ĐỀ TÀI Thiết kế hệ thống xử lí nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với năng suất tấn 13 sản phẩm / ngày. Chất lượng nước thải đạt loại A

Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ngành công nghiệp chế biến thủy sản nước ta 1.2 Một số quy trình chế biến thủy sản 1.2.1 Quy trình chế biến thủy sản chung .7 1.2.2 Quy trình chế biến thủy sản đông lạnh 1.3 Đặc điểm nước thải ngành chế biến thủy sản tác động đến môi trường 1.3.1 Đặc điểm nước thải ngành chế biến thủy sản .8 1.3.2 Tác động nước thải đến môi trường .9 1.4 Các phương pháp xử lý nước thải thủy sản 11 1.4.1 Xử lý phương pháp học 11 1.4.2 Xử lý phương pháp hóa lý hóa học .13 1.4.3 Xử lý phương pháp sinh học 14 CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ .15 2.1 Chọn phương án xử lý .15 2.2 Quy trình cơng nghệ 16 2.3 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 17 2.4 Các đơn vị cơng trình quy trình cơng nghệ 18 2.4.1 Song chắn rác .18 2.4.2 Bể thu gom 19 2.4.3 Bể lắng cát 19 2.4.4 Bể điều hòa 19 2.4.5 Bể lắng đợt 20 2.4.6 Bể lọc sinh học kỵ khí (UASB) 20 2.4.7 Bể Aerotank 21 2.4.8 Bể lắng đợt 22 2.4.9 Bể khử trùng 22 SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông 2.4.10 Bể nén bùn 23 2.4.11 Máy ép bùn 23 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÁC ĐƠN VỊ CƠNG TRÌNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ 23 3.1 Các thông số ban đầu .23 3.2 Xác định lưu lượng nước thải 24 3.3 Tính tốn kích thước song chắn rác 25 3.4 Tính tốn kích thước bể thu gom .29 3.5 Tính tốn bể lắng cát 29 3.6 Tính tốn bể điều hòa 31 3.7 Tính toán bể lắng đợt 34 3.8 Tính tốn bể UASB 37 3.9 Tính tốn bể Aerotank .44 3.10 Tính tốn bể lắng đợt 51 3.11 Tính tốn bể khử trùng 53 3.12 Tính tốn bể chứa bùn 54 3.13 Tính tốn bể nén bùn .56 3.14 Tính toán máy ép bùn 57 CHƯƠNG 4: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ UASB 58 4.1 Tổng quan cấu tạo bể UASB 58 4.1.1 Tổng quan bể UASB 58 4.1.2 Cấu tạo bể UASB 61 4.2 Nguyên lý hoạt động bể UASB 61 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông MỞ ĐẦU Trong vài thập niên gần đây, kinh tế Việt Nam tăng trưởng mạnh mẽ ổn định Điều góp phần nâng cao thu nhập cải thiện đời sống người dân, làm thay đổi diện mạo đất nước Từ chỗ nước đói nghèo sau chiến tranh, nước ta trở thành nước có thu nhập trung bình, với thu nhập bình quân theo đầu người năm 2011 1200 USD/người Bước vào thời kì hội nhập phát triển, đặc biệt để tiến hành nghiệp cơng nghiệp hóa – đại hóa để đưa đất nước trở thành nước công nghiệp vào năm 2020, ngành công nghiệp nước ta đầu tư, phát triển không ngừng đem lại nhiều thành tựu to lớn Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích đem lại tăng trưởng GDP, góp phần phát triển đất nước, giảm đói nghèo…thì để lại bất cập hậu định môi trường xung quanh Sự phát triển ngành công nghiệp chế biến thủy sản nằm xu chung Để đảm bảo mơi trường sống an tồn, lành cho người dân đảm bảo trình sản xuất bền vững, lâu dài, tuân thủ quy định ký kết sau nước ta gia nhập WTO, doanh nghiệp, đơn vị sản xuất kinh doanh cần có hệ thống xử lý nước thải để giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh Xuất phát từ đòi hỏi cấp bách đó, em thực đồ án với đề tài: “ Thiết kế hệ thống xử lí nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với suất 13 sản phẩm / ngày Chất lượng nước thải đạt loại A” SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang Đồ án công nghệ CHƯƠNG 1: 1.1 GVHD: TS.Bùi Xuân Đông TỔNG QUAN Tổng quan ngành công nghiệp chế biến thủy sản nước ta Nước ta có bờ biển dài 3200 km với vùng biển rộng lớn, triệu km2 hệ thống sông ngòi dày đặc phân bố khắp vùng miền, với diện tích khơng nhỏ bề mặt ao, hồ, đập, đầm lầy, ruộng trũng… Đó điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng phát triển ngành ni trồng, đánh bắt thủy hải sản nói chung ngành chế biến thủy sản nói riêng Theo Bộ Thủy sản, Việt Nam có 2000 lồi cá, có khoảng 100 lồi có giá trị kinh tế cao Bước đầu đánh giá trữ lượng cá biển vùng thềm lục địa khoảng triệu Khả khai thác hàng năm khoảng 1,67 triệu tấn/năm Như tiềm khai thác lớn Xuất phát từ tiềm thiên nhiên to lớn, vai trò quan trọng ngành thủy sản phát triển kinh tế- xã hội, 20 năm qua, với tốc độ phát triển kinh tế nhanh chóng sản lượng giá trị xuất Ngành kinh tế thủy sản ngày xác định ngành kinh tế mũi nhọn hướng ưu tiên nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa Cơng nghiệp chế biến thủy sản mà chủ yếu công nghiệp đông lạnh thủy sản, với 300 sở chế biến thủy sản khoảng 220 nhà máy chuyên sản xuất sản phẩm đông lạnh phục vụ xuất khẩu, có tổng cơng suất 200 tấn/ngày đóng vai trò to lớn hàng đầu công nghiệp chế biến thực phẩm nước thu hút nguyên liệu để sản xuất hàng hóa xuất Quy trình cơng nghệ chế biến hàng đơng lạnh nước ta chủ yếu dừng mức độ sơ chế bảo quản đông lạnh, chủ yếu đưa tôm, cá từ nơi đánh bắt sơ chế, đóng gói, cấp đơng, bảo quản lạnh…và xuất Mặt hàng thủy sản có giá trị xuất cao chủ yếu tôm, cá tra, cá ngừ, mực nang, mực đông… Theo số liệu Tổng cục Thủy sản cho biết, năm 2011 tổng sản lượng thủy sản đạt 5,2 triệu tấn, xuất đến khoảng 164 quốc gia, vùng lãnh thổ giới, kim ngạch xuất đạt 6,11 tỉ USD, chiếm 3,92 % GDP nước SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đơng Hình 1.1 Chế biến thủy sản xuất Tuy nhiên, kèm với gia tăng sản phẩm, góp phần phát triển kinh tế, vấn đề ô nhiễm môi trường sinh từ trình chế biến ngành thực cần xem xét Do đặc điểm công nghệ mình, ngành chế biến thủy sản sử dụng lượng nước lớn trình chế biến, trung bình khoảng 30 ÷ 80 nước/tấn sản phẩm Vì ngành thải lượng nước thải lớn với chất thải rắn khó phân hủy Do đó, việc nghiên cứu xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản yêu cầu cấp thiết đặt ra, trước hết trực tiếp sở, nhà máy chế biến thủy sản, nhằm góp phần giảm thiểu tác động nhiễm môi trường đảm bảo phát triển bền vững, lâu dài 1.2 Một số quy trình chế biến thủy sản 1.2.1 Quy trình chế biến thủy sản chung Tùy thuộc vào loại ngun liệu tơm, cá, sò, mực, cua… mà cơng nghệ có nhiều điểm riêng biệt Nguồn vào Quy trình chế biến Nguồn nước thải Nguyên liệu Phân loại cân nặng SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang Loại bỏ sản phẩm dư thừa Đồ án công nghệ Nước GVHD: TS.Bùi Xuân Đông Chuẩn bị Làm cá, đánh vảy, lấy thịt phile, bỏ da làm ruột Nước chloride Làm kiểm tra lại Các hợp chất khác Ví dụ : nước mắm Giai đoạn thành phẩm Nước sốt cá, nước mắm… Giai đoạn đóng hộp Đơng lạnh, vơ lon, đóng chai Nguyên liệu dùng để đóng gói Đóng gói gởi Loại bỏ da, xương, máu, đầu, ruột, thịt cá ươn Nước mắm, nước sốt cá, dầu, thịt cá ươn, bao bì khơng dùng… Sản phẩm cụ thể Loại bỏ thịt ươn, tỉa Đồ phế thải, hạn sử dụng, sản phẩm bị trả lại Hình 1.2 Giản đồ dây chuyền chế biến thủy sản thông dụng 1.2.2 Quy trình chế biến thủy sản đơng lạnh Ngun liệu tươi ướp đá Rửa Nước thải Sơ chế Phân cỡ, loại Rửa Xếp khn Đơng lạnh Đóng gói Bảo quản lạnh ( -250C ÷ - 180C ) SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang Nước thải Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng Hình 1.3 Quy trình cơng nghệ sản xuất số sản phẩm thủy sản đông lạnh 1.3 Đặc điểm nước thải ngành chế biến thủy sản tác động đến môi trường 1.3.1 Đặc điểm nước thải ngành chế biến thủy sản `Nước thải nhà máy chế biến đông lạnh phần lớn nước thải trình sản xuất bao gồm nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm, nước sử dụng cho vệ sinh nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến, nước vệ sinh cho công nhân Thành phần nước thải chế biến thủy sản chủ yếu chất hữu cơ, chất vô vi sinh vật gây bệnh Số liệu điều tra năm 2002 cho thấy, sản xuất tôm nõn đông lạnh xuất xưởng thải môi trường 0,75 phế thải (đầu, vỏ, nội tạng), cá filet đông lạnh 0,6 tấn, nhuyễn thể chân đầu 0,45 tấn, nhuyễn thể mảnh vỏ đông lạnh >4 tấn, riêng chế biến nước mắm bã chượp ước tính khoảng 0,3 tấn/1 sản phẩm Tỷ lệ chất thải trung bình cho sản phẩm nhà máy khác nhau, dao động từ 0,07 – 1,05 cho sản phẩm phụ thuộc vào mặt hàng xí nghiệp Nước thải từ nhà máy chế biến thuỷ sản có số nhiễm cao nhiều so với tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B dùng cho nuôi trồng thuỷ hải sản (TCVN 5945-1995) BOD5 vượt từ 10 –30 lần, COD từ 9-19 lần Nitơ tổng số cao tiêu chuẩn xấp xỉ đến lần Tuy nhiên, mức ô nhiễm công đoạn chế biến thuỷ sản mức nhiễm trung bình so với loại nước thải từ ngành công nghiệp khác dệt, nhuộm, da giày Mức ô nhiễm nước thải chế biến thuỷ sản mặt vi sinh chưa có số liệu thống kê, khẳng định số vi sinh vật Clorom vượt qua tiêu chuẩn cho phép chất thải từ chế biến thuỷ sản phần lớn có hàm lượng protein, lipitd cao môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển đặc biệt điều kiện nóng ẩm Việt Nam 1.3.2 Tác động nước thải đến môi trường SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đơng Nước thải chế biến thủy sản có hàm lượng chất ô nhiễm cao không xử lý gây ô nhiễm nguồn nước mặt nước ngầm khu vực  Gây ô nhiễm nguồn nước ngầm: Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến thủy sản thấm xuống đất gây ô nhiễm nước ngầm Các nguồn nước ngầm nhiễm chất hữu cơ, dinh dưỡng vi trùng khó xử lý thành nước cung cấp cho sinh hoạt  Gây ô nhiễm nguồn nước mặt môi trường khơng khí xung quanh: Các chất hữu cơ: Các chất hữu chứa nước thải chế biến thủy sản có nguồn gốc động vật nên dễ bị phân hủy Trong nước thải chứa chất cacbonhydrat, protein, chất béo… xả vào nguồn nước làm giảm nồng độ oxy hòa tan nước vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để phân hủy chất hữu Nồng độ oxy hòa tan 50% bão hòa có khả gây ảnh hưởng tới phát triển tơm , cá Oxy hòa tan giảm khơng gây suy thối tài ngun thủy sản mà làm giảm khả tự làm nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp Chất dầu mỡ: Các chất dầu mỡ không xử lý tồn màng ngăn cản khuếch tán oxy vào nước, giảm khả quang hợp tảo vi sinh, tạo mơi trường phân hủy kỵ khí ảnh hưởng đến trình phân hủy chất, gây cảm quan… Chất rắn lơ lửng: Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục có màu Nó hạn chế độ sâu tầng nước ánh sang chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới trình quang hợp tảo, rong rêu… Chất rắn lơ lửng tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) gây bồi lắng lòng sơng, cản trở lưu thông nước tàu bè… Chất dinh dưỡng (N, P): Nồng độ chất nitơ, photpho cao gây tượng phát triển bùng nổ loài tảo, đến mức giới hạn tảo bị chết phân hủy gây nên tượng thiếu oxy Nếu nồng độ oxy giảm tới gây tượng thủy SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước thủy vực Ngoài ra, loài tảo mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên khơng có ánh sáng.Q trình quang hợp thực vật tầng bị ngưng trệ Tất tượng gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thủy sinh, nghề nuôi trồng thủy sản, du lịch cấp nước Amoniac: Rất độc cho tôm, cá dù nồng độ nhỏ Nồng độ làm chết tơm, cá từ 1,2 ÷ mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ Amonia không vượt mg/l Các vi sinh vật: Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh trứng giun sán nguồn nước nguồn ô nhiễm đặc biệt Trong nước thải có nhiều loại virut (như virut đường ruột, virut viêm gan A…) loại giun sán (như sán gan, sán dây…) Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua nhân tố lây bệnh truyền dẫn bệnh dịch cho người bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính… Gây nhiễm đất: Đối với vùng đất xung quanh nhà máy, nước thải không xử lý xâm nhập vào đất phân hủy yếm khí chất hữu tạo nên loại chất độc như: H2S, CH4, NH3… Trong nhà máy chế biến thuỷ sản đơng lạnh có lượng nhỏ Clorine dùng để làm vệ sinh nhà xưởng sử dụng sinh Cl tán phát vào khơng khí gây hại đường hô hấp cho người lao động, nhiên lượng sử dụng không nhiều, khoảng 60 tấn/năm 1.4 Các phương pháp xử lý nước thải thủy sản Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích q trình xử lý nước thải khử tạp chất cho sau xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng mức chấp nhận theo tiêu đặt SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông Hiện có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác tuỳ thuộc vào đặc tính, lưu lượng nước thải mức độ làm mà người ta chọn phương pháp học, hố lí, hố học, sinh học hay tổng hợp phương pháp để xử lý 1.4.1 Xử lý phương pháp học Phương pháp dùng để xử lý sơ bộ, giúp loại bỏ tạp chất rắn kích cỡ khác có nước thải như: rơm cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo, giấy, dầu mỡ nổi, cát sỏi, vụn gạch ngói… hạt lơ lửng huyền phù khó lắng Các phương pháp xử lý học thường dùng: 1.4.1.1 Phương pháp lọc  Lọc qua song chắn, lưới chắn: Mục đích trình loại bỏ tạp chất, vật thơ chất lơ lửng có kích thước lớn nước thải để tránh gây cố trình vận hành xử lý nước thải Song chắn, lưới chắn lưới lọc đặt cố định hay di động, tổ hợp với máy nghiền nhỏ Thông dụng song chắn cố định  Lọc qua vách ngăn xốp: Cách sử dụng để tách tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà bể lắng loại chúng Phương pháp cho phép chất lỏng qua giữ pha phân tán lại, q trình xảy tác dụng áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngăn áp suất chân không sau vách ngăn 1.4.1.2 Phương pháp lắng  Lắng tác dụng trọng lực: Phương pháp nhằm loại tạp chất dạng huyền phù thô khỏi nước Để tiến hành trình người ta thường dùng loại bể lắng khác nhau: bể lắng cát, bể lắng cấp 1, bể lắng cấp Ở bể lắng cát, tác dụng trọng lực SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 10 Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông c  V X [30, tr 430] Suy ra: Qw =m3/ngày QW X r  Qc X c V X  Qtbngày X c  c 97,46 3200  910 17,5 10  2,18 X r  c 7000 10 Trong đó: V : thể tích bể aeroten, V = 97,46 m3 Xc : nồng độ chất rắn bay đầu hệ thống Xc = 0,7 × SS = 0,7 × 25 = 17,5 mg/l Xr : nồng độ chất rắn bay có bùn hoạt tính tuần hồn Xr = 0,7 × 10000 = 7000 mg/l  Tính lượng bùn tuần hồn: Hàm lượng bùn hoạt tính bể aeroten: mgSS/l , Xo + Qr MLSS  MLVSS 3200  4571,43 0,7 Qtbngày 0,7 Qe , Xe , Xu Qtbngày Qw, Xu Hình 3.3 Sơ đồ thiết lập cân sinh khối quanh bể aeroten : lưu lượng nước thải trung bình theo ngày vào bể, m3/ngày Qr: lưu lượng bùn tuần Qtbngày hoàn, m3/ngày Qw : lưu lượng bùn xả, m3/ngày Qe : lưu lượng nước đầu Xo : hàm lượng chất rắn lơ lửng bay đầu vào, Xo= mg/l Xu : hàm lượng SS lớp bùn lắng bùn tuần hoàn, mgSS/l Xe : nồng độ bùn sau qua bể lắng 2, mg/l X : hàm lượng bùn hoạt tính bể aeroten bậc một, mgSS/l Dựa vào cân sinh khối qua bể aeroten, xác định tỉ lệ bùn tuần hoàn dựa phương trình cân sinh khối: x Xo + Qr x Xr = (Q + Qr ) x ngày X Q Xo= Qr = x , chia vế cho , tbngày biểu thức triển khai sau: Q tb 4571,43X   0,84 10000  4571 X u ,43 X SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 44 Trong đó: Đồ án cơng nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng Q α: hệ số tuần hồn,  r Vậy lưu lượng bùn tuần hoàn là: Q Qr = × = 0,84 × 910= Qngày 764,4 m3/ngày = 31,85 m3/h CHƯƠNG tb Kiểm tra tải trọng thể tích LBOD tỉ số F/M: Kiểm tra tải trọng thể tích L BOD: Qtbngày S o 910 160,04  1,5 V 97,46 1000 LBOD = kgBOD5/m ×ngày Giá trị nằm khoảng cho phép (LBOD = 0,8 ÷ 1,9) [ tr 432 ] Kiểm tra tỉ số : F F So 160,04 M  0,47  X (2,57 / M 24) 3200 = -1 ngày Trị số nằm khoảng cho phép (= 0,2 ÷ 0,6) Trong đó: LBOD : tải trọng thể tích, kgBOD/m3×ngày So : nồng độ BOD5 vào, mg/l V : thể tích bể aeroten, m3 : thời gian lưu nước bể,  CHƯƠNG F M Tính tốn lượng khí cần thiết cho q trình bùn hoạt tính: Chọn hiệu suất chuyển hoá oxy thiết bị khuếch tán khí: E = 9%, hệ số an tồn f = để tính cơng suất thực tế máy thổi khí [ 11, tr 432 ] Hệ số sản lượng quan sát (Yobs) tính theo cơng thức: Y 0,4045  0,24 1   kd c   1   0,072 10  Yobs = mgVSS/mgBOD Lượng bùn sinh ngày theo VSS: P x = Yobs x x (BODvào – ngày BODra) Q Px = 0,24 x 910 x (160,04 – tb 14,31) x 10-3 = 31,83 kgVSS/ngày Khối lượng BODL tiêu thụ trình bùn hoạt tính: ×10-3 ngày M  Qtb ( S O  S ) BOD 910 (160,04  14,31) => 195,02  L 0,68 0,68 Nhu cầu oxy cho trình: = – 1,42 x Px = 1623,29 – 1,42 x 264,92 =>= 1247,1 kgO2/ngày MMo BOD L Mo2 SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 45 [13, tr 436] kgBODL/ngày M BODL  Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng Khơng khí có 25% trọng lượng oxy khối lượng riêng khơng khí 1,2 kg/m Lượng khơng khí lý thuyết cho q trình là: Mkk = m3/ngày Mo2 1247,1  4157 0,25 1,2 0,25 1,2 Kiểm tra lượng khơng khí cần thiết cho q trình xáo trộn hồn tồn: = 329,1 l/m3×phút q Trong đó: E: hiệu M kk 4157   1000 E V 0,09 97,46 1440 xuất chuyển hóa oxy thiết bị khuếch tán khí, E = 9% V: thể tích bể aeroten, V = 97,46 m3 Giá trị nằm khoảng cho phép q = (20 ÷ 40) l/m3.phút Vậy lượng khí cấp cho q trình bùn hoạt tính đủ cho nhu cầu xáo trộn hoàn toàn Lưu lượng cần thiết máy thổi khí: Qkk = m3/phút = 2,67 m3/s f Trong đó: M KK 4157 2   64,15 e 0,09 1440 : hệ số an tồn, = Bảng 3.12 Các thơng số tính tốn bể aeroten Thơng số Hiệu xử lý theo BOD5 hoà tan Hiệu xử lý toàn sơ đồ Thể tích bể Thời gian lưu nước bể Kích thước bể: Đơn vị % % m3 h Giá trị 91,05 81,25 97,46 2,57 - Chiều dài m 4,9 - Chiều rộng m 4,5 m m /ngày mgSS/l m3/h 4,5 2,18 4571,43 31,85 - Chiều cao Lượng bùn dư thải ngày Hàm lượng bùn hoạt tính bể Lượng bùn tuần hồn vào bể 3.10 Tính tốn bể lắng đợt Chọn tải trọng bề mặt thích hợp cho loại bùn hoạt tính 20 m3/m2.ngày tải trọng chất rắn kg/m2.h [ Bảng 9-12, tr 434 ] SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 46 f Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng Vậy diện tích bề mặt lắng theo tải trọng bề mặt là: AL= m2 Qtbngày 910  45,5 LA 20 Trong đó: : lưu lượng nước thải trung Qtbngày bình theo ngày, m3/ngày LA : tải trọng bề mặt, m3/m2×ngày Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là:  h  37,917 31Q ,85  3200 (Qtb  r ) MLSS 63,79 AS = m2 1000  LS0,7 Trong đó: : lưu lượng nước thải vào Qtbh theo giờ, = 37,917 m3/giờ Qr : lưu lượng bùn tuần hoàn, Qr = 31,85 m3/giờ LS : tải trọng chất rắn, LS = kgSS/m2xgiờ MLSS: lượng chất rắn lơ 3200 1000 0,7 lững, MLSS = kg/m3 Do AS > AL nên diện tích bề mặt theo tải trọng chất rắn diện tích tính tốn Đường kính bể lắng: D= = =9m 44 63A,S79  Đường kính ống phân phối trung tâm: d = 20% D = 0,29,01 = 1,8 m Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng hL = 3m Chọn chiều cao lớp bùn lắng hb = 1,5 m Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m Độ dốc đáy bể 8% [18, tr 434] Chiều cao tổng cộng bể: H = hL + hb + hbv = + 1,5 + 0,3 = 4,8 m Chiều cao ống phân phối trung tâm: h = 60 % hL= 0,6 × 3= 1,8 m  Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng: - Thể tích phần lắng:  V L   D  d hL  Thời gian lưu nước: SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 47  m3   9  1,8  3 183,2 Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông t = = = 2,65 183 V L,2 h 37,Q 917  31,85 tb  Qr Thể tích phần chứa bùn: Vb = AS x hb = 63,79 x 1,5 = 95,69 m3 Thời gian lưu giữ bùn bể: tb  Vb 95,69  3 Qw  Qr 2,18 / 24  31,85 Với Qw: Lượng bùn dư thải ngày Qw = 2,18 m3/ ngày Tải trọng máng tràn: 910 ,85 Qtbngày 31 Q r    D LS = = = 33,31 m3/m x ngày Giá trị nằm khoảng cho phép La < 500 m3/m.ngày [ 11, tr 435 ] Bảng 3.6 Các thơng số tính tốn bể lắng đợt Thơng số Đơn vị Giá trị - Đường kính M - Chiều cao m 4,8 - Đường kính M 1,8 - Chiều cao m 1,8 Thời gian lưu nước H 2,65 Thời gian giữ bùn bể H m3/m.ngày 33,31 Kích thước bể lắng: Kích thước ống phân phối trung tâm: Tải trọng máng tràn 3.11 Tính toán bể khử trùng Chọn thời gian lưu nước thải bể t = 40 phút [1, tr 468] Thể tích bể tiếp xúc: 37,917 Qtbh 40 60 SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 48 V = × t = = 25,28 (m3) Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng Chọn vận tốc dòng chảy bể tiếp xúc v = 2,5 m/phút Tiết diện ngang bể tiếp xúc: An = (m2) Qtbh 37,917  0,253 v 2,5 60 Giả sử chiều cao hữu ích bể tiếp xúc h = 0,9 m; chiều cao bảo vệ h bv = 0,3m Vậy chiều cao tổng cộng bể: H = h + hbv = 0,9 + 0,3 = 1,2 (m) Chiều rộng bể: B = (m) An 0,253  0,28 h 0,9 Chiều dài tổng cộng bể: V 25,28  100,32 B h 0,28 0,9 L = (m) Kiểm tra tỷ số L : B = 100,32: 0,28 = 358,29 (>10) [18, tr 468] Vậy việc chọn kích thước thích hợp Để giảm chiều dài xây dựng chia bể làm 10 ngăn chảy dích dắc Chiều rộng ngăn B = 0,28 m Chiều dài ngăn tính sau: L Lượng Clo tiêu V 25,28  10,03 m B h 10 0,28 0,9 10 thụ ngày là: MCl = 910 m3/ ngày x 10 mg/l = 9100 mg Clo/ ngày = 9,1 kg Clo/ ngày Bảng 3.8 Thơng số tính tốn bể khử trùng Thơng số Thời gian lưu nước Thể tích bể Vận tốc dòng chảy bể SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 49 Đơn vị phút m3 m/phút Giá trị 40 25,28 2,5 Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông m2 0,253 ngăn 10 - Chiều dài m 10,03 - Chiều rộng m 0,28 m kg/ngày 1,2 9,1 Tiết diện ngang bể Kích thước bể: - Số ngăn - Chiều cao Lượng Clo tiêu thụ ngày 3.12 Tính tốn bể chứa bùn Bể chứa bùn gồm ngăn : ngăn chứa bùn dư ngăn chứa bùn tuần hồn  Kích thước ngăn chứa bùn dư: - Lưu lượng bùn vào bể chứa bùn lượng bùn tươi từ bể lắng 1,2: Qdư = 1,89 + 2,18 = 4,07 m3/ngày Trong đó: 1,89 m3/ngày lượng bùn tươi từ bể lắng đợt 2,18 m3/ngày lượng bùn tươi từ bể lắng đợt - Thể tích ngăn chứa bùn dư: 4,07  Với t thời gian lưu V = Qdư x t = 24 4,07(m ) 24 bùn, chọn t = 24 - Ngoài lượng bùn dư từ bể lắng đợt 2, ngăn chứa bùn phải đủ lớn để chứa lượng bùn dư xả từ bể UASB sau định kì tháng Với lượng bùn dư sinh ngày bể UASB là: Wb = 0,146 m3/ngày, suy thể tích bùn dư sau tháng là: Vb = 0,146 m3/ngày x 60 ngày = 8,76 m3 Thể tích tổng cộng ngăn: Vtc = 4,07 + 8,76 = 12,83 m3 - Chiều cao tổng cộng ngăn chứa bùn: Htc = H + hbv = + 0,5 = 2,5 m Trong đó: H : Chiều cao ngăn chứa bùn Chọn H = 2m hbv : Chiều cao bảo vệ bể Chọn hbv = 0,5 m - Diện tích bề mặt bể: Vtc 12,83  6,42(m ) H SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 50 F= Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng Chọn tiết diện đáy hình chữ nhật Vậy kích thước ngăn H x B x L= 2m x 2m x 3.21m  Kích thước ngăn chứa bùn tuần hoàn - Lưu lượng vào ngăn chứa bùn tuần hoàn: Qth = Qr + Qd = 746,4 + 2,18 = 748,58 m3/ngày Thể tích ngăn chứa bùn tuần hoàn: 748,58 30  16(m ) 24 60 V = Qth x t = t: Thời gian lưu ngăn chứa bùn tuần hoàn Chọn t = 30(phút) Chọn chiều dài chiều cao ngăn thứ chiều rộng chiều cao ngăn thứ L = 2m, H =2m, Htc =2,5m - Chiều rộng ngăn chứa bùn tuần hoàn: V H L  16  4(m) 2 B= Vậy kích thước ngăn chứa bùn tuần hoàn là: B x L x H = 4m x 2m x 2m 3.13 Tính tốn bể nén bùn Lượng bùn tươi từ bể lắng 1,89 m3/ngày Lượng bùn dư từ bể lắng 2,18 m3/ngày Lượng bùn từ bể UASB 0,146 m3/ngày Vậy lưu lượng bùn cần xử lý ngày: Qb = 1,89 + 2,18 + 0,146 = 4,216 m3/ngày Diện tích bề mặt bể nén bùn tính theo cơng thức sau: F Qb 4,216  0,59 q 0,3 24 m2 Trong đó: q0: tải trọng tính tốn lên diện tích mặt thống bể nén bùn, m 3/m2×giờ Chọn q0 = 0,3 m3/m2×giờ ứng với nồng độ bùn hoạt tính khoảng 5000 ÷ 8000 mg/l [2, tr502] Đường kính bể nén bùn ly tâm: D F 0,59  0,75   SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 51 m Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng Trong đó: F: diện tích bể nén bùn Chiều cao cơng tác vùng nén bùn: m H q t 0,3 10 3 Trong đó: t: thời gian nén bùn, chọn t = 10 h [Bảng 3.12, tr154] Chiều cao tổng cộng bể nén bùn ly tâm: m H TC H  h1  h2  h3 3  0,4  0,3  4,7 Trong đó: h1: khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h1= 0,4 m h2: chiều cao lớp bùn lắp đặt thiết bị gạt bùn đáy, h2 = 0,3 m h3: chiều cao tính từ đáy bể đến mức bùn, h3 = m [13, tr 155] Tốc độ quay hệ thống gạt 0,75 ÷ giờ-1 Độ nghiêng đáy bể nén bùn tính từ thành bể đến hố thu bùn dùng hệ thống gạt, i = 0,01 Bùn nén xả định kỳ áp lực tĩnh 0,5 ÷ 1,0 m Bảng 3.8 Các thơng số bể nén bùn Thơng số Diện tích bề mặt nén bùn Kích thước bể: Đơn Giá vị trị m - Đường kính m - Chiều cao m Tốc độ quay hệ thống gạt Độ nghiêng đáy bể SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 52 0,59 0,75 4,7 -1 0,75 ÷ 0,01 Đồ án cơng nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng 3.14 Tính tốn máy ép bùn Lưu lượng cặn đến lọc ép dây đai: 100  P1 4,216 100  99,2 qb Qb    0,0281 100  P2 24 100  95 (m3/h) [22, tr 502] Trong đó: P1 độ ẩm bùn trước nén P1 = 99,2% P2 độ ẩm bùn nén bể lắng P2 = 95% Qb lưu lượng bùn cần xử lý ngày Qb = 4,216 m3/ngày Giả sử hàm lượng bùn sau nén C = 50 kg/m3 [1, tr 510] Vậy lượng cặn đưa đến máy: (kg/h) = 33,72 Q C q b 50 0,0281 1,405 (kg/ngày) Suy lượng cặn đưa đến máy tuần 236,04 kg Với chế độ làm việc tuần máy ép làm việc ngày với giờ/ngày Vậy lượng cặn đưa đến máy giờ: 236,04 G 29,5 8 (kg/h) Tải trọng cặn m rộng băng tải dao động khoảng 90 ÷ 680 (kg/m chiều rộng băng.giờ) Chọn băng tải có suất 90 kg/m.h Chiều rộng băng tải: G 29,5 b  0,33 Vậy chọn máy có chiều rộng 90 90 băng 0,5 m suất 90 kg/m rộng.h SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 53 (m) Đồ án công nghệ CHƯƠNG 4: GVHD: TS.Bùi Xuân Đông CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ UASB 4.1 Tổng quan cấu tạo bể UASB 4.1.1 Tổng quan bể UASB UASB tên viết tắt cụm từ Upflow Anaerobic Sludge Blanket – có nghĩa bể xử lí sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn lơ lửng kỵ khí Bể UASB nghiên cứu phát triển vào cuối năm 1970 Tiến sĩ Gatze Lettinga đồng nghiệp trường đại học Wageningen (Hà Lan) Lúc đầu công nghệ UASB xây dựng thí điểm để xử lý nước thải nhà máy sản xuất đường từ củ cải Hà Lan Sau cơng nghệ nhanh chóng phát triển ứng dụng quy mô lớn xử lý nước thải cho nhà máy đường, chế biến tinh bột khoai tây ngành công nghiệp thực phẩm khác nhà máy tái chế giấy khắp đất nước Hà Lan vào cuối năm 1970 Năm 1980, công nghệ UASB công bố ứng dụng rộng rãi giới UASB công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học kỵ khí ứng dụng rộng rãi giới đặc điểm sau: - Cả ba trình: Phân hủy – Lắng bùn – Tách khí lắp đặt chung cơng trình - Tạo thành loại bùn hạt kỵ khí có mật độ VSV cao tốc độ lắng vượt xa so với lớp bùn hiếu khí lơ lửng Đặc tính bể UASB xử lý chất hữu có hàm lượng cao khơng triệt để Do đó, nước thải có hàm lượng BOD cao sơ đồ cơng nghệ, vị trí bể UASB thường đặt trước bể hiếu khí Aerotank nhằm để xử lý triệt để chất hữu có nước thải, bể UASB xử lý BOD giảm mức độ định, khơng triệt để, bể Aerotank xử lý chất hữu có nồng độ thấp đạt hiệu cao Do bể UASB thường đặt trước bể hiếu khí 4.1.2 Cấu tạo bể UASB SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 54 Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng Hình 4.1 Cấu tạo bể UASB  Bể UASB chia thành vùng chính: - Vùng chứa bùn phân hủy kỵ khí: (chiếm khơng q 60% thể tích bể) Là lớp bùn hoạt tính chứa VSV kỵ khí có khả phân hủy hợp chất hữu cơ, nước thải vào cho chảy qua lớp bùn để xử lý - Vùng lắng: nằm phía lớp bùn kỵ khí Nước thải sau phân hủy di chuyển lên vùng để thực q trình lắng cặn Ngồi có hệ thống phân phối nước vào, hệ thống thu nước ra, hệ thống thu khí vách ngăn số hệ thống phụ trợ khác 4.2 Nguyên lý hoạt động bể UASB Bể UASB hoạt động dựa vào phân hủy hợp chất hữu VSV kỵ khí bám dính lơ lửng bể Nước thải sau xử lý qua cơng trình phía trước, điều chỉnh pH thích hợp bơm vào theo hệ thống ống dẫn phân phối đáy bể Sau nước SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 55 Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông thải di chuyển từ lên, qua lớp bùn hạt lơ lửng đáy bể với vận tốc trì khoảng 0,6 – 0,9 m/h ( thực tế 0,9 – 1,1m/h) Quá trình xử lý xảy hỗn hợp bùn kỵ khí phân bố đáy bể tiếp xúc với chất hữu hòa tan có nước thải, hấp phụ, phân hủy chuyển hóa chúng thành hợp chất khí: 70 – 80% CH4, 20 – 30% CO2 số khí khác Bọt khí sinh q trình phân hủy có xu hướng lên kéo theo hạt bùn lên Khi lên tới mặt nước, nhờ hệ thống tách pha rắn – lỏng – khí, bọt khí bị tách vào hệ thống thu khí bể, hạt bùn chìm xuống lại lớp bùn đáy bể Quá trình gây nên xáo trộn tuần hoàn cục lớp bùn lơ lửng bể Sau trình phân hủy lớp bùn kỵ khí đáy bể, hỗn hợp bùn nước thải phân hủy di chuyển qua vách ngăn vào vùng lắng phía bể Tại đây, hạt bùn bị lắng xuống qua khe hở vách ngăn, tuần hoàn trở lại bể Nước sau lắng thu qua hệ thống máng cưa máng tràn bể để qua cơng trình xử lý tiếptheo cần thiết Khí sinh trình phân hủy vào hệ thống thu khí, dự trữ để phục vụ cho mục đích khác (sản xuất điện, làm nhiên liệu đốt,…) Sau thời gian, vận hành liên lục bể phát triển VSV kỵ khí, lượng bùn bể tăng lên Do sau thời gian vận hành, cần phải loại bỏ lớp bùn già đáy bể Hiệu suất bể UASB bị phụ thuộc vào yếu tố như: nhiệt độ, pH, chất độc hại nước thải… KẾT LUẬN Trước xu phát triển mạnh mẽ kinh tế đất nước, việc đảm bảo phát triển bền vững cần thiết phải đôi với bảo vệ môi trường Đặc biệt xu nay, vấn đề bảo vệ môi trường trở thành vấn đề mạng tính tồn cầu, cần chung tay tất nước, toàn nhân loại SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 56 Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xuân Đông Ngành công nghiệp chế biến thủy sản nói chung ngành có nguy nhễm cao, cần thiết có hệ thống xử lí nước thải để xử lí trước thải mơi trường Với hệ thống xử lí thiết kế trên, nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh sau xử lí đạt tiêu chuẩn chất lượng loại A – theo QCVN 40:2011/BTNMT, đủ điều kiện thải ngồi mơi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Lâm Minh Triết – Nguyễn Thanh Hùng – Nguyễn Phước Dân, Xử lí nước thải thị cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình, NXB ĐHQG Tp HCM, 2008 SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 57 Đồ án công nghệ GVHD: TS.Bùi Xn Đơng TS Trịnh Xn Lai, Tính tốn – thiết kế cơng trình xử lí nước thải, NXB Xây Dựng, 2000 PGS TS Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 Trịnh Xn Lai, Nguyễn Trọng Dương, Xử lí nước thải cơng nghiệp, NXB Xây Dựng Hà Nội, 2005 QCVN 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp http://voer.edu.vn/bai-viet/kinh-te/vai-tro-cua-xuat-khau-thuy-san.html http://xulymoitruong.com/xu-ly-nt-che-bien-thuy-hai-san-4889/ http://vi.scribd.com/doc/44910740/81/III-3-2-Tinh-toan-thi%E1%BA%BFt-k %E1%BA%BF-b%E1%BB%83-UASB http://vi.scribd.com/doc/73709424/Noi-Dung-Hoan-Chinh 10 http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/do-an-xu-ly-nuoc-thai-thuy-san.489063.html SVTH: Nguyễn Văn Lãnh – 08SHTrang 58