Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn công suất 900m3ngày đêm

Mặt khác nó cũng thải ra một lượng nước thải lớn gây ô nhiễm môitrường, nước thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn gây ô nhiễm nguồn tiếp nhậnbởi chất hữu cơ, dòng thải bị phân hủy sin

-Trong nền kinh tế nước ta, sản xuất tinh bột sắn là một ngành kinh tế đượcchú trọng và thu hút đầu tư của các nhà sản xuất trong nước cũng như nướcngoài Mặt khác nó cũng thải ra một lượng nước thải lớn gây ô nhiễm môitrường, nước thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn gây ô nhiễm nguồn tiếp nhậnbởi chất hữu cơ, dòng thải bị phân hủy sinh ra mùi hôi thối và một số chất khílàm ảnh hường đến môi trường không khí.

Nhằm hạn chế những tác động xấu đến môi trường sinh thái từ hoạt động củanhà máy sản xuất tinh bột sắn, thì việc xử lý nước thải là vấn đề cấp bách hiệnnay để đảm bảo đáp ứng được các tiêu chuẩn, quy chuẩn của Nhà nước, Bộ Tài

nguyên và Môi trường Chính vì vậy, em lựa chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống xử

lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn công suất 900m 3 /ngày đêm” làm

thiết kế tốt nghiệp cho mình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

1.1 Giới thiệu về cây sắn

Như chúng ta đã biết, cây sắn thường được biết đến với tên gọi là cây khoai

mì ở miền Nam nước ta Nó là cây lương thực có chiều cao từ 2 mét đến 3 mét,

lá thuộc loại lá đơn mọc xen kẽ, xếp trên thân theo chiều xoắn ốc, có gân lá nổi

rõ ở mặt sau Rễ cây mọc từ mắt và mô sẹo của hom, lúc đầu mọc ngang sau đócắm sâu xuống đất Rễ phình to ra và tích lũy bột thành củ theo thời gian, phầnlõi trắng và xốp ở giữa thân rất yếu, tùy theo giống, vụ trồng, địa bàn trồng vàmục đích sử dụng mà thời gian sinh trưởng của cây khác nhau

Củ sắn thường có dạng hình trụ, vuốt hai đầu, tuỳ thuộc vào điều kiện của đất

và điều kiện trồng mà kích thước củ khác nhau, chiều dài thường 300 - 400 mm,đường kính từ 2cm - 10cm Củ sắn có cấu tạo gồm 4 phần chính: chiếm khoảng0,5 - 5% trọng lượng củ là lớp vỏ gỗ, chiếm khoảng 5 - 20% trọng lượng củ làlớp vỏ cùi, còn phần thịt củ là thành phần chủ yếu trong củ gồm có các tế bàonhu mô thành mỏng với các thành phần chủ yếu là cellulose, pentosan, và phầnlõi củ Bảng dưới đây cho ta biết về thành phần hoá học trung bình trong củ sắn:

“Bảng 1.1 Thành phần hoá học trong củ khoai mi Thứ tự Thành phần Tỷ trọng (%trọng lượng)

(Nguồn: Đoàn Dụ và các cộng sự, 1983)”

Củ sắn có các độc tố, tanin, sắc tố và hệ enzym phức tạp ngoài các thànhphần dinh dưỡng Độc tố của nó là CN-, nhưng khi chưa đào thì nhóm này ởdạng glucozite gọi là phaseolutanin (C10H17O6N) Dưới tác dụng của enzyme haymôi trường axit thì chất này tạo thành glucose, acetone, và axit cyanhydric

1.2 Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam

Trên thế giới sản lượng sắn là 211,26 triệu tấn củ tươi vào năm 2006, nhưngsản lượng này đã tăng lên 226,34 triệu tấn vào năm 2007 Chiếm 57% diện tíchtrồng cây sắn trên thế giới là Châu Phi với 11,82 triệu ha, Châu Á chiếm 25% vàchâu Mỹ Latinh là 18%

Nước ta đứng thứ 11 thế giới về sản lượng sắn với 2 triệu tấn củ tươi vàđứng thứ 3 trên thế giới về xuất khẩu tinh bột sắn Cây sắn có khả năng cạnhtrạnh với nhiều loại cây công nghiệp khác vì chúng có thể trồng được ở nhữngvùng đất khô cằn

“Việt Nam hiện sản xuất mỗi năm khoảng 800.000 - 1.200.000 tấn tinh bộtsắn, trong đó trên 70% xuất khẩu và gần 30% tiêu thụ trong nước Theo thống

kê năm 2009, sắn là mặt hàng có khối lượng và kim ngạch xuất khẩu tăng độtbiến Bảy tháng đầu năm, cả nước xuất khẩu được 2,66 triệu tấn sắn lát khô vàtinh bột sắn, kim ngạch đạt 406 triệu USD, tăng 4,4 lần về sản lượng, 2,8 lần vềkim ngạch so với cùng kỳ năm trước”

Ở nước ta, sắn được trồng ở hầu khắp cả nước, phần lớn là được trồng ởmiền núi trung du Ở mỗi vùng miền, thời gian thu hoạch khác nhau tùy thuộcđiều kiện khí hậu, thổ nhưỡng từng vùng Cụ thể như sau:

- Ở khu vực phía Bắc, cây sắn thường được trồng vào tháng 3 là thuận lợinhất, vì thời gian này có mưa xuân ẩm, thích hợp cho cây sinh trưởng, hìnhthành và phát triển củ

- Khu vực Bắc Trung Bộ, cây sắn thường được trồng vào tháng 1 Vì nếutrồng sớm thời tiết sẽ có mưa lớn làm thối cây; nếu trồng muộn, cây sắn cònnon, gặp thời tiết rét khô dẫn đến sinh trưởng kém

- Khu vực Nam Trung Bộ, cây sắn thường được trồng từ tháng 1 đến tháng 3

là tốt nhất, lúc này điều kiện thời tiết thuận lợi, nhiệt độ tương đối cao và thường

có mưa nên đủ ẩm cho cây

- Khu vực Tây Nguyên, Đông Nam Bộ thì cây sắn được trồng vào tháng 4hay tháng 5, vì khoảng lúc này có nhiệt độ cao ổn định và có mưa đều

- Còn ở Đồng bằng sông Cửu Long, nơi chủ động về nguồn nước nên cây sắnhầu như được trồng ngay từ đầu năm, để thu hoạch trước mùa lũ

Qua quá trình tìm hiểu, em thấy rằng ngành sản xuất tinh bột sắn ở nước ta

có thể phân chia thành 3 quy mô:

- Quy mô nhỏ (quy mô hộ gia đình): Đặc trưng cho loại hình này là dụng cụsản xuất còn thô sơ, kỹ thuật sản xuất đơn giản Do đó chất lượng tinh bột sắnkhông cao và năng suất thấp

- Quy mô vừa: Đối với loại quy mô vừa, các nhà máy này đã cải tiến quytrình, đổi mới công nghệ sản xuất; đầu tư máy móc hiện đại hơn Vì vậy năngsuất cao hơn và sử dụng ít nhân công hơn, nhưng tốn nhiều nước và nhiên liệu

- Quy mô lớn: Nước ta có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với côngsuất 50 - 200 tấn/ngày

* Một số dây chuyền sản xuất tinh bột sắn:

Hinh 1.1 Sơ đồ sản xuất tinh bột sắn ở nhà máy Phước Long - tỉnh Binh

Phước

Tinh bột ướtQuấy, pha loãng

Tách tạp chấtQuấy

Ly tâmTẩy chua, làm trắng

Làm nguộiĐóng góiSấy khô

Hinh 1.2 Sơ đồ công nghệ chế biến tinh bột sắn kiểu Thái Lan

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

2.1 Nguồn gốc phát sinh

Quá trình sản xuất tinh bột sắn có nhu cầu sử dụng lượng nước khá lớn chiếm

80 - 90% tổng lượng nước sử dụng và khoảng 95% lượng nước thải mang theomột phần tinh bột không thu hồi được thải ra ngoài

- Nước thải được thải ra chủ yếu từ quá trình rửa củ và tách tinh bột Thànhphần nước thải sản xuất tinh bột sắn chứa hàm lượng cặn lơ lửng và hàm lượnghữu cơ cao, độ đục cao Mặt khác nước thải còn bốc mùi chua nồng Đặc biệttrong nước thải sản xuất tinh bột sắn có chứa HCN- - một loại acid có tính chấtđộc hại, khi ăn phải quá nhiều sẽ gây nên trạng thái say, ngộ độc HCN- là yếu tốcản trở hoạt động của vi sinh vật trong các công trình sinh học xử lý nước thải

- Trong công đoạn ly tâm và sàng để loại bỏ xơ người ta sử dụng nước nhằmmục đích rửa và tách tinh bột từ bột xơ củ sắn Ngoài ra, nước còn được sử dụngtrong quá trình nghiền củ, nhưng với khối lượng không đáng kể

Bảng sau đây cho ta biết thêm vê thành phần và tính chất thải của việc sảnxuất tinh bột sắn:

“Bảng 2.1 Bảng thành phần và tính chất nước thải của thải sản

xuất tinh bột sắn.

[Nguồn: Giải pháp xử lý nước thải tinh bột mì cho làng nghề Hoài Hảo, Bình Định - Khoa Môi Trường - Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM]”.

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn

Nước thải ngành sản xuất tinh bột sắn có tỉ lệ BOD5/COD lên đến trên 70%,nên sử dụng phương pháp xử lý sinh học là hợp lý và ta cũng có thể kết hợp vớicác biện pháp cơ học và hoá lý để nâng cao hiệu quả xử lý Việc lựa chọnphương pháp, công trình cụ thể áp dụng trong dây chuyền công nghệ xử lý nướcthải còn phải phụ thuộc vào đặc điểm tính chất nước thải, mức độ làm sạch, chiphí đầu tư công nghệ, chi phí vận hành, diện tích mặt bằng xây dựng

2.2.1 Các phương pháp cơ học và lý học xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn

a, “Song chắn rác: là công trình tiền xử lý nước thải để chuẩn bị cho các

công trình xử lý tiếp theo Song chắn rác có tác dụng giữ lại các thành phần rác

có kích thước lớn như bã khoai mì, là cây, bao nilon Song chắn rác thường đặttrước bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy để tránh trường hợp bị tắc bơm,bít đường ống Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làmviệc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải” - [6]

b, “Bể điều hòa: có tác dụng điều chỉnh pH và chất dinh dưỡng, ổn định lưu

lượng của dòng thải vào các công đoạn sau Bể điều hòa duy trì dòng thải và gầnnhư không thay đổi, ổn định pH, khắc phục các vấn đề vận hành do sự dao độnglưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của quá trình xử lý ở các giaiđoạn sau Bể điều hoà được tiến hành sục khí hay khuấy trộn cơ khí để ngăn quátrình lắng của hạt rắn và các chất có khả năng phân huỷ sinh học” - [1]

c,“Bể lắng: Lắng là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc

để hoàn thành quá trình làm trong nước Dựa trên nguyên lý rơi theo trọng lực,việc làm lắng có thể loại bỏ từ 90% - 99% lượng chất bẩn chứa trong nước Mụctiêu: khử SS trong nước thải hay bông cặn trong quá trình keo tụ tạo bông, bôngbùn hoạt tính” - [6]

- Bể lắng li tâm: bề mặt hình tròn, đường kính từ 5m trở lên nước chảy từtâm ra thành bể, hạt cặn lắng xuống dưới” - [6]

d, “Bể acid: CN- trong nước thải tinh bột sắn là yếu tố chính gây cản trở sựhọat động của các vi sinh vật trong các phương pháp xử lý sinh học, tại đây sẽdiễn ra quá trình acid hoá các chất hữu cơ hoà tan, hợp chất cyanua thành cácacid hữu cơ” - [1]

e, “Bể trung hoà: Nước thải chứa các acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung

hoà đưa về pH = 6,5 - 8,5 trước khi đưa vào xử lý sinh học Viêc lựa chọnphương pháp trung hoà là phụ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, khả năng

có sẵn và giá thành của hoá chất” - [1]

f, “Bể keo tụ tạo bông: hoạt động bằng việc phá vỡ trạng thái cân bằng động

tự nhiên của môi trường nước, sẽ tạo điều kiện để các hạt cặn kết dính với nhauthành các hạt cặn lớn hơn và dễ xử lý hơn” - [6]

2.2.2 Các phương pháp xử lý sinh học xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn

Nguyên tắc của phương pháp xử lý này là lợi dụng các hoạt động sống vàsinh sản của vi sinh vật để ổn định các hợp chất hữu cơ, làm keo tụ các chất keo

lơ lửng không lắng được trong nước thải để loại bỏ chúng ra khỏi nước bằng quátrình lắng trọng lực

a, “Bể Aerotank: Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, gió được

cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở tình trạng lơ lửng trong nướcthải và cung cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ có trong nước thải

Ở chế độ dòng chảy nút, bông bùn có đặc tính tốt hơn, dễ lắng Thời gian lưubùn từ 5 - 15 ngày” - [1]

b, “Bể phản ứng theo mẻ SBR: Đây là loại công nghệ mới đang được sử dụng

ở nhiều nước trên thế giới vì hiệu quả xử lý Nitơ, Phospho rất cao nhờ vào cácquy trình hiếu khí, thiếu khí, yếm khí

Bể được thực hiện theo 5 giai đoạn kế tiếp nhau:

- Giai đoạn 1 (làm đầy - fill): đưa nước thải vào bể đến mức định trước bằng

rơ le phao Rơ le phao phát tín hiệu để tự động đóng van hoặc bơm cấp nướcvào

- Giai đoạn 2 (phản ứng - react): tạo phản ứng sinh thái hóa giữa nước thải vàbùn hoạt tính bằng cách sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước vàkhuấy trộn đều hỗn hợp.

- Giai đoạn 3 (ổn định - settle): Lắng trong nước: quá trình lắng diễn ra trongmôi trường tĩnh hoàn toàn, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100% Thời gian lắng và

cô đặc bùn thường ít hơn 2 giờ

- Giai đoạn 4 (tháo nước trong - decant): tháo nước đã được lắng trong ởphần trên của bể ra nguồn tiếp nhận bằng ống khoan lỗ hoặc máng thu nước trênphao nổi

- Giai đoạn 5 (pha chờ - idle): chờ đợi để nạp mẻ mới Thời gian chờ phụthuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể” - [1]

Ưu điểm: Bể cho hiệu quả khử Nitơ và Phospho cao; ở pha lắng được thựchiện trong điều kiện tĩnh hoàn toàn nên hiệu quả lắng tốt

Khuyết điểm: chi phí xây dựng và vận hành của hệ thống cao, đạt được hiệuquả xử lý cao khi lưu lượng nhỏ hơn 500m3/ngày đêm

c, “Mương oxy hóa: Là dạng cải tiến của bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

làm việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửngtrong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương Do mương oxyhóa có hiệu quả xử lý BOD5, Nitơ, Phospho cao, quản lý đơn giản thể tích lớn, ít

bị ảnh hưởng bởi sự dao động lớn về chất lượng và lưu lượng của nước xử lý.Nên đã được áp dụng để xử lý nước thải ở những nơi ngoài việc xử lý BOD5 còncần phải xử lý Nitơ, Phospho và có biên độ dao động lớn về lưu lượng và chấtlượng giữa các giờ trong ngày Mặt khác mương oxy hóa đòi hỏi diện tích lớnnên chỉ thích hợp ở những nơi đất rộng” - [1]

d, “Bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí UASB: Bể UASB sử dụng lớp cặn (có

chứa rất nhiều vi sinh vật kỵ khí) tồn tại lơ lửng trong dung dịch lên men nhờ hệthống nước thải chảy từ dưới lên Sau một thời gian hoạt động, trong hệ thốnghình thành 3 lớp; phần bùn đặc ở đáy hệ thống, một lớp thảm bùn ở giữa hệthống gồm những hạt bùn kết bông và phần chứa biogas ở trên cùng Nước thảiđược nạp vào từ dưới đáy hệ thống, đi xuyên qua lớp bùn đặc và thảm bùn rồi đilên trên và ra ngoài Khi tiếp xúc với những hạt bùn kết bông ở thảm bùn, vi

khuẩn sẽ xử lý chất hữu cơ và chất rắn sẽ được giữ lại Các hạt bùn sẽ lắngxuống thảm bùn và định kì được xả ra ngoài” - [1]

Ưu điểm: bể có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, năng lượng phục vụ vận hành

bể ít nhưng bể cho hiệu quả xử lý cao, khí CH4 được thu lại phục vụ cho nhu cầu

về năng lượng

Khuyết điểm: trạng thái và kích thước hạt bùn khó kiểm soát, các hạt bùnthường không ổn định và rất dễ bị phá vỡ khi có sự thay đổi môi trường

e, “Bể lọc kỵ khí: Là loại bể kín, phía trong chứa vật liệu lọc đóng vai trò như

giá thể của vi sinh vật dính bám Nhờ đó, vi sinh vật sẽ bám vào và không bị rửatrôi theo dòng chảy Vật liệu lọc của bể lọc kỵ khí là các loại cuội, sỏi, than đá,

xỉ, ống nhựa, tấm nhựa hình dạng khác nhau Kích thước và chủng loại vật liệulọc, được xác định dựa vào công suất của công trình, hiệu quả khử COD, tổnthất áp lực nước cho phép, điều kiện nguyên vật liệu tại chỗ Nước thải có thểđược cung cấp từ trên xuống hoặc từ dưới lên Bể lọc kỵ khí có khả năng khửđược 70 - 90% BOD Nước thải trước khi vào bể lọc cần được lắng sơ bộ” - [1]

Ưu điểm: bể có khả năng khử BOD cao, vi sinh vật dễ thích nghi với nướcthải, thời gian lọc ngắn Cách vận hành bể đơn giản, ít tốn năng lượng

Khuyết điểm: giá thành của vật liệu lọc khá cao, hàm lượng cặn lơ lửng rakhỏi bể lớn Bể thường hay bị tắc nghẽn nên thời gian đưa công trình vào hoạtđộng dài

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

3.1 Thông số đầu vào và yêu cầu xử lý

Lưu lượng nước thải : Q = 900m3/ngày

3.1.1 Các thông số đầu vào

Bảng 3.1 Thông số đầu vào hệ thống xử lý nước thải Các thông số Giá trị (Đơn vị)

3.2 Các cơ sở lựa chọn công trinh xử lý.

3.2.1 Cơ sở lựa chọn bể Acid hóa để xử lý CN

“Trong điều kiện tự nhiên, CN- là độc đối với sinh vật, CN- cũng có thể tựphân hủy nhưng không triệt để và đòi hỏi khoảng thời gian phân hủy khá dài(sau 5 - 7 ngày khoảng 30% CN- bị phân hủy) Tại bể acid hóa hàm lượng CN-được khử nhanh hơn tự nhiên rất nhiều, phần lớn các hợp chất hữu cơ khó phânhủy trong nước thải tinh bột sắn tồn tại dưới dạng đường, tinh bột, protein, lipid,limarin bị thủy phân thành các hợp chất đơn giản, HCN, các acid béo, các hợp

chất acetate CN- trong nước thải tồn tại dưới dạng linamarin Khi đó, linamarindưới tác dụng của enzim sẽ chuyển hoá theo cơ chế:

CN- + ½ O2 + enzym  CNOCNO- + H2O  NH3 + CO2Hoặc:

-HCN + 2H2O  NH4COOHTại bể acid hoá , trong điều kiện kỵ khí sẽ xảy ra:

CN + H2S  HSCN + H+HSCN + 2H2O  NH3 + H2S + CO2Nhìn chung phản ứng CN- đều giải phóng NH3” - [4]

3.2.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý kỵ khí

a, Nguyên lý: Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các

chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩmcuối cùng là khí CH4 và CO2 (trường hợp nước thải không chứa NO3- và SO42-)

b, Ưu điểm: Thiết bị có cấu tạo đơn giản, hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao.

Lượng bùn sinh ra ít, độ ổn định cao

c, Khuyết điểm: Phương pháp này cần thời gian khởi động dài để tăng lượng

tế bào vi sinh vật cần thiết cho quá trình xử lý Trong khi hoạt động tạo khí H2S

có mùi hôi khó chịu

Ngoài ra, sử dụng bể UASB được quan tâm hơn cả là vì đối với nước thải sảnxuất tinh bột sắn:

- “Giai đoạn acid hóa không chỉ chuyển hóa các protein, glucose, thànhacid mà còn có tác dụng khử CN- Khi thời gian lưu ở bể acid ngắn không khửtriệt để CN- thì CN- sẽ tiếp tục được xử lý tại bể UASB

- UASB có khả năng xử lý nước thải hữu cơ với tải trọng cao, nhưng ít tốnnăng lượng Hiệu quả xử lý cao từ 60 - 90% theo COD Thiết bị đơn giản, chiếm

ít diện tích

- Có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt động.Hàm lượng cặn lơ lửng trong thành phần nước thải khoai mì chủ yếu là các chấthữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nên không ảnh hưởng đến UASB” - [2]

3.2.3 Cơ sở chọn phương pháp sinh học hiếu khí

Sau khi được xử lý kỵ khí, nước thải tiếp tục được xử lý sinh học hiếu khí

Em chọn công trình bể Aerotank, vì ưu điểm của công trình bể Aerrotank là,thời gian khởi động vận hành ngắn, đạt được mức độ xử lý triệt để, ít tạo mùihôi, có tính ổn định cao nhưng lại có khuyết điểm là tốn nhiều năng lượng trongquá trình xử lý

3.3 Đề xuất công nghệ cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn công suất 900m 3 /ngày đêm

3.3.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn công suất 900m 3 /ngày đêm

Hinh 3.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh

bột sắn công suất 900m 3 /ngày đêm

Song chắn rác

3.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

Nước thải từ các công đoạn sản xuất chảy qua song chắn rác để giữ lại và loại

bỏ rác và các tạp chất thô có kích thước lớn hơn 16mm như vỏ củ, sạn, baonilon Rồi rác được thu lại và đưa đến bãi rác để xử lý Sau khi qua song chắnrác nước thải chảy đến hố thu gom, ở đó còn có nước từ các công trình khác nhưsân phơi bùn, bể nén bùn được thu gom về đây Nước từ hố thu gom tới bể điềuhoà được bơm bởi bơm chìm, tại đây có gắn hệ thống thổi khí để giữ lưu lượng

và nồng độ các chất được ổn định

Nước từ bể điều hoà được bơm qua bể acid để khử CN- với thời gian lưu nước

là hai ngày, sau khi ra bể acid hóa, nước thải được hòa trộn với NaOH và chấtdinh dưỡng đê tạo môi trường thuận lợi cho công trình xử lý sinh học phía sau.Sau đó, nước thải được đưa đến bể keo tụ tạo bông, tại bể sử dụng phèn nhôm vàthêm chất trợ keo tụ PVC để hoà trộn và phản ứng tạo thành bông, rồi nước thảicòn lại có chứa cặn sẽ được đưa tới bể lắng tách cặn Cặn sau khi lắng được đưađến bể nén bùn còn nước thải từ bể lắng cặn được bơm với một lưu lượng cốđịnh vào bể phản ứng kỵ khí UASB “Giá trị pH thuận lợi cho hoạt động của bểUASB là 6,7 - 7,5 Bể UASB với hiệu suất xử lý khoảng 70 - 80%, tại đây các visinh vật kỵ khí sẽ phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải tạo thành các chất

vô cơ ở dạng đơn giản và khí Biogas” - [1]

Nước thải từ bể UASB được bơm đến bể Aerotank đồng thời sục khí để các visinh vật hiếu khí ở bùn hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ còn lại thành các chất

vô cơ đơn giản như: CO2, H2O Từ bể Aerotank, nước thải được đưa đến qua bểlắng II để bùn hoạt tính lắng dưới đáy, nước thải bên trên sẽ được bơm vào hồhoàn thiện Bùn hoạt tính ở bể lắng II sẽ được lấy: một phần được tuần hoàn trởlại bể Aerotank để duy trì hàm lượng vi sinh vật trong bể, một phần đưa tới bểnén bùn đểđưa đến sân phơi bùn rồi đem chôn lấp hoặc sản xuất phân; nước từ

bể nén bùn và nước tại sân phơi bùn theo đường ống được đưa về bể điều hoà đểtiếp tục xử lý Tại hồ hoàn thiện, oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá chủ yếu do

sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của tảo, rêu nêncác hợp chất hữu cơ sẽ được phân huỷ triệt để nhờ quá trình tự làm sạch củahồ Thời gian lưu nước trong hồ là 3 ngày và được đưa ra nguồn tiếp nhậnnước thải

3.4 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn công suất 900m 3 /ngày đêm

Với công suất 900m3/ngày đêm của nhà máy sản xuất tinh bột sắn ta sẽ có cácthông số lưu lượng sau:

Lưu lượng tính toán : Q = 900 m3/ngày đêm

Lưu lượng trung bình theo giờ : Qtb = = 37,5 m3/h

Lưu lượng trung bình giây : Qs = = 0,0104 m3/s = 10,4 lít/s

Lưu lượng giờ lớn nhất : Qmax = Qtb × Kcb

“Với Kcb tra theo: TCXD 51-1984

* Số khe hở trong song chắn rác:

K h l v

Qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải; Qmax = 0,0284 m3/s

v : tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn rác ứng với lưulượng lớn nhất, từ 0,6 ÷ 1,0 m/s Chọn Vmax = 0,9 m/s

l : khoảng cách giữa các khe hở , từ 15 ÷ 25 mm, chọn l = 20 mm

h : chiều sâu mực nước qua song chắn (m) thường lấy bằng chiều sâu mựcnước trong mương dẫn Chọn h = 0,1m

K : hệ số tính đến độ thu hẹp của dòng chảy khi sử dụng công cụ cào rác

cơ giới, K = 1,05

567 , 16 05 , 1 1 , 0 020 , 0 9 , 0

0284 , 0

Q n

(khe)Chọn n = 17 (khe)

* Chiều rộng của song chắn:

) ( ) 1 (n l n s

l n

3 x 9,81 x 2

0,9 0,62

o k

s

0,3 0,45 2tg

B - B

φ

Vktra =

0,1 x 0,45

0,284 h

V x

Chọn β = 2,42 : hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn

α = 60o : góc nghiêng song chắn rác so với hướng dòng chảy

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

Bs = 0,45 m : Chiều rộng của song chắn

Chọn φ=20o : góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác

Chọn Bk = 0,3 m : chiều rộng của mương dẫn nước thải vào

* Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn:

L2 = 0,5×L1 = 0,5×0,206 = 0,103 (m)

* Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:

L = L1 + L2 + L3 = 0,206 + 0,103 + 1 = 1,309 (m)L3 : chiều dài phần mương đặt song chắn rác, L3 = 1m

Bảng 3.3 Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác

Tên thông số Số liệu thiết kế (Đơn vị)

Chiều rộng mương dẫn nước vào 0,3 (m)

Chiều dài đoạn kênh trước song chắn 0,206 (m)

Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn 0,103 (m)

Chiều dài mương đặt song chắn 1,0 (m)

Kinh nghiệm thực tế cho thấy, hiệu quả xử lý BOD5,COD sau khi qua songchắn rác giảm 5% và SS giảm 6% Như vậy:

- Hàm lượng SS còn lại : SS = 1425 × (1 - 0,06) = 1339,5 (mg/l)

- Hàm lượng BOD5 còn lại : BOD5 = 3809 × (1 - 0,05) = 3618,55 (mg/l)

- Hàm lượng COD còn lại : COD = 5210 × (1 - 0,05) = 4949,5 (mg/l)

t Q

Chọn chiều cao làm việc: H = 2,5 m và chiều cao bảo vệ: h = 0,5m

Chiều dài bể : L = 4m, chiều rộng B = 3m

Bảng 3.4 Các thông số xây dựng hố thu gom

Tên thông số Số liệu thiết kế (Đơn vị)Chiều cao xây dựng (H+h) 3 (m)

3.4.3 Bể điều hoà

Bảng 3.5 Thông số dùng thiết kế bể điều hòa

Tên thông số Số liệu thiết kế (Đơn vị)Lưu lượng

max

875 , 511 5

/ 374 ,

t Q

Trong đó:

- Chọn tdh = 5h là thời gian lưu nước trong bể điều hòa

- Chọn H = 4m chiều cao làm việc của bể điều hòa

* Diện tích bề mặt:

297,1274

875,511

m H

* Thể tích xây dựng bể điều hòa

- Chọn: Chiều cao bảo vệ là hbv = 0,5m

3630)

5,04(1014)

B L

Chiều cao xây dựng : Hxd = H + hbv = 4+ 0,5 = 4,5 (m)

Lưu lượng bơm bằng lưu lượng trung bình giờ: Qb = QhTB = 37,5 m3/h

Chọn cột áp bơm: H = 8m Công suất của bơm:

kW H

g

8,010003600

881,910005

,371000

QN

* Cấp khí cho bể điều hoà

- Lượng khí nén cần thiết cấp cho bể điều hòa:

phút L

phút m

m phút

m m V

R

q khí = × dh =0,012 3/ 3 ×511,875 3 =6,1425 3/ =6142,5 /

- Khối lượng không khí cần cung cấp:

ngày kg

m kg ngày

h h

phút phút

250

/5,6141

phút L

2,01(55,3618BOD5 = × − =

Bảng 3.6 Kết quả tính toán bể điều hòa

Thông số Số liệu thiết kế (Đơn vị)

Chiều cao xây dựng 4,5 (m)

Chọn thời gian lưu nước t = 2 ngày Ta có các kết quả sau:

- Thể tích bể: Va = Q × t = 900 × 2 = 1800 (m3)

Chọn: Chiều cao làm việc của bể: H = 5 m,

Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m

Như vậy, chiều cao xây dựng của bể acid là :

mm m

0104 , 0 4 4

- COD còn lại : COD = 4949,5 (1 - 0,1) = 4454,55 (mg/l)

- BOD5 còn lại : BOD5 = 2894,84 (1 - 0,1) = 2605,36 (mg/l)

- SS còn lại : SS = 1339,5 x (1 - 0,2) = 1071,6 (mg/l)

Bảng 3.7 Kết quả tính toán bể Acid

Thông số Số liệu thiết kế (Đơn vị)

Thể tích công tác 1800 (m3)Thể tích xây dựng 1980 (m3)

3.4.5 Bể trộn cơ khí

Ta lựa chọn các thông số thiết kế như sau:

- Thời gian khuấy trộn : 60s

Diện tích đáy: Sđáy = = = 0,467 (m2)

Chiều dài cánh khuấy = 0,09m

Năng lượng cần truyền vào nước:

kw s

J V

G

N = 2 × ×µ =10002 ×0,7×0,001=700 / =0,7Trong đó:

µ= 0,001Ns/m2 là độ nhớt của nước ở 20oC

Hiệu suất động cơ: η =0,7

Công suất động cơ sẽ là:

kw

N

7,0

7,0

=

=

=η

Số vòng quay:

phut vg s

vg D

K

N

35 , 0 1000 08

, 1

5

3 / 1





= ρ

Trong đó : K = 1,08 là chuẩn số công suất khuấy

Thời gian đưa nước từ bể trộn sang ngăn phản ứng tạo bông cặn lớn hơn 1phút, tốc độ nước 1 m/s → chọn chiều dài ống nối 2 bể này lớn hơn 60m

Bảng 3.8 Các thông số xây dựng bể trộn cơ khí

Tên thông số Số liệu thiết kế (Đơn vị)Chiều cao xây dựng (H+h) 2 (m)

3.4.6 Bể phản ứng tạo bông cơ khí

Giả thiết quy trình phản ứng hiệu quả cần đạt được giá trị gradient tốc độtrung bình 50 s-1 trong thời gian 30 phút

GTB × t = 50 × 30 ×60 = 90 000 ∈ ( 50 000 - 100 000 )

* Thể tích bể phản ứng:

3 75 , 18 30 60 24

900

m t

Chiều dài bể là:

) ( 7 , 4 4

75 , 18

m F

V

L= = =

Theo chiều dài chia bể làm 3 buồng bằng các vách ngăn, mỗi buồng dài 1,6m.Thể tích các buồng là 6,4 m3 Cường độ khuấy trộn trong các buồng dự kiếnđạt các giá trị gradient tốc độ 70, 50, 30 s-1

* Ở tâm các buồng đặt guồng khuấy theo phương ngang Cấu tạo guồngkhuấy gồm trục quay và 4 bản cánh đặt đối xứng ở 2 phía quanh trục

Kích thước bản cánh chọn: rộng × dài = 0,1 m × 1,6 m

Tiết diện bản cánh: f = 0,16 m2

Bản cánh đặt ở các khoảng cách tính từ tâm trục quay đến mép ngoài:

R1 = 0,75m; R2 = 0,55mTổng tiết diện bản cánh khuấy: Fc = 4 × f = 0,64( m2)

Tiết diện ngang bể F = 4 m2

Tỷ lệ diện tích cánh khuấy: 4 0,16 16

64 ,

P m = = η

Chọn � = 0,7 là hiệu suất truyền động của môtơ

* Năng lượng tiêu hao ở mỗi buồng:

P1 = 0,001 6,4 × 702 = 31,36W

W

7,0

36,31

76,5

Ta có:

2

2

3 2

p D

P P D

P D

v A C v v A C v F

3 3

3 3

2

3 1 2

2

1000 32 , 0 42 , 1 ) (

A C P

P

P= + = D× ×ρ× P + P = × × × × + × =

P1, P2: năng lượng khuấy do các bản cánh khuấy ở 2 bán kính R1, R2 tạo ra

n = n1 = = = 0,13 (vòng/s) = 7,8 (vòng/phút)n2 = = = 0,105 (vòng/s) = 6,3 (vòng/phút)n3 = = = 0,074 (vòng/s) = 4,44 (vòng/phút)Nước từ bể phản ứng tạo bông được dẫn bằng ống sang bể lắng, vận tốc nước2m/s

Đường kính ống ra là:

mm m

v

Q

14,32

0104,044

Bảng 3.9 Các thông số xây dựng bể phản ứng tạo bông cơ khí

Tên thông số Số liệu thiết kế (Đơn vị)

Diện tích bề mặt bể lắng : S =

2 30 30

900

m

=

= A L Q

Diện tích bể nếu có thêm buồng phân phối trung tâm:

Sbể = 1,05 × S = 1,05 ×30 = 31,5 (m2)

* Đường kính bể: Dbể = πbeå

4S = π

31,5

4 ×

= 6,33 (m)Chọn Dbể = 6,4m

* Đường kính buồng phân phối trung tâm:

Dtt = 0,2 × Dbể = 0,2 6,4 = 1,28 (m) Chọn Dtt = 1,3m và chọn H = 3m chiều sâu làm việc bể lắng

Chiều cao ống trung tâm: Htt = 0,6 × H = 0,6 × 3m = 1,8m

* Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng

Diện tích buồng phân phối trung tâm:

Stt = 4

D2 tt

Thời gian lưu nước: t = Q

= 2,41(giờ)Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0,8 đường kính bể.Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0,8 x Dbể = 0,8 x 6,4 = 5,12 (m)

* Chiều dài máng thu nước: L = π Dmáng = π × 5,12 = 16,08 (m) 16m

- Chọn H = 4 m: chiều cao bể

- Chọn h1 = 0,3 m: chiều cao dự trữ trên mặt thoáng

Suy ra chiều cao cột nước trong bể: h = 4 – 0,3 = 3,7 m

- Chiều cao phần nước trong: h2 = 3m