Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản

Lời mở đầu Chế biến thủy sản ngành công nghiệp quan trọng có tốc độ tăng trưởng nhanh nước ta Trong vòng 20 năm qua ngành thủy sản trì tốc độ tăng trưởng ấn tượng từ 10-20% (INEST, 2009) Cùng với việc đóng góp vào giá trị GDP đất nước, công nghiệp chế biến biến thủy sản giải công ăn việc làm cho lượng lớn người lao động Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích kinh tế mà ngành đem lại ngành công sản xuất gây ô nhiễm nặng nề cho môi trường Ảnh hưởng công nghiệp chế biến thủy sản đến môi trường đa dạng, không phụ thuộc vào loại hình chế biến mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác quy mô sản xuất, kĩ thuật công nghệ, sản phẩm, nguyên liệu, mùa vụ Trong nguồn phát sinh chất ô nhiễm từ trình chế biến thủy sản, nước thải nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường phát sinh thể tích nước thải lớn có nồng độ chất ô nhiễm cao Đây loại chất thải cần có công nghệ xử lý thích hợp trước thải môi trường nhằm hạn chế tác động xấu tới thiên nhiên sức khỏe người Chính em xin chọn đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản” làm đề tài môn học Đồ án III Chương I: Giới thiệu công nghệ sản xuất phương án xử lý I Quy trình công nghệ chế biến thủy sản Sơ đồ công nghệ: Nguyên liệu Nước, đá bảo quản, muối Nước thải lẫn cát, sạn, muối Rửa Cân, phân cỡ Máu, nội tạng, vụn thịt, xương Sơ chế Nước, đá bảo quản Nước thải lẫn máu, vụn thịt, xương, dịch Rửa Cân, phân cỡ Nước, đá bảo quang, clolin Nước thải lẫn chất hữu từ nguyên liệu, clorin Rửa Xếp khuôn Cấp đông Nước ngưng, nước làm mát Bảo quản Nước ngưng, nước làm mát Sơ đồ 1: Quy trình tổng quát công nghệ chế biến thủy sản đông lạnh Thuyết minh quy trình công nghệ: Nguyên liệu đầu vào đem rửa nước bồn rửa đem cân phân loại nhằm mục đích tạo sản phẩm đồng phục vụ cho công đoạn Thủy sản sau phân loại đem sơ chế: đánh vẩy, lột vỏ, lấy nội tạng, Kết thúc công đoạn sơ chế, sản phẩm tiếp tục rửa lại đem cân, phân loại Sau đó, thủy sản rửa lại lần cuối trước xếp vào khuôn đem cấp đông đưa vào kho bảo quản II Các chất thải từ trình chế biến II.1 Nguồn gốc chất thải )1 Chất thải rắn _ Xác thủy sản chất lượng bị loại bỏ _ Các loại vỏ, vẩy, nội tạng, từ trình sơ chế _ Các bùn, cặn từ trình rửa, làm )2 Khí thải Phần lớn xí nghiệp chế biến thủy sản sinh khí độc mức tương đối thấp _ Khí thải từ lò nấu, chế biến: CO2, CO, SO2, NOx, _ Các tác nhân lạnh: NH3, khí CFCs, _ Hơi Clo: bay từ dung dịch Clo dùng để khử trùng thiết bị )3 Nước thải Nước thải vấn đề lớn ngành chế biến thủy sản Các nguồn nước thải chủ yếu từ trình chế biến bao gồm: _ Nước rửa nguyên liệu _ Nước rửa thiết bị II.2 Đặc tính thành phần nước thải 1) Đặc tính nước thải Đặc điểm ngành chế biến thủy sản có lượng thải lớn Các chất thải có đặc tính dễ ươn hỏng dễ thất thoát theo đường thâm nhập vào dòng nước thải Nước thải chế biến thủy sản thường có hàm lượng BOD5, COD, SS, Nitơ, Photpho cao.Bên cạnh đó, nước thải có mùi hôi khó chịu nước chứa phần lớn hợp chất hữu có nguồn gốc động vật protein, lipit sinh từ trình phân hủy phận dư thừa trình sản xuất vây, nội tạng, vỏ Thành phần chủ yếu nước thải bao gồm: _ Chất thải rắn: phận dư thừa, nôi tạng Các chất thải vào trạm xử lý gây tắc nghẽn đường ống _ Các chất ô nhiễm hữu cơ: tiếp nhận từ nguồn protein lipit thủy sản Các chất có tải lượng lớn, dễ gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường xả thải không qua xử lý Thành phần ô nhiễm có khả phân hủy sinh học cao _ Chất ô nhiễm Nitơ, Photpho: gây tượng phú dưỡng nguồn tiếp nhận, gây mùi khó chịu, giảm oxy hòa tan nước 2) Thông số thành phần nước thải Bảng 1: So sánh thông số nước thải trình chế biến thủy sản với giá trị cho phép [1] Thông số Đơn vị Giá trị nước thải Giá trị cho phép (QCVN 11/2008- pH COD BOD5 Tổng Nitơ Tổng Photpho Chất rắn lơ 5,5-9 694-2040 391-1539 30-100 3-50 50-194 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l cột B) 5,5-9 150 50 40 100 lửng (SS) Dựa vào bảng thấy thông số ô nhiễm đặc trưng dòng thải từ quy trình chế biến thủy sản vượt giá trị cho phép Hàm lượng Nitơ, Photpho, SS gấp 35 lần mức cho phép; đặc biệt giá trị COD BOD5 vượt qui chuẩn từ 10-20 lần Nước thải có khả phân hủy sinh học cao thông qua tỷ lệ BOD/COD thường dao động từ 0,6-0,9 II.3 Tác động ô nhiễm tới môi trường _ Hàm lượng chất hữu cao làm giảm nồng độ oxy hòa tan nước vi sinh vật sử dụng oxy để phân hủy họp chất hữu gây ảnh hưởng tới phát triển sinh vật nước Hàm lượng oxy thấp tạo điều kiện cho trình phân hủy yếm khí xảy sản sinh khí độc hại (như H2S, ) gây mùi khó chịu _ Các chất rắn lơ lửng nước thải làm tăng độ đục, hạn chế độ sâu tầng nước ánh sáng chiếu xuống gây ảnh hưởng đến trình quang hợp loài thực vật nước _ Hàm lượng Nitơ, Photpho cao dẫn tới tượng phú dưỡng, làm bùng nổ phát triển loài tảo _ Các sản phẩm phân hủy tạo mùi khó chịu gây ô nhiễm cảnh quan ảnh hưởng trực tiếp đến công nhân làm việc _ Môi trường nước thải thích hợp cho phát triển vi khuẩn gây bệnh gây ảnh hưởng tới sức khỏe người CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ II.1 Các yếu tố lựa chọn công nghệ xử lý _ Công suất trạm xử lý _ Đặc tính nước thải _ Tiêu chuẩn nước xả thải _ Điều kiện mặt xây dựng _ Chi phí đầu tư, vận hành, bảo dưỡng II.2 Lựa chọn phương án xử lý 1) Phân tích Thành phần nước thải chế biến thủy sản chứa phần lớn chất hữu có khả phân hủy sinh học cao, tỷ lệ BOD5/COD dao động từ 0,6-0,9 Vì phương pháp xử lý sinh học áp dụng hiệu với loại nước thải Một đặc điểm cần quan tâm nước thải thủy sản hàm lượng dầu mỡ cao Đây nguyên nhân làm giảm hiệu trình xử lý sinh học Do đó, công đoạn tiền xử lý nhằm tách dầu mỡ quan trọng hệ thống 2) Đề xuất số phương án a) Phương án 1:  Sơ đồ công nghệ xử lý: Nước thải Song chắn rác Bể tách mỡ Bể điều hòa Chất keo tụ Bể keo tụ Polyme Bể tạo Bể lắng cấp Bể UASB Bể Aerotank Bể lắng thứ cấp Nơi tiếp nhận Bể chứa bùn thải Bể tiếp xúc Chlorine Sơ đồ 2: Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản  Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước thải theo hệ thống ống dẫn vào trạm xử lý Trước thải qua song chắn rác để loại bỏ chất thải thô có kích thước lớn xương, vỏ, đầu cá vào bể tách mỡ Công dụng bể tách mỡ loại bỏ thành phần dầu mỡ nhẹ có khả tự nước thải.Váng mỡ mặt nước gạt váng tự động gạt mương thu mỡ Sau bể tách mỡ nước tự chảy vào bể điều hòa, tính chất nước thải thay đổi theo sản xuất nên nhiệm vụ bể điều hòa ổn định lưu lượng nồng độ chất tạo chế độ làm việc ổn định cho công trình phía sau Khí sục vào nhằm tăng trình đảo trộn, đảm bảo hòa tan san nồng độ chất bẩn toàn bể không cho cặn lắng bể Từ bể điều hòa nước thải bơm sang bể tạo keo, đồng thời bổ sung chất đông tụ phèn nhôm Nước thải từ bể keo tụ chảy sang bể tạo bông, đường ống dẫn có châm thêm polyme, bể có sử dụng cánh khuấy nhằm tăng hiệu tạo Quá trình làm tăng kích thước cặn giúp cho việc lắng tạp chất lơ lửng dễ dàng Hỗn hợp nước thải cặn tự chảy sang bể lắng 1, cặn lắng xuống đáy bể Lớp bùn cặn sau tháo vào bể chứa bùn, Công đoạn keo tụ, tạo lắng giúp loại bỏ gần triệt để lượng dầu mỡ trạng thái lơ lửng chưa tách bể tách mỡ, chất rắn lơ lửng giảm đáng kể Sau công đoạn tiền xử lý, hàm lượng BOD, COD giảm khoảng 20%; hàm lượng SS loại bỏ khoảng 60% Dòng thải từ bể lắng cấp tự chảy vào bể UASB để thực trình xử lý sinh học kỵ khí Tại bể UASB vi sinh vật kỵ khí phân hủy chất hữu nước thải thành chất vô đơn giản khí biogas Hiệu suất xử lý bể UASB tính theo COD, BOD 6595% Nước thải sau xử lý bể UASB giảm phần COD, BOD tiếp tục đưa vào bể Aerotank để xử lý hiếu khí Tại bể Aerotank diễn trình oxi hoá sinh hóa chất hữu với tham gia vi sinh vật hiếu khí Trong bể có hệ thống sục khí nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phân giải hiếu khí chất ô nhiễm Hỗn hợp nước thải bùn từ bể Aerotank đến bể lắng thứ cấp Tác dụng bể lắng thứ cấp lắng bùn nước thải Bùn sau lắng tuần hoàn phần bể Aerotank, phần lại đem đến bể chứa bùn đem phơi Nước thải sau bể lắng thứ cấp khử trùng Clo trước thải khỏi hệ thống  Ưu, nhược điểm phương pháp Ưu điểm: _ Hiệu suất xử lý cao _ Nước thải qua trình xử lý đạt tiêu chuẩn loại B theo QCVN 11:2008/BTNMT _ Chi phí đầu tư đầu tư xây dựng lắp đặt thiết bị vừa phải Nhược điểm: _ Chỉ xử lý nước thải với công suất vừa nhỏ _ Không xử lý triệt để Nitơ hàm lượng cao _ Điều kiện vận hành tương đối phức tạp 2) Phương án 2:  Sơ đồ công nghệ xử lý: Nước thải Song chắn rác thô Hố thu gom Song chắn rác mịn Bể tách mỡ Bể điều hòa Chất keo tụ Bể keo tụ Bể tuyển siêu nông Mương oxi hóa Bể lắng Nơi tiếp nhận Bể chứa bùn thải Bể tiếp xúc chlorine Sơ đồ 3: Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản 10  Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước thải phát sinh từ trình sản xuất dẫn qua song chắn rác thô có kích thước khe 5mm, chất thải rắn vây, xương, đầu cá đực giữ lại thu gom Sau nước thải tập trung hố thu gom bơm qua song chắn rác mịn có kích thước khe 1mm để loại bỏ chất rắn vây, xương, dè, thịt cá phần mỡ Nước thải từ song chắn rác mịn cho tự chảy vào bể tách mỡ để tách dầu mỡ nhẹ có khả tự nước thải Nước thải sau bể tách mỡ dẫn sang bể điều hòa cách tự chảy Từ bể điều hòa, nước thải bơm đến hệ thống xử lý hóa lý bao gồm bể keo tụ bể tuyển siêu nông nhằm tạo điều kiện tốt cho trình tách chất khó lắng mỡ cá Nước thải hòa trộn với phèn nhôm đường ống trước vào bể keo tụ Polyme châm vào bể khuấy trộn nhờ cánh khuấy nhằm tăng kích thước cặn Từ bể keo tụ nước vào thiết bị tạo áp theo chế độ tự chảy qua bể tuyển siêu nông Tại đây, cặn có kích thước lướn lắng xuống, bọt khí mịn lôi kết dính cặn nhỏ lên bề mặt.Váng bề mặt thu gom nhờ thiết bị gạt bọt Sau bể tuyển nổi, nước thải cho tự chảy sang mương oxy hóa Mương oxy hóa làm việc theo chế độ làm thoáng kéo dài với bùn hoạt tính lơ lửng nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục mương Trong mương oxy hóa có vùng: vùng hiếu khí diễn trình oxy hóa hiếu khí chất hữu nitrate hóa; vùng thiếu khí diễn trình khử nitrate Lượng oxy cung cấp thiết bị cấp khí bề mặt Hỗn hợp bùn nước thải sau mương oxy hóa chảy sang bể lắng nhằm tách bùn khỏi nước thải Nước thải sau tách bùn khử trùng bể tiếp xúc Chlorine Bùn bể lắng phần tuần hoàn lại mương oxy hóa, phần lại đưa đến bể chứa bùn để xử lý  Ưu, nhược điểm phương pháp: Ưu điểm: _ Xử lý nước thải với công suất lớn _ Hiệu suất xử lý cao: COD, BOD, Nitơ xử lý gần triệt để _ Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN 11/2008 _ Xử lý nước thải với công suất lớn Nhược điểm: _ Diện tích xây dựng lớn 11 _ Thời gian lưu mương oxy hóa lớn nên tiêu thụ nhiều lượng cho trình cấp khí _ Chi phí vận hành cao 3) Nhận xét lựa chọn công nghệ Mỗi phương án có ưu, nhược điểm định.Để lựa chọn phương án thích hợp cần dựa vào công suất cần xử lý, yêu cầu chất lượng dòng thải chi phí lắp đặt, vận hành Với công suất xử lý đề tài đồ án 200m3/ngày đêm, chất lượng nước thải sau xử lý đạt chuẩn B QCVN 11/2008 phương án lựa chọn hợp lý 12 Chương II: Tính toán thiết kế công nghệ I Thông số đầu vào hệ thống xử lý nước thải Bảng 2: Giá trị thông số nước thải đầu vào hệ thống xử lý Thông số pH COD BOD5 Tổng Nitơ Tổng Photpho Chất rắn lơ lửng (SS) Đơn vị Giá trị 6,5-7,5 2000 1500 90 20 100 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l II Tính toán bể Aerotank II.1 Thông số nước thải đầu vào bể _ Hệ thống tiền xử lý: hiệu suất xử lý BOD, COD: 20% [3] hiệu suất xử lý SS: 60% _ Bể UASB: hiệu suất xử BOD, COD : 65% [4] Như giá trị thông số nước thải đầu vào bể Aerotank: Bảng 3: Giá trị thông số nước thải vào bể Aerotank Thông số pH COD BOD5 SS Tổng Nitơ Tổng Photpho Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l II.2 Các thông số vận hành _ Lưu lượng nước thải: 200 m3/ngày đêm _ Tỷ số BOD5/COD = 0,75 _ Nhiệt độ nước thải t = 20oC _ Lượng bùn hoạt tính nước thải đầu vào X0 = 13 Giá trị 6,5 – 7,5 560 420 40 72 16 _ Độ tro cặn: 0,3 – nồng độ cặn lắng đáy bể lắng thứ cấp nồng độ cặn tuần hoàn: 10000 mg/l [5] _ Chế độ thủy lực bể: khuấy trộn hoàn chỉnh _ Giá trị thông số động học Y= 0,46 Kd= 0,06/ngày [5] _ Độ tro cặn hữu lơ lửng khoải bể lắng 0,3 (70% cặn bay hơi) [5] _ Nước xử lý xong đạt tiêu chuẩn BOD = 50 mg/l; hàm lượng cặn lơ lửng 30 mg/l gồm 65% cặn hữu II.3 Tính toán 1) Xác định hiệu xử lý a Lượng hữu nước khỏi bể lắng: 0, 65 × 30 = 19,5 (mg/l) b Lượng cặn hữu tính theo COD: 1,42 × 19,5 × 0,7= 19,38 (mg/l) c Lượng BOD5 cặn khỏi bể lắng: 19,38 × 0,75= 14,54 (mg/l) Ta có: Lượng BOD5 ra= BOD5 cặn + BOD5 hòa tan → BOD5 hòa tan = 50 – 14,54 = 35,46 (mg/l) d Hiệu xử lý theo BOD5 hòa tan: H= 420 − 35, 46 ×100% = 91, 6% 420 2) Thể tích bể Aerotank Thể tích bể Aerotank tính theo công thức: Vr = QYθ c ( S − S0 ) X (1 + K dθ c ) [5] Trong đó: Vr: Thể tích bể (m3) θc: Tuổi cặn Chọn θc= 10 ngày S0: Nồng đồ BOD5 đầu vào S0= 420 (mg/l) S: Nồng độ BOD5 hòa tan đầu S0= 35,46 (mg/l) X: Nồng độ bùn hoạt tính Chọn X= 3000 (mg/l) [5] Kd: hệ số hô hấp nội bào Chọn Kd= 0,06 ngày-1 Y: hệ số đồng hóa Chọn Y= 0,46 14 → Thể tích bể Aerotank: Vr = 200 × 0, 46 ×10 × (420 − 35.46) = 74,7 (m3) 3000 × (1 + 0, 06 ×10) Lấy tròn Vr = 75 (m3) Chọn chiều cao hữu ích bể H = (m) Chiều cao bảo vệ bể hbv = 0,5 (m) Chiều cao xây dựng bể Aerotank: Hxd = + 0,5 = 3,5 (m) Chọn Chiều dài × Chiều rộng = L × B = 7,5 m × 3,5 m 3) Thời gian lưu nước bể θ= Vr 75 = = 0,375 (ngày) = (h) Q 200 4) Lượng bùn hữu sinh khử BOD5 a Tốc độ tăng trưởng bùn: yb = Y 0, 46 = = 0,2875 + θ c K d + 10 × 0, 06 [5] b Lượng bùn hoạt tính sinh ngày: Abùn = yb × Q × (S0 – S) [5] = 0,2875 × 200 × (420 – 35,46) = 22111 (g) = 22,111 (kg) 5) Lượng cặn xả hàng ngày a Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ngày: Px1 = A bùn 22,111 = = 31,59 (kg/ngày) − Z − 0,3 ( Độ tro cặn Z = 0,3) b Lượng cặn dư xả hàng ngày: Pxả = Px1 – Q × SSra × 10-3 =31,59 – 200 × 30 × 10-3 = 25,59 (kg/ngày) ( SSra = 30 mg/l : hàm lượng chất rắn lơ lửng nước thải đầu ra) 6) Tính lưu lượng xả bùn Từ công thức: θc = VX Q xa X T + Q r X r β Qxa = [5] VX − Q r X rθc X Tθ c Trong đó: Qxa: lưu lượng bùn xả (m3/ngày) 15 V: thể tích bể (m3) X: nồng độ bùn hoạt tính bể (mg/l) Qr: lưu lượng nước xử lý khỏi bể Qr = 200 (m3/ngày) Xr: nồng độ bùn hoạt tính nước xử lý Cặn hữu nước xử lý có 70% cặn bay hơi⇒Xr = 19,5 × 0,7 = 13,65 (mg/l) XT: nồng độ bùn hoạt tính (cặn không tro) tuần hoàn XT = 0,7 × 10000 = 7000 (mg/l) ⇒ Lưu lượng xả bùn: Qxa = 75 × 3000 − 200 ×13, 65 × 10 7000 ×10 = 2,82 (m3/ngày) 7) Thời gian tích lũy cặn (tuần hoàn lại toàn bộ) không xả cặn ban đầu: T= VX 75 × 3000 = = 10 (ngày) A bù n 22111 8) Tổng lượng cặn hữu sinh _ Sau hệ thống hoạt động ổn định, lượng bùn hữu xả hàng ngày: B = Qxa × 10000 g/m3 = 2,82 × 10000 = 28200 (g/ngày) = 2,82 (kg/ngày) Trong lượng cặn bay hơi: B’ = 0,7 × B = 0,7 × 2,82 = 19,74 (kg) _ Cặn bay nước xử lý: B’’ = Q × Xr = 200 × 13,65 = 2730 (g) = 2,73 (kg) _ Tổng lượng cặn hữu sinh ra: B’ + B’’ = 22,47 (kg) 9) Xác định lưu lượng tuần hoàn bùn _ Hệ số tuần hoàn: α= _ Có: α = QT Qv X 3000 = =0,75 X T − X 7000 − 3000 đó: QT: lưu lượng tuần hoàn Qv: lưu lượng nước vào bể, Qv = 200 m3/ngày 16 ⇒ QT = αQv = 0,75 × 200 = 150 (m3/ngày) 10) Kiểm tra giá trị tốc độ sử dụng chất gam bùn hoạt tính giờ: S0 − S 420 − 35, 46 × = × = 14,2 (mg BOD5/1 g bùn.h) X θ 3000 ρ= 11) Tỷ số F/M: S F 420 = = = 0,37 (mg BOD5/ mg bùn.ngày) M θ X 0,375 × 3000 12) Tải trọng thể tích: L= S0 × Q 420 × 200 = = 1,12 (kgBOD5/ m3.ngày) V × 1000 75 × 1000 13) Lượng oxy cần thiết Lượng oxy cần thiết cho trình xử lý nước thải sinh học gồm lượng oxy cần để làm BOD, oxy hóa NH4+ thành NO3-, khử NO3- OC0 = Q(S0 − S ) 4,57Q(N − N ) − 1, 42Px + 1000 f 1000 (kg O2/ngày) [5] Trong đó: OCo: Lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn phản ứng 20oC Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày) S0: Nồng độ BOD5 đầu vào (g/m3) S: Nồng độ BOD5 đầu (g/m3) f: Hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD: f = BOD5/COD = 0,75 Px: Phần tế bào dư xả theo bùn dư = YbQ(S0-S).10-3 = 22,111 (kg/ngày) 1,42: Hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD N0: Tổng hàm lượng Nitơ đầu vào (g/m3) N: Tổng hàm lượng Nitơ đầu (g/m3) 4,57: Hệ số sử dụng oxy oxy hóa NH4+ thành NO3⇒ OC0 = 200 × (420 − 35, 46) 4,57 × 200 × (83 − 60) − 1, 42 × 22,111 + 1000 × 0, 75 1000 = 98,6 (kg O2/ngày) Lượng oxy thực tế: × OCt = OCo Cs20 1 × × ( T − 20 ) β Csh – Cd 1, 024 α Trong đó: 17 [5] β : hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, nước thải lấy β= Csh:Nồng độ oxy bão hòa nước ứng với nhiệt độ ToC độ cao so với mặt biển nhà máy xử lý Cs20: Nồng độ oxy bão hòa nước, Cs20= 9,08 (mg/l) Cd: Nồng độ oxy cần trì công trình Khi xử lý nước thải thường lấy Cd= 1,5-2 mg/l Chọn Cd= mg/l α : Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng kích thước bể Với thiết bị làm thoáng loại bọt mịn, chọn α =0,7 ⇒ Ở 20oC : OCt = 9,86 × 9, 08 1 × × = 180,64 (kg O2/ngày) 20 − 20 9, 08 − 1024 0, 14) Lượng không khí cần thiết để cung cấp cho bể: Qkk = OC t f OU [5] Trong đó: f: hệ số an toàn (1,5- 2) Chọn f = OCt = 180,64 (kg/ngày) OU: công suất hòa tan oxy vào nước thải thiết bị OU= Ou × h với Ou: công suất hòa tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối tính theo theo gam oxy cho m3 không khí độ sâu m.Với loại bọt mịn, đường kính trung bình: Ou = 7(gO2/m3.m) h: chiều sâu ngập nước thiết bị h = 2,9 (m) ⇒ OU = × 2,9 = 20,3 (g O2/m3) ⇒Lượng không khí cần thiết: Qkk = 180, 64 × = 12902,86 (m3/ngày) 20,3 × 10−3 = 0,15 (m3/s) III Tính toán thiết bị phụ III.1 Đĩa phân phối khí Chọn đĩa phân phối khí dạng bọt mịn có thông số: [5] _ Đường kính đĩa: 170 mm _ Diện tích bề mặt: 0,02 m2 18 _ Cường độ khí: q = 200 l/phút ⇒ Số đĩa phân phối cần lắp đặt: N = Q kk 0,15 × 60 × 1000 = = 45 (đĩa) q 200 III.2 Ống dẫn khí Vận tốc khí ống :10-15 m/s [6] Chọn vận tốc khí ống v = 10 m/s _ Đường kính ống chính: D= × Q kk × 0,15 = =0,138 (m) v ×π 10 × π Chọn ống có đường kính 140 (mm) Tính lại vận tốc: v = 4×Q = 9,7 (m/s) π D2 _ Từ ống chia ống nhánh Đường kính ống nhánh: Dn = × Q kk = 0,044 (m) v × π ×10 Chọn ống có đường kính 45 (mm) Cách lắp đặt hệ thống phân phối khí: _ Ống dẫn khí nhánh: ống lắp song song với chiều rộng bể, tâm ống sát thành bể cách thành bể 0,55 m; tâm ống liền kề 0,8 m _ Đĩa phân phối khí: 45 đĩa chia thành đĩa/ ống nhánh, tâm đĩa gần thành bể cách thành, tâm đĩa liền kề cách 0,7 m III.3 Tính công suất thổi khí _ Tổn thất thủy lực ống dẫn khí: h= hm + hc = ( λl v2 + ∑ε )× γ D 2g [5] Trong đó: hm: tổn thất ma sát hc: tổn thất cục D: đường kính ống D= 0,14 (m) l: Chiều dài ống l = 10 (m) Σε: hệ số trở lực cục = 1,3 (m) v: vận tốc khí ống = 9,7 (m/s) 19 γ : tỷ trọng không khí = 1,3 kg/m3 λ : hệ số nhám = 0,0125 + (0,011/D) =0,091 ⇒ h =( 0, 091×10 9, + 1,3) × 1,3 = 517,3 (N/m2) = 0,05 (m) 0,14 × 9,81 _ Áp lực cần thiết máy thổi khí: H m= h + h1 + H Với h1: tổn thất qua vòi phun = 0,5 m H: chiều cao mực nước = m Hm = 0,05 + 0,5 + =3,55 (m) = 0,35 (atm) _ Công suất máy nén khí: GRT  P  N=  ÷ 29, 7ne  P1   0,283  − 1   [5] Trong đó: G: Trọng lượng dòng không khí (kg/s) R: Hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.moloK T: Nhiệt độ tuyệt đối không khí đầu vào = 295oK P1: Áp lực tuyệt đối không khí đầu vào = atm P2: Áp lực tuyệt đối không khí đầu = Hm +1 = 1,35 atm n = 0,283 29,7: Hệ số chuyển đổi e: hiệu suất máy ( 0,7-0,8) Chọn e = 0,75 N= 0,15 ×1,38,314 × 293 (1,350,283 − 1) = 6,67 (kW) 29, × 0, 283 × 0, 75 Chọn máy nén khí Bebicon hãng Hitachi công suất 7,5 kW Mua máy:1 máy làm việc máy dự phòng III.4 Ống dẫn nước ống dẫn bùn a Đường ống dẫn nước vào bể Đường kính ống dẫn nước: Dnước = 4×Q v ×π [6] Trong Q: lưu lượng nước vào ( Qvào = Qra =200 m3/ngày = 2,3.10-3 m3/s) v: vận tốc nước chảy ống điều kiện tự chảy (0,7 – 1m/s) [V] Chọn v = 1m/s 20 ⇒ Dnước = × 2,3 × 10−3 = 0,054 (m) → Chọn ống đường kính 55 mm 1× π b Ống dẫn bùn Đường kính ống dẫn bùn: Dbùn = × QT vb × π Trong đó: QT: lưu lượng tuần hoàn = 150 m3/ngày = 1,7 10-3 m3/s vb: vận tốc bùn ống điều kiện dùng bơm (1-2 m/s) [6] Chọn vb = m/s ⇒ Dbùn = ×1, × 10−3 = 0,046 (m) → Chọn ống đường kính 50 mm 1× π Bảng 4: Tóm tắt thông số thiết kế bể Aerotank STT 10 11 Tên thông số Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao bể Thời gian lưu nước Thời gian lưu bùn Đường kính ống khí Đường kính ống khí nhánh Đường kính ống dẫn nước Đường kính ống dẫn bùn Số đĩa phân phối khí Đường kính đĩa phân phối khí Đơn vị m m m ngày mm mm mm mm mm Thông số 7,5 3,5 3,5 10 140 45 55 50 45 170 Kết luận Trên toàn phần trình bày Đồ án II với đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản công suất 200 m3/ngày đêm” Công nghệ lựa chọn phương pháp xử lý sinh học kỵ khí bể UASB kết hợp với phân hủy hiếu khí bể Aerotank Nước thải sau qua hệ thống đạt QCVN 11/2008, cột B thải môi trường 21 Như thấy, để đưa công nghệ xử lý phù hợp cần phải nắm rõ đặc tính, thành phần nước thải; yêu cầu chất lượng dòng thải sau xử lý, nguyên lý vận hành hiệu xử lý thiết bị Tuy nhiên thực tế, bên cạnh tiêu chí kỹ thuật cần quan tâm tới yếu tố khác như: chi phí đầu tư vận hành, diện tích mặt xây dựng, tính bền vững công nghệ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Tài liệu kỹ thuật “Hướng dẫn đánh giá phù hợp công nghệ xử lý nước thải giới thiệu số công nghệ xử lý nước thải ngành Chế biến thủy sản, Dệt may, Giấy bột giấy”, Tổng cục môi trường 2) Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Trần Văn Nhân – Ngô Thị Nga, NXB Khoa học Kỹ thuật 22 3) Kỹ thuật thiết bị xử lý chất thải bảo vệ môi trường, Hoàng Đức Liên – Tống ngọc Tuấn, NXV Nông nghiệp 4) Xử lý nước thải, Trường đại học Kiến trúc Hà Nội – Hoàng Huệ, NXB Xây dựng 5) Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai, NXB Xây dựng 6) Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất, tập 1, Trần Xoa –Nguyễn Trọng Khuông, NXB Khoa học Kỹ thuật 23