Thiết kế hệ thống xử lí nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với năng suất 10 tấn sản phẩm ngày. Chất lượng nước thải đạt loại A”

Tính chất của nước thải Nước thải từ quá trình tiếp nhận và chế biến sản phẩm thường có màu nâu xám do sự phân hủy của các nucleoprotein, lipit, photphat với mùi đặc trưng của quá trình

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

Chương 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Nguồn gốc phát sinh các chất ô nhiễm trong nước thải 4

1.1.1 Quy trình sản xuất của nhà máy 4

1.1.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải 5

1.2 Thành phần và tính chất nước thải 5

1.2.1 Tính chất của nước thải 5

1.2.2 Thành phần của nước thải 6

1.2.2.1 Các chất hữu cơ 6

1.2.2.2 Chất rắn lơ lửng 6

1.2.2.3 Chất dinh dưỡng 6

1.2.2.4 Vi sinh vật 6

1.3 Các phương pháp xử lý nước thải 7

1.3.1 Phương pháp cơ học 7

1.3.2 Phương pháp hóa lí 7

1.3.3 Phương pháp sinh học 7

1.4 Bản thông số và nồng độ các chất trong nước thải loại A 8

Chương 2: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH XỬ LÝ 9

2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý 9

2.2 Dây chuyền công nghệ 9

2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 10

2.3.1 Song chắn rác 10

2.3.2 Bể tập trung 11

2.3.3 Bể lắng cát 11

2.3.4 Bể điều hòa 12

2.3.5 Bể UASB 13

2.3.6 Bể lắng ly tâm đợt 1 14

2.3.7 Bể Aerotank 14

2.3.8 Bể lắng ly tâm đợt 2 15

2.3.9 Bể khử trùng 15

2.3.10 Máy ép bùn 16

2.3.11 Sân phơi cát 17

Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 18

3.1 Xác định lưu lượng nước thải 18

3.2 Tính toán các công trình đơn vị 19

3.2.1 Song chắn rác 19

3.2.2 Bể tập trung 21

3.2.3 Bể lắng cát 21

3.2.4 Bể điều hoà 23

3.2.5 Bể phản ứng kị khí UASB 24

3.2.6 Bể lắng ly tâm đợt 1 29

3.2.7 Bể Aerotank 31

3.2.8 Bể lắng ly tâm đợt 2 36

3.2.9 Bể khử trùng chlorine 38

3.2.10 Máy ép bùn 39

3.2.11 Sân phơi cát 40

3.3 Tổng kết thiết bị chính trong trạm xử lý nước thải 41

Chương 4: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG BỂ UASB 42

4.1 Các quá trình sinh hóa 42

4.2 Cấu tạo 44

4.3 Nguyên tắc hoạt động 44

4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động bể UASB 45

4.4.1 Thời gian lưu 45

4.4.2 Nhiệt Độ 45

4.4.3 pH 45

4.4.4 Tính chất của chất nền 46

4.4.5 Các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng 46

4.4.6 Các chất độc 46

4.5 Ưu, nhược điểm 47

KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

MỞ ĐẦU

Theo thống kê hiện nay nước ta có hơn 300 cơ sở chế biến thuỷ sản, và khoảng 220 nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm đông lạnh phục vụ xuất khẩu có tổng công suất 200 tấn/ngày Thiết bị và công nghệ tuy được đánh giá là có mức đổi mới nhanh so với các ngành công nghiệp khác nhưng so với thế giới vẫn bị coi là quá chậm Đó là một trong những nguyên nhân tạo ra những tác động xấu cho môi trường [6]

Lượng chất thải lỏng trong chế biến thuỷ sản được coi là quan trọng nhất, các nhà máy chế biến đông lạnh thường có lượng chất thải lớn hơn so với các cơ sở chế biến hàng khô, nước mắm, đồ hộp, bình quân khoảng 50.000m3/ngày Thách thức đặt ra là tải lượng ô nhiễm do các xí nghiệp chế biến thuỷ sản gây ra là rất lớn nếu không được xử lý nó sẽ là một thành viên “tích cực” làm tăng mức độ ô nhiễm môi trường trên sông rạch và xung quanh khu chế biến Ô nhiễm nước thải chế biến thuỷ sản nhiều khi chưa nhận ra ngay do lúc đầu kênh rạch còn khả năng pha lỏng và tự làm sạch nước với lượng thải tích tụ ngày càng nhiều thì dần dần chúng làm xấu đi nguồn nước mặt sông, rạch, ao, hồ và cuộc sống khu dân cư xung quanh Ngoài ra nước thải của ngành chế biến còn khả năng lan truyền dịch bệnh từ xác thuỷ sản bị chết, thối rữa , và điều đáng quan tâm nữa là gây ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động, đến môi trường nuôi trường nuôi trồng thuỷ sản, đến sự phát triển bền vững của ngành [6]

Do tính khá nghiêm trọng như thế, sau đây là đề tài “Thiết kế hệ thống xử lí nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với năng suất 10 tấn sản phẩm / ngày Chất lượng nước thải đạt loại A” để góp phần bảo vệ sức khỏe người dân,

người lao động và môi trường xung quanh

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1.1 Quy trình sản xuất của nhà máy

Tùy thuộc vào các loại nguyên liệu mà công nghệ sản xuất sẽ có nhiều công đoạn xử lý riêng biệt Sau đây là quy trình chế biến chung trong công ty thủy sản đông lạnh:

Lạnh đông Nước không cần xử Nước

Ra khuôn

Đóng gói

Trữ đông

Nước thải Nước

1.1.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải

Qua dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy thủy sản đông lạnh, ta nhận thấy nước thải tạo ra qua các công đoạn sau:

- 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

- Cồng đoạn rửa, làm ráo nguyên liệu sau khi cắt bỏ nội tạng và những phần không cần thiết

- Công đoạn lạnh đông sản phẩm: lượng nước thải từ quá trình này do làm mát

và phá băng Lượng nước này không chứa nhiều chất bẩn do đó không cần

xử lý

- Công đoạn ra khuôn sản phẩm sau khi đông lạnh: lượng nước thải sỉnh ra do quá 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 sinh hoạt trong nhà máy

1.2 Thành phần và tính chất nước thải [5]

1.2.1 Tính chất của nước thải

Nước thải từ quá trình tiếp nhận và chế biến sản phẩm thường có màu nâu xám do sự phân hủy của các nucleoprotein, lipit, 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

1.2.2 Thành phần của nước thải

và công nghiệp

1.2.2.2 Chất rắn lơ lửng

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 riêu… 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 nguồn nước) và gây bồi lắng lòng sông cản trở sự lưu thông nước và tàu bè

1.2.2.3 Chất dinh dưỡng

Nồng độ các chất nito, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy Nếu nồng độ oxy giảm tới 0 gây hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước của thủy vực 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 ngưng trệ Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ánh hưởng tới hệ thủy sinh, nghề nuôi trồng thủy sản, du lịch và cấp nước

Amoniac rất độc cho tôm, cá dù ở nông độ rất nhỏ Nông 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 1mg/l

1.2.2.4 Vi sinh vật

Các vi sinh vật 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

Bảng 1.1 Thành phần nước thải chế biến thủy sản đông lạnh

Nguồn: Tổng cục môi trường, 2009

1.3.1 Phương pháp cơ học

Xử lý cơ học nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất không tan như rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi… ra khỏi nước thải, điều hòa lưu lượng

và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

Các công trình xử lý cơ học nước thải thủy sản thông dụng như: song chắn rác, lưới lọc, bể lắng, bể điều hòa

1.3.2 Phương pháp hóa lí

Cơ sở của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tạp chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dưới dạng hòa tan không độc hại

Các phương pháp hóa lý thường được sử dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản là quá trình keo tụ, trung hòa kết tủa cặn , oxy hóa khử, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi…

1.3.3 Phương pháp sinh học

Cơ sở của phương pháp xử lí sinh học nước thải là dựa vào khả năng oxy hóa các liên kết hữu cơ dạng hòa tan và không tan của vi sinh vật Chúng sử dụng các liên kết đó như là nguồn thức ăn của chúng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật

Phương pháp này được sử dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải Các phần xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ qua các quá trình xử lý cơ học, hóa lý

Các phương pháp sinh học có thể được phân chia dựa trên các cơ sở khác nhau, nhưng chúng ta có thể chia thành hai loại chính như sau:

- Xử lý sinh học hiếu khí là biện pháp xử lý nước thải sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí Đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 – 40oC

- Xử lý sinh học yếm khí là biện pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí để loại

bỏ các chất hữu cơ có trong nước thải

Ngoài ra còn có các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên như:

hồ sinh học, hệ thống xử lý bằng thực vật nước, cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, đất ngập nước…

Bảng 1.2 Bảng giá trị một số thông số và nồng độ các chất trong nước thải loại A

Chương 2: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH XỬ LÝ 2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý

Việc lựa chọn phương pháp xử lý tối ưu sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng nước thải sau khi xử lý đạt loại A, thành phần, tính chất nước thải đầu vào, diện tích mặt bằng, vốn đầu tư… Căn cứ vào các yếu tố đó chúng ta có thể lựa chọn hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học kết hợp với phương pháp

xử lý bằng sinh học và khử trùng, trong đó phương pháp sinh học đóng vai trò quan trọng

2.2 Dây chuyền công nghệ

Bùn dư

Bùn dư

Tuần hoàn bùn

2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ [1]

Nước thải từ các công đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất cùng với nước thải sinh hoạt theo đường ống dẫn chung được đưa vào hệ thống xử lý Tại đây nước thải được xử lý lần lượt qua các công trình đơn vị như sau:

sự ăn mòn hóa chất Bao gồm các thanh kim loại xếp song song nhau có tiết diện tròn hay hình chữ nhật, và thường có hình chữ nhật Song chắc rác thường dễ dàng trược lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặt nghiêng so với hướng dòng chảy một góc 45 – 60o để tăng hiệu quả và tiện lợi khi làm vệ sinh

2.3.2 Bể tập trung

Để thuận tiện cho việc phân phối nước thải cho hệ thống xử lý tiếp theo, người ta thường thiết kế bể tập trung sau song chắn rác Từ bể tập trung nước thải sẽ được bơm bơm đến bể lắng cát

2.3.3 Bể lắng cát

Mục đích:

Bể lắng cát dùng để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hoà tan như: cát, sỏi, sạn… và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân huỷ trong nước thải Việc tách các tạp chất này ra khỏi nước thải nhằm bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, bảo vệ bơm…

Cấu tạo:

Hình 2.2 Sơ đồ bể lắng cát

Bể có cấu tạo giống bể chứa hình chữ nhật, dọc một phía tường của bể đặt một hệ thống ống sục khí nằm cao hơn đáy bể 45 - 60 cm Dưới dàn ống sục khí là máng thu cát Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,2 - 0,4 dốc nghiêng về phía máng thu

để cát trược theo đáy vào máng

Tại bể lắng cát không khí được đưa vào đáy bể, kết hợp với dòng nước chảy thẳng tạo thành quỹ đạo vòng của chất lỏng và tạo dòng ngang có tốc độ không đổi

ở đáy bể Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất hữu cơ lơ lững

không lắng xuống nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 - 95% và ít

bị thối rữa

Nhưng cần phải kiểm soát tốc độ thổi khí để đảm bảo tốc độ dòng chảy đủ chậm để hạt cát lắng được, đồng thời dễ dàng tách cặn hữu cơ bám trên hạt và đủ lớn không cho các cặn hữu cơ lắng Cát sau khi tách sẻ được chuyển đến sân phơi cát

2.3.4 Bể điều hòa

Hình 2.3 Cấu tạo bể điều hòa

1 Nước vào, 2 Máng phân phối nước, 3 Nước ra, 4 Ống cấp khí, 5 Ống phân phối khí có lỗ

Điều hòa là quá trình kiểm soát để giảm thiểu các biến động về đặc tính của nước thải nhằm tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình xử lý tiếp theo Quá trình điều hòa được tiến hành bằng cách trữ nước thải trong một bể lớn, sau đó bơm định lượng chúng vào các bể xử lý kế tiếp

Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và phụ thuộc vào loại nước thải của từng công đoạn nên bể điều hòa có tác dụng điều chỉnh sự biến thiên

về lưu lượng của nước thải theo từng giờ trong ngày, tránh sự biến động về hàm lượng chất hữu cơ làm ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn trong các bể xử lý sinh học, kiểm soát pH của nước thải để tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình sinh học, hóa học sau đó, giúp làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải

Chọn bể điều hoà có thổi khí nén Mục đích của việc thổi khí là:

 Tạo nên sự xáo trộn cần thiết để tránh hiện tượng lắng cặn và phát sinh mùi hôi

3

2

1

4 5

 Làm cho các chất ô nhiễm dễ bay hơi đi một phần hay toàn bộ

 Tạo điều kiện tốt cho quá trình xử lý sau đó như tăng lượng oxy hoà tan trong nước thải, tăng hiệu suất lắng nước thải ở các công đoạn sau

2.3.5 Bể UASB

Hình 2.4 Cấu tạo bể UASB

Bể xử lý kị khí sẽ phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra các sản phẩm cuối cùng là khí metan và khí cacbonic Ta dùng bể UASB vì vận hành đơn giản, phù hợp với loại nước thải có COD cao và có thể đạt được tải trọng cao, sử dụng bể UASB có tính kinh tế hơn và những hạn chế trong quá trình vận hành có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ bộ Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng điều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học và các chất hữu

cơ được tiêu thụ ở đó, các bọt khí mêtan và cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẫn ra khỏi bể Nước thải sẽ diễn ra sự phân tách hai pha là lỏng và rắn Pha rắn thì hồi lưu lại lớp bông bùn, pha lỏng được dẫn ra khỏi bề

2.3.6 Bể lắng ly tâm đợt 1

Hình 2.5 Cấu tạo bể lắng ly tâm đợt 1

1 Ống dẫn nước thải vào 2 Hệ thống thanh gạt cặn 3 Hành lan công tác 4 Tấm

chắn hướng dòng 5 Động cơ 6 Máng thu nước 7 Ống xả cặn

Quá trình lắng được áp dụng khác nhau về tỷ trọng nước, chất rắn lơ lửng và các chất ô nhiễm có trong nước thải để loại chúng ra khỏi nước thải Bể lắng thường

có dạng hình tròn hay hình chữ nhật Trong quá trình lắng có thể bổ sung chất trợ lắng để tăng hiệu suất lắng

Nước thải chảy vào ống trung tâm qua múi phân phối và vào bể Sau khi ra khỏi ống trung tâm, nước thải va vào tấm chắn hướng dòng và thay đổi hướng đi xuống, sau đó sang ngang và dâng lên thân bể Nước đã lắng trong tràn qua máng thu đặt xung quanh thành bể và được dẫn ra ngoài Khi nước thải dâng lên thân bể

và đi ra ngoài thì cặn thực hiện chu trình ngược lại Cặn được hệ thống thanh gạt cặn gom lại và đưa xuống giếng cặn Bể lắng ly tâm đợt 1 có thể loại bỏ được 50 ÷ 70% chất rắn lơ lững và 25 ÷ 50% BOD5

Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng 1 thì được máy bơm đến sân phơi bùn, còn nước thải đưa đến bể Aerotank

1 Ống dẫn nước thải vào, 2 Ống dẫn bùn tuần hoàn , 3 Ống dẫn khí chính , 4 Ống

dẫn khí nhánh, 5 Đĩa phân phối khí, 6 Ống dẫn nước thải ra

Aerotank là công trình bê tông cốt thép có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn, thông dụng nhất hiện nay là các Aerotank hình bể khối chữ nhật Tại bể Aerotank nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí từ dưới đáy bể lên nhằm tăng cường lượng oxy hoà tan, tăng khả năng khuấy trộn môi trường và tăng hiệu quả quá trình oxy hoá chất bẩn hữu cơ có trong nước thải bởi vi sinh vật

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu nước trong bể Aeroten không đủ để giảm nhanh hàm lượng các chất bẩn hữu cơ, do đó phải hoàn lưu bùn hoạt tính đã lắng ở bể lắng 2 vào đầu bể nhằm duy truỳ nồng độ đủ của vi sinh vật

2.3.8 Bể lắng ly tâm đợt 2

Bể lắng ly tâm đợt 2 có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự như bể lắng ly tâm đợt 1 Bể lắng ly tâm đợt 2 có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính

đã qua xử lý ở bể Aeroten và các thành phần chất không hoà tan chưa được giữ lại ở

bể lắng 1 Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng 2 thì một phần được tuần hoàn lại bể Aeroten, phần bùn dư sẽ đưa đến bể nén bùn, còn nước thải sẽ đưa đến bể tiếp xúc Clo

clo hoá, ozon, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV Ở đây chỉ đề cập đến phương pháp khử trùng bằng clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận được

Nước thải vào bể sẽ chảy theo đường dích dắc qua các ngăn để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa clo với nước thải, khi đó sẽ xảy ra phản ứng như sau:

Cl2 + H2O HCl + HOCl Axit hypocloric HOCl rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCl và oxy nguyên tử:

HOCl HCl + O Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl- :

HOCl H+ + OCl

-OCl- và oxy nguyên tử là các chất oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn

2.3.10 Máy ép bùn

Hình 2.8 Cấu tạo máy ép bùn

1 Thùng định lượng và phân phối 2 Trục ép 3 Bùn vào 4 Nước ra 5 Bánh bùn

sau khi tách nước

Máy ép bùn dây đai dùng để loại nước ra khỏi bùn Đầu tiên cặn bùn từ thùng định lượng sẽ được phân phối vào đoạn đầu của băng tải, ở đoạn này nước được lọc qua dây đai theo nguyên tắc trọng lực, sau đó cặn bùn di chuyển theo dây đai qua các con lăn thì nước của cặn bùn cũng được tách do lực ép giữa con lăn với dây đai, cuối cùng cặn bùn đi qua trục ép thì nước được tách ra bằng lực ép và lực cắt Nước tách ra được đưa trở lại bể điều hòa để xử lý tiếp, còn bánh bùn có thể làm phân vi sinh

1 2

3 4

5

2.3.11 Sân phơi cát

Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo của sân phơi cát

1 Ống phân phối cát, 2 Ống thu nước, 3 Đê bao Cát lấy ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên cần phải làm ráo nước ở sân phơi cát nhằm đem lại sự thuận lợi cho sự vận chuyển và dùng cho các mục đích khác Nước tách ra được đưa trở lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý

Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Các thông số ban đầu:

 Năng suất nhà máy: 10 tấn sản phẩm/ngày

 Từ bảng 1.1 ta có:

BOD5 = 391 – 1539 mg/l Chọn BOD5 = 1000 mg/l COD = 694 – 2070 mg/l Chọn COD = 1500 mg/l

SS = 100 – 300 mg/l Chọn SS = 200 mg/l

 Nhà máy làm việc 3 ca trong mỗi ngày (24/24) nên lưu lượng bơm bằng lưu lượng giờ trung bình

3.1 Xác định lưu lượng nước thải

Lưu lượng nước thải của nhà máy thuỷ sản tính cho 1 tấn sản phẩm thường

3600

33 , 33

= 0,00926 (m3/s) = 9,26 (l/s)

Với s tb

Q = 9,26 l/s thì k = 2,5 ÷ 3 [Bảng 3.2 – 1, tr 99]

k: hệ số không điều hoà chung của nước thải Chọn k = 2,8

- Lưu lượng nước thải lớn nhất theo ngày:

ngày max

Q = k × s

tb

Q = 2,8 × 0,00926 = 0,0259 (m3/s) = 25,928 (l/s)

3.2 Tính toán các công trình đơn vị

3.2.1 Song chắn rác

 Kích thước mương đặt song chắn[1, tr 409:

- Chọn tốc độ dòng chảy trong mương  = 0,3 m/s

324,933600

Q h

h

(m) Chọn kích thước thanh: rộng × dày = b × d = 5 mm × 25 mm và khe hở giữa các thanh là w = 25 mm [Bảng 9.3 - 1, tr 410]

 Kích thước song chắn rác:

Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở m = n + 1

Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: [1, tr 411]

B = b × n + w × (n + 1)

350 = 5 × n + 25 × (n +1) Giải ra được: n = 10,8

Chọn n = 11 thanh

Khi đó khoảng cách giữa các thanh điều chỉnh lại như sau:

350 = 5 × 11 + w × (11 + 1) Vậy w = 24,5 mm

 Tổn thất áp lực qua song chắn:

Tổng tiết diện các khe song chắn:[1, tr 411]

A = [B – (b × n)] × h

A = [0,35 – (0,005 × 11)] × 0,25 = 0,074 (m2) Vận tốc dòng chảy qua song chắn:

35,0074,0

0259,0

s

(m/s) Tổn thất áp lực qua song chắn: [1, tr 412]

h s

2 7 , 0

Trong đó:

hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác, m

V: vận tốc dòng chảy qua song chắn, m/s

: vận tốc dòng chảy trong mương, m/s

g: gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s

81 , 9 2

3 , 0 35 , 0 7

Như vậy tổn thất áp lực nằm trong giới hạn cho phép (< 150 mm)

Hàm lượng chất lơ lửng và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4% Hàm lượng chất lơ lửng còn lại: SS = 200 ×(1 – 0.04) = 192 mg/l

Hàm lượng BOD5 còn lại: So = 1000 × (1 – 0,04) = 960 mg/l

Bảng 3.1 Các thông số thiết kế và kích thước song chắn rác

Tốc độ dòng chảy trong mương m/s 0,3 Lưu lượng giờ lớn nhất m3/h 93.324 Kích thước mương đặt song chắn:

t: thời gian lưu nước, t = 10 ÷ 30 phút

Chọn chiều cao hữu ích h = 3 m

Chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng hf = 0,7 m Vậy chiều cao tổng cộng: H = h + hf = 3 + 0,7 = 3,7 m

Chọn chiều rộng bể: B = 2 m

Suy ra chiều dài bể: 3,90

32

33,23

V

(m) Vậy kích thước của bể tập trung: L × B × H = 3,90 m × 2 m × 3,7 m

3.2.3 Bể lắng cát

 Kích thước bể:[Bảng Tk-6 – 1, tr 195]

Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng cát thổi khí t = 5 phút

Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 1,4 m

Chọn tỉ số rộng : cao = B : h = 1 : 1

Vậy chiều rộng bể B = h = 1,4 m

Thể tích bể lắng cát thổi khí là:

78 , 7 60

5 324 , 93

78,7

97,3





B L

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép[Bảng 10.6 – 1, tr 449]:

1

5 , 2

÷

1

5

Vậy việc chọn các thông số như trên là hợp lý

 Lượng không khí cần thiết:

Qkk = qk × L = 0,3 × 3,97 = 1,2 (m3/phút) Trong đó:

15,08001000

0 ngày

 Chiều cao lớp cát trong bể trong 1 ngày đêm:

022 , 0 4 , 1 97 , 3

1 12 , 0

t W

Trong đó t: chu kỳ xả cát, t = 1 ngày [1, tr 196]

 Chiều cao xây dựng bể lắng cát thổi khí:

Hxd = h +hbv + hc = 1,4 + 0,4 + 0,022 =1,82 (m) Trong đó hbv: chiều cao bảo vệ của bể Chọn hbv = 0,4 m [1, tr 196]

Hàm lượng chất lơ lửng SS và BOD5 giảm 5%:

- Hàm lượng chất lơ lửng SS còn lại:

SS = 192 × ( 1 – 0,05 ) = 182,4 mg/l

- Hàm lượng BOD5 còn lại:

So = 960 × ( 1 – 0,05 ) = 912 mg/l

Bảng 3.2 Các thông số của bể lắng cát thổi khí

Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày m3/ngày 0,12

Chiều cao lớp cát trong bể trong một ngày đêm m 0,022

Hàm lượng chất lơ lửng còn lại mg/l 182,4

3.2.4 Bể điều hoà [2]

 Kích thước bể điều hoà:

Giả sử chọn:

Thời gian lưu nước trong bể t = 6 h

Chiều cao hữu ích bể h = 4 m

Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m

Chiều rộng bể B = 5 m

Thể tích bể điều hoà:

200 98 , 199 6 33 ,

V

Chiều cao tổng cộng:

H = h + hbv = 4 + 0,3 = 4,3 (m) Vậy kích thước bể điều hoà: L × B × H = 10 m × 5 m × 4,3 m

 Hệ thống cấp khí cho bể điều hoà:

Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn:

qkRV  0 , 012  200  2 , 4 (m3/phút) = 2400 (l/phút)

Trong đó:

R: tốc độ khí nén, chọn R = 0,012 m3/m3.phút [1, tr 418]

V: thể tích bể điều hoà, V = 200 m3Chọn đĩa khuếch tán plasmis xốp cứng bố trí một phía theo chiều dài bể với lưu lượng khí r = 100 l/phút.cái [Bảng 9.8 – 1, tr 419]

Vậy số đĩa phân phối khí:

24100

Bảng 3.3 Các thông số tính toán của bể điều hoà

Lưu lượng khí mỗi đĩa khuyếch tán l/phút.cái 100

3.2.5 Bể phản ứng kị khí UASB [1, Tr 455]

Bể phản ứng làm bằng bê tông được cách nhiệt với bên ngoài Trong bể phản ứng với dòng nước dâng lên qua nền bùn rồi tiếp tục vào bể lắng đặt cùng với bể phản ứng Các loại khí tạo ra trong điều kiện kị khí chủ yếu là khí CH4 vào CO2 sẽ tạo dòng tuần hoàn cục bộ, giúp cho việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho chúng ổn định Một số bọt khí và hạt bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn hợp phía trên bể Khi va phải lớp chắn phía trên, các bóng bị vỡ và hạt bùn được tách ra lại lắng xuống dưới Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, vận tốc dòng hướng lên phải giữ ở khoảng 0,6 – 0,9 m/h

Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân hủy kỵ khí từ quá trình xử lý nước thải sinh hoạt cho vào bể với hàm lượng 30kgSS/m3

- Tỷ lệ MLVS:MLSS của bùn trong bể UASB = 0,75