Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông

    Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  MỤC LỤC MỤC LỤC Lời Cam đoan………………………………………………………… Lời Cảm ơn…………………………………………………………… DANH MỤC HÌNH 6  DANH MỤC BẢNG 7  MỞ ĐẦU 8  CHƯƠNG 1: NHỮNG TÁC HẠI TỪ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG 10  1.1  THỰC TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY NHỰA UÔNG BÍ .10 1.1.1 Quy trình xử lý nước thải nhà máy chế biến nhựa thông… 10 1.1.2 Các số chất lượng nước thải đo thời điểm 10 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng……………………………………… 10 1.1.3.1 Đối với môi trường 12  1.1.3.2 Đối với sinh vật 14  1.1.3.3 Đối với kinh tế, xã hội người 15  1.2 CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI DẦU THÔNG .15  1.2.1  Quá trình lan toả 15  1.2.2  Quá trình bay 16  1.2.3  Quá trình khuếch tán 16  1.2.4  Quá trình hoà tan 17  1.2.5  Quá trình nhũ tương hoá 17  1.2.6  Quá trình lắng kết 18  1.2.7  Quá trình oxy hoá 18  1.2.8  Quá trình phân huỷ sinh học 19  CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG 20  2.1  CÔNG NGHỆ VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG……… ………….20  2.1.1  Giới thiệu công nghệ sản xuất 20  Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -1-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  2.1.2  Những hạn chế tồn cần giải 25  2.2  THÀNH PHẦN CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NHỰA THÔNG 26  2.2.1  Colophan 27  2.2.2  Tinh dầu thông 35  2.3  CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP .37  2.3.1  Phương pháp xử lý học 38  2.3.2  Phương pháp hóa học lý học 41  2.3.3  Phương pháp sinh hóa 45  2.4  CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ TÁI CHẾ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG 45  2.4.1 Xử lý vật liệu hấp thụ: thiết bị có chứa phận hấp thụ dầu phận lọc 45  2.4.2 Phương pháp lý hóa 47  2.4.3  Xử lý vi sinh vật 50  CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG 53  3.1  XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ NƯỚC THẢI 53  3.2 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHỰA THÔNG……… .62  3.2.1  Sơ đồ 1: Công nghệ Aeroten truyền thống (Bể sinh học sục khí liên tục)……… 63  3.2.2  Sơ đồ 2: Công nghệ SBR (Bể sinh học hoạt động theo mẻ) 64  3.2.3  Sơ đồ 3: Công nghệ AO (Anoxic – Oxic) (thiếu khí – hiếu khí) 65  3.2.4  Lựa chọn công nghệ xử lý (Tuyển Nổi Công nghệ AO) 66  3.2.5  Thuyết minh sơ đồ công nghệ AO 76  CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC BỂ CHÍNH TRONG CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG 77  4.1  TÍNH TOÁN BỂ TUYỂN NỔI .77  4.2  TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BỂ AO 78  4.2.1  Bể Anoxic (Bể xử lý sinh học thiếu khí) 78  Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -2-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  4.2.2  Bể Oxic (Bể xử lý sinh học hiếu khí) 80  CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83  TÀI LIỆU THAM KHẢO 84  Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -3-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp công trình nghiên cứu thực cá nhân, thực sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển, nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn hướng dẫn khoa học PGS.TS: Lê Nguyên Đương Các số liệu, mô hình toán kết luận văn trung thực, chiến lược Marketing đưa xuất phát từ thực tiễn kinh nghiệm, chưa công bố hình thức trước trình, bảo vệ công nhận “ Hội Đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khoa học” Một lần nữa, xin khẳng định trung thực lời cam kết Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -4-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  LỜI CẢM ƠN Qua luận văn tốt nghiệp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS LÊ NGUYÊN ĐƯƠNG tận tình động viên, giúp đỡ em nhiều suốt trình hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Viện Công Nghệ Sinh Học - Công Nghệ Thực Phẩm cho em kiến thức quí báu suốt thời gian theo học trường Cuối em xin gửi tới gia đình, bạn bè tình cảm tốt đẹp động viên, quan tâm, giúp đỡ người dành cho em thời gian làm luận văn Học viên thực Trịnh Đình Anh Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -5-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  DANH MỤC HÌNH Hình 1: Hệ thống dẫn bể chứa nước thải .11  Hình 2: Hệ thống tái chế nhựa thông .12  Hình 3: Hồ bị ô nhiễm nhựa thông 13  Hình 4: Sơ đồ công nghệ sản xuất colophan tinh dầu thông .21  Hình 5: Công đoạn định lượng, nạp liệu hóa lỏng 22  Hình 6: Công đoạn khuấy rửa, lọc thô .23  Hình 7: Công đoạn lọc lắng 23  Hình 8: Hệ thống tháp chưng cất chân không 24  Hình 9: Hệ thống phân ly tách tinh dầu thông colophan .25  Hình 10: Colophan 26  Hình 11: Trích nhựa thông từ 27  Hình 12: Song chắn rác 38  Hình 13: Song chắn rác thủ công .38  Hình 14: Lưới chắn rác có máy nghiền 39  Hình 15: Bể lắng ngang 39  Hình 16: Bể lắng đứng .40  Hình 17: Bể lắng theo phương bán kính 40  Hình 18: Lắng dạng nghiêng .40  Hình 19: Cấu tạo bể lắng đứng 41  Hình 20: Hệ thống tuyển không khí hòa tan tuần hoàn .43  Hình 21: Hệ thống tuyển không khí hòa tan có tuần hoàn 44  Hình 22: Sơ đồ hệ thống tuyển 44  Hình 23: Rắc Cellusorb lên bề mặt nhiễm dầu 47  Hình 24: Tháp chưng cất công nghiệp .48  Hình 25: Sơ đồ hệ thống hấp phụ .49  Hình 26: Sơ đồ hệ thống khí sinh học 51  Hình 27: Đường cong lý tưởng nhu cầu oxy hóa pha cacbon 57  Hình 28: Đường cong nhu cầu oxy hóa pha cacbon nito 58  Hình 29: Sơ đồ công nghệ Aeroten truyền thống .63  Hình 30: Sơ đồ công nghệ SBR 64 Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -6-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  Hình 31: Sơ đồ công nghệ AO 65  Hình 32: Sự kết dính hạt rắn bóng khí tuyển .67  Hình 33: Tốc độ tuyển bọt khí nước (trục tung: tốc độ; trục hoành) kích thước hạt (mm) 68  Hình 34: Sơ đồ xử lý nước thải chụp xốp 70  Hình 35: Công nghệ AO 71  DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Các tiêu kỹ thuật Colophan 28  Bảng 2: Các tiêu kỹ thuật tinh dầu thông 35  Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -7-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  MỞ ĐẦU T rong năm gần đây, ngày người cảm thấy áp lực ô nhiễm môi trường đè nặng lên Đó hậu hành động thiếu hiểu biết người nói riêng phận cộng đồng dân cư nói chung Dân số trái đất ngày tăng, hệ gia tăng dân số sản xuất tiêu dùng Sản xuất đồng nghĩa với sử dụng tài nguyên, khai thác tàn phá giá trị vật chất môi trường thiên nhiên tạo dựng Không mà trình tồn phát triển mình, người thải môi trường hàng loạt chất thải vượt khả tự làm môi trường làm cho môi trường ngày bị ô nhiễm trầm trọng Hiện tượng trái đất bị nóng lên, hiệu ứng nhà kính, tượng Elnino, Lanina, mưa axít phản ứng môi trường đáp trả lại hành động xâm hại môi trường người Vì vậy, lúc hết, người nhận thấy cần phải chấn chỉnh lại hành động mình, cần phải quan tâm, chăm sóc cho môi trường sống xung quanh ta Đó nhà chung, điều kiện cho tồn phát triển hệ cháu mai sau Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trường vấn đề xúc, đáng lo ngại ngày chiếm quan tâm mức xã hội sách phát triển nhà nước Nước thải nhựa thông mang theo phần tinh dầu dịch nhựa Dầu thông tràn mặt nước, tạo thành lớp váng dầu ngăn cách nước không khí, làm thay đổi tính chất môi trường nước, cản trở việc trao đổi khí oxi cacbonic với bầu khí Làm thay đổi tính chất lí hóa môi trường nuớc Tăng độ nhớt, giảm nồng độ oxy hấp thụ vào nước dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng sinh vật nước, đặc biệt loại sinh vật nhạy cảm với thiếu oxy gây cân sinh thái Để có số liệu đánh giá trạng môi trường ngành nhựa thông tình hình xử lý loại chất thải công ty sản xuất nhựa, làm sở cho việc tìm kiếm lựa chọn phương pháp xử lý nước thải nhựa thông, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường sống người dân Nghiên cứu hình Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -8-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  thành tất yếu Công ty nhựa Uông Bí đối tượng nghiên cứu đề tài Trong xử lý nước thải nói chung nước thải nhựa thông nói riêng có nhiều phương pháp xử lý: hóa lý, hóa học sinh học Dựa vào đặc tính thành phần chất ô nhiễm nước thải nhựa thông ta lựa chọn công nghệ xử lý kết hợp phương pháp tuyển công nghệ vi sinh AO (Anoxic – Oxic) Với kết hợp hai phương pháp Tuyển công nghệ vi sinh AO cho ta công nghệ xử lý nước thải sản xuất nhựa thông, góp phần giữ môi trường đẹp Nội dung luận văn gồm: CHƯƠNG I: NHỮNG TÁC HẠI TỪ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG CHƯƠNG II: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC BỂ CHÍNH TRONG CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Do hạn chế kinh nghiệm nghiên cứu nên luận văn em chắn tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -9-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  CHƯƠNG 1: NHỮNG TÁC HẠI TỪ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG 1.1 THỰC TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY NHỰA UÔNG BÍ 1.1.1 Quy trình xử lý nước thải thực trạng nhà máy sản xuất nhựa thông Nước thải → Song chắn rác → Bể lắng → Xả nguồn 1.1.2 Các số chất lượng nước thải đo thời điểm Thông số Nước thải đo pH 6.3 – 7.2 BOD5 tổng (mg/l) 737 COD (mg/l) 1650 SS (mg/l) 650 Độ màu (Pt-Co) 495 N- NH3 (mg/l) 33 Tổng P (mg/l) 17 1.1.3 Các ảnh hưởng Nguồn nước thải từ công đoạn rửa, lắng, phân ly chân không nhà máy sản xuất nhựa thông mang theo phần tinh dầu dịch nhựa tạp chưa xử lý triệt để trước đưa môi trường Sau vài hình ảnh hệ thống xử lý nước thải công ty: Hệ thống kênh dẫn bể chứa nước thải Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -10-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  Hình 34: Sơ đồ xử lý nước thải chụp xốp Sau xử lý công nghệ Tuyển Nổi hàm lượng SS giảm đáng kể (đạt 90%) thành phần lại giảm 10% Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -70-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  b Bể AO ( Anoxic – O xic) Tuần hoàn bùn lỏng Nước Anoxic Oxic Lắng Tuần hoàn bùn bùn dư Hình 35: Công nghệ AO AO công nghệ xử lý kết hợp thiếu khí (không sục khí) hiếu khí (có sục khí) Nitrat hoá khử nitrat hoá xảy bể Nitrat hoá xảy vùng hiếu khí phía sau, khử nitrat xảy vùng thiếu khí phía trước Nguồn cacbon cần thiết cho trình khử nitrat hoá lấy từ dòng thải đầu vào Quá trình kiểm toàn phần khử nitrat cách thay đổi tỷ số dòng tuần hoàn nội (dòng tuần hoàn định hiệu suất khử NiTo) Tổng hiệu suất khử nitơ tốc độ khử nitrat hoá trình gia tăng Thể tích vùng khử nitrat hoá nhỏ so sánh với trình Wuhrmann Ludzack- Ettinger Hệ thống Bể xử lý AO có mục đích ôxy hoá COD, BOD, đồng thời khử Nitơ với trình Nitrification – Denitrification phân hủy số hợp chất khác thể sau: - Bể Oxic : Xảy trình oxy hóa hợp chất hữu nitrat hóa hợp chất Nito: + Chất hữu + O2 + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí Æ CO2 + H2O + NH3 + C5H7NO2 (vi khuẩn mới) + Năng lượng Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -71-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  + Quá trình nitrat hoá trình oxy hóa hợp chất chứa nitơ, ammonia chuyển hoá thành nitrit sau nitrit oxy hóa thành nitrat Quá trình nitrat hoá diễn theo hai bước liên quan đến hai chủng loại vi sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas Nitrobacter Bước 1: Ammonia chuyển hoá thành nitrit thực loài Nitrosomonas: NH4+ + 1,5 O2 → NO2- + H+ + H2O (1) Bước 2: Nitrit chuyển hoá thành nitrat thực loài Nitrobacter: NO2- + 0,5 O2 → NO3- (2) Phương trình phản ứng (1) (2) tạo lượng Theo Painter (1970), lượng tạo từ trình oxy hoá ammonia khoảng 66-84 kcal/mol ammonia từ oxy hoá nitrit khoảng 17,5 kcal/mol nitrit Nitrosomonas Nitrobacter sử dụng lượng cho sinh trưởng tế bào trì sống Tổng hợp hai phản ứng viết lại sau: NH4+ + O2 → NO3- + H+ + H2O (3) Từ phương trình (3), lượng oxy tiêu thụ 4,57 g/g NH4+-N bị oxyhoá, 3,43 g/g sử dụng cho tạo nitrit 1,14 g/g sử dụng cho tạo nitrat, đương lượng ion H+ tạo oxy hoá mol ammonium, ion H+ trở lại phản ứng với đương lượng ion bicacbonate nước thải Kết 7,14 g độ kiềm CaCO3 bị tiêu thụ/g NH4+ bị oxyhoá Phương trình (3) thay đổi chút trình tổng hợp sinh khối xem xét đến, nhu cầu oxy 4,57 g oxy nhận từ cố định CO2, số ammonia bicacbonate vào tế bào Cùng với lượng đạt được, ion ammonium tiêu thụ vào tế bào Phản ứng tạo sinh khối đươc viết sau: CO2 + HCO3- + NH4 + H2O → C5H7O2N + O2 Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -72-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  - Theo U.S.EPA Nitrogen Control Manual (1975): toàn phản ứng oxy hoá tổng hợp sinh khối viết sau: NH4+ + 1,83 O2 + 1,98 HCO3- → 0,021 C5H7O2N + 0,98 NO3- + 1,041 H2O + 1,88 H2CO3 Nhu cầu oxy 4,2 g/g NH4+-N bị oxy hoá - Theo Gujer Jenkins (1974): toàn phản ứng oxy hoá tổng hợp sinh khối viết sau: 1,02 NH4+ + 1,89 O2 + 2,02 HCO3- → 0,021 C5H7O2N + NO3- + 1,06 H2O + 1,92 H2CO3 Nhu cầu oxy giảm xuống 4,3 gO2/gNH4+ bị oxy hoá, độ kiềm tiêu thụ tăng lên 7,2 g/g NH4+ bị oxy hoá - Bể Anoxic: Trong bể xử lý sinh học diễn trình khử nitơ (denitrification) Khử nitrat bước thứ hai theo sau trình nitrat hoá, trình khử nitrat- nitrogen thành khí nitơ, nitrous oxide (N2O) nitrit oxide (NO) thực môi trường thiếu khí (anoxic) đòi hỏi chất cho electron chất hữu vô Hai đường khử nitrat xảy hệ thống sinh học là: y Đồng hoá: Con đường đồng hoá liên quan khử nitrat thành ammonia sử dụng cho tổng hợp tế bào Nó xảy ammonia sẵn, độc lập với ức chế oxy y Dị hoá (hay khử nitrat): Khử nitrat đường dị hoá liên quan đến khử nitrat thành oxide nitrite, oxide nitrous nitơ: NO3- → NO2- → NO (g) → N2O (g) → N2 (g) Một số loài vi khuẩn khử nitrat biết như: Bacillus, Pseudomonas, Methanomonas, Paracoccus, Spirillum, Thiobacilus, Micrococcus, Denitrobacillus, Xanthomonas (Painter, 1970) Hầu hết vi khuẩn khử nitrat dị dưỡng, nghĩa chúng lấy cacbon cho trình tổng hợp tế bào từ hợp chất Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -73-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  hữu Bên cạnh đó, có số loài tự dưỡng, chúng nhận cacbon cho trình tổng hợp tế bào từ hợp chất vô Ví dụ loài Thiobacillus denitrificans oxy hoá nguyên tố lưu huỳnh tạo lượng nhận nguồn cacbon tổng hợp tế bào từ CO2 tan nước hay HCO3- - Phương trình sinh hoá trình khử nitrat sinh học: Phương trình sinh hoá sử dụng methanol làm nguồn cacbon chuyển nitrat thành khí nitơ có ý nghĩa thiết kế: nhu cầu oxy bị khử 2,86 g/g nitrat bị khử Độ kiềm sinh 3,57 g CaCO3/ g nitrat bị khử nitrat nguồn nitơ cho tổng hợp tế bào Còn N-NH4+ có sẵn, độ kiềm sinh thấp từ 2,9 – g CaCO3/g nitrat bị khử - Nhu cầu chất hữu cơ: Quá trình khử nitrat đòi hỏi phải cung cấp nguồn cacbon dễ phân huỷ sinh học Điều thực cách sau đây: y Cấp nguồn cacbon từ bên methanol, nước thải đô thị acetat y Sử dụng BOD nước thải làm nguồn cacbon, thực cách : Tuần hoàn lại phần lớn nước sau sau nitrat hoá đến vùng thiếu khí vị trí đầu sơ đồ Dẫn phần nước thải thô đầu vào hay đầu sau xử lý sơ vào vùng chứa nitrat y Sử dụng nguồn cacbon tế bào trình hô hấp nội bào - Bể xử lý sinh học AO trạm thiết kế theo công nghệ đặc biệt, áp dụng công nghệ thông khí kéo dài, đồng thời kết hợp luân phiên công nghệ Oxic công nghệ Anoxic Với công nghệ đặc biệt việc loại bỏ chất ô nhiễm COD, BOD, Nitơ… đáng kể linh động trình xử lý - Nước thải từ bể xử lý sinh học AO tự chảy sang bể lắng thứ cấp, đây, nước tự chảy sang bể khử trùng, váng tuần hoàn lại bể xử lý sinh học AO, bùn sinh học đáy bể lắng hồi lưu lại bể anoxic, phần bùn dư định kỳ bơm sang Bể chứa bùn Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -74-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  - Dưới đáy bể sinh học xử lý sinh học AO có lắp hệ thống PPK bọt mịn Hệ thống PPK có ưu điểm cho bọt khí bịn nên hàm lượng oxy hấp thu nước cao giúp cho vi sinh vật phát triển mạnh - Hệ thống cấp không khí cho bể xử lý sinh học cấp máy thổi khí thông qua hệ thống đường ống công nghệ Như kết hợp phương pháp xử lý Tuyển Nổi phương pháp AO cho nước thải nhà máy chế biến nhựa thông hợp lý Vừa cho hiệu xử lý cao, vừa mang lại lợi ích kinh tế (kinh phí xử lý thấp vừa phải) Vậy ta áp dụng sơ đồ công nghệ thứ để xử lý nước thải nhà máy chế biến nhựa thông: Nước thải Song chắn rác Tách tạp chất rắn, tái chế, đốt, chôn Bể điều hòa Bể tuyển Phần colophan đáy + tạp chất rắn, dầu thông Nước Hệ thống xử lý để thu hồi dầu thông Bể lắng Bùn Thải Chôn Lấp Bể AO Bể lắng Xả nguồn Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -75- Bùn tuần hoàn Colophan tinh dầu thông     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  3.2.5 Thuyết minh sơ đồ công nghệ AO Nước thải qua hệ thống đường ống thu gom nhà máy đưa qua song chắn rác, loại rác có kích thước lớn loại bỏ như: Bao bì, giấy vụn, cành cấy, đá, giẻ lau,… Các tạp chất rắn mang tái chế , đốt chôn lấp Sau nước thải đưa vào bể điều hòa sục khí, với mục đích ổn định lưu lượng dòng vào trộn chất ô nhiễm có nước Nước từ bể điều hòa đưa sang bể tuyển nổi, chất lơ lửng (SS) xử lý triệt để Thành phần colophan, tạp chất rắn dầu thông lấy mang tái chế để thu hồi colophan tinh dầu thông Nước thải sau qua bể tuyển đưa sang bể lắng Với mục đích lắng hạt lơ lửng lại từ bên hệ thống tuyển sang Tiếp theo nước thải bơm từ bể lắng sang bể AO (Anoxic – Oxic) , hệ thống AO xử lý triệt để chất hữu cơ, Nito photpho Nước qua bể AO đưa sang bể lắng thứ để lắng bùn hoạt tính lơ lửng nước thải Bùn từ bể lắng bơm tuần hoàn quay lại bể AO với mục đích xử lý Nito photpho triệt để Lượng bùn dư lại hút mang chôn lấp Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -76-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC BỂ CHÍNH TRONG CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG Đối với nhà máy sản xuất nhựa thông với công suất thiết kế 30.000 tấn/năm (Tức vào khoảng 90 ngày) Trung bình để sản xuất nhựa thông có khoảng 500 lít nước thải khỏi nhà máy Vì ta cần phải thiết kế hệ thống xử lý nước thải với công suất 45.000 lít ngày Cộng với nước sinh hoạt công dân Ta chọn thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy nhựa thông với công suất (lưu lượng nước thải) Q = 50.000 lít/ngày = 50m3/ngày 4.1 TÍNH TOÁN BỂ TUYỂN NỔI Ta chọn cách tuyển phân tán không khí máy bơm khí nén, phân tán khí qua xốp, chụp xốp Dung tích công tác ngăn tuyển xác định: W= Qngày * t 24*60*(1 − α ) (m3) (Công thức 9.21 trang 249 – sách thoát nước – Hoàng Văn Huệ - Trần Đức Hạ) Trong đó: t: thời gian tuyển (t = 40 – 90 phút) chọn t = 80 phút α : hệ số làm thoáng (α = 0.2-0.3), ta chọn α = 0.3 W = 50*80 = 3.97 m chọn W = m3 24*60*(1− 0.3) Chọn chiều cao bể H = 2m Diện tích hữu ích ngăn tuyển : F= W = = 2m H Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -77-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  (Công thức 9.22 trang 250 – sách thoát nước – Hoàng Văn Huệ - Trần Đức Hạ) Chọn bể hình chữ nhật có chiều dài L, chiều rộng B Vậy kích thước bể : + Chiều cao bể : H = 2m + Chiều dài bể : L = 2m + Chiều rộng bể : B =1m Lưu lượng không khí cần thổi vào : Qkk = I.F m3/h (Công thức 9.24 trang 250 – sách thoát nước – Hoàng Văn Huệ - Trần Đức Hạ) Trong đó: I: Là cường độ thổi khí, (I =8 – 12 m3/m2.h), chọn I = 10 m3/m2.h Qkk = 10*2 = 20 m3/h 4.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BỂ AO (Theo George, Tchobanoglous, Metcalf & Eddy , Franklin L.Burton,H.David Stensel (1992), Wastewater Engineering Treatment and Reuse, MC Graw Hill) 4.2.1 Bể Anoxic (Bể xử lý sinh học thiếu khí) Hệ số tuần hoàn: R= α N v Nr −1 Trong đó: Nv: Tổng nitơ dòng vào bể, Nv = 30.90% = 27 mg/l (10% tổng nitơ dòng vào tách bể lắng sơ cấp) Nr: Tổng nitơ bể lắng thứ cấp, Nr = 10mg/l (QCVN 24:2009) α : Tỷ lệ nitrat hóa, α =0,8 Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -78-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  0,8.27 − = 1,16 10 R= Tỷ lệ tuần hoàn dòng lỏng nitrat hóa RN R = RN +Rr Trong đó: Rr: tỷ lệ tuần hoàn, Rr =0,5 ⇒ RN =R – Rr = 1,16 – 0,5 = 0,66 Lượng nitơ cần khử ngày: G = Q.Nr.R.10-3 Trong đó: Nr: Hàm lương nitơ dòng ra, mg/l R: Hệ số tuần hoàn G = 50.10.1,16.10-3 =0,58 kg/ngày.đêm Dung tích bể thiếu khí: V1= G a Trong đó: a: Hằng số tốc độ phản ứng khử nitơ, a =2gN/kgMLSS giờ[4], với nồng độ MLSS = 2500mg/l (X = 1500-3000mg/l[2]) V1 = 0.58 = 4,83m −6 2.24.2500.10 V = V1 + 1,16.V1 = 10,437m3 Thời gian phản ứng: T= V 24 10,437.24 = = 5h Q 50 Thông số thiết kế: Chiều cao: 2m Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -79-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  Chiều rộng: 1,5m Chiều dài: 2m 4.2.2 Bể Oxic (Bể xử lý sinh học hiếu khí) (Theo Lee C.C, Shun Dar Lin (2007), Handbook Of Invironmental Engineering Calculations, MC Graw Hill) Thể tích làm việc bể hiếu khí: V= Trong đó: Q.Y ( S − S o ).θ c X (1 + K d θ c ) So: Hàm lượng BOD5 nước thải vào bể, mg/l S: Hàm lượng BOD5 nước thải sau xử lý, mg/l Y: Hệ cố sinh trưởng cực đại Y =0,6 (mg bùn hoạt tính/ mgBOD5 tiêu thụ để tính toán [2]) θ c : Tuổi bùn, ngày Theo bảng 6.1 lấy tuổi bùn θ c = 10 ngày làm giá trị tính toán, sau kiểm tra lại kết X: Nồng độ bùn hoạt tính bể (mg/l), X = 1500-3000mg/l [2], chọn X =2500mg/l Kd: Hệ số phân hủy nội bào, ngày-1; Kd lấy theo giá trị điển hình trình xử lý nước thải đô thị, có bỏ qua ảnh hưởng chất liệu đặc biệt: Kd = 0,05 ngày-1 [2] V= 50.0,6.(671 − 50).10 ≈ 41m 3000.(1 + 0,05.10) Chiều sâu công tác bể thường lấy từ 3-6m [20TCN 51-84] Chọn chiều sâu công tác bể H1 = 3m Chiều cao bảo vệ H2 = 0,5m Diện tích làm thoáng cần thiết bể: Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -80-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  F= V 41 = = 11.7m H 3,5 Chiều dài: 4m Chiều rộng: 3m Thời gian lưu nước bể: θ= V 41 = = 0,82ngày = 19h Q 50 Thời gian lưu phù hợp với giá trị điển hình T =10-20h[4], tuổi bùn chọn θ c =10 ngày phù hợp Năng suất sử dụng chất [2]: Yb = Trong đó: Y + K d θ c Y: Hệ số sinh trưởng cực đại, Y =0,6mg[2] bùn hoạt tính /mg BOD5 tiêu thụ Kd: Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,05 ngày-1 θ c : Thời gian lưu bùn hoạt tính bể, θ c =10 ngày Yb = 0,6 = 0,4 + 0,05.10 Tổng lượng bùn khô sinh hàng ngày: Gbùn = Yb.Q.(SSo –SS) = 0,4.50.(671-50) = 12420gr = 12,42 kg Lượng bùn khô xả hàng ngày theo cân vật chất: Gxả = Gbùn + Q.SSra = 12,42 +50.50.10-3 = 14,92 kg Lượng oxy cần thiết theo điều kiện chuẩn: Lượng oxy để oxy hóa cacbon hữu (tính theo lượng nitrat khử bể khí[4]): Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -81-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  Ro = 0,45 [(So –S).Q.10-3 – GN.a) Trong đó: So: Hàm lượng BOD5 nước thải, mg/l S: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu ra, mg/l GN: Lượng nitơ khử ngày bể khí, kg/ngày a: Hệ số tốc độ khử nitơ, a=2 -3 ⇒ Ro = 0,45[(671 – 50).50.10 - 0,33)] = 13,8 kg/ngày Lượng oxy cần thiết cho hô hấp nội bào bùn hoạt tính: Re = MLSS.V.0,12 Trong đó: MLSS =2500mg/l 0,12: Hệ số hô hấp nội bào bùn hoạt tính, g/g.ngày -3 ⇒ Re = 2500.0,12.41.10 = 12,3kg Lượng oxy cần thiết cho việc nitrat hóa: RN = 4,57 α SN.Q.10-3 Trong đó: α : Tỷ lệ nitrat hóa, α =0,8 Sv: Tổng nitơ dòng vào bể khí, mg/l, Sv = 30.90% =27 mg/l 4,57: Hệ số sử dụng oxy oxy hóa NH4+ thành NO3-3 ⇒ RN = 4,57.0,8.27.50.10 = 4,9kg/ngày Lượng oxy hòa tan cần trì DO = 1,5mg/l bể hiếu khí: RD = 1,5.Q = 1,5.50.10-3 = 0,075 kg/ngày Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -82-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Dựa vào thành phần tính chất nước thải nhà máy chế biến nhựa thông Luận án đưa phương án xử lý nước thải công nghệ Tuyển AO, nước thải nhà máy chế biến nhựa thông sau qua hệ thống xử lý nước thải giảm hàm lượng chất rắn lơ lửng số BOD, COD, hàm lượng nitơ, photpho Nước thải sau qua hệ thống xử lý đáp ứng tiêu chuẩn nước thải chuẩn B theo quy chuẩn Việt Nam Luận án tính toán xác định thông số công nghệ số thiết bị hệ thống xử lý nước thải bể tuyển bể AO Đây kết nghiên cứu ban đầu, cần có kế hoạch nghiên cứu sâu nhiều loại nước thải nhà máy nhựa thông khác triển khai với quy mô lớn hơn, nhằm khảo sát khả thích ứng công nghệ phương pháp thực Trong thực tế nhiều nhà máy chưa trọng đầu tư nhiều đến vấn đề xử lý nước thải nước thải từ nhà máy sau thải môi trường làm ảnh hưởng tới môi trường sống Chính tài liệu tham khảo để từ đầu tư xây dựng vào thực tế nhằm đem lại môi trường sống tốt cho cộng đồng Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -83-     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông  TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ (2002), Thoát Nước II, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (1999), Giáo Trình Công Nghệ Xử Lý Nước Thải, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Trần Hiếu Nhuệ (1990), Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Sinh Học, Trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội Lương Đức Phẩm (2010), Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Bằng Biện Pháp Sinh Học, Nhà xuất giáo dục Nguyễn Văn Phước (2004), Xử Lý Nước Thải Bằng Bùn Hoạt Tính, Nhà xuất đại học quốc gia Tp.HCM Nguyễn Văn Phước (2007), Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Công Nghiệp Bằng Phương Pháp Sinh Học, Nhà xuất xây dựng Nguyễn Thị Sơn, Trần Lệ Minh (2008), Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm VI – Hóa Sinh Ứng Dụng Trong Công Nghệ Môi Trường, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2008), Xử Lý Nước Thải Đô Thị Công Nghiệp, Tính Toán Thiết Kế Công Trình, Nhà Xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Alexandria, Virginia (1994), Water Environment Federation, Biofilm Reactors, MC Graw Hill 10 George Tchobanoglous, Metcalf & Eddy , Franklin L.Burton,H.David Stensel (1992), Wastewater Engineering Treatment and Reuse, MC Graw Hill 11 Lee C.C, Shun Dar Lin (2007), Handbook Of Invironmental Engineering Calculations, MC Graw Hill Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -84- ...     Đề tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông CHƯƠNG 1: NHỮNG TÁC HẠI TỪ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG 1.1 THỰC TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY NHỰA UÔNG BÍ... tài: Nghiên cứu trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG 2.1 CÔNG NGHỆ VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG... NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC BỂ CHÍNH TRONG CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN NHỰA