Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt nam CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NỘI DUNG ĐỒ ÁN PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt nam ĐẶT VẤN ĐỀ: Để đáp ứng cho đòi hỏi ngày cao người, hoạt động sản xuất kinh tế phát triển cách nhanh chóng mạnh mẽ Tuy nhiên, điều lại phát sinh tiêu cực đến mơi trường, làm suy thối mơi trường đất, nước , khơng khí, làm cạn kiệt tài ngun thiên nhiên, ảnh hưởng đấn hệ sinh thái Bản thân người phải gánh chịu hệ từ việc làm như: khan nguồn nước sạch, lũ lụt, hạn hán… Do đó, ngày vấn đề liên quan đến môi trường không xa lạ với người, cịn trở thành vấn đề cấp bách cần thiết toàn cầu Trong năm gần đây, với xu thề hội nhập phát triển kinh tế khu vực Thế giới, tốc độ cơng nghiệp hóa Việt Nam ngày phát triển, nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất đời, nhiều ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp nơng nghiệp phát triển mạnh Vì thế, ngày khối lượng nước thải không nhỏ thải nguồn tiếp nhận mà chưa qua hệ thống xử lý Điều làm môi trường ngày bị ô nhiễm trầm trọng Để tiếp tục phát triển kinh tế – xã hội – mơi trường cách bền vững biện pháp bảo vệ môi trường phải quan tâm thực mức Việc đặt tiêu chuẩn môi trường thực Luật Môi trường điều cần thiết môi trường sống sức khỏe cộng đồng.Chính mà việc lựa chọn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho cơng ty xí nghiệp vấn đề cấp bách sách bảo vệ mơi trường nước ta MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Lựa chọn công nghệ thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho công ty TNHH SUNYAD với công suất 40m3/ngày nhằm giảm thiểu tiêu nhiễm có nước thải Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại A TCVN 5945 – 1995 NỘI DUNG ĐỒ ÁN: - Trình bày khái quát phương pháp công nghệ xử lý nước thải - Tìm hiểu tình hình chung công ty TNHH SUNYAD SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cơng ty Sunyad – Việt nam - Tìm hiểu nguồn phát sinh ô nhiễm từ hoạt động Cơng ty - Lựa chọn quy trình xử lý nước thải thích hợp cho Cơng ty - Tính tốn thiết kế hạng mục cơng trình hệ thống xử lý nước thải - Tính tốn chi phí đầu tư, quản lý vận hành, giá thành xử lý 1m3 nước thải PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN: - Thu thập xử lý tài liệu cần thiết cho đề tài cách thích hợp - Tham khảo đề tài liên quan thực - Các Website có liên quan - Sự hướng dẫn giáo viên phụ trách - Ngồi thơng tin có phần nhờ giúp đỡ bạn bè - Nghiên cứu lý thuyết xử lý nước thải ngồi nước - Xử lý thơng tin đưa vào chương trình tin học: word, autocad GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU: Đề tài tập trung nghiên cứu, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt cơng ty để đưa biện pháp xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường Thời gian thực đề tài: từ ngày 04/10/2006 đến ngày 27/12/2006 SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt nam CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 NGUỒN GỐC VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt nam 1.1 NGUỒN GỐC VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT: 1.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt nước xả bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt người như: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Nước thải sinh hoạt thường thải từ hộ, quan, xí nghiệp, trường học, bệnh viện, chợ, cộng trình cơng cộng khác sở sản xuất 1.1.2 Đặc tính nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi: cặn hữu cơ, chất hữu hịa tan (thơng qua tiêu BOD 5, COD), chất dinh dưỡng (Nitơ, Phospho), vi trùng gây bệnh (E.Coli, Coliform,…) 1.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT: Mức độ cần thiết xử lý nước thải phụ thuộc vào: - Nồng độ nhiễm bẩn nước thải - Khả tự làm nguồn tiếp nhận - Yêu cầu mặt vệ sinh môi trường Để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải tính tốn thiết kế cơng trình đơn vị hệ thống xử lý nước thải, trước tiên cần phải biết thành phần tính chất nước thải Thành phần nước thải chia làm nhóm chính: thành phần vật lý thành phần hóa học Thành phần vật lý: Biểu thị dạng chất bẩn có nước thải kích thước khác nhau, chia làm nhóm: - Nhóm 1: gồm chất khơng tan chứa nước thải dạng thô (vải, giấy, cây, sạn, sỏi, cát,…) dang lơ lửng (δ > 10-1mm) chất dạng huyền phù, nhũ tương, bọt (δ = 10-1 ÷ 10-4mm) - Nhóm 2: gồm chất bẩn dạng keo (δ = 10-4 ÷ 10-6mm) - Nhóm 3: gồm chất bẩn dạng hịa tan (có δ < 10 -6mm), chúng dang ion hay phân tử: hệ pha, dung dịch thật SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt nam Thành phần hóa học:biểu thị dạng chất bẩn nước thải có tính chất hóa học khác nhau, chia làm nhóm: - Nhóm 1: thành phần vơ cơ: cát, sét, xỉ, oxit vô cơ, ion muối phân ly… (khoảng 42% nước thải sinh hoạt) - Nhóm 2: thành phần hữu cơ: chất có nguồn gốc từ động thực vật, cặn bã tiết… (khoảng 58%) Các chất chứa Nitơ: urê, protein, amin, axit amin Các hợp chất nhón Hidrocacbon: mỡ, xà phịng, celllulose… Các hợp chất có chứa Phospho, lưu huỳnh 1.3 Nhóm 3: thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn… TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI: Các loại nước thải chứa tạp chất gây ô nhiễm khác nhau, từ loại chất rắn khơng tan đến loại chất khó tan tan nước, xứ lý nước thải loại bỏ tạp chất đó, làm lại nước tái sử dụng thải vào nguồn Để đạt mục đích đó, thường dựa vào đặc điểm loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp Thường có phương pháp xử lý sau: - Xử lý phương pháp học - Xử lý phương pháo hóa lý - Xử lý phương pháp sinh học 1.3.1 Phương pháp học: Xử lý học nhằm mục đích: tách chất khơng hịa tan, vật chất lơ lửng có kích thước lớn như: sỏi, cát, mảnh kinh loại, thủy tinh, tạp chất nổi,… phần chất dạng keo khỏi nước thải Điều hịa lưu lượng nồng độ chất nhiễm nước thải Xử lý học giai đoạn chuẩn bị cho q trình xử lý hóa lý xử lý sinh học 1.3.1.1 Song chắn rác, lưới chắn rác: Nước thải dẫn váo hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác thiết bị nghiền rác Tại thành phần rác có kích thước lớn như: vỏ hộp, bao SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt nam nylon, đá cuội… giữ lại Nhờ tránh làm tắc bơm, đường ống kênh dẫn Đây bước quan nhằm đảm bảo an toàn điều kiện làm việc thuận lợi cho hệ thống xử lý nước thải 1.3.1.2 Bể lắng cát: Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, đá cuội tạp chất vô khác có kích thước từ 0.2 ÷ 2mm khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống ảnh hưởng đến cơng trình sinh học phía sau Bể lắng cát thường có loại: lắng cát ngang, lắng cát thổi khí, lắng cát tiếp tuyến Ngồi cịn có bể lắng cát đứng khơng thơng dụng Cát từ bể lắng cát đưa phơi khô sân phơi cát cát khô thường sử dụng lại cho mục đích xây dựng 1.3.1.3 Bể lắng: Bể lắng có nhiệm vụ lắng hạt cặn lơ lửng có trọng lượng riêng lớn trọng lượng riệng nước, cặn hình thành trình keo tụ tạo thành (bể lắng đợt 1) cặn sinh trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2) Theo chiều dòng chảy, bể lắng phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng radian 1.3.1.4 Bể điều hịa: Bể điều hịa có nhiệm vụ trì dịng thải nồng độ vào cơng trình xử lý, khắc phục cố vận hành dao động nồng độ lưu lượng nước thải gây ra, đồng thời nâng cao hiệu suất trình xử lý sinh học 1.3.1.5 Bể lọc: Bể lọc xây dựng để tách tạp chất có kích thước nhỏ khơng thể loại phương pháp lắng Quá trình lọc trước sử dụng xử lý nước thải thường sử dụng trường hợp nước sau xử lý địi hỏi có chất lượng cao: Để tăng hiệu suất công tác cơng trình xử lý học dùng biện pháp thống gió sơ bộ, thống gió đơng tụ sinh học, hiệu xử lý đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng 40 ÷ 45% theo BOD SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt nam Trong số cơng trình xử lý học phải kể đến bể tự hoại, bể lắng vỏ, bể lắng có ngăn phân hủy cơng trình vừa để lắng, vừa để phân hủy cặn lắng Đơi người ta cịn tách hạt lơ lửng cách tiến hành lắng chúng tác dụng lực ly tâm xyclon thủy lực hay máy ly tâm 1.3.2 Phương pháp hóa lý: 1.3.2.1 Keo tụ: Các hạt cặn có kích thước nhỏ 10-4mm thường tự lắng mà tồn trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ hạt cặn lơ lửng phải dùng đến biện pháp xử lý học kết hợp với biện pháp hóa học tức cho vào nước cần xử lý chất phản ứng để tạo hạt keo có khả kết dính lại với liên kết hạt lơ lửng nước tạo thành cặn lớn có trọng lượng đáng kể Do cặn tạo thành dễ dàng lắng xuống bể lắng Để thực trình keo tụ, người ta cho vào nước chất keo tụ thích hợp như: phèn nhôm Al 2(SO4)3, phèn sắt loại FeSO4, Fe2(SO4)3 FeCl3 Các loại phèn đưa nước dạng dung dịch hòa tan 1.3.2.2 Tuyển nổi: Bể tuyển dùng để tách tạp chất (ở dạng lắng lỏng) phân tán không tan, tự lắng khỏi nước Ngồi cịn dùng để tách hợp chất hòa tan chất hoạt động bề mặt gọi bể tách bọt hay làm đặc bọt Quá trình tuyển thực cách sụt bọt khí nhỏ vào pha lỏng Các bọt khí kết dính với hạt cặn, khối lượng riêng tập hợp bọt khí cặn nhỏ khối lượng riêng nước, cặn theo bọt khí lên bề mặt Tùy theo phương thức cấp khí vào nước, q trình tuyển bao gồm dạng sau: - Tuyển phân tán khí (Dispersed Air Flotation) - Tuyển chân không (Vacuum Flotation) - Tuyển khí hịa tan (Dissolved air Flotation) 1.3.2.3 Hấp phụ: Phương pháp hấp phụ ứng dụng rộng rãi để làm nước thải triệt để khỏi chất hữu hòa tan sau xử lý phương pháp sinh học, SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt nam nồng độ chúng không cao không bị phân hủy vi sinh vật hay chúng độc Ưu điểm phương pháp hiệu cao 80 ÷ 95% có khả xử lý nhiều chất nước thải đồng thời có khả thu hồi chất Quá trình hấp phụ thực cách cho tiếp xúc pha khơng hịa tan pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí pha lỏng Dung chất (chất bị hấp thụ) qua từ pha lỏng (pha khí) đến pha rắn nồng độ dung chất dung dịch cân Các chất hấp phụ thường sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạt cưa, silicegen, keo nhơm 1.3.2.4 Trao đổi ion: Phương pháp khử tương đối triệt để tạp chất trạng thái ion nước như: Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn,… hợp chất Asen, Phospho, Cyanua, chất phóng xạ Phương pháp cho phép thu hồi chất có giá trị đạt mức độ làm dùng nhiều việc tách muối xử lý nước thải 1.3.2.5 Đializ – Màng bán thấm: Phương pháp tách chất tan khỏi hạt keo cách dùng màng bán thấm Đó màng xốp đặc biệt khơng cho hạt keo qua 1.3.2.6 Trích ly: Phương pháp tách chất bẩn hịa tan khỏi nước thải dung mơi với điều kiện dung mơi khơng tan nước độ hịa tan chất bẩn dung mơi cao nước 1.3.2.7 Chưng bay hơi: Phương pháp chưng nước thải để chất hịa tan bay lên theo nước Ví dụ: người ta chưng nước thải nhà máy hóa cốc cho phenol bay theo nước 1.3.3 Các phương pháp hóa học: 1.3.3.1 Phương pháp trung hịa: Nhằm trung hịa nước thải có pH cao thấp nhằm tạo điều kiện cho q trình xử lý hóa lý xử lý sinh học SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC CẢNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt nam Mặc dù trình đơn giản mặt nguyên lý gây số vấn đề thực tế như: giải phóng chất nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét, xỉ thiết bị máy móc Vơi (Ca(OH)2) thường sử dụng rộng rãi bazơ để xử lý nước thải có tính axit, axit sulfuric (H2SO4) chất tương đối rẽ tiền dùng xử lý nước thải có tính bazơ 1.3.3.2 Phương pháp oxy hóa – khử: Phương pháp dùng để khử trùng nước thải Chuyển nguyên tố hòa tan sang kết tủa hay nguyên tố hòa tan sang thể khí Biến đổi chất lỏng khơng phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản có khả đồng hóa vi khuẩn Loại bỏ kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As,… số độc chất Cyanua Các chất oxy hóa thơng dụng: Ozon (O 3), Chlorine (Cl2), Kali permanganate (KMnO4), Hydroperoxide (H2O2) Quá trình thường phụ thuộc rõ rệt váo pH diện chất xúc tác 1.3.3.3 Kết tủa hóa học: Kết tủa hóa học thường dùng để loại trừ kim loại nặng nước Phương pháp kết tủa hóa học thường sử dụng phương pháp tạo kết tủa với soda sử dụng để kết tủa kim loại dạng Hydroxide (Fe(OH)3), Carbonate (CdCO3) 1.3.4 Phương pháp sinh học: Phương pháp sinh học thường sử dung để xử lý chất hữu hịa tan có nước thải số chất vô cơ: H 2S, sulfide, amonia,… dựa sở hoạt động vi sinh vật Vi sinh vật sử dụng chất hữu số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng phát triển Các trình xử lý sinh học phương pháp kỵ khí hiếu khí xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Trong trình xử lý nhân tạo người ta tạo SVTH: PHAN THỊ TRÚC GIANG Trang 10