Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sữa công suất 300m3

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN SỮA TẠI VIỆT NAM

Tổng quan về ngành sản xuất sữa

Trong công nghệ chế biến thực phẩm, sữa là sản phẩm cao cấp có giá trị dinh dưỡng rất cao đối với cơ thể con người có tác dụng phục hồi sức khỏe cho người lao động, dễ hấp thụ đối với người bệnh, trẻ em và người cao tuổi.

Việt Nam vốn không có ngành chăn nuôi trâu bò sữa truyền thống nên không có các giống trâu bò sữa chuyên dụng đặc thù nào Chăn nuôi bò sữa xuất hiện ở Việt Nam từ những năm đầu của thế kỷ XX Trải qua những năm tháng khó khăn của đất nước, ngành chăn nuôi bò sữa đã đóng góp đáng kể trong việc đảm bảo nhu cầu lương thực thực phẩm cho sự phát triển của đất nước Tuy nhiên ngành chăn nuôi bò sữa mới chỉ thực sự trở thành ngành sản xuất hàng hóa từ những năm 1990 trở lại đây.

Hình 1.1 Số lượng bò sữa và sản lượng sữa ở Việt Nam sau năm 1990.

Trong tổng đàn bò sữa trong cả nước hiện có, trên 75% tập trung ở TP Hồ Chí Minh và các tỉnh phụ cận như Đồng Nai, Bình Dương và Long An v.v , khoảng 20% ở các tỉnh phía Bắc, dưới 2% ở các tỉnh miền Trung và trên 2% ở Tây Nguyên. Hiện tại, trong cơ cấu giống đàn bò sữa cả nước bò HF thuần chiếm khoảng 10% và bò lai chiếm khoảng 90% Chăn nuôi bò sữa hiện tại chủ yếu là các hộ gia đình(95%), ngoài ra có một số ít cơ sở chăn nuôi Nhà nước và liên doanh.

Nhìn chung, ngành chăn nuôi bò sữa phát triển mạnh từ đầu những năm 1990 đến 2004, nhất là từ sau khi có Quyết định 167 nói trên Tuy nhiên, hiện tại tổng sản lượng sữa tươi sản xuất trong nước mới chỉ đáp ứng được khoảng 20-25% lượng sữa tiêu dùng, còn lại phải nhập khẩu từ nước ngoài Sau một số năm phát triển quá nóng, từ năm 2005 sự phát triển của ngành chăn nuôi bò sữa cũng đã chững lại và bộc lộ một số khó khăn, yếu kém mới, nhất là trong vấn đề tổ chức quản lý vĩ mô ngành hàng và tổ chức quản lý sản xuất các cơ sở chăn nuôi “hiện đại” có quy mô lớn

Sữa và các sản phẩm từ sữa đã gần gũi hơn với người dân, nếu trước những năm 90 chỉ có 1-2 nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu là sữa đặc và sữa bột ( nhập ngoại), hiện nay thị trường sữa Việt Nam đã có gần 20 hãng nội địa và rất nhiều doanh nghiệp phân phối sữa chia nhau một thị trường tiềm năng với 80 triệu dân. Tổng mức sản xuất sữa của Việt Nam hiện là 234.000 tấn, mới chỉ đáp ứng 22% nhu cầu trong nước, nhưng đã giảm mức nhập khẩu sản phẩm sữa hàng năm từ 90% xuống còn 78%

Sự phát triển chiến lược của ngành sữa Việt Nam đã đáp ứng nhu cầu trong nước: từ 10% (2001) lên 22% (2005), và dự kiến tăng lên 34% (2015) & 38 % (2020).

Về mức tiêu thụ sữa trung bình của Việt Nam hiện nay khoảng 7,8 kg/người/năm tức là đã tăng gấp 12 lần so với những năm đầu thập niên 90 Theo dự báo trong thời gian sắp tới mức tiêu thụ sữa sẽ tăng từ 15-20% ( tăng theo thu nhập bình quân) Sản phẩm sữa là sản phẩm dinh dưỡng bổ sung ngoài các bữa ăn hàng ngày, với trẻ em, thanh thiếu niên và những người trung tuổi – sữa có tác dụng lớn hỗ trợ sức khỏe Trên thị trường có rất nhiều loại bột ngũ cốc, đồ uống tăng cường sức khỏe… nhưng các sản phẩm này về chất lượng và độ dinh dưỡng không hoàn toàn thay thế được sữa.

Như một hệ quả tất yếu, khi có điều kiện khai thác nguyên liệu tại chỗ, ngành công nghiệp chế biến sữa của Việt Nam sẽ có đủ các điều kiện thuận lợi để phát triển Tuy nhiên, bên cạnh những đóng góp về mặt kinh tế, những sản phẩm dinh dưỡng cần thiết cho cuộc sống của con người, công nghiệp chế biến sữa cũng tạo ra nhiều chất thải góp phần làm ô nhiễm môi trường tự nhiên Nhiều nhà máy không chú trọng và đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải đã gây ra ô nhiễm môi trường trầm trọng cho những khu vực xung quanh Điều này thúc đẩy việc đầu tư, lựa chọn và áp dụng những kỹ thuật xử lý chất thải phù hợp để hạn chế và loại trừ các tác động xấu đến môi trường xung quanh.

Quy trình sản xuất

Có khá nhiều các công nghệ chế biến sữa: sữa tươi tiệt trùng, sữa nguyên kem, sữa đặc, sữa bột … Dưới đây là một vài công nghệ chế biến sữa tiêu biểu :

1 Quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng

Hình 1.2 Quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng

Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất:

- Nguyên liệu: Sữa tươi, bột sữa gầy, nước, bơ sữa, đường, hương, màu, vitamin, chất ổn định được trộn đều tại hệ thống phối trộn, nhiệt độ dịch được gia nhiệt qua vỉ trao đổi nhiệt trong quá trình phối trộn.

- Sau khi sữa đã tan hoàn toàn, dịch được bơm qua hệ thống lọc.

- Dịch sữa được thanh trùng trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ, lưu nhiệt trong ống xoắn lưu nhiệt nhằm tiêu diệt các vi khuẩn có trong dung dịch sữa, sau đó được làm lạnh nhằm hạn chế vi khuẩn phát triển trong quá trình chế biến, và được bơm vào bồn trung gian.

- Sản phẩm được chuẩn hóa

- Dịch sữa được nâng nhiệt trước khi vào máy đồng hóa

Khuấy trộn Làm lạnh Đồng hóa Tiệt trùng Đóng gói Tồn trữ

Sữa tươi, bột sữa gầy, bơ sữa, đường, chất ổn định,

- Sau đó sẽ được bơm tiệt trùng trong hệ thống tiệt trùng và bơm vào bồn tiệt trùng

- Sữa từ bồn tiệt trùng sẽ được bơm qua các máy đóng hộp vô trùng, được dán ống hút, được gói lại từng tép 4 hộp, cho vào thùng carton, chất trên pallet kiểm tra và xuất xưởng.

- Hạn sử dụng của sản phẩm là 6 tháng tính từ ngày đóng hộp

2 Quy trình sản xuất sữa chua tiệt trùng

Hình 1.3 Quy trình công nghệ sản xuất sữa chua tiệt trùng

Chuẩn hóa Đồng hóa Tiệt trùng Rót hộp Nước

Sữa tươi, bơ sữa, sữa bột gầy,

Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất:

- Sữa bột, bột sữa gầy, nước, bơ sữa được trộn đều tại hệ thống phối trộn, nhiệt độ dịch được gia nhiệt qua vỉ trao đổi nhiệt trong quá trình phối trộn.

- Sau khi dịch sữa đã tan, được bơm qua hệ thống lọc

- Dịch sữa được thanh trùng trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ, lưu nhiệt trong ống xoắn lưu nhiệt, nhằm tiêu diệt các vi khuẩn có trong dịch sữa.

- Sau khi thanh trùng dịch được hạ nhiệt, được bơm vào bồn chứa trung gian và làm nguội đến nhiệt độ cấy men bằng hệ thống trao đổi nhiệt bồn 2 vỏ.

- Khi pH đạt đến 4.00 dịch được khuấy đều, ngưng quá trình lên men

- Dịch sữa bán thành phẩm được chuẩn hóa theo tổng số chất khô, được chỉnh về pH 4.00

- Dịch sữa được đưa vào máy đồng hóa

- Sau đó sẽ tiệt trùng ở bồn tiệt trùng

- Sữa chua từ bồn tiệt trùng bơm qua các máy đồng hộp vô trùng, được dán ống hút, sản phẩm được gói lại từng tép 4 hộp, cho vào thùng carton, chất trên pallet kiểm tra và xuất xưởng.

- Hạn sử dụng của sản phẩm là 8 tháng tính từ ngày đóng hộp

3 Quy trình công nghệ sản xuất sữa đặc có đường

Hình 1.4 Quy trình công nghệ sản xuất sữa đặc có đường

Chất ổn định, vitamin, nước

Dán nhãn Đóng gói Lưu trữ

Thuyết minh quy trình công nghệ:

- Nguyên liệu Bột sữa, nước, bơ sữa, đường, vitamin, chất ổn định được trộn đều tại hệ thống phối trộn theo tỷ lệ nhất định.

- Sau khi dịch sữa đã tan, được bơm qua hệ thống lọc, loại bỏ các tạp chất cơ và bột sữa không tan trong dung dịch.

- Dịch sữa được thanh trùng trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ, lưu nhiệt trong ống xoắn lưu nhiệt nhằm tiêu diệt các vi khuẩn có trong dịch sữa.

- Sau khi thanh trùng dịch được hạ nhiệt, được bơm vào hệ thống cô đặc và làm nguội bằng hệ thống trao đổi nhiệt dạng vỉ.

- Sữa đặc từ bồn sẽ được đưa qua các máy đóng hộp vô trùng, chất trên pallet,kiểm tra, tồn trữ và xuất xưởng.

Tác động đến môi trường của ngành chế biến sữa

Nước thải từ các nhà máy sữa chứa chất hưu cơ và cặn bã của các chất tẩy rửa với nồng độ và thành phần dao động tuỳ thuộc vào quy mô nhà máy và trọng tâm nhà máy Ở những nơi sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau, việc chuyển từ sản xuất một sản phẩm này sang một sản phẩm khác cũng có nghĩa là nguy cơ về lượng các chất tiêu thụ oxi và nước thải lớn hơn ở những nơi chỉ sản xuất ít chủng loại sản phẩm.

Tinh chế bằng tách chiết cũng làm tăng lượng cặn ở thiết bị tách Các thiết bị tách thường tự làm sạch và không gây ra cặn rắn Cặn này được trôi khỏi thiết bị tách vào hệ thống nước thải vào những chu kỳ hoạt động nhất định và vào lúc xả nước trước khi rửa Loại cặn nhỏ này chứa 95% nước và tỷ lệ tiêu thụ oxi hoá sinh dự tính là 30kg BOD7/m 3 Cứ 1m 3 sữa tạo ra khoảng 1,3l cặn.

Việc sản xuất các chất béo thực phẩm có thể làm tăng hàm lượng chất béo trong nước thải Lượng nước thừa bỏ đi và cặn phomat được đỏ vào nước thải là kết quả của khâu sản xuất phomat.

Nước thải từ các nhà máy sữa phù hợp với các nhà máy xử lý nước thải địa phương Tuy nhiên, nếu lượng nước thải này quá lớn có thể gây vấn đề quá tải ảnh hưởng của vấn đề này đối với việc xử lý nước thải là sự hình thành một số lượng lớn các vi khuẩn Các cặn sẽ khó lắng Trong vòng 24h, lưu lượng dòng chảy và lượng chất gây ô nhiễm dao động rất nhiều pH nước thải cũng dao động nhiều như một hậu quả của việc thải ra các dung dịch tẩy rửa acid hoặc kiềm trong các giai đoạn khác nhau của chu kỳ sản xuất.

Các nhà máy có thiết bị hiện đại tạo ra lượng nước thải nhất định Các nhà máy sản xuất phomat, chất béo thực phẩm và các sản phẩm khác thường sử dụng nhiều nước hơn, khoảng 2-3m 3 /tấn sữa, làm lượng BOD7 tăng tới 1-5kg BOD7/tấn sữa.Theo báo cáo, lượng chất béo trong nước thải đạt mức 45-230g chất béo/m 3 Nhưng sự khác nhau về lượng nước tiêu thụ và mức độ ô nhiễm, nhìn chung là do điều kiện cụ thể của từng nơi như trang thiết bị, trọng tâm sản xuất Do đó, cần có sự đánh giá riêng cho từng trường hợp cụ thể.

Tải lượng ô nhiễm trung bình của nước thải từ các nhà máy sữa:

- Lượng nước thải 1-3m 3 /tấn sữa

-Tổng lượng Nitơ (=6%BOD) vào khoảng 15-250 g/m 3

Các sản phẩm từ sữa, bơ, phomat, nước đọng lại trong sữa chua là nguồn chính thải ra BOD trong nước thải Sự tao thành tương đương trong thành phần là 1kg chất béo của sữa – 3kg COD, 1kg Lactose = 1,13kg COD, và 1kg Protein =1,36 kg COD.

Nước thải sản xuất sữa ô nhiễm hữu cơ cao (BOD và COD cao) Hàm lượng N và P trong nước thải gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải, làm thiếu oxy trong nước, ảnh hưởng đến đời sống các thủy sinh vật, xảy ra quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong nước, gây mùi hôi thối

Các chất lơ lững trong nước gây độ đục cho nguồn nước tiếp nhận.

Các chất béo tạo lớp váng trên mặt nước, gây thiếu oxy trong nước gây mùi khó chịu.

Ngoài ra nước thải còn chứa một số chất tẩy rữa từ quá trình vệ sinh nhà, máy móc, thiết bị… Các chất tẩy rửa, chất sát khuẩn, các chất để trung hoà, các chất làm lạnh, các sản phẩm dầu khoáng.

2 Phát thải vào không khí

-Sự phát thải chất đặc biệt vào không khí chủ yếu liên quan đến khâu phun sấy sữa, nước thừa và hoạt động của thiết bị đun trung tâm.

-Các khí thải có mùi thường không phát sinh, trừ trường hợp làm khô các loại sản phẩm thơm khác nhau.

-Các chất làm lạnh có thể bay ra trong trường hợp có rò rỉ hoặc có sự cố xảy ra Các chất làm lạnh thường dùng là CFC và amoniac.

-Các khí sinh ra khi đốt bao bì hỏng.

-Bụi trong quá trình vận chuyển của nhà máy.

Tiếng ồn từ nhà máy sữa chủ yếu phát sinh từ các quạt thông gió và ngưng tụ, tháp làm lạnh và hoạt động vận chuyển đến/đi khỏi nhà máy Ðể nhằm làm giảm tiếng ồn, cần giới hạn thời gian bốc dỡ vận chuyển hàng hoá bằng các xe tải hạng nặng, đặc biệt là vào ban đêm ở những nơi có vấn đề về tiếng ồn, nên chọn sử dụng những loại ít gây tiếng ồn hơn là những loại đang dùng. Các loại tiếng ồn khác như tiếng ồn do quạt thông gió, máy làm lạnh có thể làm giảm bằng các phương tiện thông thường như màn cản âm, thiết bị cách âm

Cặn từ thiết bị tách: Phát sinh khi tinh chế sữa bằng phương pháp tách.

Các chất thải rắn dưới dạng giấy, chất dẻo, gỗ không thể tái chế sử dụng được tập trung ở một bãi rác thải hợp pháp và được đem thiêu huỷ.

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SỮA

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

III.1 Tính chất nước thải

1 Tính chất nước thải

Các Thông số đầu vào :

Dưới đây là bảng kết quả mẫu nước thải đầu vào hệ thống xử lý do Tố xử lý nước thái nhà máy sữa Nghệ An cung cấp vào tháng 01 năm 2011, và đây cũng là bảng số liệu sẽ được sử dụng trong đồ án tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nuớc thải cho nhà máy sữa.

Bảng 3.1 Kết quả phân tích mẫu nước thải đầu vào hệ thống xử lý nước thải tại

Nhà máy sữa Nghệ An

STT Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ

 Yêu cầu nước thải sau khi xử lý :

Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy phải được xây dựng dựa trên cơ sở đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 5945-2005, loại A.

2 Nhận xét về thành phần và tính chất của nước thải

Thành phần nước thải có hàm lượng hữu cơ cao (với COD = 1290 mg/l, BOD5 = 890 mg/l → tỷ lệ 0,5< COD/BOD = 1,5 < 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:

- Bể hiếu khí với bùn hoạt tính (Aeroten).

- Đĩa quay sinh học RBC.

Do vị trí nhà máy giáp với khu dân cư, 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 đồng lọc Ngoài ra, đối với đĩa quay sinh học RBC thì chi phí đầu tư rất tốn kém và kỹ thuật vận hành cao.

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Cả hai phương án trên đều là những mô hình xử lý nước thải đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam Hai phương án đều có thể quản lý và vận hành dễ dàng trong điều kiện của nước ta Đối với dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể Aeroten thì ta chú ý đến liều lượng bùn, lưu lượng khí ….Còn đối với dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể Biophin thì ta chú ý đến khả năng xử lý của lớp vật liệu lọc, vệ sinh và thay thế lớp vật liệu lọc.

Sau khi phân tích và so sánh, thì ta chọn phương án 1 để thuyết minh:

Toàn bộ nước thải từ các công đoạn sản xuất, khu sinh hoạt của công nhân, nhà vệ sinh sẽ được tập trung đến trạm xử lý.

Nước thải từ hố thu, chảy qua Song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có kích thước to như bao nilong, giấy, vải vụn…và theo mương dẫn chảy vào bể Điều hòa Các tạp chất này có thể gây ra sự cố trong quá rình vận hành hệ thống như làm hư hỏng bơm tắc nghẽn đường ống mương dẫn Rác dính trước song phải được cào đi bằng cơ giới hoặc bằng phương pháp thủ công Rác có thể tập trung lại đưa đến bãi rác hoặc đến bể phân hủy bùn.

Bể điều hòa là nơi tập trung nước thải từ các khu vực làm việc khác nhau, thành một nguồn thải duy nhất.

- Lưu lượng và chất lượng nước thải thường xuyên dao động theo các giờ trong ngày Khi hệ số không điều hòa K  1,4 thì xây dựng bể điều hòa để các công trình xử lý làm việc với lưu lượng đều trong ngày sẽ kinh tế hơn

- Mục đích: Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và tùy tính chất nước thải của từng công đoạn Vì vậy, bể điều hòa rất cần thiết trong việc điều hòa nồng độ và lưu lượng nước thải, làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định liên tục cho các công trình phía sau, tránh sự cố quá tải.

- Nguồn nước thải đầu vào có độ pH vượt quá ngưỡng cho phép và thay đổi theo từng công đoạn sản xuất Trong khi đó, quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học rất nhạy cảm với sự dao động của trị số pH, nó đòi hỏi giá trị pH phải trong khoảng 6,5 đến 8,5 ( tối ưu là 6,8 đến 7,4) Do đó, tại bể điều hòa cần bố trí thiết bị điều chỉnh pH tự động Đầu dò tự động trong thiết bị kết hợp với hệ bơm định lượng và hóa chất giúp nguồn nước thải luôn có độ pH ổn định.

Trong nước thải ngành sản xuất sữa, các hạt cặn lơ lững và các hạt chất lỏng(dầu, mỡ) có hàm lượng cao Nếu không được xử lý, ngoài ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận, thì lượng dầu mỡ trong nước thải sẽ gây ức chế các quá trình hoạt động của vi sinh vật, làm giảm hiệu quả quá trình xử lý ở bể sinh học

Thiết bị tuyển nổi dùng để tách cặn hoặc dầu mỡ ra khỏi nước Đặc điểm nước thải sản xuất có nhiều cặn nhẹ (hữu cơ) khó lắng, và ưu điểm của phương pháp tuyển nổi so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhẹ, lắng chậm đồng thời giảm thời gian lắng và dung tích bể Vì vậy để hệ thống hoạt động có hiệu quả cần thiết phải thiết kế bể tuyển nổi đồng thời giảm tải trọng cho các công trình xử lý sau.

Tại bể tuyển nổi cặn nhẹ khó lắng, dầu, mỡ được tách ra khỏi nước Quá trình tách cặn, dầu, mỡ xảy ra khi hòa tan vào nước những bọt khí nhỏ, các bọt này bám vào các hạt cặn làm cho tỷ trọng của tổ hợp cặn khí giảm, và lực đẩy nổi đủ lớn đẩy hỗn hợp cặn, khí nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài.

Quá trình tuyển nổi phụ thuộc rất nhiều vào loại hạt bề mặt lơ lững, vì vậy thí nghiệm qui mô phòng thí nhiệm và qui mô vừa (pilot scale) cần được xây dựng để tìm các thông số thiết kế hợp lý Yếu tố cần quan tâm trong thiết kế công trình tuyển nỗi bao gồm: hàm lượng chất lơ lững, lượng khí sử dụng, vận tốc nổi của hạt và tải trọng chất rắn.

Trong tuyển nổi khí hòa tan, không khí hòa tan trong nước thải ở áp suất vài atmosphere (275 – 350 kPa), sau đó áp suất giảm xuống áp suất khí quyển, khí hòa tan tách ra khỏi nước thành những bọt khí mịn Hiệu quả của quá trình tuyển nổi này phụ thuộc vào tỉ số thể tích khí trên khối lượng chất rắn (A/S) Tỉ số này phụ thuộc nhiều vào loại chất lơ lững, và phải được xác định bằng thực nghiệm.

Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó Ở đây các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy.

Tại bể Aeroten, các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí.

Bùn hoạt tính là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo cho oxi dùng cho các quá trình oxi hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn duy trì việc cung cấp khí Số lượng quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần chất thải, hàm lượng các chất thải, lượng oxy hòa tan, chế độ thủy động học của bể

Hiệu quả xử lý của bể tốc độ Aeroten đạt từ 75% ÷95% và phụ thuộc các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn… nước thải sau khi qua bể Aeroten các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hoàn toàn

Sau khi qua bể Aeroten, hầu hết các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải bị loại hoàn toàn Tuy nhiên, nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải là rất lớn, do vậy bùn hoạt tính và các chất rắn lơ lửng sẽ được tách ở bể lắng.

Nước thải được đưa qua bể lắng 2 để tách lượng bùn hoạt tính được tạo thành trong quá trình xử lý sinh học.Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aeroten của nước thải không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ,do đó phải sử dụng lại 1 phần lượng bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bể lắng 2 bằng cách tuần hoàn ngược trở lại đầu bể Aeroten để duy trì lại nồng độ đủ của vi khuẩn trong bể.Phần bùn dư được bơm sang bể nén bùn.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SỮA CÔNG SUẤT 300m 3 /NGÀY

Hố thu

Nơi tiếp nhận và tập trung toàn bộ nước thải của nhà máy trước khi đưa qua các công trình khác Hố thu sẽ được xây dựng âm vào lòng đất.

Lưu lượng nước thải theo giờ : Qtb = 12,5 (m 3 /h)

Chọn thời gian lưu nước, t = 10-30 phút Chọn t = 20phút

Chọn chiều sâu hữu ích : h1 = 1,5 m

Mặt bằng ngăn tiếp nhận Mặt cắt 1 - 1

- Thể tích xây dựng: dài × rộng × cao = 1,5m ×1,5m × 2m = 4,5 (m 3 )

Bảng 4.1 Thông số thiết kế và kích thước hố thu

STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

3 Chiều cao tổng cộng hb m 2

Song chắn rác

- Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất :

Với : k h là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất ( k = 1,5 ÷ 3,5), chọn k = 2,2.

- Chọn loại song chắn có kích thước khe hở b = 16mm.

- Tiết diện song chắn hình chữ nhật có kích thước : s × l = 8 × 50 mm.

Chọn số khe là 10  số song chắn là 9.

Trong đó : n : số khe hở

Qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải vs : tốc độ nước qua khe song chắn, chọn vs=0,6 m/s ks : hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy, chọn kz = 1,05

2 Bề rộng thiết kế song chắn rác :

Trong đó : s : bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008 m

3 Tổn thất áp lực qua song chắn :

Trong đó : vmax : vận tốc nước thải trước song chắn ứng với Qmax , chọn vmax = 0,6 k : hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, k = 2-3 Chọn k = 2. ξ : hệ số tổn thất áp lực cục bộ, được xác định theo công thức :

Với : α : góc nghiêng đặt song chắn rác, chọn α = 60 o

4 Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác :

Bs : chiều rộng song chắn.

Bk : bề rộng song chắn, chọn Bk = 0,2m. φ : góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy φ = 20 o

5 Chiều dài phần góc mở rộng sau song chắn rác:

6 Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác :

L = L1 + L2 + Ls = 0,2 + 0,1 + 1,5 = 1,8 (m) Trong đó : Ls : chiều dài phần mương đặt SCR, Ls = 0,5m.

7 Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác :

H = hmax + hs + 0,5 = 0,65 m Trong đó: hmax = hl : độ dày ứng với chế độ Qmax hs : tổn thất áp lực qua song chắn

0,5 : khoảng cách giữ cốt sàn nhà đặt SCR với mức nước cao nhất.

Bảng 4.2 Thông số thiết kế và kích thước Song chắn rác

STT Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Số lượng

4 Số thanh song chắn Thanh 9

Bể điều hòa

Điều hoà lưu lượng, nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng khả năng làm việc hiệu quả.

Trong đó: t: thời gian lưu nước trong bể, từ 4 – 6h Chọn t = 5 giờ

Q: Lưu lượng giờ trung bình, Qh tb = 12,5 m 3 /h

- Kích thước bể điều hòa:

Chọn bể hình chữ nhật có : Chiều dài bể D = 6m

 = 2,6 m Chọn chiều cao bảo vệ, hbv = 0,4 m  Chiều cao tổng cộng (Chiều cao xây dựng) : 2,6 + 0,4 = 3m

Thể tích xây dựng bể: Dài × rộng × cao = 6(m) × 4 (m) × 3 (m) = 72 m 3

2 Tính toán lượng khí cần thiết sục vào bể

- Lượng khí nén cần cho khuấy trộn:

= 56,2 (m 3 /h) Trong đó: qkk: tốc độ cấp khí trong bể điều hòa qkk = 0,01 – 0,015 (m 3 /m 3 phút) Chọn qkk 0,015 [2]

Vdh: Thể tích bể điều hòa, m 3

- Lượng khí cần thiết để chọn máy thổi khí:

Qkk = f × Qk = 2 × 56,2 = 112,4 (m 3 /h)= 1873,3 (l/phút) Trong đó: f: Hệ số an toàn cho máy Từ 1.5- 2 Chọn f= 2.

3 Tính số đĩa phân phối

Chọn thiết bị phân phối khí dạng Ống khuếch tán Plastic xốp cứng.(Trang 419 [1]) , có lưu lượng phân phối của đĩa Z= 68 ÷ 113 l/phút.

Số đĩa phân phối cần thiết: n = Q kk

Chọn số nhánh dẫn khí là 4 nhánh Trên mỗi nhánh gắn 6 ống phân phối khí.

4 Sơ đồ bố trí ống dẫn khí

Số lượng ống nhánh trong bể: 4

Số lượng đĩa trên mỗi nhánh: 6

- Khoảng cách giữa 2 ống nhánh: x = 4  1

- Khoảng cách giữa 2 thiết bị trên cùng 1 nhánh: y = 6 1

5 Đường kính ống dẫn khí

- Đường kính ống chính dẫn khí vào Bể điều hòa:

Chọn ống nhựa có đường kính  = 90.

Trong đó : Vong : vận tốc khí trong ống, Vong = 10 ÷15 m/s Chọn Vong = 10m/ s.

- Đường kính ống nhánh khi dẫn khí vào Bể điều hòa : ong ong

Trong đó : qong : lưu lượng khí trong mỗi ống :

Chọn ống nhựa có đường kính  = 50.

6 Tính toán hệ thống thổi khí a Áp lực cần thiết cho hệ thống ống thổi khí:

- Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén được xác định theo công thức :

Trong đó : hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, (m) hc : Tổn thất cục bộ của ống phân phối khí

Tổn thất hd + hc không vượt quá 0,4(m), chọn hd + hc = 0,4 hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối,không vượt quá 0,5(m) hn : Chiều cao hữu ích, H = 2,6(m)

Vậy : Hd = 0,4 + 0,5 + 2,6 = 3,5 (m) b Công suất yêu cầu của máy thổi khí :

- P : Công suất yêu cầu của máy thổi khí, kw

- G: Trọng lượng của dòng không khí, kg/s

- R: Hằng số khí: R=8,314KJ/Kmol 0 K

- T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào: T1 = 25+273= 298 0 K

- P1: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1tm

- P2: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra

P2 = pm + 1 =10,12 H  1 = 10,12 3,5 + 1= 1,36 atm Với: pm là áp lực của máy thổi khí tính theo atmotphe, (atm)

- e: Hiệu suất của máy thổi khí (0,7÷0,9) Chọn e = 0,7

- 29,7: hệ số chuyển đổi sang hệ SI

Bảng 4 3 Số li u thiết kế Bể điều hòa ệu thiết kế Bể điều hòa

STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

4 Thời gian lưu nước t giờ 5

5 Số ống nhánh nống ống 4

4 Hiệu suất xử lý của Bể điều hòa : ĐẦU VÀO HIỆU SUẤT XƯ LÝ ĐẦU RA

IV.4 Bơm nước thải từ hố thu sang bể điều hòa

- Chiều cao đẩy : 5 m. Áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục trở lực trong hệ thống (kể cả ống dẫn và thiết bị) tính khi dòng chảy đẳng nhiệt là:

P = Pđ + Pm + PH + Pt + Pk + Pc (N/m 2 ) Trong đó:

* Pđ áp suất động học - tạo vận tốc cho dòng chảy ra khỏi ống dẫn.

: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m 3 ) chọn  = 1000kg/m 3

* Áp lực do ma sát (Pm):

2 m td λ×L×δ×ω ΔP=P 2×d (N/m 2 ) (II.55 [4]) Với: : hệ số ma sát thuộc vào Re.

L: chiều dài ống đẩy, chọn L = 5m

: độ nhớt chất lỏng. Ở 25 0 C ta có:  = 7,5×10 -3 Ns/m 2 dtd = d = 5×10 -2 (m)

Mà Regh = 6 (dtd /ε)) 8/7 và Ren = 220 (dtd/ ε)) 9/8 (II.60 và II.62, [4]) ε): có độ nhám ống dẫn, chọn ε) = 10 -4 (m) (Bảng II.15 [4])

Khi đó,  được xác định theo công thức sau:

* Pc : áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ, N/m 2

: hệ số trở lực cục bộ khi chất lỏng đi qua khuỷu nối.

Khi Re