DO AN XU LY NUOC THAI MIA DUONG

xử lý nước thải nhà máy mía đường

CHƯƠNG I PHẦN MỞ ĐẦU

I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta Trong năm 1998, cả nước đã sản xuất được 700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước

Trước năm 1990, hầu hết trang thiết bị, máy móc, dây chuyền công nghệ trong các nhà máy đường đều cũ kỷ, lạc hậu, trình độ và chất lượng sản phẩm còn thấp Trong những năm gần đây, do sự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm

Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một lương lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm

ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận

Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp đường ở dạng vô cơ Khi thải ra môi trường tự nhiên, các chất này có khả năng lắng và tạo thành một lớp dày ở đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật làm thức ăn cho cá Lớp bùn lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxy trong nước và tạo ra các lọai khí như H2S, CO2, CH4 ngoài ra, trong nước thải còn chứa một lượng đường khá lớn gây ô nhiễm nguồn nước

Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trường, đề tài về xử lý nước thải ngành công nghiệp mía đường mang tính thực tế Đề tài sẽ góp phần đưa ra các quy trình xử lý chung cho loại nước thải này, giúp các nhà máy có thể tự xử lý trước khi xả ra cống thóat chung, nhằm thực hiện tốt những quy định về môi trường của nhà nước

I.2 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN

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

 Nội dung của đề tài

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

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

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

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

II.1 TỔNG QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

Nguyên liệu để sản xuất là mía

Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Việc chế biến đường phải thực hiện nhanh, ngay trong mùa thu họach để tránh thất thóat sản lượng và chất lượng đường Công nghiệp chế biến đường họat động theo mùa vụ do đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vào mùa thu họach Quy trình cộng nghệ sản xuất đường gồm hai giai đọan:sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh luyện

II.1.1 Thành phần của mía và nước mía

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

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

Nước mía có màu do các nguyên nhân sau

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

Do các phản ứng phân hủy hóa học:

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

Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác

Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu xanh lục Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị lọai bỏ bằng phương pháp lọc

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

H2 SO4

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

Tanin hòa tan trong nước mía , có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt sẽ biến thành sẫm màu Dưới tác dụng của nhiệt độ tanin bị phân hủy thành catehol, kết hợp với kiềm thành protocatechuic Khi đun trong môi trường axit phân hủy thành các hợp chất giốngsaccharetin

Ơû nhiệt độ cao hơn 200o C, đường sucrose và hai lọai đường khử (glucose và fructose) bị caramen hóa và tạo màu đen Ơû nhiệt độ cao hơn

55o C, đường khử đã bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền

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

Độ đục :được lọai bằng phương pháp nhiệt và lọc

Nhựa và pectin, muối của các axít hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được lọai bỏ bằng phương pháp xử lý với vôi

II.1.2 Hóa chất làm trong và tẩy màu

 Vôi CaCO 2 :

Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía

Phản ứng với axit phốtphoric tạo Ca3(PO4)2

Kết hợp với hợp chất nitơ và pectin tạo kết tủa

Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin.Tác dụng với sucrose tạo saccharates, glucosates

 Khí SO 2 :

Trung hòa lượng vôi thừa:

CA(OH) + H SO = CaSO + H O

 Khí CO 2 :

Hấp phụ chất tạo màu

 H 3 PO 4 :

Kết hợp với vôi để làm trong nước mía

 Hóa chất tẩy màu:

Dùng Na2S2O4:

II.1.3 Công nghệ sản xuất đường thô:

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

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

13- Bột giấy, tấm xơ ép từi bã mía

 Nhựa, bê tông từ bã mía

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

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

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

 Nhóm A: nước thải có độ nhiễm bẩn không cao, chủ yếu có nhiều chất lơ lửng ở dạng vơ cơ nên chỉ cần lọc sơ bộ qua song chắn rác và lắng tiếp xúc để lọai bỏ chất lơ lửng, sau đó trộn với nước thải đã xử lý và nước ngưng tụ rồi xả ra nguồn tiếp nhận

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

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

II.1.4 Công nghệ sản xuất đường tinh luyện

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

 Rửa và hòa tan

 Làm sạch

 Kết tinh và hoàn tất

a.Rửa và hòa tan:

 Rửa:làm sạch lớp phim mạch bên ngoài hạt đường thô để nâng

cao tinh độ của đường

 Hòa tan:Đường sau khi ly tâm được hòa tan vào nước thành

dung dịch nước đường nguyên chất để đến khâu hóa chế

b.Làm trong và làm sạch:

 Làm trong:Nước đường nguyên chất được xử lý bằng các chất

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

 Làm sạch:Nước đường sau khi lắng trong được cho thêm than

hoạt tính và bột trợ lọc để khử màu và tăng cường khả năng làm trong Nước đường sau lọc gọi là sirô tinh lọc

c.Kết tinh và hoàn tất:

Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ sirô tinh lọc và đưa dung dịch đến trạng thái bão hòa, sản phẩm nhận được sau khi nấu đường là đường non gồm tinh thể đường và mật cái

Quá trình kết tinh đường gồm có:

 Cô đặc sirô

 Tạo mầm tinh thể

 Nuôi tinh thể

 Cô đặc cuối cùng

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

Ngành đường của Việt Nam nhìn chung khá lạc hậu so với thế giới Trước 1954, toàn bộ miền Bắc không có nhà máy đường nào Sau 1975, ở miền Nam đã phục hồi lại các nhà máy đường Bình Dương, Hiệp Hòa, Phan Rang, Khánh Hội, Biên Hòa; xây dựng mới các nhà máy đường La Ngà, Lam Sơn, Tây Ninh.Ngoài các nhà máy lớn còn có nhiều cơ sở sản xuất đường mía thủ công, thô sơ, năng suất thấp ở các vùng trồng mía

pháp làm trong :bằng vôi, sunfit và cacbonat Phương pháp dùng vôi hầu hết

còn dùng trong các cơ sở sản xuất nhỏ, trình độ kém, chủ yếu sản xuất mật

vàng và mật trầm

Công nghiệp sản xuất mía đường ở Việt Nam là ngành gây ô nhiễm

khá lớn do công nghệ lạc hậu, thiết bị rò rỉ nhiều lại không có bất cứ thiết bị

xử lý nào, trong số các chất ô nhiễm có bụi khói lò hơi, bùn lọc, nước thải,

khí thoát ra từ các tháp phản ứng sunfit hóa và cacbonat hóa Riêng bã mía

được dùng làm nhiên liệu hoặc để sản xuất giấy bìa, còn mật rỉ được lên

men để chế biến cồn

Bảng dưới đây thống kê một số nhà máy đường lớn và khối lượng

nước thải của chúng:

Bảng Các nhà máy lớn thuộc ngành công nghiệp đường ở miền Nam

Nhà

máy Địa chỉ Năng suất tấn/ngày Trình độ công nghệ Định mức tiêu

thụ/tấn đường

Nước thải

m3/giờ

Ghi chúĐịa

phương

liệuQuảng

-Mía-Vôi tôi-Lưu hùynh

Hòa Long An + Đường:125Mía: 1.500 Sunfit hóa -Mía-Vôi tôi

-Lưu hùynh

Hòa Đồng Nai + Đường:200

II.3 NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT ĐƯỜNG

Do đặc điểm của công nghệ sản xuất đường, ngoài các bã lắng, bã

bùn, bã lọc được tách riêng, nước thải được phân thành các nhóm sau:

II.3.1 Nước thải từ khu ép mía

Ở đây, nước dùng để ngâm ép đường trong mía và làm mát các ổ trục của máy ép Lọai nước thải này có BOD cao(do có đường thất thoát) và có chứa dầu mỡ.

II.3.2 Nước thải rửa lọc, làm mát, rửa thiết bị và rửa sàn

Nước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá trị BOD và chất lơ lửng cao

Nước làm mát được dùng với lượng lớn và thường được tuần hoàn hầu hết hoặc một phần trong quy trình sản xuất Nước làm mát thường nhiễm bẩn một số chất hữu cơ bay hơi từ nước đường đun sôi trong nồi nấu hoặc nồi chân không Nước chảy tràn từ các tháp làm mát thường có giá trị BOD thấp Tuy nhiên, do chế độ bảo dưỡng kém và điều kiện vận hành không tốt nên có lượng đường đáng kể thất thoát trong nước làm mát Lượng nước này sẽ được thải đi

Nước rò rỉ và nước rửa sàn, rửa thiết bị tuy có lưu lượng thấp và được xả định kỳ nhưng có hàm lượng BOD rất cao

II.3.3 Nước thải khu lò hơi

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

II.3.4 Đặc trưng của nước thải nhà máy đường

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

Bảng BOD 5 trong nước thải ngành công nghiệp đường

Các loại nước thải NM đường thô(mg/L) NM tinh chế đường (mg/L)Nước rửa mía cây 20-30

Nước rửa xe các loại - 15.000-18.000

Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ Nước rửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất vô cơ Trong điều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội, rửa than và nước thải từ các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng không đáng kể Chỉ có một phần than hoạt tính bị thất thoát theo nước, một

ít bột trợ lọc, vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửng trong nước Nhưng trong điều kiện các thiết bị lạc hậu, bị rò rỉ thì hàm lượng các chất rắn huyền phù trong nước thải có thể tăng cao

Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit Trong trường hợp ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO3

Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất thoát lượng đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy Ngoài ra còn có các chất màu anion và cation(chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất không đường dạng hữu cơ(các axit hữu cơ), dạng vô cơ(Na2O, SiO2, P2O5,

Ca, Mg và K2O) Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều ion

H+, OH-

Dựa vào đặc tính của nước thải, và yêu cầu mức độ xử lý đặt ra : nước thải phải đạt tiêu chuẩn xả thải loại B(TCVN 5945-1995) trong đó quy định giới hạn xả thải của các chất như sau:

Bảng tổng kết chất lượng nước thải nhà máy đường

Stt Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn(lọai B)

Theo tin trên báo Tuổi Trẻ, số ra ngày 23/2/1999, Nhà máy đường Sóc Trăng phối hợp với Trung Tâm Công Nghệ Khoa Học và Môi Trường Quốc Gia vừa thử nghiệm thành công và đưa vào sản xuất loại phân hữu cơ

vi sinh từ bã bùn Đây cũng là một biện pháp giải quyết chất thải ô nhiễm của Nhà máy đường rất hiệu quả, với giá thành phân bón lót là 1.000đ/kg, và phân bón thúc là 1.300đ/kg

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

Hiện nay, phần lớn các nhà máy đường và nhiều tổ hợp sản xuất tư nhân chưa có hệ thống xử lý nước thải Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao, nước thải nhà máy đường đã và đang làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận

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

 Fructoze, C6H12O6 tan trong nước

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

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

Trong quá trình công nghệ sản xuất đường, ở nhiệt độ cao hơn 550C các loại đường glucose và fructoze bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền Ơû nhiệt độ cao hơn 2000C, chúng chuyển thành caramen(C12H18O9)n Đây là dạng bột chảy hoặc tan vào nước, có màu nâu sẫm, vị đắng Phần lớn các sản phẩm phân hủy của đường khử có phân tử lượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh Để chuyển hóa chúng, vi sinh phải phân rã chúng thành nhiều mảnh nhỏ để có thể thấm vào tế bào Quá trình phân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi thời gian phân hủy dài hơn, nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch trong nguồn tiếp nhận Các chất

lơ lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng xuống đáy nguồn nước Quá trình phân hủy kỵ khí các chất này sẽ làm cho nước có màu đen và có mùi

H2S

Ngoài ra, nước thải nhà máy đường còn có nhiệt độ cao, làm ức chế hoạt động của vi sinh vật nước Trong nước thải có chứa các sản phẩm của lưu huỳnh và đôi khi có lẫn dầu mỡ của khu ép mía Ngày 26/11/1998, Chương trình công nghệ và môi trường Đài truyền hình tỉnh Bình Dương có báo động về tình hình ô nhiễm nước thải do nhà máy đường Bình Dương gây

ra trên Rạch Bà Lụa, thuộc phường Phú Thọ, thị xã Thủ Dầu Một Với khối lượng lớn nước thải chưa xử lý được thải ra hàng ngày, Rạch Bà Lụa không đủ khả năng tự làm sạch và hậu quả là trong khu vực lân cận điểm xả, thực vật nước không phát triển được, một số loài thủy sinh bị chết Biện pháp hữu hiệu nhất là quản lý tố quy trình sản xuất nhằm hạn chế tải lượng các chất ô nhiễm được đưa vào nước Ngoài ra, cần phải xử lý nước thải nhà máy đường để góp phần bảo vệ môi trường

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

Theo các tài liệu nghiên cứu, chất lượng và lưu lượng nước thải tổng hợp của nhà máy đường thay đổi nhiều trong ngày Trong đó chất ô nhiễm hữu cơ đóng vai trò chủ yếu Do thành phần nước thải của nhiều công đọan trong nhà máy đường rất khác nhau nên dây chuyền công nghệ xử lý được đề nghị trong các tài liệu tham khảo là:

III.1 Lựa chọn quy trình công nghệ

Một cách tổng quát, thì cả 2 phương án trên đều là những mô hình xử lý nước thải đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam Hai phương án đều có thể vận hành dễ dàng trong điều kiện nước ta Đối với dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể aerotank thì ta chú ý đến liều lượng bùn, lưu lượng khí

… phải điều chỉnh ngay khi cần thiết Còn đối với dây chuyền xử lý sử dụng biofil thì ta chú ý đến khả năng xử lý của lớp vật kiệu lọc, việc quản lý phải bao gồm cả vịêc vệ sinh và thay thế lớp vật liệu lọc nếu cần

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

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

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

III.2 Thuyết minh quy trình công nghệ:

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

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

Nước thải được bơm qua bể điều hòa, trước khi qua bể điều hòa nước thải được bơm qua trống lọc, lưu lượng nước thải ra sẽ được điều hòa ổn định Tại đây nước thải được thổi khí để làm thoáng sơ bộ và phân bố chất bẩn đồng đều khắp bể

Sau đó tiếp tục bơm nước thải qua bể lắng 1 để loại bỏ 1 phần BOD5 , COD và SS Tiếp tục, nước thải tự chảy qua bể kị khí kiểu đệm bùn chảy ngược UASB để xử lí sơ bộ nhờ áp lực thủy tĩnh , vì nước thải mía đường có đặc trưng là COD đầu vào rất lớn 7000 mg/l Sau khi xử lí yếm khí , đầu ra bể UASB là khí sinh học được thu giữ lại làm biogas , phần nước đã được giảm bớt tải lượng chất hữu cơ tự chảy qua aerotank để xử lí hiếu khí Tại đây xảy ra quá trình xử lí sinh học , khí được thổi vào bể bằng các đĩa phân phối khí nhằm tăng cường sự xáo trộn chất bẩn và oxi trong không khí đồng thời giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng

Sau thời gian lưu, nước từ aerotank tự chảy qua bể lắng 2 để lắng bùn Tiếp theo, nước trong từ máng thu nước aerotank tự chảy qua bể

tiếp xúc , khử trùng bằng Clo với dư lượng là 0,5 mg/l , sau 30 phút chảy ra cống thu nước và chảy vào mạng lưới thoát nước chung của thành phố

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

III.3 Mô tả các công trình đơn vị:

III.3.1 Song chắn rác

Để tách bã mía trong nước thải người ta dùng song chắn rác Hiệu suất của quá trình tách chất rắn bằng phương pháp này phụ thuộc vào các yếu tố sau:

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

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

Đối với nước thải nhà máy đường, có thể dùng song chắn rác với các thanh đan xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước trước hầm bơm và cào rác thủ công Rác thu được có thể thu hồi cùng với bã mía tại khu ép mía để chế biến thàng các sản phẩm phụ như làm bột giấy, làm chất độn trong sản xuất vật liệu xây dựng

 Ưu điểm:

o Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt

o Giữ lại tất cả các tạp vật lớn

 Nhược điểm:

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

o Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian

o Phải xử lý rác thứ cấp

III.3.2 Hố thu gom

Thu gom nước thải từ các dây chuyền sản xuất và nước thải

sinh hoạt của nhà máy Giúp cho hệ thống xử lý nước hoạt động ổn định và hiệu qua

III.3.3 Bể lắng cát

Loại bỏ cát và những mảnh vụn vô cơ khó phân hủy trong nước thải Cát sau đó được đem qua sân phơi cát

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

Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng 1

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

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

III.3.5 Bể lắng 1

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

III.3.6 Bể UASB

- UASB là bể xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn, phát triển mạnh ở Hà Lan Xử lý bằng phương pháp kị khí là phương pháp được ứng dụng để xử lý các loại chất thải có hàm lượng hữu cơ tương đối cao, khả năng phân hủy sinh học tốt, nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng mới

- Vì quá trình phân hủy kị khí dưới tác dụng của bùn hoạt tính là quá trình sinh học phức tạp trong môi trường không có oxi, nên bùn nuôi cấy ban đầu phải có độ hoạt tính methane Độ hoạt tính methane càng cao thì thời gian khởi động (thời gian vận hành ban đầu đạt đến tải trọng thiết kế) càng ngắn Bùn hoạt tính dùng cho bể UASB nên lấy bùn hạt hoặc bùn lấy từ một bể xử lý kị khí là tốt nhất, có thể sử dụng bùn chứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bể tự hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng

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

- Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần tính chất nước thải cần xử lý cụ thể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân hủy sinh học của nước thải, tính đệm, hàm lượng chất dinh dưỡng, hàm lượng cặn lơ lửng, các hợp chất độc, nhiệt độ nước thải …

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

- UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng SS lớn Khi nồng độ cặn lơ lửng lớn hơn 3000 mg/L, cặn này khó có thể phân

gây trở ngại cho quá trình phân hủy nước thải Tuy nhiên, nếu lượng cặn này bị cuốn trôi ra khỏi bể thì không có trở ngại gì Cặn lơ lửng sẽ lưu lại trong bể hay không tùy thuộc vào kích thước hạt cặn và hạt bùn nuôi cấy Khi kích thước của hai loại cặn này gần như nhau, cặn lơ lửng sẽ tích lại trong bể Khi sử dụng bùn hạt, cặn lơ lửng sẽ dễ dàng bị cuốn trôi ra khỏi bể Đôi khi, lượng cặn lơ lửng này có thể bị phân hủy trong bể Lúc đó, cần biết tốc độ phân hủy của chúng để tính thời gian lưu cặn trong bể.

- UASB không thích hợp với nước thải có hàm lượng amonia lớn hơn 2.000 mg/L hoặc nước thải có hàm lượng sunphate vượt quá 500 mg/L ( tỉ số COD/SO42- < = 5) Bản thân sunphate không gây độc nhưng do

vi khuẩn khử sunphate dễ dàng chuyển hóa SO42- thành H2S Khi hàm lượng

SO42- không quá cao (hoặc tỉ số COD/SO42- không vượt quá 10), sẽ không ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí

- Dựa vào các yếu tố trên có thể khẳng định sử dụng UASB cho công nghệ sử lý nước thải mía đường là hợp lý

III.3.7 Bể aerotank

Tùy thuộc vào loại chất ô nhiễm có thể sử dụng bể aerotank với các

vi sinh vật được nuôi cấy trong bùn hoạt tính để oxy hóa chất hữu cơ trong điều kiện nhân tạo Mô hình này được thực hiện bằng cách cung cấp oxy cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển qua việc tiêu thụ chất hữu cơ

Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa chất hữu cơ chứa trong nước thải Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể aerotank hoạt động Sau bể aerotank nước thải vào bể lắng đợt 2 để tách bùn hoạt tính Ơû đây, một phần bùn lắng được đưa trở lại bể aerotank để tạo mầm vi sinh vật trong bể, phần khác đưa tới bể nén bùn

Khối lượng bùn tuần hoàn và lượng không khí cần cung cấp phụ thuộc vào mức độ yêu cầu xử lý của nước thải

Hiệu quả xử lý BOD5 =90-95%

Việc lựa chọn công nghệ xử lý tùy theo thành phần tính chất nước thải, chi phí đầu tư quản lý và diện tích mặt bằng khu xử lý

III.3.8 Bể lắng II

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

Thường có dạng tròn ( bể lắng đứng ,bể radial ) , dạng hình chữ nhật ( bể lắng ngang ).Bể lắng ngang , chữ nhật thường có hiệu quả lắng

thấp hơn bể lắng tròn vì cặn lắng tích lũy ở các góc bể thường bị máy gạt cặn khuấy động trôi theo dòng nước vào máng thu nước ra

III.3.9 Bể nén bùn

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

CHƯƠNG IV.TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH DƠN VỊ:

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

BOD 5 giảm 45%(ban đầu là 5000mg/l)

COD giảm 43% (ban đầu là7000mg/l)

SS giảm 80% (ban đầu là 1250mg/l)

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

IV.1 Tính bể UASB

700 4000

COD

COD COD

E

Lượng COD cần khử:

l mg COD

COD COD= v − r = 4000 − 700 = 3300 /

Lượng COD cần khử trong ngày:

ngd kg COD

Q

G= × = 800 × 3300 × 10 − 3 = 2640 /

Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB: L= 9kgCOD/m3 ngd[1]

Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết:

3

3 293 9

2640

m L

G

m v

V

48

5 293

1 = = , = , → chọn H1=6m

Tổng chiều cao của bể:

3 2

H

Trong đó:

H1: chiều cao phần xử lý yếm khí

H2: chiều cao vùng lắng Để đảm bảo không gian an toàn cho bùn lắng xuống phía dưới thì chiều cao vùng lắng phải lớn hơn 1,0m [1] Chọn

7 5 5 2

h1 H

Nước thải khi đi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm tách khí đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 450÷600 Chọn góc nghiêng giữa tấm chắn khí với phương ngang là 600 Các tấm này đặt song song nhau

Tổng chiều cao của toàn bộ ngăn lắng Hnglắng (kể cả chiều cao vùng lắng) và chiều cao dự trữ chiếm trên 30% tổng chiều cao bể

Ta có:

m H

H

m tg

tg a H H

a

H H

tg

9 3 5 0 4 4 4

4 4 2

60 5 2

60 2

60

3

0 0

3

3 0

, , ,

, nglắng

H H

bể

3 nglắng

89 57 100 6 7

4 4

×

+

>30%

Vậy chiều cao xác định được là thích hợp

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

h Q

H a a Q

V

800

93552

12242

12

>1h mặt khác Vvùnglắng /tổng thể tích UASB=H2 /Hbể =1,1/7,5≈15% thỏa

• Tính toán tấm chắn khí:

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

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

Hình 4.1: tấm chắn khí và hướng dòng bể UASB

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