MỤC LỤC NHIỆM VỤ TRANG PHỤ BÌA THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU 1 Chương 1. TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢN 2 1.1. TÌNH HÌNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢN CỦA BÌNH ĐỊNH 2 1.2. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN 3 1.2.1. Công nghệ chế biến thủy sản đông lạnh 3 1.2.1.1. Công nghệ chế biến thủy sản đông lạnh dạng tươi 3 1.2.1.2. Công nghệ chế biến thủy sản dạng chín 4 1.2.2. Công nghệ chế biến đồ hộp thủy sản 6 1.2.3. Công nghệ chế biến thủy sản tại Bình Định 8 1.2.3.1. Công nghệ chế biến cá đông lạnh các loại 8 1.3.2.2. Công nghệ sản xuất cá ngừ vằn sọc dưa hấp: 11 1.3. VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN 14 1.3.1. Nước thải 14 1.3.1.1. Nước thải sản xuất 14 1.3.1.2. Nước thải sinh hoạt 14 1.3.2. Chất thải rắn 15 1.3.3. Khí thải 15 1.4. ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT VÀ THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN 16 1.4.1. Đặc trưng nước thải thủy sản 16 1.4.2. Thành phần nước thải 16 1.4.3. Tính chất nước thải 17 1.4.4. Tác động của nước thải đến môi trường 17 Chương 2. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CHẾ BIẾN THỦY SẢN 18 2.1. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 18 2.1.1. Phương pháp xử lý cơ học 18 2.1.1.1. Song chắn rác 18 2.1.1.2. Thiết bị nghiền rác 19 2.1.1.3. Bể lắng cát 20 2.1.1.4. Bể điều hòa 21 2.1.1.5. Bể lắng 22 2.1.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý 24 2.1.2.1. Keo tụ, tạo bông 24 2.1.2.2. Tuyển nổi 25 2.1.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 26 2.1.4. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 27 2.1.4.1. Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên. 27 2.1.4.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 29 2.2. MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CHẾ BIẾN THẢI THỦY SẢN ĐƯỢC ÁP DỤNG TẠI BÌNH ĐỊNH 35 2.2.1. Hệ thống xử lý nước thải tập trung làng nghề chế biến hải sản khô xuất khẩu Mỹ An 35 2.2.2. Hệ thống xử lý nước thải công ty TNHH Thủy sản An Hải 37 Chương 3. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CHẾ BIẾN THỦY SẢN 39 3.1. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 39 3.1.1. Thông số thiết kế 39 3.1.2. Cơ sở lựa chọn công nghệ 39 3.1.2.1. Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố sau 39 3.1.2.2. Cơ sở đề xuất phương án 40 Chương 4. TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 44 4.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 44 4.2. SONG CHẮN RÁC 44 4.3. BỂ THU GOM 47 4.4. BỂ ĐIỀU HÒA 48 4.5. BỂ ANOXIC 52 4.6. BỂ AEROTANK 55 4.7. BỂ LẮNG SINH HỌC 62 4.8. BỂ KHỬ TRÙNG 65 4.9. BỂ CHỨA BÙN 66 Chương 5. TÍNH TOÁN KINH PHÍ 68 5.1. CHI PHÍ ĐẦU TƯ 68 5.1.1. Chi phí xây dựng 68 5.1.2. Chi phí đầu tư trang thiết bị 68 5.2. CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH 70 5.2.1. Chi phí điện năng 70 5.2.2. Chi phí hóa chất 70 5.2.3. Chi phí công nhân 71 5.2.4. Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng 71 KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74
TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢN
TÌNH HÌNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢN CỦA BÌNH ĐỊNH
Bình Định là tỉnh có tiềm năng về kinh tế biển với chiều dài bờ biển 134 km, vùng lãnh hải 2.500 km 2 , vùng đặc quyền kinh tế 40.000 km 2 , có các cảng cá Nhơn Châu, Quy Nhơn, Tam Quan, Đề Gi và khu vực đậu tàu thuyền Tam Quan
Ngoài ra, nguồn lợi thủy sản ở vùng biển Bình Định đang dạng và phong phú với trên 500 loài cá, trong đó có 38 loài có giá trị kinh tế Tỉ trọng cá nổi chiếm 65% với trữ lượng khoảng 38.000 tấn, khả năng khai thác 21.000 tấn Tỉ lệ các đáy chiếm 35% với trữ lượng 22.000 tấn, khả năng khai thác là 11.000 tấn Tôm biển có 20 loài với trữ lượng khoảng 1.000 - 1.500 tấn.
Bình Định đang dẫn đầu về số lượng tàu khai thác xa bờ ở biển Đông Toàn tỉnh hiện có 7.339 tàu cá với tổng công suất 980.838 CV, trong đó có dưới 90 CV khai thác ven bờ, vùng lộng có 4.592 chiếc (chiếm 63%), tàu cá người từ 90 CV trở lên khai thác xa bờ có 2.747 chiếc (chiếm 37%).
Cơ sở chế biến thủy sản nội địa và xuất khẩu toàn tỉnh có hơn 344 cơ sở chế biến. Trong đó có hơn 339 là sơ sở sản xuất chế kinh doanh thủy sản nội địa vừa và nhỏ, các cơ sở sản xuất truyền thống tập trung chủ yếu ở thành phố Quy Nhơn và các huyện ven biển của tỉnh Các nhà máy chế biến đông lạnh thủy sản công nghiệp của các doanh nghiệp Công ty CP thủy sản Bình Định, Công ty CP đông lạnh Quy Nhơn, Công ty TNHH thực phẩm xuất nhập khẩu Lam Sơn, Công ty CP thủy sản Hoài Nhơn, các nhà máy xuất khẩu này chủ yếu chế biến các mặt hàng tôm, cá đông lạnh với công suất sản xuất 11.500 tấn/năm.
Sản lượng khai thác toàn tỉnh 6 tháng đầu năm đạt 117.256 tấn Tăng 5,2% so với cùng kỳ trong đó sản lượng cá đạt 104.598 tấn, tôm đạt 374 tấn, các loại thủy sản khác 12.254 tấn Sản lượng nuôi trồng tăng 15,4% so với cùng kỳ, đạt 4.324 tấn trong đó sản lượng nuôi tôm đạt 3.135 tấn
Mục tiêu đến năm 2020, tốc độ tăng trưởng giá trị sản xuất thủy sản bình quân đạt
7 - 7,5%/năm cơ cấu giá trị sản xuất, khai thác chiếm 80%, nuôi trồng chiếm 15% và dịch vụ thủy sản chiếm 5%, sản lượng khai thác thủy sản đạt 185.000 tấn, giảm tổn thất sản phẩm sau khai tác xuống dưới 10%, giá trị kinh ngạch xuất khẩu đạt 150 triệu USD, sản lượng nuôi trồng tăng bình quân 10%/năm tỉ lệ sản phẩm tăng 60 - 70%.
Sự phát triển mạnh mẽ về số lượng và quy mô sản xuất đã ảnh hưởng, tác động xấu đến môi trường và đời sống của người dân xung quanh các cơ sở sản xuất thủy sản Sản xuất càng phát triển tự phát thiếu chiều sâu thì áp lực về vấn đề môi trường ngày càng cao, đòi hỏi trách nhiệm đối với vấn đề bảo vệ môi trường của nhà sản xuất, nhà quản lý môi trường ngày càng lớn.
Quy trình công nghệ chế biến thủy sản ở Bình Định chủ yếu là tạo ra các sản phẩm như đông lạnh, đồ hộp, sấy khô, nước mắm.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN
1.2.1 Công nghệ chế biến thủy sản đông lạnh
1.2.1.1 Công nghệ chế biến thủy sản đông lạnh dạng tươi
Hình 1.1 Sơ đồ quy trình chế biến đông lạnh dạng tươi [1]
Nước thải Chất thải rắn
Chất thải rắn Sản phẩm có kim loại Bao bì hỏng
Nước thải Hơi tác nhân lạnh rò rỉ Nước thải
Xử lý Rửa Phân cỡ Rửa Cân
Xếp khuôn Cấp đông Tách khuôn, mạ băng Đóng túi PE
Rà kim loại Đóng gói, bảo quản
Nước thải Khí thảiChất thải rắnNguyên liệu
- Nguyên liệu: Nguyên liệu được thu mua từ đại lý đã được ký hợp đồng trước, được vận chuyển đến nhà máy bằng xe lạnh hoặc xe bảo ôn, khi vào nhà máy nhân viên Q.C thực hiện việc kiểm tra lô hàng như sau: kiểm tra sự phù hợp của hồ sơ tàu, hồ sơ vận chuyển, tình trạng vệ sinh dụng cụ, lượng đá bảo quản trên phương tiện vận chuyển, đo nhiệt độ, đánh giá cảm quan, kích cỡ Chỉ nhận những lô hàng đạt yêu cầu về chất lượng và có hồ sơ tàu, hồ sơ vận chuyển phù hợp
- Rửa: Rửa bằng vòi nước chảy, làm sạch các tạp chất Rửa lại bằng nước lạnh 5 0 C có pha 50ppm chlorine.
- Xử lý: Thủy sản được xử lý theo từng loại khác nhau (loại bỏ nội tạng, cắt đầu, loại bỏ vảy, vây, ).
- Rửa: Rửa sạch thủy sản bằng nước 5 0 C có pha 20ppm chlorine và 3% muối ăn để làm sạch độ nhớt.
- Phân cỡ: Phân theo kích cỡ và trọng lượng của từng loại thủy sản.
- Rửa: Rửa lại bằng nước lạnh 5 0 C có pha 10ppm chlorine.
- Sau khi rửa sạch và ráo nước sẽ được cân và xếp vào khuôn theo kích cửa và loại thủy sản đáy khuôn có lót lớp PE.
- Cấp đông: Sản phẩm sau khi được xếp vào khuôn sẽ được đưa vào cấp đông, nhiệt độ cáp đông cho các loại thủy sản nằm trong khoảng 36 0 C ÷ -40 0 C.
- Tách khuôn, mạ băng: Tách khuôn trong nước lạnh, sạch thao tác nhanh để tránh làm tăng nhiệt độ của thủy sản Mạ băng thủy sản trong nước lạnh +1 0 C có pha 5ppm chlorine.
- Đóng túi PE: mỗi kích cỡ chủng loại đưa vào bao PE theo từng loại, cỡ riêng biệt.
- Rà kim loại: kiểm tra có kim loại trong sản phẩm hay không
- Đóng gói, bảo quản: đóng vào các thùng carton theo khối lượng khác nhau và hàng được bảo quản trong kho lạnh nhiệt độ khoảng -25 0 C.
1.2.1.2 Công nghệ chế biến thủy sản dạng chín
Các sản phẩm thuỷ sản đông lạnh có qua xử lý nhiệt chủ yếu là các sản phẩm từ tôm, mực, nghêu, bạch tuộc Thiết bị dùng để chế biến các sản phẩm này giống như chế biến các sản phẩm thuỷ sản tươi đông lạnh nhưng cần phải có thêm thiết bị gia nhiệt như nồi hơi, băng chuyền luộc…
Hình 1.2 Sơ đồ qui trình công nghệ chế biến thủy sản đông lạnh dạng chín [1]
- Nguồn tiếp nhận: Nguyên liệu được thu mua từ đại lý đã được ký hợp đồng trước, được vận chuyển đến nhà máy bằng xe lạnh hoặc xe bảo ôn.
- Phân loại, rửa sạch: Dùng cân đã được hiệu chuẩn để phân theo các cỡ theo từng loại (độ tươi) Sau đó rửa để loại bỏ tạp chất và hạn chế vi sinh vật bám dính trên nguyên liệu trong quá trình đánh bắt (chlorine ≤ 30ppm), bảo quản vận chuyển.
- Luộc: Đưa khay vào tủ luộc với thao tác nhanh Khi xếp đầy đóng cửa tủ, mở val hơi để dòng hơi nóng chạy vào luộc và ghi thời gian luộc.
- Làm mát, xử lý: Các khay luộc xếp trên kệ và dùng quạt công nghiệp thổi để giải nhiệt Xử lý dùng dao cạo sạch da hoặc vỏ thủy sản (Thao tác nhẹ).
- Xếp khuôn: Xếp rời theo từng cỡ, đáy khuôn lót miếng PE để tránh cháy lạnh.
Nước Đóng gói, bảo quản Chất thải rắn
Dò kim loại Sản phẩm có kim loại Đóng PE Bao bì hỏng
Tách khuôn, mạ băng Nước thải
Cấp đông Hơi nước lạnh
Làm mát, xử lý Nước thải
Chất thải rắn Phân loại, rửa nguyên liệu Nước thải
Nước thải Chất thải rắn Tiếp nhận nguyên liệu
- Cấp đông: Chạy tủ trước 30 phút nhằm hạ nhiệt độ xuống khỏang -20 0 C Sau đó xếp các khuôn ngay ngắn vào tủ Thời gian chạy đông ≤ 4h Nhiệt độ tủ đông ≤ -40 0 C. Nhiệt độ tâm sản phẩm ≤ -18 0 C.
- Tách khuôn, mạ băng: Sau khi cấp đông, tiến hành tách khuôn cho thành phẩm ra khỏi khuôn, tách khuôn trong nước lạnh, sạch thao tác nhanh để tránh làm tăng nhiệt độ Mạ băng thủy sản trong nước lạnh +1 0 C.
- Đóng PE: đóng thành phẩm bỏ trong túi PE và dán kín miếng túi.
- Dò kim loại: kiểm tra kim loại trong thành phẩm.
- Bao gói, bảo quản: Thành phẩm được đóng vào thùng carton, trọng lượng 10kg/thùng hoặc theo yêu cầu khách hàng Thùng hàng bảo quản trong kho lạnh và xếp hàng đúng theo yêu cầu kỹ thuật.
1.2.2 Công nghệ chế biến đồ hộp thủy sản
- Nguyên liệu được thu mua từ đại lý đã được ký hợp đồng trước, được vận chuyển đến nhà máy bằng xe lạnh hoặc xe bảo ôn, khi vào nhà máy nhân viên Q.C thực hiện việc kiểm tra lô hàng như sau: kiểm tra sự phù hợp của hồ sơ tàu cá, hồ sơ vận chuyển, tình trạng vệ sinh dụng cụ, lượng đá bảo quản trên phương tiện vận chuyển, đo nhiệt độ thân cá, đánh giá cảm quan, kích cỡ Chỉ nhận những lô hàng đạt yêu cầu về chất lượng và có hồ sơ tàu cá, hồ sơ vận chuyển phù hợp Sau đó cân lượng đem vào chế biến.
- Xử lý sơ bộ: Rửa để loại bỏ tạp chất và hạn chế vi sinh vật bám dính trên nguyên liệu trong quá trình đánh bắt (Chlorine ≤ 30 ppm), bảo quản vận chuyển Sau đó tiến hành cắt đầu cá được vuốt sạch nước và đá bám trên thân cá rồi chuyển lên bàn Đặt cá lên thớt nhựa, dùng dao bén cắt ngang mang cá và đầu cá ra khỏi thân Lấy nội tạng ra khỏi bụng cá Dùng nước đá lạnh có nhiệt độ ≤ 5 o C, chlorine ≤ 5ppm để rửa cá Sử dụng thiết bị rửa liên tục (Thay nước liên tục) nhằm loại bỏ tạp chất và vi sinh vật bám dính trên thân cá Sau đó để ráo
- Sau khi xử lý sơ bộ cá được tiến hành ngâm vào dung dịch muối Tiến hành xếp rời từng con trên khuôn có khoan lỗ Để đảm bảo hình dạng cá không được xếp chồng lên Đưa khay cá vào tủ hấp với thao tác nhanh Khi xếp đầy đóng cửa tủ, mở val hơi để dòng hơi nóng chạy vào hấp cá và ghi thời gian hấp Tiến hành đưa sản phẩm vào trong hộp và cho nước sốt vào sau đó ghép nắp giúp cách ly thực phẩm khỏi các tác nhân gây hư hỏng, do đó đồ hộp có thể bảo quản trong thời gian dài mà không bị hư hỏng.
- Thanh trùng: Quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt các vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản, tăng phong vị và làm nhừ kết cấu của thực phẩm, đảm bảo an toàn cho người sử dụng Sau khi thanh trùng băng tải sẽ chuyển các hộp đến hệ thống làm nguội.
- Làm nguội: Sau khi đã nguội các lon sẽ được làm nguội bằng nước.
- Dán nhãn, đóng thùng: Tiến hành dán nhãn và đóng thùng carton đưa ra thành phẩm.
Hình 1.3 Sơ đồ qui trình công nghệ chế biến đồ hộp thủy sản [1]
Cá Cá không đạt chất lượng
Xử lý sơ bộ Nước thải
Ngâm dung dịch muối Nước thải
Bao bì hỏng, dây buộc
1.2.3 Công nghệ chế biến thủy sản tại Bình Định
1.2.3.1 Công nghệ chế biến cá đông lạnh các loại
Hình 1.4 Công nghệ chế biến cá đông lạnh các loại
(Nguồn Cty TNHH An Hải)
Nước mạ băng tan, bao bì thải
Các sản phẩm đông lạnh các loại
Tiếp nhận nguyên liệu từ kho bảo quản – Rửa
Lấy xương/lấy máu bầm/ra da/chỉnh hình/rửa
Lên hàng Cấp đông – Mạ băng – Bao gói
Bảo quản Cưa steak/Cube/Portion
Phân kích cỡ/Rửa Hút chân không
Dò kim loại Đóng gói
Thuyết minh quy trình sản xuất chế biến mặt hàng cá đông lạnh các loại
T Công Đoạn Thông số kỹ thuật Thuyết minh quy trình
Tiếp nhận nguyên liệu, cưa bào, sơ chế
Nguyên liệu phải tươi tốt, nguyên vẹn, không có mùi hôi Rửa bằng nước đá 0 o C đưa vào nhà máy sản xuất hoặc bảo quản lại
Dạng nguyên con, bỏ nội tạng
Nhiệt độ trung tâm cá < -15 o C
Chế biến: Cá được cắt đầu đuôi, bỏ hết nội tạng sạch sẽ Phải tiến hành rửa thật nhanh chóng không quá 2 phút/con để tránh cho cá bị chảy nước Nhiệt độ sau khi rửa phải đạt < -15 o C Sau đó cấp đông, mạ băng, bao gói Mỗi con cho vào một túi PE dùng băng keo buộc kín miệng túi sau đó cho vào bao, bảo quản.
Nhiệt độ kho lạnh bảo quản < -18 o C
Thời gian chế biến: không quá
45 phút trên 01 đơn vị sản phẩm
- Rửa nguyên liệu bằng nước đá lạnh 0 o C
- Xử lý sơ bộ, cưa ra làm 4 loin, sau đó bào để lấy sạch nội tạng, rửa, ra da, lấy máu bầm, xương, chỉnh hình.
- Loại bỏ gân, xương, lườn bụng, bỏ lườn.
VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN
Những ảnh hưởng đến môi trường của ngành công nghiệp chế biến thủy sản được xác định từ các loại chất thải như: Chất thải rắn, nước thải, hơi khí độc, bụi, tiếng ồn. Nguồn phát sinh chất thải của ngành công nghiệp chế biến thủy sản không chỉ phụ thuộc vào loại hình chế biến (Đông lạnh, đồ hộp, hàng khô, bột cá ) mà còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Qui mô sản xuất, sản phẩm chính, yêu cầu thành phẩm, nguyên liệu đầu vào, trình độ công nghệ sản xuất sản phẩm, trình độ tổ chức quản lý sản xuất
Nước thải là một vấn đề môi trường lớn nhất trong công nghệ chế biến thủy sản bao gồm:
Nước thải trong quá trình sản xuất
1.3.1.1 Nước thải sản xuất Đây là loại nước thải chiếm phần lớn trong lưu lượng thải và có mức độ ô nhiễm cao, nó bao gồm:
Công đoạn tiếp nhận và bảo quản nguyên liệu: lượng nước thải chảy ra từ công đoạn này do lượng đá ướp nguyên liệu chảy ra.
Công đoạn rửa sơ bộ.
Công đoạn rửa, làm ráo nguyên liệu sau khi cắt bỏ nội tạng và những phần không cần thiết.
Công đoạn lạnh đông sản phẩm, ra khuôn sản phẩm sau khi đông lạnh: lượng nước thải từ quá trình lạnh đông sản phẩm do làm mát và phá băng Lượng nước này không chứa nhiều chất bẩn do đó không cần xử lý
Ra khuôn sản phẩm sau khi đông lạnh: lượng nước thải sinh ra do quá trình tách sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi làm lạnh.
Ngoài ra nước thải còn tạo ra từ các quá trình khác:
- Từ quá trình rửa thiết bị, nhà xưởng, dụng cụ chứa nguyên liệu và sản phẩm.
- Từ quá trình làm nguội máy móc và phá băng ở các dàn lạnh.
Nước thải ngoài việc phát ra từ hoạt động của cơ sở sản xuất còn có nước thải sinh hoạt Nước thải chứa một lượng lớn các chất hữu cơ, SS, N, P …
Chất thải rắn bao được tạo ra trong xử lý chế biến thủy sản và chất thải rắn sinh hoạt.
Lượng chất thải rắn phát sinh trong quá trình chế biến thủy sản thành phần của chúng thường là các chất hữu cơ giàu đạm, mỡ, phốt pho Lượng chất thải này phụ thuộc vào mùa vụ và chất lượng nguyên liệu, công nghệ chế biến, loại sản phẩm tay nghề và ý thức trách nhiệm của công nhân, trình độ quản lý của doanh nghiệp Các phế thải rắn bao gồm:
- Đầu, vỏ, chân tôm trong chế biến tôm.
- Đầu, da, xương, vây, vẩy và nội tạng cá trong chế biến cá.
- Nội tạng, da, mai trong chế biến nhuyễn thể…
Trong đó phế thải trong chế biến cá, tôm chiếm tỷ lệ lớn nhất thể hiện.
Bảng 1.1 Lượng chất thải rắn phát sinh trong chế biến thủy sản đông lạnh [1]
Tên sản phẩm Tỷ lệ phế thải/1tấn sản phẩm
Tôm sú đông lạnh bóc vỏ bỏ đầu 0,65-0,80
Cá nguyên con đông lạnh 0,16-0,32
Nhuyễn thể chân đầu lột da đông lạnh 0,35-0,565
Nhuyễn thể 2 mảnh vỏ đông lạnh 4-6
Mùi hôi tanh đặc trưng của nguyên liệu, bán thành phẩm, phế phẩm từ khu vực sản xuất Mùi của các hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất, trong quá trình vệ sinh, khử trùng Mùi của môi chất lạnh có thể bị rò rỉ từ hệ thống lạnh.
Lượng khí thải của các xí nghiệp chế biến đông lạnh thường không đáng kể nằm trong giới hạn cho phép Thành phần của chúng bao gồm: SO2, CO2, NO2, NH3, H2S Mùi hôi tanh là mùi đặc trưng của các xí nghiệp chế biến thủy sản, nó là sự tổng hợp của nhiều loại mùi khác nhau: Mùi của nguyên liệu thủy sản, mùi sinh ra trong quá trình phân hủy kị khí hoặc hiếu khí của các hợp chất hữu cơ có trong bán thành phẩm và phế thải, hoặc lẫn trong nước thải Thành phần của khí thải gây mùi hôi tanh chủ yếu là mùi của các hợp chất hữu cơ, bao gồm: Trimetylamin, dimetylamin,metylamin, mecaptan, H2S, NH3, CO2.
Mùi khử trùng được dùng sau công đoạn tẩy rửa Chất khử trùng được dùng cho việc khử trùng các trang thiết bị sản xuất, rửa nguyên liệu hoặc bán thành phẩm.
ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT VÀ THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN
1.4.1 Đặc trưng nước thải thủy sản
Trong nước thải thủy sản thường chứa nhiều vụn thịt và ruột của các loài thủy sản, các mảnh vụn này thường dễ lắng và dễ phân hủy gân nên mùi hôi tanh
Lưu lượng của các cơ sở sản xuất, chế biến thủy sản khác nhau phụ thuộc vào nguyên liệu, sản phẩm, công nghệ sản xuất và giải pháp quản lý.
Các chất hữu cơ chứa trong nước thải chế biến thủy sản dễ bị phân hủy Trong nước thải chứa các chất như cacbonhydrat, protein, nito, photpho khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do VSV sử dụng oxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ Nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp.
Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (Tăng độ đục của nước) và gây bồi lắng lòng sông cản trở sự lưu thông nước và tàu bè.
Nồng độ các chất nito, photpho cao dẫn đến sự phát triển bùng nổ các loại tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy Nếu nồng độ oxy giảm tới không, làm cho hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước. Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới không có ánh sáng, quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ảnh hưởng Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu đến chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thủy sinh, nghề nuôi trồng thủy sản, du lịch và cấp nước.
Amoniac rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ Nồng độ làm chết tôm, cá từ 1,2 – 3 mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ amoniac không vượt quá 1 mg/l
Các VSV đặc biệt là vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt, con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính.
Nước thải từ quá trình tiếp nhận và chế biến sản phẩm thường có màu nâu xám do sự phân hủy của các nucleoprotein, photphat với mùi đặc trưng của quá trình thối rửa, do các loại vi khuẩn yếm khí ký sinh sống ở trong cơ thể và các loài vi khuẩn hiếu khí sống ở da và mang cá phân giải các loại axit amin thành các chất gây mùi như H2S,
CH4, NH3… Tùy thuộc vào chủng loại sản phẩm mà mùi có thể dao động từ mùi nhẹ đến nặng Đặc biệt là nước thải từ các quá trình chế biến như tôm, mực và bạch tuộc có mùi rất nặng.
Màu sắc của nước thải thay đổi theo sản phẩm chính chế biến trong ngày Màu nước thải từ ít màu đến màu rất đậm Riêng nước thải tại các bể tập trung thường có màu xám đến đen do quá trình tự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi các nhóm men như: proteaza, lipaza, polipeptid và các aminoaxit Nên nước thải chế biến thủy sản có hàm lượng các chất ô nhiễm cao nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực.
1.4.4 Tác động của nước thải đến môi trường
Nước thải thủy sản có hàm lượng các chất ô nhiễm cao nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực. Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến thủy sản có thể thấm xuống đất và gây ô nhiễm nước ngầm Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, vi trùng rất khó để xử lý nước sạch cấp nước cho sinh hoạt. Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải chế biến thủy sản sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật.
TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CHẾ BIẾN THỦY SẢN
TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học
Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước và tỷ trọng lớn trong nước thải được gọi chung là phương pháp cơ học.
Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học bao gồm:
Song chắn rác dùng để giữ lại các tạp chất thô như giấy, rác, túi nilon, vỏ cây và các tạp chất có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải ở phía sau hoạt động ổn định.
Các song chắn được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn, nghiêng một góc 60 - 70% Thanh song chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp Thanh song chắn có tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật bị giữ lại Do đó thông dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc ở phía sau và cạnh tròn ở phía trước hướng đối diện với dòng chảy Dựa vào khoảng cách giữa các thanh người ta chia song chắn thành 2 loại: song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 - 100 mm và song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 - 25 mm. Để tính kích thước song chắn, dựa vào tốc độ nước thải chảy qua khe giữa các thanh, thường lấy bằng 0,8 - 1 m/s.
Thiết bị chắn rác bố trí tại các máng dẫn nước thải trước trạm bơm nước thải và trước các công trình xử lý nước thải.
Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt;
Giữ lại tất cả các tạp chất lớn.
Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn;
Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian;
Phải xử lý rác thứ cấp.
Hình 2.1 Cấu tạo song chắn rác [2]
Là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt nhỏ lơ lửng trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm.
Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khó khăn cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên sẽ làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tua bin.
Hình 2.2 Cấu tạo thiết bị nghiền rác [3]
Sử dụng máy nghiền rác trong hệ thống xử lý nước thải giúp giảm số lần làm sạch song chắn rác Máy nghiền rác chỉ thích hợp cho các trạm xử lý công suất nhỏ.
Phải bảo dưỡng dụng cụ cắt thường xuyên;
SS tăng → ảnh hưởng công đoạn xử lý tiếp theo;
Gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và thiết bị làm thoáng.
Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tán, thanh vụn, vải vụn… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo.
Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, bể lắng đợt 1
Hình 2.3 Cấu tạo bể lắng cát [4]
Hiệu suất lắng cao, chế độ làm việc ổn định;
Xây dựng, vận hành đơn giản;
Có thể thu cát bằng thủ công hoặc bằng cơ giới;
Chiều cao xây dựng nhỏ cho nên chi phí xây dựng thấp.
Chiếm nhiều diện tích xây dựng;
Thời gian lưu nước lớn.
Công dụng Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD5, SS.
Khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng thải và đảm bảo hiệu quả các công trình xử lý phía sau, đảm bảo đầu ra xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này.
Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào công trình phía sau, còn phương án điều hòa lưu lượng ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ đó Vị trí tốt nhất để điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải.
Hình 2.4 Ảnh minh họa bể điều hòa [5]
Khả năng nâng cao xử lý sinh học, hạn chế tình trạng quá tải;
Pha loãng các chất gây ức chế sinh học và ổn định độ pH;
Cải thiện chất lượng bùn nén, giúp bùn lắng đặc chắc hơn;
Giảm diện tích bề mặt lọc, nâng cao hiệu quả, giúp chu kỳ rửa lọc đồng đều hơn;
Hỗ trợ quá trình châm hóa chất do nước thải ổn định hơn.
Cần có một diện tích đất lớn để xây dựng;
Phải bảo dưỡng bổ sung;
Tăng giá thành xử lý.
Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ từ từ nổi lên bề mặt Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình xử lý cặn.
Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn lơ lửng không hòa tan.
Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh, bùn trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Bể lắng đứng: Ứng dụng cho trạm có công suất nhỏ (công suất đến 20.000 m 3 /ngày.đêm)
Bể lắng ngang: Sử dụng cho trạm có công suất > 15.000 m 3 /ngày.đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng với bất kỳ.
Bể lắng ly tâm: Bể lắng ly tâm được ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn hoặc bằng 20.000 m 3 /ngày.đêm Thường dùng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao CO > 2000mg/L.
Hình 2.5 Ảnh minh họa bể lắng đứng [6]
Hình 2.6 cấu tạo bể lắng ngang[7]
Hình 2.7 Ảnh minh họa bể lắng ly tâm [7]
Bảng 2.1 Ưu nhược điểm của các bể lắng
Tên bể Ưu điểm Nhược điểm
- Thiết kế gọn, diện tích đất xây dựng không nhiều, thuận tiện trong xả bùn hoặc tuần hoàn bùn.
- Hiệu quả xử lý không cao bằng bể lắng ngang, chi phí xây dựng tốn kém, hiệu suất xử lý không cao.
- Gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể và cũng có thể làm nhiều hố thu cặn dọc theo chiều dài của bể;
- Hiệu quả xử lý cao.
- Có nhiều hố thu cặn tạo nên những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn;
- Có thiết bị gạt bùn nên đáy bể có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng;
- Chiều cao công tác nhỏ thích hợp xây dựng ở khu vực có mực nước ngầm cao;
- Khi xả cặn vẫn làm việc bình thường, tháo cặn liên tục và dễ dàng.
- Chi phí năng lượng cao; -Vận hành đòi hỏi kinh nghiệm, chi phí cao;
- Thời gian bảo trì máy móc thiết bị phức tạp.
2.1.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý
Giảm độ đục, khử màu, khử các chất ô nhiễm hòa tan (kim loại nặng) cặn lơ lửng và vi sinh vật kích thước nhỏ (10-7-10-8 cm) Các loại chất này tồn tại ở dạng phân tán và không thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian Để tăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì thêm vào nước thải một số hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt, polymer… Các chất này có tác dụng kết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn, nên sẽ lắng nhanh hơn
Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi tạo bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo các chất phân tán không tan gây ra màu Theo nghiên cứu của CIBA GELGY ServiceLimited (1993) thì phèn nhôm và phèn sắt có thể loại bỏ 40% COD và 80% Crom tổng cộng từ 0,6mg/l xuống còn 0,1mg/l Nghiên cứu Turkman (1991) cho thấy với liều lượng phèn sắt 500mg/l hiệu quả khử độ đục là 98,3%.
Hình 2.8 Cấu tạo của bể keo tụ tạo bông [8]
Đơn giản dễ sử dụng;
Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ tìm;
Hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng cao;
Áp dụng được cho các nhà máy có chất rắn lơ lửng, độ màu, kim loại nặng cao.
Tạo ra bùn thải là kim loại;
Tốn kinh phí trong việc vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý;
Không hiệu quả với nồng độ kim loại cao.
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn làm nền Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên. Điều kiện áp dụng
Trong xử lý nước thải, về nguyên tắc, tuyển nổi thường được sử dùng để khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
Hình 2.9 cấu tạo bể tuyển nổi [9]
Có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu bằng bộ phận vớt bọt.
Chi phí đầu tư, bảo dưỡng thiết bị cao;
Đòi hỏi kỹ thuật khi vận hành;
Cấu tạo phức tạp, quá trình kiểm soát áp suất khó khăn.
2.1.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học
Bảng 2.2 Ứng dụng quá trình xử lý hóa học
Trung hoà Để trung hoà các nước thải có độ kiềm hoặc axit cao.
Khử trùng Để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh Các phương pháp thường sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine, ozone…
MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CHẾ BIẾN THẢI THỦY SẢN ĐƯỢC ÁP DỤNG TẠI BÌNH ĐỊNH
2.2.1 Hệ thống xử lý nước thải tập trung làng nghề chế biến hải sản khô xuất khẩu Mỹ An
Sơ đồ dây chuyền công nghệ:
Hình 2.17 Sơ đồ xử lý nước thải tập trung của làng nghề chế biến hải sản khô xuất khẩu Mỹ An (Nguồn: Làng nghề chế biến hải sản khô xuất khẩu Mỹ An).
Bể sinh học thiếu khí
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải của các hộ dân trong làng nghề sẽ theo đường ống thu gom dẫn vào bể thu gom Sau đó, nước thải từ bể gom được bơm qua bể điều hòa Nước thải từ bể điều hòa được bơm qua bể keo tụ lắng 1 rồi dẫn qua bể sinh học thiếu khí tiếp đến là bể MBBR hiếu khí nước thải sau khi qua công đoạn xử lý bằng phương pháp sinh học được lắng và keo tụ lắng 2 rồi mới khử trùng đưa tới nguồn tiếp nhận Chức năng của các công trình.
- Bể thu gom: Vì lượng nước thải ra không liên tục và không đều nhau, do đó cần thiết phải xây dựng bể thu gom nước thải Bể gom có tác dụng tập trung nước thải, tạo thế năng để bơm nước thải sang các công trình tiếp theo.
- Bể điều hòa: Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và phụ thuộc vào nhiều loại nước thải của cơ sở, vì vậy cần thiết xây dựng bể điều hòa Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, làm giảm kích thước và chế độ làm việc ổn định cho các công đoạn xử lý phía sau, tránh hiện tượng quá tải.
- Bể keo tụ: Cho hóa chất vào nước thải tiếp xúc với nhau xảy ra các phản ứng thích hợp để tách các chất ô nhiễm trong nước thành bùn và sau đó lắng xuống tạo điều kiện cho các công trình xử lý sinh học đạt hiệu quả.
- Bể lắng: Lắng các bông cặn tạo ra trong quá trình keo tụ khi cho hóa chất vào nước thải.
- Bể sinh học thiếu khí: Bể có chức năng quang trọng trong xử lý nito có trong nước thải Công nghệ xử lý áp dụng trong bể Anoxic thường là nitrat hóa và khử nitrat. Ngoài ra bể sinh học thiếu khí còn có chức năng xử lý photpho Ở bể này, việc xử lý chất thải sẽ diễn ra các quá trình lên men cắt mạch, khử nitrat thành nito.
- Bể hiếu khí MBBR và Aerotank: Sử dụng các vật liệu làm giá thể cho sinh vật bám vào để sinh trưởng và phát triển là sự kết hợp giữa aerotank truyền thống và lọc sinh học hiếu khí Các giá thể này luôn chuyển động liên tục trong toàn thể tích ngăn nhờ các thiết bị thổi khí Mật độ vi sinh ngày càng gia tăng, hiệu quả xử lý ngày càng cao.
- Bể lắng thứ cấp: Nước thải sau khi xử lý sinh học có mang theo bùn hoạt tính cần phải loại bỏ trước khi đến công trình tiếp theo, vì vậy bể có nhiệm vụ lắng và tách bàn hoạt tính ra khỏi nước thải.
- Bể keo tụ: Tạo điều kiện cho hóa chất và chất rắn còn lại tiếp xúc với nhau xảy ra các phản ứng thích hợp để tách các chất ô nhiễm trong nước thành bùn và lắng xuống.
- Bể lắng thứ cấp: Lắng bông cặn tạo ra trong quá trình keo tụ hàm lượng bông cặn keo tụ ra trong quá trình phản ứng sẽ lắng xuồng đáy bể và được bơm ra bể thu
Nước thải ra nguồn nhận (sông Hà Thanh) Đạt QCVN 11:2015/BTNMT loại B
Nước thải từ các nguồn bùn mỗi ngày bằng bơm.
- Bể khử trùng: Tiêu diệt các VSV bằng Cholorin có trong nước thải trước khi thải ra môi trường
2.2.2 Hệ thống xử lý nước thải công ty TNHH Thủy sản An Hải
Hình 2.18 Sơ đồ xử lý nước thải thủy sản An Hải
(Nguồn: Cty TNHH An Hải)
- Hố gom: Nước thải từ các nguồn phát sinh theo mương dẫn của công ty qua song chắn rác thô đến hố thu gom được đặt âm sâu dưới đất, ở đây sẽ giữ lại cát và các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn để đảm bảo sự hoạt động ổn định của các công trình xử lý tiếp theo Sau đó nước được bơm lên bể điều hòa.
- Bể điều hòa: Tại bể điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải ra sẽ được điều hòa ổn định Trong bể, bố trí hệ thống sục khí nhằm ổn định nồng độ các hợp chất trong nước thải, giá trị pH sẽ được điều chỉnh đến thông số tối ưu để quá trình xử lý sinh học hoạt động tốt Nước thải tiếp tục được bơm vào bể UASB.
- Bể UASB: Tại đây các vi sinh vật ở dạng kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải (hiệu suất xử lý của bể UASB tính theo COD, BOD đạt 60 - 80%) thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản và khí Biogas
- Cụm bể Anoxic và Aerotank: Sau bể UASB nước thải được dẫn qua cụm bể anoxic và bể aerotank Bể anoxic kết hợp aerotank được lựa chọn để xử lý tổng hợp: khử BOD, nitrat hóa, khử NH4 + và khử NO3 - thành N2, khử Photpho Với việc lựa chọn bể bùn hoạt tính xử lý kết hợp đan xen giữa quá trình xử lý thiếu khí, hiếu khí sẽ tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng cacbon từ ngoài vào khi cần khử NO, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hóa khử NH4 + do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3 -.
- Bể lắng: Nước sau cụm bể anoxic - aerotank tự chảy vào bể lắng Bùn được giữ lại ở đáy bể lắng Một phần được tuần hoàn lại bể anoxic, một phần được đưa đến bể chứa bùn Tiếp theo, nước trong chảy qua bể trung gian để chuẩn bị quá trình lọc áp lực.
LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CHẾ BIẾN THỦY SẢN
PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Thông số nước thải đầu vào lựa chọn để thiết kế hệ thống xử lý nước thải được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.1 Các thông số đầu vào của hệ thống xử lý nước thải
Thành phần Đơn vị đo Nồng độ QCVN 11:2015/BTNMT
Nhận xét: Qua các thông số tính chất nước thải ta nhận thấy đây là loại nước thải có tính chất ô nhiễm cao, nhưng lại phù hợp với công nghệ xử lý sinh học thông qua tỷ lệ BOD5/COD = 0,75 > 0,5 Các nồng độ SS, BOD5, COD, Tổng nitơ, Phot pho đều vượt khá cao so với cột B QCVN 11:2015/BTNMT, cụ thề nồng độ COD vượt 8 lần,
SS vượt 1,5 lần, BOD5 vượt 18 lần, tổng nitơ vượt 2,2 lần, phot pho vượt 1,5 lần, coliform vượt 6 lần so với quy chuẩn Với yêu cầu nước thải sau xử lý đạt cột B, QCVN 11:2015/BTNMT.
3.1.2 Cơ sở lựa chọn công nghệ
3.1.2.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố sau
Thành phần và đặc tính của nước thải.
Tiêu chuẩn xả thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng (Nước đầu ra phải đạt cột
Phương pháp xử lý cặn.
Khả năng tận dụng các công trình có sẵn.
Điều kiện mặt bằng và địa điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng.
Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lí.
Chi phí đầu tư xây dựng, quản lí, vận hành và bảo trì.
3.1.2.2 Cơ sở đề xuất phương án
Xử lý COD và BOD: Các loại bể thường được sử dụng để xử lý BOD, COD như: Aerotank, bể UASB, công nghệ MBBR, công nghệ AAO, công nghệ SBR
Xử lý chất rắn lơ lửng: Chất rắn lơ lửng có thể được loại bỏ ở song chắn rác, các loại bể lắng, bể keo tụ tạo bông, bể tuyển nổi, bể lọc áp lực
Xử lý dầu mỡ: Dầu mỡ có thề được loại bỏ ở các loại bể tách dầu mỡ, bể tuyển nổi…
Xử lý cặn, bùn: Có thề dùng bể nén bùn với máy ép bùn hoặc sân phơi bùn…
Xử lý vi trùng, vi khuẩn gây bệnh: Khử trùng bằng hóa chất như chlorine hoặc javel, khử trùng bằng ozon, bằng tia UV
3.2 PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Hình 3.1 Sơ đồ qui trình hệ thống xử lý nước thải thủy sản
Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
- Song chắn rác và bể thu
Nước thải trong quá trình sản xuất qua song chắn rác về bể thu gom nước thải Rác thải sẽ được giữ lại và được công nhân vận hành lấy ra định kỳ Mức nước tại bể gom được tự động đo bằng thiết bị đo mức, làm cơ sở để điều khiển hoạt động của bơm bể gom cũng như số lượng bơm hoạt động Hai bơm nước thải đặt trong bể gom hoạt động luân phiên (1 bơm hoạt động, 1 bơm dừng), với thời gian hoạt động được tính tối đa là 85%, thời gian còn lại nghỉ hoàn toàn Rác tách loại từ song chắn rác được thu gom vào xe chứa rác và thải bỏ Sau đó nước thải được bơm vào bể điều hòa.
Bể điều hòa Máy thổi khí
Máy khuấy khuấy Bể Anoxic
Tuần hoàn nước Bùn tuần hoàn Aerotank
Do tính chất của nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và phụ thuộc nhiều vào loại nước thải của Cơ sở, vì vậy cần thiết xây dựng Bể điều hòa Nước thải vào bể điều hòa sẽ được làm cân bằng các thay đổi lớn về lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm và pH, bảo đảm cho công đoạn xử lý chính của HTXLNT hoạt động ổn định Bước ổn định này rất quan trọng vì bảo đảm được hoạt động đồng nhất của từng thiết bị xử lý và không gây xáo trộn trong quá trình sinh học, là nguyên nhân có thể ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật, và do đó ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý Để tránh hiện tượng yếm khí nước thải gây mùi khó chịu và để khuấy trộn đều nước thải trong bể, toàn bộ nước thải bể điều hòa được khuấy trộn gián đoạn bằng hệ thống sục khí.
Bể có chức năng quan trọng trong quá trình xử lý nitơ có trong nước thải Công nghệ xử lý áp dụng trong bể anoxic thường là nitrat hóa và khử nitrat Ngoài ra, bể thiếu khí anoxic còn có chức năng xử lý photpho Ở bể này, việc xử lý chất thải sẽ diễn ra các quá trình như lên men, cắt mạch, khử nitrat thành nitơ.
Nhiệm vụ xử lý triệt để các chất hữu cơ còn lại trong nước Trong bể, bùn hoạt tính diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải dưới sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí Trong bể có hệ thống sục khí trên khắp diện tích bể nhằm cung cấp oxy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển và phân giải các chất ô nhiễm Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan có trong nước để sinh trưởng Vi sinh vật phát triển thành quần thể dạng bông bùn dễ lắng gọi là bùn hoạt tính Khi vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tạo thành bùn hoạt tính dư Hàm lượng bùn hoạt tính nên duy trì ở nồng độ MLSS trong khoảng 2500 ÷ 4000 mg/l Do đó, tại bể Aerotank, một phần bùn dư từ bể lắng đợt hai sẽ được dẫn vào để bảo đảm nồng độ bùn nhất định trong bể.
Nước thải sau xử lý sinh học có mang theo bùn hoạt tính cần phải loại bỏ trước khi đến các công trình xử lý tiếp theo, vì vậy bể lắng có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải Tại đây nước được đưa vào ống trung tâm đi từ dưới lên sau đó phân phối ra vùng lắng, theo quán tính bùn có khối lượng lớn hơn sẽ lắng xuống đáy, nước trong đi lên Bùn sau khi lắng được thu vào hố thu cặn nhờ trọng lượng bùn và độ nghiêng của đáy bể cùng với sự hỗ trợ của cánh khuấy tốc độ chậm Bùn lắng trong hố thu cặn của bể lắng cũng được 1 bơm nhúng chìm trong bể bơm tuần hoàn về bểAerotank hoặc xả ra bể chứa bùn.
Nước sau khi lắng được chảy tràn qua máng răng cưa của bể lắng và tự chảy vào bể tiếp xúc khử trùng Tại bể tiếp xúc khử trùng, nước thải đã bị loại bỏ chất hữu cơ được hòa trộn với dung dịch chất khử trùng Chlorine nhằm diệt các vi khuẩn trong nước thải Nước sau khi qua bể khử trùng đạt cột B, QCVN 11:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến thủy sản; cuối cùng thải ra nguồn tiếp nhận.
TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24h vậy lượng nước thải đổ ra liên tục
Lưu lượng trung bình ngày: Q tb ngđ Q = 50 m ng 3 /ngđ
Lưu lượng trung bình giờ: Q h = 2,08 m 3 /h
Lưu lượng trung bình giây:Q s = 5,8.10 -4 m 3 /s
Lưu lượng giờ lớn nhất: Q max Q s K q
Trong đó Kq hệ số dự phòng nhằm tránh trường hợp nước thải đầu vào tăng lên đột ngột vượt mức cho phép nên ta có thể chọn Kq = 1,6 để đảm bảo cho các công trình xử lý phía sau không bị quá tải.
SONG CHẮN RÁC
Song chắn rác có nhiệm vụ tách các loại rác và tạp chất thô có kích thước lớn trong nước thải trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý phía sau Việc sử dụng song chắn rác trong các công trình xử lý nước thải tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng máy bơm.
Qmax s = m 3 /s a/ Tính mương dẫn nước
- Diện tích mặt ướt của mương với lưu lượng Qmax s :
V: vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác (m/s) quy phạm là 0.8 – 1 m/s (TCXD 7957 – 2008) chọn vận tốc tối ưu là V = 0.8m/s
- Thiết kế mương dẫn có chiều rộng b = 0,2 (m) = 200mm
- Chiều sâu mực nước trong mương dẫn: h max = F
- Chiều sâu xây dựng trước song chắn rác: hm = hmax + hbv = 5,8.10 -3 + 0,5 = 0,505 m = 505mm b/ Tính song chắn rác
- Song chắn rác có độ nghiêng một góc 60 0 so với mặt đất.
- Số khe hở cần thiết của song chắn rác:
Trong đó: n: Số khe hở cần thiết của song chắn rác
V:Vận tốc trung bình qua khe hở của song chắn rác Thường lấy từ 0,7 – 1 m/ s chọn 0,8 m/s b: Chiều rộng khe hở thường lấy từ 2,5 – 50 mm, chọn b = 16 mm k:Hệ số tính đến khả năng thu hẹp của dòng chảy hmax:Độ sâu nước ở chân song chắn tính bằng độ đầy trong mương dẫn nước đến song chắn rác.
- Chiều rộng của song chắn rác (Bs):
d: chiều dày thanh chắn d= 0,008 m = 8 mm
- Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
Tổn thất áp lực qua song chắn rác sạch ứng với lưu lượng nước thải qua song cực đại có xét đến hình dạng của thanh chắn ta có: h s =β×( d b ) 4 /3 × ( V 2g a 2 ) ×sin θ h s =1.67× ( 0 0 , , 008 016 ) 4/ 3 × ( 2×9 0,7 , 2 81 ) ×sin 60 o h s =1.67×0.39×0.025×0.866=0.014m
: Hệ số phụ thuộc hình dạng thanh chắn (Hoàng Huệ, xử lý nước thải, năm
2005) Chọn β = 1.67 d: Chiều rộng lớn nhất của thanh chắn chọn W = 0.008m = 8mm b: Chiều rộng bé nhất của 1 khe b= 0,016m = 16mm
Va: Vận tốc chảy qua khe hở Va = 0,7m/s
: Góc nghiêng của song chắn rác so với mặt phẳng nằm ngang
Ta có song chắn rác lấy rác thủ công có từ 45 – 60 0 , chọn = 60 0 [17]
- Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác :
Bm: Bề rộng mương dẫn, Bm = 0,2m = 200mm
Bs: Chiều rộng song chắn rác ,Bs = 0,304m = 304mm
: Góc mở rộng trước song chắn rác Theo quy phạm = 20
- Chiều dài mở rộng sau song chắn rác: l2= l1: 2 = 0,143 : 2 = 0,072m = 72mm
- Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác:
Lbl: Chiều dài buồng lắng chọn lbl = 1,5m = 1500mm
Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác:
H = h1 + hs + 0,5→H = 8.10 -3 + 0,014 + 0,5 = 0,522m = 522mm h: Chiều cao lớp nước trước song chắn rác hs: Tổn thất áp lực qua song chắn rác
0,5: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất
Bảng 4.1 Các thông số thiết kế song chắn rác
T Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị
2 Chiều rộng khe hở b mm 16
3 Chiều rộng song chắn rác Bs mm 304
4 Chiều dày thanh chắn rác d mm 8
5 Chiều dài ngăn mở rộng trước
6 Chiều dài ngăn mở rộng sau SCR l2 mm 72
7 Chiều dài xây dựng của mương đặt
8 Chiều sâu xây dựng của mương đặt SCR
Nước thải sau khi đi qua song chắn rác thì hàm lượng các chất BOD5, COD, TSS còn lại là:
BOD5 = 900 x (100% - 5%) = 855 mg/LCOD = 1200 x (100% - 5%) = 1140 mg/LTSS = 150 x (100% - 5%) = 142,5 mg/L
BỂ THU GOM
Tập trung nước thải trong nhà máy.
Chọn thời gian lưu nước: t = 6,5 giờ
- Thể tích hữu ích của hố thu max
Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 3,6m
- Chiều cao xây dựng của hố thu gom xd bv
- Kích thước của hố thu gom: L × B × Hxd = 2,1 × 1,8 × 3,6
- Thể tích xây dựng bể: 2,1 × 18 × 5,4
- Chọn ống dẫn nước vào hố thu gom
Chọn ống dẫn nước vào với vận tốc v = 1m/s, D = 800mm thì độ sâu đặt ống đối với nơi có nhiều xe cơ giới đi lại Hmin = 0,7m Vậy, Chọn H = 1m [18]
- Ống dẫn nước thải sang bể điều hòa
Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s (v =1 – 2,5m/s).
Tiết diện ướt của ống:
- Đường kính ống dẫn nước thải ra:
Chọn máy bơm: Qmax = 3,33m 3 /h = 9,28.10 -4 m 3 /s, cột áp H = 10m.
Q: Lưu lượng nước của một bơm, chọn 2 máy trong đó có một máy dự phòng nên lưu lượng một máy là:
Q = Qmax46.67 3600 = 9,28.10 -4 m 3 /s η: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn η= 0,8 ρ : Khối lượng riêng của nước 1000kg/m 3
Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (3kW).Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng.
Bảng 4.2 Tổng hợp tính toán bể thu gom
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước t Giờ 6,5
Kích thước bể thu gom
BỂ ĐIỀU HÒA
Việc sử dụng bể điều hòa trong qua trình xử lý mang lại một số thuận lợi sau:
Bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm trong nước thải.
Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học vì bể điều hòa có khả năng giảm thiểu hoặc loại bỏ hiện tượng vi sinh vật bị sốc do tải trọng đột ngột tăng cao, pha loãng các chất gây ức chế cho quá trình xử lý sinh học, ổn định hóa pH của nước thải mà không phải tốn nhiều hóa chất.
Nâng cao hiệu quả lắng cặn ở các bể lắng vì duy trì được tải trọng chất rắn vào các bể lắng là không đổi Giúp cho việc cấp nước vào bể sinh học được liên tục trong khoảng thời gian không có nước thải đổ về trạm xử lý.
Trong bể điều hòa thường được bố trí thiết bị khuấy trộn hoặc cấp khí nhằm tạo ra Sự xáo trộn đều các chất ô nhiễm trong toàn bộ thể tích nước thải, tránh việc lắng cặn trong bể.
Ngoài ra, cũng giúp cho việc oxy hóa một phần các chất ô nhiễm trong nước thải. Chức năng bể:
Làm cho nước thải trước khi chảy vào hệ thống xử lý luôn luôn ổn định cả về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
Hòa trộn đều nước thải bằng không khí thổi vào từ máy thổi khí thông qua các đĩa phân phối khí đặt chìm dưới đáy bể Ngoài việc thổi khí vào còn có tác dụng làm nguội nước thải.
Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà t = 12h (6 – 12h)
- Thể tích cần thiết của bể: ng
Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 2,7m
- Chiều cao xây dựng của bể:
H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 2,7 m hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,4m
- Kích thước của bể điều hoà: L × B × Hxd = 4m × 2,8m × 2,7m
- Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 4 × 2,8 × 3,1 = 20m 3
- Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa
Qkhí Q khí = qkk × W Trong đó: qkk: Lượng khí cần thiết để xáo trộn, q kk qkk = 0,01 – 0,015m 3 /m 3 phút
W: thể tích của bể điều hòa, W = 20m 3
Chọn hệ thống cấp khí gồm 1 ống chính nằm trên thành bể, 8 ống nhánh đặt dọc theo chiều rộng bể, các ống cách nhau 1,4m.
- Đường kính ống dẫn khí chính
v: tốc độ chuyển động của không khí trong mạng lưới ống phân phối, v = 10 - 15m/s, Chọn v = 10m/s (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai)
- Đường kính ống nhánh dẫn khí:
= 6,3.10 -3 m Chọn Dn = 20mm Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 75 mm, diện tích bề mặt F = 0,02m 2 , cường độ thổi khí 3,3lít/s đĩa.
- Số đĩa phân phối trong bể là:
Chọn n = 6 đĩa, chia làm 3 hàng, mỗi hàng 2 đĩa, mỗi tâm đĩa trên 1 hàng cách nhau 1m và tâm đĩa của hàng này cách hàng bên cạnh 0,5m.
- Máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức:
Htc = hd + hc + hf + H Trong đó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn hc: Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0,4m hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vượt quá 0,5m
H: Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 2m
Do đó áp lực cần thiết là:
Htc = 0,4 + 0,5 + 2 = 2,9m Tổng tổn thất là 2,9m cột nước Áp lực không khí là:
- Công suất máy thổi khí được tính như công thức sau:
Qkhí: Lưu lượng không khí, Qkhí = 4.10 -3 m 3 /s n: Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 k: Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 1,6
Sử dụng 2 máy thổi khí với công suất 2kW, 1 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phòng.
Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà
Nước thải được bơm sang bể Aerotank nhờ 2 bơm với lưu lượng nước thải là m 3 / h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: ng r
= 0,02m Chọn ống nhựa PVC có đường kính ∅ 70mm
Công suất của máy bơm:
Qs: Lưu lượng nước thải, m 3 /s
H: Chiều cao cột áp, H = 10m ρ: Khối lượng riêng của nước (kg/m 3 ) Η: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, Chọn η = 0,8
Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán)
Nthực N thực = N × 1,2 = 0,07 × 1,2 = 1,08 kW Chọn 2 bơm để bơm nước từ bể điều hòa sang bể Anoxic Một hoạt động, một dự phòng Công suất của mỗi bơm là 3kW.
Bảng 4.3 Tổng hợp tính toán bể điều hoà
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước của bể điều hoà T h 12
Kích thước bể điều hoà
Chiều cao xây dựng Hxd m 3,1
Số ống nhánh phân phối khí ống 8 Đường kính ống dẫn khí chính D mm 75 Đường kính ống nhánh dẫn khí D mm 20
Thể tích bể điều hòa Wt m 3 25
Công suất máy nén khí N kW 3
Bảng 4.4 Hiệu suất xử lý của bể điều hoà
COD BOD SS Đầu vào (mg/L) 1140 855 142,5
Hiệu suất (%) 10 10 0 Đầu ra (mg/l) 1026 769,5 142,5
BỂ ANOXIC
Xử lý N và P thông qua quá trình Nitrat hóa và Photphoril.
Hằng số động học vi sinh dị dưỡng tại 20 0 C (Lê Văn Cát, xử lý nước thải giàu hợp chất nito và photpho, NXB KHTN, 2007, bảng 9.6 trang 275).
Hằng số động học vi sinh tự dưỡng tại 20 0 C (Lê Văn Cát, xử lý nước thải giàu hợp chất nito và photpho, NXB KHTN, 2007, bảng 9.6 trang 275).
- Tính tốc độ phát triển cực đại của vi sinh Nitrosomonas: μ m =0,47×e 0,098(T −1) × DO
(Lê Văn Cát, xử lý nước thải giàu hợp chất nito và photpho, NXB KHTN, 2007, bảng 9.6 trang 272)
DO: Nồng độ oxy hòa tan trong nước, DO = 2mg/L;
KDO: Hằng số bán bão hòa của oxy KDO = 1 mg/L;
- Tính thời gian lưu tế bào tối thiểu cho quá trình oxy hóa (Hiếu khí):
Trong đó àm: Tốc độ phỏt triển cực đại của vi sinh Nitrosomonas, àm = 0,49;
N0: Nồng độ nito amoni đầu vào, N0 = 130 mg/L;
Kp,N: hệ số phân hủy nội bào ở 20 0 C, Kp,N = 0,05d -1
- Thời gian lưu tế bào θ c =θ c ,t ×1,1×1,3=2,3×1,1×1,3=3,3ngày
A: hệ số an toàn, A= 1,2 ÷ 2.0; chọn A 1,3;
P: Yếu tố giao động mức ô nhiễm, P = 1,1 ÷ 1,2; chọn P = 1,1 Ước tính thời gian lưu tế bào của cả hệ: θ s =F ×θ C =1,56×3,3=5,2ngày
F: Hệ số đặc trưng do sự đóng góp của giai đoạn xử lý hiếu khí, nó làm tăng thời gian lưu tế bào của hệ xử lý Đối với phần lớn hệ xử lý dinh dưỡng F có giá trị trong khoảng 1,4 ÷ 2 Hệ số F được tính:
Z: Phần thể tích của bể thiếu khí trong khối phản ứng tổng thể của hệ.
- Nồng độ BOD tan sau khi xử lý:
KS: Hằng số bán vận tốc, KS = 60 mgBOD/L kp,s: Hệ số phân hủy nội bào ở, 20 0 C Kp,s = 0,06 d -1
s: Thời gian lưu tế bào của cả hệ, s= 5,2
Ks: Tốc độ tăng trưởng ở, 20 0 C ks= 5
Ys: hiệu suất tăng trưởng tế bào, Ys = 0,6 SKHH/g NH4 +
Tính nồng độ amoni sau xử lý hiếu khí với giải thiết là toạn bộ TKN của đầu vào đều có khả năng được oxy hóa thành nitrat:
KN: Hằng số bán vận tốc ở, 20 0 C KN = 0,74 mg/L kp,N: Hệ số phân hủy nội bào ở 20 0 C Kp,N = 0,05 d -1
YN: Hiệu suất tăng trưởng tế bào (Sinh vật tự dưỡng), YN = 0,15 kN: Hệ số bán vận tốc ở 20 0 C, KN = 3 d -1
Lượng nito do vi sinh hấp thụ chỉ tính cho loại vi sinh dị dưỡng, bỏ qua loại tự dưỡng vì tỉ lệ của chúng trong tổng sinh khối thấp, giả thiết là hàm lượng nito trong tế bào chiếm 12%.
Ys: hiệu suất tăng trưởng tế bào, Ys = 0,6 SKHH/g NH4 +
S0: Nồng độ BOD đầu vào, S0 = 769,5 mg/L
S: Nồng độ BOD đầu ra, S = 3,94 mg/L
Xe: Nồng độ vi sinh sao lắng (50mg/L)
Nồng độ vi sinh hữu hiệu chiếm 50% của tổng.
Fn: Tỉ lệ hàm lượng nito trong sinh khối hữu hiệu (5÷12) chọn 12%.
Lượng hợp chất nito cần được oxy hóa NO (Nồng độ amoni cần oxy hóa thành nitrat)
NO = TNK– N – Nsk = 130 – 2,7 – 44,9 = 82,4 mg/L Trong đó:
NTK: Nito amoni đầu vào
Nsk: Nồng độ amoni sau khi xử lý hiếu khí
Chọn thời gian lưu nước của bể Anoxic: t = 4h (2 – 4h)
- Thể tích cần thiết của bể:
24 = 8,33m 3 Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 2,7 m
- Chiều cao xây dựng của bể:
H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 2,7 m hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,4 m
- Kích thước của bể Anoxic: L × B × Hxd = 4m × 2m × 2,7 m
- Thể tích thực của bể Anoxic: Wt = 4m× 2m× 23,1m
Bảng 4.5 Tổng hợp tính toán bể Anoxic
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Kích thước bể thu gom
BỂ AEROTANK
Phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ như H2S, các chất sunfit, ammoniac, nitơ… nhờ vi khuẩn hiếu khí tồn tại trong lớp bùn hoạt tính lơ lửng trong bể.
Các thông số vận hành:
- Nồng độ bùn trong bể, X = 2500 mg/L (X = 1500 – 4000mg/L Theo bảng 6-1, tính toán thiết kế hệ thống XLNT, TS.Trịnh Xuân Lai, 2009, trang 91).
- Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng II và cũng là nồng độ bùn tuần hoàn,
- Thời gian lưu nước của bùn hoạt tính trong công trình c = 10 ngày.
- Chế độ thuỷ lực của bể: khuấy trộn hoàn toàn.
- Giá trị các thông số động học:
Y: hệ số sinh trưởng cực đại, Y = 0,6
Kd: hệ số phân huỷ nội bào (ngày -1 ), Kd = 0,055
- Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng trôi ra khỏi bể là, z = 0,3
- Nước có đủ chất dinh dưỡng BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1
- Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào, Xo = 0
- Lượng COD còn lại sau quá trình xử lý hiếu khí ≤ 45 (mg/L)
- Lượng BOD còn lại sau quá trình xử lý hiếu khí ≤ 68 (mg/L)
Q: lưu lượng nước thải cần xử lý (m 3 /ngày)
Y: Hệ số năng suất sử dụng chất nền (mgVSV/mg cơ chất)
0: thời gian lưu bùn (ngày -1 )
So: nồng độ BOD5 đầu vào (mg/L)
S: nồng độ BOD5 đầu ra (mg/L)
X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể (mg/L)
Kd: hệ số phân huỷ nội bào (ngày -1 )
Chọn chiều sâu công tác Hct = 2,7 m
Chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,4m
Chiều cao xây dựng của bể: H = Hct + Hbv = 2,7 + 0,4 = 3,1 (m)
- Diện tích bề mặt của bể:
- Vậy bể Aerotank có kích thước như sau: L x B x H = 4 m x 3 m x 2,7 m
- Thời gian lưu nước trong mỗi bể Aerotank:
- Lượng bùn lơ lửng sinh ra khi khử BOD5:
Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức b c d
(mgVSS/mg BOD5) Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày theo BOD5
Abùn = Ybùn × Q × (So – S) = 0,46 × 50 × (769,5 – 5,5).10 -3 = 17,572(kg/ngày) Tổng lượng cặn sinh ra theo độ tro của cặn (theo SS)
Trong đó: z: độ tro của bùn hoạt tính, z = 0,3
- Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi (để xử lý)
Lượng bùn dư cần xử lý = tổng lượng bùn = lượng SS trôi ra khỏi bể lắng 2
= Abùn(SS) – Q x SSra x 10 -3 = 25,1– 50 x 49,9 x 10 -3 = 22,605 (kg/ngày)
- Lượng bùn xả ra hằng ngày: c x t r r
Qx: lượng bùn xả ra hằng ngày (m 3 /ngày)
Xt: nồng độ bùn tuần hoàn (mg/L)
X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể (mg/L)
Xr: nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải sau bể lắng 2 (mg/L)
0: thời gian lưu bùn trong bể r e c x t c
X: Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X = 3000 mg/L.
c : Thời gian lưu bùn c = 5,2 ngày
Xe: Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống Xe = 0,8 x SSra = 0,8 x 49,9 = 39,92 mg/L
Qe: Lưu lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng đợt II (Lượng nước thải ra khỏi hệ thống) Xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qe
- Lưu lượng bùn tuần hoàn Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ giá trị X = 3000 mg/l, ta có phương trình cân bằng khối lượng bùn hoạt tính đi vào và ra khỏi bể như sau:
Qv × Xo + Qt × Xt = (Qv + Qt) × X Trong đó:
Qv: lưu lượng nước thải đi vào bể (m 3 /ngày)
Xo: nồng độ bùn hoạt tính đi vào bể (mg/L)
Qt: lưu lượng bùn tuần hoàn (m 3 /ng.đ)
Xt: nồng đô bùn hoạt tính (mg/L)
X: nồng độ bùn cần duy trì trong bể
Trong thực tế nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đi vào bể Xo là không đáng kể, nên ta có:
Qt × Xt = (Qv + Qt) × X Suy ra hệ số bùn tuần hoàn là: t v t
- Vậy lưu lượng bùn tuần hoàn:
Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0,2-0,6 kg/kg. ngày) [22]
X: Hàm lượng SS trong bể, X = 3000.
(kgBOD5/m 3 ngày) Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8-1,92kgBOD5/m 3 ngày)
+ Nhu cầu oxygen theo lý thuyết i o o 3 bun
Trong đó: f: tỉ số chuyển đổi giữa BOD5 và COD, qui phạm f từ 0,45 – 0,68, chọn f 0,65 [3].
Abùn: lượng bùn hoạt tính sinh ra hằng ngày, Abùn = 17,572 (kg)
1,42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD o o 3 bun
+ Lượng oxi thực tế yêu cầu: s t o (T 20) s
Cs: nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 20 o C, Cs = 9.08 (mg/L)
C: nồng độ oxygen cần duy trì trong công trình, chọn C = 2 (mg/L) (qui phạm từ 1,5 - 2, [22]) α: hệ số điều chỉnh lượng oxygen ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước bể, chọn = 0,8 (qui phạm từ 0,6 – 0,94, [2]).
T: nhiệt độ của nước thải, T = 25 o C s t o (T 20) s
Lưu lượng oxi cần thiết:
Trong đó: f: hệ số an toàn từ 1,5 – 2, chọn f = 1,8.
OU: Công suất hoà tan oxi vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxi cho 1 m 3 không khí.
OU = Ou x h = 7 x 7 = 49 (gr O2/m 3 ) = 0,049 (kg O2/m 3 ) h: độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí, h= 7m.
Ou: Công suất hoà tan oxi vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxi cho 1 m 3 không khí.
Chọn thiết bị phân phối khí bọt khí nhỏ, Ou = 7 gr O2/m 3 m k t
Kiểm tra chỉ tiêu cấp khí
- Lượng không khí cần thiết để khử 1 kg BOD5
- Lưu lượng khí cấp cho 1 m 3 nước thải c k
- Thiết bị làm thoáng Đặt tại mỗi bể một bơm khí, lưu lượng của bơm là 2,755 m 3 /h = 0,008 m 3 /s
- Tính dàn phân phối khí
Chọn đĩa phân phối khí có d = 0,3m, qk = 5,04 m 3 /h = 1,4 l/s
- Số đĩa phân phối khí là:
Bố trí đĩa phân phối khí: chia làm 3 nhánh nhỏ, mỗi nhánh cách thành bể 0,75 m
- Số đĩa trên mỗi ống nhánh:
- Khoảng cách các đĩa trên một ống nhánh là:0,75m
- Khoảng cách giữa các ống nhánh là: 0,75m
Chọn vận tốc khí đi trong ống chính: v = 10 m/s Đường kính ống chính:
Chọn ống nhựa PVC có ∅20 mm
Chia thành 6 nhánh nhỏ, cách bể 1m, lưu lượng khí qua mỗi nhánh nhỏ là: k kn
(m 3 /ngày) Chọn vận tốc khí trong ống nhánh: vn = 10 m/s Đường kính ống nhánh:
Chọn ống nhựa PVC có ∅ 10 mm
Tính đường ống dẫn nước thải và đường ống dẫn bùn
- Đường ống dẫn nước thải ra và vào bể Đường kính ống dẫn nước:
[10] vn: vận tốc nước chảy trong ống trong điều kiện có bơm, chọn vn = 2,5 m/s ( qui phạm từ 2 – 3 m/s)
Chọn ống nhựa PVC có ∅ 70 mm Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn:
QT: lưu lượng bùn tuần hoàn, QT = 30 m 3 /ngày = 3,5.10 -4 m 3 /s vb: vận tốc bùn chảy trong ống, vb = 0,3 m/s
Chọn ống nhựa PVC có đường kính 100 mm
- Áp lực máy thổi khí:
H = hd+ hc +hf + H Trong đó: hd, hc: tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ của đường ống, không vượt quá 0,4m; chọn 0,4m. hf: tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, không vượt quá 0,5m, chọn hf 0,5m.
H: độ sâu lớp nước trong bể, H = 4,5 m
- Áp lực máy thổi khí:
Công suất của máy thổi khí:
(kW) Công suất tính toán của máy thổi khí:
(kW) η : hiệu suất của bơm, η = 0,73 – 0,93, chọn η = 0,8
Bảng 4.6 Các thông số thiết kế bể Aerotank
T Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị KT
T Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị KT
4 Đường kính ống dẫn khí chính Dôc mm 20
5 Đường kính ống dẫn khí nhánh Dôn mm 10
6 Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn Db mm 100
7 Khoảng cách giữa các đĩa trên một ống nhánh - mm 750
8 Khoảng cách giữa các ống nhánh - mm 750
9 Đường kính đĩa phân phối khí d mm 300
BỂ LẮNG SINH HỌC
Sau khi qua bể Aerotank, hầu hết các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải bị loại bỏ hoàn toàn Tuy nhiên, nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải là rất lớn, do vậy bùn hoạt tính và các chất lơ lửng sẽ được tách ở bể lắng đợt II Lắng và tách bùn ra khỏi nước thải, phần nước trong đưa qua hồ làm thoáng với thực vật Giữ lại MLVSS và SS ở lại dạng cặn lắng, lượng bùn lắng một phần tuần hoàn trở lại bể Aerotank, phần còn lại đưa vào bể nén bùn.
Chọn bể lắng đứng a/ Tính kích thước bể
- Diện tích ống trung tâm
Q: lưu lượng nước thải (m 3 /s) vt: vận tốc nước trong ống trung tâm, vt = 30 mm/s = 0,03 m/s (Xử lý nước thải, TS.Hoàng Huệ, 1996). α: hệ số tuần hoàn, α= 0,67
- Chiều cao ống trung tâm bằng chiều cao lớp nước trong bể
HL = ht = v × t (m) Trong đó: v: vận tốc nước chảy vào, v = 0,6 mm/s = 0,0006 m/s t: thời gian lưu nước trong bể, t = 1 – 2h, chọn t = 1,6h
- Thể tích tổng cộng của bể lắng
Q: lưu lượng nước thải, Q = 3,33 m 3 /h α: hệ số không điều hoà, α= 0,75
- Tổng diện tích hữu ích của bể
- Diện tích tổng quát của bể lắng
- Đường kính ống trung tâm
(Nguồn: Theo công thức 4-28, xử lý nước thải, Hoàng Huệ, 2005)
- Đường kính hình loe của ống phân phối trung tâm bằng chiều cao hình loe ống trung tâm: dl = hl = 1,35 x dT = 1,35 x 0,25 = 0,34 (m)
- Đường kính tấm chắn của ống trung tâm: dtc = 1,3 x dl = 1,3 x 0,34 = 0,442 (m)
- Khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chắn, chọn = 0,3, (Qui phạm từ 0,25-0,5, Lâm Minh Triết ).
HL: chiều cao phần lắng
- Chiều cao phần hình chóp ở đáy bể
- Chiều cao tổng cộng của bể lắng: H = 3,9 (m)
- Thể tích phần chứa bùn:
- Thời gian lưu bùn trong bể: tbùn bun xa t
Qxả: lưu lượng bùn xả ra ngoài, Qxả = 0,3 m 3 /h
Qt: lưu lượng bùn tuần hoàn, Qt = 1,25 m 3 /h Tính máng thu nước: Máng thu nước được đặt xung quanh thành bể có đường kính bằng 0,8 đường kính bể.
- Đường kính máng thu nước:
- Chiều rộng máng thu nước: rm D dm 1,9 1,52
- Chọn chiều cao của máng thu nước: hm = 0,4 (m)
- Diện tích mặt cắt ngang của máng thu nước
- Chiều dài máng thu nước
Tại bể lắng 2 có đặt 2 bơm để bơm bùn tuần hoàn về bể Aerotank và bơm bùn về bể nén bùn.
- Công suất của máy bơm: g H Q
Q: lưu lượng bùn trung bình, m 3 /s ρ : khối lượng riêng của chất lỏng
Bùn: ρ = 1006 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s 2 η : hiệu suất của bơm, η = 0,73 – 0,93, chọn η = 0,8
H = hd + H = 2,7 + 5,42 = 8,12 (m) hdd: Tổn thất áp lực trong ống: hdd = 2,7m
- Công suất thực tế của máy bơm
Bảng 4.7 Các thông số thiết kế bể lắng 2
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước bể lắng t Giờ 1,6
Thể tích bể lắng Wt m 3 21,25
BỂ KHỬ TRÙNG
Nước thải được chuyển qua giai đoạn khử trùng bằng Clo để đảm bảo lượng vi khuẩn đầu ra dưới mức cho phép xả thải ra nguồn tiếp nhận.
Trong nước Clo dễ phân hủy tạo thành axit hypocloric HOCl rất yếu, không bền, dễ phân hủy thành HCl và O2
Cl2 + H2O HOCl + HCl HOCl HCl + O2
Hoặc HOCl H + + OCl - Các chất HOCl, H + và OCl - đều là những chất có khả năng oxy hoá mạnh tiêu diệt vi trùng.
Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải: Ya = 1000
Ya: Lượng Clo cần thiết để khử trùng nước thải, kg/h
Q: Lưu lượng nước thải tính toán, m 3 /h
Qmax = 3,33 m 3 /h a: liều lượng hoạt tính lấy theo TCXD 51 – 84
- Thời gian lưu nước trong bể phản ứng t = 30 phút
- Thể tích hữu ích của bể là :
- Chiều sâu lớp nước trong bể chọn là H = 0,5 m
- Diện tích mặt thoáng của bể phản ứng là: Ftx = 5,4 m 2 Để đảm bảo cặn không lắng xuống đáy bể ta phải thiết kế bể có nước chảy với vận tốc 2- 4,5 m/phút
- Chiều dài bể khử trùng: L = B
Chiều dài mỗi vách ngăn là : l = 5m
Bảng 4.8 Thông số xây dựng bể khử trùng
Thông số Đơn vị Số liệu
Thời gian tiếp xúc Giờ 0,63
BỂ CHỨA BÙN
Bể cô đặc cặn bằng trọng lực làm việc như bể lắng đứng hình chữ nhật Bể này được thiết kế với mục đích tách bớt nước tự do ra khỏi hỗn hợp bùn cặn làm giảm độ ẩm, giảm thể tích của bùn.
- Nồng độ bùn hoạt tính dư: Xt = Xw = Xr = 6750 mg/L.
- Hệ số tuần hoàn = 0,5 – 1,5 Chọn = 0,7 Do đó lưu lượng bùn tuần hoàn:
- Do đó, lượng bùn xả ra từ bể lắng là: Qw = 29,29 m 3 /ngày
Dung tích cần thiết của bể chứa bùn được tính theo công thức:
V = Qw x t = 29,29 x ẵ ngày = 55,58 m 3 Trong đú: t là thời gian lưu bựn, chọn t = ẵ ngày.
- Bể chứa bùn được thiết kế có dạng hình vuông trên mặt bằng, kích thước bể:
L = B = 3,5m Chiều cao bảo vệ: hbv= 0,5 m.
Chiều cao xây dựng bể: Hxd = 3,9m
Thể tích xây dựng bể: Vxd= L x B x Hxd = 2,2 x 1,8 x 3,9
Phần đáy bể được thiết kế với độ dốc 45% để tiện lợi cho quá trình tháo bùn.
TÍNH TOÁN KINH PHÍ
CHI PHÍ ĐẦU TƯ
Hệ thống xử lý là một công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép (BTCT) nên có thể ước tính theo thể tích công trình Giá thành dự kiến xây dựng dùng để tính toán sơ bộ là 2.000.000 (VNĐ/m 3 xây dựng bằng BTCT và phụ gia chống thấm) Dưới dây là bảng dự kiến chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải thủy sản.
Bảng 5.1 Dự kiến chi phí xây dựng hệ thống xử lý
T Công trình Loại vật liệu Đơn vị Thể tích
5.1.2 Chi phí đầu tư trang thiết bị
Bảng 5.2 Dự kiến chi phí trang thiết bị
Stt Tên thiết bị Số lượng
(cái) Đơn giá (triệu VNĐ)
Bơm chìm 2 20 40 Đĩa phân phối khí 6 0,190 1,14
Bơm chìm 2 25 50 Đĩa thổi khí 9 0,33 2,97
6 Bể lắng đứng 2 Ống trung tâm 1 8 8
Stt Tên thiết bị Số lượng
(cái) Đơn giá (triệu VNĐ)
Máng răng cưa 1 4,5 4,5 Ống trung tâm 1 6 6
8 Hệ thống châm hóa chất
Hệ thống đường ống, van, vi sinh, các loại điều kiện.
Vận chuyển, lắp đặt, hướng dẫn vận hành,
Tổng chi phí đầu tư xây dựng và chi phí máy móc thiết bị
Chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 20 năm, chi phí máy móc thiết bị khấu hao trong 15 năm:
Sđầu tư = TKH = 341.742.000/20 + 663.110.000/15 = 61.000.000 (VNĐ/năm)
CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH
Bảng 5.3 Dự điện năng tiêu thụ trong ngày
STT Hạng mục Số lượng Công suất
Thời gian hoạt động (h/ngày) Điện năng tiêu thụ (KW/ngày)
2 Bơm nước thải điều hòa 2 1,5 8 24
3 Máy thổi khí điều hòa 2 4 24 192
4 Máy khuấy chìm bể Anoxic 2 1,5 24 72
7 Bơm tuần hoàn bể lắng 2 1,5 16 48
8 Bơm bùn bể lắng bùn 1 0,55 2 1,1
Chi phí điện 1 ngày là 682,1 × 1.200 = 818.520 VNĐ
Chi phí điện 1 năm là 682,1 × 1.200 × 365 = 298.759.800 VNĐ
Bảng 5.4 Dự tính chi phí hóa chất
Stt Hóa chất Lượng tiêu thụ Đơn giá
Chi phí hóa chất cho 1 năm: 2.190.000 VNĐ
Với một hệ thống xử lý nước thải cần 1 kỹ sư và 1 công nhân vận hành hệ thống với mức lương.
- Kỹ sư: 8 triệu VNĐ/tháng.
- Công nhân: 6 triệu VNĐ/tháng.
5.2.4 Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng
Quá trình vận hành nhà máy cần đến sự bảo dưỡng, bảo trì máy móc định kỳ, có thể ước tính chi phí bảo dưỡng chiếm 2% chi phí xây dựng và chi phí thiết bị:18.615.800 VNĐ/năm.