Đồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đường

Đồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đường Đồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đườngĐồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đườngĐồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đườngĐồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đườngĐồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đườngĐồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đườngĐồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đườngĐồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đườngĐồ án xử lý nước thải tại nhà máy mía đường

CHƯƠNG I PHẦN MỞ ĐẦU

I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngành công nghiệp mía đường là một trongnhững ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng trongnền kinh tế nước ta Trong năm 1998, cả nước đã sảnxuất được 700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầutiêu dùng trong nước

Trước năm 1990, hầu hết trang thiết bị, máymóc, dây chuyền công nghệ trong các nhà máyđường đều cũ kỷ, lạc hậu, trình độ và chất lượngsản phẩm còn thấp Trong những năm gần đây, dosự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhàmáy đường đã không ngừng nâng cao chất lượng sảnphẩm

Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp míađường luôn chứa một lương lớn các chất hữu cơ baogồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho Cácchất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gâymùi thối làm ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận

Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thảingành công nghiệp đường ở dạng vô cơ Khi thải ramôi trường tự nhiên, các chất này có khả nănglắng và tạo thành một lớp dày ở đáy nguồn nước,phá hủy hệ sinh vật làm thức ăn cho cá Lớp bùnlắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạnkiệt oxy trong nước và tạo ra các lọai khí như H2S, CO2,

CH4 ngoài ra, trong nước thải còn chứa một lượngđường khá lớn gây ô nhiễm nguồn nước

Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệmôi trường, đề tài về xử lý nước thải ngành côngnghiệp mía đường mang tính thực tế Đề tài sẽ gópphần đưa ra các quy trình xử lý chung cho loại nướcthải này, giúp các nhà máy có thể tự xử lý trướckhi xả ra cống thóat chung, nhằm thực hiện tốt nhữngquy định về môi trường của nhà nước

I.2 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN

 Mục tiêu của đề tài là thiết kế hệ thốngxử lý nước thải nhà máy sản xuất đường đạt tiêuchuẩn loại B

 Nội dung của đề tài

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

Thu thập các phương án xử lý nước thải ngànhcông nghiệp mía đường

Phân tích lựa chọn phương án công nghệ khả thixử lý nước thải nhà máy đường

CHƯƠNG II.TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG VÀ HIỆN TRANG Ô NHIỄM CỦA NGÀNH NÀY

II.1 TỔNG QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

Nguyên liệu để sản xuất là mía

Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệtđới Việc chế biến đường phải thực hiện nhanh, ngaytrong mùa thu họach để tránh thất thóat sản lượngvà chất lượng đường Công nghiệp chế biến đườnghọat động theo mùa vụ do đó lượng chất thải cũngphụ thuộc vào mùa thu họach Quy trình cộng nghệsản xuất đường gồm hai giai đọan:sản xuất đườngthô và sản xuất đường tinh luyện

II.1.1 Thành phần của mía và nước mía

Thành phần của mía thay đổi theo vùng , nhưngdao động trong khỏang sau

Tro(phần lớn là K) : 0,3-0,8%

Nước mía có tính axit (pH = 4,9-5,5), đục(do sự hiệndiện của các chất keo như sáp protein, nhựa, tinh bộtvà silic) và có màu xanh lục Thành phần của mía nhưsau:

Chất vô cơ : 0,2-0,6%

Nước mía có màu do các nguyên nhân sau

Từ thân cây mía : màu do chlorophyll, anthocyanin,saccharetin và tanin gây ra

Do các phản ứng phân hủy hóa học:

Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dướitác dụng của nhiệt độ, nước mía bị đổi màu

Do sự phản ứng của các chất không đường vớinhững chất khác

Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm chonước mía có màu xanh lục Trong nước mía, chlorophyll

ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị lọai bỏ bằng phươngpháp lọc

Anthocyanin chỉ có trong lọai mía có màu sẫm,nó ở dạng hòa tan trong nước Khi thêm nước vôi,màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu xanhlục thẫm Màu này khó bị lọai bỏ bằng cách kếttủa với vôi( vì lượng vôi dùng trong công nghệ sảnxuất đường không đủ lớn ) hay với

H2 SO4

Saccharetin thướng có trong vỏ cây mía Khi thêmvôi, chất này sẽ trở thành màu vàng được trích ly.Tuy nhiên lọai màu này không gây độc, ở môitrường pH <7,0 màu biến mất

Tanin hòa tan trong nước mía , có màu xanh, khiphản ứng với muối sắt sẽ biến thành sẫm màu.Dưới tác dụng của nhiệt độ tanin bị phân hủy thànhcatehol, kết hợp với kiềm thành protocatechuic Khi đuntrong môi trường axit phân hủy thành các hợp chấtgiốngsaccharetin

Ơû nhiệt độ cao hơn 200o C, đường sucrose và hailọai đường khử (glucose và fructose) bị caramen hóa vàtạo màu đen Ơû nhiệt độ cao hơn 55o C, đường khử đã

bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền

Để lọai bỏ các tạp chất trong nước mía có thểáp dụng trong các biện pháp sau:

Độ đục :được lọai bằng phương pháp nhiệt và lọc.Nhựa và pectin, muối của các axít hữu cơ, vô cơ,chất tạo màu: được lọai bỏ bằng phương pháp xử lývới vôi

II.1.2 Hóa chất làm trong và tẩy màu

 Vôi CaCO 2 :

Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trongnước mía

Phản ứng với axit phốtphoric tạo Ca3(PO4)2

Kết hợp với hợp chất nitơ và pectin tạo kết tủa.Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốcchlorophyll và anthocyanin

Tác dụng với sucrose tạo saccharates, glucosates

Kết hợp với vôi để làm trong nước mía

 Hóa chất tẩy màu:

Dùng Na2S2O4:

II.1.3 Công nghệ sản xuất đường thô:

Quy trình công nghệ sản xuất đường thô từ míađược trình bày trên hình 1 đầu tiên người ta ép míacây dưới các trục ép áp lực Để tận dụng hếtđường có trong câym, người ta dùng nước hoặc nướcmía phun vào bả mía để mía nhả đường bã mía ởmáy ép cuối còn chứa một lượng nhỏ đường chưalấy hết, xơ gỗ và khỏang 40-50% nước

Nước mía có tính axit (pH =4,9-5,5), đục, có màuxanh lục (chứa 13-15%chất tan, trong chất khô chứa 82-85% đường saccarosa) Nước mía được xử lý bằngcácchấ hóa học như vôi, CO2, SO2, phốt phát rồi được đunnóng để làm trong Quá trình xử lý này có tác dụnglàm kết tủa các chất rắn, huyền phù và lắng cácchất bẩn Dung dịch trong được lọc qua máy lọc chânkhông Bã lọc được lọai bỏ, đem thải hoặc dùng làmphân bón Nước mía sau khi lọc còn chứa khỏang 88%nước, sau đó được bốc hơi trong lò nấu chân không.Hỗn hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâmđể tách đường ra khỏi mật rỉ Rỉ đường là dung dịchóc độ nhớt cao, chứa khỏang 1/3 đường khử Sảnphẩm phụ của quá trình sản xuất đường gồm có:

 Bột giấy, tấm xơ ép từi bã mía

 Nhựa, bê tông từ bã mía

 Phân bón, thức ăn gia súc, alcohol, dấm,axeton, axit citric,…và từ mật mía.

Lượng nước thải trong công nghiệp sản xuấtđường thô rất lớn bao gồm nước rửa mía cây vànhưng tụ hơi, nước rửs than, nước xả đáy lò hơi, nướcrửa cột trao đổi ion, nước làm mát, nước rửa sàn vàthiết bị, nước bùn bã lọc dung dịch đường rơi vãi trongsản xuất…

Ngoài bã bùn được dùng để sản xuất phânhữu cơ, nước thải từ các công đọan trong nhà máyđược phân thành các nhóm sau đây:

 Nhóm A: nước thải có độ nhiễm bẩn khôngcao, chủ yếu có nhiều chất lơ lửng ở dạng vơ cơ nênchỉ cần lọc sơ bộ qua song chắn rác và lắng tiếpxúc để lọai bỏ chất lơ lửng, sau đó trộn với nướcthải đã xử lý và nước ngưng tụ rồi xả ra nguồn tiếpnhận

 Nhóm B: nước thải có nhiều chất hữu cơcần được tách riêng để xử lý

 Nhóm C: nước ngưng tụ từ lò hơi, không bịnhiễm bẩn nên dùng để pha loãng vơi nước thải(A+B) đã qua xử lý và thái ra nguồn tiếp nhận

II.1.4 Công nghệ sản xuất đường tinh luyện

Quy trình công nghệ tinh luyện đường gồm 3 giai đọan chính:

 Rửa và hòa tan

 Làm sạch

 Kết tinh và hoàn tất

a.Rửa và hòa tan:

đường thô để nâng cao tinh độ của đường

vào nước thành dung dịch nước đường nguyên chấtđể đến khâu hóa chế

b.Làm trong và làm sạch:

lý bằng các chất hóa học như vôi,H3PO4 để làmtrong Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết tủacác chất rắn,huyền phù và làm lắng các chất bẩn

 Làm sạch:Nước đường sau khi lắng trong được

cho thêm than hoạt tính và bột trợ lọc để khử màuvà tăng cường khả năng làm trong Nước đường saulọc gọi là sirô tinh lọc

c.Kết tinh và hoàn tất:

Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ sirôtinh lọc và đưa dung dịch đến trạng thái bão hòa, sảnphẩm nhận được sau khi nấu đường là đường non gồmtinh thể đường và mật cái

Quá trình kết tinh đường gồm có:

 Cô đặc sirô

 Tạo mầm tinh thể

 Nuôi tinh thể

 Cô đặc cuối cùng

II.2 SƠ LƯỢC HIỆN TRẠNG NGÀNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG Ở VIỆT NAM

Ngành đường của Việt Nam nhìn chung khá lạchậu so với thế giới Trước 1954, toàn bộ miền Bắckhông có nhà máy đường nào Sau 1975, ở miềnNam đã phục hồi lại các nhà máy đường Bình Dương,Hiệp Hòa, Phan Rang, Khánh Hội, Biên Hòa; xây dựngmới các nhà máy đường La Ngà, Lam Sơn, Tây

Ninh.Ngoài các nhà máy lớn còn có nhiều cơ sở

sản xuất đường mía thủ công, thô sơ, năng suất

thấp ở các vùng trồng mía

Thiết bị sản xuất hầu hết là cũ kỹ, chắp vá,

hay gặp sự cố kỹ thuật và bị rò rĩ, nên khối lượng

nước thải rất lớn Hiện nay, chủ yếu có 3 phương

pháp làm trong :bằng vôi, sunfit và cacbonat Phương

pháp dùng vôi hầu hết còn dùng trong các cơ sở

sản xuất nhỏ, trình độ kém, chủ yếu sản xuất mật

vàng và mật trầm

Công nghiệp sản xuất mía đường ở Việt Nam là

ngành gây ô nhiễm khá lớn do công nghệ lạc hậu,

thiết bị rò rỉ nhiều lại không có bất cứ thiết bị xử

lý nào, trong số các chất ô nhiễm có bụi khói lò

hơi, bùn lọc, nước thải, khí thoát ra từ các tháp phản

ứng sunfit hóa và cacbonat hóa Riêng bã mía được

dùng làm nhiên liệu hoặc để sản xuất giấy bìa, còn

mật rỉ được lên men để chế biến cồn

Bảng dưới đây thống kê một số nhà máy

đường lớn và khối lượng nước thải của chúng:

Bảng Các nhà máy lớn thuộc ngành công nghiệp

đường ở miền NamNhà

máy Địa chỉ Năng suất

tấn/ngày

Trình độ công nghệ Định mức

tiêu thụ/ta

án đường

Nướ

c thải

m3/giờ

Ghi chúĐịa

phươn

g

ân liệuQuả

1.500

Sunfit hóa

-Mía-Vôi tôi-Lưu hùynh

11,5 tấn

-Mía-Vôi tôi-Lưu hùynh

11,5 tấn

22 kg

6 kg

350 Xả

ra rạch Bà LụaHiệp

Hòa Long An + Đường:125

Mía:

1.500

Sunfit hóa

-Mía-Vôi tôi-Lưu

11,5 tấn

22 kg

6 kg

350 Xả

ra sôn

g

Hòa Đồng Nai + Đường:200

II.3 NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN

XUẤT ĐƯỜNG

Do đặc điểm của công nghệ sản xuất đường,

ngoài các bã lắng, bã bùn, bã lọc được tách riêng,

nước thải được phân thành các nhóm sau:

II.3.1 Nước thải từ khu ép mía

Ở đây, nước dùng để ngâm ép đường trong mía

và làm mát các ổ trục của máy ép Lọai nước thải

này có BOD cao(do có đường thất thoát) và có chứa

dầu mỡ

II.3.2 Nước thải rửa lọc, làm mát, rửa

thiết bị và rửa sàn

Nước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá

trị BOD và chất lơ lửng cao

Nước làm mát được dùng với lượng lớn và

thường được tuần hoàn hầu hết hoặc một phần trong

quy trình sản xuất Nước làm mát thường nhiễm bẩn

một số chất hữu cơ bay hơi từ nước đường đun sôi

trong nồi nấu hoặc nồi chân không Nước chảy tràn

từ các tháp làm mát thường có giá trị BOD thấp

Tuy nhiên, do chế độ bảo dưỡng kém và điều kiện

vận hành không tốt nên có lượng đường đáng kể

thất thoát trong nước làm mát Lượng nước này sẽ

được thải đi

Nước rò rỉ và nước rửa sàn, rửa thiết bị tuy

có lưu lượng thấp và được xả định kỳ nhưng có hàm

lượng BOD rất cao

II.3.3 Nước thải khu lò hơi

Nước thải khu lò hơi được xả định kỳ, với đặcđiểm là chất rắn lơ lửng cao và giá trị BOD thấp,nước thải mang tính kiềm.

II.3.4 Đặc trưng của nước thải nhà máy đường

Đặc trưng lớn nhất của nước thải nhà máyđường là có giá trị BOD cao và dao động nhiều

Bảng BOD 5 trong nước thải ngành công nghiệpđường

Các loại nước

thải NMthô(mg/L)đường NM tinh chế đường(mg/L)Nước rửa mía

Nước bùn lọc 2.900-11.000 730

Nước rửa xe

Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ Nướcrửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất vô cơ Trongđiều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội,rửa than và nước thải từ các quy trình khác có tổngchất rắn lơ lửng không đáng kể Chỉ có một phầnthan hoạt tính bị thất thoát theo nước, một ít bột trợlọc, vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửngtrong nước Nhưng trong điều kiện các thiết bị lạc hậu,

bị rò rỉ thì hàm lượng các chất rắn huyền phù trongnước thải có thể tăng cao

Các chất thải của nhà máy đường làm chonước thải có tính axit Trong trường hợp ngoại lệ, độ

pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO3 hoặc nướcxả rửa cột resin

Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thảinhà máy đường còn thất thoát lượng đường khálớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy Ngoài racòn có các chất màu anion và cation(chất màu củacác axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xảrửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chấtkhông đường dạng hữu cơ(các axit hữu cơ), dạng vôcơ(Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg và K2O) Trong nước thải xảrửa các cột resin thường có nhiều ion H+, OH-

Dựa vào đặc tính của nước thải, và yêu cầumức độ xử lý đặt ra : nước thải phải đạt tiêu chuẩn

xả thải loại B(TCVN 5945-1995) trong đó quy định giớihạn xả thải của các chất như sau:

Bảng tổng kết chất lượng nước thải nhà máyđường

Stt Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu

ô nhiễm vào nguồn nước hay vào hệ thống thoátnước chung của thành phố

Theo tin trên báo Tuổi Trẻ, số ra ngày 23/2/1999,Nhà máy đường Sóc Trăng phối hợp với Trung TâmCông Nghệ Khoa Học và Môi Trường Quốc Gia vừathử nghiệm thành công và đưa vào sản xuất loạiphân hữu cơ vi sinh từ bã bùn Đây cũng là mộtbiện pháp giải quyết chất thải ô nhiễm của Nhàmáy đường rất hiệu quả, với giá thành phân bónlót là 1.000đ/kg, và phân bón thúc là 1.300đ/kg

II.4 KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG

Hiện nay, phần lớn các nhà máy đường vànhiều tổ hợp sản xuất tư nhân chưa có hệ thống xửlý nước thải Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu

cơ và chất dinh dưỡng cao, nước thải nhà máy đườngđã và đang làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận

 Đường có trong nước thải chủ yếu làđường sucroza và các loại đường khử như glocose vàfructoze, trong đó:

 Fructoze, C6H12O6 tan trong nước

 Sucroze, C12H22O11 là sản phẩm thủy phâncủa Fructose và Glucose, tan trong nước

Các loại đường này dễ phân hủy trong nước.Chúng có khả năng gây kiệt oxy trong nước, làmảnh hưởng đến hoạt động của quần thể vi sinh vậtnước.

Trong quá trình công nghệ sản xuất đường, ởnhiệt độ cao hơn 550C các loại đường glucose vàfructoze bị phân hủy thành các hợp chất có màu rấtbền Ơû nhiệt độ cao hơn 2000C, chúng chuyển thànhcaramen(C12H18O9)n Đây là dạng bột chảy hoặc tanvào nước, có màu nâu sẫm, vị đắng Phần lớn cácsản phẩm phân hủy của đường khử có phân tửlượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh Để chuyểnhóa chúng, vi sinh phải phân rã chúng thành nhiềumảnh nhỏ để có thể thấm vào tế bào Quá trìnhphân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi thờigian phân hủy dài hơn, nên sẽ ảnh hưởng đến quátrình tự làm sạch trong nguồn tiếp nhận Các chất lơlửng có trong nước thải còn có khả năng lắngxuống đáy nguồn nước Quá trình phân hủy kỵ khí cácchất này sẽ làm cho nước có màu đen và có mùi

H2S

Ngoài ra, nước thải nhà máy đường còn cónhiệt độ cao, làm ức chế hoạt động của vi sinh vậtnước Trong nước thải có chứa các sản phẩm củalưu huỳnh và đôi khi có lẫn dầu mỡ của khu ép mía.Ngày 26/11/1998, Chương trình công nghệ và môitrường Đài truyền hình tỉnh Bình Dương có báo độngvề tình hình ô nhiễm nước thải do nhà máy đườngBình Dương gây ra trên Rạch Bà Lụa, thuộc phườngPhú Thọ, thị xã Thủ Dầu Một Với khối lượng lớnnước thải chưa xử lý được thải ra hàng ngày, RạchBà Lụa không đủ khả năng tự làm sạch và hậu quảlà trong khu vực lân cận điểm xả, thực vật nướckhông phát triển được, một số loài thủy sinh bị chết.Biện pháp hữu hiệu nhất là quản lý tố quy trìnhsản xuất nhằm hạn chế tải lượng các chất ô nhiễmđược đưa vào nước Ngoài ra, cần phải xử lý nướcthải nhà máy đường để góp phần bảo vệ môitrường

CHƯƠNG III.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG

Theo các tài liệu nghiên cứu, chất lượng và lưulượng nước thải tổng hợp của nhà máy đường thayđổi nhiều trong ngày Trong đó chất ô nhiễm hữu cơđóng vai trò chủ yếu Do thành phần nước thải củanhiều công đọan trong nhà máy đường rất khác nhaunên dây chuyền công nghệ xử lý được đề nghị trongcác tài liệu tham khảo là:

III.1 Lựa chọn quy trình công nghệ

Một cách tổng quát, thì cả 2 phương án trênđều là những mô hình xử lý nước thải đang được ápdụng rộng rãi tại Việt Nam Hai phương án đều có thểvận hành dễ dàng trong điều kiện nước ta Đối vớidây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể aerotank thì

ta chú ý đến liều lượng bùn, lưu lượng khí … phải điềuchỉnh ngay khi cần thiết Còn đối với dây chuyền xửlý sử dụng biofil thì ta chú ý đến khả năng xử lýcủa lớp vật kiệu lọc, việc quản lý phải bao gồm cảvịêc vệ sinh và thay thế lớp vật liệu lọc nếu cần

Trong phương án 1 vịêc xây dựng sân phơi bùndòi hỏi phải cần diện tích lớn hơn là đầu tư máynén bùn

Diện tích xây dựng của aerotank cũng tương đốinhỏ hơn diện tích xây dựng biofil của phương án 1

Vì vậy, nếu xét về phương diện mặt bằng cầnthiết để xây dựng hệ thống xử lý nước thải thìphương án 2 khả thi hơn so với phương án 1

III.2 Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nước thải sản xuất được dẫn theo đường thoátnước riêng ra hệ thống xử lí nước thải.Dòng thải saukhi qua song chắn rác (SCR) ở đầu mỗi cống thu chảyqua bể lắng cát được đặt âm sâu dưới đất, ở đâysẽ giữ lại cát và các chất rắn lơ lửng có kích thướclớn Phần rác thải thu được có thể dùng để sảnxuất giấy, phân bón…

Nước thải sau khi lắng cát sẽ tự chảy qua hầmtiếp nhận Tiếp theo,

Nước thải được bơm qua bể điều hòa, trướckhi qua bể điều hòa nước thải được bơm qua trống lọc,lưu lượng nước thải ra sẽ được điều hòa ổn định Tạiđây nước thải được thổi khí để làm thoáng sơ bộ vàphân bố chất bẩn đồng đều khắp bể

Sau đó tiếp tục bơm nước thải qua bể lắng 1 đểloại bỏ 1 phần BOD5 , COD và SS Tiếp tục, nước thảitự chảy qua bể kị khí kiểu đệm bùn chảy ngược UASBđể xử lí sơ bộ nhờ áp lực thủy tĩnh , vì nước thải míađường có đặc trưng là COD đầu vào rất lớn 7000 mg/l Sau khi xử lí yếm khí , đầu ra bể UASB là khí sinh họcđược thu giữ lại làm biogas , phần nước đã được giảmbớt tải lượng chất hữu cơ tự chảy qua aerotank để xử

lí hiếu khí Tại đây xảy ra quá trình xử lí sinh học , khíđược thổi vào bể bằng các đĩa phân phối khí nhằmtăng cường sự xáo trộn chất bẩn và oxi trong khôngkhí đồng thời giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng

Sau thời gian lưu, nước từ aerotank tự chảyqua bể lắng 2 để lắng bùn Tiếp theo, nước trong từmáng thu nước aerotank tự chảy qua bể tiếp xúc , khửtrùng bằng Clo với dư lượng là 0,5 mg/l , sau 30 phútchảy ra cống thu nước và chảy vào mạng lưới thoátnước chung của thành phố

Bùn từ bể lắng được đưa vào bể chứa bùn saukhi ổn định bùn được bơm tuần hoàn 1 phần vào bểaerotank, phần còn lại bơm qua bể nén bùn trọng lựcsau đó bơm qua máy ép bùn băng tải, bùn sau khi rakhỏi máy ép bùn băng tải tạo thành bánh bùn đượcbón ruộng, trồng cây hoặc chôn lắp hợp vệ sinh

III.3 Mô tả các công trình đơn vị:

III.3.1 Song chắn rác

Để tách bã mía trong nước thải người ta dùngsong chắn rác Hiệu suất của quá trình tách chấtrắn bằng phương pháp này phụ thuộc vào các yếutố sau:

Đặc tính cơ học của song, lưới: kích thướcmắt sàn, khoảng cách giữa các thanh chắn, lưu lượngdòng chảy và điều kiện dòng chảy

Tính chất nước thải :nồng độ chất rắn, kíchthước của bã mía cần tách,…

Đối với nước thải nhà máy đường, có thểdùng song chắn rác với các thanh đan xếp cạnh nhautrên mương dẫn nước trước hầm bơm và cào rác thủcông Rác thu được có thể thu hồi cùng với bã míatại khu ép mía để chế biến thàng các sản phẩm phụnhư làm bột giấy, làm chất độn trong sản xuất vậtliệu xây dựng

 Ưu điểm:

o Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt

o Giữ lại tất cả các tạp vật lớn

 Nhược điểm:

o Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạpvật lớn

o Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian

o Phải xử lý rác thứ cấp

III.3.2 Hố thu gom

Thu gom nước thải từ các dây chuyền sản

xuất và nước thải sinh hoạt của nhà máy Giúp chohệ thống xử lý nước hoạt động ổn định và hiệu qua

III.3.3 Bể lắng cát

Loại bỏ cát và những mảnh vụn vô cơ khóphân hủy trong nước thải Cát sau đó được đem quasân phơi cát

III.3.4 Bể điều hòa (điều hòa lưu lượng và chất lượng)

Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng 1

Do lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải củanhà máy đường tùy thuộc vào dây chuyền sảnxuất nên thường dao động nhiều trong một ngàyđêm Để ổn định chế độ dòng chảy cũng như chấtlượng nước đầu vào cho các công trình xử lý phía sau,cần thiết phải có một bể điều hòa lưu lượng vànồng độ Dung tích bể được chọn theo thời gian điềuhòa, dựa vào biểu đồ thay đổi lưu lượng, nồng độnước thải và yêu cầu mức độ điều hòa nồng độnước thải

Trong bể phải có hệ thống thiết bị khuấy trộnđể đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chấtbẩn trong tòan thể tích(để loại trừ các cú sốc vềchất lượng cho các công trình xử lý sinh học phía sauvà không cho cặn lắng trong bể

III.3.5 Bể lắng 1

Loại bỏ 1 phần SS và chất hữu cơ tạo điều kiệnthuận lợi cho việc xử lý sinh học ở công trình sau

III.3.6 Bể UASB

- UASB là bể xử lý sinh học kị khí dòng chảyngược qua lớp bùn, phát triển mạnh ở Hà Lan Xử lýbằng phương pháp kị khí là phương pháp được ứngdụng để xử lý các loại chất thải có hàm lượng hữu

cơ tương đối cao, khả năng phân hủy sinh học tốt, nhucầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng mới

- Vì quá trình phân hủy kị khí dưới tác dụngcủa bùn hoạt tính là quá trình sinh học phức tạp trongmôi trường không có oxi, nên bùn nuôi cấy ban đầuphải có độ hoạt tính methane Độ hoạt tính methanecàng cao thì thời gian khởi động (thời gian vận hànhban đầu đạt đến tải trọng thiết kế) càng ngắn Bùnhoạt tính dùng cho bể UASB nên lấy bùn hạt hoặc

bùn lấy từ một bể xử lý kị khí là tốt nhất, có thểsử dụng bùn chứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bểtự hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng.

- Nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu cho bểUASB tối thiểu là 10Kg VSS/ m3 Lượng bùn cho vào bểkhông nên nhiều hơn 60% thể tích bể

- Trước khi vận hành bể UASB cần phải xemxét thành phần tính chất nước thải cần xử lý cụthể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân hủysinh học của nước thải, tính đệm, hàm lượng chất dinhdưỡng, hàm lượng cặn lơ lửng, các hợp chất độc,nhiệt độ nước thải …

- Khi COD nhỏ hơn 100 mg/L, xử lý nước thảibằng UASB không thích hợp Khi COD lớn hơn 50.000 mg/L,cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước đầura

- UASB không thích hợp đối với nước thải cóhàm lượng SS lớn Khi nồng độ cặn lơ lửng lớn hơn

3000 mg/L, cặn này khó có thể phân hủy sinh họcđược trong thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lũy dầntrong bể, gây trở ngại cho quá trình phân hủy nướcthải Tuy nhiên, nếu lượng cặn này bị cuốn trôi rakhỏi bể thì không có trở ngại gì Cặn lơ lửng sẽ lưulại trong bể hay không tùy thuộc vào kích thước hạtcặn và hạt bùn nuôi cấy Khi kích thước của hai loạicặn này gần như nhau, cặn lơ lửng sẽ tích lại trong bể.Khi sử dụng bùn hạt, cặn lơ lửng sẽ dễ dàng bị cuốntrôi ra khỏi bể Đôi khi, lượng cặn lơ lửng này có thể

bị phân hủy trong bể Lúc đó, cần biết tốc độ phânhủy của chúng để tính thời gian lưu cặn trong bể

- UASB không thích hợp với nước thải cóhàm lượng amonia lớn hơn 2.000 mg/L hoặc nước thảicó hàm lượng sunphate vượt quá 500 mg/L ( tỉ sốCOD/SO42- < = 5) Bản thân sunphate không gây độcnhưng do vi khuẩn khử sunphate dễ dàng chuyển hóa

SO42- thành H2S Khi hàm lượng SO42- không quá cao(hoặc tỉ số COD/SO42- không vượt quá 10), sẽ khôngảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí

- Dựa vào các yếu tố trên có thể khẳngđịnh sử dụng UASB cho công nghệ sử lý nước thảimía đường là hợp lý

III.3.7 Bể aerotank

Tùy thuộc vào loại chất ô nhiễm có thể sửdụng bể aerotank với các vi sinh vật được nuôi cấy

trong bùn hoạt tính để oxy hóa chất hữu cơ trong điềukiện nhân tạo Mô hình này được thực hiện bằngcách cung cấp oxy cho vi sinh vật sinh trưởng và pháttriển qua việc tiêu thụ chất hữu cơ

Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinhvật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa chất hữu

cơ chứa trong nước thải Để giữ cho bùn hoạt tính ởtrạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vậtsử dụng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ phảiluôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể aerotank hoạtđộng Sau bể aerotank nước thải vào bể lắng đợt 2để tách bùn hoạt tính Ơû đây, một phần bùn lắngđược đưa trở lại bể aerotank để tạo mầm vi sinh vậttrong bể, phần khác đưa tới bể nén bùn

Khối lượng bùn tuần hoàn và lượng không khícần cung cấp phụ thuộc vào mức độ yêu cầu xử lýcủa nước thải

Hiệu quả xử lý BOD5 =90-95%

Việc lựa chọn công nghệ xử lý tùy theo thànhphần tính chất nước thải, chi phí đầu tư quản lý vàdiện tích mặt bằng khu xử lý

III.3.8 Bể lắng II

Đặt sau aerotank , nhiệm vụ làmtrong nước ở phần trên để xả ra nguồn tiếp nhận ,cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phầndưới của bể để tuần hoàn lại aerotank

Thường có dạng tròn ( bể lắng đứng ,bểradial ) , dạng hình chữ nhật ( bể lắng ngang ).Bể lắngngang , chữ nhật thường có hiệu quả lắng thấp hơnbể lắng tròn vì cặn lắng tích lũy ở các góc bểthường bị máy gạt cặn khuấy động trôi theo dòngnước vào máng thu nước ra

III.3.9 Bể nén bùn

Thu gom cặn chưa ổn định từ bể lắng 1, bểlắng 2 và cặn đã ổn định từ aerotank nhằm làmgiảm bớt độ ẩm

CHƯƠNG IV.TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH DƠN VỊ:

Giả sử sau khi qua các công trình: song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hòa, bể lắng 1 hàm lượng các chất ô nhiễm giảm như sau:

BOD 5 giảm 45%(ban đầu là 5000mg/l)

COD giảm 43% (ban đầu là7000mg/l)

SS giảm 80% (ban đầu là 1250mg/l)

Do đó các thông số để tính toán các công trình như trình bày sau đây

IV.1.Tính bể UASB

Tính toán:

 Các thông số đầu vào:

 pH= 6,67,6

 Lưu lượng Q=800m3/ngđ

 BOD5=2750mg/l

 COD=4000mg/l

 SS= 250mg/l

 Trong nước thải có đầy đủ các nguyên tố

vi lượng cần thiết cho sự phát triển của VSV

 Các thông số đầu ra

Hiệu quả xử lý của bể UASB:

Lượng COD cần khử:

Lượng COD cần khử trong ngày:

Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB:

Diện tích bề mặt cần thiết của bể:

H2: chiều cao vùng lắng Để đảm bảo không gian

an toàn cho bùn lắng xuống phía dưới thì chiều caovùng lắng phải lớn hơn 1,0m [1] Chọn H2=1,1m

H3: chiều cao dự trữ, chọn H3=0,5m

Thể tích thực của bể:

Thời gian lưu nước trong bể:

Tổng chiều cao của toàn bộ ngăn lắng Hnglắng

(kể cả chiều cao vùng lắng) và chiều cao dự trữchiếm trên 30% tổng chiều cao bể

Ta có:

Kiểm tra lại:

Vậy chiều cao xác định được là thích hợp

Thời gian lưu nước trong ngăn lắng, thời gian nàyphải lớn hơn 1h:

>1h mặt khác Vvùnglắng /tổng thể tích UASB=H2 /Hbể

=1,1/7,515% thỏa

Tính toán tấm chắn khí:

Chọn khe hở giữa các tấm chắn khí và giữa tấmchắn khí với tấm hướng dòng là như nhau

Tổng diện tích giữa các khe hở này chiếm1520% tổng diện tích đơn nguyên Chọn Skhe=0,15Sdng

Hình 4.1: tấm chắn khí và hướng dòng bể UASB

Trong mỗi đơn nguyên có 4 khe hở, diện tích củamỗi khe:

Bề rộng của khe hở: