Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dược phẩm công suất 2000 m3/ngày đêm

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dược phẩm công suất 2000 m3/ngày đêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI

TRƯỜNG -o0o

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với sự hỗ trợ Lời đầu tiênchúng em xin được gửi lời cảm ơn đến cô Trần Thị Ngọc Diệu đã hướng dẫn và giúp đõtận tình cho chúng em đồ án “ Kỹ thuật xử lý nước thải” Những lời nhận xét, góp ýhướng dẫn của cô đã giúp chúng em rất nhiều trong việc hoàn thành đồ án này

Chúng em cũng xin cảm ơn thầy cô trong Viện KHCN & quản lí Môi trường đã tậntình chỉ bảo, truyền đạt cho chúng em kiến thức chuyên ngành, những công nghệ mớicũng như cách làm việc nhóm để hoàn thánh tốt đồ án môn học này

Và cuối cùng, chúng em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả những người bạn

đã giúp đỡ, sát cánh cùng chúng em suốt thời gian qua Cảm ơn những lời động viên,những sự chia sẻ, hy sinh và chăm sóc lớn lao từ phía gia đình và người thân vì đó làđộng lực lớn lao giúp chúng em vượt qua khó khăn để hoàn thành tốt việc học

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU1.1 Đặt vấn đề

Cùng với việc nâng cấp, thay đổi trang thiết bị hiện đại để đat được các tiêu chuẩnquốc tế và “thực hành tốt sản xuất thuốc tốt” nhằm thúc đẩy việc xuất khẩu các sản phẩmdược và hợp tác với các nước trên thế giới Để được cấp phép hoạt động, các nhà máydược phẩm cần phải có một hệ thống xử lý nước thải sản xuất hoạt động hiệu quả vớinước thải đầu ra đat tiêu chuẩn môi trường yêu cầu

Hiện nay, ngành công nghiệp dược phẩm có những bước phát triển mạnh mẽ, tạo ranhiều sản phẩm đa dạng có chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thịtrường Trong nền kinh tế quốc dân, ngành công nghiệp dược phẩm chiếm vị trí khá quantrọng vì đây là một trong những ngành công nghiệp không chỉ góp phần việc giải quyếtvấn đề công ăn việc làm trong xã hội mà còn thúc đẩy tăng trưởng nhanh kim ngạch xuấtkhẩu cho đất nước Tuy vậy, ô nhiễm môi trường do nước thải ngành dược phẩm là vấn

đề đang được quan tâm Một số xí nghiệp chưa có xử lí nước thải thải trực tiếp ra hệthống ao, hồ, sông, suối gây ô nhiễm môi trường nước ảnh hưởng đến con người và cácloài thủy sinh

Chính vì vậy xử lí nước thải dược phẩm là hết sức cần thiết và đề tài “ Xử lí nước thảidược phẩm công suất 2000 m3/ ngày.đêm” được nhóm lựa chọn để hiểu rõ hơn về quytrình xử lí

1.2 Mục tiêu

- Xác định các nguồn gây ô nhiễm và mức độ ô nhiễm

- Tìm hiểu các thiết bị và quy trình công nghệ xử lý nước thải dược phẩm

- Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dược phẩm công suất 2000 m3/ngày.đêm vớinước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại B theo QCVN 40-2011/BTNMT

1.3 Nội dung đề tài

Các nội dung cần thực hiện trong đề tài bao gồm:

- Thu thập thông tin, tài liệu tổng quan về ngành dược phẩm

- Tìm hiểu thành phần và tính chất của nước thải dược phẩm.

- Tìm hiểu các phương pháp và công nghệ xử lý nước thải ngành dược phẩm

- Phân tích, lựa chọn đề xuất công nghệ xử lý nước thải dược phẩm phù hợp

- Tính toán và thiết kế cho hệ thống xử lí nước thải dược phẩm

- Dự toán kinh phí cho phương án được đề xuất

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

Công nghệ xử lý nước thải cho loại hình nước thải công nghiệp ngành dược phẩm

-CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DƯỢC PHẨM

2.1 Lịch sử hình thành

Cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, đa số các tập đoàn dược phẩm hàng đầu thế giới hiệnnay được thành lập, Thụy Sĩ và Ý là những nước đầu tiên phát triển mạnh ngành côngnghiệp dược phẩm Tính đến nay, ngành dược phẩm đã phát triển gần 100 năm và gần 50năm nếu tính theo quy mô phát triển công nghiệp

Thời Bắc thuộc, nền y dược Việt Nam có sực giao thoa và chịu nhiều ảnh hưởng từnền y dược Trung Quốc, điều này đã tạo nền móng đầu tiên cho mảng Đông dược nóiriêng và ngành dược Việt Nam nói chung

Năm 1858, Tây y du nhập vào nước ta trong thời kì Pháp thuộc

Đến nay, các nhà thuốc và công ty sản xuất thuốc phát triển rất nhanh, sản phẩm dược

đa dạng và phong phú hơn

2.2 Quy trình sản xuất thuốc

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất

Toàn bộ quy trình công nghệ được thực hiện qua 3 giai đoạn chính:

- Giai đoạn 1: đưa nguyên liệu vào pha chế

- Giai đoạn 2: xát hạt cốm và đưa vào dập viên

- Giai đoạn 3: bao đường màu và đánh bóng

Pha chếKho nguyên liệu Xát cốm ướt Xát hạt cốm

Dập viênKho thành phẩm

Đánh bóng Bao đường màuĐóng gói

KCS

2.3 Đặc tính nước thải ngành dược phẩm

Nước thải dược phẩm chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ bao gồm dung môi đã sửdụng, chất xúc tác, chất phụ gia, thuốc thử và một lượng nhỏ các chất trung gian và sảnphẩm vì vậy thông số COD trong nước thải dược phẩm thường có giá trị cao

2.4 Các phương pháp xử lý nước thải dược phẩm

Các phương pháp xử lý nước thải dược phẩm có thể phân chia thành 4 loại sau:

- Xử lý sinh học: xử lý hiếu khí

- Xử lý bậc cao: Công nghệ màng, cacbon hoạt tính, chưng cất bằng máng

- Oxy hóa cấp tiến: Xử lý bằng tác nhân O3/ H202, quang xúc tác, oxi hóa điện hóa,siêu âm chiếu xạ, oxi hóa ướt

2.5 Nguồn gốc phát sinh của nước thải dược phẩm

Nước thải sinh hoạt từ các phòng: được thu gom và xả trực tiếp vào mạng lưới thoátnước chung của thành phố

Nước thải sản xuất thuốc: Chứa các thành phần khó xử lý như các hợp chất chứavòng β-lactams, các chất hoạt động bề mặt, thuốc thử, dung môi… ức chế hoạt động củacác vi sinh vật

Nước thải sản xuất vỏ nang: chứa hàm lượng dầu mỡ cao gây ảnh hưởng đến hoạtđộng của bơm và hệ vi sinh, các hợp chất mạch vòng gelatin rất khó xử lý

Nước thải giặt giũ và tắm rửa: phát sinh ra trong quá trình tắm giặt của công nhân chứa

xà phòng và các chất tẩy rửa

2.6 Tính chất của nước thải sản xuất dược phẩm

Nước thải dược phẩm chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ bao gồm dung môi đã sửdụng, chất xúc tác, chất phụ gia, thuốc thử và một lượng nhỏ các chất trung gian và sảnphẩm vì vậy mà thông số COD trong nước thải dược phẩm thường có giá trị cao

STT Chỉ tiêu Đơn vị Gía trị

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NƯỚC THẢI DƯỢC PHẨM

Do đặc thù của nước thải dược phẩm chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ bao gồmdung môi đã sử dụng, chất xúc tác, chất phụ gia, thuốc thử và một lượng nhỏ các chấttrung gian và sản phẩm vì vậy mà thông số COD trong nước thải dược phẩm thường cógiá trị cao nên chọn phương pháp xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lượngnước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ Về nguyên lý

xử lý, nước thải dược phẩm có thể áp dụng các phương pháp sau:

sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dướitác dụng của lực ly tâm, trọng trường, lọc và tuyển nổi Các công nghệ như: song chắnrác, lưới chắn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ…

 Xử lý cơ học nhằm mục đích

- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ,nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ ra khỏi nước thải

- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát

- Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo

3.1.1 Song chắn rác

Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị điều kiện cho việc xử lý nước thảisau đó Nước thải đi vào hệ thống xử lý phải qua song chắn rác nhằm loại bỏ cặn thô nhưnhánh cây, gỗ, nhựa, giấy, rễ cây, giẻ rách, ngoài ra còn bảo vệ bơm, đường ống và cánhkhuấy

Song chắn rác làm bằng sắt có tiết diện tròn, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục Songchắn rác gồm các thanh chắn rác bằng thép không gỉ, cố định trên khung thép, được đặttrên mương dẫn Khoảng cách giữa các thanh được gọi là khe hở Song chắn rác được đặtnghiêng một góc 450, 600, 900 so với mặt phẳng ngang

3.1.2 Bể điều hòa

Bể điều hòa được thiết kế để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổnđịnh, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng củanước thải và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học Bể thường đặt sau bểlắng cát nếu nước thải có chứa một lượng lớn các tạp chất không tan vô cơ Đặt trước bểlắng 1 nếu nước thải chứa một lượng lớn các tạp chất không tan vô cơ Còn nếu sơ đồ có

bể trộn (với hóa chất) thì nên đặt bể điều hòa trước bể trộn Bể điều hòa được phân loạinhư sau:

- Bể điều hòa lưu lượng

Nhiệm vụ bể lắng là tách các hạt lơ lửng trên nguyên tắc trọng lực Cặn lắng là loại cótrọng lượng thay đổi, có khả năng kết dính và keo tụ với nhau Bể lắng đợt 1 nhằm loại

lượng SS dễ lắng, bể lắng đợt 2 nhằm loại bỏ bùn hoạt tính sau quá trình xử lý sinh học

3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học

3.2.1 Phương pháp trung hòa

Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau

 Trộn lẫn nước thải với axit hoặc kiềm

 Bổ sung các tác nhân hóa học

 Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa

 Hấp thụ khí axit bằng chất kiềm hoặc hấp thụ amoniăc bằng nước axit

Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụthuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân xửdụng cho quá trình

3.2.2 Phương pháp oxy hóa và khử

Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như Clo ở dạng khí và hóa lỏng,dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxykhông khí, ozon

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất

ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải.Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa

học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chấtgây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác.

 Oxy hóa bằng Clo

Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất.Người ta sửdụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua rakhỏi nước thải

Khi clo tác dụng với nước thải xảy ra phản ứng:

Cl2 + H2O = HOCl + HClHOCl ↔ H+ + OCl-

Tổng clo, HOCl và OCl- được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính

Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit, clorat,dioxyt clo, clorat canxi được nhận theo phản ứng:

Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2OLượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m3 đối vớinước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn

3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá - lý

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

Các phượng pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải là quá trình keo tụ, hấp phụ,trích ly, tuyển nổi

3.3.1 Quá trình keo tụ tạo bông

Quá trình này thường được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và vi sinhvật Khi cho chất keo tụ vào nước thô chứa cặn lắng chậm (hoặc không lắng được), các

hạt mịn kết hợp lại với nhau thành các bông cặn lớn hơn và nặng, các bông cặn này cóthể tự tách ra khỏi nước bằng lắng trọng lực.

Hầu hết chất keo tụ ở dạng Fe(III), Al(III); Al2(SO4)3.14H2O, FeCl3 Tuy nhiên trongthực tế người ta thường sử dụng phèn sắt hơn do chúng có ưu điểm nhiều hơn phènnhôm Trong quá trình keo tụ người ta còn sử dụng chất trợ keo tụ để tăng tính chất lắngnhanh và đặc chắc do đó sẽ hình thành bông lắng nhanh và đặc chắc như sét, silicat hoạttính và polymer

3.3.2 Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp này được dùng để tách các tạp chất phân tán không tan, tự lắng kém rakhỏi pha lỏng Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục khí các bọt khí nhỏ(thường là không khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổicủa tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúngtập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏngban đầu

Nước thải đi nhà máy sản xuất giấy, bột giấy đi qua bể tuyển nổi giảm được phầnlớn SS, một phần BOD, COD

Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử đượchoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn Khi các hạt đã nổilên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bột

 Tuyển nổi áp lực( tuyển nổi khí hoà tan)

Trong tuyển nổi áp lực, nước được bơm vào bình áp lực, ở đó nước được bão hoàkhông khí Không khí được đưa vào bằng máy nén hoặc bằng ejector đặt ở đầu nối ốnghút của bình áp lực và ống có áp của bơm ly tâm

Nước bơm vào bình áp lực có thể là nước thô (sơ đồ trực tiếp) hoặc nước sau xử lýđược hoàn nguyên lại( sơ đồ hoàn lưu)

Từ bình áp lực nước đã bão hoà không khí chảy vào bể tuyển nổi qua một van giảm

áp Khi hạ đến áp suất khí quyển, khí hoà tan được tách ra và thực hiện quá trình tuyểnnổi

Khi dùng tuyển nổi trực tiếp, toàn bộ thể tích nước thô chảy vào bình áp lực Khi dùngtuyển nổi hoàn lưu có 20 – 50% nước sau xử lý được đưa trở về bình áp lực Ngoài ra còn

có trường hợp 30 – 70% nước thô chảy vào bình áp lực, phần còn lại đi thẳng vào bểtuyển nổi

Sơ đồ trực tiếp cho phép bão hoà không khí toàn bộ lượng nước thô, khi chảy vảo bểtuyển nổi, các bọt khí nhỏ tạo thành ngay bên cạnh các hạt cặn nên rất dễ tạo thành cáchạt keo khí Sơ đồ này đơn giản trong thiết kế và vận hành nhưng chi phí năng lượng cao,không thích hợp để áp dụng trong trường hợp nước thô có bông căn, ví các hạt cặn có thể

bị phá vỡ trong bình áp lực hoặc khi đi qua bơm ly tâm

Sơ đồ hoàn lưu thường được ứng dụng trong trường hợp nước đã cho hoá chất dể keo

tụ thành bông cặn, hoặc là giai đoạn tiền xử lý của nước thải trong quá trình xử lý sinhhọc, cũng như trong xử lý để cô đặt bùn hoạt tính Khi đó lượng nước bão hoà không khí

sẽ ít hơn ở sơ đồ trực tiếp Lưu lượng khí được tính trên lượng cặn và được điều chỉnhtheo lưu lượng nước hoàn thu Trong sơ đồ này dung tích bể tuyển nổi sẽ lớn hơn

Để xử lý nước hoặc nước thải công nghiệp, thường dùng sơ đồ hoàn lưu với lưu lượngnước hoàn lưu chiếm 10 –50% lưu lượng xử lý, ở áp suất 3 –6 bar Ơ áp suất này lượngkhí hoà tan chiếm gần 70% nước bão hoà

Trong trường hợp cô đặc bùn (ở các nhà máy xử lý nước hoặc nước thải) có thể chovào bình áp lực toàn bộ lưu lượng cần xử lý hoặc chỉ đưa vào lượng nước hoàn lưu

Trong quá trình tuyển nổi xảy ra lần lược các công đoạn sau đây:

- Cấp không khí vào nước

- Hoà tan không khí vào nước

- Tạo bọt khí từ dung dịch quá bão hoà khí.

độ quá trình phụ thuộc vào nồng độ, bản chất và cấu trúc của chất tan, nhiệt độ của nước,loại và tính chất của chất hấp phụ…Quá trình hấp thụ gồm 3 giai đoạn:

- Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải tới bề mặt hấp phụ (vùng khuyếch tánngoài)

- Thực hiện quá trình hấp phụ

- Di chuyển chất cần hấp phụ vào bên trong hạt hấp phụ (vùng khuyếch tán)

3.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nước thảicủa các vi sinh vật Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồndinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinhdưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản Phương pháp này được sử dụng để xử

lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải Công trình

xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã qua xử lý sơ bộ qua các công trình

xử lý cơ học, hóa học, hóa lý

Quá trình sinh học gồm các bước:

- Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thểkhí và các vỏ tế bào vi sinh

- Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơtrong nước thải

- Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng.

Chất nhiễm bẩn trong nước thải dược phẩm phần lớn là những chất có khả năng phânhủy sinh học Thường nước thải dược phẩm thiếu nguồn N và P dinh dưỡng Khi xử lýhiếu khí cần cân bằng dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1 hoặc trộn nước thảidược phẩm với nước thải sinh hoạt để các chất dinh dưỡng trong hỗn hợp cân đối hơn.Các công trình sinh học như: lọc sinh học, bùn hoạt tính, hồ sinh học hay kết hợp xử lýsinh học nhiều bậc

3.4.1 Phương pháp xử lý hiếu khí

Đây là phương pháp xử lý sinh học sử dụng các vi sinh vật kiếu khí sinh trưởng ở dạng

lơ lửng (bể Aerotank), hoặc ở dạng bám dính (bể lọc sinh học)

Quá trình phân hủy hiếu khí dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí VSV saukhi tiếp xúc với nước thải có chứa các chất hữu cơ thì chúng sẽ phát triển dần dần (tăngsinh khối) Tốc độ phát triển của chúng tỉ lệ nghịch với nồng độ oxy hòa tan trong nước.Nếu chất hữu cơ có quá nhiều, nguồn oxy không đủ sẽ tạo ra môi trường kị khí Như vậytrong quá trình phân hủy hiếu khí thì tốc độ trao đổi của vi sinh vật phải luôn thấp hơntốc độ hòa tan của oxy trong nước Thực vật phù du và các sinh vật tự dưỡng khác sửdụng CO2 và khoáng chất để tổng hợp chất hữu cơ làm tăng sinh khối và làm giàu oxytrong nước thải

Trong hoạt động sống của vi sinh vật, thực vật phù du và động vật nguyên sinh… làmtiêu hao chất dinh dưỡng, chất khoáng và cả kim loại độc hại Quá trình phân hủy chấthữu cơ trong hồ sinh học dựa trên quan hệ cộng sinh của VSV

Trong hồ sinh học được chia làm 3 phần: phần hiếu khí là phần tiếp giáp với mặtthoáng xuống sau vài chục centimet, phần tiếp theo là phần kị khí tùy nghi và phần cuốicùng là khu vực kị khí

Ở phần hiếu khí, oxy luôn có khuynh hướng khuếch tán vào nước, dưới tác dụng củagió góp phần làm tăng khả năng hòa trộn oxy vào nước Ở vùng này vào ban ngày, dưới

tác dụng của ánh sáng mặt trời, tảo và các vi sinh vật tự dưỡng sử dụng CO2 và các chất

vô cơ khác tổng hợp vật chất cho tế bào phục vụ cho quá trình sinh trưởng, đồng thời thảioxy vào nước Các vi sinh vật hiếu khí đặc biệt là vi khuẩn hiếu khí, chúng sẽ sử dụngoxy này để phân giải chất hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật PseudomonasDenitrificans, Baccillus Licheniforms,… sẽ khử nitrat thành N2 và thải vào không khí.Điều kiện chung cho vi khuẩn nitrat hóa pH = 5,5 – 9 nhưng tốt nhất là 7,5 Khi pH < 7thì vi khuẩn phát triển chậm, oxy hòa tan cần là 0,5 mg/l, nhiệt độ từ 5 – 40oC

Các hoạt động của vi sinh vật hiếu khí thải ra môi trường CO2, nguồn CO2 cung cấpcho hoạt động của tảo và thực vật phù du khác phát triển

Quá trình phân hủy hiếu khí diễn ra mạnh mẽ nếu dùng biện pháp tác động vào như:sục khí, làm tăng lượng hoạt động của vi sinh vật bằng cách tăng bùn hoạt tính, điềuchỉnh hàm lượng chất dinh dưỡng và ức chế các chất độc làm ảnh hưởng đến quá trìnhhoạt động của vi sinh vật Hầu hết các vi sinh vật làm sạch nước thải đều là VSV hoạisinh, hiếu khí và ưa ấm Vì vậy mà nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của

vi sinh vật, nhiệt độ thích hợp cho quá trình xử lí là 20 – 400C, tối ưu là 25 – 300C

Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải gồm 3 giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Oxy hóa chất hữu cơ

trong nước thải Các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) vàchất dinh dưỡng (N, P) làmthức ăn để sinh trưởng, tăng sinh khối và kết thành bông bùn.

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể của lượng nước thảikhông đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn đã lắngxuống đáy ở bể lắng đợt 2 bằng cách tuần hoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng độ

vi sinh vật trong bể Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình

xử lý bùn cặn khác để xử lý

3.4.2 Phương pháp xử lý kỵ khí

Quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra trong điều kiện không có ôxy nhờ sự hoạt độngcủa hệ vi sinh vật sống thích nghi ở điều kiện kị khí

Các sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí là axit hữu cơ, các amon, NH3, H2S và

CH4 vì vậy quá trình này gọi là quá trình lên men kỵ khí sinh mêtan hay lên men mêtan.Quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra 4 giai đoạn:

- Giai đoạn thủy phân: Enzyme ngoại bào thủy phân các hợp chất hữu cơ mạch dài(carbonhydrates, proteins, nucleic acids và lipid) thành các hợp chất hữu cơ mạchngắn hơn, đơn giản hơn và có trọng lượng nhẹ như monosacarit, amin, peptic

- Giai đoạn axit hóa: Những chất đơn giản được giải phóng từ giai đoạn thủy phân bịlên men, chuyển hóa thành các hợp chất béo hữu cơ mạch dài như lactate,succinate, pyruvate, propionate và rượu Tiếp đó các hợp chất hữu cơ này lại đượccác vi khuẩn sinh axit chuyển hóa tiếp tục thành acetate, hydrogen, formate, CO2

- Giai đoạn metan hóa: Các sản phẩm của giai đoạn axit hóa được sử dụng trực tiếpbởi các vi khuẩn sinh methane, tạo ra sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủykỵ khí là methane và CO2

- Các hợp chất hữu cơ hòa tan bị phân hủy gần như hoàn toàn (axit béo tự do, hầunhư bị phân hủy 80 – 90%, axit béo loại este phân hủy 65- 68%) Riêng hợp chấtchứa lygin là chất khó phân hủy nhất, chúng là nguồn tạo mùi

Quá trình thủy phân các chất hữu cơ trong môi trường kỵ khí là quá trình phức tạp với

sự tham gia của nhiều vi sinh vật kỵ khí Nhiệt độ phân hủy chất hữu cơ trong điều kiệnkỵ khí là 10-150C, 20 – 400C và trên 400C, thời gian lên men kéo dài trong khoảng 10 –

15 ngày, nếu ở nhiệt độ thấp thì quá trình lên men kéo dài hàng tháng

Các công trình trong xử lý kỵ khí:

- Xử lý với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng: bể xáo trộn hoàn toàn, bể phản ứng tiếpxúc kỵ khí, bể UASB

- Xử lý với vi sinh vật sinh trưởng bám dính: Bể lọc kỵ khí, MBR,

Đây là phương pháp xử lý sinh học sử dụng các vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật kỵkhí để tách các chất hữu cơ có trong nước thải

 Bể UASB

Đây là bể sinh học kỵ khí hoạt động theo nguyên tắc nước thải được đưa trực tiếp vào

từ đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùnsinh học và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó

Nước thải sau khi điều chỉnh pH được phân phối đều từ dưới bể lên, khi nước thải tiếpxúc với các hạt cặn lơ lửng trong bể sẽ xảy ra những phản ứng sinh hóa và phần lớn chấthữu cơ chuyển thành khí Khí thoát lên trên và cặn lắng xuống Nước trong được chuyểnlên trên và tập trung vào máng chuyển ra ngoài

- Khi sử dụng giá thể là đá hoặc sỏi thường bị tắc do các chất lơ lửng hoặc màng visinh không bám dính giữ lại ở các khe rỗng giữa các viên đá hoặc sỏi.

- Trong bể, dòng chảy quanh co và tích lũy sinh khối do đó dễ dàng tạo ra các vùngchết Khi các vùng chết ngày càng tăng làm cản trở dòng chảy, các dòng chảy ngắnhình thành dẫn đến giảm hiệu quả xử lý

Để khắc phục nhược điểm này, người ta dùng vật liệu nhựa tổng hợp có cấu trúcthoáng, độ rỗng cao làm giá thể thay cho sỏi đá Bên cạnh đó, kiểm tra định kỳ và loại bỏchất rắn không bám dính bằng cách xả đáy bể và rửa ngược

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ4.1 Cơ sở lựa chọn

Sơ đồ công nghệ và các công trình đơn vị của trạm xử lý nước thải được lựa chọn phụthuộc vào:

- Công suất của trạm xử lý

- Thành phần và tính chất của nước thải

- Điều kiện cụ thể của địa phương

- Mức độ cần thiết xử lý nước thải

- Tiêu chuẩn xả nước thải vào nguồn tiếp nhận tương ứng

- Phương pháp xử dụng cặn

- Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng trạm xử lýnước thải

- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

 Đặc điểm nguồn nước thải đầu vào

Tổng lưu lượng cần tính toán là xử lý nước thải dược phẩm 2000m3/ ngày đêm

Bảng 4.1 Thành phần trong nước thải dệt nhuộm công suất 2000m 3 / ngày

STT Chỉ tiêu Đơn vị Đầu vào

Cột B QCVN 40- 2011/BTNMT Đầu ra

Sục khi

Rác (thu gom và

xử lý)Song chắn rác

Hố thuBể điều hoàBể keo tụ, tạo bộng

Chất KH, KT

Khuấy trộn

Bể chứa bùnKhuấy trộn

Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nước thải được dẫn qua mương vào song chắn rác, với các thanh chắn rác có các khe

hở nhỏ, rác có kích thước lớn sẽ được giữ lại trên bề mặt song chắn rác Rác được thugom và xử lý đúng quy định

Nước thải được dẫn qua hố thu có lắp đặt hệ thống bơm để bơm qua bể điều hòa

Tại bể điều hòa có tác dụng điều hòa lưu lượng nước thải phù hợp với các công trìnhsau Bể điều hòa được lắp 1 hệ thống sục khí để nâng cao mức độ đồng đều các chất,đồng thời cung cấp 1 lượng oxy vừa đủ để tăng cường khả năng phân hủy hiếu khí banđầu, ngăn ngừa quá trình lên men yếm khí Do đó tại bể này không gây ra mùi hôi thối.Ngoài ra còn giúp tạo sự xáo trộn trên toàn bộ thể tích cũng như hòa tan và san đều nồng

độ các chất bẩn có trong bể

Do BOD/COD < 0.5 nên ta thực hiện quá trình trộn kết hợp với quá trình keo tụ tạobông để loại bỏ các chất lơ lửng không tan Tại bể trộn, chất keo tụ và chất kiềm hóađược cho vào Chất keo tụ được cho vào để tạo ra các hạt keo trái dấu với các hạt keo cósẵn trong nước Các hạt keo phân tán trong nước sau quá trình trộn với phèn đã làm mấttính ổn định của hạt keo, có khả năng kết dính với nhau tạo thành những bông cặn có thểlắng được ở bể lắng => hình thành hệ keo Còn chất kiềm hóa cho vào để điều chỉnh pH

= 7.98 về giá trị pH keo tụ là 6.5 - 7.5 Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trìnhthủy phân Tại bể trộn ta lắp đặt hệ thống khuấy trộn để hòa tan được hoàn toàn hóa chấtvới nước

Sau khi trộn, nước thải được đưa sang bể phản ứng có thiết bị khuấy trộn, quá trìnhkhuấy trộn này được thực hiện trong thời gian và cường độ khuấy tối ưu đảm bảo cho quátrình tiếp xúc và kết dính các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo nên những bông cặn

có kích thước lớn và không phá vỡ các bông cặn

Dòng thải chứa bông cặn được đưa sang bể lắng, dưới tác dụng của trọng lực cặn lắngxuống, bùn thì đưa sang bể chứa bùn rồi đến bể nén bùn, phần bùn được thu gom xử lýđúng quy định, còn phần nước tách ra đưa tuần hoàn lên bể điều hòa.

Vì BOD < 500 nên ta không cần xử lý kị khí, nên nước thải được đưa sang bể hiếu khí

là bể arotank Thiết bị sục khí được lắp đặt để cung cấp oxi, Vi sinh vật sử dụng oxi hòatan này để chuyển hóa thành CO2 và H20 theo phản ứng:

Hệ thống sục khí được sử dụng liên tục để duy trì nồng độ O2 hòa tan là 2:4 Phần bùnsinh ra từ bể arotank sẽ được đưa xuống bể lắng 2, tuy nhiên cần thực hiện tuần hoàn bùnvào lại bể arotank cho bể hoạt động ổn định và sao cho chỉ số SVI đạt 50-150 để VSVchuyển hóa CHC

Phần bùn dư tại bể lắng 2 đưa sang bể chứa bùn, từ bể chứa bùn sang bể phân hủy, nénbùn Bùn tiếp tục được đưa sang sân phơi bùn và sử dụng làm phân bón Phần nước đượctách ra và đưa tuần hoàn lên bể điều hòa

Nước thải tiếp tục đưa sang bể khử trùng, sử dụng clo để khử trùng, khi clo tác vớinước sẽ tạo thành axit HOCl có tác dụng khử trùng mạnh Khi clo vào nước sẽ khuyếchtán xuyên quan vỏ tế bào VSV và gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm pháhoại quá trình trao đổi chất dẫn đến VSV bị tiêu diệt

Sau đó nước thải được đưa sang bể tiếp nhận

+ O2

VSV

Nước thải

Sục khi

Rác (thu gom và

xử lý)Song chắn rác

Hố thuBể điều hoàBể keo tụ, tạo bộng

Bể lắng

SBR

Bể lắng 2

NướctáchlênBĐH

Chất KH, KT

Khuấy trộn

Bể chứa bùnKhuấy trộn

Nước thải được dẫn qua mương vào song chắn rác, với các thanh chắn rác có các khe

hở nhỏ, rác có kích thước lớn sẽ được giữ lại trên bề mặt song chắn rác Rác được thugom và xử lý đúng quy định

Nước thải được dẫn qua hố thu có lắp đặt hệ thống bơm để bơm qua bể điều hòa

Tại bể điều hòa có tác dụng điều hòa lưu lượng nước thải phù hợp với các công trìnhsau Bể điều hòa được lắp 1 hệ thống sục khí để nâng cao mức độ đồng đều các chất,đồng thời cung cấp 1 lượng oxy vừa đủ để tăng cường khả năng phân hủy hiếu khí banđầu, ngăn ngừa quá trình lên men yếm khí Do đó tại bể này không gây ra mùi hôi thối.Ngoài ra còn giúp tạo sự xáo trộn trên toàn bộ thể tích cũng như hòa tan và san đều nồng

độ các chất bẩn có trong bể

Do BOD/COD < 0.5 nên ta thực hiện quá trình trộn kết hợp với quá trình keo tụ tạobông để loại bỏ các chất lơ lửng không tan Tại bể trộn, chất keo tụ và chất kiềm hóađược cho vào Chất keo tụ được cho vào để tạo ra các hạt keo trái dấu với các hạt keo cósẵn trong nước Các hạt keo phân tán trong nước sau quá trình trộn với phèn đã làm mấttính ổn định của hạt keo, có khả năng kết dính với nhau tạo thành những bông cặn có thểlắng được ở bể lắng => hình thành hệ keo Còn chất kiềm hóa cho vào để điều chỉnh pH

= 7.98 về giá trị pH keo tụ là 6.5 - 7.5 Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trìnhthủy phân Tại bể trộn ta lắp đặt hệ thống khuấy trộn để hòa tan được hoàn toàn hóa chấtvới nước

Sau khi trộn, nước thải được đưa sang bể phản ứng có thiết bị khuấy trộn, quá trìnhkhuấy trộn này được thực hiện trong thời gian và cường độ khuấy tối ưu đảm bảo cho quátrình tiếp xúc và kết dính các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo nên những bông cặn

có kích thước lớn và không phá vỡ các bông cặn

Dòng thải chứa bông cặn được đưa sang bể lắng, dưới tác dụng của trọng lực cặn lắngxuống, bùn thì đưa sang bể chứa bùn rồi đến bể nén bùn, phần bùn được thu gom xử lýđúng quy định, còn phần nước tách ra đưa tuần hoàn lên bể điều hòa

Vì BOD < 500 nên ta không cần xử lý kị khí, nên nước thải được đưa sang bể hiếu khí

là bể SBR

Phần bùn dư tại bể lắng 2 đưa sang bể chứa bùn, từ bể chứa bùn sang bể phân hủy, nénbùn Bùn tiếp tục được đưa sang sân phơi bùn và sử dụng làm phân bón Phần nước đượctách ra và đưa tuần hoàn lên bể điều hòa

Nước thải tiếp tục đưa sang bể khử trùng, sử dụng clo để khử trùng, khi clo tác vớinước sẽ tạo thành axit HOCl có tác dụng khử trùng mạnh Khi clo vào nước sẽ khuyếchtán xuyên quan vỏ tế bào VSV và gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm pháhoại quá trình trao đổi chất dẫn đến VSV bị tiêu diệt

Sau đó nước thải được đưa sang bể tiếp nhận

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Hệ số không điều hoà ngày =1.2

Hệ số không điều hoà giờ = 2

5.1 Song chắn rác

 Số khe hở của song chắn rác:

=

0.056 1.050.8 0.2 0.02

�

� � =18.4 kheChọn n = 19 khe

Trong đó:

n: số khe hở

: lưu lượng lớn nhất giây, 0,056m3/s

Vs: tốc độ nước chảy qua song chắn rác, 0,8 m/s

h: chiều sâu của lớp nước ở song chắn lấy bằng độ đầy mương dẫn h = 0,2 mb: chiều rộng khe hở, b = 0,016  0,025 m, chọn b = 0,02 m

k0: hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy, k0 = 1,05

 Chiều rộng của song chắn rác:

Bs = S (n-1) + b.n = 0.01 × (191) + 0.02 × 19 = 0.56 mChọn Bs = 0,6 m

Trong đó: