn bám trên củ sẽ làm ảnh hưởng ñến chất lượng sản phẩm. - Trong quy trình sản xuất bột mì, công ñoạn ly tâm và sàng loại xơ, nước ñược sử dụng nhằm mục ñích rửa và tách tinh bột từ bột xơ củ mì. - Đối với một số sản phẩm ñòi hỏi phải làm mềm, chín nguyên liệu trước khi chế biến thì nước thải chủ yếu phát sinh từ công ñoạn ngâm nguyên liệu, hấp, ñông lạnh và súc rửa thiết bị. Ngoài ra, nước còn ñược sử dụng trong quá trình nghiền củ mì nhưng với khối lượng không ñáng kể 2.2.3. Khí thải Tuỳ thuộc vào từng loại nguyên liệu, nhiên liệu, công nghệ sản xuất ñược sử dụng, quy mô sản xuất, các loại thiết bị ñược sử dụng, các nguồn ô nhiễm không khí có thể là:  Khí thải từ nguồn ñốt lưu huỳnh (trong công ñoạn tẩy trắng bột khoai mì), thành phần chủ yếu là SO2 và lưu huỳnh không bị oxy hoá hết.  Khí thải từ quá trình ñốt dầu DO cung cấp nhiên liệu cho hoạt ñộng của lò hơi ñể cung cấp nhiệt cho quá trình sản xuất và hoạt ñộng của máy phát ñiện. Khí thải phát sinh chủ yếu chứa SO2, NOx, SOx, CO, Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 8 SVTH: Võ Thị Trang aldehyde, các hydrocacbon và khói bụi…. Riêng khí thải phát sinh từ hoạt ñộng của máy phát ñiện là không ñáng kể, do máy phát ñiện chỉ hoạt ñộng khi có sự cố cúp ñiện xảy ra.  Mùi hôi thối sinh ra trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp ao sinh học, hoặc từ sự phân huỷ các chất thải rắn thu ñược không kịp thời, hoặc từ sự lên men chất hữu cơ có trong nước thải.  Ô nhiễm bụi và tiếng ồn gây ra trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, việc vận chuyển một khối lượng lớn nguyên liệu ñể sản xuất và thành phẩm của nhà máy bằng các phương tiện vận tải cũng sẽ phát sinh một lượng khí thải tương ñối lớn 2.3. Tác ñộng do nước thải của ngành chế biến thực phẩm ñến môi trường sinh thái Độ pH thấp: Độ pH của nước thải quá thấp sẽ làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước tiếp nhận do các loại vi sinh vật có tự nhiên trong nước bị kìm hãm phát triển. Ngoài ra, khi nước thải có tính axít sẽ có tính ăn mòn, làm mất cân bằng trao ñổi chất tế bào, ức chế sự phát triển bình thường của quá trình sống. Hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao: Nước thải ngành chế biến thực phẩm từ khoai, củ, gạo, nếp có hàm lượng chất hữu cơ cao, khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng ñộ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan ñể phân hủy các chất hữu cơ. Nồng ñộ 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 ñến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. Hàm lượng chất lơ lửng cao : Các chất rắn lơ lửng làm cho nước ñục hoặc có màu, không những làm mất vẻ mỹ quan mà quan trọng nó hạn chế ñộ sâu tầng nước ñược ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu... giảm quá trình trao ñổi oxy và truyền sáng, dẫn nước ñến tình trạng kỵ khí. Mặt khác một phần cặn lắng xuống ñáy Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 9 SVTH: Võ Thị Trang gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè ñồng thời thực hiện quá trình phân hủy kỵ khí giải phóng ra mùi hôi thối gây ô nhiễm cho khu vực xung quanh. Hàm lượng chất dinh dưỡng cao: Nồng ñộ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loài tảo, ñến mức ñộ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy. Nếu nồng ñộ 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 ñộng xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sản, du lịch và cấp nước. Amonia rất ñộc cho tôm, cá dù ở nồng ñộ rất nhỏ. Nồng ñộ 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 ñộ Amonia không vượt quá 1mg/l. Vi sinh vật Các vi sinh vật ñặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm ñặc 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 ñường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính. 2.4. Các biện pháp xử lý nước thải cho ngành chế biến thực phẩm Các phương pháp xử lý nước thải chế biến thực phẩm cũng tương tự như các phương pháp xử lý nước thải các loại công nghiệp khác. Các biện pháp tổng quát có thể áp dụng ñược trong công nghệ xử lý nước thải của ngành chế biến thực phẩm.
Điều hoà về lưu lượng và nồng ñộ của nước thải.
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học
Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 2.4.1 Điều hòa lưu lượng và nồng ñộ của nước thải Tuỳ thuộc vào dây chuyền công nghệ sản xuất, nguyên liệu và sản phẩm, mà lưu lượng và thành phần tính chất nước thải của từng xí nghiệp công nghiệp sẽ khác nhau, nhình chung thường dao ñộng không ñều trong một ngày ñêm. Sự dao ñộng về Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 10 SVTH: Võ Thị Trang lưu lượng và nồng ñộ nước thải sẽ dẫn ñến những hậu quả tai hại về chế ñộ công tác của mạng lưới và các công trình xử lý, ñồng thời gây tốn kém nhiều về xây dựng và quản lý. Vì khi lưu lượng dao ñộng thì cần thiết phải xây dựng mạng lưới bên ngoài với tiết diện và lưu lượng ống hoặc kênh lớn hơn vì phải ứng với lưu lượng giờ lớn nhất. Ngoài ra ñiều kiện công tác về mặt thuỷ lực sẽ kém ñi. Nếu lưu lượng chảy ñến trạm bơm thay ñổi thì dung tích bể chứa, công suất máy bơm, tiết diện ống ñẩy cũng phải lớn hơn. Khi lưu lượng và nồng ñộ thay ñổi thì kích thước các công trình (bể lắng, trung hoà, các công trình xử lý sinh học…) cũng phải lớn hơn, chế ñộ làm việc của chúng mất ổn ñịnh. Nếu nồng ñộ các chất bẩn chảy vào công trình xử lý sinh học ñột ngột tăng lên nhất là các chất ñộc hại ñối với vi sinh vật thì có thể làm cho công trình hoàn toàn mất tác dụng. Ngoài ra các công trình xử lý hoá học cũng sẽ làm việc kém ñi khi lưu lượng và nồng ñộ thay ñổi, hoặc muốn làm việc tốt hơn thì thường xuyên phải thay ñổi nồng ñộ hoá chất cho vào. Điều này ñặc biệt khó khăn trong việc tự ñộng hoá quá trình hoạt ñộng của trạm xử lý Việc ñiều hoà lưu lượng và nồng ñộ nước thải trong chế biến thực phẩm còn có ý nghĩa quan trọng ñặc biệt ñối với các quá trình xử lý hoá lý và sinh học: việc làm ổn ñịnh nồng ñộ nước thải sẽ giúp cho giảm nhẹ kích thước công trình xử lý, ñơn giản hoá công nghệ xử lý và tăng cao hệ quả xử lý. 2.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học Phương pháp cơ học thường ñược áp dụng ở giai ñoạn ñầu của quá trình xử lý loại bỏ các tạp chất không tan ra khỏi nước ñể tránh việc gây tắc nghẽn trong ñường ống. Gồm các công trình như:
Song chắn rắc: Được ñặt trước các công trình làm sạch nước thải ñể giữ lại các vật thô như: vỏ nguyên liệu, giấy, rác, vỏ hộp, mẫu ñất ñá… ở trước song chắn.
Bể vớt dầu mỡ: Nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Các chất này sẽ bịt kín lổ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể lọc sinh học… và chúng cũng phá hủy các cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aeroten, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 11 SVTH: Võ Thị Trang
Bể lắng: Dùng ñể lắng các hạt lơ lững, các hạt bùn (kể cả bùn hoạt tính)… nhằm làm cho nước trong. Nguyên lý làm việc của bể thường dựa trên cơ sở trọng lực. Dựa vào chức năng, vị trí, bể lắng ñược chia thành: bể lắng ñợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng ñợt 2 sau công trình sinh học. Dựa vào nguyên lý hoạt ñộng, có các loại bể lắng như: bể lắng hoạt ñộng gián ñoạn và bể lắng hoạt ñộng liên tục. Dựa vào cấu tạo: bể lắng ñứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác. 2.4.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý Khi trong nước thải có nhiều chất lơ lững, chất ñộc hại hay ñộ màu cao thì phải ứng dụng quy trình hóa lý. Đặc biệt khi tỷ lệ COD/BOD > 2 và có nhiều chất hoạt tính bề mặt thì không thể áp dụng ngay phương pháp xử lý hóa học mà phải dùng biện pháp hóa lý trước. Cơ sở của phương pháp này là dựa vào các quá trình vật lý và các phản ứng hóa học. Người ta cho vào nước các loại muối sắt, nhôm ñể thực hiện các phản ứng keo tụ hay kết cặn. Lượng cặn tạo thành sẽ ñược tách ra trong bể lắng ñợt 1. Những phương pháp hóa lý thường áp dụng ñể xử lý nước thải thực phẩm là: keo tụ, tuyển nổi,… Quá trình keo tụ: là quá trình kết hợp các hạt lơ lững khi cho các chất cao phân tử vào nước bằng cách tiếp xúc trực tiếp và do sự tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lững.
Sự keo tụ ñược tiến hành nhằm thúc ñẩy quá trình tạo bông Hydroxit nhôm và sắt ñể tăng vận tốc lắng.
Tuyển nổi là phương pháp áp dụng tương ñối rộng rãi nhằm loại bỏ các chất lơ lững mịn, dầu mỡ ra khỏi nước và cũng là phương pháp xử lý rất quan trọng ñối với nước thải chế biến thực phẩm. Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và ñược áp dụng trong trường hợp quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện. Các chất lơ lững và dầu mỡ sẽ ñược nổi lên trên bề mặt nước thải dưới tác dụng nâng của bọt khí (thường là không khí) vào pha lỏng, các bọt khí ñó ñủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 12 SVTH: Võ Thị Trang lên bề mặt, sau ñó chúng tập hợp với nhau thành lớp bọt chứa hàm lượng cao hơn trong chất lỏng ban ñầu. Trong xử lý nước thải người ta phân biệt các phương pháp tuyển nổi như sau:
Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.
Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun, qua các tấm xốp).
Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyeển nổi chân không, tuyển nổi không áp, tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước).
Tuyển nổi ñiện, tuyển nổi sinh học và hóa học. 2.4.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học Phương pháp hóa học ñể khử các chất hòa tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín. Đôi khi phương pháp này ñược sử dụng ñể xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công ñoạn này là phương pháp xử lý nước thải lần cuối trước khi thải vào nguồn tiếp nhận.  Phương pháp trung hòa Nước thải kiềm cần ñược trung hòa ñưa pH về khoảng 6,5 – 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hay sử dụng công nghệ xử lý tiếp theo. Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau: − Trộn lẫn nước thải axít và nước thải kiềm. − Bổ sung các tác nhân hóa học − Lọc nước axít qua vật liệu có tác dụng trung hòa. − Hấp thụ khí axít bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axít.  Khử trùng nước thải Sau xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải ñều bị tiêu diệt. Khi xử lý các công trình sinh học nhân tạo, số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5%, trong hồ sinh học còn 1 -2%. Nhưng ñể tiêu diệt toàn bộ các vi khuẩn gây bệnh, ra cần dùng thêm những biện pháp khử trùng: Clo hóa, Ozon hóa, ñiện phân, tia cực tím,… 2.4.5 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Phương pháp này sử dụng khả năng sống, hoạt ñộng của vi sinh vật ñể phân hủy những chất bẩn hữu cơ trong nước thải. Các sinh vật sử dụng các chất khoáng và hữu cơ ñể làm dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 13 SVTH: Võ Thị Trang ñược các chất làm vật liệu ñể xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản nên sinh khối tăng lên. Quá trình sau là quá trình khoáng hóa chất hữu cơ còn lại thành chất vô cơ (sunfit, muối amon, nitrat…), các chất khí ñơn giản (CO2, N2,…) và nước. Quá trình này ñược gọi là quá trình oxy hóa. Căn cứ vào hoạt ñộng của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh học thành 3 nhóm chính như sau:
Phương pháp hiếu khí
Phương pháp kỵ khí
Phương pháp thiếu khí 2.4.5.1 Phương pháp hiếu khí Phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong ñiều kiện có oxy. Chất hữu cơ + O2  H2O + CO2 + NH3 + ..… Các phương pháp xử lý hiếu khí thường hay sử dụng: Phương pháp bùn hoạt tính: Dựa trên quá trình sinh trưởng lơ lững của vi sinh vật. Và phương pháp lọc sinh học: Dựa trên quá trình sinh trưởng bám dính của vi sinh vật.  Phương pháp bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, kết lại thành các bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lững trong nước (cặn lắng chiếm khoảng 30 – 40% thành phần cấu tạo bông, nếu hiếu khí bằng thổi khí và khuấy ñảo ñầy ñủ trong thời gian ngắn thì con số này kgoảng 30%, thời gian dài khoảng 35%, kéo dài tới vài ngày có thể tới 40%). Các bông này có màu vàng nâu dễ lắng có kích thước từ 3 - 100 mµ . Bùn hoạt tính có khả năng hấp phụ (trên bề mặt bùn) và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải với sự có mặt của oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm các bước
Giai ñoạn khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt các tế bào vi sinh vật.
Hấp phụ: khuếch tán và hấp phụ các chất bẩn từ bề mặt ngoài các tế bào qua màng bán thấm. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 14 SVTH: Võ Thị Trang
Quá trình chuyển hóa các chất ñã ñược khuếch tán và hấp phụ ở trong tế bào vi sinh vật sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào.  Các công trình bùn hoạt tính
Trong ñiều kiện tự nhiên − Cánh ñồng lọc − Hồ hiếu khí
Trong ñiều kiện nhân tạo: − Bể hiếu khí với bùn hoạt tính − Mương oxy hóa  Phương pháp lọc sinh học Là phương pháp dựa trên quá trình hoạt ñộng của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi. Các vi khuẩn hiếu khí ñược tập trung ở màng lớp ngoài của màng sinh học. Ở ñây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (ñược gọi là màng sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng bám dính). Các công trình lọc sinh học:
Trong ñiều kiện tự nhiên: − Cánh ñồng tưới − Cánh ñồng lọc.
Trong các công trình nhân tạo: − Bể lọc sinh học nhỏ giọt. − Bể lọc sinh học cao tải. − Đĩa quay sinh học (RBC) 2.4.5.2 Phương pháp kỵ khí Quá trình này do một quần thể vi sinh vật (chủ yeếu là vi khuẩn) hoạt ñộng không cần sự có mặt của oxy không khí, sản phẩm cuối cùng sinh ra là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2,… trong ñó có tới 60% là CH4. Vì vậy quá trình này còn ñược gọi là lên men Metan và quần thể vi sinh vật ñược gọi là các vi sinh vật Metan.  Quá trình lên men Metan gồm 3 giai ñoạn:
Pha phân hủy: Chuyển các chất hữu cơ thành hợp chất dễ tan trong nước. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 15 SVTH: Võ Thị Trang
Pha chuyển hóa axit: các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật tùy nghi. Chúng chuyển hóa các sản phẩm phân hủy trung gian thành các axít hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu, axit amin, glyxerin, H2S, CO2, H2.
Pha kiềm: Các vi sinh vật Metan ñích thực mới hoạt ñộng. Chúng là những vi sinh vật kỵ lhí cực ñoan, chuyển hóa các sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2. Các phản ứng của pha này chuyển pH của môi trường sang kiềm Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 16 SVTH: Võ Thị Trang Chương 3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TNHH THỰC PHẨM HỒNG THÁI 3.1. Giới thiệu chung về công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái 3.1.1. Khái quát chung - Tên công ty: Công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái. - Tên tiếng Anh: HUNG TAI FOOD CO., LTD - Địa ñiểm công ty: Lô C5, KCN Việt Hương, huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương - Điện thoại: 0650. 3718937 - Hình thức ñầu tư: 100% vốn ñầu tư nước ngoài - Mục tiêu hoạt ñộng chính: gia công các loại khoai củ (khoai môn, khoai lang, khoai tây, khoai tím, khoai mỡ, khoai mì). Chế biến và gia công thực phẩm từ các loại ñậu, gạo, nếp, bắp, bột mì. - Sản phẩm của công ty bao gồm: chả giò, thức ăn ñiểm tâm, bánh ngọt, thực phẩm làm từ các loại khoai, ñậu. - Thị trường tiêu thụ ña phần là xuất khẩu, 80% xuất khẩu, chỉ khoảng 20% bán trong nước, tại Thành Phố Hồ Chí Minh và các tỉnh thành khác. 3.1.2. Vị trí, diện tích mặt bằng Công ty nằm tại Lô C5, KCN Việt Hương, huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương Vị trí khu ñất ñược giới hạn như sau: - Phía trước là ñường 2B có lộ giới 12m - Phía sau là khu vực kho chứa của KCN - Phía bên trái công ty là công ty TNHH Mauson VN - Phía bên phải công ty là cổng vào KCN
Vị trí công ty rất thuận lợi về giao thông nói chung. Giao thông từ nhà máy ñến các cảng và sân bay rất dễ dàng, tạo ñiều kiện vận chuyển nguyên vật liệu và sản phẩm xuất nhập khẩu cũng như giữa các tỉnh trong nước.
Khu công nghiệp ñã ñầu tư xây dựng hệ thống cung cấp ñiện, cấp nước, thoát nước phục vụ cho toàn khu công nghiệp, hệ thống xử lý nước thải tập trung, mạng lưới giao thông, thông tin trong khu công nghiệp cũng ñã xây dựng hoàn chỉnh. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 17 SVTH: Võ Thị Trang Điều kiện ñịa hình thuận lợi cho ñường thoát nước mưa và làm nền móng trong quá trình xây dựng. Các yếu tố về kỹ thuật môi trường cũng như nước thải ñược kiểm soát theo ñúng quy chế của KCN.
Tổng diện tích mặt bằng: 2.000m2. 3.1.3. Nhu cầu về lao ñộng của công ty Số lao ñộng trong công ty khoảng 200 người. Trong ñó: - Người Việt Nam: 190 người - Người nước ngoài: 10 người. 3.2. Sơ ñồ tổ chức Hình 3.1. Sơ ñồ tổ chức Phó Giám Đốc Giám Đốc Tổng Giám Đốc Phòng kế toán tài vụ Phòng hành chánh và tổ chức lao ñộng Phân xưởng cơ ñiện Phân xưởng sản xuất Phòng nghiên cứu và quản lý chất lượng chất lượng Phòng Maketting Tổ tiếp nhận Tổ chế biến Tổ thành phẩm Tổ bao gói Tổ cấp dưỡng Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 18 SVTH: Võ Thị Trang 3.3. Sơ ñồ quy trình công nghệ và thuyết minh công nghệ 3.3.1 Sơ ñồ quy trình công nghệ Hình 3.2. Sơ ñồ quy trình công nghệ Nguyên liệu Phân loại Gọt vỏ Hấp chín hoặc chiên Nhào nhuyễn Nêm gia vị Tạo hình Đông lạnh Đóng gói Nước thải Thành phẩm Chất thải rắn (vỏ củ, mảnh khoai vụn….) Rửa Khí thải, nước thải Nước thải Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 19 SVTH: Võ Thị Trang 3.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ Quy trình công nghệ ñược bắt ñầu từ nguyên liệu từ các loại củ khoai, ñậu, gia vị, gạo, nếp…. Tùy thuộc vào loại sản phẩm theo nhu cầu ñặt hàng. Ban ñầu các loại nguyên vật liệu ñược chuẩn bị, ñịnh lượng, pha chế sẵn. Các loại củ ñược gọt vỏ và rửa sạch sau khi gọt vỏ. Tiếp ñó các loại củ ñược ñem hấp chín hoặc chiên tuỳ theo loại sản phẩm cần sản xuất. Sau khi hấp chín hoặc chiên thì các loại khoai củ này ñược chuyển ñến máy nhào làm nhuyễn ở dạng bột. Tiếp theo gia vị ñã ñịnh lượng sẵn ñược cho vào và tiếp tục trộn ñều ñể phân tán gia vị ñồng ñều vào trong hỗn hợp. Bán thành phẩm sau khi ñồng nhất ñược chuyển ñến khuôn tạo hình ñể hình thành hình dáng sản phẩm theo yêu cầu. Sau khi tạo hình ñược chuyển ñến kho lạnh ñể dự trữ và ñóng gói. Khi có yêu cầu là xuất xưởng theo ñơn ñặt hàng. 3.4. Hiện trạng môi trường nước thải của công ty 3.4.1. Nguồn gốc phát sinh Nguồn nước thải của công ty bao gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt - Nước thải sinh hoạt bao gồm nước thải từ nhà vệ sinh, nước dùng cho mục ñích sinh hoạt khác của cán bộ công nhân viên. + Lưu lượng: Công ty có khoảng 200 lao ñộng, số lượng nước thải sinh hoạt phát sinh khoảng 10 m3/ngày. - Nước thải sản xuất: + Nguồn phát sinh: Nước thải sản xuất chủ yếu sinh ra từ các công ñoạn rửa củ, hấp, ñông lạnh và súc rửa thiết bị. + Lưu lượng: 150 m3/ngày. 3.4.2. Nhận xét về thành phần và tính chất nước thải Nước thải của công ty gồm nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất. Tuy nhiên nước thải sinh hoạt sau khi qua bể tự hoại ñược ñấu nối trực tiếp vào hệ thống xử lý nước thải tập trung của KCN. Riêng nước thải sản xuất hàm lượng ô nhiễm vượt so với giới hạn cho phép. Do ñó, nước thải sản xuất phải ñược xử lý cục bộ tại công ty trước khi ñấu nối vào trạm xử lý nước thải tập trung của KCN. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 20 SVTH: Võ Thị Trang Nước thải sản xuất chủ yếu sinh ra ở các công ñoạn rửa củ, hấp, ñông lạnh và xúc rửa thiết bị. Tính chất nước thải loại này tương tự như nước thải sinh hoạt chủ yếu bao gồm các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, chất lơ lửng và dầu mỡ. - Các thông số ñầu vào: Kết quả ñiều tra, khảo sát chất lượng nước thải sản xuất của công ty như sau: Bảng 3.1. Thông số ñầu vào và ñầu ra Stt Chất ô nhiễm Đơn vị Giá trị QCVN 24:2009/BTNMT, Cột B 1 pH - 6,9 5,5 -9 2 SS mg/l 140 100 3 BOD5 mg/l 265 50 4 COD mg/l 385 100 5 Tổng N mg/l 49 30 6 Tổng P mg/l 7,5 6 7 Dầu mỡ mg/l 40 20 8 Coliform MPN/100ml 6.400 5.000 (Nguồn: Công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái) - Yêu cầu nước thải sau xử lý: Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý ñạt QCVN 24:2009, Cột B. Sau ñó ñấu nối vào trạm xử lý nước thải tập trung của KCN ñể tiếp tục xử lý ñạt QCVN 24:2009, Cột A trước khi thải ra môi trường. 3.4.3. Đề xuất các phương án xử lý nước thải của công ty Thành phần nước thải có hàm lượng hữu cơ (với COD = 335 mg/l, BOD5 = 265 mg/l  tỷ lệ COD/BOD = 1,26 < 2, và BOD5 < 1000 mg/l rất thích hợp cho phương pháp xử lý sinh học hiếu khí. Các công trình xử lý sinh học gồm có:
Cánh ñồng lọc.
Cánh ñồng tưới.
Bể hiếu khí với bùn hoạt tính (Aeroten).
Bể sinh học tiếp xúc (dạng cải tiến của bể Aerotank với bùn hoạt tính và vật liệu ñệm dính bám).
Lọc sinh học. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 21 SVTH: Võ Thị Trang
Mương oxy hóa.
Đĩa quay sinh học RBC. Do vị trí công ty nằm trong KCN, diện tích khuôn viên lại giới hạn nên ta không thể lựa chọn các công trình như: ao hồ hiếu khí, mương oxy hóa, cánh ñồng lọc. Ngoài ra, ñối với ñĩa quay sinh học RBC thì chi phí ñầu tư rất tốn kém và kỹ thuật vận hành cao. Bể Aeroten, bể sinh học tiếp xúc và bể lọc sinh học có thể ñược chọn do phù hợp với những ñiều kiện trên. Bên cạnh ñó, nước thải có nhiễm hàm lượng dầu mỡ nên hệ thống xử lý có bố trí công trình xử lý dầu mỡ như bể tách dầu. Ngoài ra, nước thải còn chứa hàm lượng cát từ quá trình rửa vỏ khoai củ. Do ñó, công trình còn bổ sung thêm bể lắng cát. Trong các phương án xử lý việc lựa chọn dựa theo tiêu chí như: hiệu quả xử lý, giá thành công trình, vận hành và bảo dưỡng công trình, chi phí xử lý. Với ñiều kiện thực tế của công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái có thể áp dụng một trong hai công nghệ sau. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 22 SVTH: Võ Thị Trang GHI CHÚ: Đường nước Đường bùn Đường nước tách bùn Đường khí Đường châm hóa chất Phương án 1 Hình 3.3. Quy trình xử lý theo phương án 1 NGUỒN TIẾP NHẬN BÁNH BÙN MÁY ÉP BÙN DD Clorine BỂ KHỬ TRÙNG Nước thải sản xuất BỂ NÉN BÙN BỂ TÁCH DẦU MÁY THỔI KHÍ MÁY THỔI KHÍ HỐ THU G0M BỂ LẮNG BỂ AEROTEN Bùn tuần hoàn BỂ ĐIỀU HÒA Bùn dư BỂ LẮNG CÁT SONG CHẮN RÁC SÂN PHƠI CÁT Nước dư MÁY LỌC RÁC Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 23 SVTH: Võ Thị Trang GHI CHÚ: Đường nước Đường bùn Đường nước tách bùn Đường khí Đường châm hóa chất Phương án 2 Hình 3.4. Quy trình xử lý theo phương án 2 NGUỒN TIẾP NHẬN BÁNH BÙN MÁY ÉP BÙN DD Clorine BỂ KHỬ TRÙNG Nước thải sản xuất BỂ NÉN BÙN MÁY LỌC RÁC MÁY THỔI KHÍ MÁY THỔI KHÍ HỐ THU G0M BỂ LẮNG BỂ SINH HỌC TIẾP XÚC Bùn tuần hoàn BỂ ĐIỀU HÒA Bùn dư BỂ LẮNG CÁT SONG CHẮN RÁC SÂN PHƠI CÁT Nước dư BỂ TÁCH DẦU Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 24 SVTH: Võ Thị Trang 3.4.4. Lựa chọn công nghệ Qua hai phương án trên ta thấy phương án 2 có nhiều ưu ñiểm hơn so với phương án 1 như: Bể sinh học tiếp xúc là dạng cải tiến hơn so với bể Aerotank. Trong bể sinh học có bố trí vật liệu tiếp xúc, ngoài quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính còn xảy ra quá trình sinh trưởng bám dính của các vi sinh vật trên lớp vật liệu giá thể. Vật liệu tiếp xúc giúp tạo ra chủng vi sinh vật có thể khử ñược Nitơ và Photpho trong nước thải triệt ñể hơn so với bể Aerotank. Mặt khác, các vi sinh vật dính bám lên bề mặt vật liệu một cách có chọn lọc nên khả năng hấp phụ các chất hữu cơ trong nước thải cao hơn trong bể Aerotank. Do những ưu ñiểm nổi bật vượt trội so với phương án 1, do ñó ta sử dụng phương án 2 ñể tính toán và xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái. 3.4.5. Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải từ các công ñoạn sản xuất chứa nhiều cặn lơ lửng cho qua song chắn rác ñể tách rác có kích thước lớn. Sau ñó dẫn qua bể lắng cát và tập trung tại bể thu gom. Tiếp theo ñó qua ngăn tách dầu mỡ, váng nổi khỏi mặt nước thải ñể thuận tiện cho vi sinh hoạt ñộng sau này. Tiếp theo nước thải tiếp tục chảy qua bể ñiều hòa ñể ñiều hòa lưu lượng và nồng ñộ nước thải tạo chế ñộ làm việc ổn ñịnh cho các công trình xử lý tiếp theo. Sau ñó toàn bộ nước thải tự chảy qua bể sinh học tiếp xúc. Ở bể này, hàm lượng BOD còn lại trong nước thải sẽ ñược xử lý tiếp với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Hiệu quả khử BOD có thể ñạt 85 - 90%. Không khí ñược cung cấp cho bể sinh học nhờ 2 máy sục khí hoạt ñộng luân phiên. Trong bể sinh học hiếu khí tiếp xúc có lắp ñặt hệ thống vật liệu tiếp xúc bằng dây cước nhựa. Các vi sinh vật trong bể sẽ bám dính vào bề mặt vật liệu tiếp xúc tạo thành lớp màng vi sinh vật. Nước thải mang những chất hữu cơ khi ñi ngang qua và tiếp xúc với lớp màng vi sinh này sẽ ñược vi sinh vật dùng ñể làm thức ăn tồn tại và phát triển. Từ ñó nồng ñộ các chất ô nhiễm trong nước thải ñược ñược giảm thiểu và ít ô nhiễm hơn. Ngoài ra, lớp màng vi sinh này còn tạo ra những vùng thiếu khí giúp cho quá trình khử Nitơ trong nước thải ñược tăng lên. Nước thải sau ñó tiếp tục chảy qua bể lắng, ở bể này các chất lơ lửng và Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 25 SVTH: Võ Thị Trang những lớp màng vi sinh vật già cổi sẽ ñược giữ lại làm giảm hàm lượng SS. Ra khỏi bể lắng, nước thải tiếp tục ñược ñưa qua tiếp xúc với chất khử trùng clorine. Dung dịch clorine ñược bơm ñịnh lượng ñưa vào bể trộn. Nhờ vào năng lượng khuấy trộn thuỷ lực, dung dịch clorine ñược khuếch tán ñều vào trong nước. Bùn từ bể lắng một phần ñược bơm vào bể nén bùn ñể tách nước và bùn. Phần còn lại ñược hoàn lưu về bể sinh học hiếu khí nhằm cung cấp bùn ñể cung cấp bùn ñể cho vi sinh vật trong bể hoạt ñộng. Bùn trong bể nén bùn ñược bơm lên máy ép bùn ñể loại bỏ nước ra khỏi bùn . Quá trình oxy hóa vi sinh vật gây bệnh xảy ra trong bể tiếp xúc clorine. Clorine là chất oxy hóa mạnh sẽ oxy hóa màng tế bào vi sinh vật gây bệnh và giết chết chúng. Thời gian tiếp xúc ñể loại bỏ vi sinh vật khoảng 20 – 40 phút. Nước thải ñầu ra sau xử lý ñạt QCVN 24:2009/BTNMT, cột B. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 26 SVTH: Võ Thị Trang Chương 4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1. Song chắn rác 4.1.1. Nhiệm vụ Nước thải ñưa tới công trình làm sạch trước hết phải qua song chắn rác. Tại song chắn rác, các tạp vật thô có kích thước lớn ñược giữ lại. Các tạp vật này có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm ñường ống hoặc kênh dẫn. Ngoài ra, các hợp chất cơ học trong nước còn có tác hại khác như bào mòn ñường ống, thiết bị, làm tăng trở lực dòng chảy nên tăng tiêu hao năng lượng của bơm. Đây là bước quan trọng ñảm bảo an toàn và ñiều kiện thuận lợi cho cả hệ thống. 4.1.2.Tính toán Lưu lượng trung bình ngày: Qngàytb = 150 m3/ ngày Lưu lượng trung bình giờ: Qgiờtb = 6,25 m3/ giờ Lưu lượng trung bình giây: Qgiâytb = 1,74 lít/ giây Lưu lượng giờ lớn nhất: Qgiờmax = Qgiờtb.Kcb Trong ñó:
Kcb là hệ số không ñiều hòa chung của nước thải, lấy theo TCXD-51- 84; Kcb=3. Qgiờmax = 6,25 x 3 = 18,75 m3/ giờ − Song chắn rác ñược ñặt nghiêng một góc 60o so với mặt ñất. − Số khe hở của song chắn rác: o max max kx b.h.V Qn = Trong ñó:
Qmax : lưu lượng lớn nhất của dòng thải (m3/s). Qmax = 18,75 m3/h = 0,0052 m/s.
b : bề rộng khe hở giữa các song chắn rác (mm), từ 15 ÷ 25 mm. Chọn b = 16 mm
ko : hệ số tính ñến ñộ thu hẹp của dòng chảy khi sử dụng công cụ cào rác cơ giới, ko = 1,05. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 27 SVTH: Võ Thị Trang
h : chiều sâu mực nước qua song chắn (m) thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn. Chọn h = 0,1m.
Vmax : tốc ñộ chuyển ñộng của nước thải trước song chắn rác ứng với lưu lượng lớn nhất, từ 0,6 ÷ 1,0 m/s. Chọn Vmax = 0,9 m/s. n = 0,0052 1,05 0,016 0,1 0,6 × × × = 5,69 Chọn n = 6 khe. − Chiều rộng song chắn rác: Bs = S(n – 1) + b.n Trong ñó:
S: là bề rộng thanh ñan hình chữ nhật, chọn S = 8mm
(n-1) : số thanh ñan của song chắn rác Bs = 0,008(6 – 1) + 0,016 x 6 = 0,136 (m) Chọn Bs = 0,2 m. − Tổn thất áp lực qua song chắn rác: kx 2g V xh 2 max s ξ = Trong ñó:
Vmax = 0,6 m/s
g : gia tốc trọng trường (m/s2)
k : hệ số tính ñến sự tăng tổn thất do rác ñọng lại ở song chắn. k = 2 ÷ 3, chọn k = 3.
ξ : hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh song chắn ñược tính bởi: αβξ sin b S 3 4       =
β : hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Chọn thanh tiết diện hình chữ nhật, β = 2,42
α : góc nghiêng song chắn rác, α = 60o 0,83sin60 0,016 0,008,42x o 3 4 =      = 2ξ Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 28 SVTH: Võ Thị Trang ⇒ hs =0,83× 20,6 3 0,046 2 9,81 m× = × (mH2O) Chiều dài ñoạn kênh mở rộng trước song chắn: L1 = 2 s kB B tgϕ − = 0, 2 0,1 2 20otg − = 0,137 (m) Trong ñó:
φ : góc mở rộng của buồng ñặt song chắn rác. Chọn φ =20o
Bk : chiều rộng của mương dẫn nước thải vào. Chọn Bk = 0,1 m − Chiều dài ñoạn thu hẹp sau song chắn: L2 = 0,5.L1 = 0,5 x 0,137 = 0,0685 (m) − Chiều dài xây dựng mương ñặt song chắn rác: L = L1 + L2 + L3 = 0,137 + 0,0685 + 1 ≈ 1,2 (m)
L3 : chiều dài buồng ñặt song chắn rác B s h B k L1 L3 L2 Hình 4.1.Sơ ñồ lắp ñặt song chắn rác Hàm lượng chất lơ lửng (TSS), COD và BOD5 của nước thải sau khi ñi qua song chắn rác giảm 4%, còn lại: TSS = TSS × (100-4)% = 140× 96% = 134,4 (mg/l) BOD5 = BOD5 × (100-4)%= 265 × 96% = 254,4 (mg/l) COD = COD × (100-4)%= 385 × 96% = 369,6 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 29 SVTH: Võ Thị Trang Bảng 4.1. Các thông số xây dựng mương ñặt song chắn rác STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Bề rộng khe mm 16 2 Số khe hở khe 6 3 Chiều rộng mương dẫn nước vào m 0,1 4 Chiều rộng song chắn m 0,2 5 Chiều dài ñoạn kênh trước song chắn m 0,137 6 Chiều dài ñoạn thu hẹp sau song chắn m 0,0685 7 Chiều dài mương ñặt song chắn m 1,0 4.2.2. Bể thu gom 4.2.1. Nhiệm vụ Bể thu gom nước thải tập trung toàn bộ nước thải từ các phân xưởng sản xuất của công ty ñể ñảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt ñộng an toàn. Trong bể thu gom, sử dụng hai bơm chìm hoạt ñộng luân phiên ñể bơm nước thải ñến bể tách dầu. 4.2.2. Tính toán Thời gian lưu nước trong bể thu gom tối thiểu là 15 ñến 20 phút. Chọn thời gian lưu nước là t = 20 phút. Thế tích bể thu gom ñược tính như sau: V = Qmax x t = 18,75 x 60 20 = 6,25 (m3) Vậy kích thước của bể thu gom ñược xây dựng như sau: Chiều dài L = 2,5 m Chiều rộng B = 1,5 m Chiều cao H = 2,0 m Chiều cao bảo vệ Hbv = 0,5 m Thể tích thực của bể V = 9,38 m3 Tính bơm Công suất của bơm η ρ n 1000. .g.H.Q N max= Trong ñó: Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 30 SVTH: Võ Thị Trang Qmax : lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày, Qmax= 18,75m3/h= 0,0052 m3/s Trở lực : ∆ P = H = h1 + h2 h1 : chiều cao cột nước trong bể, h1 = 2 m h2 : tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, ñột mở, ñột thu, tổn thất qua lớp bùn, … lấy trong khoảng từ 2÷3 mH2O. ⇒ Trở lực H = 2 + 3 = 5 (mH2O) Chọn H = 7 mH2O Công suất của bơm: 0,450,0052 x 7 x 1000 x 9,81N 1000 x 0,8 = = (kW) Công suất thực của bơm lấy bằng 120% công suất tính toán: Ntt = 1,2 x 0,45 = 0,54 (kW) Chọn hai bơm hoạt ñộng luân phiên, công suất mỗi bơm là 1,0HP ñể bơm nước thải từ bể thu gom sang bể tách dầu. Bảng 4.2. Thông số thiết kế bể thu gom Thông số Đơn vị Kích thước Chiều dài m 2,5 Chiều rộng m 1,5 Chiều cao m 2,0 Chiều cao bảo vệ m 0,5 Thể tích thực m3 9,38 4.3. Bể lắng cát 4.3.1 Nhiệm vụ: Loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng hay trọng lượng riêng lớn. 4.3.2.Tính toán Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng cát ngang t = 60s. Lưu lượng nước tính toán: Q = 0,0052 m3/s  Thể tích tổng cộng của bể lắng cát: Wb = Qstt*t = 0,0052*60 = 0,312 m3  Chiều dài bể lắng cát ngang ñược xác ñịnh theo công thức: Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 31 SVTH: Võ Thị Trang L = 0 1000 U vHK tt ××× = 7,18 3,025,07,11000 ××× = 6,82 m Trong ñó: K : hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng cát và ñộ thô thủy lực của hạt cát U0.Với ñường kính hạt cát giữ lại trong bể d=0,2mmU0=18,7mm/s và K=1,7; Htt: ñộ sâu tính toán của bể lắng cát, Htt=0,25-1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-84). Chọn Htt=0,25m; v : tốc ñộ của nước thải trong bể lắng cát ngang, v =0.25-0,4. Chọn v =0,3m/s (Bảng TK-2 –xử lý nước thải ñô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế công trình-Lâm Minh Triết,Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân). U0: ñộ thô thủy lực của hạt cát, U0=18,7-24,2mm/s ứng với ñường kính của hạt cát d=0,20-0,25mm. Chọn U0=18,7mm/s.  Diện tích tiết diện ướt của bể lắng cát ngang ñược tính theo công thức: F = 2039,0 15,0 0058,0 m v Q == Trong ñó: v : tốc ñộ của nước thải trong bể lắng cát ngang. Chọn v =0,15m/s .  Chiều rộng bể lắng cát ngang ñược xác ñịnh theo công thức: B= 25,0 039,0 = ttH F = 0,16 m. Chọn B = 0,2 m Trong ñó: Htt: ñộ sâu tính toán của bể lắng cát, Htt=0,25-1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-84), chọn Htt=0,25m. − Kết quả phân tích lượng cát có trong nước thải là 140 mg/l (140 g/m3). Khối lượng cát có trong nước thải trong một ngày ñêm: 140(g/m3) x 150(m3) = 21 (kg/ng.ñ) − Độ ẩm cát trong nước thải từ 13 ÷ 65%. Chọn ñộ ẩm cát là 40% thì lượng cát ẩm là: m = 21 52,5 0,4 = (kg/ngñ) Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 32 SVTH: Võ Thị Trang − Trọng lượng riêng của cát trong nước thải khoảng 1600 kg/m3. Thể tích cát trong một ngày ñêm: Vcát = 52,5 0,03 1600 = (m3) − Chọn thời gian lấy cát là T = 1 ngày. Thể tích ngăn chứa cát ñược tính theo công thức: Wc = 0,03 x 1 = 0,03 (m3) Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày ñêm h2 = BL tVc × × = 0,03 1 6,82 0, 2 × × = 0,02 m . Trong ñó:
Vc = Lượng cát sinh ra trung bình trong 1 ngày ñêm
t = chu kỳ xả cát, t = 1 ngày Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang Hxd = Httmax + hc + hbv = 0,25 + 0,02 + 0,3 = 0,57m h3 là chiều cao bảo vệ Bảng 4.3. Thông số thiết kế của bể lắng cát STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Chiều dài m 6,82 2 Chiều rộng m 0,2 3 Chiều cao tổng m 0,57 4 Độ chênh ñáy m 0,1 Hàm lượng chất lơ lửng (TSS), COD và BOD5 của nước thải sau khi ñi qua bể lắng cát giảm 5%, còn lại: TSS = TSS × (100-5)% = 134,4× 95% = 127,68 (mg/l) BOD5 = BOD5 × (100-5)%= 254,4 × 95% = 241,68(mg/l) COD = COD × (100-5)%= 369,6 × 95% = 351,12 (mg/l) 4.4. Bể tách dầu 4.4.1. Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 33 SVTH: Võ Thị Trang Bể tách dầu mỡ dùng ñể tách và thu các loại dầu mỡ ñộng thực vật… có trong nước thải. Bể tách dầu mỡ thường có 2 ngăn: Ngăn thu cặn và ngăn thu mỡ. 4.4.2.Tính toán Theo tiêu chuẩn cấp thoát nước cho công trình Bể tách dầu mỡ thường có 2 ngăn Thời gian lưu trong bể tách dầu mỡ phải lớn hơn 1h, chọn t = 1,2h. Chiều sâu công tác ngăn thu mỡ từ 0,35 – 1.83m. Thể tích ngăn thứ nhất bằng hai phần ba thể tích toàn bể. Diện tích mặt thoáng tối thiểu của ngăn tách mỡ là 0,53 m2/m3 thể tích công tác. Khoảng cách từ mực nước ñến nắp thu dầu phải lớn hơn 230 mm. Khoảng không chứa không khí trong bể có dung tích tối thiểu bằng 12,5% dung tích bể tách dầu.  Thể tích công tác của bể tách dầu mỡ V = Qgiờmax × t = 18,75 × 1,2 = 22,5 m3  Ngăn thứ nhất V1 = 3 2 2 22,5 15 3 3 V m= × = Ngăn thứ nhất có kích thước
Chiều dài: L1 = 4,5m
Chiều rộng: B1 = 1,8 m
Chiều sâu công tác: h1 = 1,8m
Chiều sâu bảo vệ hBV = 0,5 m
Chiều sâu thực tế: H1 = h1 + hBV = 1,8 + 0,5 = 2,3m Kiểm tra ñiều kiện: Diện tích mặt thoáng: s = 2 31 1 1 1,8 4,5 0,54 0,53 / . 15 B L m m ngay V × × = = > Dung tích phần không khí so với dung tích ngăn: %5,12%74,21100100100 1111 11 1 >=×=× ×× ×× =× H h HBL hBL V V BVBVKK (thỏa)  Ngăn thứ hai Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 34 SVTH: Võ Thị Trang V2 = 3 1 1 15 5 3 3 V m= × = Ngăn thứ hai có kích thước:
Chiều dài: L2 = 1,8 m
Chiều rộng: B2 = 1,5 m
Chiều sâu công tác: h2 = 1,8m
Chiều sâu bảo vệ hBV = 0,5 m
Chiều sau thực tế: H2 = h2 + hBV = 1,8 + 0,5 = 2,3m Kiểm tra ñiều kiện:
Diện tích mặt thoáng s = 2 32 2 2 1,5 1,8 0,54 0,53 / . 5 B L m m ngay V × × = = >
Dung tích phần không khí so với dung tích ngăn %5,12%74,21100100100 2122 22 2 >=×=× ×× ×× =× H h HBL hBL V V BVBVKK (thỏa) Bể tách dầu mỡ ñược cấu tạo bằng bêtông cốt thép Mác 250, dày 0,2 m và ñược vệ sinh vớt dầu mỡ ñịnh kỳ mỗi ngày. Bảng 4.4. Tổng hợp tính toán bể tách dầu mỡ Thông số Ký hiệu Kết quả Ngăn thứ nhất
Chiều dài (m)
Chiều rộng (m)
Chiều cao (m) L1 B1 H1 4,5 1,8 2,3 Ngăn thứ hai
Chiều dài
Chiều rộng (m)
Chiều cao (m) L2 B2 H2 1,8 1,5 2,3 4.5. Bể ñiều hòa 4.5.1. Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 35 SVTH: Võ Thị Trang Bể ñiều hòa: Điều hoà lưu lượng, nồng ñộ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua ñó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình ñơn vị phía sau và tăng khả năng làm việc hiệu quả. 4.5.2. Tính toán Để xác ñịnh kích thước bể ñiều hoà, ta cần các số liệu về ñộ biến thiên lưu lượng của nước thải theo từng khoảng thời gian trong ngày, lưu lượng trung bình ngày. Ở ñây, do không có số liệu về ñộ biên thiên lưu lượng nước thải của nhà máy theo giờ nên ta chỉ có thể tính thể tích bể ñiều hoà một cách gần ñúng như sau:  Thể tích bể ñiều hoà V = 26,25 6 37,5TBhQ t m× = × = Trong ñó: QTBh: Lưu lượng trung bình giờ, Q = 6,25 m3/h t: Thời gian lưu nước trong bể ñiều hoà (4-8 giờ), Chọn t=6giờ  Kích thước xây dựng của bể ñiều hoà
Chọn chiều cao làm việc là : h = 3(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5(m)
Diện tích ngang của bể ñiều hoà: F = 237,5 12,5( ) 3 V m h = =
Kích thước bể: dài x rộng = 4,5×3 (m2)
Thể tích xây dựng bể ñiều hoà Vdh(tt) = dài x rộng x cao = 4 × 3,5 × (3+ 0,5) = 47,25 (m3) > 37,5 (m3)  Tốc ñộ khuấy trộn bể ñiều hoà: Chọn khuấy trộn bể ñiều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R × Vdh(tt) = 0,9 khí m3/m3 bể.phút × 252m3 = 226,8m3/h. Trong ñó: R: Tốc ñộ khí nén, R = 10 – 15 l/m3.phút, chọn R = 15 l/m3.phút = 0.015 m3/m3.phút = 0,9 (m3 khí/m3 bể.h) Vdh(tt): Thể tích thực tế của bể ñiều hoà Bảng 4.5. Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 36 SVTH: Võ Thị Trang Loại khuếch tán khí Cách bố trí Lưu lượng khí (l/phút.cái) Hiệu suất chuyển hoá oxy Tiêu chuẩn ở ñộ sâu 4.6m, % Đĩa sứ - lưới Chụp sứ - lưới Bản sứ - lưới Ống plastic xốp cúng bố trí:
Dạng lưới
Hai phía theo chiều dài( dòng chảy xoắn hai bên)
Một phía theo chiều dài(dòng chảy xoắn một bên) Ống plastic xốp mềm bố trí:
Dạng lưới
Một phía theo chiều dài Ống khoan lỗ bố trí:
Dạng lưới
Một phía theo chiều dài 11 – 96 14 – 71 57 – 142 68 – 113 85 – 311 57 – 340 28 – 198 57 – 198 28 – 113 57 – 170 25 – 40 27 – 39 26 – 33 28 – 32 17 – 28 13 – 25 25 – 36 19 – 37 22 – 29 15 – 19 Chọn khuếch tán khí bằng ñĩa sứ bố trí dạng lưới. Vậy số ñĩa khuếch tán là: n = 3 3 33,75 / 3 / . kkq m h r m h dia = = 11,25 ñĩa Chọn n = 12 ñĩa Trong ñó r : Lưu lượng khí, chọn r = 50 l/phút. ñĩa = 3 m3/h Chọn ñường ống dẫn và cách bố trí  Lưu lượng khí cung cấp cho bể là: Qk = n × r = 12 × 3 = 36 ( m3/h) = 0,01 (m3/s) > qk Vậy: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể ñiều hòa = 0,01 (m3/s). Chọn 1 ống chính và 4 ống nhánh .Vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 m/s ,có thể chọn vkk = 10 m/s.  Đường kính ống chính D= 4. kQ v pi × × = 4. 0,01 0,04 10 3,14 × = × (m). Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 37 SVTH: Võ Thị Trang Chọn ống sắt tráng kẽm có Φ 42  Đường kính ống nhánh d= k4 Q 4 0,01 0,02 4 10 3,146 v π × × = = ×