thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho công ty cổ phần mía đường bến tre công suất 500 m3 ngày đêm

Nước thải ngành công nghiệp sản xuất mía đường luôn chứa một lượng lớn các hợp chất hữu cơ như: cacbon, nito, photpho,… Các chất này dễ phân hủy sinh học gây ra các mùi hôi thối tác hại

Trang 1

đường Bến Tre công suất 500m3/ngày.đêm có các thông số đầu vào như: BOD5 = 4000mg/l, COD = 5990mg/l, SS = 705mg/l, tổng nito = 16,8 mg/l, tổng photpho = 17,5 mg/l, và yêu cầu nước thải sau xử lý phải đạt QCVN 40:2011/BTNMT, loại B trước khi thải vào sông Hàm Luông

Công nghệ để xử lý nước thải được đề xuất thiết kế trong đồ án này là: Song chắn rác thô  Bể thu gom  Bể lắng 1  Bể điều hòa  Bể trung hòa và pha trộn dung dịch dinh dưỡng  Bể UASB Bể trung gian 1 Bể SBR  Bể trung gian 2

Bể khử trùng  Sông Hàm Luông Nước thải theo mạng lưới thoát nước qua song chắn rác thô đến bể thu gom Sau đó, được bơm lên bể lắng 1 Các chất lơ lửng có kích thước nhỏ được giữ lại trước khi đưa sang bể điều hòa Bể điều hòa với thiết bị khuấy trộn chìm có tác dụng điều hòa lưu lượng và nồng độ của dòng thải vào hệ thống xử lý giúp cho các công trình xử lý phía sau hoạt động ổn định Kế tiếp, nước thải được dẫn qua bể trung hòa và pha trộn dung dịch dinh dưỡng để điều chỉnh nồng độ pH thích hợp (6,5-7,5) đồng thời cũng bổ sung lượng dinh dưỡng cần thiết cho VSV kỵ khí ở bể UASB hoạt động tốt hơn Tại bể UASB, các chất hữu cơ phức tạp dễ phân hủy sinh học sẽ bị phân hủy, biến đổi thành các chất hữu cơ đơn giản Nước thải sau khi qua bể sinh học kị khí được dẫn sang bể trung gian trước khi qua bể SBR để xử lý sinh học theo từng mẻ Quá trình sục khí trong giai đoạn phản ứng nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất ô nhiễm trong nước Ở giai đoạn lắng làm việc thay cho bể lắng bể lắng sinh học Sau khi xử lý sinh học tại bể SBR nước được dẫn qua bể trung gian để tập trung và ổn định trước khi qua bể khử trùng Tại đây, hóa chất khử trùng sẽ được bơm định lượng đưa vào bể nhằm tiêu diệt vi sinh vật có hại trong nước thải trước khi xả ra sông Hàm Luông Bùn lắng từ bể lắng đợt 1 và bể SBR được đưa về bể chứa bùn Sau đó được ép và mang đi xử lý

Hiệu suất của công nghệ đề xuất đạt được đối với các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải là: COD đạt 98,6%; BOD đạt 99%; Tổng N đạt 100%; Tổng P đạt 69%; SS đạt 92,4% và bảo đảm nước thải đầu ra đạt yêu cầu cần phải xử lý

Trang 2

Joint Stock Company with the capacity of 500 m3/day The input parameters are BOD5

= 4000mg/l, COD = 5990mg/l, SS = Total nitrogen = 16.8 mg/l, total phosphorus = 17.5 mg/l, and wastewater treatment requirements of QCVN 40: 2011 / BTNMT, class

B before discharging into the river Ham Luong

The proposed wastewater treatment technologies in this project are: Coarse grit

=> Collecting tank => Sediment tank 1 => Conditioning tank => Neutral tank and nutrient solution mix => UASB tank => Intermediate tank 1 => SBR tank => Intermediate tank 2 => Disinfection tank => Ham Luong River Wastewater is discharged through the sewage network to the collection tank Subsequently, it is pumped into the settling tank 1 Small suspended solids are retained before being transferred to the air conditioning tank Aeration tank with submersible mixing device

to regulate the flow and concentration of waste stream into the treatment system to help the rear processing works stable Subsequently, the wastewater is passed through

a neutralization tank and mixed with nutrient solution to adjust the appropriate pH level (6.5-7.5), while also adding the necessary nutrients for the anaerobic VSV UASB tank works better At the UASB, organic compounds that are biodegradable will be broken down and converted into simple organic substances Wastewater from the anaerobic digestion tank is taken to the intermediate tank before passing SBR for bioremediation Aeration process in the reaction stage to provide oxygen for aerobic microorganisms to decompose pollutants in water At the settling stage instead of sedimentation tanks After biological treatment in the SBR tank, water is taken through the intermediate tank to concentrate and stabilize before passing through the disinfection tank Here, disinfectants will be pumped into the tank to destroy harmful microorganisms in the wastewater before discharge to the Ham Luong River Sediment from the first settling tank and SBR tank were taken to the silt reservoir Then pressed and carried away

The efficiency of the proposed technology for the criteria of pollutants in wastewater is 98.6%; BOD reached 99%; Total N is 100%; P is 69%; SS reached 92.4% and ensure the output of wastewater needs to be treated

Trang 3

………

Ngày tháng năm

TS Bùi Thị Thu Hà

Trang 4

………

Trang 5

m /ngày.đêm.

SVTH: Trần Thanh Vạn

GVHD: TS Bùi Thị Thu Hà

i

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG ix

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài: 1

2 Mục đích đề tài: 1

3 Phạm vi đề tài: 1

4 Nội dung đề tài: 2

5 Phương pháp thực hiện đề tài: 2

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG 3

1.1.1 Lịch sử cây mía và tổng quan mía đường thế giới 3

1.1.2 Tổng quan về ngành công nghiệp mía đường Việt Nam 5

1.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TỔNG QUÁT NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG 8

1.2.1 Đặc điểm ngành công nghiệp mía đường 8

1.2.2 Quy trình công nghệ ngành công nghiệp mía đường 8

1.3 CÁC NGUỒN PHÁT SINH CHẤT THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG 12

1.3.1 Nước thải 12

1.3.2 Khí thải 15

1.3.3 Chất thải rắn 15

1.3.4 Mùi hôi 15

1.4 KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG 16

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG 17

2.1 PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 17

2.1.1 Song chắn rác 17

2.1.2 Bể lắng cát 18

2.1.3 Bể lắng 19

2.1.4 Bể điều hòa 21

Trang 6

m /ngày.đêm.

ii

2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC, HÓA LÝ 22

2.2.1 Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH 22

2.2.2 Phương pháp keo tụ-tạo bông 22

2.2.3 Khử trùng 23

2.2.4 Phương pháp hấp phụ 24

2.2.5 Phương pháp tuyển nổi 24

2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 26

2.3.1 Phương pháp xử lý hiếu khí 26

2.3.1.1 Bể aerotank 26

2.3.1.2 Bể sinh học MBBR 27

2.3.1.3 Bể Aeroten kết hợp lắng hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR -Sequencing Batch Reactor) 29

2.3.2 Phương pháp xử lý yếm khí 31

2.3.3 Phương pháp xử lý thiếu khí 32

2.4 CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG HIỆN NAY 33

2.4.1 Nhà máy sản xuất đường mía Mauritius- Trung Quốc 33

2.4.2 Nhà máy đường Long Mỹ Phát 34

2.4.3 Hệ thống xử lý nước thải mía đường Trị An 36

2.5 CÁC LƯU Ý TRONG CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG 37

2.6 BÙN HOẠT TÍNH VÀ NHỮNG LƯU Ý KHI SỬ DỤNG 37

2.6.1 Bùn hoạt tính: 37

2.6.1.1 Tổng quan về bùn hoạt tính: 37

2.6.1.2 Ảnh hưởng của các yếu tố tới sự phát triển của vi sinh vật – bùn vi sinh 38

2.6.1.3 Xác định lượng bùn vi sinh cần thiết trong xử lý nước thải 40

2.6.1.4 Cách kiểm tra bùn vi sinh hoạt tính trong hệ thống xử lý nước thải 42

2.6.1.5 Các sự cố về bùn hoạt tính 43

2.6.2 Ứng dụng chế phẩm vi sinh trong xử lý nước thải công nghiệp mía đường: 44

2.6.2.1 Vi sinh EcoCleanTM 206: 44

2.6.2.2 Gem-P1: 45

2.6.2.3 Bio Fix TM5A 46

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN MÍA ĐƯỜNG BẾN TRE 48

Trang 7

m /ngày.đêm.

iii

3.1 SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TY 48

3.1.1 Địa điểm: 48

3.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển 49

3.1.3 Lĩnh vực hoạt động của công ty: 50

3.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG CỦA CÔNG TY 50

3.2.1 Quy trình sản xuất và phát thải: 50

3.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất đường RS từ mía: 53

3.3 HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG CỦA CÔNG TY: 56

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 58

4.1 THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI 58

4.2 CƠ SỞ ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 59

4.3 PHÂN TÍCH ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 60

4.3.1 Phương án 1 60

4.3.2 Phương án 2 63

4.3.3 So sánh và lựa chọn phương án khả thi 67

4.4 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH, THIẾT BỊ 69

4.4.1 Song chắn rác 69

4.4.2 Hố thu gom 73

4.4.3 Bể lắng đứng đợt 1 75

4.4.4 Bể điều hòa 79

4.4.5 Bể trung hòa và pha trộn dung dịch dinh dưỡng 82

4.4.6 Bể UASB 85

4.4.7 Bể trung gian 92

4.4.8 Bể SBR 94

4.4.9 Bể trung gian 106

4.4.10 Bể khử trùng 107

4.4.11 Bể chứa bùn 110

4.4.12 Bể nén bùn 111

4.4.13 Máy ép bùn 115

4.4.14 Tính toán lượng hóa chất 116

CHƯƠNG 5: DỰ TOÁN KINH TẾ 120

Trang 8

m /ngày.đêm.

iv

5.1 CHI PHÍ ĐẦU TƯ 120

5.1.1 Xây dựng 120

5.1.2 Thiết bị 120

5.1.3 Chi phí các thiết bị và phụ kiện khác 129

5.2 CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH 129

5.2.1 Chi phí điện năng tiêu thụ trong 1 ngày 129

5.2.2 Chi phí hóa chất trong 1 ngày 131

5.2.3 Chi phí công nhân vận hành 131

5.2.4 Chi phí bảo trì – bảo dưỡng 131

5.3 KHẤU HAO TÀI SẢN CƠ BẢN 132

5.4 CHI PHÍ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 132

CHƯƠNG 6: QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 133

6.1 VẬN HÀNH HỆ THỐNG 133

6.1.1 Hệ thống xử lý hiếu khí 133

6.1.1.1 Các thông số kiểm tra trong quá trình vận hành 134

6.1.1.2 Kiểm soát quá trình xử lý 134

6.1.1.3 Quan sát vận hành 135

6.1.1.4 Ngừng hoạt động 135

6.1.1.5 Giải quyết sự cố 135

6.1.1.6 Những sự cố thường gặp 136

6.1.2 Hệ thống bùn hoạt tính 137

6.1.2.1 Các thông số vận hành hệ thống 138

6.1.2.2 Kiểm soát vận hành hệ thống 138

6.1.3 Vận hành bể UASB 139

6.2 NGUYÊN NHÂN VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC SỰ CỐ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI: 141

6.3 TỔ CHỨC QUẢN LÝ VÀ AN TOÀN KỸ THUẬT 142

6.3.1 Tổ chức quản lý 142

6.3.2 Kỹ thuật an toàn 142

6.3.2.1 Các thiết bị điện 142

6.3.2.2 Các thiết bị cơ khí 142

6.3.2.3 Đối với hóa chất 143

Trang 9

m /ngày.đêm.

v

6.3.2.4 Đối với các bể chứa nước nổi 143

6.3.2.5 Đối với các bể chứa nước chìm hay bể kín 143

6.3.3 Bảo trì: 143

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 145

TÀI LIỆU THAM KHẢO 146

Trang 10

BOD Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxi sinh hóa

COD Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học

DO Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan

F/M Food/Microorganism ratio – tỷ lệ thức ăn/vi sinh vật

HRT Hydraulic Residence Time – Thời gian lưu nước

MLSS Mixed Liquor Suspended Solid – Cặn lơ lửng của hỗn hợp bùn

MLTSS Mixed Liquor Total Suspended Solid – Tổng cặn lơ lửng của hỗn hợp bùn MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Solids – Các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi

của hỗn hợp bùn

SBR Sequencing Batch Reactor – Bể phản ứng theo mẻ

SRT Solid Residence Time – Thời gian lưu bùn

SS Suspended Solid – Các chất rắn lơ lửng

SVI Sludge Volume Index – Chỉ số thể tích bùn

TS Total Solid – Tổng chất rắn

TSS Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng

VSS Volatile Suspended Solid – Các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi

UASB Upflow Anearobic Sludge Blanket - Bể sinh học dòng chảy ngược qua

tầng bùn kỵ khí

Trang 11

m /ngày.đêm.

vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Tình hình sản xuất đường trên thế giới giai đoạn 2009/2010 đến 2016/2017 4

Hình 1.2 Vườn mía tại xã Quảng Chính, huyện Hải Hà, tỉnh Quảng Ninh 5

Hình 1.3 Năng suất mía của Việt Nam và thế giới, 1990-2009 6

Hình 1.4 Diện tích trồng mía của các vùng ở Việt Nam, 1990-2009 6

Hình 1.4 Sự phân bố các nhà máy mía đường ở Việt Nam năm 2000 7

Hình 1.5 Quy trình sản xuất đường thô 10

Hình 1.6 Quy trình sản xuất đường tinh luyện 11

Hình 1.7 Nước thải ngành công nghiệp mía đường 16

Hình 2.1 Song chắn rác cơ khí 17

Hình 2.2 Song chắn rác dạng trống quay 18

Hình 2.3 Bể lắng cát ngang 18

Hình 2.4 Bể lắng cát thổi khí 19

Hình 2.5 Bể lắng đứng 20

Hình 2.6 Bể lắng ngang 21

Hình 2.7 Bể điều hòa 22

Hình 2.8 Quá trình keo tụ - tạo bông 23

Hình 2.9 Bể khử trùng 24

Hình 2.10 Bể tuyển nổi áp lực 25

Hình 2.11 Bể tuyển nổi cơ học 26

Hình 2.12 Bể aerotank 27

Hình 2.13 Bể MBBR hiếu khí 28

Hình 2.14 Bể MBBR thiếu khí 28

Hình 2.15 Các loại giá thể trong bể MBBR 29

Hình 2.16 Các bước của bể aeroten hoạt động gián đoạn 30

Hình 2.17 Bể SBR 30

Hình 2.18 Cấu tạo bể UASB 32

Hình 2.19 Bể anoxic 33

Hình 2.20 Sơ đồ công nghệ Nhà máy sản xuất đường mía Mauritius- Trung Quốc 34

Hình 2.21 Sơ đồ công nghệ nhà máy đường Long Mỹ Phát 35

Hình 2.22 Sơ đồ HTXLNT nhà máy đường Trị An 36

Hình 2.23 Vi sinh EcoCleanTM 206 44

Trang 12

m /ngày.đêm.

viii

Hình 2.24 Gem- P1 45

Hình 2.25 Bio Fix TM5A 46

Hình 3.1 Logo công ty cổ phần mía đường Bến Tre 48

Hình 3.2 Vị trí công ty qua vệ tinh 49

Hình 3.3 Cầu vận chuyển mía 54

Hình 3.4 Dao chặt sơ bộ 54

Hình 3.5 Dao chặt 1 54

Hình 3.6 Thiết bị nấu đường 55

Hình 3.7 Quá trình lắng 55

Hình 3.8 Công đoạn đóng bao 55

Trang 13

m /ngày.đêm.

ix

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Top 10 quốc gia sản xuất mía đường lớn nhất thế giới 4

Bảng 1.2 Hiện trạng sản xuất mía của các vùng giai đoạn 2013/2014 7

Bảng 1.3 BOD5 trong nước thải công nghiệp mía đường 14

Bảng 1.4 Tổng kết chất lượng nước thải mía đường 14

Bảng 2.1 Ưu nhược điểm của bể điều hòa 21

Bảng 2.2 Các thông số thiết kế đặc trưng bể MBBR 28

Bảng 2.3 So sánh hệ thống MBBR và hệ thống bể sinh học hiếu khí 29

Bảng 2.4 Ưu, nhược điểm của bể UASB 32

Bảng 2.5 Đặc tính và ưu nhược điểm của 2 dạng bùn vi sinh hoạt tính 41

Bảng 2.6 Tóm tắt nguyên nhân và hậu quả của những sự cố trong bùn hoạt tính 43

Bảng 4.1 Thành phần ô nhiễm nước thải của công ty mía đường Bến Tre 58

Bảng 4.2 Trạng thái và nồng độ giới hạn cho phép khi xả nước thải ra sông Hàm Luông 59

Bảng 4.3 Hiệu suất xử lý của phương án 1 62

Bảng 4.4 Hiệu suất xử lý của phương án 2 66

Bảng 4.5 Các thông số thiết kế song chắn rác theo phương pháp làm sạch thủ công 70

Bảng 4.6 Kết quả tính toán song chắn rác 72

Bảng 4.7 Kết quả tính toán hố thu gom 74

Bảng 4.8 Kết quả tính toán bể lắng đứng đợt 1 79

Bảng 4.9 Các da ̣ng khuấy trô ̣n ở bể điều hòa 81

Bảng 4.10 Kết quả tính toán bể điều hòa 82

Bảng 4.11 Kết quả tính toán bể trung hòa và pha trộn dung dịch dinh dưỡng 85

Bảng 4.12 Các thông số thiết kế cho bể UASB 86

Bảng 4.13 Kết quả tính toán một bể UASB 92

Bảng 4.14 Kết quả tính toán bể trung gian 94

Bảng 4.15 Bảng tính toán lưu lượng bùn theo mẻ của 1 bể 99

Bảng 4.16 Lượng oxy hoà tan trong nước ứng với nhiệt độ khác nhau ở áp suất 760 mm cột áp thuỷ ngân 100

Bảng 4.17 Kết quả tính toán bể SBR 105

Bảng 4.18 Các thông số cần thiết để thiết kế bể khử trùng 107

Bảng 4.19 Kết quả tính toán bể tiếp xúc 110

Bảng 4.20 Kết quả tính toán bể chứa bùn 111

Trang 15

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta

Từ khi cầu Rạch Miễu được xây dựng, việc hội nhập và phát triển kinh tế của tỉnh Bến Tre đã được nâng cao Nhiều khu công nghiệp được thành lập, đảm bảo sự phát triển kinh tế và đáp ứng nhu cầu việc làm của người dân “xứ dừa” Công ty Cổ phần Mía đường Bến Tre – trực thuộc khu công nghiệp An Hiệp được thành lập, góp phần to lớn trong việc phát triển kinh tế của tỉnh Bến Tre Nhưng trong quá trình sản xuất, lượng nước thải phát sinh rất lớn ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường và người dân xung quanh

Bên cạnh sự phát triển của kinh tế thì vấn đề môi trường cũng rất quan trọng Nước thải ngành công nghiệp sản xuất mía đường luôn chứa một lượng lớn các hợp chất hữu cơ như: cacbon, nito, photpho,… Các chất này dễ phân hủy sinh học gây ra các mùi hôi thối tác hại xấu đến con người và môi trường xung quanh và ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm và nước mặt

Trước thực trạng trên, em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho

Công ty Cổ phần Mía đường Bến Tre công suất 500 m 3 /ngày.đêm” đầu tiên là để

thực hiện Đồ án tốt nghiệp đại học, sau đó là hoàn thành một quy trình công nghệ và thiết bị xử lý nước thải cho ngành mía đường và sau cùng là đóng góp một phần công sức vào công cuộc làm sạch nước thải của Công ty trước khi xả ra sông Hàm Luông

2 Mục đích đề tài:

Tìm hiểu công nghệ sản xuất đường tại Công ty Cổ phần Mía đường Bến Tre, đặc trưng của nước thải của công ty

Từ đó đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế của công

ty đạt quy chuẩn đầu ra: QCVN 40:2011/BTNMT(cột B) và tính toán, thiết kế các công trình đơn vị đảm bảo các điều kiện về mặt bằng, kinh tế

3 Phạm vi đề tài:

- Giới hạn về mặt không gian: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nước thải ngành công nghiệp mía đường của Công ty Cổ phần Mía đường Bến Tre

- Giới hạn về mặt thời gian: Đề tài được thực hiện từ 19/6/2017 đến 28/12/2017

- Giới hạn về mặt nội dung: Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp và tính toán thiết kế các công trình đơn vị

Trang 16

m /ngày.đêm.

2

4 Nội dung đề tài:

- Thu thập tài liệu tổng quan về ngành công nghiệp mía đường

- Tìm hiểu về thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành công nghiệp mía đường, các phương pháp xử lý và một số công nghệ xử lý nước thải điển hình của ngành hiện nay

- Thu thập một số thông tin về tình hình sản xuất, công nghệ sản xuất của Công ty Cổ phần Mía đường Bến Tre

- Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho nhà máy Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đã đề xuất và dự toán kinh tế

5 Phương pháp thực hiện đề tài:

- Phương pháp thu thập số liệu: thu thập các tài liệu về nước thải ngành công nghiệp mía đường, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải qua các tài liệu chuyên ngành

- Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ và đề ra phương án hợp lý

- Phương pháp trao đổi ý kiến: Trong quá trình thực hiện đề tài đã tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn và các anh chị trong ngành về các vấn đề có liên quan

- Phương pháp tính toán: Sử dụng các công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải, chi phí xây dựng và vận hành hệ thống theo quy định hiện hành

- Phương pháp sử dụng phần mềm hỗ trợ: Dùng phần mềm Microsoft Word, Excel, Autocad, để viết văn bản, tính toán cụ thể và vẽ hệ thống xử lý

Trang 17

1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG: [25]

1.1.1 Lịch sử cây mía và tổng quan mía đường thế giới

 Lịch sử cây mía:

Mía là tên gọi chung của một số loài trong loại Saccharum, bên cạnh các loài lau,

lách khác Chúng vốn là các loài cỏ, có thân cao từ 2-6 m, chia làm nhiều đốt, bên trong có chứa đường Tất cả các giống mía trồng đều là các giống mía lai nội chi hoặc nội loại phức tạp Ngày nay, cây mía được trồng ở nhiều nước trên giới, phân bố ở phạm vi từ 35 độ vĩ Nam đến 35 độ vĩ Bắc để thu hoạch lấy thân, sản xuất ra đường ăn (saccaroza) Ngoài ra, cây mía còn được coi là một trong sáu cây nhiên liệu sinh học tốt nhất của thế giới trong tương lai (cây mía đứng đầu, tiếp đến là cọ dầu, cải dầu, gỗ, đậu nành và tảo)

Cây mía xuất hiện trên trái đất từ thời rất xa xưa, khi lục địa châu Á và châu Úc còn dính liền Trong tác phẩm "Nguồn gốc cây trồng" của De Candelle lại viết: "Cây mía được trồng đầu tiên ở vùng Đông Nam Á, rồi từ đó qua châu Phi và sau cùng là châu Mỹ" Từ vùng Ả Rập cây mía được đưa sang Ethiopia, Ai Cập, rồi Sicilia và những thập tự quân đưa đến Chipre Những người Ả Rập cũng đem mía vào Tây Ban Nha, thái tử Bồ Đào Nha: Don Enrique nhập mía đem trồng ở đảo Madeira rồi từ đó chuyển đến Canarias Ở vùng này, điều kiện khí hậu, đất đai rất thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cây mía, và chính nơi đây đã sản xuất ra tất cả lượng đường tiêu dùng của châu Âu trong vòng 300 năm Cây mía được đưa đến châu Mỹ trong chuyến đi thứ hai của Cristobal Colon vào năm 1493 và trồng tại đảo Santo Domingo Mía là nguồn nguyên liệu liệu chính của ngành công nghiệp chế biến đường Đường mía hiện chiếm trên 60% tổng sản lượng đường thô của toàn thế giới Mía là loại cây có nhiều chất dưỡng chất như đạm, canxi, khoáng, sắt, nhiều nhất là đường, giúp con người thanh nhiệt, giải khát, xóa tan mệt mỏi, trợ giúp tiêu hóa và cung cấp năng lượng cho cơ bắp hoạt động Đường giữ một vai trò rất quan trọng trong khầu phần ăn hàng ngày của con người, là nhu cầu không thể thiếu trong đời sống xã hội

 Tổng quan mía đường thế giới:

Hiện nay, đường được sản xuất chủ yếu từ mía và củ cải Theo tổ chức đường thế giới (ISO), ước tính sản lượng đường trên thế giới niên vụ 2016 - 2017 đạt khoảng 168,010 triệu tấn, tăng 2,170 triệu tấn so với niên vụ 2015 - 2016; nhu cầu tiêu thụ đường trên thế giới niên vụ 2016 - 2017 vào khoảng 175,058 triệu tấn, tăng 2,02% so niên vụ 2015 - 2016

Trang 18

Bảng 1.1 Top 10 quốc gia sản xuất mía đường lớn nhất thế giới [25]

Trang 19

m /ngày.đêm.

5

1.1.2 Tổng quan về ngành công nghiệp mía đường Việt Nam

Mía đường ở Việt Nam có từ rất lâu, nhưng công nghiệp mía đường mới phát triển những năm 1990 Sản xuất mía đường có tính thời vụ, thu hoạch và sản xuất trong khoảng 5 tháng (từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau) Đường còn lại trong vụ mùa

sẽ được tồn kho và bán dần trong các tháng còn lại, vì thế nên chí phí tồn trữ cao

Hình 1.2 Vườn mía tại xã Quảng Chính, huyện Hải Hà, tỉnh Quảng Ninh

Dù khoảng cách đã được rút ngắn nhưng năng suất mía Việt Nam bình quân chỉ

60 tấn/ha, vẫn thấp hơn bình quân thế giới: 70 tấn/ha và chất lượng kém hơn Hiệu suất đường của Việt Nam là 4-5 tấn đường/ha, trong khi Thái Lan 7-8 tấn/ha, Brazil 9-

21 tấn/ha

Năng suất và chất lượng mía còn thấp, thời gian sinh trưởng dài và bị cạnh tranh bởi các loại cây trồng khác, giá thu mua mía bấp bênh là các nguyên nhân dẫn đến diện tích trồng mía bị thu hẹp Diện tích trồng mía ở các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long và miền Đông Nam bộ giảm nhiều nhất Thêm vào đó, vùng nguyên liệu mía thường xa nhà máy đường đã ảnh hưởng đến hiệu quả thu đường Công nghệ thiết bị

đa số còn lạc hậu, đồng thời chưa tận dụng hết ưu thế đa dụng của mía để sản xuất thêm nhiều sản phẩm phụ trợ khác để giảm giá thành nên giá đường sản xuất ở Việt Nam khá cao, luôn hơn giá trung bình thế giới khoảng 100 USD/tấn

Trang 20

m /ngày.đêm.

6

Hình 1.3 Năng suất mía của Việt Nam và thế giới, 1990-2009 [8]

Hình 1.4 Diện tích trồng mía của các vùng ở Việt Nam, 1990-2009 [8]

Trang 21

Sản lượng mía (tấn)

Sản lượng đường (tấn)

Công suất (tấn/ngày)

Hình 1.4 Sự phân bố các nhà máy mía đường ở Việt Nam năm 2000

Trong thời gian gần đây, ngành công nghiệp mía đường gặp tình trạng khó khăn

do nhiều lý do khác nhau: tác động quan trọng về quy hoạch vùng nguyên liệu, đầu tư chưa đúng mức và chưa đúng trọng tâm, nhà máy sản xuất cầm chừng, nông dân

Trang 22

Mặc dù vậy, ngành công nghiệp mía đường vẫn là một ngành đặc biệt quan trọng

ở nước ta bởi nó góp phần đáp ứng lượng đường tiêu thụ cho khu vực và cả nước, đồng thời nó cũng góp phần tạo điều kiện cho các ngành kinh tế khác phát triển

1.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TỔNG QUÁT NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG [21, 23]

1.2.1 Đặc điểm ngành công nghiệp mía đường:

Phát triển ngành công nghiệp mía đường là một định hướng đúng đắn và quan trọng Tuy nhiên, công nghiệp sản xuất mía đường ở Việt Nam là ngành gây ô nhiễm khá lớn do công nghệ lạc hậu, thiết bị rò rỉ hay gặp sự cố kỹ thuật, trong số các chất ô nhiễm có khói bụi từ lò hơi, bùn lọc, nước thải, khí thoát ra từ các tháp phản ứng cacbonat hóa Riêng bã mía được dùng làm nhiên liệu hoặc để sản xuất giấy bìa, còn mật rỉ được lên men để chế biến cồn

Đã có nhiều nghiên cứu về xử lý nước thải và tái sử dụng các chất thải của sản xuất đường Song việc ứng dụng và triển khai rộng rãi một cách có hiệu quả còn nhiều hạn chế Trong tình hình đó, việc đầu tư, nghiên cứu để kế thừa và lựa chọn các quy trình công nghệ xử lý khả thi là rất cần thiết

1.2.2 Quy trình công nghệ ngành công nghiệp mía đường:

Nguyên liệu để sản xuất là mía

Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Việc chế biến đường phải thực hiện nhanh, ngay trong mùa thu hoạch để tránh thất thoát sản lượng và chất lượng đường Công nghiệp chế biến đường hoạt động theo mùa vụ do đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vào mùa thu hoạch Quy trình công nghệ sản xuất đường gồm hai giai đoạn: sản xuất đường thô và sản xuất đương tinh luyện

a) Thành phần của mía và nước mía [21]

Thành phần của mía thay đổi theo vùng, nhưng dao động trong khoảng sau:

Trang 23

Nước mía có màu do các nguyên nhân sau:

 Từ thân cây mía : màu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin và tannin gây

ra

- Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu xanh lục Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dạng bị loại bỏ bằng phương pháp lọc

- Anthocyanin chỉ có trong loại mía có màu sẫm, nó ở dạng hòa tan trong nước Khi thêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu xanh lục thẫm Màu này khó bị loại bỏ bằng cách kết tủa với vôi (vì lượng vôi dùng trong công nghệ sản xuất đường không đủ lớn) hay với H2SO4

- Saccharetin thường có trong vỏ cây mía Khi thêm vôi, chất này sẽ trở thành màu vàng được trích ly Tuy nhiên loại màu này không gây độc, ở môi trường pH <7,0 màu biến mất

- Tannin hòa tan trong nước mía, có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt sẽ biến thành sẫm màu Dưới tác dụng của nhiệt độ tannin bị phân hủy thành catehol, kết hợp với kiềm thành protocatechuic Khi đun trong môi trường axit phân hủy thành các hợp chất giống saccharetin

 Do các phản ứng phân hủy hóa học: khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ, nước mía bị đổi màu

 Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác

Ở nhiệt độ cao hơn 200oC, đường sucrose và hai loại đường khử (glucose và fructose) bị caramen hóa và tạo màu đen Ở nhiệt độ cao hơn 55oC, đường khử đã bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền

 Để loại bỏ các tạp chất trong nước mía có thể áp dụng trong các biện pháp sau:

Trang 24

m /ngày.đêm.

10

- Độ đục: được loại bằng phương pháp nhiệt và lọc

- Nhựa và pectin, muối của các axít hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được loại bỏ bằng phương pháp xử lí với vôi

b) Công nghệ sản xuất đường thô:[23]

Quy trình công nghệ sản xuất đường thô từ mía được trình bày trên hình 1 Đầu tiên người ta ép mía cây dưới các trục ép áp lực Để tận dụng hết đường có trong cây mía, người ta dùng nước hoặc nước mía phun vào bả mía để mía nhả đường Bã mía ở máy ép cuối còn chứa một lượng nhỏ đường chưa lấy hết, xơ gỗ và khoảng 40-50% nước

Hình 1.5 Quy trình sản xuất đường thô

Nước mía có tính axit (pH =4,9-5,5), đục, có màu xanh lục (chứa 13-15% chất tan, trong chất khô chứa 82-85% đường saccarosa) Nước mía được xử lý bằng các chất hóa học như vôi, CO2, SO2, PO43- rồi được đun nóng để làm trong Quá trình xử

lý này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và lắng các chất bẩn Dung dịch trong được lọc qua máy lọc chân không Bã lọc được loại bỏ, đem thải hoặc làm phân bón Nước mía sau khi lọc còn chứa khoảng 88% nước, sau đó được bốc hơi trong lò nấu chân không Hỗn hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâm để tách đường ra

Trang 25

- Bột giấy, tấm xơ ép từ bã mía

- Nhựa, bê tông từ bã mía

- Phân bón, thức ăn gia súc, alcohol, dấm, axeton,… từ mật mía

c) Công nghệ sản xuất đường tinh luyện: [23]

Gồm 3 giai đoạn chính:

- Rửa và hòa tan

- Làm sạch

- Kết tinh và hoàn tất

Hình 1.6 Quy trình sản xuất đường tinh luyện

 Rửa và hòa tan

- Rửa: làm sạch lớp phim mạch bên ngoài hạt đường thô để nâng cao độ tinh của đường

- Hòa tan: đường sau khi ly tâm được hòa tan vào nước thành dung dịch nước đường nguyên chất để đến khâu pha chế

 Làm trong và làm sạch:

Trang 26

m /ngày.đêm.

12

- Làm trong: nước đường nguyên chất được xử lý bằng các chất hóa học như vôi,

H3PO4 để làm trong Quá trình này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và làm lắng các chất bẩn

- Làm sạch: nước đường sau khi lắng trong được cho thêm than hoạt tính và bột trợ lọc

để khử màu và tăng cường khả năng làm trong Nước đường sau khi lọc gọi là siro tinh lọc

 Kết tinh và hoàn tất:

- Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ siro tinh lọc và đưa dung dịch đến trạng thái bão hòa, sản phẩm nhận được sau khi nấu đường là đường non gồm tinh thể đường và mật cái

- Quá trình kết tinh đường gồm có:

 Nước thải từ khu ép mía

Ở đây, nước dùng để ngâm ép đường trong mía và làm mát các ổ trục của máy

ép Loại nước thải này có BOD cao (do có đường thất thoát) và có chứa dầu mỡ

 Nước thải rửa lọc, làm mát, rửa thiết bị và rửa sàn

Nước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá trị BOD và chất lơ lửng cao Nước làm mát được dùng với lượng lớn và thường được tuần hoàn hầu hết hoặc một phần trong quy trình sản xuất Nước làm mát thường nhiễm bẩn một số chất hữu

cơ bay hơi từ nước đường đun sôi trong nồi nấu hoặc nồi chân không Nước chảy tràn

từ các tháp làm mát thường có giá trị BOD thấp Tuy nhiên, do chế độ bảo dưỡng kém

và điều kiện vận hành không tốt nên có lượng đường đáng kể thất thoát trong nước làm mát Lượng nước này sẽ được thải đi

Nước rò rỉ và nước rửa sàn, rửa thiết bị tuy có lưu lượng thấp và được xả định kỳ nhưng có hàm lượng BOD rất cao

Trang 27

m /ngày.đêm.

13

 Nước thải từ khu lò hơi:

Nước thải lò hơi được thải định kỳ, với đặc điểm là chất rắn lơ lửng cao, và giá trị BOD thấp, nước thải mang tính kiềm

Ngoài ra còn có các hóa chất làm trong và tẩy màu:

 Vôi CaCO2:

Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía

Phản ứng với axit phootsphoric tạo Ca3(PO4)2

Kết hợp với hợp chất nitơ và pectin tạo kết tủa

Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin

Tác dụng với sucrose tạp saccharates, glucosates

Kết hợp với vôi để làm trong nước mía

 Hóa chất tẩy màu:

Dùng Na2S2O4

 Nước thải từ các công đoạn trong nhà máy được phân thành các nhóm sau đây:

- Nhóm A: nước thải có độ nhiễm bẩn không cao, chủ yếu có nhiều chất lơ lửng ở dạng vô cơ nên chỉ cần lọc sơ bộ qua song chắn rác và lắng tiếp xúc để loại bỏ chất lơ lửng, sau đó trộn với nước thải đã xử lý và nước ngưng tụ rồi xả ra nguồn tiếp nhận

- Nhóm B: nước thải có nhiều chất hữu cơ cần được tách riêng để xử lý

- Nhóm C: nước ngưng tụ từ lò hơi, không bị nhiễm bẩn nên dùng để pha loãng với nước thải đã qua xử lý và thải ra nguồn tiếp nhận

b) Thành phần, tính chất của nước thải:

Đặc trưng lớn nhất của nước thải nhà máy đường là có giá trị BOD cao và dao động nhiều

Trang 28

Bảng 1.3 BOD 5 trong nước thải công nghiệp mía đường

Các loại nước thải Nhà máy đường thô

(mg/l)

Nhà máy tinh chế đường (mg/l)

Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit Trong trường hợp ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO3 hoặc nước xả rửa cột resin Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất thoát lượng đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy

Ngoài ra còn có các chất màu anion và cation (chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất không đường dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng vô cơ (Na2O, SiO2, Ca, P2O5, Mg và

K2O) Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều ion H+, OH-

Bảng 1.4 Tổng kết chất lượng nước thải mía đường [5]

( cột B)

Trang 29

c) Một số so sánh với nước thải các ngành khác

Đặc trưng lớn nhất của nước thải nhà máy đường là có giá trị BOD cao và dao động nhiều

Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ Nước rửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất vô cơ

Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit

1.3.2 Khí thải:

Khí thải phát sinh chủ yếu từ lò hơi dùng bã mía làm nhiên liệu, từ quá trình xử

lý nước mía bằng CO2 và SO2 của công đoạn bổ sung

Khói của lò đốt bã mía và than Khi đốt lò tạo ra CO2, tro và khí than Trong mía không có các kim loại nặng và chất độc hại, chủ yếu là lượng khí than thải vào không khí

Hơi của lò đốt lưu huỳnh khi gặp sự cố có thể thoát một phần ra ngoài Khí SO2

rất độc cho người, hấp thụ hơi nước tạo thành axit H2SO4 gây ăn mòn các bề mặt kim loại

Sự tỏa hơi của nước mía có chứa một lượng đường nhỏ phát tán vào không khí

và bụi đường ở các công đoạn sàng, đóng bao

1.3.3 Chất thải rắn:

Rỉ đường: sản phẩm phụ của sản xuất đường

Bã mía chiếm 26,8%-32% lượng mía ép

Bùn lọc: là cặn của công đoạn làm trong nước mía thô Bùn có độ ẩm 75-77% chiếm 3,82 – 5,07% lượng mía ép

Tro lò hơi: chiếm 1,2% lượng bùn mía Thành phần chính của tro là SiO2 chiếm 71-72% Ngoài ra còn có Fe2O3, Al2O3, K2O,…cùng với bùn, tro được dùng để sản xuất phân hữu cơ

1.3.4 Mùi hôi:

Trang 30

1.4 KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG [21]

Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao, nước thải nhà máy đường đã và đang làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận

Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sucroza và các loại đường khử như glocose và fructoze Các loại đường này dễ phân hủy trong nước, chúng có khả năng gây kiệt oxi trong nước, làm ảnh hưởng đến hoạt động của quần thể sinh vật trong nước

Trong quá trình sản xuất đường, ở nhiệt độ cao hơn 55oC các loại đường fructoze

và glucose bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền Ở nhiệt độ cao hơn 200oC chúng chuyển thành caramen (C12H18O9)n Đây là dạng bột chảy hoặc tan vào nước, có màu nâu sẫm, vị đắng Phần lớn các sản phẩm phân hủy của đường khử có phân tử lượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh Để chuyển hóa chúng, vi sinh phải phân rã chúng thành nhiều mảnh nhỏ để có thể thấm vào tế bào Quá trình phân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi thời gian phân hủy dài hơn nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch trong nguồn tiếp nhận Các chất lơ lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng xuống đáy nguồn nước, quá trình phân hủy kỵ khí các chất này sẽ làm cho nước

có màu đen và có mùi H2S

Ngoài ra, nước thải của nhà máy đường còn có nhiệt độ cao, làm ức chế hoạt động của VSV trong nước Trong nước thải còn chứa các sản phẩm của lưu huỳnh và đôi khi có lẫn dầu mỡ của khu ép mía

Hình 1.7 Nước thải ngành công nghiệp mía đường

Trang 31

2.1.1 Song chắn rác:[10]

Song chắn rác đặt trước công trình làm sạch nước thải để loại bỏ tạp chất có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định

Song chắn rác là các thanh đan xếp kế tiếp nhau với các khe hở từ 16 đến 50mm, các thanh có thể bằng thép, inox, nhựa hoặc gỗ Tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip Các song chắn rác đặt song song với nhau, nghiêng về phía dòng nước chảy một góc 50 đến 900 để giữ rác lại Tùy theo kích thước khe hở, SCR được phân làm loại thô, loại trung bình và loại mịn

 Song chắn rác cơ khí dạng băng chuyền (Belt or Band screen)

– Lưới bằng kim loại đặt ở nguồn cấp nước;

– Gồm những tấm thép đục lỗ nối thành băng chuyền;

– Nước đi qua, rác bị giữ lại

Hình 2.1 Song chắn rác cơ khí

Trang 33

m /ngày.đêm.

19

– Để chất hữu cơ không lắng được, vận tốc dòng chảy phải bằng hằng số Điều này

có thể khống chế được bằng cách xây cửa tràn;

– Chiều rộng cửa tràn thu hẹp từ B xuống b;

– Đáy cửa tràn chênh với đáy bể lắng cát một khoảng tính bằng DP nhằm tạo độ chênh áp, nhờ đó nước ra khỏi bể lắng có vận tốc không đổi

– Hiệu quả không phụ thuộc vào lưu lượng;

– Quá trình sục khí cung cấp năng lượng tách chất hữu cơ khỏi cát;

– Hiệu quả tách cát cao;

– Tránh quá trình phân hủy chất hữu cơ khi vận tốc dòn

2.1.3 Bể lắng.[10]

Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc dựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước thải Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước hay sau khi xử lý sinh học

Trang 34

Bể lắng đứng thường được thiết kế hình trụ tròn, có đáy hình nón/chóp với độ dốc

40 – 600, được trang bị thêm thiết bị gạt váng trên bề mặt và cặn dưới đáy bể

Bể lắng đứng có thể được làm từ thép (có phủ sơn chống ăn mòn axit), hoặc làm từ

 Bể lắng ngang:

Dòng nước thải chảy theo phương nằm ngang qua bể, có chiều sâu từ 1,5÷4m, chiều dài bằng 8÷12 chiều sâu bể, chiều rộng bể từ 3÷6m Thường được sử dụng khi lưu lượng nước thải trên 15.000 m3/ngày Hiệu xuất đạt 60% Vận tốc dòng chảy của nước thải trong bể lắng thường được chọn không lớn hơn 0,01 m/s, thời gian lưu từ 1÷3 giờ

Trang 35

cơ, giảm được diện tích xây dựng của bể sinh học Hơn nữa các chất ức chế quá trình

xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hoà ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật

Bể điều hòa được phân loại như sau:

+ Bể điều hòa lưu lượng

+ Bể điều hòa nồng độ

+ Bể điều hòa cả nồng độ và lưu lượng

Bảng 2.1 Ưu nhược điểm của bể điều hòa

-Xử lý sinh học được nâng cao, giảm nhẹ

quá tải, pha loãng các chất gây ức chế

sinh học và pH được ổn định;

-Chất lượng đầu ra và hiệu quả nén bùn

của bể lắng đợt 2 được cải thiện do bông

cặn đặc chắc hơn;

-Trong xử lý hoá học, ổn định tải lượng sẽ

dể dàng điều khiển giai đoạn chuẩn bị và

châm hoá chất tăng cường độ tin cậy của

Trang 36

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp này là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải Những phương pháp hóa học và hóa lý thường được áp dụng

để xử lý nước thải là: phương pháp trung hòa, phương pháp keo tụ tạo bông, phương pháp oxi hóa khử, phương pháp tuyển nổi, phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion

2.2.1 Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH.[10]

Trung hòa các dòng nước thải có chứa axit hoặc kiềm Giá trị pH của nước thải ngành công nghiệp mía đường dao động trong khoảng rộng, mặt khác các quá trình xử

lý hóa lý và sinh học đều đòi hỏi một giá trị pH nhất định để đạt được hiệu suất xử lý tối ưu Do đó trước khi đưa sang thiết bị xử lý, dòng thải cần được điều chỉnh pH tới giá trị thích hợp(6,5÷8,5) Trung hòa có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

- Trộn lẫn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm

- Sử dụng các tác nhân hóa học như H2SO4, HCl, NaOH, CO2

- Lọc nước thải axit bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa

- Trung hòa bằng các khí axit

→ Điều chỉnh pH thường kết hợp thực hiện ở bể điều hòa hay bể chứa nước thải

2.2.2 Phương pháp keo tụ-tạo bông:[10]

Keo tụ là một hiện tượng làm mất sự ổn định của các hạt huyền phù dạng keo để cuối cùng tạo ra các cụm hạt khi có sự tiếp xúc giữa các hạt

Người ta sử dụng các loại phèn nhôm, phèn sắt hoặc hỗn hợp hai loại phèn này

để làm chất keo tụ

Trang 37

m /ngày.đêm.

23

Hiện nay, thông thường người ta cho thêm các chất trợ keo như polymer hữu cơ

để tăng cường quá trình tạo bông và lắng như polyacrylamit Nó tan trong nước và có tác dụng như những cầu nối kết hợp các hạt phân tán nhỏ thành tập hợp hạt lớn có khả năng lắng tốt hơn Vì vậy, việc bổ sung thêm chất trợ keo tụ sẽ giúp giảm liều lượng các chất keo tụ, giảm thời gian keo tụ và nâng cao tốc độ lắng các bông keo

Xử lý bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hoá chất gọi là chất keo tụ có thể đủ làm cho những hạt rất nhỏ biến thành những hạt lớn lắng xuống

Hình 2.8 Quá trình keo tụ - tạo bông

Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước (keo sét, protein …) sẽ hút các ion dương tạo ra hai lớp điện tích dương bên trong và bên ngoài Lớp ion dương bên ngoài liên kết lỏng lẻo nên có thể dể dàng bị trợt ra Như vậy điện tích âm của hạt

bị giảm xuống Thế điện động hay thế zeta bị giảm xuống

Mục tiêu đề ra là giảm thế zeta, tức là giảm chiều cao của hàng rào năng lượng đến giá trị giới hạn, sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách cho thêm vào các ion có điện tích dương để phá vỡ sự ổn định của trang thái keo của các hạt nhờ trung hoà điện tích Khả năng dính kết tạo bông keo tụ tăng lên khi điện tích của hạt giảm xuống và keo tụ tốt nhất khi điện tích của hạt bằng không Chính vì vậy lực tác dung lẫn nhau giữa các hạt mang điện tích khác nhau giữ vai trò chủ yếu trong keo tụ Lực hút phân tử tăng nhanh khi giảm khoảng cách giữa các hạt bằng các tạo nên những chuyển động khác nhau được tạo ra do quá trình khuấy trộn

2.2.3 Khử trùng [10]

Khử trùng là khâu cuối trong dây chuyền công nghệ để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải Các phương pháp thường sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine, ozone…

Trang 38

vị và màu rất khó chịu

Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm… Trong đó than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất

2.2.5 Phương pháp tuyển nổi.[10]

Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ các tạp chất không tan, khó lắng Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được áp dụng trong trường hợp quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện.Các chất

lơ lửng như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí Kích thước tối

ưu của bong bóng khí là 15 - 30.10-3 mm

Các loại tuyển nổi:

- Tuyển nổi bàng thiết bị cơ khí

- Tuyển nổi chân không

- Tuyển nổi áp lực

- Tuyển nổi không áp lực

Trang 39

Do áp suất giảm đột ngột (xuống bằng áp suất khí quyển), xảy ra quá trình nhả khí từ dung dịch bão hòa và hình thành các bọt khí có kích thước rất nhỏ (từ 20-50µm) trong vùng tiếp xúc với mật độ cao và rất đồng nhất Các bọt khí sẽ dính kết với các phần tử chất bẩn, dầu mỡ và nổi lên trên mặt nước tạo một lớp bọt trên bề mặt

bể, lớp bọt này dần trở nên đặc hơn và được tách gạt ra khỏi bể

Nước sau khi tách bẩn được thu từ đáy bể được đưa sang chu trình xử lý tiếp theo, nước tuần hoàn được lấy sau bể tuyển nổi (hoặc sau bể lọc) để tiếp tục chu trình

Hình 2.10 Bể tuyển nổi áp lực

 Tuyển nổi cơ học:

Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin hướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử

lý nước thải Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ

Trang 40

Cơ chế: trong bể aerotank các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho

vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và tạo thành các tế bào mới Quá trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp nhau Một vài loại vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyển hóa thải ra các hợp chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản hơn, một vài loài vi khuẩn khác dùng các chất này làm thức ăn và lại thải ra các hợp chất đơn giản hơn nữa, và quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chất thải cuối cùng không thể làm thức ăn cho bất cứ loài

vi sinh vật nào nữa Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể aerotank của lượng nước thải đi vào bể không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ,

do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bể lắng đợt 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể aerotank để duy trì nồng độ đủ vi khuẩn trong bể Bùn

dư ở đáy bể lắng được xả ra khu xử lý bùn

Định dạng
Số trang	168
Dung lượng	7,01 MB