Tìm hiểu hệ thống xử lý nước thải chế biến cấp đông rau quả công suất 300 m 3 /ngàyđêm

nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 14  Sản lượng - Do đặc điểm thiết bị công nghệ sản xuất rau quả cấp đông và nguyên liệu sản xuất có tính thời vụ, sản xuất sẽ đạt hiệu quả nếu hoạt động có tải liên tục. Vì vậy, sản lượng của công ty bình quân được tính theo năm với công suất khoảng 3000 (tấn/ năm), với cơ cấu sản phẩm như sau: + Đậu và củ : 1000 (tấn/năm). + Rau các loại : 500 (tấn/năm). 2.2.4. Đặc điểm nước thải Nước thải có màu sẫm, mùi nhẹ, chủ yếu phát sinh từ khâu rửa nguyên liệu. Theo mục đích sử dụng, nước thải nhà máy được chia làm 3 loại: - Nước mưa, nước sau khi dùng để chữa cháy. - Nước thải sinh hoạt. - Nước thải từ các công đoạn sản xuất (rửa nguyên liệu, hấp, luộc).  Nước mưa và nước thải từ thiết bị phòng cháy, chữa cháy Loại nước thải này tập trung trên toàn bộ diện tích khu vực, trong quá trình chảy trên bề mặt có thể mang theo một số chất bẩn, bụi. Nước mưa là loại nước thải có tính chất ô nhiễm nhẹ có thể chảy trực tiếp ra hệ thống thoát nước chung của khu vực. Nước dùng để chữa cháy: do nhà máy không sử dụng các hóa chất độc hại nên lượng nước thải sau khi dùng để chữa cháy được xả trực tiếp vào hệ thống thoát nước chung của nhà máy không qua giai đoạn xử lý. Lượng nước thải này chỉ có khi nhà máy xảy ra sự cố nên thường là rất ít. Như vậy, hai loại nước thải này được xem là nước thải ít gây ô nhiễm cho môi trường xung quanh nên được tính toán thiết kế xây dựng hệ thống thoát nước riêng dẫn vào hệ thống thoát nước của khu vực, không cần qua giai đoạn xử lý.  Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt từ nhà bếp, nhà ăn, căn tin, từ khu sinh hoạt chung, nhà vệ sinh trong khu vực sản xuất có thể gây ra ô nhiễm do loại nươc thải này có chứa lượng chất hữu cơ hòa Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 15 tan và lơ lủng tương đối lớn, có chứa các nguồn gây bệnh. Loại nước thải này cần phải được qua quá trình xử lý mới được thải ra môi trường. Lượng nước thải trong nhà máy dùng cho sinh hoạt vào khoảng 12 m3/ngày.  Nước thải sản xuất Do trong quá trình chế biến rau quả lượng nước sử dụng khá nhiều (10m3/ tấn SP), lưu lượng nước ước tính khoảng 300 m3/ngàyđêm. Đây là lượng nước thải ô nhiễm chủ yếu của nhà máy, nước thải này ô nhiễm bởi các thành phần như: cặn lơ lửng(TSS), hàm lượng các chất hữu cơ, BOD, COD, ngoài ra còn bị ô nhiễm bởi độ màu, độ đục, mùi… sẽ ảnh hưởng nặng đến môi truòng thủy sinh và khu vực xung quanh nếu không có biện pháp xử lý. Vì vậy loại nước thải này được đưa qua hệ thống xử lý tập trung sau đó mới thải ra ngoài môi trường. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 16 Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN RAU QUẢ 3.1. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 3.1.1. Phương pháp cơ học (xử lý bậc 1) Nhằm loại bỏ khỏi nước thải và các chất phân tán thô, vô cơ (cát, sỏi…) các chất lơ lửng có thể lắng được bằng cách gạn, lọc, lắng được thực hiện qua các công trình như: song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ, bể điều hòa, bể làm thoáng…  Song chắn rác được ứng dụng để loại bỏ khỏi nước thải các loại rác và các tạp chất có kích thước lớn hơn 5mm .Đối với các tạp chất nhỏ hơn thường sử dụng các loại lưới lược rác với nhiều cỡ mắc lưới khác nhau.  Bể lắng cát được thiết kế nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ mà chủ yếu là cát có trong nước thải.  Bể tách dầu mỡ thường được ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp có chứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nước và các dạng nước thải khác. Đối với các dạng nước thải khác, do hàm lượng dầu mỡ không lớn nên có thể tách chúng ngay ở bể lắng đợt I nhờ các thanh gạt thu hồi dầu mỡ, chất nổi trên bề mặt bể lắng.  Bể điều hòa thường được ứng dụng để điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp.  Bể lắng có nhiệm vụ tách các chất lơ lững còn lại trong nước thải (sau khi qua bể lắng cát) có tỷ trọng hơn hoặc nhỏ hơn tỷ trọng của nước.Thông thường bể lắng có 3 loại chủ yếu: bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng ly tâm. Ngoài ra còn có một số bể lắng khác như bể lắng nghiêng, bể lắng xoáy được thiết kế nhằm tăng cường hiệu quả lắng .  Bể lọc được ứng dụng để loại bỏ các chất lơ lửng có kích thước nhỏ và được lọc qua lớp vật liệu lọc hoặc lưới lọc, màn lọc chuyên dụng. Bể lọc thường được ứng dụng trong xử lý nước thải của một số ngành công nghiệp hoặc xử lý bổ sung sau giai đoạn xử lý sinh học . Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 17 Đối với nước thải đô thị và nhiều loại nước thải công nghiệp khác nhau, xử lý cơ học là một quá trình hầu như không thể thiếu trong các hệ thông xử lý nước thải. Nó có thể lọai bỏ đến 60% các chất không tan và hàm lượng NOS (BOD)có thể giảm 20÷30% . Để tăng hiệu suất công tác của xử lý cơ học có thể ứng dụng các biện pháp kích thích quá trình lắng như làm thoáng và đông tụ sinh học. Quá trình làm thoáng thường được thực hiện ở mương, máng dẫn nước thải vào bể lắng đợt I hoặc ở trong công trình riêng biệt. Bể làm thoáng được đặt trước bể lắng. Hiệu suất lắng đạt đến 60% so với 40÷50% khi không có làm thoáng . 3.1.2. Phương pháp sinh học Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là sử dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân hủy các chất hữu cơ và các thành phần trong ô nhiễm nước thải. Phân hủy các hợp chất hữu cơ ở dạng hòa tan, dạng keo, phân tán nhỏ nhờ sự hoạt động của vi sinh vật. Có 2 cách phân loại:  Xử lý hiếu khí: ứng dụng cho xử lý nước thải có hàm lượng BOD5 thấp.  Xử lý hiếu khí: ứng dụng cho xử lý nước thải có hàm lượng BOD5 cao >1000mg/l. Tùy theo cách cung cấp oxy mà quá trình xử lý sinh học hiếu khí được chia làm 2 loại :  Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên (oxy được cung cấp từ không khí tự nhiên, do quang hợp của tảo và thực vật nước) với các công trình như: cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học,…  Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo (oxy được cung cấp bởi các thiết bị sục khí cưỡng bức, thiết bị khuấy trộn cơ giới,…) với các quá trình, công trình tương ứng như sau: Quá trình vi sinh vật lơ lửng (quá trình bùn hoạt tính): + Bể bùn hoạt tính thổi khí (Aerotank) + Mương oxy hóa + Hồ sinh học Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 18 Quá trình vi sinh vật dính bám (quá trình màng vi sinh vật): + Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Biophin) + Bể lọc sinh học cao tải + Tháp lọc sinh học + Bể lọc sinh học tiếp xúc dạng đĩa quay (RBC): công trình này còn cho phép kết hợp xử lý nito và phôtpho trong nước thải (xử lý bậc cao) Quá trình vi sinh vật kết hợp bể sinh học hiếu khí tiếp xúc. Hiệu quả xử lý của quá trình xử lý sinh học nhân tạo có thể đạt 90-95% theo NOS (BOD). Trong kỹ thuật xử lý nước thải, xử lý sinh học thường được tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học. Trong xử lý sinh học sinh khối bùn hoạt tính tăng lên liên tục và đồng thời các lớp màng VSV luôn được tách ra khỏi các vật liệu lọc, do đó phải loại bỏ chúng ra khỏi nước thải ở bể lắng II. Tuy giai đoạn xử lý sinh học nhân tạo đạt hiệu quả khá cao nhưng cũng không loại bỏ hết các vi trùng trong nước thải, do vậy cần thực hiện giai đoạn khử trùng trước khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận. 3.1.3. Phương pháp hóa học Thực chất của phương pháp xử lý hóa học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hòa tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường, ưu điểm của phương pháp là có hiệu quả xử lý cao, thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước khép kín. Dựa trên các phản ứng hóa học gồm có các phương pháp xử lý sau:  Trung hòa  Oxy hóa - khử  Điện hóa phân hủy các chất độc hại… Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 19 3.1.4. Phương pháp hóa-lý Xử lý hóa lý là một trong những phương pháp thông dụng trong xử lý nước thải công nghiệp.Nó có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý kết hợp với xử lý cơ học, sinh học, hóa học trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải. Các phương pháp thường dùng để xử lý nước thải gồm: keo tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trích ly, trao đổi ion.  Keo tụ là quá trình dính kết các hạt keo chứa trong nước thải do chuyển động nhiệt, xáo trộn tạo thành hạt keo có kích thước lớn hơn và lắng xuống đáy. Các chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm (AL2(SO4)3.18H2O), phèn sắt(FeSO4.7H2O).  Tuyển nổi là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của 2 pha: khí-nước và hình thành hỗn hợp “hạt rắn-bọt khí” nổi lên trên mặt nước và được loại bỏ đi.  Hấp phụ là quá trình thu hút hay tâp trung các chất bẩn trong nước thải lên bề mặt của chất hấp phụ. Các chất hấp phụ thông dụng: than hoạt tính, than hoạt tính bột, than xương,…  Trao đổi ion thường được ứng dụng để xử lý các kim loại nặng có trong nước thải. 3.1.5. Phương pháp bậc cao Xử lý bậc cao nhằm loại bỏ các chất dinh dưỡng (N, P) trong nước thải để tránh xảy ra hiện tượng phú dưỡng hóa các nguồn tiếp nhận nước thải, cũng như khi yêu cầu xử lý cao để tái sử dụng nước thải. Các phương pháp xử lý bậc cao thường được áp dụng:  Quá trình sinh học từng mẻ (A/O)  RBC (Rotating Biological Contactors)  Hấp phụ  Làm trong và khử màu (keo tụ-lắng)  Lọc Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 20 3.1.6. Phương pháp khử trùng Khử trùng nhằm mục đích loại bỏ các vi sinh vật và vi trùng gây bệnh có trong nước thải. Các phương pháp khử trùng thông dụng là:  Khử trùng bằng hóa chất (Chlorine): bể tiếp xúc  Khử trùng bằng nhiệt  Khử trùng bằng tia bức xạ  Khư trùng bằng tia ozon 3.1.7. Phương pháp xử lý bùn Trong quá trình xử lý nước thải thường tạo ra một lượng đáng kể bùn hay cặn lắng:  Cặn tưới ở bể lắng đợt I  Màng vi sinh vật/bùn hoạt tính dư ở bể lắng đợt II  Rác đã được nghiền nhỏ ở song chắn rác  Cặn lắng ở bể tiếp xúc  Cặn lắng từ quá trình keo tụ - khử màu,… Xử lý bùn nhằm mục đích ổn định cặn hữu cơ tránh tạo ra các mùi hôi và giảm độ ẩm của cặn để thuận lợi cho việc vận chuyển và sử dụng/thải bỏ bùn cặn. Để xử lý ổn định cặn tươi (phần lớn là các chất cặn bả hữu cơ) thường áp dụng phương pháp phân hủy sinh học kỵ khí (len men cặn) trong các công trình tương ứng:  Bể tự hoại  Bể lắng 2 vỏ  Bể mêtan  UASB (bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược)  Hồ sinh học kỵ khí  Túi ủ khí sinh học Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 21 Để làm giảm độ ẩm của cặn/bùn đã được xử lý ổn định, có thể áp dụng các phương pháp sau:  Phương pháp cơ học: - Bể nén bùn trọng lực - Bể tuyển nổi bùn - Thiết bị ly tâm bùn - Thiết bị lọc ép bùn (dạng băng tải, dạng tấm) - Thiết bị lọc chân không  Phương pháp nhiệt: - Sân phơi bùn - Thiết bị sấy khô bùn - Thiêu đốt bùn. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 22 Chương 4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CẤP ĐÔNG RAU QUẢ CÔNG SUẤT 300 m3/ngàyđêm 4.1. Tính chất nước thải Bảng 4.1: Tính chất nước thải STT Thông số Đơn vị Đầu vào Đầu ra QCVN 24 :2009/BTNMT cột B 1 BOD5 mgO2/l 112 50 2 COD mgO2/l 164 100 3 SS mg/l 112.5 100 4 pH --- 7.5 5.5-9 5 Nitơ tổng mg/l 2.9 30 6 Photpho tổng mg/l 5.5 6 (Nguồn: Trung tâm Ứng dụng KHCN và Tin học tỉnh Lâm Đồng, ngày 24/12/2009) Theo kết quả phân tích mẫu nước ở bảng 4.1 cho thấy nước thải từ dây chuyền chế biến cấp đông rau quả có hàm lượng BOD là 112 (mgO2/l) và COD là 164 (mgO2/l). Tỉ số BOD COD > 0.5 nên lựa chọn công nghệ xử lý sinh học đối với loại nước thải này. BOD = 112 (mgO2/l) nên áp dụng công trình sinh học hiếu khí để xử lý nước thải. Hàm lượng SS là 112,5 (mg/l) nên không cần bể lắng 1. Chỉ số pH = 7,5 nằm trong giới hạn cho phép của đầu vào công trình sinh học. Hàm lượng N, P thấp nên không cần phải xử lý. Từ các yếu tố trên, có thể thấy đối với nguồn nước thải này chỉ cần xử lý chất hữu cơ. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 23 4.2. Sơ đồ công nghệ Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biến cấp đông rau quả của Cty TNHH Cải Tiến Xanh công suất 300 (m3/ngàyđêm) Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 24 4.3. Thuyết minh công nghệ Nước thải sinh hoạt và từ các khâu sản xuất của công ty được dẫn đến hệ thống xử lý nước thải tập trung. Đầu tiên nước thải chảy qua song chắn rác để tách các cặn thô, giúp bảo vệ bơm, đường ống... Cấu tạo thanh chắn gồm các thanh inox, sắp xếp cạnh nhau và cố định trên khung. Theo tính chất nước thải và qui mô đầu tư, ta chọn loại song chắn rác với phương pháp vớt rác thủ công và kích thước khe hở song chắn loại trung bình (5 mm). Nước thải qua song chắn rác sẽ chảy vào bể lắng cát. Tại đây, dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ. Lượng cát lắng được sẽ tránh gây tắc nghẽn đường ống và tránh gây hư hại cho các công trình sau. Cát sau khi lắng sẽ được đưa đến sân phơi cát. Tiếp sau đó, nước thải được đưa đến bể tiếp nhận kết hợp điều hòa. Thông thường trong quá trình sản xuất lưu lượng nước thải trong các chu kì khác nhau cũng khác nhau. Do đó, mục đích xây dựng bể tiếp nhận kết hợp bể điều hòa là nhằm cho nước thải trước khi chảy vào hệ thống xử lý luôn ổn định cả về lưu lượng lẫn nồng độ các chất ô nhiễm. Từ đó giúp cho hệ thống họat động ổn định hơn và hiệu quả hơn, tránh dẫn đến tình trạng quá tải. Qua bể điều hòa, nước thải được bơm vào bể xử lý sinh học hiếu khí tiếp xúc. Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc gồm 2 phần: phần sinh trưởng lơ lửng và phần sinh trưởng dính bám. Nước khi vào bể sẽ đi qua phần sinh trưởng lơ lửng trước, sau đó sẽ đi qua phần sinh trưởng dính bám. Trong bể sinh học hiếu khí tiếp xúc, hàm lượng các chất hữu cơ hòa tan cùng với các chất lơ lửng còn lại trong nước thải sẽ được xử lý tiếp với sự tham gia của các vi sinh vật thông qua hai quá trình sinh trưởng lơ lửng và bám dính. Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho sinh vật cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới. Vật liệu tiếp xúc là giá đỡ cho vi sinh vật bám dính trên bề mặt. Trong các loài vi sinh vật, có những loài sinh polysacarit có tính chất như chất dẻo (polyme sinh học), tạo thành màng (màng sinh học). Quá trình này cho phép kết hợp khử các chất ô nhiễm cũng như nito và photpho. Lượng bùn sinh ra cũng ít hơn giúp giảm bớt chi phí xử lý bùn thải. Qua bể này hiệu quả khử BOD có thể đạt 85 - 90%. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 25 Để tăng hiệu quả của quá trình xử lý sinh học một phần bùn tại bể lắng sinh học được tuần hòan lại trở lại bể sinh học hiếu khí tiếp xúc. Phần bùn dư được đưa đến bể nén bùn rồi đưa đến sân phơi. Bùn được đưa vào bể nén, để tách bớt nước, nước này được tuần hoàn lại bể điều hòa. . Nước sau lắng đạt tiêu chuẩn được dẫn vào hồ chứa phục vụ tưới cho nông trại. 4.4. Mô tả các hạng mục công trình thiết bị 4.4.1. Song chắn rác Sử dụng 4 song chắn rác lắp đặt cách đều nhau trên đường đi của nước thải trước khi đến các bể trong hệ thống xử lý. Mỗi song chắn có khoảng cách các khe hở là 5 (mm) . Song chắn rác sẽ loại bỏ những cặn rắn không tan trong nước có kích thước lớn hơn 5 (mm). 4.4.2. Bể tiếp nhận kết hợp điều hòa Bể có khả năng tiếp nhận lưu lượng 300 (m3/ng.đ), với thời gian lưu nước 2 (giờ). Thể tích bể là 35.25 (m3), có kích thước LBH = 4.73.752.5 (m), với diện tích bề mặt 17.625 (m2). Bể được xây bằng bê tông cốt thép dạng hình chữ nhật, thành dày 200mm. Trong bể có lắp hệ thống sục khí gồm 4 đĩa phân phối khí có đường kính 270mm. Bể có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tạo môi trường đồng nhất và tránh mùi hôi do quá trình phân hủy yếm khí trong bể điều hòa, không khí được sục vào từ máy thổi khí và được phân bố đều nhờ các đĩa phân phối khí được đặt chìm dưới đáy bể. 4.4.3. Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc Bể có dạng hình chữ nhật bằng bê tông cốt thép, thể tích 120 (m3), thành dày 200mm, có kích thước LBH = 134.72.5 (m), với diện tích bề mặt 61 (m2). Có khả năng tiếp nhận lưu lượng 300 (m3/ng.đ), với thời gian lưu nước 8 (giờ). Trên một nửa diện tích bề mặt đáy lắp đặt hệ thống sục khí bằng đĩa có đường kính 270 mm, phần còn lại là lớp vật liệu tiếp xúc cao 1m được gắn cố định nhờ các thanh inox cách đáy bể 70 - 80 cm. Bể kết hợp hai quá trình xử lý sinh trưởng lơ lửng và bám dính. Một lượng oxy thích hợp được đưa vào thông qua đĩa phân phối khí đặt ở đáy bể. Nước thải chảy dọc theo chiều dài của bể và được sục khí khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan, tăng cường quá trình oxy hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các chất lơ lửng là nơi cho vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các bông cặn. Các hạt này dần to và lơ lửng trong nước, chúng chính là bùn hoạt tính. Song song với quá trình sinh trưởng lơ lửng thì chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải cũng bị oxy hóa bởi quần thể VSV ở màng sinh học khi nước thải đi qua lớp vật liệu tiếp xúc. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 26 Vật liệu tiếp xúc đóng vai trò là giá thể cho các VSV bám trên bề mặt tạo thành lớp màng vi sinh vật. Màng thường dày 0.1 - 0.4 (mm). Các chất hữu cơ trước hết bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxy hòa tan, sẽ chuyển sang phân hủy bởi VSV kị khí. Khi các chất hữu cơ trong nước thải bị cạn kiệt, VSV ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khi đó khả năng kết dính cũng giảm. Lớp màng tróc ra và bị cuốn trôi theo nước sang bể lắng sinh học. Nhờ vậy mà nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải được được giảm thiểu. Ngoài ra, lớp màng vi sinh này còn tạo ra những vùng thiếu khí giúp cho quá trình khử nitơ, phospho trong nước thải diễn ra tốt hơn. Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxi được cung cấp chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải một phần thành vi sinh vật mới, một phần thành khí CO2 và NH3 bằng phương trình các phản ứng sau:  Oxy hóa các chất hữu cơ CxHyOz + (x + y/4 - z/2) O2  x CO2 + y/2 H2O + H  Tổng hợp xây dựng tế bào CxHyOz + O2 + NH3  Tế bào vsv + CO2 + H2O + C5H7NO2 - H  Tự phân hủy C5H7NO2 + 5O2  5CO2 + 2H2O + NH3  H 4.4.4. Bể lắng sinh học Bể có dạng hình chữ nhật bằng bê tông cốt thép, thể tích 125.125 (m3), thành dày 200mm, có kích thước LBH = 9.15.52.5 (m), với diện tích bề mặt 50 (m2). Có khả năng tiếp nhận lưu lượng 300 (m3/ng.đ), với thời gian lưu nước 2 (giờ). Bể lắng sinh học có nhiệm vụ lắng các bông bùn từ bể sinh học hiếu khí tiếp xúc đưa sang, nhờ trọng lực của các bông bùn. Một phần bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể sinh học hiếu khí tiếp xúc, phần còn lại sẽ được dẫn sang bể chứa bùn và tới sân phơi. 4.4.5. Hồ chứa Hồ có diện tích 2000 (m2), sâu khoảng 4 (m). Dựa vào khả năng tự làm sạch của nước chủ yếu là vi sinh vật và các thủy sinh khác. Hệ vi sinh vật sẽ hoạt động ở 3 vùng: kị khí ở đáy, tùy tiện ở vùng giữa và hiếu khí ở vùng trên gần mặt nước. Các chất bị nhiễm bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 27 Chương 5 TÍNH TOÁN THEO LÝ THUYẾT CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CẤP ĐÔNG RAU QUẢ CÔNG SUẤT 300 m3/ngàyđêm 5.1. Tính toán theo lý thuyết - Lưu lượng trung bình ngày: Qtb,ng.đ = 300 (m 3/ng.đ). - Lưu lượng trung bình giờ: Qtb,h = 300 24 = 12.5 (m3/h). - Hệ số không điều hòa: Kmax = 1.8 - Lưu lượng lớn nhất trong giờ: Qmax,h = Qtb,hKmax = 12.51.8 = 22.5 (m3/ h). - Lưu lượng lớn nhất trong giây: Qmax,s = 22.5 3600 = 6.2510-3 (m3/s). 5.1.1. Song Chắn Rác - Số khe hở của SCR : n = Qmax,sKo bh1vs = 6.2510-3 1.05 0.010.06250.5 = 21 (khe). Chọn n = 21 (khe)  có 20 (thanh). Trong đó: h1: chiều sâu lớp nước ở chân SCR, (m). h1 =  Bk = Qmax,s Bkvs = 6.2510-3 0.20.5 = 0.0625 (m). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 28 : diện tích ướt,  = Qmax,s vs (m2) . Bk: chiều rộng mương dẫn chọn 0.2 (m). vs: vận tốc nước qua SCR (vs = 0.4÷0.8 m/s), chọn vs = 0.5 (m/s). ( Nguồn: [1]) b: khoảng cách giữa các thanh (b = 5÷25mm), chọn b = 10 (mm) = 0.01 (m). ( Nguồn: [1]) Ko : hệ số tính toán sự thu hẹp dòng chảy, Ko =1.05. - Chiều rộng SCR: Bs bnnS )1(  0.008(21 - 1) + 0.0121 = 0.37 (m). Trong đó: S: chiều dày thanh chắn (S = 0.008÷0.1 m), chọn S = 0.008 (m). ( Nguồn: [1]) n: số khe. - Tổn thất áp lực qua SCR: hs = vs2k 2g = 0.041 (m). Trong đó:  : hệ số tổn thất cục bộ sin 3 4        b S 1.6  : hệ số phụ thuộc thanh đan , chọn  = 2.42  : góc nghiêng của SCR so với phương ngang ( = 60÷90o), chọn = 600. vs: vận tốc nước chảy qua SCR, chọn vs = 0.5 (m/s). k: hệ số tính đến tăng hệ số tổn thất áp lực (k = 2÷3), chọn k =2. g: gia tốc trọng trường, g = 9.81. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 29 - Chiều cao xây dựng của SCR: H = h1 + hs + hbv = 0.0625 + 0.041 + 0.4 = 0.5035 (m). Trong đó: h1: chiều sâu lớp nước ở chân SCR, (m). hs: tổn thất áp lực qua SCR, (m). hbv : chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0.4 (m). - Góc mở rộng trước SCR (15÷20o), chọn 20o. Vậy chiều dài đoạn kênh mở rộng trước SCR: tg BB L ks 202 01   = 0.37-0.2 2tg20o = 0.23 (m). - Chiều dài đoạn thu hẹp sau SCR: L L 2 1 2  = 0.23 2 = 0.115 (m). - Chiều dài phần mương đặt SCR: Ls = Ls1 + Ls2 = 0.3 + 1 = 1.3 (m). Trong đó: Ls1: chiều dài hình chiếu của SCR xuống mặt phẳng ngang, (m) Ls1 = H tg = 0.5 tg600 = 0.3 (m). Ls2: chiều dài sàn công tác, chọn Ls2 = 1 (m). - Chiều dài xây dựng SCR: LLLL s21  0.23 + 0.115 + 1.3 = 1.645 (m). - Hàm lượng chất rắn lơ lửng, BOD5, COD sau khi qua SCR giảm 5%: SS = 112.5 - (112.55%) = 106.875 (mg/l). COD = 164 - (1645%) = 155.8 (mg/l). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 30 BOD5 = 112 - (1125%) = 106.4 (mg/l). 5.1.2. Bể lắng cát - Theo chỉ dẫn trong TCXD 51-84, chiều dài của bể lắng cát ngang được xác định theo công thức: L = 1000KHvmax Uo = 10001.30.250.3 24.2 = 4.03 (m). Trong đó: vmax: tốc độ chuyển động lớn nhất của nước thải trong bể lắng cát ngang (vmax = 0.15÷0.3 m/s), chọn vmax = 0.3 (m/s). ( Nguồn: [1]) K: hệ số phụ thuộc vào bể lắng cát và độ thô thủy lực của hạt cát trong bể lắng K = 1.3 ứng với Uo = 24.2 (mm/s). (Điều 6.3.4.a - TCXD 51-84) Uo: độ thô thủy lực của hạt cát. Chọn Uo = 24.2 (mm/s) ứng với đường kính của hạt cát d = 0.2÷0.25 (mm). ( Nguồn: [1]) H: độ sâu công tác lớp nước trong bể lắng cát ngang (H = 0.25÷1 m). Chọn H = 0.25 (m). (Điều 6.3.4.a - TCXD 51-84) - Chiều rộng bể lắng cát: B = Qmax,s vmax.H = 6.2510-3 0.30.25 = 0.083 (m). Trong đó: Qmax,s: lưu lượng lớn nhất trong giây, Qmax,s = 6.2510-3 (m3/s). H: độ sâu công tác lớp nước trong bể lắng cát ngang (H = 0.25÷1 m). Chọn H = 0.25 (m). (Điều 6.3.4.a - TCXD 51-84) vmax: tốc độ chuyển động lớn nhất của nước thải trong bể lắng cát ngang (vmax = 0.15÷0.3 m/s), chọn vmax = 0.3 (m/s). ( Nguồn: [1]) - Bể chia làm 2 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn: b = B 2 = 0.083 2 = 0.0415 (m). - Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang: Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 31 wc = Qtb,ngđqo 1000 = 3000.15 1000 = 0.045 (m3/ng.đ). Trong đó: qo : lượng cát trong 1000 (m 3) nước thải, qo = 0.15 (m 3 /1000 3m ). (Nguồn: [5]) - Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang: hc = wct Lbn = 0.0452 4.030.04152 = 0.27 (m). Trong đó: t: chu kì xả cát  2 ng.đ, chọn t = 2. - Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang: Hx = H + hc + hbv = 0.25 + 0.27 + 0.2 = 0.72 (m). Trong đó: hbv : chiều cao vùng bảo vệ (hbv = 0.2÷0.4 m), chọn hbv = 0.2 m. (Nguồn: [5]) - Hàm lượng chất rắn lơ lửng, COD và BOD5 sau khi qua bể lắng cát giảm 3% còn lại: SS = 106.875 - (106.8753%) = 103.67 (mg/l). COD = 155.8 - (155.83%) = 151.126 (mg/l). BOD5 = 106.4 - (106.43%) = 103.208 (mg/l). 5.1.3. Bể tiếp nhận kết hợp điều hòa - Chọn thời gian lưu t = 8 (h). - Thể tích bể điều hòa: V = Qtb,ht = 12.58 = 100 (m3). - Chiều sâu lớp nước H = 3.5 (m). - Chiều cao xây dựng Hxd = 4 (m). - Diện tích bể: Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 32 F = V Hxd = 100 4 = 25 (m2). - Kích thước bể LBHxd = 5 (m)5 (m)4 (m). Hệ thống cấp khí cho bể điều hòa - Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn: Qkhí = RV = 0.012100 = 1.2 (m3/phút) = 72 (m3/h). Trong đó: R: tốc độ cấp khí trong bể điều hòa, chọn R =0.012 (m3/phút). (Nguồn: [2]) V: thể tích thực tế của bể điều hòa, (m3). - Đường kính ống dẫn khí chính: D = 4Qkhí vống = 472 123600 = 0.046 (m) = 46 (mm). Trong đó: vống: vận tốc khí trong ống (vống = 10÷15 m/s), chọn vống = 12 (m/s). - Số ống khuyếch tán khí: n = Qkhí r = 72 12 = 6 (ống). Chọn ống khuyếch tán khí plastic xốp cứng bố trí theo chu vi thành có lưu lượng 200 l/p. ( Nguồn: [1]) - Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: qống = Qkhí 6 = 72 6 = 12 (m3/h). - Đường kính ống nhánh: dống = 4qống vlỗ = 412 103600 = 0.021 (m) = 21 (mm). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 33 Chọn ống có đường kính dông = 21 (mm). Đường kính lỗ (2÷5 mm), chọn dlỗ = 4 (mm), vận tốc khí qua lỗ chọn vlỗ = 10 m/s ( vlỗ = 5÷20 m/s). - Lưu lượng khí qua một lỗ: qlỗ = d v lolo 36004 004,0 10 4 22     0.45 (m3/h). - Số lỗ trên 1 ống: N = qống qlỗ = 12 0.45 = 26.67 (lỗ) Chọn N = 27 (lỗ). Trong bể điều hòa đặt hệ thống phân phối khí dọc theo chiều dài bể gồm 6 ống nhánh, mỗi ống nhánh gồm 27 lỗ phân phối. - Khoảng cách giữa các ống nhánh: ống = L-(dống6) 7 = 5-(0.0216) 7 = 0.69 (m) - Khoảng cách giữa các lỗ trong 1 ống nhánh: lỗ dB lô 28 )27(    5-(0.00427) 28 = 0.17 (m) - Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén: HhhhH fcdct  = 0.4 + 0.5 + 4 = 4.9 (m) Trong đó: hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m). hc: tổn thất cục bộ (m), thông thường hd ,hc không vượt quá 0.4 (m). hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, không quá 0.5 (m). H: chiều sâu hữu ích của bể, H= 4(m). - Áp lực của khí nén: Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 34 p H ct 33.10 33.10    10.33+4.9 10.33 = 1.47 (atm). (CT 149/122 - sách XLNT - Hoàng Huệ) - Công suất máy khí nén: Qp N s kk 102 )1(34400 29.0     = 1 (kw). Trong đó:  : hiệu suất máy khí nén,  = 80%. p: áp lực của khí nén. - Qua bể điều hòa, BOD5 và COD giảm 8%: COD = 151.126 - (151.126 8%) = 139.035 (mg/l). BOD5 = 106.4 - (106.48%) = 97.888 (mg/l). 5.1.4 Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc - Đầu ra nước thải sau xử lí đạt QCVN 24 : 2009/BTNMT: + BOD5 = 30 (mg/l) + COD = 40 (mg/l) + SS = 30 (mg/l) Các thông số vận hành bể sinh học hiếu khí tiếp xúc - Tỷ lệ cặn hữu cơ a = 0.75. - Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X = 2800÷4000 (mg/l), chọn X = 3000 (mg/l) (Nguồn: [5]) - Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn là nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng 2, Xt = 10000 (mg/l). - Độ tro của cặn z = 0.3 (Nguồn: [2]) - Thời gian lưu bùn trong công trình  = 5÷15 (ngày), chọn  = 10 (ngày). - Thời gian lưu nước là 8 (giờ). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 35 - Nước thải điều chỉnh sao cho BOD5 : N: P = 100: 5: 1 - Hệ số sản lượng bùn Y = 0.4÷ 0.8 (mgVSS/mgBOD5). - Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0.06 (ngày -1). Xác định hiệu quả xử lý - Hiệu quả xử lý COD: E1 = (139.035-40)100% 139.035 = 71.23 (%). - Hiệu quả xử lý BOD5: E2 = (97.888-30)100% 97.888 = 69.4 (%). Kích thước bể sinh học hiếu khí tiếp xúc - Thể tích bể: V = 0 )1( )( KX SSYQ cd c      3000.610(97.888-30) 3000(1+0.0610) = 25.458 (m 3). Lấy V = 30 (m3). Trong đó: Q: lưu lượng nước thải 300 (m3/ng.đ). Y: hệ số sản lượng bùn Y = 0.6 (mgVSS/mgBOD5). S0: hàm lượng BOD đầu vào 97.888 (mg/l). S: hàm lượng BOD nước thải đầu ra 30 (mg/l). X: nồng độ bùn hoạt tính 3000 (mg/l). K đ: hệ số phân hủy nội bào 0.06 (ngày -1).  c: thời gian lưu bùn trong công trình, c = 10 (ngày). - Chọn chiều cao bể: H = H1 + Hbv = 3 + 0.5 = 3.5 (m). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 36 Trong đó: H1: chiều cao hữu ích chọn 3.5 (m). Hbv: chiều cao bảo vệ chọn 0.5 (m). - Diện tích mặt bằng của bể: F =  H V 30 3 = 10 (m2). - Chọn chiều rộng B = 2 (m), chiều dài bể D = 5 (m). - Thể tích thực của bể: Vt = D B H= 5 2 3.5 = 35 (m 3). - Thời gian lưu nước trong bể:  = V Qtb,ng.đ = 30 300 = 0.1 (ngày) = 2.4 (giờ). Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày - Tốc độ tăng trưởng của bùn: 1   dc b K Y Y  = 0.6 1+100.06 = 0.375 - Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày: Px = Q(So - S)Yb = 300(97.888 - 30)0.37510-3 = 7.64 (kg/ng.đ). - Tổng lượng cặn sinh ra trong ngày: z P P x 1    7.64 1-0.3 = 10.9 (kg/ng.đ). - Lượng cặn dư xả ra hàng ngày: Pxả = P - Pra = 10.9 - 9 = 1.9 (kg/ng.đ). Trong đó: Pra = SSraQtb,ng.đ = 3010-3300 = 9 (kg/ng.đ). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 37 - Lưu lượng bùn xả (nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng): Qxa= X XQXV cT crara     = 303000-30022.510 700010 = 0.32 Trong đó: V: thể tích bể 30 (m3). X: nồng độ bùn hoạt tính X = 3000 (mg/l).  c: thời gian lưu bùn 10 (ngày). XT: nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn XT = (1-z) 10000 = 7000 (mg/l). Xra: nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng, Xra = SSraa = 300.75 = 22.5 (mg/l). Hệ số tuần hoàn bùn - Phương trình cân bằng vật chất đối với bể sinh học hiếu khí tiếp xúc: QXo + Qt + Q t X t = (Q + Qt)XL Trong đó: Q: lưu lượng nước thải 300 (m3/ng.đ). Qt: lưu lượng bùn tuần hoàn, (m 3/ng). X: nồng độ VSS trong bể 3000 (mg/l). Xo: nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể, Xo = 0. XT: nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn 7000 (mg/l). - Chia 2 vế phương trình cho Q, đặt  = Qt Q là tỉ số tuần hoàn bùn: X + X =  Xt   X (Xt-X) = 3000 7000-3000 = 0.75 - Lưu lượng bùn tuần hoàn: Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 38  Qt Q  Qt =  Q= 0.75300 = 225 (m3/ng). Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể sinh học hiếu khí tiếp xúc - Kiểm tra tỉ số khối lượng chất nền trên khối lượng bùn hoạt tính F/M:   X So M F  = 97.888 0.13000 = 0.33 (kgBOD/kgMLSS.ng).  Tỉ số này nằm trong khoảng cho phép 0.20.6 (kgBOD/kgMLSS.ng). - Tải trọng thể tích: LBOD = QSo V = 30097.888 30 10-3 = 0.9788 (kgBOD/m3.ng). - Nằm trong giới hạn cho phép đối với bể sinh học hiếu khí tiếp xúc La = 0.8 1.9 (kg). (Nguồn: [3]) Xác định lượng oxy cần thiết - Lượng oxi cần thiết trong đk chuẩn: OCo = P f SSoQ x ng tb 42.1 1000 )(    300(97.888-30) 10000.55 - 1.427.64 = 29.88 = 30 (kgO2/ng.đ). Trong đó: F: hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 = 0.55. 1.42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD. Px: lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày: 7.64 (kg/ng.đ). - Lượng oxi cần thiết trong thực tế: OCt =  1 )024.1( 1 )( 20    TCCs Cs OCo = 30  024.1 1 208.9 08.9 5        1 0.7 = 48.81 (kg/ng.đ). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 39 Trong đó: Cs: nồng độ oxi bão hòa trong nước ở 20 oC, Cs = 9.08 (mg/l). C: nồng độ oxi cần duy trì trong bể C = 1.52 (mg/l), chọn C = 2 (mg/l). (Nguồn: [2]) T=25oC. Nhiệt độ của nước thải  : hệ số điều chỉnh lượng oxi ngấm vào nước do ảnh hưởng của hàm lượng cặn ( = 0.60.94), chọn  = 0.8. (Nguồn: [2]) - Lượng không khí cần thiết: Qkk = OU Oct fa Trong đó: fa: hệ số an toàn để tính đến công suất thực của máy thổi khí fa =1.52 chọn fa = 1.5. (Nguồn: [2]) OU: công suất hòa tan của oxy vào nước thải vào thiết bị phân phối tính theo (g) oxy cho 1m3 không khí, Ou: công suất hòa tan oxi của thiết bị phân phối Ou =7 (gO2/m 3). (Nguồn: [2]) h1: độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối, h1 = 2.8 (m). OU = Ou h1 = 7 2.8 = 19.6 (gO2/m 3).  Qkk = 48.81 19.6 1.5103 = 3735.45 (m3/ng.đ). Máy thổi khí và hệ thống nén khí - Áp lực cần thiết cho hệ thống ống nén Hct = Hd + Hc + Hr + H Trong đó: Hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m). Hc: tổn thất cục bộ (m). Hd và Hc thường không vượt quá 0.4 (m). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 40 Hr: tổn thất qua thiết bị phân phối không quá 0.5 (m). H chiêù sâu hữu ích của bể chọn H = 3 (m). - Áp lực cần thiết: Hct = 0.4 + 0.5 + 3 = 3.9 (m). - Áp lực của khí nén: P = 33.10 33.10  Hct = 10.33+3.9 10.33 = 1.38 (atm). - Công suất máy nén khí: N = 34400(p0.29-1)qk 102n = 34400(1.380.29-1)0.043 1020.75 = 1.89 (kw). Trong đó: qk: lưu lượng không khí, qk = Qkk 86400 = 3735.45 86400 = 0.043 (m3/s). n: hiệu suất máy nén khí, n = 75 (%). - Đường kính ống dẫn khí chính: V Q D khi 4    = 40.043 V = 0.07 (m) = 70 (mm). Trong đó: V: vận tốc chuyển động của không khí trong mạng lưới ống phân phối (V = 1015 m/s), chọn V=10 (m/s). (Nguồn: [2]) - Đường kính ống nhánh: Dn = 4Qkhi 4103.14 = 40.043 4103.14 = 0.037 (m) = 37 (mm). Trong đó: Vận tốc khí trong ống nhánh v =10 (m/s). - Cường độ sục khí 200 (l/p) =12 (m3/h). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 41 - Số đĩa phân phối trong bể: N = Qkhí 3.3 = 0.043 3.310-3 = 13 (đĩa).  Chọn số lượng đĩa là 15 cái, chia làm 3 hàng, hỗi hàng 5 đĩa phân phối. - Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn: V Q D b bun 4    = 4225 3.141.586400 = 0.047 (m) = 47 (mm). Trong đó: Vb: vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện bơm Vb = 12 (m/s), chọn Vb = 1.5 (m/s). 5.1.5. Bể lắng sinh học - Thể tích bể lắng sinh học: W = Qmax,ht = 22.52 = 45 (m3). Trong đó: Qmax,h: lưu lương tính toán lớn nhất theo giờ. t: thời gian lưu nước, t = 2 (giờ). - Chọn đường kính bể lắng D = 5 (m) khi đó diện tích của bể: F = D 2 4 = 3.145 2 4 = 19.6 (m2). - Chiều sâu vùng lắng của bể: H = W F = 45 19.6 = 2.3 (m). - Chiều cao xây dựng: Hxd = H + Hth + Hbv + Hb = 2.3 + 0.3 + 0.33 + 0.5 = 3.43 (m). Trong đó: Hth: chiều cao lớp trung hòa, Hth = 0.3 (m). Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 42 Hbv: chiều cao bảo vệ, Hbv = 0.33 (m). Hb: chiều cao bùn trong bể lắng, Hb= 0.5 (m). - Thể tích ngăn chứa bùn trong bể lắng: Wb = (Cb-Ctr)Qtb,h100t (100-P)10001000n = (160-30)12.51002 (100-99.4)100010001 = 0.54 (m 3). Trong đó: Cb: hàm lượng bùn hoạt tính ra khỏi bể sinh học hiếu khí tiếp xúc, (g/m 3), có thể lấy như sau: với xử lý sinh học hoàn toàn ứng với NOS sau xử lý là 15, 20, 25 thì Cb tương ứng là 160, 200, 220 (g/m 3). Vậy Cb = 160 (g/m 3). (Nguồn: [7]) Ctr: hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng sinh học, Ctr = 12 (mg/l). t: thời gian tích lũy bùn hoạt tính trong bể, t = 2 (giờ). P: độ ẩm bùn hoạt tính, P = 99.4 (%). n: số bể lắng công tác, n = 1. Qtb,h: lưu lượng trung bình giờ. 5.2. Nhận xét 5.2.1. Các thông số Bảng 5.1: Bảng so sánh các giá trị thể tích trên cơ sở tính toán lý thuyết và thực tế STT Tên công trình Thể tích thực (m3) Thể tích tính (m3) 1 Bể điều hòa 88.125 100 2 Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc 152.75 35 3 Bể lắng sinh học 125.125 45 Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 43 88.125 100 152.75 35 125.125 45 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Bể điều hòa Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc Bể lắng sinh học Thực tế Tính toán So sánh giữa kích thước thực tế và lý thuyết ta thấy kích thước thực tế lớn hơn lý thuyết. Riêng bể điều hòa do trên lý thuyết chọn thời gian lưu là 8 (giờ) nên thể tích bể lớn hơn so với thực tế, thời gian lưu là 2 (giờ). Thể tích thực tế lớn hơn lý thuyết vì khi xây dựng công trình thực tế cần tính đến thông số dự phòng về thể tích. Điều này giúp hệ thống không bị sốc tải khi lượng nước thải tăng đột ngột. Bên cạnh đó, hệ thống được xây dựng để sử dụng trong thời gian dài nên phải tính đến thể tích dự phòng theo sự phát triển và tăng quy mô sản xuất của công ty sau này. 5.2.2. Ưu điểm Công nghệ vật liệu tiếp xúc cho hiệu quả xử lý cao trên cùng 1 đơn vị thể tích bể. ( giúp tiết kiệm được chi phí xây dựng) Công nghệ sinh học hiếu khí tiếp xúc kết hợp 2 quá trình sinh trưởng lơ lửng và bám dính do đó sẽ sinh ra lượng bùn rất thấp, và thấp hơn so với công nghệ sinh học thông thường( giúp tiết kiệm chi phí xử lý bùn) Công nghệ sinh học tiếp xúc hiếu khí có khả năng chịu vượt tải cao khi xảy ra hiện tượng quá tải trong hệ thống. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 44 Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 24 : 2009/BTNMT và được sử dụng cho mục đích trồng các loại thực phẩm trong nông trại của Công ty TNHH Thụy Hồng. 5.2.3. Nhược điểm Hệ thống xử lý lắp đặt 4 song chắn đều cùng 1 kích cỡ khe hở là 5 (mm), như thế rất dễ gây tắc nghẽn nếu không thường xuyên vệ sinh. Nên lắp đặt song chắn rác có kích thước khe hở thay đổi nhỏ dần (30-5 mm). Xét về mặt kinh tế thì với đặc điểm tính chất nước thải đơn giản (công suất 300 m3/ng.đ, BOD = 112 mgO2/l, COD = 164 mgO2/l), việc áp dụng công nghệ sinh học hiếu khí tiếp xúc là không hợp lý. Mương dẫn nước thải từ khu vực sản xuất đến hệ thống xử lý dài 500 (m), trong quá trình di chuyển của dòng nước, phần lớn lượng cát đã lắng lại trên mương. Khi đến bể lắng cát, lượng cát còn lại là rất ít. Do đó, có thể bỏ bể lắng cát trong hệ thống xử lý. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 45 5.3. Đề xuất sơ đồ công nghệ 5.3.1. Sơ đồ công nghệ Hình 5.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biến cấp đông rau quả, công suất 300 (m3/ngày) Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 46 5.3.2. Thuyết minh Nước thải từ khu vực sản xuất của nhà máy theo mương dẫn qua song chắn rác. Tại song chắn rác, các cặn thô không tan sẽ được giữ lại. Nước thải qua song chắn rác vào bể điều hòa. Tại đây, nhờ hệ thống sục khí lắp đặt dưới đáy bể, nước thải được điều hòa cả về lưu lượng lẫn nồng độ đồng thời tránh hiện tượng lên men yếm khí gây mùi. Tiếp theo, nước thải được đưa vào bể lọc sinh học nhỏ giọt. Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm sạch do VSV của màng phân hủy hiếu khí và kị khí các chất hữu cơ có trong nước. Các chất hữu cơ phân hủy hiếu khí sinh ra CO2 và nước, phân hủy kị khí sinh ra CH4 và CO2 làm tróc lớp màng ra, bị nước cuốn trôi. Lúc này, trên bề mặt vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới. Hiện tượng này lặp đi lặp lại nhiều lần. Kết quả là BOD của nước thải bị VSV sử dụng làm chất dinh dưỡng và bị phân hủy kị khí cũng như hiếu khí. Nước thải được làm sạch và được đưa vào hồ chứa. Nước sau xử lý đạt loại B, QCVN 24 : 2009/BTNMT. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 47 Chương 6 VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 6.1. Chi phí vận hành Bảng 6.1: Năng lượng điện tiêu thụ STT Thiết bị kw t Số lượng Tổng kW 1 Máy bơm nước thải tại bể tiếp nhận. 1. 5 24 1 15 2 Bơm bùn tại bể lắng sinh học 0.5 24 1 5 3 Máy thổi khí bể sinh học 2.2 24 1 39.6 4 Motor khuấy gạt bùn 0.75 24 1 18 Tổng cộng 77.6 (Nguồn: Công ty TNHH Cải Tiến Xanh) - Giá điện tạm tính 1,242 (đồng/kWh): 77.6 (kWh/ngày)1,242 (đồng/kWh) = 96,380 (đồng/ngày). - Tổng chi phí: 96,380 (đồng/ ngày). - Giá thành xử lý 1m3 nước thải: 96,380 : 300 = 321 (đồng/m3). Bảng 6.2: Danh sách thiết bị trong hệ thống STT Thiết bị Đặc điểm Chức năng 1 Bể tiếp nhận kết hợp điều hòa 1.1 Bơm nước thải - Loại: bơm chìm - Công suất: 15 (m3/h), Bơm nước thải từ bể điều hòa sang bể hiếu khí tiếp xúc. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 48 - H = 5m, P = 1.5 kW - 380V x 50Hz 2 Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc 2.1 Vật liệu tiếp xúc - Nhựa dạng khay trứng Giá thể cho vi sinh vật bám 2.2 Máy thổi khí - Công suất: 2.2 (kW) - 380V x 50Hz - Tốc độ : 200rpm Cung cấp khí cho bể 2.3 Bùn hoạt tính nuôi cấy Cấy giống vi sinh vật 2.4 Đĩa phân phối khí - Vật liệu: Nhựa, thép - Loại: đĩa Cung cấp khi 3 Bể lắng cát 3.1 Ống trung tâm - Nhựa D x H = 600 x 2000 Phân phối nước vào bể lắng 3.2 Bơm bùn - Loại: bơm chìm - Công suất: 8 (m3/h), - H = 3m, P = 0.5 kW - 380V x 50Hz Đưa bùn tuần hoàn lại bể hiếu khí tiếp xúc 3.3 Motor khuấy gạt bùn - Đặc tính kỹ thuật: - Kiểu: khuấy giám tốc - Công suất: 30 phút/vòng - Điện áp: 380V/3pha; 2900rpm Truyền động cho thanh gạt bùn Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 49 - Chế độ bảo vệ quá nhiệt 4 Hệ thống điều khiển tự động (Nguồn: Công ty TNHH Cải Tiến Xanh) 6.2. Nguyên lý hoạt động của các thiết bị trên tủ điện Bảng 6.3: Chế độ hoạt động của các thiết bị điện và điều khiển STT Tên gọi Ký hiệu Công suất (kw) Mô tả hoạt động Chế độ tay Chế độ tự động 1 Bơm nước thải ở bể điều hòa B. Nước thải 1 1.5 Gạt phải  Gạt trái  Hoạt động theo phao gắn ở bể tiếp nhận (P1): đầy bơm - cạn tắt. 2 Bơm bùn B. Bùn 0.5 Gạt phải - ở giữa 3 Máy thổi khí TK 01, TK 02 2.2 Gạt phải - ở giữa  Lấy nguồn trực tiếp từ CB tổng.  Hoạt động luân phiên theo thời gian. 4 Motor khuấy MT 0.75 Gạt phải - ở giữa (Nguồn: Công ty TNHH Cải Tiến Xanh) Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 50 6.3. Thao tác vận hành 6.3.1. Tên và ký hiệu các thiết bị trên tủ điện - Trên tủ điện, ứng với mỗi thiết bị trong hệ thống xử lý đều có các công tắc và các đèn báo tình trạng hoạt động cho từng thiết bị đó. - Mỗi công tắc có ba chế độ hoạt động: tự động (gạt trái), tay (gạt phải), không hoạt động (ở giữa). - Có hai loại đèn báo trạng thái:  Đèn xanh: báo thiết bị đang ở trạng thái hoạt động.  Đèn đỏ: báo thiết bị có sự cố. - Ngoài ra, trên tủ điện còn có các nút “RES”, công tắc “tắt khẩn”. Trước khi vận hành hệ thống: - Kiểm tra cường độ điện thế (mức: 380 V 10%). - Đưa tất cả các công tắc chuyển mạch trên tủ điện về vị trí không hoạt động. - Van trên đường ống của các bơm phải ở trạng thái chính xác. Các van trên đường ống hút và đẩy của các bơm phải ở trạng thái mở. Khi hệ thống gặp sự cố: - Nhấn nút “Tắt khẩn cấp” (màu đỏ) trên tủ điện để ngưng hoạt động toàn bộ thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải. 6.3.2. Vận hành hệ thống - Bật CB chính trong tủ điện sang ON. 6.3.3. Vận hành hàng ngày Bể điều hòa - Thiết bị: 01 bơm nước thải, phao P1. - Nguyên tắc: bơm hoạt động theo phao, đầy bơm - cạn tắt. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 51 Bể sinh học tiếp xúc hiếu khí - Thiết bị: 02 máy thổi khí. - Nguyên tắc: 02 máy thổi khí hoạt động luân phiên và liên tục cấp khí cho bể sinh học. Cấp khí nhằm duy trì hệ thống vi sinh vật trong bể để loại bỏ những chất gây ô nhiễm trong nước thải. Bể lắng - Thiết bị: 01 máy bơm bùn. - Nguyên tắc: hoạt động liên tục, bơm bùn từ bể lắng sang bể sinh học hiếu khí tiếp xúc. 6.3.4. Vệ sinh và bảo dưỡng định kì thiết bị Vệ sinh thiết bị - Hàng tuần, cần thực hiện vệ sinh thiết bị của hệ thống. Các thiết bị cần vệ sinh chủ yếu là các thiết bị bơm nước thải, máy thổi khí,… - Vệ sinh các thiết bị máy móc: chủ yếu là lau chùi bụi trên các thiết bị, giữ cho thiết bị được sạch sẽ, khô ráo. Lưu ý khi vệ sinh đến thiết bị nào thì phải tắt nguồn điện vào thiết bị đó. (đưa công tắc cùa thiết bị đó về vị trí tắt) - Vệ sinh phao mực nước: công việc kiểm tra là xem các phao có bị đứt dây hoặc bị rối không. Nếu có, cần sửa chữa kịp thời để đảm bảo hệ thống hoạt động tốt. Kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị - Tùy vào từng thiết bị mà định thời gian kiểm tra bảo dưỡng cụ thể như sau:  Các bơm nước thải chìm trong nước: bảo dưỡng theo quy trình bảo dưỡng của nhà máy sản xuất. Ngoài ra, nếu không xảy ra sự cố gì thì hàng năn lấy các bơm lên khỏi mặt nước để vệ sinh cánh bơm.  Máy thổi khí: 3 tháng kiểm tra, bổ sung 1 lần. Bảo dưỡng theo quy trình bào dưỡng của nhà sản xuất. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 52 - Lưu ý:  Phải thường xuyên kiểm tra, ngăn các rác có kích thước lớn vào: hầm tiếp nhận, bể sinh học. Vì rác là nguyên nhân dẫn đến các hiện tượng bị nghẹt bơm, nếu không khắc phắc phục kịp thời sẽ dẫn đến cháy bơm. 6.4. Sự cố và cách khắc phục 6.4.1. Hỏng hóc về bơm Khi máy bơm ngừng hoạt động cần kiểm tra lần lượt các nguyên nhân sau: - Nguồn điện cung cấp. - Bơm có bị vật gì làm nghẹt không. - Bơm có tiếng kêu lạ cũng cần ngưng hoạt động, kiểm tra. 6.4.2. Sục khí Nếu vì một lí do nào đó mà nguồn cung cấp oxy bị cắt thì cần giảm ngay lưu lượng nước thải hoặc ngưng hẳn. Sau một thời gian dài không cung cấp oxy, sinh khối phải được sục khí mạnh, liên tục mà không nạp nước thải mới. 6.4.3. Sự cố công trình sinh học 6.4.3.1. Sự cố về dinh dưỡng Trong nước thải, thành phần dinh dưỡng chủ yếu bao gồm carbon (còn gọi là cơ chất, chất nền, được thể hiện bằng BOD), N và P, … - Thiếu dinh dưỡng trong nước thải sẽ làm giảm mức độ sinh trưởng, tăng sinh khối cho vsv, được thể hiện bằng lượng bùn hoạt tính giảm. Để cân đối dinh dưỡng có thể dùng muối amon, ure, supephosphat nâng N, P. - Nhưng khi N, P quá nhiều, vượt quá nhu cầu cần thiết của vi sinh vật thì cần phải khử. Ta có thể sử dụng công trình mương oxy hóa để khử N. Đối với P, nếu sau vùng kị khí là vùng hiếu khí, vi sinh vật sẽ tích lũy P trên mức bình thường nhằm sử dụng khi cần thiết. Bùn sẽ gồm sinh khối vi sinh vật và cặn lơ lửng, khử P chính là xả bùn cặn giàu P. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 53 6.4.3.2. Sự cố về sinh khối Bảng 6.4: Các sự cố thường gặp khi vận hành quá trình bùn hoạt tính STT Vấn đề Nguyên nhân Hậu quả 1 Bùn phát triển phân tán Các VSV không tạo bông mà phân tán dưới dạng những cá thể riêng biệt hay những cụm nhỏ với đường kính 10-20 m. Bùn khó lắng, nước ra bị đục. 2 Bùn không kết dính được Bông bùn thường có cấu hình nén nhỏ, đường kính 50-100 m do sự phân chia các bông bùn lớn, thiếu thức ăn. Chỉ số thể tích bùn SVI thấp, nước ra khỏi bể bị đục. 3 Bùn tạo khối Các vi khuẩn dạng sợi phát triển quá mức trong bùn, làm bùn nén kém và lắng kém. Chỉ số thể tích bùn SVI cao, khả năng tách nước của bùn giảm. 4 Bùn nổi Quá trình kị khí xảy ra do sục khí không đủ và đồng đều sinh ra khí N2 nổi lên kéo theo bông bùn Hình thành lớp bùn hoạt tính trên mặt nước. 5 Bọt váng Do sự hiện diện của vi khuẩn Norcadia spp và Microthrix parvicella. Gây mùi hôi, tăng SS và BOD của nước thải đầu ra. Lớp bọt váng sẽ giữ lại một lớp bùn hoạt tính làm ảnh hưởng tới thời gian lưu bùn. 6 Bùn tạo khối không phải do vi khuẩn dạng sợi Bùn chứa quá nhiều polymer ngoại bào làm lớp bùn xốp. Tăng SS và BOD của nước thải đầu ra, loãng bùn. (Nguồn: Nguyễn Văn Phước, Giáo trình XLNT sinh hoạt và công nghiệp, 2007) Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 54 Cách khắc phục: - Bổ sung Clorin với nồng độ khoảng 10-20 (mg/l) vào bùn tuần hoàn khoảng 3 lần mỗi ngày. - Thêm vào các polymer hữu cơ tổng hợp để tăng tính lắng của bùn. - Gia tăng việc thải bùn. Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: Đinh Triều Vương 55 Chương 7 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 7.1. Kết luận Thời gian thực tập tại Công ty TNHH Cải Tiến Xanh, chúng em đã được tìm hiểu và tiếp xúc với hệ thống xử lý nước thải chế biến rau quả Công ty TNHH Thụy Hồng công suất thiết kế 300 (m3/ngàyđêm), chúng em thấy rằng công nghệ xử lý nước thải mà quý Công ty đang áp dụng là một công nghệ khá mới. Điểm nổi bật của công nghệ sinh học hiếu khí tiếp xúc là lượng bùn sinh ra rất ít, giảm được chi phí xử lý bùn; có khả năng xử lý N và P; hiệu quả xử lý cao trên cùng 1 đơn vị thể tích ( giúp tiết kiệm được chi phí xây dựng); có khả năng chịu vượt tải cao khi xảy ra hiện tượng quá tải trong hệ thống. Tuy nhiên, với đặc điểm tính chất nước thải của Công ty TNHH Thụy Hồng thì việc áp dụng công nghệ này vào hệ thống xử lý là không hợp lý vì rất tốn kém. Hệ thống xử lý mà công ty đưa ra chưa phù hợp với mục tiêu tiết kiệm cả về kinh phí lẫn diện tích xây dựng. Hơn nữa, đối với hệ thống xử lý đó, thì nên tính toán, xem xét để nâng chất lượng nước thải đầu ra lên loại A QCVN 24 : 2009/BTNMT. Trong quá trình thực tập, chúng em nhận thấy giữa lý thuyết và thực tế có sự khác biệt nhất định. Nguyên nhân là do lý thuyết được xây dựng trong điều kiện lý tưởng còn thực tế thì có nhiều biến động. 7.2. Kiến nghị Bảo đảm công tác quản lý và vận hành đúng theo hướng dẫn kĩ thuật, định kì kiểm tra, nâng cấp, thay mới các thiết bị trong hệ thống xử lý. Thường xuyên quan trắc chất lượng nước thải xử lý đầu ra để kiểm tra xem có đạt điều kiện xả vào nguồn loại B và quan trắc chất lượng nguồn tiếp nhận. Công ty TNHH Thụy Hồng nên thực hiện sản xuất sạch, dần thực hiện hoàn thiện và cải tạo công nghệ để vừa tiết kiệm tài nguyên, năng lượng, vừa giảm bớt lượng chất thải xử lý cuối đường ống. Chúng em cũng xin kiến nghị cần có nhiều buổi tham quan thực tế trong quá trình học tập để chúng em có thể so sánh giữa lý thuyết với thực tế, tránh bỡ ngỡ khi làm việc sau này.