Nghiên cứu mô hình SBR phục vụ tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Lafimexco Long An

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH SBR PHỤC VỤ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY LAFIMEXCO, LONG AN Chuyên ngành : Kó Thuật Môi Trường Mã số ngành : 108 GVHD : Th.S LÂM VĨNH SƠN SVTH : TRỊNH PHÚC HỒNG MSSV : 103108083 LỚP : 03DHMT02 TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12-2007 SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 1 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 2 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trước đây nước ta còn nghèo nàn và lạc hậu vấn đề môi trường không được chú trọng đúng nghóa. Sau quá trình cải cách đúng đắn, với quá trình công nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nước giúp đời sống không ngừng nâng cao về vật chất lẫn tinh thần…đồng thời môi trường thay đổi theo chiều hướng xấu đi. Nguyên nhân chính xuất phát từ việc chưa chú trọng thích đáng các vấn đề môi trường trong quá trình phát triển, không có sự quản lí môi trường chặt chẽ… Nước thải mối quan tâm hàng đầu, các cơ sở sản xuất, nhà máy sử dụng nguồn nước sạch để sản xuất, sinh hoạt…để rồi trả lại chính nguồn nước đó nhưng đã thay đổi hoàn toàn về chất lượng. Nước này được xả trở lại các dòng sông để rồi phát tán ô nhiễm lên cả một hệ thống sông ngòi. Yêu cầu cấp thiết các cơ sở sản xuất, nhà máy phải có trách nhiệm với nguồn nước thải của mình, cần thực hiện các giải pháp để xử lý phù hợp với chuẩn mực chung đề ra (các tiêu chuẩn nhà nước ban hành, hoặc yêu cầu từ cơ quan đòa phương chòu trách nhiệm) trước khi xã ra nguồn tiếp nhận. Nhà nước có vai trò quan trọng để đảm bảo họ thực hiện, cần ban hành luật đònh phù hợp và các biện pháp cưỡng chế bắt buộc thực thi cũng như các giải pháp khuyết khích mọi người thực hiện nghóa vụ của mình. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh cho bất cứ cơ sở sản xuất hay nhà máy nào đều cũng không đơn giản, nó đòi hỏi kinh phí thực hiện (xây dựng, vận hành, sữa chữa, bảo trì…), cũng như diện tích đất xây dựng khá lớn. Chính điều này làm cho các chủ sản xuất e ngại và không muốn chấp hành dù biết rằng nước thải của họ ảnh hưởng đến môi trường, và hành động này vi phạm với luật đònh. Nhưng nếu cải thiện hệ thống xử lý sao cho kinh phí xây dựng giảm xuống (ít công trình, thiết bò…), chí phí vận hành không cao (tốn ít năng lượng, không sử dụng hóa chất, không cần nhiều nhân lực…), hệ thống làm việc ổn đònh (công nghệ linh động, hiệu quả…), diện tích đất không chiếm quá nhiều (giảm công SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 3 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn nghệ, kết hợp các công trình chung một bể), việc điều hành hệ thống phải đơn giản (cơ chế tự động)…các chủ sản xuất sẽ thực hiện với tinh thần và trách nhiệm cao, từ đó giúp uy tín doanh nghiệp cũng tăng theo. Một công nghệ được sử dụng phổ biến hiện nay trên thế giới hội đủ các điều trên chính là bể xử lý sinh học SBR (Sequencing Bacth Reators), tuy nhiên ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu cũng, ứng dụng đúng với khả năng của công nghệ này. Vì vậy mà đề tài “Nghiên cứu mô hình SBR phục vụ tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty LAFIMEXCO, Long An” được chọn để thực hiện. 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Tìm ra biện pháp tối ưu mới để khuyết khích doanh nghiệp thực hiện trách nhiệm, nghóa vụ môi trường của mình Đưa ra các phương án và thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho công ty LAFIMEXCO Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản của công nghệ SBR 3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tìm hiểu tổng quan, các tác động môi trường (nước thải), cũng như biện pháp khống chế, khắc phục của ngành chế biến thủy sản ở Việt Nam. Tìm hiểu về công ty LAFIMEXCO cũng như các vấn đề môi trường liên quan, trong đó chú trọng nhất là vấn đề nước thải. Nghiên cứu các mô hình thực nghiệm, công trình thực tiễn (lắng, SBR, ao sinh học…) theo phương án đề xuất Tổng hợp dữ liệu thực nghiệm tìm các thông số thiết kế và đánh giá hiệu quả xử lý của công nghệ đưa ra. Nghiên cứu tính toán, thiết kế các công trình, thiết bò trong hệ thống xử lý, mô phỏng chi tiết hệ thống. 4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 4 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn Vì giới hạn thời gian, kinh phí, kiến thức, kinh nghiệm…nên không tránh khỏi điều sai xót, mong nhận được ý kiến đóng góp từ q thầy cô và các bạn. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CƠ SỞ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN VIỆT NAM SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 5 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn 1. LÝ THUYẾT CƠ SỞ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1.Một Số Khái Niệm Cơ Bản 1.1.1. Thành phần chất rắn Hình 1: Thành phần chất rắn trong nước thải 1.1.2. Thành phần COD SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 6 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn Hình 2: Thành phần COD trong dòng thải (nguồn [9]) Thành phần COD và phương pháp xác đònh: Không như BOD, có một phần COD là không phân huỷ sinh học được nên được phân biệt riêng ra. Và mức quan tâm tiếp theo là dạng lơ lửng hay dạng hạt (gồm hạt lơ lửng và hạt dạng keo) nbsCOD, không phân huỷ sinh học dạng hoà tan, lượng COD còn lại trong nước thải sau khi qua xử lý bùn hoạt tính nbpCOD, không phân huỷ sinh học dạng hạt, góp phần làm tăng tổng lượng bùn hình thành. Vì nbpCOD là chất hữu cơ, nên góp phần vào nồng độ VSS trong nước thải và hỗn dòch lỏng trong bùn hoạt tính nên ở đây xem như là chất rắn lơ lửng bay hơi không phân huỷ sinh học-nbVSS rbCOD, lượng COD phân huỷ sinh học nhanh bởi dạng hoà tan, tiêu huỷ nhanh bởi sinh khối. Ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình động học của bùn hoạt tính sbCOD, lượng COD phân huỷ sinh học chậm bởi dạng hạt, thông số vô cùng quan trọng trong thiết kế bể bùn hoạt tính. Muốn xác đònh đầu tiên phải cho hoà tan với enzym. sCOD, lượng COD dạng hòa tan, để xác đònh ta sử dụng phương pháp lọc (0,45 µm). Trong đó sCOD bao gồm rbCOD, một ít COD dạng keo và nbsCOD SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 7 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn Tỉ lệ bCOD/BOD, giá trò thường lớn hơn (1,6-1,7 nước thải sinh hoạt) so với tỉ lệ UBOD/BOD (1,5 nước thải sinh hoạt) bởi bCOD không phải bò oxy hoá hết mà một phần được chuyển thành sinh khối. Phương trình cân bằng xác đònh bCOD: 1, 42* * * d H bCOD UBOD f Y bCOD= + Trong đó: +f d : tỉ lệ vụn tế bào, g/g +Y H : hệ số sản lượng tổng hợp của vi khuẩn dò dưỡng, gVSS/gCOD Quan hệ COD = bCOD + nbCOD bCOD ≈ 1,6*(BOD) nbCOD = sCODe + nbpCOD bCOD = sbCOD + rbCOD / 1 1, 42* *( ) d H bCOD UBOD BOD BOD f Y = − 1 * bpCOD nbVSS VSS pCOD     = −    ÷     ( / )*( )bpCOD bCOD BOD BOD sBOD pCOD COD sCOD − = − Bảng 1: Giá trò một số thông số trong nước thải đô thò Thông số UBOD/BOD f d Y H Giá trò 1,5 0,15 g/g 0,4 g VSS/g COD 1.1.3. Phần tử chứa Nitrogen SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 8 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn Hình 3: Thành phần Nitrogen trong dòng thải (nguồn [9]) Thành phần Nitrogen và phương pháp xác đònh TKN bao gồm Ammonia và Nitrogen hữu cơ, khoảng 60-70% TKN nước thải đầu vào là Ammonia Nitrogen hữu cơ gồm dạng hòa tan và dạng hạt, một phần trong mỗi dạng này thì không phân huỷ sinh học. Trong đó dạng hoà tan phân huỷ nhanh hơn dạng hạt bởi quá trình thuỷ phân xảy ra đầu tiên. Lượng Nitrogen hữu cơ không phân huỷ xấp xỉ 6% lượng COD của VSS không phân huỷ trong nước thải đầu vào Nitrogen không phân huỷ dạng hạt được giữ lại trong bông bùn hoạt tính và được thải chung với bùn thải, và Nitrogen không phân huỷ dạng hoà tan là lượng Nitrogen còn lại sau xử lý Quan hệ TKN = NH 4 + + ON ON = bON + nbON nbON = nbsON + nbpON 1.2.Thuật Ngữ Trong Xử Lý Sinh Học Bảng 2: Liệt kê một số đònh nghóa về các thuật ngữ sử dụng SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 9 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn Thuật ngữ Đònh nghóa Chức năng trao đổi vật chất Quá trình hiếu khí (aerobic/oxic) Quá trình xử lý sinh học có oxy tham gia Quá trình kò khí (anaerobic) Quá trình xử lý sinh học xảy ra trong điều kiện không có oxy Quá trình thiếu khí (anoxic) Còn được gọi là quá trình khử Nitrate, với điều kiện thiếu oxy (1mg/L) nitrate sẽ được chuyển hóa thành khí Nitrogen. Quá trình tùy nghi (Facultative) Quá trình xử lý sinh học mà sinh vật thực hiện chức năng dù có hoặc không có mặt của oxy Kết hợp các quá trình (Combined) Kết hợp các quá trình kò-hiếu-thiếu khí với nhau trong một đơn vò để xử lý một số nước thải đặc trưng riêng Quá trình xử lý Quá trình sinh trưởng lơ lửng (Suspended- Growth) Quá trình chuyển đổi chất hữu cơ hay các thành phần khác trong nước thải thành chất vô cơ, khí hoặc tế bào mới bởi vi sinh vật lơ lửng chung dòng chất lỏng Quá trình sinh trưởng dính bám (Attached- Growth) Quá trình chuyển đổi chất hữu cơ hay các thành phần khác trong nước thải thành chất vô cơ, khí hoặc tế bào mới bởi vi sinh vật sống dính bám vào các vật liệu (nhựa, xứ, đá…) Quá trình kết hợp (Combine) Kết hợp 2 quá trình sinh trưởng lơ lửng và dính bám trong quá trình xử lý Bể xử lý (Lagoon) Thuật ngữ chung cho những quá trình xử lý xảy ra bên trong hồ hoặc bể với tỉ lệ của bề mặt (dài, rộng) hay độ sâu khác nhau. Chức năng xử lý Loại bỏ dinh dưỡng (Nutrient removal) Chỉ sự loại bỏ nitrogen và phosphorus bằng sự tích luỹ thành sinh khối và sau đó tách thành phần rắn này Loại bỏ P Loại bỏ P bằng sự tích luỹ thành sinh khối và sau đó tách thành phần rắn này Loại bỏ BOD carbon Chuyển đổi sinh học thành phần hữu cơ carbon thành những sản phẩm cuối cùng là các mô tế bào hay các loại khí thoát ra. Trong quá trình chuyển hoá, nếu có mặt nitrogen (các dạng hợp chất) thì sẽ được chuyển thành Ammonia. Nitrate hóa (Nitrification) Gồm 2 quá trình sinh học, đầu tiên ammonia chuyển thành nitrite sau đó thành nitrate. Khử nitrate (Denitrification) Quá trình sinh học sử dụng lại nitrate tạo thành sản phẩm cuối cùng là khí nitrogen và các dạng khí khác Cơ chất (Substrate) Dùng để biểu thò chất hữu cơ hoặc dinh dưỡng được chuyển hoá trong xử lý sinh học. Là thành phần giới hạn cho quá trình xử lý. SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 10 [...]... Duy trì lượng vi sinh cao để xử lý nhanh nguồn hữu cơ trong nước thải, thể tích của bùn tuần hoàn (RAS) thường 20-30% lượng nước thải, thông thường bùn hoạt tính được tạo ra nhiều hơn bùn tuần hoàn Nước thải sau xử lý sẽ được khử trùng bằng Chlor và khử Chlor khi xã ra nguồn nhận hoặc đưa vào xử lý cấp 3 (Tertiary Treatment System) 1.6.2 Ứng dụng xử lý nước thải 1.6.2.1 Xử lý chất hữu cơ (BOD) 1.6.2.1.1... bào để đảm bảo tính lắng tốt Sau thời gian phản ứng nào đó (4-8h), hỗn dòch chất lỏng chuyển sang bể lắng thứ cấp mà tại đây chất rắn lơ lửng sẽ được lắng xuống tách ra khỏi nước thải đã xử lý bằng trọng lực Tuy nhiên trong bể xử lý theo mẽ SBR, xáo trộn và thổi khí trong bể được dừng lại trong một khoảng thời gian để MLSS lắng xuống và rút nước đã xử lý ra ngoài Vì vậy mà trong hệ thống SBR không cần... khi chuyển sang giai đoạn khuấy trộn không cấp khí nữa (thiếu khí) với điều kiện thời gian và đủ nguồn Carbon 1.3.6 Ao sinh học kết hợp nuôi thuỷ vật nước Những năm gần đây, nhiều nước trên thế giới cũng như trong nước quan tâm nghiên cứu vai trò của các loài thực vật nước tham gia các quá trình xử lý sinh học nước thải, phương pháp này có ý nghóa thiết thực đối với nước có khí hậu ấm như nước ta Các... sáng, làm giảm ảnh hưởng do gió trên bề mặt nước, giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển, chuyển oxy từ lá xuống rễ Nguồn oxy hoà tan trong hồ từ khí quyển khuếch tán qua bề mặt nước, quá trình quang hợp (sử dụng nguồn dinh dưỡng trong nước thải, CO2 từ quá trình phân huỷ của vi sinh và ánh sáng mặt trời) 1.3.7 Bể Methane Trong hầu hết các công nghệ xử lý nước thải đều phát sinh sản phẩm phụ là bùn cặn,... Phương Pháp Xử Lý Nước Thải Chỉ giới thiệu những công trình ứng dụng trong các phương án đưa ra 1.3.1 Lưới chắn rác Dòng nước thải có chứa các dạng cặn bã không quá lớn và phức tạp nên chọn loại lưới chắn rác tinh Loại bỏ cặn bã vụn và vừa như: nhựa, giấy, kim loại, xác bã nguyên vật liệu… có hoặc xâm nhập vào trong dòng thải, làm giảm mức độ ô nhiễm ban đầu để tăng hiệu quả xử lý của hệ thống (thay... loài thuỷ sinh vật ứng dụng trong xử lý nước thải Các loài thuỷ sinh vật này bình thường gây bất lợi cho con người do phân bố rộng và phát triển nhanh, tuy nhiên khả năng xử lý nước thải của chúng đã được khẳng đònh bằng quan sát, nghiên cứu và công trình thực nghiệm áp dụng vào thực tế Sự có mặt của chúng có ảnh hưởng tốt đến chế độ oxy trong ao hồ nhờ quá trình quang hợp, làm tăng quá trình khoáng... dụng Hiệu quả cao và ổn đònh 1.3.5.2.2 Hạn chế Quá trình thiết kế phức tạp, đòi hỏi kó thuật cao với cơ chế điều khiển tự động theo thời gian Vận hành, sữa chữa phức tạp (sử dụng công tắc và valve tự động) Yêu câu điều hoà dòng ra trước khi khử trùng hoặc lọc nước 1.3.5.3 Kết hợp xử lý chất thải hữu cơ và dinh dưỡng Trong công nghệ SBR có thể kết hợp quá trình khử bỏ Nitrogen theo 3 phương pháp: khuấy... nước gây ra quá trình phú dưỡng hoá nguồn nước nhận Ammonia có thể gây độc cho sinh vật thuỷ quyển và phản ứng nhanh với chlorine (ảnh hưởng đến khử trùng nước thải) Lượng nitrate (NO3-N) cao trong nước được xem là nguyên nhân bệnh thiếu máu methemogloninemia cho trẻ em (trẻ xanh xao), vì vậy việc kiểm soát nitrogen trong nguồn thải ra cần phải được quan tâm nhiều Để xử lý nitrogen thường cần một hệ. .. cho loại chất thải dạng Carbohydrate và Hydrocarbon); Bacillus, Flavobacterium và Alcaligenes (tiêu huỷ chất thải dạng protein) Khi một hệ thống bùn hoạt tính mới bắt đầu hoạt động nó cần cho vào lượng bùn hoạt tính từ công trình đã có Nếu bùn cho vào không có giá trò (2 loại nước thải khác biệt tính chất), bùn có thể chuẩn bò bằng cách sục khí, để lắng, tuần hoàn chất rắn lắng (aerotank và bể lắng... bùn, vùng ra SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 12 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn Hình 5: Các vùng khác nhau trong bể lắng Giúp loại bỏ các thành phần trong nước thải có trọng lượng riêng nhỏ hoặc lớn hơn trọng lượng riêng của nước 1.3.5 Bể SBR 1.3.5.1 Giới thiệu Sequencing Batch Reactor (Lò phản ứng theo chuỗi) là hệ thống bùn hoạt tính kiểu làm đầy-và-rút, một hệ thống phản ứng kiểu khuấy trộn hoàn . THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH SBR PHỤC VỤ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY LAFIMEXCO, LONG AN Chuyên. ứng dụng đúng với khả năng của công nghệ này. Vì vậy mà đề tài Nghiên cứu mô hình SBR phục vụ tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty LAFIMEXCO, Long An được chọn để thực hiện. 2 tìm các thông số thiết kế và đánh giá hiệu quả xử lý của công nghệ đưa ra. Nghiên cứu tính toán, thiết kế các công trình, thiết bò trong hệ thống xử lý, mô phỏng chi tiết hệ thống. 4. GIỚI HẠN