Đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường của các cơ sở giết mổ gia súc gia cầm trên địa bàn thành phố hải dương và đề xuất mô hình hệ thống xử lý nước thải cho một cơ sở giết mổ tập

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -o0o - NGUYỄN THẾ MẠNH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC CƠ SỞ GIẾT MỔ GIA SÚC GIA CẦM TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HẢI DƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO MỘT CƠ SỞ GIẾT MỔ TẬP TRUNG CÔNG SUẤT 250M3/NGÀY ĐÊM CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGÔ THỊ NGA HÀ NỘI – 2011 Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Lời xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngô Thị Nga, Bà người thầy truyền đạt cho kiến thức từ sinh viên đại học Bách Khoa Hà Nội, trình học cao học trường đặc biệt Người hướng dẫn tận tình để hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán Trung tâm Quan trắc Phân tích môi trường, nơi công tác, vun đắp chắp cánh cho thực ước mơ có hội tiếp tục học tập nghiên cứu khóa học Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới quan tâm Lãnh đạo trung tâm, giúp đỡ đồng nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô Viện Công nghệ môi trường, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội dành nhiều tâm huyết để truyền đạt kiến thức quí báu chuyên ngành kỹ thuật môi trường cho học viên Viện Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bè bạn giúp đỡ động viên nhiều suốt thời gian theo học chương trình cao học Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 1 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC VIẾT TẮT ABR Thiết bị chia ngăn yếm khí - Anaerobic Baffled Reactor ASTM Hiệp hội Hoa Kỳ thử nghiệm vật liệu – American Society for testing and materials ATVSTP An toàn vệ sinh thực phẩm BNR Phương pháp sinh học xử lý nitơ - Biological nitrogen removal BOD Nhu cầu ôxy hóa sinh học (mgO2/l) COD Nhu cầu ôxy hóa hóa học (mgO2/l) DO Ôxy hòa tan – Disolved oxygen EPA Tiêu chuẩn phân tích Cục quản lý môi trường Mỹ GMGS Giết mổ gia súc GMGSGC Giết mổ gia súc, gia cầm HRT Thời gian lưu thủy lực - Hydraulic Retention Time (hr) MLE Hệ Ludzack Etinger cải tiến - Modified Ludzack Etinger MLSS Hàm lượng sinh khối - Mixed liquid suspended solid (mg/L) MLVSS Hàm lượng sinh khối bay - Mixed liquid volatile suspended solid (mg/L) NN&PTNT Nông nghiệp Phát triển nông thôn SBR Thiết bị phản ứng dạng mẻ nối tiếp - Sequencing Batch Reactor SCOD Nhu cầu ôxy hóa hóa học chất tan SS Chất rắn lơ lửng TCOD Nhu cầu ôxy hóa hóa học tổng (cả cặn) QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 2 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TKN Tổng nitơ Kjeldahl Tk Tải trọng khối (kgCOD/m3/ngày) TN Tổng nitơ TP Tổng phospho UASB Thiết bị yếm khí chảy ngược qua tầng bùn VFA Axit béo bay - Volatile fatty acid Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 3 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH GMGSGC TẠI HẢI DƯƠNG I.1 Đặc điểm tự nhiên điều kiện kinh tế xã hội TP Hải Dương I.1.1 Điều kiện tự nhiên I.1.1.1 Vị trí địa lý đặc điểm địa hình 1.1.1.2 Điều kiện thủy văn 10 I.1.1.3 Đặc điểm địa chất 11 I.1.1.4 Khí hậu 11 I.1.2 Điều kiện xã hội 11 I.1.2.1 Dân số phân bố dân cư 11 I.1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế 12 I.2 Điều tra sở giết mổ GSGC đị bàn TP Hải Dương 12 I.2.1 Loại hình giết mổ thủ công 13 I.3.1 Ô nhiễm nước thải 20 I.3.2 Ô nhiễm phân phụ phẩm sau giết mổ 23 I.4 Đánh giá hiệu xử lý nước thải GMGSGC hầm biogas 24 I.5 Quy hoạch Cơ sở GMGSGC tập trung Thành Phố Hải Dương 25 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GMGSGC 27 II.1 Các nghiên cứu đặc tính nước thải GMGSGC 27 II.1.1.Nguồn phát sinh 27 II.1.2 Lượng nước thải phát sinh 27 II.1.3 Thành phần ô nhiễm 27 II.2 Các nghiên cứu xử lý nước thải GMGSGC 30 II.2.1 Các nghiên cứu giới 30 Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 4 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội II.2.2 Một số công trình nghiên cứu Việt Nam 34 II.2.3 Tình hình phát triển công nghệ biogas giới Việt Nam 36 II.2.3.1 Tầm quan trọng việc phát triển lượng khí sinh học 36 II.3.1 Lựa chọn phương pháp xử lý nước thải giết mổ 40 III.3.2 Các chế trình xử lý 41 II.3.2.1 Cơ chế phản ứng xảy thiết bị hầm Biogas 41 II.3.2.2 Cơ chế phản ứng xảy hệ thống bể thiếu khí hiếu khí 43 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CƠ SỞ GMGSGC TẬP TRUNG THÍ ĐIỂM Ở THÀNH PHỐ HẢI DƯƠNG 50 III.1 Giới thiệu dự án trung tâm GMGSGC xã Thạch Khôi 50 III 1.1 Quy mô dự án thí điểm : 52 III 1.2 Sơ đồ công nghệ giết mổ GSGC 53 III 1.3 Tiến độ triển khai dự án 55 III.2 Xác định điều kiện để thiết kế hệ thống xử lý nước thải 56 III.3 Đề xuất sơ đồ hệ thống xử lý nước thải 57 III.4 Tính toán thông số kỹ thuật cho hệ thống 60 III.4.1.Bể điều hòa 60 III.4.2 Tính toán Thiết bị biogas dạng hồ phủ bạt 61 III.4.3 Tính toán cụm bể thiếu khí hiếu khí 63 III.4.4 Bể lắng đứng 71 III.4.5 Bể tiếp xúc 73 II.4.6 Máy nén khí 74 III.4.7 Bơm nước thải 84 III.5 Tính toán hiệu thu hồi lượng từ khí sinh học 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 5 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC BẢNG BIÊU Bảng 1.1: Lượng gia súc gia cầm tiêu thụ địa bàn thành phố 13 Bảng 1.2: Tổng hợp số lượng điểm giết mổ nhỏ lẻ nằm rải rác địa bàn phường xã thành phố 14 Bảng 1.3 Các sở lựa chọn để đánh giá 20 Bảng 1.4 Kết phân tích mẫu nước thải sở giết mổ điển hình 22 Bảng 1.5 Chất lượng nước thải giết mổ trước sau hệ thống biogas số sở giết mổ 24 Bảng 2.1 Lượng nước sử dụng 27 Bảng 2.2 Đặc tính nước thải giết mổ số nước giới 28 Bảng 2.3 Kết phân tích chất lượng nước thải giết mổ sáu sở giết mổ Quebec Ontario 29 Bảng 2.4 Kết xử lý nước thải giết mổ số thiết bị yếm khí 32 Bảng 2.5 Thành phần khí sinh học 37 Bảng 2.6 Hiệu suất sinh khí loại nguyên liệu, m3/ngày/tấn 37 Bảng 3.1 Các hạng mục công trình xây dựng 52 Bảng 3.2 Số lượng gia súc, gia cầm 52 Bảng 3.3 Khối lượng gia súc, gia cầm 53 Bảng 3.5: Lượng phân gia súc phát sinh hàng ngày 57 Bảng 3.6 Thống kê hạng mục công trình 88 Bảng 3.7 thành phần khí sinh học thu từ hầm bigas 88 Bảng 3.8 lượng nhiên liệu tiết kiệm từ thu hồi khí sinh học 89 Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 6 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Trong thời gian qua, với tăng trưởng nhanh kinh tế đất nước, nhu cầu thực phẩm người tiêu dùng, có sản phẩm thịt GSGC, tăng theo mức sống thu nhập Tuy nhiên, ngành chăn nuôi GSGC phải đối đầu với thách thức dịch bệnh có diễn biến phức tạp vấn đề ô nhiễm môi trường cần quan tâm giải triệt để Theo Sở Nông nghiệp PTNT tỉnh Hải Dương mức tiêu thụ thịt gia súc, gia cầm người dân địa bàn năm 2008 đạt 28kg/người Như vậy, năm địa bàn tỉnh tiêu thụ khoảng 48.000 thịt gia súc, gia cầm Trên thực tế, số thực phẩm hầu hết cung cấp từ nguồn GMGS-GC phân tán nên việc kiểm dịch gặp nhiều khó khăn Đặc biệt, việc GMGS-GC phân tán gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng khu dân cư, nguy phát tán dịch bệnh vật nuôi truyền bệnh nguy hiểm cho người Trong năm gần đây, tỉnh Hải Dương tỉnh thành khác nước phải gánh chịu thiệt hại hàng trăm tỷ đồng dịch bệnh đàn gia súc, gia cầm dịch cúm gia cầm H5N1 vào năm 2004, 2005 2007; dịch lở mồm long móng đàn bò lợn; dịch xanh lợn gây hậu nghiêm trọng Vấn đề nhiều nguyên nhân, chủ yếu chưa kiểm soát công tác giết mổ gia súc gia cầm địa bàn tỉnh dẫn đến dịch bệnh tiếp tục lây lan Thực trang đặt yêu cầu cấp bách cho tỉnh Hải Dương nói chung TP Hải Dương nói riêng phải khẩn trương tổ chức lại phương thức chăn nuôi theo hướng tập trung quy mô công nghiệp Đặc biệt phải khẩn trương tổ chức lại công tác GMGSGC từ phân tán nhỏ lẻ thành điểm tập trung giúp cho việc kiểm soát dịch bệnh tốt đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng, có điều kiện để thực công tác bảo vệ môi trường cách đồng triệt để Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 7 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội UBND tỉnh Hải Dương định số 3828/QĐ-UBND ngày 03/11/2006 phê duyệt “ Đề án phát triển chăn nuôi – thủy sản theo hướng tập trung, nâng cao chất lượng, quy mô, đảm bảo vệ sinh môi trường tỉnh Hải Dương giai đoạn 20062010” Trên sở Ủy ban nhân dân thành phố Hải Dương xây dựng đạo thực Đề án số 345/ĐA-UBND ngày 30/5/2008 việc “ xây dựng sở GMGSGC tập trung” địa bàn thành phố giai đoạn 2008-2012 Xây dựng cở sở GMGSGC tập trung không giải pháp TP Hải Dương đường phát triển mà xu chung tỉnh thành khác nước Tuy nhiên sở phát sinh lượng lớn nước thải ô nhiễm cần xử lý để bảo vệ môi trường Để góp phần giải toán môi trường ngành giết mổ cách khoa học đồng bộ, chọn đề tài: “ Đánh giá trạng môi trường sở giết mổ gia súc gia cầm địa bàn thành phố Hải Dương đề xuất mô hình hệ thống xử lý nước thải cho sở giết mổ tập trung công suất 250m3 /ngày đêm” với mục tiêu điều tra đánh giá công tác bảo vệ môi trường sở GMGSGC địa bàn thành phố, nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho sở GM tập trung thí điểm thành phố đảm bảo phát triển bền vững Để đạt mục tiêu ý nghĩa nêu trên, nội dung Luận văn có bố cục gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan tình hình GMGSGC TP Hải Dương Điều tra thống kê sở giết mổ GSGC địa bàn thành phố Hải Dương Khảo sát đặc tính nước thải số sở điển hình địa bàn thành phố làm sở để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường Chương 2: Cơ sở lý thuyết xử lý nước thải GMGSGC Đưa sở pháp lý, nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải GMGSGC Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho sở GMGSGC tập trung, công suất 250m3/ngày đêm Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 8 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho dự án thí điểm xây dựng sở GMGSGC tập trung thành phố Hải Dương xã Thạch Khôi CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH GMGSGC TẠI HẢI DƯƠNG I.1 Đặc điểm tự nhiên điều kiện kinh tế xã hội TP Hải Dương [1] Thành phố Hải Dương đô thị nằm phía Đông Thủ đô Hà Nội tuyến Quốc lộ 5A từ Hà Nội Cảng Hải Phòng Thành phố đô thị phát triển khu vực phía Bắc Việt Nam, năm 2009 thành phố phủ công nhận thành phố loại II Thành phố Hải Dương có địa giới hành hành bao gồm 15 phường xã, cụ thể phường là: Bình Hàn; Cẩm Thượng; Hải Tân; Lê Thanh Nghị; Nhị Châu; Ngọc Châu; Nguyễn Trãi; Phạm Ngũ Lão; Quang Trung; Tân Bình; Thanh Bình; Trần Hưng Đạo; Trần Phú; Tứ Minh; Việt Hòa; xã là: Ái Quốc, An Châu, Nam Đồng, Tân Hưng, Thạch Khôi, Thượng Đạt I.1.1 Điều kiện tự nhiên I.1.1.1 Vị trí địa lý đặc điểm địa hình [2] * Vị trí địa lý Thành phố Hải Dương thành phố trực thuộc tỉnh Hải Dương, nằm đường quốc lộ 5A cách thành phố Hải Phòng 46 km phía Đông cách thành phố Hà Nội 58km phía Tây Diện tích toàn thành phố theo địa giới hành 71,4ha Thành phố Hải Dương nằm vị trí trung tâm tỉnh, phía Bắc giáp huyện Nam Sách, phía Đông giáp huyện Kim Thành Thanh Hà, phía Tây giáp huyện Cẩm Giàng, phía Nam giáp huyện Gia Lộc, phía Đông Nam giáp hai huyện Thanh Hà Tứ Kỳ Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 9 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội L: Chiều dài ống dẫn, m ρ: Khối lượng riêng không khí, Kg/m3, ρ = 1,3 Kg/m3 [13-8] ω: Tốc độ lưu thể, m/s dtđ : Đường kính tương đương, m Ta có: Re = ρ × d tđ × ω µ kk [359-8] Trong đó: ρ: Khối lượng riêng không khí, Kg/m3,ρ = 1,3 Kg/m3 [2] ω: Tốc độ lưu thể, m/s, ω = 15 m/s µkk : Độ nhớt động học không khí 250C, N.s/m2 µkk = 1837 × 10-8 N.s/m2 [19-8] L: Chiều dài ống dẫn, m λ: Hệ số ma sát - Xét ống D = 110mm = 0,11m; L = 30m: Re = ρ × d tđ × ω 1,3 × 0,11×15 = = 116766 > 4000 nên khí ống chế độ µ kk 1837 × 10−8 chảy xoáy Ta tính λ theo công thức sau: λ= 1, 01 1, 01 = = 0, 079 [88-17] lg Re× 2,5 lg(116766) × 2,5 Vậy: ∆Pm1 = λ × 30 1,3 × 152 L ρ ×ω2 × = 0, 079 × × = 3150 N/m d tđ 0,11 - Xét ống D = 42mm = 0,042m, L = x 3,8 = 26,6m: Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 81 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Re = Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội ρ × d tđ × ω 1,3 × 0, 042 ×15 = 44583 > 4000 nên khí ống chế độ = µ kk 1837 × 10−8 chảy xoáy λ= Vậy: ∆Pm2 = λ × 1, 01 1, 01 = = 0, 087 [88-17] lg Re× 2,5 lg(44583) × 2,5 L ρ ×ω2 26, 1,3 × 152 = 0, 087 × × = 8058 N/m × d tđ 0, 042 ∆Pm = ∆Pm1 + ∆Pm2 = 3150 + 8058 = 11208 N/m2 + ∆PH – Áp suất cần thiết để nâng chất khí lên cao 5,5m để khắc phục áp suất thuỷ tĩnh, N/m2 Ta có: N/m2 = 1,02.10-4 mH2O ⇒ ∆PH = 5,5 × 10 = 53921,56 ≈ 53922 N/m 1,02 + ∆Pt – Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực thiết bị, N/m2 ∆Pt = + ∆Pk – Áp suất cần thiết cuối ống dẫn, N/m2 Có thể coi ∆Pk = + ∆Pc – Áp suất cần thiết để thắng trở lực cục ∆Pc = ξ × ω2 × ρ , N/m2, [377-8] Trong đó: ξ : Hệ số trở lực cục ρ: Khối lượng riêng không khí, Kg/m3, ρ = 1,3 Kg/m3 ω: Tốc độ lưu thể, m/s Tại góc cua 900, đường ống φ110 có Re = 116766 < 2.105 nên theo [394-2] ta bỏ qua ảnh hưởng trở lực Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 82 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Trở lực qua đĩa: Tổn thất áp lực đĩa phun vào khoảng 0,03 bar (đĩa mới) hay 3,15 (N/m2) Tổn thất qua toàn đĩa: ∆Pc = 3,15 x 35 = 110,25 (N/m2) ∆Pc = 110,3 (N/m2) ⇒ ∆P = ∆Pđ + ∆Pm + ∆PH + ∆Pt + ∆Pk + ∆Pc = 146 + 11208 + 53922 + + + 110,3 = 65386 N/m2 hay ∆P = 65386 = 0,66atm 9,81.104 Suy ra: P2 = + ∆P = + 0,66 = 1,66 atm Công suất máy nén là: Pm = = G × R × T ⎡⎛ P2 ⎞ × ⎢⎜ ⎟ 29,7 × n × e ⎢⎜⎝ P1 ⎟⎠ ⎣ 0.283 ⎤ − 1⎥ ⎥⎦ 0.283 ⎤ 0,148 × 8,314 × 298 ⎡⎛ 1, 66 ⎞ × ⎢⎜ − 1⎥ = 10 KW ⎟ 26, × 0, 283 × 0, 75 ⎣⎢⎝ ⎠ ⎦⎥ Vậy ta chọn loại máy nén ly tâm có công suất 10 KW Công suất trục máy nén (công suất hiệu dụng): Nhd = NTT/ηck, KW, [378-8] Trong NTT: Công suất thực tế máy nén, KW, NTT = Pm = 10 KW ηck : Hiệu suất khí máy nén Đối với máy nén ly tâm ηck = 0,96 ÷ 0,97, chọn ηck = 0,97 Vậy: N hd = 10 = 10,3 KW 0,97 Công suất động điện: Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 83 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội N đc = β × N hd η tr × η đc , KW [466-2] Trong đó: β: Hệ số dự trữ công suất, β = ÷ 1,15 Chọn β = 1,15 Nhd: Công suất hiệu dụng máy nén, KW, Nhd = 13 KW ηtr: Hiệu suất truyền động, ηtr = 0,96 ÷ 0,99, chọn ηtr = 0,98 ηđc: Hiệu suất động điện, ηđc = 0,95 N đc = 1,15 × 10,3 = 12, KW 0,98 × 0,95 Vậy ta chọn động có công suất 14 KW III.4.7 Bơm nước thải Công suất yêu cầu trục bơm xác định : N= Q× g ×ρ × H , KW 1000η [439-8] Trong đó: Q: Năng suất bơm, m3/s Q = 0,0028 m3/s ρ : Khối lượng riêng nước thải, ρ = 1000 kg/m3 g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 H: Áp suất toàn phần bơm tạo ra, m η : Hiệu suất chung bơm η = η0 × ηtl × µck η0 : Hiệu suất thể tích tính đến hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp chất lỏng dò qua chỗ hở bơm Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 84 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội ηtl : Hiệu suất thuỷ lực, tính đến ma sát tạo dòng xoáy bơm ηck : Hiệu suất khí tính đến ma sát khí ổ bi, ổ lót trục Theo Bảng II.32 [439-12] ta tính hiệu suất sau: η = η0 × ηtl × µck = 0,9 × 0,85 × 0,95 = 0,727 ≈ 0,73 Áp suất toàn phần bơm tạo tính sau: H= p2 − p1 + H + hm ρg [438-8] Trong đó: p1, p2: Áp suất bề mặt chất lỏng không gian đẩy hút p1 = p2 = atm H0: Chiều cao nâng chất lỏng, H0 = m hm: Áp suất tiêu tốn để thắng toàn trở lực đường ống hút đẩy (kể trở lực cục chất lỏng khỏi ống đẩy), m hm = ∑p ρg Với ∑ p = p1 + p2 + p3 Trong đó: p1: Áp suất động lực học, tức áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy khỏi ống dẫn p1 = ρ ×ω2 , N/m2 [377-8] p2: Áp suất khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 85 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học p2 = λ × Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội L ρ ×ω2 × , N / m2 d [377-8] p3 : Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục p3 = ∑ ζ × ω2ρ [377-8] ⇒ hm = λ×L ∑ p w2 = (1 + + ∑ξ ) ρg g d Trong đó: ρ : Khối lượng riêng nước thải, ρ = 1000 kg/m3 g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 w: Tốc độ trung bình nước ống, m/s Chọn w = m/s λ: Hệ số ma sát dọc đường L: Chiều dài ống dẫn, m L = m d: Đường kính ống dẫn, m d = 90 mm = 0,09 m Σζ: Hệ số trở lực cục Σζ = ζ1 + ζ2 + ζ3 ζ1: Trở lực cục ống đẩy bơm vào bể lắng ζ1 = [386-8] ζ2: Trở lực cua nối ren 900 ζ2 = 0,6 có cua nối ζ3: Trở lực van, chọn van chiều với ζ3 = 1,5 [396-8] [399-2] ⇒ Σζ = ζ1 + ζ2 + ζ3 = + × 0,6 + 1,5 = 4,3 Tính λ dựa vào chuẩn số Renold sau : Re = w× d × ρ Nguyễn Thế Mạnh  µ = × 0,09 × 1000 = 18 × 104 > 4000 × 10− [359-8] ‐ 86 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Với µ : Độ nhớt nước, µ = 10-3 N.s/m2 [94-8] Dòng chảy ống chảy xoáy 1,01 1,01 = = 0,077 ≈ 0,08 [88-17] lg Re× 2,5 lg(18 × 104 ) × 2,5 λ= ⇒ hm = 0,08 × 22 λ×L ∑ p w2 = (1 + + ∑ξ ) = (1 + + 4,3) = 2,533 ≈ 2,5 × 9,8 0,09 ρg g d p2 − p1 + H + hm = + + 2,5 = 8,5 m ρg H= Vậy Công suất yêu cầu trục bơm xác định : N= Q × g × ρ × H 0, 0028 × 9,81× 1000 × 8,5 = = 0,32 KW 1000η 1000 × 0, 73 Công suất động điện N dc = N ηtr × ηdc , kW [439-8] Trong đó: N: Công suất yêu cầu trục bơm N = 0,32 kW ηtr : Hiệu suất truyền động chọn ηtr = 0,9 η dc : Hiệu suất động điện η dc = 0,85 N dc = N 0,32 = ≈ 0, 42 kW ηtr ×ηdc 0,9 × 0,85 Chọn động điện có công suất lớn so với công suất tính toán N dcc = β × N dc [439-2] Trong đó: β : Hệ số dự trữ công suất Chọn β = Nguyễn Thế Mạnh  [440-8] ‐ 87 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội ⇒ N dcc = β × N dc = × 0, 42 = 0,84 kW Để bơm nước thải từ hố thu sang bể điều hoà chọn bơm có công suất kW Bảng 3.6 Thống kê hạng mục công trình Số TT Hạng mục Bể điều hoà 01 bể Hồ biogas phủ bạt 01 bể Bể thiếu khí 01 bể Bể Aeroten 01 bể Bể lắng đứng 01 bể D = 3,5m; H = 5,5m Bể tiếp xúc 01 bể V = 5,2 m3 Máy nén khí 02 Q = 500 m3/h Bơm nước thải 02 Nđc = kW lượng Đơn vị Thông số kỹ thuật L x B x H = 5m x 3m x 4,5m V = 67 m3 L x B x H = 60m x 20m x 5,2m V = 6000 m3 L x B x H = 7m x 5,2m x 6,2m V = 218 m3 L x B x H = 7m x 4m x 6m V = 169 m3 III.5 Tính toán hiệu thu hồi lượng từ khí sinh học Từ mục 4.2 lượng khí sinh học thu 379,8 m3/ngày, lượng khí sử dụng để đun nước nóng, thắp sáng hay chạy máy phát điện phục vụ cho sở Bảng 3.7 thành phần khí sinh học thu từ hầm bigas Loại khí Tỷ lệ (%) Loại khí Tỷ lệ (%) Mêtan (CH4) 50 – 70 Hiđro (H2) 0–3 Khí Cacbonic (CO2) 30 – 45 Oxi (O2) 0–3 Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 88 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Nitơ (N2) Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 0–3 Hiđro Sunfua (H2S) 0–3 Như đốt cháy 1m3 khí sinh học thu lượng nhiệt tương đương với 1,4 kg than đá; 0,8 lít xăng; hay 2,2kWh điện Khi vận hành hệ thống ổn định ta tiết kiệm lượng lượng sau: Bảng 3.8 lượng nhiên liệu tiết kiệm từ thu hồi khí sinh học Loại nhiên liệu Tính cho ngày Tính cho tháng Tính cho năm Lượng khí sinh học (m3) 379,8 11394 136728 Lượng xăng tiết kiệm (lít) 303,84 9115,2 109382,4 Lượng than tiết kiệm (kg) 531,72 15951,6 191419,2 Lượng điện tiết kiệm (kWh) 835,56 25066,8 300801,6 Như áp dụng phương pháp kết hợp xử lý nước thải thu hồi lượng từ khí sinh học vừa làm tốt công tác bảo vệ môi trường vừa đem lại hiệu kinh tế cho sở nói riêng góp phần chung vào phát triển bền vững đảm bảo nguồn an ninh lượng KẾT LUẬN Hoạt động Các sở giết mổ GSGC địa bàn thành phố Hải Dương chủ yếu sở nhỏ lẻ nằm phân tán khu dân cư, nước thải từ sở nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước không khí tác động đến môi trường sống, sức khỏe sinh hoạt nhân dân Kết quan trắc nước thải sở giết mổ địa bàn cho thấy: Hàm lượng TSS cao từ lần đến 20, COD vượt từ 15 đến 50 lần, BOD5 vượt từ 20 đến 43 lần, NH4+ vượt từ 3,6 đến 15 lần, nồng độ nito tổng cao tiêu chuẩn từ 2,5 đến lần, TP cao 1,3 lần so với tiêu chuẩn cho phép Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 89 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Do việc quy hoạch lại sở giết mổ theo hướng tập trung việc làm cần thiết cho thành phố Hải Dương nói riêng tỉnh thành khác nước nói chung Song song với việc quy hoạch, cần tiến hành đồng giải pháp bảo vệ môi trường bao gồm sách quản lý nhà nước đặc biệt nghiên cứu đầu tư công trình xử lý môi trường Trong vấn đề cốt yếu sở phải đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường Luận văn sâu tìm hiểu công trình nghiên cứu xử lý nước thải kết hợp việc tham khảo công trình triển khai để đề quy trình xử lý mang tính khoa học có ứng dụng thực tế Trong dây chuyền xử lý có thu hồi lượng từ khí sinh học hướng ưu tiên phát triển ngày nhằm sử dụng hiệu tài nguyên đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững Kết Luận văn đạt tính toán đưa thông số thiết kế cụ thể hệ thống xử lý nước thải cho sở giết mổ GSGC tập trung thí điểm thành phố Hải Dương xã Thạch Khôi Sự thành công đề tài làm sở để nhân rộng mô hình cho địa phương tỉnh áp dụng nhằm giải vấn đề ô nhiễm gây sở GMGSGC Luận văn khiếm khuyết không tránh khỏi Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô để tác giả hoàn thiện nội dung thực Qua đó, nâng cao khả áp dụng thực tế đề tài Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 90 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Ủy ban nhân dân tỉnh Hải Dương, Cổng thông tin điện tử Tỉnh Hải Dương, Hải Dương Ủy ban nhân dân tỉnh Hải Dương (2006), Quy hoạch chung thành phố Hải Dương đến năm 2020, Hải Dương Ủy ban nhân dân tỉnh Hải Dương (2007), Quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước xử lý nước thải thành phố Hải Dương đến năm 2020, Hải Dương Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 91 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Ủy ban nhân dân tỉnh Hải Dương, Hội địa chất - Sở khoa học công nghệ tỉnh Hải Dương (2008), Chuyên khảo địa chất tài nguyên khoáng sản tỉnh Hải Dương, Hải Dương Cục thống kê Hải Dương (2009), Niên giám thống kê tỉnh Hải Dương, Hải Dương Trạm thú ý thành phố Hải Dương (2009), báo cáo công tác quản lý giết mổ gia súc gia cầm địa bàn thành phố Hải Dương, Hải Dương Nguyễn Bin (2003), Các trình thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm - Tập 1, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Bin cộng (2004), Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất - Tập 1, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2001 10 Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 11 Hoàng Huệ (2005), Xử lý nước thải, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 12 Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ (2002), Thoát nước - Tập 2, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 13 Trịnh Xuân Lai (2009), Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 14 Trịnh Xuân Lai, Nguyễn Trọng Dương (2009), Xử lý nước thải công nghiệp, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 15 Trần Hiếu Nhuệ (2001), Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 92 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học 16 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Lương Đức Phẩm (2003), Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 17 Đoàn Xuân Sơn (2003), Sổ tay thiết kế, chế tạo, lắp ráp đường ống công nghiệp, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 18 Lâm Minh Triết (2004), Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, Nhà xuất ĐHQG Thành Phố Hồ Chí Minh 19 Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học Kỹ thuật xử lý nước, Nhà xuất Thanh niên 20 Lê Văn Cát(2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ photpho, Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội 21 Lê Văn Cát Trần Mai Phương, Trần Việt Cường(2003), “Xử lý nước thải giết mổ phương pháp chảy ngược qua lớp bùn yếm khí”, Hội nghị hóa học toàn quốc lần thứ IV 22 Nguyễn Thị Thu Thủy, Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 23 Nguyễn Thị Sơn, Tập giảng: ”Vi sinh vật ứng dụng công nghệ môi trường” “Hóa sinh ứng dụng công nghệ môi trường”, Viện Khoa học Công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 24 PGS.TS Nguyễn Thị Sơn- Ths Trần Lệ Minh, Tài liệu thí nghiệm vi hóa sinh ứng dụng công nghệ môi trường, Nhà xuất Bách Khoa- Hà Nội 25 Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Viện Công nghệ môi trường (2009), Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải lò mổ gia súc, gia cầm tập trung kỹ thuật sinh học”, Hà Nội Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 93 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học 26 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Quang Khải, Tủ sách khí sinh học tiết kiệm lượng, thiết bị khí sinh học kt1 kt2, NXB khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội, 2008 27 http://www nea.gov.vn/html/phobienkienthuc/Gioithieusach/tailieu8.html) Tài liệu Tiếng Anh 28 Alette A.M Langenhoff, Narisara Intrachandra and David C.Stuckey (2000), “Treatment of dilute soluble and colloidial wastewater using an anaerobic baffled reactor: Influence of hydraulic retention time”, Water Resource,Vol 34 (No 4) p.p 1307-1317 29 C.Polprasert, P.Kemmadamrong, F.T.Tran (1992), “Anaerobic baffle reactor (ABR) process for treating a slaughterhouse”, Environmental Technology, Vol 13, p.p 857-865 30 D.I Masse and L.Masse(2000) “Characterization of wastewater from hog slaughterhouses in Eastern Canada and evaluation of their in-plant wastewater treatment systems”, Canadian Agricultural Engineering, Vol 42(No.3), p.p 139-146 31 Environmeantal Handbook(1995), German Federal Ministry for Economic Cooperation and Development, Volume II 32 Irving M Abrams (1999), Environmental Engineering Handbook, CRC Press LLC 33 Jianlong Wang, Yongheng Huang, Xuan Zhao (2004) “Performance and characteristics of an anaerobic baffled reactor”, Bioresource Technolozy 93, p.p 205-208 Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 94 -  Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học 34 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội L.A.Nuflez, E.Fuente, B.Martinez and P.A.Garcia (1999), “Slaughterhouse wastewater treatment using ferric and aluminium salts and organic polyelectrolites”, Journal of Environmental science health, A34 (3), p.p 721736 35 Mecalf & Eddy, Wastewater engineering - Treatment, disposal and reuse Third edition, Mc Graw Hill, Inc 36 M.R Johns (1995) “Developments in wastewater treatment in the meat processing industry: A review”, Bioresource Technology 54, p.p 203-216 37 Michael H Gerardi(2002), Nitrif5ication and Denitrification in Activated Sludge Process, John Wiley and Sons, Inc 38 R Del Pozo, V Diez (2005) “Integrated anaerobic–aerobic fixed-film reactor for slaughterhouse wastewater treatment”, Water Research, Vol.39 p.p 1114–1122 39 William P.Barber and David C.Stuckey (1999) “The use of the anaerobic baffled reactor (ABR) for wastewater treatment :A review”, Water Resource, Vol 33 (No 7) p.p.1559-1578 40 http://en.wikipedia.org/wiki/Slaughterhouse 41 http://www.mps-group.nl/en/red_meat_slaughtering/pig_slaughter_lines/ TÓM TẮT KẾT QUẢ THỰC HIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Tên đề tài: Đánh giá trạng môi trường sở giết mổ gia súc gia cầm địa bàn thành phố Hải Dương đề xuất mô hình hệ thống xử lý nước thải cho sở giết mổ tập trung công suất 250m3/ngày đêm Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 95 -  ... giá trạng môi trường sở giết mổ gia súc gia cầm địa bàn thành phố Hải Dương đề xuất mô hình hệ thống xử lý nước thải cho sở giết mổ tập trung công suất 250m3 /ngày đêm” với mục tiêu điều tra đánh. .. thải số sở điển hình địa bàn thành phố làm sở để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường Chương 2: Cơ sở lý thuyết xử lý nước thải GMGSGC Đưa sở pháp lý, nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải GMGSGC... nước thành phố gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Để đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải từ sở giết mổ địa bàn thành phố, đồng thời làm để tính toán thiết kế hệ thống XLNT, lựa chọn số dòng thải