Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dược phẩm của công ty cổ phần xuất nhập khẩu domesco đồng tháp

Phương pháp cơ học Xử lý cơ học: Gồm những quá trình mà trước khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó Trịnh Xuân Lai, 2000 Phương pháp

KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

Th.s TRẦN THỊ HỒNG NGỌC

An Giang, 5/2011

# "

An Giang, ngày … tháng … năm …

Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Trần Thiện Khánh

LỜI CẢM ƠN

Để chuẩn bị cho việc ra trường cũng như trang bị thêm kiến thức cho học tập và làm việc sau này Tôi đã được sự dạy bảo và chỉ dẫn của các thầy cô bộ môn môi trường Được kết quả như hôm nay tôi biết ơn chân thành sâu sắc đến:

Th.s Nguyễn Trần Thiện Khánh đã hướng dẫn giúp tôi giải quyết khó khăn và truyền đạt những kinh nghiệm để tôi có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình

Chị Thúy An và chị Đan Thanh đã nhiệt tình chỉ dạy và chỉnh sửa cho tôi trong quá trình thực hiện và viết bài khóa luận

Xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô bộ môn môi trường và phát triển bền vững đã truyền đạt kiến thức và đã tạo điều kiện cho tôi làm khóa luận này

Qua đó đã bổ sung thêm kiến thức, kinh nghiệm cho tôi để áp dụng tốt trong học tập và trong thực tế của cuộc sống

Đó cũng chính là hành trang để giúp tôi vào đời và thử thách bản thân để hội nhập tốt trong cuộc sống xã hội

Tuy nhiên, có nhiều cố gắng, nhưng sự hiểu biết và kinh nghiệm còn nhiều hạn chế nên khó tránh khỏi những thiếu sót tôi rất mong nhận được ý kiến xây dựng của các thầy cô và các bạn để được hoàn thiện hơn

Và tôi xin gởi lời cám ơn đến tất cả bạn bè, những người luôn quan tâm, giúp

đỡ, động viên và khích lệ tôi về mọi mặt

Cuối cùng tôi xin gởi lời cảm ơn đến gia đình đã động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian qua

Người viết

Nguyễn Ngọc Thành

TỪ VIẾT TẮT

BOD: Nhu cầu oxy hóa sinh học

BOD: Nhu cầu oxy hóa hóa học

F/M: Tỷ số giữa lượng thức ăn và lượng vi sinh vật

Chương 1: MỞ ĐẦU

Trong tiến độ phát triển của đất nước như quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa đất nước, bên cạnh vấn đề tăng trưởng kinh tế thì tình trạng ô nhiễm môi trường đã và đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống và sức khỏe của người dân Đó là tình trạng ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước … có nguồn gốc từ các phương tiện giao thông, rác thải, nước thải từ các khu đô thị, khu công nghiệp, khu nuôi trồng thủy sản, khu sản xuất nông nghiệp … trong số đó nước thải từ các nhà máy dược phẩm chưa được nghiên cứu và chứa nhiều thành phần độc hại ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người nếu chúng không được xử lý

Hơn nữa để hạn chế sự lây lan dịch bệnh và hạn chế ô nhiễm môi trường do nguồn nước thải từ dược phẩm gây ra Thì vấn đề cấp bách hiện nay là phải giải quyết tốt về vấn đề cấp thoát nước và xử lý nước thải nhằm bảo vệ môi trường, đảm bảo sức khỏe cho người dân cũng như mỹ quan đô thị Nhưng để đầu tư và giải quyết tốt những vấn đề này một cách đồng bộ và triệt để đòi hỏi ta phải đầu tư một lượng vốn rất lớn mà điều kiện nước ta hiện nay chưa có đủ khả năng để đáp ứng Chính vì thế việc nghiên cứu và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp, chi phí thấp, nhỏ gọn,

dễ vận hành, dễ quản lý, đạt hiệu quả cao trong xử lý và đạt chuẩn về môi trường là điều hết sức cần thiết

Vì thế chúng ta cần nghiên cứu, tìm hiểu và đầu tư để xử lý loại nước thải này

Nên tôi đã chọn đề tài nghiên cứu “Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải dược phẩm của công ty cổ phần xuất nhập khẩu DOMESCO đồng tháp” trên cơ

sở nghiên cứu nếu được triển khai và chấp nhận sẽ giúp giải quyết các vấn đề xử lý nước thải dược phẩm sau này

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về công ty cổ phần dược phẩm DOMESCO

Công ty DOMESCO chuyên hoạt động trong lĩnh vực dược phẩm, thực – dược

phẩm và được xếp hạng trong nhóm 10 Công ty dược phẩm hàng đầu tại thị trường

Việt Nam và là một Công ty hoạt động đa ngành theo tầm nhìn của thế giới

Với khẩu hiệu “DOMESCO – vì chất lượng cuộc sống” và phương châm “chất

lượng cao – hiệu quả cao” là mối quan tâm duy nhất trong suốt quá trình hoạt động

của công ty

Vì sức khỏe cộng đồng, DOMESCO luôn tôn trọng hạnh phúc niềm tin của con

người, đồng thời nhận thức được trách nhiệm với xã hội Các chương trình cải tiến của

Công ty đã được thực hiện liên tục trong quản lý và trong công nghệ nhằm đảm bảo

chất lượng sản phẩm, đa dạng hóa sản phẩm, hạ giá thành và giao hàng đúng hẹn

2.2 Lịch sử hình thành

Sau năm lần đổi tên để phù hợp với định hướng của Đảng và Nhà nước

Đến ngày 19/05/1989 Công ty được đổi tên là Công ty DOMESCO hoạt động

theo mô hình doanh Nghiệp nhà nước

Đến ngày 01/01/2004 được cổ phần hóa với tên gọi là Công ty cổ Phần xuất

nhập khẩu y tế DOMESCO hoạt động theo luật doanh nghiệp

2.3 Nhu cầu nguyên nhiên liệu chính

Nhu cầu nguyên liệu, nguồn cung cấp và phương thức cung cấp: Khối lượng

nguyên liệu phụ thuộc vào kế hoạch sản xuất (hoặc từ các nhà cung cấp trong nước)

tập kết tại kho tại khu công nghiệp Tân Tạo, vận chuyển về Đồng Tháp bằng xe tải của

Công ty

Bảng 2 1: Nhu cầu nguyên nhiên liệu chính

Nhu cầu nhiên liệu, nguồn cung cấp, nguồn cung cấp và phương thức cung cấp:

Nhiên liệu chủ yếu là dầu, xăng cung cấp các xe vận tải hàng hóa và người Nguồn

cung cấp hiện nay là Công ty cổ phần nhiên liệu Đồng Tháp, Trạm xăng dầu Mỹ Trà 2

(số 999, Ấp 1, Xã Mỹ Tân, Thành Phố Cao Lãnh, Tỉnh Đồng Tháp) Khối lượng sử

dụng 167.425 lít/năm (báo cáo giám sát môi trường 6 tháng đầu năm 2010)

Nhu cầu về nguồn cung cấp điện: Nhu cầu sử dụng điện phụ thuộc vào kế

hoạch sản xuất (hay phụ thuộc vào sản lượng) trung bình sử dụng khoảng

217.167KWh/tháng (báo cáo giám sát môi trường 6 tháng đầu năm 2010)

Nguồn cung cấp điện là lưới điện quốc gia Máy phát điện chỉ phục vụ khu vực

văn phòng, công suất máy điện hiện nay là 200KVA

Nhu cầu nước và nguồn cung cấp nước: Nguồn nước sử dụng gồm nước cấp

thủy cục (cung cấp rửa dụng cụ, vệ sinh nhà xưởng, sinh hoạt hàng ngày) và nước

giếng (phục vụ sản xuất nước uống đóng chai và nước tinh khiết pha chế thuốc) Nhu

cầu sử dụng nước cũng phụ thuộc vào sản lượng sản xuất, trung bình nước thủy cục sử

dụng khoảng 1.200m3/tháng, nước giếng khoảng 30 – 40m3/ngày (báo cáo giám sát

môi trường 6 tháng đầu năm 2010)

2.4 Các nguồn phát sinh chất thải của công ty dược phẩm DOMESCO

Nguồn phát sinh nước thải: Gồm hai nguồn là nước thải sinh hoạt và nước thải

sản xuất Các thông số gây ô nhiễm đặc trưng của nước thải chưa xử lý như sau:

Bảng 2 2: Thành phần và tính chất nước thải dược phẩm của công ty cổ phần xuất

nhập khẩu DOMESCO đồng tháp

24:2009/Bộ TNMT loại A

Nguồn phát sinh khí thải: Từ phân xưởng Cephalosporin và phân xưởng Penicilin Công suất quạt hút tại mỗi phân xưởng là 6.200m3/h

2.5 Các phương pháp xử lý nước thải

2.5.1 Phương pháp cơ học

Xử lý cơ học: Gồm những quá trình mà trước khi nước thải đi qua quá trình đó

sẽ không thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó (Trịnh Xuân Lai, 2000)

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học là nhằm loại bỏ khỏi nước thải các chất phân tán thô, các chất vô cơ (cát, sạn, sỏi …), các chất lơ lửng có thể lắng được bằng cách lắng và lọc …, và được thực hiện qua các công trình đơn vị tương ứng như: Song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ và các chất nổi khác, bể điều hòa, bể làm

thoáng sơ bộ, bể lắng, bể lọc (Lâm Minh Triết, 2006)

a Song chắn rác

Song chắn rác có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (túi nilon, vỏ cây, giấy, rau, cỏ, rác … và các tạp chất lớn có trong nước thải), nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định Song chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các thanh bằng thép, nhựa, gỗ … tiết diện của các thanh này là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip Số lượng song chắn rác trong trạm xử lý

nước thải tối thiểu là 2, được sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 16 đến 50mm (Trần Đức Hạ, 2002)

Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo

hướng dòng chảy (Trần Đức Hạ, 2002)

b Bể điều hòa

Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một số ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày Sự dao động lớn về lưu lượng này sẽ ảnh hưởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau Để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải và nâng cao hiệu suất của

các quá trình xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hòa (Lương Đức Phẩm, 2007)

Bể điều hòa được phân loại như sau:

- Bể điều hòa lưu lượng

- Bể điều hòa nồng độ

- Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ

Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học

Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắng như: bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục

Dựa vào cấu tạo và hướng dòng chảy có thể chia bể lắng thành các loại như sau:

bể lắng đứng, bể lắng ngang,bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác (Trần Đức Hạ, 2002)

* Bể lắng đứng

Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình vuông trên mặt bằng Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng Vận tốc dòng nước chuyển động trong vùng công tác không lớn hơn 0,7 mm/s Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc

chóp cụt phía dưới (Trần Đức Hạ, 2002)

* Bể lắng ngang

Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, chiều dài bằng (8 – 12)H

và có chiều sâu H từ 1,5 đến 4m Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15.000 m3/ ngàyđêm Trong bể lắng nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo, vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể không được vượt quá 0,01 m/s Bể lắng ngang

có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể, còn thời gian lưu

từ 1 – 3 giờ (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

* Bể lắng ly tâm

Bể lắng ly tâm có dang hình tròn trên mặt bằng, đường kính bể không nhỏ hơn

18 m, để tạo điều kiện cho nước vận chuyển từ tâm ra xung quanh, chiều cao công tác lấy bằng 1,5 – 5m, tỷ lệ giữa đường kính bể và chiều cao công tác là 6 – 12 m (có thể

tới 30 trong trường hợp lắng nước thải sản xuất) Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay Đáy bể thường được thiết kế với độ dốc i = 0,1% – 0,3% và không nhỏ hơn 5% Dàn quay với tốc độ 2 – 3 vòng

trong 1 giờ Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên (Trần Đức

dụng của áp suất cột nước (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

2.5.2 Phương pháp hóa lý

Thực chất của phương pháp này là lợi dụng vào tính chất hóa lý của nước thải

mà có những tác động vật lý, hóa học nhằm tăng cường các quá trình tách các chất bẩn

ra khỏi nước thải (Hoàng Đức Liên và Tống Ngọc Tuấn, 2000)

Tùy thuộc vào điều kiện địa phương và yêu cầu vệ sinh … mà phương pháp làm sạch hóa lý là giải pháp cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn làm sạch sơ bộ cho các

giai đoạn tiếp theo, thường áp dụng cho nước thải công nghiệp (Hoàng Đức Liên và Tống Ngọc Tuấn, 2000)

Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ, đông tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc …

a Phương pháp keo tụ và đông tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hoà điện tích của chúng, thứ đến

là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ (coagulation), còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là

quá trình keo tụ (flocculation) (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

* Phương pháp keo tụ

Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng

Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng

Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau: hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ Sự dính lại các hạt keo do lực đẩy Vanderwalls Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều, có khả năng tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước

Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột, ete, xenlulozơ, dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O)

* Phương pháp đông tụ

Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau:

Me3+ + HOH ⇔ Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + HOH ⇔ Me(OH)+ + H+

Me(OH)+ + HOH ⇔ Me(OH)3 + H+

Me3+ + 3HOH ⇔ Me(OH)3 + 3 H+

Chất đông tu thường dùng là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hoá lý, giá thành, nồng độ tạp chất trong nước, pH

Các muối nhôm được dùng làm chất đông tụ: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)2Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O Thường sunfat nhôm làm chất đông tụ vì hoạt động hiệu quả pH = 5 – 7,5 tan tốt trong nước, sử dụng dạng khô hoặc dạng dung dịch 50% và giá thành tương đối rẽ

Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ: Fe(SO3).2H2O, Fe(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3 (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006.)

b Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên

bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các 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 (Trần Văn Nhân và Ngô

Thị Nga, 2006).

c Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp

lý hơn cả

Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp

và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro, rỉ, mạt cưa …) Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn Chất hấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưng chúng cần có các tính chất xác định như: tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để có thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi Ngoài ra, than phải bền với nước và thấm nước nhanh Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hoá bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng

bị oxy hoá và bị hoá nhựa Các chất hoá nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việc tái

sinh nó ở nhiệt độ thấp (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

d Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit, những chất này mang tính axit Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion gọi là các ionit lưỡng tính

Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loại như: Zn, Cu,Cr, Ni,Pb, Hg, Mn.v.v… các hợp chất của Asen, photpho, Cyanua và các chất phóng xạ

Các chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau.v.v… vô cơ tổng hợp gồm silicagen, pecmutit (chất làm mềm nước ), các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại như nhôm, crôm, ziriconi.v.v… Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic và than đá chúng mang tính axit, các chất có nguồn gốc tổng hợp là các

nhựa có bề mặt riêng lớn là những hợp chất cao phân tử (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

(Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

f Phương pháp điện hoá

Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực, khử âm cực, đông tụ điện và điện thẩm tích Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện

1 chiều đi qua nước thải

Các phương pháp điện hoá giúp thu hồi các sản phẩm có giá trị từ nước thải với

sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hoá và không sử dụng tác chất hoá học

Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

Việc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hoá có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục

Hiệu suất của phương pháp điện hoá được đánh giá bằng 1 loạt các yếu tố như mật độ dòng điện, điện áp, hệ số sử dụng hữu ích điện áp, hiệu suất theo dòng, hiệu

suất theo năng lượng (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

2.5.3 Phương pháp hóa học

Các phương pháp hoá học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hoà, oxy hoá và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên là phương pháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử

lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý

nước thải lần cuối để thải vào nguồn (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

a Phương pháp trung hoà

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo

Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

¾ Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

¾ Bổ sung các tác nhân hoá học

¾ Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà

¾ Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit

Việc lựa chọn phương pháp trung hoà là tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của các tác nhân hoá học Trong quá trình trung hoà, một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sử

dụng cho quá trình (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

b Phương pháp oxy hoá khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hoá như: Clo khí và lỏng, nước Javen NaOCl, Kalipermanganat KMnO4, Hypocloric Canxi Ca(ClO)2,

H2O2, Ozon … (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

c Khử trùng nước thải

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt Khi

xử lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank ) số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5% - 10%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1 - 2% Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hoá,

Ozon hoá, điện phân, tia cực tím … (Trần Đức Hạ, 2006)

* Phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Chlor hoá

Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi Lượng Chlor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn Chlor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn Hệ thống Chlor hoá nước thải Chlor hơi bao gồm thiết bị Chlorator, máng trộn và bể tiếp xúc Chlorato phục vụ cho mục đích chuyển hóa Clor hơi thành dung dịch Chlor trước khi hoà trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm: nhóm chân không và nhóm áp lực Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp Trong trạm xử lý cần phải có kho

cất giữ các banlon này Phương pháp dùng Chlor hơi ít được dùng phổ biến (Trần Đức

Hạ, 2006)

* Phương pháp Chlor hoá nước thải bằng Clorua vôi

Áp dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1.000 m3/ngày.đêm Các công trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn, chuẩn bị dung dịch Clorua vôi, thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc

Với Clorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch

10 - 15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôi với liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải Trong các thùng trộn dung dịch, Clorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục

động cơ điện (Trần Đức Hạ, 2006)

* Phương pháp Ozon hoá

Ozon hoá tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hoá bằng Ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng nước Phương pháp Ozon hoá

có thể xử lý phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, các hợp chất Asen, thuốc nhuộm … Sau quá trình Ozon hoá số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99% Ngoài ra, Ozon còn oxy hoá các hợp chất Nitơ, Photpho … Nhược điểm chính của phương pháp này là giá

thành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp (Trần Đức Hạ, 2006)

2.5.4 Phương pháp sinh học

Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ Do vậy phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải có hàm

lượng chất hữu cơ cao … (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006)

Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả năng oxy hóa các liên kết hữu cơ dạng hòa tan và không hòa tan của vi sinh vật - chúng sử dụng các

liên kết đó như là các nguồn thức ăn của chúng (Lâm Minh Triết, 2006)

Phương pháp xử lý sinh học có thể chia làm hai loại: Xử lý hiếu khí và xử lý

yếm khí trên cơ sở có oxy hòa tan và không có oxy hòa tan (Trịnh Xuân Lai, 2000)

Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được phân làm hai nhóm: Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự

nhiên và nhân tạo (Hoàng Đức Liên và Tống Ngọc Tuấn, 2000)

Quá trình xử lý sinh học gồm các bước

¾ Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh

¾ Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải

¾ Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng (Trần Đức Hạ, 2006)

a Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiên người

ta xử lý nước thải trong ao, hồ (hồ sinh vật) hay trên đất (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc…)

* Hồ sinh vật

Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hoá, hồ ổn định nước thải … xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo

và các loại thủy sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân huỷ, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn

60C

Theo bản chất quá trình sinh hoá, người ta chia hồ sinh vật ra các loại hồ hiếu

khí, hồ sinh vật tuỳ tiện (Faculative) và hồ sinh vật yếm khí (Trần Văn Nhân và Ngô

Thị Nga, 2006)

- Hồ sinh vật hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy, oxy được cung cấp

qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoáng cưỡng bức nhờ

các hệ thống thiết bị cấp khí Độ sâu của hồ sinh vật hiếu khí từ 1 - 1,5m Hiệu suất

giảm BOD trong hồ có thể lên đến từ 80 - 95% (Trần Đức Hạ, 2006)

- Hồ sinh vật tuỳ tiện

Có độ sâu từ 1,5 – 2 m trong hồ sinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước có

thể diễn ra hai quá trình: oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ

Trong hồ sinh vật tuỳ tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hỗ đóng vai trò cơ bản đối

với sự chuyển hoá các chất Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến từ

80 - 95% (Trần Đức Hạ, 2006)

- Hồ sinh vật yếm khí

Có độ sâu trên 2,5 – 5m, với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ

khí bắt buộc và kỵ khí không bắt buộc Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản

ứng hoá sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những

chất đơn giản, dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến từ 50 - 85% Tuy

nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp

dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp

nhiều bậc (Trần Đức Hạ, 2006)

* Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước

thải Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt trời,

không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải bị hấp thụ và

giữ lại trong đất, sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành

các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ Nước thải sau khi ngấm vào đất, một phần

được cây trồng sử dụng Phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc bổ

sung cho nước nguồn (Trần Đức Hạ, 2006)

b Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

* Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó nước thải được lọc qua vật liệu

rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật Bể lọc sinh học gồm các phần chính như sau:

phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn bộ bề mặt

bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ thống phân phối khí cho bể lọc

Quá trình oxy hoá chất thải trong bể lọc sinh học diễn ra giống như trên cánh đồng lọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều Màng vi sinh vật đã sử dụng và xác vi sinh vật chết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt 2 Để đảm bảo quá trình oxy hoá sinh hoá diễn ra ổn định, oxy được cấp cho bể lọc bằng các biện pháp thông gió tự nhiên hoặc thông gió nhân tạo Vật liệu lọc của bể lọc sinh học có thể là nhựa Plastic, xỉ vòng gốm, đá Granit …

và được dẫn ra khỏi bể Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗ xung quanh thành bể

Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội, đá … đường kính trung bình 20 – 30 mm Tải trọng nước thải của bể thấp (1 – 3 m3/m3 vật liệu lọc /ngđ) Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,5 – 2m Hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu chuẩn BOD đạt trên 85% Dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1.500 m3/ngđ

(Trần Đức Hạ, 2006)

- Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt, nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực Bể có tải trọng 10 – 30 m3nước thải /1m2 bề mặt bể /ngày.đêm Nếu trường hợp BOD của nước thải quá lớn người ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch Bể được thiết kế cho các trạm xử lý có công suất từ 500 đến hàng chục nghìn m3/ngđ (Trần Đức Hạ, 2006)

* Bể hiếu khí bùn hoạt tính – Bể Aerotank

Là bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể , các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2, bằng cách tuần hoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng

độ vi sinh vật trong bể Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công

trình xử lý bùn cặn khác để xử lý Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp

khí đầy đủ và liên tục (Trần Đức Hạ, 2006)

* Quá trình xử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB

Bể có thể làm bằng bêtông, thép không gỉ được cách nhiệt với bên ngoài Nước

thải sau khi được điều chỉnh pH theo ống dẫn vào hệ thống phân phối bảo đảm phân

phối đều nước trên diện tích đáy bể Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc

V = 0,6 – 0,9m/h Hỗn hợp bùn yếm khí trong bể hấp phụ chất hữu cơ hòa tan trong

nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí (khoảng 70 – 80% là CH4,

20 – 30% là CO2) Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn nổi lên trên va phải tấm chắn hạt

cặn bị vỡ, khí thoát lên trên, cặn rơi xuống dưới Hỗn hợp bùn nước đã tách hết khí

vào ngăn lắng Nước thải trong ngăn lắng tách bùn lắng xuống dưới đáy tuần hoàn lại

vùng phản ứng yếm khí Nước trong dâng lên trên thu được vào máng theo ống dẫn

sang bể làm sạch hiếu khí (làm sạch đợt 2) Khí biogas được dẫn về bình chứa rồi theo

ống dẫn khí đốt đi ra ngoài (Trịnh Xuân Lai, 2000)

* Xử lý bùn cặn

Cặn lắng ở công đoạn xử lý sơ bộ và ở công đoạn xử lý bậc hai còn chứa nhiều

nước, thường có độ ẩm đến 99% và chứa nhiều cận hữu cơ còn khả năng thối rữa vì

thế cần phải áp dụng một số biện pháp để xử lý tiếp cặn lắng, làm cho cặn ổn định

(không còn khả năng thối rữa) và loại bớt nước ra khỏi cặn để giảm nhẹ trọng lượng và

khối tích của cặn, trước khi thải cặn ra nguồn tiếp nhận Thường áp dụng đồng thời hai

hoặc nhiều thiết bị sau để xử lý cặn (Trịnh Xuân Lai, 2000)

Các công trình xử lý bùn cặn: Bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể UASB, bể metan,

sân phơi bùn, làm khô bùn cặn bằng các thiết bị cơ khí (Trần Hiếu Nhuệ và cộng sự,

2007)

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dược phẩm của công ty cổ phần xuất nhập khẩu DOMESCO Đồng Tháp

3.2 Thời gian nghiên cứu

Bốn tháng (từ tháng 01/2011 đến tháng 04/2011)

3.3 Mục tiêu nghiên cứu

Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải dược phẩm của công ty cổ phần xuất nhập khẩu DOMESCO Đồng Tháp công suất 50m3/ngày.đêm, xử lý triệt để các thành phần gây suy thoái và ô nhiễm môi trường Nước thải qua xử lý đạt QCVN 24: 2009/Bộ TNMT loại A trước khi đưa vào môi trường tiếp nhận

3.4 Nội dung nghiên cứu

- Xác định lưu lượng, thành phần và tính chất nước thải dược phẩm của công ty

cổ phần xuất nhập khẩu DOMESCO Đồng Tháp

- Đề xuất 2 dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phù hợp, sau đó so sánh từng dây chuyền công nghệ và đưa ra công nghệ xử lý nước thải tối ưu nhất

- Tính toán chi tiết từng công trình đơn vị trong công nghệ xử lý nước thải được lựa chọn

3.6 Phương pháp nghiên cứu

Thu thập số liệu nền phục vụ cho việc thiết kế

Lựa chọn công nghệ

Tính toán - thiết kế chi tiết hệ thống xử lý nước thải

Viết bài báo cáo

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải

4.1.1 Xác định lưu lượng tính toán:

Hệ số không điều hòa chung: Theo Trần Đức Hạ, 2002 Hệ số không điều hòa

chung được tính theo công thức:

Kch = 1,35 + 0,2

.

81,0

h tb

Q = 1,35 + 0,2

10,2

81,0

= 2,05 Vậy lưu lượng nước thải lớn nhất giờ là:

Qmax.h = Kch x Qtb.h = 2,05 x 2,10 = 4,31 m3/h

Qmax.s = 0,0012

3600

31,43600

maxh = =

Q

m3/s

4.1.2 Các thông số đầu vào

Theo báo cáo giám sát môi trường 6 tháng đầu năm 2010 cho biết thành phần và tính

chất nước thải dược phẩm của công ty cổ phần xuất nhập khẩu DOMESCO đồng tháp

được thể hiện trong bảng 4.1

Bàng 4 1 Thành phần và tính chất nước thải dược phẩm của công ty cổ phần xuất

nhập khẩu DOMESCO đồng tháp

24:2009/Bộ TNMT loại A

4.1.3 Phân tích lựa chọn công nghệ

* Phân tích và lựa chọn công nghệ thích hợp

Việc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Đặc tính của nước thải: Chúng ta cần phải xác định cụ thể thành phần các chất

có trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, dạng keo, hòa tan …), khả năng phân hủy sinh học, độ độc của các phần vô cơ và hữu cơ

Mức độ yêu cầu xử lý: Tức là chất lượng nước đầu ra phải đảm bảo đạt quy chuẩn môi trường cho phép

Chi phí xử lý và diện tích đất hiện có để xây dựng trạm xử lý

Do đó, trước khi tiến hành lựa chọn công nghệ xử lý, ta cần phải phân tích chi tiết những yếu tố trên và lựa chọn phương án có tính khả thi nhất

Khí

NaOCl

Bể oxi hóa – B04

Bể sinh học FBR – B05

* Thuyết minh quy trình

Nước thải sản xuất của nhà máy theo mạng lưới thoát nước sẽ đi vào hệ thống

xử lý, qua hố thu – B01 có song chắn rác thô để loại bỏ rác có kích thước lớn hơn Lượng rác này sẽ được thu gom định kỳ bằng thủ công

Sau khi qua song chắn rác thô, nước thải vào bể điều hòa lưu lượng – B02, tại đây nước thải sẽ được điều hòa lưu lượng và nồng độ Không khí được cung cấp vào

bể điều hòa nhằm mục đích hạn chế môi trường kỵ khí dẫn đến phát sinh mùi hôi và khử một phần chất hữu cơ (10%)

Sau khi trải qua công đoạn điều hòa lưu lượng và nồng độ, nước thải sẽ được bơm vào bể keo tụ kết hợp lắng – B03 Các hóa chất keo tụ sẽ được châm vào nước thải, cùng với năng lượng khuấy trộn từ cánh khuấy giúp cho quá trình kết dính diễn ra nhanh hơn, tạo thành các bông cặn có kích thước và trọng lượng lớn hơn nước Các bông cặn sẽ được lắng tại vùng lắng của bể Còn phần nước trong sẽ được chảy ra ngoài qua máng răng cưa Sau khi qua keo tụ kết hợp lắng, nước thải tiếp tục cho chảy qua bể oxi hóa – B04

Bể oxi hóa giúp phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy thành các chất dễ phân hủy Tạo điều kiện cho bể sinh học hiếu khí hoạt động tốt hơn Sau đó nước thải tiếp tục đưa qua bể xử lý sinh học FBR – B05 Bể FBR có chế độ hoạt động liên tục theo

cơ chế tăng trưởng dính bám trên vật liệu dính bám, rất thích hợp và linh hoạt để xử lý nước thải tại công ty Bể sinh học FBR – B05 sẽ xử lý chất bẩn hữu cơ trong nước thải bằng bùn hoạt tính chứa vi sinh dính bám trong bể Dưỡng khí (oxy) được cung cấp từ máy thổi khí để duy trì hoạt động của vi sinh vật, tiến hành quá trình trao đổi chất Các

vi khuẩn hiếu khí sẽ tiêu thụ chất hữu cơ trong nước và biến chúng thành CO2, H2O và một phần tạo thành tế bào mới, tạo thành bùn sinh học Nước thải tiếp tục chảy qua bể lắng – B06 để loại bỏ lượng bùn lơ lửng có trong nước thải

Sau khi cặn được giữ lại phần nước trong được chảy qua bể khử trùng – B07, bể khử trùng bằng hóa chất Clorine nhằm tiêu diệt các mầm bệnh, các vi sinh vật có hại trước khi chảy ra nguồn tiếp nhận

Lượng bùn hình thành trong quá trình hoạt động của hệ thống một phần tuần hoàn lại bể xử lý sinh học FBR, một phần bùn dư được đưa vào bể chứa bùn – B08 và được đưa đi chôn lấp định kỳ

Sau cùng, nước thải sau xử lý được thải ra hệ thống thoát nước của chung và đạt tiêu chuẩn xả thải TCVN 5945 – 2005 mức A

b Phương án 2

Hình 4 2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án 2

Không khí sạch UASB 1

Nhà máy CEPHALOSPORIN,

PENICILIN Song chắn rác

Hố bơm 2 BETALACTAM

Bể nén 1

AEROTANK

Bể lắng II

Song chắn rác Các nơi khác

Thổi khí

H 2 O 2 , 10%

FeCl 3 , 5%

Chất thải rắn (thung rác độc hại)

Dd NaOH 5%

Nước đầu ra loại A QCVN 24:2009 Bộ

TNMT Khử trùng

* Thuyết minh quy trình

Nhà máy sản xuất thuốc dược viên của công ty Domesco có hai xưởng sản xuất thuốc dược viên nén và viên nang cốm bột Đó là xưởng sản xuất thuốc kháng sinh Betalactam và xưởng sản xuất thuốc không kháng sinh Nonbetalactam Đây là hai xưởng sản xuất chính của công ty

Nước thải từ xưởng sản xuất thuốc Betalactam sẽ được dẫn chảy qua song chắn rác để giữ lại những chất thải có kích thước lớn so với song chắn rác Sau khi song chắn rác nước thải sẽ chảy vào hố bơm 2 Từ hố bơm 2, nước thải sẽ được bơm vào bể phản ứng để phá vỡ vòng kháng sinh Tại bể phản ứng ta sẽ thêm vào hóa chất H2O210% và FeCl3 5% Nước thải sau khi được xử lý ở bể phản ứng sẽ được dẫn vào hố bơm 1

Nước thải từ xưởng sản xuất thuốc Nonbetalactam và các nơi khác được dẫn chảy qua song chắn rác để giữ lại những chất thải rắn có kích thước lớn, rác thải sinh hoạt Chất thải rắn được chứa trong những thùng rác thuộc loại chất thải độc hại Nước thải sau khi qua song chắn rác cũng được dẫn vào hố bơm 1

Hố bơm 1 là nơi chứa nước thải từ các xưởng sản xuất thuốc của nhà máy thải

ra

Từ hố bơm 1, nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa Tại bể điều hòa, nước thải được ổn định lưu lượng và được trung hòa bằng các dung dịch trung hòa, các chất tạo dinh dưỡng: NaOH, H2SO4, NH4Cl, Na2HPO4 và Urê để điều chỉnh nước thải ở mức 6,5 – 8,5 Nước thải sau khi được điều chỉnh pH theo ống dẫn vào hai bể UASB 1

và UASB 2 để xử lý sinh học kỵ khí Nước thải được dẫn đi từ dưới lên với vận tốc V

= 0,6 – 0,9 m/h Tại bể UASB, nước thải sẽ được lên men kỵ khí nhờ các vi khuẩn kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải, và chuyển hóa các chất hữu cơ thành khí (khoảng 70 – 80% là CH4, 20 – 30% là CO2) Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn nổi lên trên va phải tắm chắn hạt cặn bị vỡ, khí thoát lên trên, cặn rơi xuống dưới Hỗn hợp bùn nước đã tách hết khí vào ngăn lắng Nước thải trong ngăn lắng tách bùn xuống dưới đáy tuần hoàn lại vùng phản ứng yếm khí Nước trong dâng lên trên thu được vào máng theo ống dẫn sang bể làm sạch hiếu khí Khí sinh ra sẽ theo ống dẫn vào bình hấp thụ có chứa dung dịch NaOH 5% làm sạch và thải ra môi trường Nước thải sau khi được xử lý ở bể UASB đi vào bể phản ứng sinh học hiếu khí Aerotank Vi khuẩn và các sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức

ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới Một vài loại vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyển hóa thải ra các hợp chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản hơn, một vài loại vi khuẩn khác dùng các chất này làm thức ăn và thải ra các hợp chất đơn giản hơn nữa, và quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chất thải cuối cùng không thể dùng làm thức ăn cho bất

cứ vi sinh vật nào nữa Quá trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẻ và nối tiếp nhau Người ta thêm vào bể Aerotank chất sinh học Bio – systems để tạo chất dinh dưỡng cho vi khuẩn Nước thải sau khi xử lý hiếu khí theo ống dẫn vào bể lắng

để làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp nước thải

Nước thải sau khi được xử lý ở bể Aerotank và lắng trong ở bể lắng thì đạt chuẩn nước thải loại B theo QCVN 24:2009/BTNMT Sau đó nước sẽ được đi khử trùng để nước thải đạt loại A theo QCVN 24:2009/BTNMT

Còn phần bùn sau khi lắng sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank Phần bùn

dư còn lại thì được bơm vào bể nén bùn để xử lý, phần nước được tách ra khỏi bùn thì bơm hoàn lưu về hố bơm 1, còn phần bùn thì được xe hút bùn chở đi xử lý

4.1.4 So sánh lựa chọn phương án

Nước thải dược phẩm có chứa các kháng sinh, do phương pháp oxy hóa fenton

có thể phá vỡ vòng kháng sinh Nên phương pháp oxy hóa fenton là thích hợp nhất

Quá trình Fenton có ưu việt ở chỗ tác nhân H2O2 và muối sắt tương đối rẻ và có sẵn, đồng thời không độc hại và dễ vận chuyển, dễ sử dụng, trong khi hiệu quả oxy hóa nâng cao cao hơn rất nhiều

Bàng 4 2 Kết quả so sánh giữa phương án 1 và phương án 2

1 Tổng đầu tư Diện tích lớn Diện tích nhỏ hơn

5 Chi phí vận hành Lớn hơn do tiêu tốn nhiều điện

6 Khả năng tăng công

suất Ít có khả nắng mở rộng do bể có kích thước lớn, thời gian

lưu nước lâu hơn

Có thể tăng công suất

do các bể chiếm diện tích nhỏ và thời gian lưu không lớn

7 Vận hành Vận hành phức tạp hơn Vận hành đơn giản

8 Khả năng đáp ứng sự

cố

Ít có khả năng đáp ứng sự cố, trong trường hợp xấu nhất việc thay thế vật liệu đệm tốn nhiều thời gian và chi phí

Tốt

* Qua kết quả so sánh ta thấy phương án 2 là thích hợp

4.2 Tính toán phương án 2

4.2.1 Song chắn rác

Nhiệm vụ : Giữ lại các tạp chất có kích thước lớn, nhờ đó tránh gây tắc nghẽn

và bào mòn bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là công trình đầu tiên của trạm xử lý nước thải

Chọn các thông số kỹ thuật của mương đặt song chắn rác với nước thải từ

a Kích thước mương đặt song chắn rác

Qmax.h : Lưu lượng nước thải từ các nơi khác

Qtb.h = 40/24 = 1,7 m3/h

Qmax.h = Kch x Qtb.h= 2,05 x 1,7 = 3,49 m3/h Chọn tốc độ dòng chảy trong mương dẫn chọn vs = 0,4m (vs = 0,4 – 1m/s)

đảm bảo cặn không lắng trong mương khi lưu lượng nước thải nhỏ nhất)

Chọn kích thước mương dẫn rộng B = 0,1m

Chiều cao mực nước trong mương dẫn là:

m B

v

Q h

s

600.31,04,0

49,33600

max

h b v

K Q

05,1001,0

b = 16 mm

Qmax.s : Lưu lượng nước thải, Q = 0,001 m3/s

Chiều rộng của song chắn rác:

Bs = s x (n - 1) + b × n = 0,008 x (5 - 1) + 0,016×5 = 0,112m Trong đó:

S: Là bề dày của thanh chắn rác s = 8 – 10mm, chọn s = 8mm = 0,008m

v: Vận tốc nước thải trước song chắn v = 0,4m/s (vs = 0,4 – 1m/s);

K: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn, K=2-3, chọn K=2,1;

ξ : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức:

4 3

4

60sin016

,0

008,042,2

4,

1,0112,0

* Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác :

L2 = L 0 , 008m

2

016 , 0 2

* Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác:

L = L1 + L2 + Ls = 0,016 +0,008 + 0,5 = 0,524 m Trong đó:

Ls: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls=0,5m

* Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác:

H = hmax + hs + hbv= 0,024+ 0,014+ 0,05 = 0,088m Trong đó:

hmax: Độ đầy ở mương dẫn, hmax= 0,024m;

hs: Tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs= 0,014m;

hbv: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất

Chọn hbv= 0,05m

TSS = TSS × (100 - 4)% = 71,5 × 96% = 68,64 mg/l BOD5 = BOD5 × (100 - 4)% = 455,5 × 96% = 437,28 mg/l

Bảng 4 1: Các thông số thiết kế song chắn rác 1

1 Số khe hở của song chắn (n) Khe 5

3 Chiều rộng mương dẫn (Bm) mm 100

Chọn các thông số kỹ thuật của mương đặt song chắn rác với nước thải dược

a Kích thước mương đặt song chắn rác

Qmax.h : Lưu lượng nước thải từ nước thải dược phẩm

Qtb.h = 10/24 = 0,4m3/h

Qmax.h = Kch x Qtb.h=2,05 x 0,4= 0,82m3/h Chọn tốc độ dòng chảy trong mương dẫn chọn vs = 0,4m (vs = 0,4 – 1m/s

đảm bảo cặn không lắng trong mương khi lưu lượng nước thải nhỏ nhất)

Chọn kích thước mương dẫn rộng B = 0,035m

Chiều cao mực nước trong mương dẫn là:

m B

v

Q h

s

600 3 035 , 0 4 , 0

82 , 0 600

3

max

h b v

K Q

05,10002,

Qmax.s : Lưu lượng nước thải, Q = 0,0002 m3/s

* Chiều rộng của song chắn rác

Bs = s x (n - 1) + b × n = 0,008 x (2- 1) + 0,016×2= 0,04m Trong đó:

S: Là bề dày của thanh chắn rác s = 8 – 10mm, chọn s = 8mm = 0,008m

Trong đó:

v: Vận tốc nước thải trước song chắn v = 0,4m/s (vs = 0,4 – 1m/s);

K: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn, K=2-3, chọn K=2;

ξ : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức:

4 3

4

60 sin 016

, 0

008 , 0 42 , 2

4,

035,004,0

ϕ : Góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy ϕ =200

* Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác :

L2 = L 0 , 0035m

2

007 , 0 2

* Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác:

L = L1 + L2 + Ls = 0,007 +0,0035 + 0,5 = 0,5105 m Trong đó:

Ls: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls=0,5m

* Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác:

H = hmax + hs + hbv= 0,016 + 0,013 + 0,05= 0,079m Trong đó:

h : Độ đầy ở mương dẫn, h = 0,016m;

hs: Tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs= 0,013m;

hbv: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất

Chọn hbv= 0,05m

TSS = TSS × (100-4)% = 71,5 × 96% = 68,64 mg/l BOD5 = BOD5 × (100-4)% = 455,5 × 96% = 437,28 mg/l

Bảng 4 2: Các thông số thiết kế song chắn rác 2

1 Số khe hở của song chắn (n) Khe 2

3 Chiều rộng mương dẫn (Bm) mm 35

4.2.2 Tính toán hầm bơm tiếp nhận

Nhiệm vụ: Hầm tiếp nhận được đặt chìm dưới mặt đất, có tác dụng tập trung,

thu gom nước thải từ song chắn rác và phân bố tới công trình kế tiếp nhờ máy bơm

* Hầm bơm tiếp nhận 1 (nước thải từ các nơi khác và nước thải dược phẩm):

a Thể tích hầm bơm tiếp nhận 1:

3 3

max t 4,31m /h 10phút 1h/60phút 0,72m Q

Trong đó:

t: Thời gian lưu nước, t = 10 – 30 phút, chọn t =10 phút

Qmax.h : Lưu lượng nước thải từ các nơi khác

Qtb.h = 50/24 = 2,1m3/h

Qmax.h = Kch x Qtb.h=2,05 x 2,1 = 4,31m3/h Chọn chiều sâu hữu ích là h = 1m và chiều cao bảo vệ hbv = 0,2m Vậy chiều

cao tổng cộng của hầm bơm tiếp nhận là :

m h

h

H = + bv =1+0,2=1,2

Chọn hầm bơm tiếp nhận có tiết diện ngang là hình tròn trên mặt bằng Vậy

đường kính hầm bơm tiếp nhận là :

m h

V

1

72,014,3

4

4× = × =

=

πNhư vậy, kích thước hầm bơm tiếp nhận : D x H = 1m x 1,2m

* Tính toán đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể

Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,8m/s (giới hạn : v = 0,8 – 2m/s)

Lưu lượng nước thải : Q = 4,31m3/h = 0,0012m3/s

Chọn ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính ống là :

m v

Q

14,38,0

0012,04

Q

040,014,3

0012,044

b Chọn bơm nước thải

* Công suất máy bơm

07,005,08

,0000.1

08,781,9000.1)600.3/1,2(

η Hiệu suất của bơm, η =0,7−0,9chọn η=0,8

Q: Lưu lượng nước thải, Q = 2,1m3/h Chọn 2 máy bơm công suất 0,5HP Một hoạt động và một dự phòng

Bảng 4 3:Các thông số hầm bơm tiếp nhận 1

5 Đường kính hầm bơm tiếp nhận m 1

6 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể mm 40

* Hầm bơm tiếp nhận 2 (nước thải dược phẩm)

a Thể tích hầm bơm tiếp nhận 2:

3 3

max t 0,82m /h 10phút 1h/60phút 0,14m Q

Trong đó:

t: Thời gian lưu nước, t = 10 – 30 phút, chọn t =10 phút

Qmax.h : Lưu lượng nước thải từ nước thải dược phẩm

Qtb.h = 10/24 = 0,4m3/h

Qmax.h = Kch x Qtb.h=2,05 x 0,4= 0,82m3/h Chọn chiều sâu hữu ích là h = 0,8m và chiều cao bảo vệ hbv = 0,2m Vậy chiều

cao tổng cộng của hầm bơm tiếp nhận là :

m h

h

H = + bv =0,8+0,2=1

Chọn hầm bơm tiếp nhận có tiết diện ngang là hình tròn trên mặt bằng Vậy

đường kính hầm bơm tiếp nhận là :

m h

V

8,0

14,014,3

4

4× = × =

=

πNhư vậy, kích thước hầm bơm tiếp nhận : D x H = 0,5m x 1m

* Tính toán đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể

Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,8m/s (giới hạn : v = 0,8 – 2m/s)

Lưu lượng nước thải : Q = 0,82m3/h = 0,0002m3/s

Chọn ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính ống là :

m v

Q

14,38,0

0002,04

Q

015,014,3

0002,044

b Chọn bơm nước thải

Công suất máy bơm

P H kw

gH Q

8,0000.1

08,781,9000.1)600.3/82,0(

η Hiệu suất của bơm, η =0,7−0,9chọn η=0,8

Q: Lưu lượng nước thải, Q = 0,82m3/h Chọn 2 máy bơm công suất 0,5HP Một hoạt động và một dự phòng

Bảng 4 4: Các thông số hầm bơm tiếp nhận 2

5 Đường kính hầm bơm tiếp nhận m 0,5

6 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể mm 15

4.2.3 Bể phản ứng

a Thể tích bể :

3

max t 0,0002 20 60 0,24m Q

m H

V

Chọn bể có tiết diện hình vuông: a= F = 0 , 24 = 0 , 5m

Chọn a = 1m

Chiều rộng bể (B) = chiều dài bể (D) = a = 1m

Chọn chiều cao bảo vệ của bể: hbv = 0,2m

Chiều cao tổng cộng (chiều cao xây dựng): Htc = H + hbv = 1 + 0,2 = 1,2m

c Thể tích thực của bể phản ứng:

100

0092,024,0800100

2 2

297,32,151

F: Diện tích tiết diện cánh khuấy V: Vận tốc cánh khuấy

s m v

v=0,75× k =0,75×4,396=3,297 /

Với vk: Vận tốc tuyệt đối của cánh khuấy

s m n

R

60

1403,014,3260

2× × × = × × × =

= πVới R bán kính vòng khuấy Chọn 2R = 50 – 60% chiều rộng bể chọn 2R = 60%D R 0,3m

* Diện tích một bản cánh khuấy:

0,003 2

2

006,0

0 m f

, 0

5 2 = ⇒ = =

Chiều dài bản cánh khuấy: L=5×0,025=0,125m

* Tính lượng H2O2 và FeCl3

Theo thực nghiệm thì để xử lý 100ml dung dịch nước thải thì cần 0,09mg FeCl3

Khối lượng FeCl3 cần trong một năm để xử lý 50m3/ngày.đêm là:

kg

0001 , 0

365 10

09 , 0

50 6

Theo thực nghiệm thì để xử lý 100ml dung dịch nước thải thì cần 0,4ml H2O2

Vậy thể tích H2O2 cần thiết để xử lý 50m3/ngày.đêm trong một năm là:

3

73100

3654,050