THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NƯỚC NGẦM VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN CÓ CÙNG CÔNG SUẤT 800 M3ng.d

Đồ án môn học xử lý nước cấp và nước thải Đồ án môn học xử lý nước cấp và nước thải Đồ án môn học xử lý nước cấp và nước thải Đồ án môn học xử lý nước cấp và nước thải Đồ án môn học xử lý nước cấp và nước thải Đồ án môn học xử lý nước cấp và nước thải Đồ án môn học xử lý nước cấp và nước thải Đồ án môn học xử lý nước cấp và nước thải

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ NƯỚC THẢI

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NƯỚC NGẦM VÀ

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN

CÓ CÙNG CÔNG SUẤT 𝟖𝟎𝟎 𝑴𝟑⁄𝒏𝒈 𝒅

GVHD: ThS Phan Xuân Thạnh

Nguyễn Phương Thanh Vi 2015037

Nguyễn Thị Kim Yến 20151139

TP Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2023

Chúng em ngành kĩ thuật môi trường cần lắm những đồ án như này để tự khái quát trong đầu một hệ thống xử lý nước, thu thập thêm nhiều kiến thức cho bản thân Từ đó cơ sở tốt để hoàn thành tốt cho công việc sau này

Đây là lần đầu tiên chúng em làm một đồ án, do thiếu kinh nghiệm cũng như kiến thức, nên không tránh khỏi những sai sót, mong thầy chỉ dạy thêm Thời gian qua nhờ sự chỉ dạy tận tình của thầy Phan Xuân Thạnh đã giúp em thêm nhiều kiến thức, kỹ năng chuyên ngành, cũng như giúp em hoàn thành xong đồ án này

Sau cùng chúng em cũng xin cảm ơn các bạn trong lớp chia sẻ những hiểu biết, kinh nghiệm tính toán trong suốt quá trình học tập cũng như làm đồ án

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm 2023

Giảng viên hướng dẫn

Giảng viên phản biện

Đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp từ nước ngầm và hệ thống xử lý nước thải

từ nhà máy chế biến thủy sản có cùng công suất 800 m 3 /ngđ” gồm 2 phần: phần A

nước cấp và phần B nước thải

Phần A NƯỚC NGẦM 1

PHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM 2

1.1 Giới thiệu chung về nước ngầm 2

1.2 Thành phần và tính chất của nước ngầm 2

1.2.1 Thành phần 2

1.2.2 Tính chất 3

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM 5

2.1 Phương pháp làm thoáng 5

2.2 Phương pháp làm mềm nước 5

2.2.1 Làm mềm nước bằng hóa chất 6

2.2.2 Làm mềm nước bằng nhiệt 6

2.2.3 Làm mềm bằng cách trao đổi ion 6

2.3 Phương pháp khử sắt, mangan bằng hóa chất 7

2.3.1 Khử sắt và bằng chất oxy hóa mạnh 7

2.3.2 Khử sắt bằng vôi 7

2.4 Khử sắt bằng phương pháp trao đổi ion 8

2.5 Khử sắt bằng phương pháp điện phân 8

2.6 Khử sắt và mangan bằng phương pháp sinh học 8

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 9

3.1 Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm 9

3.2 Đề xuất công nghệ xử lý 12

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 14

4.1 Giàn mưa 14

4.1.2 Sàn tung nước 14

4.1.3 Hệ thống phân phối nước 15

4.1.4 Xác định chỉ tiêu sau khi làm thoáng 17

4.2 Bể lắng đứng 21

4.2.1 Kích thước bể lắng 21

4.2.2 Tính toán máng thu nước 23

4.2.3 Tính chu kì xả cặn 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

Phần B NƯỚC THẢI 27

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN 28

1.1 Nước thải từ nhà máy chế biến thủy sản 28

1.1.1 Giới thiệu về ngành chế biến thủy sản 28

1.1.2 Quy trình chế biến cá ngừ đại dương 30

1.1.3 Nước thải từ nhà máy chế biến cá fillet đông lạnh 32

1.2 Tiêu chuẩn xả thải 32

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 34

2.1 Phương pháp xử lý cơ học 34

2.1.1 Song chắn rác 35

2.1.2 Bể lắng cát 35

2.1.3 Bể lắng 36

2.1.4 Bể điều hòa 37

2.1.5 Bể tách dầu 38

2.1.6 Bể lọc 38

2.2.2 Phương pháp tuyển nổi 40

2.2.3 Phương pháp trao đổi ion 41

2.2.4 Phương pháp điện hóa 41

2.2.5 Phương pháp trung hòa 42

2.2.6 Phương pháp oxy hóa – khử 42

2.2.7 Phương pháp khử trừng 42

2.3 Phương pháp xử lý sinh học 43

2.3.1 Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên 44

2.3.2 Phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 45

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 52

3.1 Yêu cầu thiết kế 52

3.2 Đề xuất công nghệ 52

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 56

4.1 Tính toán bể UASB 56

4.1.1 Tính kích thước bể 56

4.1.2 Tính toán lượng bùn và khí sinh ra 58

4.1.3 Xác định độ kiềm cần thiết để duy trì pH = 7 60

4.1.4 Tính ngăn lắng 61

4.1.5 Tấm chắn khí 61

4.1.6 Tấm hướng dòng 63

4.1.7 Máng thu nước 63

4.1.8 Máng răng cưa 64

4.1.9 Hệ thống phân phối nước 65

4.2 Tính toán bể Aerotank 69

4.2.1 Xác định thể tích bể Aerotank 71

4.2.2 Tính toán lượng bùn dư thải mỗi ngày 72

4.2.3 Tính toán lưu lượng bùn thải 72

4.2.4 Xác định tỉ lệ bùn tuần hoàn 73

4.2.5 Xác định lượng khí cấp cho bể Aerotank 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

Hình 1 : Sơ đồ xử lý nước ngầm theo sách TS Nguyễn Ngọc Dung 9

Hình 2 : Sơ đồ xử lý nước ngầm chất lượng nguồn nước loại A theo TCXD 233:1999 9 Hình 3 : Xử lý nước ngầm có chất lượng loại B 10

Hình 4 : Xử lý nước ngầm có chất lượng nguồn loại C 10

Hình 5 : Sơ đồ công nghệ Công ty TNHH DTS Quốc Tế 11

Hình 6 : Bên trong nhà máy chế biến Thủy sản – Công ty TNHH Hải Triều 29

Hình 7 : Song chắn rác thô 35

Hình 8 : Bể lắng cát ngang 36

Hình 9 : Sơ đồ mặt đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng 37

Hình 10 : Bể lắng ly tâm 37

Hình 11 : Nguyên lý hoạt động của bể điều hòa 38

Hình 12 : Bể keo tụ 40

Hình 13 : Bể tuyển nổi 41

Hình 14 : Thiết bị khử trùng bằng ozon 43

Hình 15 : Hệ thống khử trừng bằng tia UV 43

Hình 16 : Bể Aerotank 46

Hình 17 : Quy trình hoạt động của bể sinh học theo dạng mẻ SBR 47

Hình 18 : Mương oxy hóa 47

Hình 19 : Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể UASB 49

Hình 20 : Sự cân bằng sinh khối quanh bể Aerotank 73

Bảng 1 : Hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic 17

Bảng 2 : Thành phần và tính chất nước thải chế biến cá ngừ fillet (Công ty TNHH Hải Triều, 2022) 33

Bảng 3 : Bảng thông số thiết kế bể UASB 69

Bảng 4 : Các kích thước điển hình của bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn 71

Bảng 5 : Bảng thông số thiết kế bể Aerotank 78

Phần A NƯỚC NGẦM

PHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM

1.1 Giới thiệu chung về nước ngầm

Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cát, bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình Nước ngầm tầng mặt thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt

Do vậy, thành phần và mực nước biến đổi nhiều , phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm

Nước ngầm được hình thành trong một khoảng thời gian dài, là một phần trong vòng tuần hoàn nước Theo đó, một phần lượng nước mưa đều thấm xuống lớp đất đá ở hầu hết mọi nơi trên trái đất Trong số này lại có một lượng nước thấm xuống sẽ được giữ lại trong những tầng đất nông với đặc tính có thể chảy vào sông nhờ quá trình thẩm thấu Ngoài ra, một phần nước tiếp tục thấm xuống sâu hơn, góp phần hình thành các tầng nước ngầm

Nước ngầm cung cấp nước cho suối, sông, hồ và đất ngập nước Nước ngầm được nạp lại chủ yếu từ mưa và tuyết rơi thấm vào lòng đất Nước ngầm có thể được khai thác lên bề mặt bằng máy bơm và giếng

1.2 Thành phần và tính chất của nước ngầm

1.2.1 Thành phần

Khác với nước mặt, do tiếp xúc trực tiếp với đất đá, nước dưới đất là một dung dịch hoá học phức tạp, nó chứa hầu hết các nguyên tố trong vỏ quả đất Tuy nhiên các nguyên tố và ion đóng vai trò chủ yếu thì không nhiều, chỉ khoảng 10 loại là: Cl-, HCO3-,

SO42-, CO32-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, H+

Ngoài các ion trong nước, về thành phần hóa học của nước còn có các muối hòa tan Trong nước ngầm thường không có mặt oxi hòa tan nhưng có hàm lượng CO2 cao

Thường có hàm lượng sắt tổng cộng cao với các mức độ khác nhau, từ vài mg/L đến 100 mg/L hoặc lớn hơn Sắt thường tồn tại dưới dạng sắt (II) hòa tan các muối bicacbonat, sunfat, clorua,

pH trong nước ngầm thường khá thấp, do hàm lượng CO2 cao, không thuận lợi cho việc xử lý nước

Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều Trong nước ngầm hầu như không chứa các hạt keo, hay các hạt lơ lửng, vi sinh, vi trùng thấp

Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hóa và sinh hóa trong khu vực Ở những vùng có điều kiện phong hóa tốt, có nhiều chất bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa thấm vào lòng đất Ngoài ra, nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người Các chất thải của con người, động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hóa học và việc sử dụng phân bón hóa học… tất cả những loại chất thải đó theo thời gian sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiềm nguồn nước ngầm

1.2.2 Tính chất

Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất lượng Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu từ nguồn nước mặt, nước mưa… Nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét đến vài chục mét hay hàng trăm

mét

- Nhiệt độ của nước ngầm tương đối ổn định

- Độ đục thường thay đổi theo mùa

- Độ màu: Thường thì không có màu, độ màu gây ra do chứa các chất của acid humic

- Độ khoáng hoá thường không thay đổi

- Sắt và mangan thường có mặt với các hàm lượng khác nhau

- CO2 thường xâm thực với hàm lượng lớn

- Ôxi hoà tan thường không có nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S

- NH4+ thường có mặt trong nước ngầm

- Nitrat, Silic có hàm lượng đôi khi cao

- Ít bị ảnh hưởng bởi các chất vô cơ và hữu cơ

- Clo có thể bị ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng tuỳ theo khu vực

- Vi sinh vật: Thường có vi khuẩn

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

2.1 Phương pháp làm thoáng

Trong nước ngầm tồn tại nhiều ion Fe2+, Mn2+ Mục đích của phương pháp này

là đuổi khí CO2, làm giàu oxy trong nước, đồng thời nâng pH lên để oxy hóa Fe2+ thành

Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ và thực hiện quá trình quá trình thủy phân tạo thành Fe(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa và lắng xuống Từ đó hỗ trợ cho các công trình xử lý ở phía sau

Có 2 phương pháp làm thoáng: làm thoáng tự nhiên và làm thoáng cưỡng bức Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc: Nước cần được làm thoáng bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc Chiều cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính 5 đến 7mm, lưu lượng tưới vào khoảng 10m3/m2.h Lượng oxy hòa tan trong nước sau làm thoáng ở nhiệt độ 250C lấy bằng 40% lượng oxy hòa tan bão hòa (ở 250C lượng oxy hòa tan bão hòa bằng 8,1mg/l)

Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên: Nước cần làm thoáng một bậc hay nhiều bậc với các sàn rải xỉ hoặc tre gỗ Lưu lượng tới và chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng bằng 55% lượng oxy hòa tan bão hòa Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%

Làm thoáng cưỡng bức: Cũng có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 đến 40m3/h Lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 - 6m3 cho đến 1m3

nước Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng bằng 70% làm lượng oxy hòa tan sau làm thoáng bằng 70% làm lượng oxy hòa tan bão hòa Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%

2.2 Phương pháp làm mềm nước

Làm mềm nước là quá trình làm giảm nồng độ của ion canxi và magie là chất gây

ra độ cứng của nước Có nhiều phương pháp làm mềm nước vì vậy phải căn cứ vào yêu cầu độ cứng của nước sau khi làm mềm, chất lượng nước nguồn và chi phí để lựa chọn phương pháp làm mềm phù hợp

2.2.1 Làm mềm nước bằng hóa chất

❖ Đối với độ cứng tạm thời có thể khử bằng nước vôi

Khi cho dung dịch vôi bão hòa hay sữa vôi vào nước trước hết chúng kết hợp với

CO2 hòa tan trong nước tạo thành hydrocacbonat theo phản ứng

CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2

Tiếp tục cho vôi vào nước, vôi kết hợp với ion hydrocacbonat thành ion cacbonat Ion mới tạo ra kết hợp với ion canxi có trong nước

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 → 2 CaCO3+2H2O

Để khử magie phải pha vào nước một lượng vôi vừa đủ tạo thành Mg(OH)2

Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2 → Mg(OH)2+2 CaCO3+2H2O

❖ Đối với nước có độ cứng vĩnh cửu (chứa các ion Ca2+, Mg2+, HCO3- , Cl-, SO42-) cho thêm soda

Khi cho Na2CO3 vào nước, ion Ca2+ còn dư sẽ chuyển thành cặn theo phản ứng:

CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl Còn Mg2+ chuyển thành cặn do cho thêm vôi vào phản ứng:

MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaSO4

MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCl2

2.2.2 Làm mềm nước bằng nhiệt

Khi đun sôi nước có thể giảm được 1 lượng độ cứng tạm thời

Ca(HCO3)2 → CaCO3+CO2+H2O

2.2.3 Làm mềm bằng cách trao đổi ion

Phương thức này hoạt động bằng cách dùng vật liệu đặc biệt để hấp thụ các ion nước cứng như Ca2+ và Mg2+ Hoạt chất nhựa thông được làm thành các quả bóng nhỏ

có đường kính khoảng 1-2mm, định hình thành một cột Trong quá trình trao đổi ion, nước cứng được dẫn qua cột chứa và giải phóng các ion Na+ ra khỏi cột nhựa và đi

vào nước Trong lúc đó các ion Ca2+ sẽ thoát ra khỏi nước và dính vào cột nhựa Nhờ đó giúp giải tỏa lượng Ca2+ tích tụ trong nước, làm mềm nước hiệu quả Tuy nhiên, cách này lại khiến hàm lượng natri trong nước tăng lên, cần cẩn thận với những người cần hạn chế hấp thụ natri

2.3 Phương pháp khử sắt, mangan bằng hóa chất

Đối với nước ngầm, khi hàm lượng mangan, sắt cao kèm theo đó có sự hiện diện nhiều H2S thì oxy không đủ để oxy hóa hết mangan và sắt nên phải dùng đến hóa chất

2H2S+O2→2S+2H2O

2.3.1 Khử sắt và bằng chất oxy hóa mạnh

❖ Khử sắt và mangan bằng clo

Khi cho clo vào nước, clo sẽ oxy hóa sắt(II) thành sắt (III)

2 Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O2Fe(OH)3 + CaCl2 + 6H+ + 6HCO3-

Tốc độ oxy hóa tăng nhanh khi tăng pH của nước Tuy nhiên clo là chất oxy hóa mạnh nên phản ứng oxy hóa sắt vẫn xảy ra nhanh khi pH  5

❖ Khử sắt và mangan bằng KMnO4

3Mn2+ + 2MnO4- + 4OH- → 5MnO2 + 2H2O Khi dùng KMnO4 quá trình khử sắt diễn ra rất nhanh vì cặn mangan (IV) hydroxit vừa được tạo thành lại là nhân tố xúc tác cho quá trình khử sắt

5 Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ +4H2O

❖ Khử sắt bằng H2O2

2Fe2+ + H2O2 + 4OH- → 2Fe(OH)3

2.3.2 Khử sắt bằng vôi

Quá trình khử sắt bằng vôi xảy ra theo 2 trường hợp

❖ Có oxy hòa tan:

2 Fe(HCO3)2 + O2 + 4Ca(OH)2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 4Ca(HCO3)2

❖ Không có oxy hòa tan:

Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 → FeCO3 + CaCO3 + H2O

2.4 Khử sắt bằng phương pháp trao đổi ion

Cho nước đi qua lớp vật liệu có khả năng trao đổi ion Các ion K+, Na+ có trong lớp vật liệu sẽ tiến hành trao đổi ion Fe2+ Lúc này Fe2+ sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc

2[K]Na + Fe(HCO3)2 → [K]2Fe + 2NaHCO3

2[K]H + Fe(HCO3)2 → [K]2Fe + H2CO3

Cation được hoàn nguyên lại bằng HCl, NaCl

HCl + [K]2Fe → [K]H +FeCl2

NaCl + [K]2Fe → [K]Na +FeCl2

2.5 Khử sắt bằng phương pháp điện phân

Dùng cực âm bằng sắt, nhôm Cực dương bằng đồng, bạch kim hay đồng mạ kiềm

Catot(-): Fe2+ + 2e → Fe

Anot(+): Cu -2e → Cu2+

2.6 Khử sắt và mangan bằng phương pháp sinh học

Sử dụng lợp vật liệu được cấy trên đó mầm vikhuaanr có khả năng hấp thụ mangan trong quá trình sinh trưởng Xác vi khuẩn chết trên vật liệu lọc tạo ra màng oxit mangan có tác dụng xúc tác trong quá trình khử mangan

Tương tự chúng ta có thể cấy mầm khuẩn sắt trong lớp cát lọc của bể lọc

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm

❖ Theo Sách “Xử lý nước cấp” - TS.Nguyễn Ngọc Dung

Hình 1 : Sơ đồ xử lý nước ngầm theo sách TS Nguyễn Ngọc Dung

❖ Sách “Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp” - TS Trịnh Xuân Lai

Hình 2 : Sơ đồ xử lý nước ngầm chất lượng nguồn nước loại A theo TCXD

233:1999

Hình 3 : Xử lý nước ngầm có chất lượng loại B

Hình 4 : Xử lý nước ngầm có chất lượng nguồn loại C

Hình 5 : Sơ đồ công nghệ Công ty TNHH DTS Quốc Tế

3.2 Đề xuất công nghệ xử lý

Thông số đầu vào của nước ngầm:

Đề xuất sơ đồ công nghệ

Thuyết minh công nghệ xử lý nước cấp:

Nước ngầm được dẫn từ giếng lên giàn mưa Với mục đích chính là khử CO2, hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxi hóa Fe2+ thành Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ để dễ

Lọc nhanh

Khử trùng

Lắng Nước ngầm

Bể chứa nước sạch

Cung cấp

Làm thoáng

Xả cặn

Hóa chất khử trùng NaOH

dàng kết tủa, dễ dàng lắng đọng để khử ra khỏi nước Trên giàn mưa có hệ thống các ống chính và ống nhánh Nước từ giàn phân phối sẽ phun ra ngoài qua các lỗ trên ống nhánh và rơi xuống qua từng sàn tung nước Nước từ các sàn tung di chuyển dần xuống dưới do trọng lượng bản thân và tập trung tại sàn thu nước Tại đây nước sẽ chảy vào ống thu nước để đưa sang bể lắng đứng

Bể lắng đứng được thiết kế để loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn lơ lửng có khả năng lắng xuống dưới đáy bể bằng trọng lực Nước đã lắng trong được thu vào máng và được đưa sang bể lọc Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn được thải ra ngoài theo chu kỳ bằng ống và van xả cặn

Sau đó nước được dẫn vào bể lọc qua máng phân phối thông qua ống phân phối, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước sạch và được đưa về bể chứa Tại đây không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn kích thước các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại keo đất, keo hữu cơ gây độ đục, độ màu Phần nước còn lại trong quá trình lọc nhanh sẽ được dẫn sang bể chứa nước rửa lọc để tách cặn và nước

Nước sau khi ra khỏi bể lọc nhanh sẽ được chuyển vào bể chứa nước sạch, trong quá trình nước tự chảy từ bể lọc nhanh sang bể chứa nước sạch thì ngươi ta châm clo vào để clo được hòa trộn đều vào nước và khử trùng loại trừ những vi sinh vật tồn tại trong nước ngầm

Khi kiểm tra chất lượng nước ra khỏi bể lọc mà không đạt tiêu chuẩn cấp cho sinh hoạt thì tiến hành rửa lọc Khi rửa, nước rửa được bơm từ bể chứa nước sạch qua

hệ thống phân phối nước rửa lọc qua lớp sỏi đỡ và lớp vật liệu lọc kéo theo các cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu về máng tập trung rồi xả ra ngoài theo mương thoát nước Quá trình rửa được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng (khoảng 10 phút)

Còn cặn từ bể lắng, bể lọc nhanh sẽ được xả vào bể thu cặn và đem đi xử lý đúng quy định

Sau đó nước được đưa vào hệ thống phân phối nước cho người dân sử dụng

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.1 Giàn mưa

Thông số chất lượng nước đầu vào:

Lưu lượng: 800 m3/ngày = 33,33 m3/h = 0.00926 m3/s

4.1.1 Kích thước giàn mưa

Diện tích bề mặt cần cho giàn mưa:

Chiều dài của giàn mưa: 2,5m

Chiều rộng của giàn mưa: 1,4m

4.1.2 Sàn tung nước

Chọn sàn tung nước là sàn inox khoan lỗ có kích thước 2,5m × 1,4m

Số sàn tung nước: 3

Khoảng cách từ ống phun nước đến sàn tung thứ nhất: 0,6m

Khoảng cách giữa các sàn tung: 0,6m

Chiều cao của mỗi sàn tung nước: 0,3m

Chiều cao ngăn thu nước: 0,5m

Chiều cao giàn mưa: 0,6 + 0,6×2 + 0,3×3 + 0,5 = 3,2m

Đường kính khoan lỗ trên sàn tung nước

Số lỗ khoan theo chiều rộng:

n1 = 1 +B − 2 × d

d + a = 1 +

1,4 − 2 × 0,10,1 + 0,01 = 12 (lỗ)

• B: chiều rộng giàn mưa (mm)

• d: khoảng cách giữa các lỗ khoan 100mm

• L: chiều dài giàn mưa (mm)

• d: khoảng cách giữa các lỗ khoan 100mm

• a: đường kính lỗ khoan 10mm

Mỗi tấm inox của sàn khoan có 12×22 lỗ

4.1.3 Hệ thống phân phối nước

Đường kính ống dẫn nước chính:

D = √4 × Q

π × v = √

4 × 0,009263,14 × = 0,109 (m) Chọn D= 110mm

v: vận tốc nước chảy trong ống chính Chọn v = 1m/s (Theo TCXDVN 33:2006,

l: khoảng cách giữa các ống nhánh (m) Chọn l = 250mm (Theo TCXDVN 33:2006,

l = 250 – 350mm)

Số ống nhánh N = 10 ống

Lưu lượng nước qua mỗi ống nhánh:

Dnhánh = √ 4 × qn

π × vnhánh = √

4 × 9,26 × 10−4

3,14 × 1,2 = 0,0314m Chọn Dnhánh = 32mm

vnhánh: vận tốc nước chảy trong ống nhánh Chọn vnhánh=1,2m/s (Theo sách xử lí nước

Tổng số lỗ phun cần thiết trên giàn mưa:

Sn = F

f =

3,32 × 10−37,85 × 10−5 = 43 lỗ

b = L − D

2 × (n + 1) =

2,5 − 0,11

2 × (5 + 1) = 0,2m

Ống dẫn nước từ giàn mưa sang bể lắng:

D = √4 × Q

π × v = √

4 × 0,009263,14 × 1,2 = 99mm

Chọn D = 100mm

v: vận tốc nước chảy trong ống Theo TCXDVN 33:2006, v = 1 – 1,5 m/s, chọn v = 1,2m/s

4.1.4 Xác định chỉ tiêu sau khi làm thoáng

Hàm lượng CO2 sau khi làm thoáng:

Nồng độ CO2 có trong nước đầu vào:

CCO2 = C0+ 1,6 × Fe2+mg/l Trong đó:

• 1,6 × Fe2+: là lượng CO2 bổ sung do thủy phân sắt tạo ra, cứ 1mg Fe2+ bị thủy phân tạo ra 1,6 mg CO2 và làm giảm độ kiềm 1 lượng bằng 0,036 mđlg/L

• C0: là hàm lượng CO2 đầu vào có trong nước tính theo công thức:

C0 = 44 × K0

Ki × 10(pH+√μ)

+ Với: K0 là độ kiềm của nước ngầm (mdlg/l)

+ µ là lực ion của dung dịch, µ = 0,00002P

+ P là tổng hàm lượng muối (mg/l) Nếu P < 1000 mg/l → µ = 0,022

+ Ki là hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic, Ki lấy theo bảng sau:

Ki 3,34×10-7 4,04×10-7 4,31×10-7 4,52×10-7

Bảng 1 : Hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic

(Trang 316, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp – Trịnh Xuân Lai)

C0 = 44 × 0,964,31 × 10−7× 10(5,5+√0,022) = 220,25 mg/l Tổng hàm lượng nước ngầm cần xử lý:

CCO2 = C0+ 1,6 × 15 = 244,15 mg/l Hàm lượng CO2 còn lại sau làm thoáng:

Độ pH của nước sau quá trình làm thoáng

pH = log (44 × K1

Ki× C ) − √μ

Trong đó:

• µ là lực ion của dung dịch, µ = 0,00002P

• P là tổng hàm lượng muối (mg/l) Nếu P < 1000 mg/l thì µ = 0,022

• Ki là hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic, Ki = 4,31×10-7

• C là nồng độ CO2 còn lại sau khi qua giàn mưa, C = 47,742 (mg/l)

K1 là độ kiềm của nước sau khi qua làm thoáng, được tính:

K1 = K − 0,036 × Fe2+mđlg/l

K1 = 0,96 − 0,036 × 15 = 0,42mđlg/l

pH = log ( 44 × 0,42

4.31 × 10−7× 47,742) − √0,022 = 5,8

Sau qua giàn mưa pH = 5,8 không đạt QCVN 1:2018/BYT Theo QCVN

01-1:2018/BYT thì pH dao động khoảng từ 6,0 - 8,5 Chọn pH = 7, ta có:

7 = log ( 44 × K1

4.31 × 10−7× 47,742) − √0,022

→ K1 = 6,58 mđlg/l

K1 = K − 0,036 × Fe2+ = 0,96 + [OH]−− 0,036 × 15 → [OH]− = 6,16 mđlg/l Vậy lượng [OH- ] cần thêm vào trước khi quá trình khử sắt sảy ra là 6,16 mđlg/l Lượng oxy trong nước sau khi làm thoáng:

CO2= CS− (CS− C0) × e−K 2 t

Trong đó:

• Cs là nồng độ O2 bão hòa trong nước ở 250C

• C0 là nồng độ O2 có trong nước đầu vào, C0 = 0 mg/l

• K2 là hệ số kỹ thuật của quá trình trao đổi khí

• t là thời gian tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng

Cs = KD× CkTrong đó:

• KD là hệ số khuếch tán của nước, KD = 0,03165

• Ck là nồng độ khí trong không khí ở 250C, mg/l

Ck =P × Mp

RTTrong đó:

• P: áp suất riêng phần của khí trong môi trường không khí

• Mp: trọng lượng phân tử của khí

• R: Hằng số chung của khí, R = 8,1334 J/kmol

• T: nhiệt độ tuyệt đối, 0K

Vì hệ số thực nghiệm cho ở bảng 9,3 trang 303, sách xử lý nước cấp cho sinh hoạt

và công nghiệp – Trịnh Xuân Lai là hệ số thực nghiệm ở 20oC Mà nguồn nước của ta

R =C − C0

CS =

8,35 − 08,68 = 96,2%

4.1.5 Tính toán lượng vôi cần thêm vào

Như tính ở trên lượng [OH- ] cần thêm vào trước quá trình khử sắt là

6,16 mđlg/l = 6,16 mmol/l = 6,16 × 10-3 mol/l

NaOH → Na+ + OH−

Sử dụng NaOH 4%:

Khối lượng của phân tử NaOH 4%:

M = 4% × MNaOH+ (1 − 4%)MH2O = 4% × 40 + (1 − 4%) × 18

= 18,88 kg/kmol Khối lượng riêng của H2O: n = 1000 kg/m3

Khối lượng riêng của NaOH: NaOH = 2130 kg/m3

Phần khối lượng của NaOH trong dung dịch NaOH 4%

x =MNaOH× 4%

40 × 4%

18,88 = 0,085 Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 4%:

2

Trong đó:

• Q: Lưu lượng nước tính toán (m3/h)

• β: Hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể β=1,5 ( Theo 6.66 TCXDVN 33:2006,

𝛽 =1.3-1.5)

• Vtt: Tốc độ tính toán của dòng nước đi lên Vtt = 0,6 (không được lớn hơn tốc độ

lắng của cặn ghi trong bảng 6.9, điều 6.71 TCXDVN 33:2006)

• N: số bể lắng

Chiều cao vùng lắng: H = 3,5m ( Theo 6.66 TCXDVN 33:2006, H = 2,6 -5)

Chiều cao ngăn phản ứng: Hpư = 0,9 × H = 0,9 × 3,5 = 3,15 (Theo 6.66 TCXDVN

Chiều dài của bể: L = 5,13 m → L =5,2 m

Độ dày ống trung tâm: b = 0,05 m

Vận tốc nước trong ống trung tâm: 15mm/s ( Theo TCVN 7957:2008)

Đường kính ngăn phản ứng xoáy hình trụ (ống trung tâm):

dpư = √4 × Q

π × v = √

4 × 0,009263,14 × 0,015= 0,9 m

Góc nghiêng của phần nón so với mặt phẳng ngang:  = 50 độ (  = 50 - 60 độ)

Chiều cao bảo về cho bể lắng: hbv = 0,35 m

Chiều cao xây dựng bể lắng: H = H +H + h = 3,5 + 2,7 + 0,35 = 6,55 m

Chọn D = 110mm

v: vận tốc nước chảy trong ống (Theo TCXDVN 33:2006, v = 1 – 1,5 m/s, chọn v =

1m/s)

4.2.2 Tính toán máng thu nước

Kích thước máng thu nước: L× 0,4 × 0,4 Thành dày 0,1m

Kích thước máng răng cưa:

- Chiều rộng vát ở đỉnh răng cưa: 50mm

- Khoảng cách giữa các khe: 150mm

Nồng độ trung bình của cặn đã nén trong ngăn cặn: = 9000 mg/l (Chọn nồng độ trung

bình của cặn đã nén chặt (Xử lý nước cấp - TS Nguyễn Ngọc Dung, Bảng 6.8, T.78)

Hàm lượng cặn trong nước trước khi đưa vào bể lắng:

• C0: Hàm lượng cặn trong nước nguồn (mg/l), C=0

• Csắt: Hàm lượng cặn sắt (mg/l)

• Cmangan: Hàm lượng cặn mangan (mg/l)

• V: Liều lượng vôi (nếu có) cho vào nước (mg/l)

Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn:

T = Wc× N × δ

Q × (Cmax− c)=

22,07 × 1 × 900033,33 × (30,45 − 10)= 273h Trong đó:

• Wc: Dung tích phần chứa cặn của bể (m3)

• N: số lượng bể lắng

• δ: Nồng độ trung bình cặn đã nén chặt (g/m3)

• Q: lưu lượng tính toán (m3/h)

• Cmax: Nồng độ cặn trước khi đưa vào bể lắng

• c: Hàm lượng cặn sau khi lắng ( 10-12 mg/l, Điều 6.68, TCXDVN 33:2006)

• dxả: Đường kính ống xả cặn (m)

• vxả : Vận tốc xả cặn ( m3/s, TCXDVN 33:2006)

Lượng nước sử dụng cho việc xả cặn tính bằng phần trăm lưu lượng nước xử lý:

P =Kp × Wc× N× 100% = 1,15 × 20,68 × 1× 100% = 0,26%

Trong đó:

• Kp: Hệ số pha loãng cặn (1,2 - 1,15 Điều 6.68 TCXDVN 33:2006)

• Wc: Dung tích phần chứa cặn của bể (m3)

• T: Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn (h)

• N: Số bể

• Q: Lưu lượng tính toán (m3/h)

Lượng nước cần xả của bể:

V = Q × P = 33,33 × 0,26% = 0,09 m3/h

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCDVN 33:2006 Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình - Tiêu chuẩn thiết

[5] Tài liệu kỹ thuật xử lý nước ngầm - Green Eye Enviromental

[6] Khái niệm nước ngầm - Wikipedia Việt Nam

Phần B NƯỚC THẢI

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN

1.1 Nước thải từ nhà máy chế biến thủy sản

1.1.1 Giới thiệu về ngành chế biến thủy sản

Việt Nam được biết đến là quốc gia có bờ biển dài theo hướng Đông với biển Đông là một biển rìa lục địa và là một phần của biển Thái Bình Dương Vùng biển ven bờ và vùng biển ngoài khơi trên thực tế đều chứa trữ lượng thủy hải sản rất lớn Điều này góp phần quan trọng giúp thúc đẩy ngành khai thác thủy sản của Việt Nam Trong đó, chế biến là khâu quan trọng nhất nhằm tạo ra giá trị gia tăng trong chuỗi sản xuất thủy sản

Là một trong những ngành mũi nhọn của cả nước, thủy sản đóng góp tiềm năng đáng kể cho nền kinh tế Việt Nam cũng như dịch vụ logistic toàn cầu Thương hiệu thủy sản Việt Nam không chỉ được khẳng định trong nước mà còn được đón nhận bởi nhiều quốc gia trên thế giới Những thị trường nhập khẩu lớn nhất của nước ta chính là Hoa Kỳ, Nhật Bản và Trung Quốc

Trong những năm qua, ngành chế biến thủy sản đã nắm bắt nhanh xu hướng hội nhập, khai thác hiệu quả lợi thế từ các hiệp định thương mại tự do (FTA) và dần khẳng định là một trong những ngành xuất khẩu chủ lực của đất nước Cụ thể, giai đoạn

2016 – 2020, xuất khẩu thuỷ sản của Việt Nam tăng trưởng trung bình 5% đạt 8,4 tỷ USD vào năm 2020 Dự tính, giai đoạn 2021 – 2025, xuất khẩu thủy sản tăng trưởng trung bình 7%/năm và tới năm 2025 đạt 12 tỷ USD Trong đó, tôm đạt 5,5 tỷ USD,

cá tra đạt 2,3 tỷ USD và hải sản đạt 4,2 tỷ USD Theo Tổng cục Thủy sản, lĩnh vực chế biến thủy sản hiện đang giải quyết việc làm cho trên 435.000 lao động trực tiếp và gián tiếp cho trên 4 triệu lao động ngành thủy sản nói chung.1

Như vậy, ngành công nghiệp chế biến thủy sản là một trong những ngành công nghiệp mang lại những lợi ích to lớn về kinh tế – xã hội cho nước ta Tuy nhiên,

đi kèm với sự gia tăng sản phẩm, góp phần phát triển kinh tế, vấn đề ô nhiễm môi trường sinh ra từ quá trình chế biến của ngành cũng thực sự cần xem xét Ảnh hưởng của ngành chế biến thủy sản đến môi trường có sự khác nhau đáng kể, không chỉ phụ thuộc vào

loại hình chế biến, mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như quy mô sản xuất, sản phẩm, nguyên liệu đầu vào, mùa vụ, trình độ công nghệ sản xuất, trình độ tổ chức quản lý sản xuất…, trong đó yếu tố kỹ thuật, công nghệ và tổ chức quản lý sản xuất có ảnh hưởng quyết định đến vấn đề bảo vệ môi trường của từng doanh nghiệp

Nước thải sản xuất trong chế biến thủy sản chiếm 85-90% tổng lượng nước thải, chủ yếu từ các công đoạn: rửa trong xử lý nguyên liệu, chế biến, hoàn tất sản phẩm,

vệ sinh nhà xưởng và dụng cụ, thiết bị, và nước thải sinh hoạt Trong các nguồn phát sinh ô nhiễm, nước thải là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường bởi phát sinh thể tích nước thải lớn với nồng độ ô nhiễm cao nếu không được xử lý thích hợp

Trong các loại thủy sản thì cá ngừ đại dương là một loại thực phẩm được rất nhiều người ưa chuộng Thành phần dinh dưỡng trong cá ngừ khá cao và cần thiết cho cơ thể

Cá ngừ đại dương sau khi filet, đóng gói có thể đem đi xuất khẩu mang lại giá trị cao và còn được chế biến thành những món ăn thơm ngon, bổ dưỡng

Xử lý nước thải chế biến cá ngừ filet cũng là bắt buộc vì nước thải chế biến

cá ngừ filet có rất nhiều chất gây hại cho môi trường bên ngoài

Hình 6 : Bên trong nhà máy chế biến Thủy sản – Công ty TNHH Hải Triều