Đồ án tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải

Đồ án tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải. hệ thống xử lý nước thải với cong suất 6500m3ngđ. Ô nhiễm bởi nước thải tinh bột mì đang là vấn đề nan giải cần tìm ra hướng khắc phục.Tuỳ theo công nghệ sản xuất mà lượng nước thải sinh ra nhiều hay ít. Ở Việt Nam quy trình sản xuất sử dụng 10 – 20 m3tấn sản phẩm, 95 % lượng nước thải được thải ra ngoài mang theo 1 phần tinh bột không thu hồi. Nước thải phát sinh chủ yếu từ các công đoạn :  Trong công đoạn rửa, nước được sử dụng cho việc rửa củ mì trước khi lột vỏ để loại bỏ các chất bẩn bám trên bề mặt trước khi đưa vào nghiền. Nếu rửa không đầy đủ, bùn bám trên củ sẽ làm cho tinh bột có màu rất xấu.  Trong công đoạn ly tâm và sàng loại xơ, nước được sử dụng nhằm mục đích rửa và tách tinh bột từ bột xơ củ mì.  Nước sử dụng trong quá trình nghiền củ , nhưng với khối lượng không đáng kể.  Nước thải được sinh ra chủ yếu từ nước rửa củ và tách tinh bột .Thành phần nước thải khoai mì chứa hàm lượng hữu cơ cao, độ đục cao, bốc mùi chua nồng.Hàm lượng cặn lơ lửng cúng khá cao, do xác mì mịn, khó lắng bị cuốn theo khi xả nước thải từ bể ngâm .Đặc biệt trong nước thải có chứa HCN là một acid có tình chất độc hại. Đây là chất hoá học trong khoai mì gây nên trang thái say, ngộ độc khi ăn phải quá nhiều. Trong nước thải HCN là yếu tố cản trở hoạt động của vi sinh trong các công trình sinh học .

Mục Lục TỔNG QUAN NƯỚC THẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ .5 1.1 Nguồn gốc phát sinh .5 1.2 Các tác động 1.2.1 Độ pH 1.2.2 Hàm lượng chất hữu cao .6 1.2.3 Hàm lượng chất lơ lửng .6 1.3 Các phương pháp xử lý 1.3.1 Các phương pháp sử dụng học lý học .6 1.3.2 Các phương pháp sử lý sinh học 2.1 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Thông số đầu vào yêu cầu xử lý 2.1.1 Các thông số đầu vào 2.1.2 Yêu cầu xử lý đạt loại B QCVN 40:2011/BTNMT 2.2 Các sở lựa chọn cơng trình xử lý .9 2.2.1 Các sở lựa chọn bể Acid hóa để xử lý CN- 2.2.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý sinh học .10 2.3 Quy trình thuyết minh công nghệ 11 2.3.1 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 11 2.3.2 Sơ đồ quy trình công nghệ 12 TÍNH TỐN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI13 3.1 Song chắn rác: .13 3.2 Hố thu gom 17 3.3 Bể điều hòa 17 3.4 Bể Acid hóa 20 3.5 Bể trung hòa 22 3.6 Bể trộn khí 23 3.7 Bể phản ứng tạo bơng khí : .25 3.8 Bể lắng cặn : .28 3.9 Bể UASB: .31 3.10 Bể Trung gian 35 3.11 Bể Aerotank: .36 3.12 Bể lắng II ( Lắng Ly Tâm) 48 3.13 Hồ hòan thiện : 52 3.14 Bể nén bùn : 53 3.15 Sân phơi bùn .55 3.16 Bể tiếp xúc, khử trùng 56 1.TỔNG QUAN NƯỚC THẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 1.1 Nguồn gốc phát sinh Ô nhiễm nước thải tinh bột mì vấn đề nan giải cần tìm hướng khắc phục.Tuỳ theo công nghệ sản xuất mà lượng nước thải sinh nhiều hay Ở Việt Nam quy trình sản xuất sử dụng 10 – 20 m3/tấn sản phẩm, 95 % lượng nước thải thải mang theo phần tinh bột không thu hồi Nước thải phát sinh chủ yếu từ công đoạn :  Trong công đoạn rửa, nước sử dụng cho việc rửa củ mì trước lột vỏ để loại bỏ chất bẩn bám bề mặt trước đưa vào nghiền Nếu rửa không đầy đủ, bùn bám củ sẽ làm cho tinh bột có màu xấu  Trong công đoạn ly tâm sàng loại xơ, nước sử dụng nhằm mục đích rửa tách tinh bột từ bột xơ củ mì  Nước sử dụng q trình nghiền củ , với khối lượng khơng đáng kể  Nước thải sinh chủ yếu từ nước rửa củ tách tinh bột Thành phần nước thải khoai mì chứa hàm lượng hữu cao, độ đục cao, bốc mùi chua nồng.Hàm lượng cặn lơ lửng cúng cao, xác mì mịn, khó lắng bị theo xả nước thải từ bể ngâm Đặc biệt nước thải có chứa HCN acid có tình chất độc hại Đây chất hố học khoai mì gây nên trang thái say, ngộ độc ăn phải nhiều Trong nước thải HCN- yếu tố cản trở hoạt động của vi sinh cơng trình sinh học 1.2 Các tác động 1.2.1 Độ pH Độ pH của nước thải thấp sẽ làm khả tự làm của nguồn nước tiếp nhận loại vi sinh vật có tự nhiên nước bị kìm hãm phát triển Ngồi ra, nước thải có tính axít sẽ có tính ăn mòn, làm cân bằng trao đởi chất tế bào, ức chế phát triển bình thường của trình sống 1.2.2 Hàm lượng chất hữu cao Nước thải chế biến tinh bột có hàm lượng chất hữu cao, xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan nước vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy chất hữu Nồng độ oxy hòa tan 50% bão hòa có khả gây ảnh hưởng tới phát triển của tôm, cá Oxy hòa tan giảm khơng chỉ gây suy thối tài ngun thủy sản mà còn làm giảm khả tự làm của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp 1.2.3 Hàm lượng chất lơ lửng Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, khơng làm vẻ mỹ quan mà quan trọng hạn chế độ sâu tầng nước ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới trình quang hợp của tảo, rong rêu giảm q trình trao đởi oxy truyền sáng, dẫn nước đến tình trạng kị khí Mặt khác phần cặn lắng xuống đáy gây bồi lắng lòng sông, cản trở lưu thông nước tàu bè đồng thời thực q trình phân hủy kỵ khí giải phóng mùi hôi thối gây ô nhiễm cho khu vực xung quanh 1.3 Các phương pháp xử lý Nước thải ngành sản xuất tinh bột mì có hàm lượng chất hữu cao , tỉ lệ BOD5/COD lên đến 60%, nên định hướng xử lý sinh học hợp lý.Tuy nhiên, để nâng cao hiệu xử lý người ta thường kết hợp với biện pháp học hoá lý Việc lựa chọn phương pháp biện pháp, cơng trình cụ thể áp dụng dây chuyền công nghệ xử lý nước thải còn phải phụ thuộc đặc điểm tính chất nước thải, mức độ làm sạch, chi phí đầu tư cơng nghệ, chi phí vận hành, diện tích mặt bằng để xây dựng 1.3.1 Các phương pháp sử dụng học lý học 1.3.1.a Song chắn rác: Là cơng trình xử lý sơ nước thải để chuẩn bị cho công trình xử lý tiếp theo.Mục tiêu của song chắn rác: giữ lại xác bã khoai mì, cây…Song chắn rác thường đặt trước bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy để trách trường hợp bị ngặt, bít đường ống …Song chắn rác đặt góc 120 so với hướng dòng chảy, rác lấy thủ công hay thiết bị cào khí 1.3.1.b Bể điều hòa Thường đặt sau bể lắng cát Mục tiêu: khắc phục vấn đề vận hành dao động của lưu lượng, nâng cao hiệu suất của trình phía sau , giảm kích thước chi phí của xử lý phía sau Bể điều hồ tiến hành sục khí hay khuấy trộn khí để ngăn trình lắng của hạt rắn vá chất có khả phân huỷ sinh học 1.3.1.c Bể lắng Dựa nguyên tắc tách cặn bằng trọng lực Mục tiêu : khử SS nước thải hay cặn trịnh keo tụ tạo , bùn hoạt tính 1.3.1.d Bể acid hóa CN nước thải tinh bột mì yếu tố gây cản trở sư họat đông vủa vi sinh vật phương pháp xử lý sinh học., sẽ diễn q trình acid hố chất hữu hoà tan, hợp chất cyanua thành acid hữu 1.3.1.e Bể trung hòa Nước thải chứa acid vơ hoặc kiềm cần trung hồ đưa pH = 6,5- 8,5 trước đưa vào xử lý sinh học Có thể trung hồ bằng cách : trộn chung nước thải acid nước thải kiềm,châm hố chất, lọc nước acid qua vật liệu lọc có tác dụng trung hoà Viêc lựa chọn phương pháp trung hồ phụ thuộc vào thể tích nồng độ nước thải , khả có sẵn giá thành của hố chất 1.3.1.f Bể keo tụ tạo bơng Sử dụng tác nhân keo tụ, để tạo cặn nhằm xử lý hàm lượng TSS Các cặn lớn sẽ lắng xuống bể lắng.Việc lựa chọn hoá chất keo tụ phải tính đến mặt kinh tế, khơng gây ô nhiễm thứ cấp 1.3.2 Các phương pháp sử lý sinh học Mục đích: Chuyển hố ( oxy hố) chất hồ tan chất dễ phân huỷ sinh học thành sản phẩm cuối cùng chấp nhận Hấp thụ kết tụ cặn lơ lửng, chất keo không lắng thành sinh học hay màng sinh học, chuyển hoá /khử chất dinh dưỡng ( nitơ, photpho) số trường hợp, khử hợp chất thành phần hữu dạng vết Phương pháp sinh học thực điều kiện hiếu khí ( có oxy) điều kiện ky khí (khơng có oxy) Phương pháp xử lý sinh học ứng dụng để làm hoàn toàn hợp chất hữu hoà tan hoặc phân tán nhỏ Do vậy, phương pháp thường ứng dụng sau loại bỏ tạp chất thơ khỏi nước thải có hàm lượng chất hữu cao 1.1.1.a Bể UASB Bể UASB không sử dụng vật liệu dính bám mà sử dụng lớp cặn (có chứa nhiều VSV kị khí) ln ln tồn lơ lửng dung dịch lên men nhờ hệ thống nước thải chảy từ lên Sau thời gian hoạt động, hệ thống hình thành lớp; phần bùn đặc đáy hệ thống, lớp thảm bùn hệ thống gồm hạt bùn kết phần chứa biogas cùng Nước thải nạp vào từ đáy hệ thống, xuyên qua lớp bùn đặc thảm bùn lên Khi tiếp xúc với hạt bùn kết thảm bùn, vi khuẩn sẽ xử lý chất hữu chất rắn sẽ giữ lại Các hạt bùn sẽ lắng xuống thảm bùn định kì xả ngồi Ưu điểm: hiệu xử lý cao, thời gian lưu nước bể ngắn, thu khí CH phục vụ cho nhu cầu lượng, cấu tạo bể đơn giản, dễ vận hành, lượng phục vụ vận hành bể Khuyết điểm: khó kiểm sốt trạng thái kích thước hạt bùn, hạt bùn thường không ổn định dễ bị phá vỡ có thay đởi môi trường 1.3.2.a Bể Aerotank Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút, chiều dài bể lớn so với chiều rộng Nước thải vào phân bố nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hồn đưa vào đầu bể Ở chế độ dòng chảy nút, bơng bùn có đặc tính tốt hơn, dễ lắng Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể Quá trình phân hủy nội bào xảy cuối bể Tải trọng thích hợp vào khoảng 0,3 – 0,6 kgBOD 5/m3.ngày với hàm lượng MLSS 1.500 – 3.000 mg/l, thời gian lưu nước từ 4–8 giờ, tỷ số F/M = 0,2 – 0,4; thời gian lưu bùn từ – 15 ngày 2.ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ 2.1 Thơng số đầu vào yêu cầu xử lý Lưu lượng nước thải : Q = 1500m3/ngày 2.1.1 Thông số pH BOD5 Các thông số đầu vào Đơn vị mg/l Giα trị 5,7 2800 COD TSS Tổng Nito Tổng photpho CNColiform mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MPN/100ml 4500 650 25 12 35 8.105 2.1.2 Yêu cầu xử lý đạt loại B QCVN 40:2011/BTNMT Thông số pH BOD5 COD TSS Tổng Nito Tổng photpho CNColiform 2.2 Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MPN/100ml Giá trị 5.7 đến 50 150 100 40 0.1 5000 Các sở lựa chọn cơng trình xử lý 2.2.1 Các sở lựa chọn bể Acid hóa để xử lý CNCN- độc sinh vật, nồng độ CN nước thải cao sẽ ảnh hưởng tiêu cực tới hiệu xử lý của cơng trình xử lý sinh học trước vào cơng trình xử lý, nước thải phải khử CN- Trong điều kiện tự nhiên, CN - tự phân hủy không triệt để đòi hỏi khoảng thời gian phân hủy dài (sau 5– ngày khoảng 30% CN- bị phân hủy).Tại bể acid hóa hàm lượng CN- khử nhanh tự nhiên nhiều, phần lớn hợp chất hữu khó phân hủy nước thải tinh bột mì tồn dạng đường, tinh bột, protein, lipid, limarin…bị thủy phân thành hợp chất đơn giản, HCN, acid béo, hợp chất acetate…CN - nước thải tồn dạng linamarin Trong điều kiện tự nhiên, linamarin tác dụng của enzim sẽ chuyển hố theo chế: 10 CN- + ½ O2 + enzyme  CNOCNO- + H2O  NH3 + CO2 Hoặc: HCN + 2H2O  NH4COOH Tại bể acid hoá , điều kiện kị khí sẽ xảy : CN- + H2S  HSCN + H+ HSCN + 2H2O  NH3 + H2S + CO2 Nhìn chung phản ứng CN- giải phóng NH3 2.2.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý sinh học * Phương án 1: Chỉ sử dụng bể Aeroten để xử lý sinh học, xử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, để đảm bảo hoạt động sống của chúng phải cung cấp Oxi liên tục Tuy thời gian xử lý nhanh, lại tạo lượng bùn lớn, khó phân hủy số chất Protein, chất hữu lơ lửng * Phương án 2: Áp dụng loại bể Aeroten UASB, chọn xử lý UASB trước : Hàm lượng BOD5 nước thải ban đầu cao, phù hợp với xử lý kị khí Trong phân hủy kị khí phần lớn chất hữu phân hủy thành chất khí vậy lượng bùn phát sinh nhỏ Bùn phát sinh phân hủy kị khí nhầy hơn, dễ dàng tách nước so với bùn hiếu khí Do nhược điểm của bể UASB nên ta sử dụng bể Aeroten để xử lý Để xử lý triệt để lượng BOD Nito tổng mà bể UASB không làm Do công đoạn xử lý bằng bể UASB đã giảm hàm lượng chất hữu nên khắc phục hạn chế của xử lý hiếu khí bằng bể Aeroten lượng bùn phát sinh giảm đáng kể.Vì nước thải xử lý triệt để * Nhận xét : Xét mặt kĩ thuật phương án sử có cấu tạo đơn giản hơn, việc công xây dựng lắp đặt thiết bị dễ dàng 11 so với phương án Tuy nhiên xét mặt hiệu xử lý, chất lượng nước thải đầu phương án vẫn lựa chọn tốt 2.3 Quy trình thuyết minh cơng nghệ 2.3.1 Thuyết minh dây chuyền cơng nghệ Nưóc thải theo mương dẫn đưa đến hố thu nước thải, có đặt song chắn rác, nhằm loại bỏ tạp chất có kích thước lớn trước vào bể điều hòa, giữ lại tạp chất có kích thước nhỏ Vì dòng thải có xyanua nên ta phải tách xyanua trước đưa xử lý sinh học sau qua bể điều hòa sẽ đưa đến bể accid hóa để loại bỏ CN - Sau qua bể acid hóa pH lúc đã bị đẩy xuống thấp nên ta phải đưa qua bể trung hòa để nâng pH lên ngưỡng 6,5 đến 8,5 Dòng thải tiếp tục đưa đến bể keo tụ tạo để xử lý hạt tồn dạng hạt keo mịn phân tán tạo thành bơng có kích thước lớn hơn, nặng lắng xuống Sau bơm tới bể UASB, lượng ô nhiễm hữu nước thải sẽ bị phân hủy kị khí Sau qua bể UASB nước thải dẫn qua bể trung gian, (do yêu cầu nước thải trước vào bể xử lý vi sinh hiếu khí Aeroten, để vi sinh vật cĩ thời gian thích ứng) Nước thải sau qua bể Aeroten, đã xử lý lượng nhiễm hữu còn lại Sau nước thải dẫn đến bể lắng để lắng bùn còn sót lại q trình xử lý vi sinh Trước nước thải ngồi mơi trường, dẫn qua bể khử trùng để khử mùi hôi vi sinh vật Bùn từ bể lắng bể Aeroten, UASB dẫn tới bể nén bùn, trước xe đến vận chuyển 2.3.2