Thiết kế hệ thống AAO xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản

Báo cáo tính toán dây chuyền công nghệ xử lý nước thải AAO của nhà máy chế biến thủy sản công suất 500m3ngày Học phần Đồ án 2 Sinh viên K62 ĐH Bách Khoa Hà NộiNội dung tính toán: Song chắn rác Bể lắng sơ bộ Bể điều hòa Bể yếm khí Bể thiếu khí Bể hiếu khí Bể lắng bùn Bể khử trùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài: Thiết kế hệ thống thiết bị xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản Giáo viên hướng dẫn: TS Vũ Kiêm Thủy Sinh viên thực Tống Khánh Linh MSSV 20174835 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh Hà Nội - 12/2020 MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN 1: NGUỒN GỐC, ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN 1.1 Nguồn gốc phát sinh chất ô nhiễm 1.2 Thành phần nước thải 1.3 Tác động đến với sức khỏe người 1.4 Thông số đặc trưng nước thải PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải thủy sản 6 2.2 Thiết kế bể/thiết bị hệ thống xử lý nước thải đề ra8 2.2.1 Song chắn rác 2.2.2 Bể lắng sơ 10 2.2.3 Bể điều hòa 10 2.2.4 Hệ thống bể xử lý sinh học AAO 12 2.2.5 Bể lắng bùn 23 2.2.6 Bể khử trùng nước thải Clo 24 KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh MỞ ĐẦU Nước ta từ lâu xem có vị trí địa lý thuận lợi với nửa đường biên tiếp giáp biển (ước tính 3260 km) Điều mở diện tích biển rộng lớn thuộc quyền sở hữu Việt Nam Cụ thể, vùng nội thuỷ lãnh hải rộng 226000 km2, vùng biển đặc quyền kinh tế rộng triệu km với 4000 đảo, tạo nên 12 vịnh, đầm phá với tổng diện tích 1160km che chắn tốt dễ trú đậu tàu thuyền Cùng với thuận lợi to lớn tự nhiên trình độ hoạt động khai thác đánh bắt ngày tiên tiến, tiến khiến cho ngành thủy sản luôn nắm giữ vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Tuy nhiên, hướng đến phát triển kinh tế bền vững phải đảm bảo bảo vệ môi trường song song với phát triển công nghiệp Nước thải ngành công nghiệp thủy sản không xử lý nghiêm ngặt thải sông, hồ gây tượng phú dưỡng nồng độ N (nito), P (photpho) cao Không thế, dầu mỡ chất hữu chứa nước thải làm giảm lượng oxi hòa tan nước, hệ sinh vật sống nước tơm, cá, chết thiếu oxi để hơ hấp Hiểu tình hình đó, việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản tối ưu giúp bảo vệ môi trường nơi xả thải, chí tái sử dụng nguồn nước trở lại quy trình sản xuất nhà máy làm nước cấp sinh hoạt cho công nhân Đồ án tập trung thiết kế hệ thống xử lý sinh học AAO (anerobicanoxic-oxic) giúp loại bỏ phần lớn thành phần chất hữu cơ, N, P nước thải Kết hợp với thiết bị loại bỏ SS (suspended solid), khử trùng, giúp cho nước sau quy trình xử lý đạt thơng số đầu theo QCVN112015/BTNMT-cột A (quy chuẩn cho nước cấp sinh hoạt) Cấu trúc đồ án gồm phần: - Phần 1: Nguồn gốc, đặc trưng nước thải thủy sản - Phần 2: Thiết kế thiết bị - Phần 3: Tính tốn thiết bị phụ trợ Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh PHẦN 1: NGUỒN GỐC, ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN 1.1 Nguồn gốc phát sinh chất ô nhiễm * Dây chuyền công nghệ chế biến thủy sản: Phân loại Xử lý Nước Loại bỏ phần không cần thiết Rửa Nước thải Làm Xếp khuôn Nước Lạnh đông Nước Ra khuôn Nước thải Đóng gói Trữ đơng Hình 1: Dây chuyền cơng nghệ chế biến thủy sản * Từ dây chuyền công nghệ ta nhận thấy nước thải phát sinh từ công đoạn sau: - Công đoạn rửa làm thủy sản sau sơ chế Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh - Công đoạn bảo quản nguyên liệu: nguyên liệu làm lạnh để giữ tươi lâu lượng nước đá tan tạo thành nước thải - Công đoạn khuôn sản phẩm sau đông lạnh: công đoạn tách sản phẩm khỏi khuôn sau đông lạnh, việc làm tan chảy đá → tạo thành nước thải Ngoài ra, nước thải từ nhà máy chế biến thủy sản phát sinh từ nguồn: - Nước rửa thiết bị, nhà xưởng, dụng cụ, máy móc, - Nước từ việc làm nguội máy móc, phá băng dàn lạnh - Nước thải sinh hoạt công nhân 1.2 Thành phần nước thải - Chất rắn: vỏ tơm, vỏ sị, vây cá, nội tạng, phát sinh từ trình sơ chế thủy sản - Chất hữu cơ: phần lớn cacbohydrat, protein, chất béo, từ thịt, máu, mỡ hải sản - Vi sinh vật: vi khuẩn gây bệnh, trứng giun sán, 1.3 Tác động đến với sức khỏe người Nước thải chế biến thủy sản thải mơi trường làm: - Giảm lượng oxi hịa tan nước → chết sinh vật sống nước, nước tự làm - NH3 nước thải gây độc cho tôm cá dù nồng độ nhỏ từ 1-3 mg/L - N P nước thải nguồn dinh dưỡng cho tảo, lượng N P tổng cao làm bùng nổ tảo - Chất rắn lơ lửng nước làm đục nước → ánh sáng truyền qua nước làm chết thực vật sống nước - Những vi sinh vật có hại phát triển gây bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, - Khí sinh từ q trình phân hủy yếm khí nước thải H 2S (ảnh hưởng đến sức khỏe người hít nhiều), CH4 (khí gây hiệu ứng nhà kính, nhiễm mơi trường), 1.4 Thông số đặc trưng nước thải Sưu tầm số liệu thông số nước thải: Bảng 1: Thông số ô nhiễm nước thải thủy sản từ nhiều nguồn Chỉ tiêu Tổng cục môi Báo mạng Cty chế biến thủy trường thống sản Seaspimex Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh pH SS (mg/L) COD (mgO2/L) BOD5 (mgO2/L) N tổng (mg/L) P tổng (mg/L) Dầu mỡ (mg/L) kê năm 2009 5,9-9 100-300 694-2070 391-1539 30-100 3-50 100 6-8 388-452 1500-2000 1000-1800 120-160 6-10 150-250 HCM 6,6-7,2 300-500 1500-2800 1000-1800 120-160 6-10 30-60 → Tổng hợp: Bảng 2: Thông số nước thải thủy sản tổng hợp cho đồ án STT Chỉ tiêu Giá trị QCVN 11-2015 BTNMT/ Cột A pH 6-9 6-9 SS (mg/L) 500 50 COD (mgO2/L) 2800 75 BOD5 (mgO2/L) 1800 30 N tổng (mg/L) 160 30 P tổng (mg/L) 50 10 Dầu mỡ (mg/L) 250 10 - Công suất nước thải: 500 m3/ngày Như vậy, thông số cần quan tâm xử lý là: SS, chất hữu cơ, N, P dầu mỡ PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải thủy sản Do có nước thải thủy sản có thơng số BOD 5, COD cao sử dụng bể xử lý sinh học quy trình xử lý cần thiết Hệ thống bể AAO lựa chọn kết hợp bể xử lý sinh học giúp oxi hóa gần hồn tồn lượng chất hữu có nước thải Cụ thể, bể yếm khí đặt giúp xử lý lượng lớn chất hữu không làm phát sinh nhiều bùn thải (như xử lý hiếu khí) tích lũy P vi sinh vật yếm khí vào sinh khối làm giảm lượng P có nước Bể hiếu khí đặt cuối oxi hóa lượng chất hữu cịn lại sau bể xử lý trước đồng thời nitrat hóa NH3/NH4+ thành NO3- tuần hồn lại bể thiếu khí Ở bể thiếu khí, vi khuẩn Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh phản nitrat hóa chuyển hóa NO 3- thành N2 bay trở lại khơng khí giúp làm giảm nồng độ N nước Các thông số SS, coliform, xử lý bể lắng bể khử trùng Cụ thể dây chuyền xử lý nước bố trí sơ đồ bên dưới: Nước thải Tách dầu mỡ Song chắn rác Bể lắng Bể điều hịa Bể yếm khí Bùn tuần hồn Bể thiếu khí Bể hiếu khí Nước tuần hồn Bể lắng bùn Bể khử trùng Nước Hình 2: Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải thủy sản * Thuyết minh công nghệ: Nước thải sau thu gom phải chuyển vào bể tách dầu mỡ trước tiên để tránh làm bẩn tắc nghẽn đưa nước sang công đoạn Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh xử lý Do nước thải chế biến thủy sản chứa nhiều chất rắn kích thước lớn vây cá, mang, xương, chí ruột, gan, phẩn thải bỏ từ q trình sơ chế thủy sản, vậy, nước thải đưa qua song chắn rác để loại bỏ chất rắn có kích thước lớn 5mm Sau nước chày sang bể lắng để loại bỏ chất rắn kích thước nhỏ mm Trước đưa vào công đoạn xử lý chất hữu cần ổn định lại lưu lượng dịng nước thơng qua bể điều hịa Nước sau công đoạn xử lý sinh học lẫn nhiều bùn hoạt tính, bể lắng bùn cần thiết để loại bỏ chúng (Bùn lắng phần tuần hồn lại bể yếm khí, phần thải bỏ) Sau sơ đồ bể khử trùng giúp loại bỏ vi sinh vật gây bệnh Nước qua bể khử trùng đạt chuẩn theo QCVN11-2015/BTNMT sử dụng làm nước cấp sinh hoạt 2.2 Thiết kế bể/thiết bị hệ thống xử lý nước thải đề * Xử lý số liệu sơ bộ: - Lưu lượng nước thải ngày: Q = 500 m3/d - Lưu lượng nước thải trung bình 1h: - Lưu lượng nước thải lớn 1h: Trong đó: Kmax = 2,5 [7] hệ số khơng điều hịa lớn - Lưu lượng nước thải nhỏ 1h: đó: Kmin = 0,38 [7] hệ số khơng điều hịa nhỏ 2.2.1 Song chắn rác * Giới thiệu song chắn rác: Song chắn rác có nhiệm vụ giữ lại tạp chất có kích thước lớn, trường hợp nước thải thủy sản xương cá, nội tạng động vật, vỏ tôm, mang cá, phần bị loại bỏ sơ chế thủy sản Đây thường cơng trình thành phần trạm xử lý nước thải Cấu tạo song chắn thường gồm thành kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình trịn, bầu dục, Loại song chắn rác tính toán đồ án sử dụng song chắn thu gom rác thủ cơng * Tính tốn song chắn rác: - Số khe hở song chắn rác: Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh Lưu lượng nước cực đại qua song chắn rác: Trong đó: v vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s), chọn v = 0,5 m/s [1,113] l khoảng cách khe hở (m), chọn l = 0,005 m [1,113] hl chiều sâu lớp nước song chắn rác (m), chọn hl = 0,3 m [1,113] K hệ số tính đến mức độ cản trở dịng chảy hệ thống cào rác, K = 1,05 [1,113] - Số chắn rác = n-1 = 20-1 = 19 - Chiều rộng song chắn rác: Bs = s(n-1)+(l.n) = 0,005(20-1)+(0,005.20) = 0,195 (m) [1,114] s bề rộng chắn rác (m), chọn s = 0,005 m - Kiểm tra tính tốn: Kiểm tra vận tốc dịng chảy trước song chắn rác để khắc phục khả đọng cặn: Trong đó: hmin chiều cao lớp nước song chắn rác (m), chọn hmin = 0,4 m vmin < 0,4 m/s để tránh tình trạng đóng cặn rác song chắn - Tổn thất áp lực song chắn rác: Trong đó: K1 hệ số tính đến tăng tổn thất vướng mắc rác song chắn, chọn K = [1,114] g gia tốc trọng trường (m/s2), g = 9,81 m/s2 ƺ hệ số sức cản cục song chắn rác xác định theo cơng thức: α góc nghiêng song chắn rác Chọn song chắn rác thủ công nên α = 60o β hệ số phụ thuộc vào tiếp diện ngang song chắn, chọn β = 1,83 [1,115] vmax vận tốc dòng chảy lớn qua song chắn rác (m/s) xác định theo công thức: - Chiều cao song chắn rác: H = hl+hg+hbv = 0,3+0,2+0,015 = 0,52 (m) [1,115] Trong đó: hbv chiều cao bảo vệ (m), chọn hbv = 0,2 m Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh thước lớn chưa đủ để bị giữ lại song chắn rác như: vây cá, mắt tô 2.2.2 Bể lắng sơ * Giới thiệu bể lắng sơ bộ: Bể lắng sơ giúp loại bỏ hạt cặn có kích thước nhỏ vừa, chất rắn có kích m, râu tơm, Việc sử dụng bể lắng sơ để tách trước tạp chất cần thiết để tránh ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm việc cơng trình liên quan sau đó, bảo vệ thiết bị máy móc phía sau khỏi bị mài mịn, giảm lắng đọng chất rắn ống, kênh mương dẫn, * Tính tốn bể lắng sơ bộ: - Vận tốc lắng hạt cát đường kính d = 0,1 mm: Trong đó: độ nhớt động học (m2/s) d đường kính hạt cát nhỏ bể lắng (m) Ss tỉ số trọng lượng riêng hạt trọng lượng riêng nước - Chọn thời gian lưu nước bể t = 3,5 giờ, thể tích bể lắng: V = Q/t = 20,83/3,5 = 73 (m3) -Kích thước bể tính tốn: + Chiều dài: L = 8,4 m + Chiều rộng: B = 2,5 m + Chiều sâu: H = 3,5 m 2.2.3 Bể điều hòa * Giới thiệu bể điều hòa: Bể điều hòa giúp làm giảm bớt dao động hàm lượng chất bẩn nước trình sản xuất thải khơng đều, hay nói cách khác, giữ ổn định lưu lượng nước vào cơng trình xử lý * Tính tốn bể điều hịa: - Tính tốn lưu lượng nước thải thứ i: Qi = Khi.Qtb,h (m3/h) Trong đó: Khi hệ số khơng điều hịa thứ i - Thể tích tích lũy thứ i: Vtl,i = Vtl,(i-1)+Qi (m3) [1,413] 10 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh + Hệ số sản lượng sinh khối sinh vật tự dưỡng sinh sử dụng chất NH4-N NO2-N: YN = 0,17 gVSS/gNH4-N [4,10-300] + Hệ số bán phân hủy NH4-N: KNH4-N = 0,5 mgNH4-N/L [4,10-300] + Hệ số sản sinh tế bào cho q trình loại bỏ BOD5 nitrat hóa: YBOD = 0,5 mgVSS/mgBOD5 [4,10-58] + Hệ số phân hủy nội bào riêng cho vi khuẩn dị dưỡng: kd,BOD = 0,05 1/d [4,10-58] + Tốc độ sử dụng chất cực đại riêng: kBOD = mgBOD5/mgVSS.d + Hệ số bán phân hủy chất hữu cơ, mg chất/L (g chất/m 3): Ks,BOD = 60 mgBOD5/L [4,10-58] + Hệ số sản lượng sinh khối sinh vật dị dưỡng sinh sử dụng chất BOD5: YH = 0,67 mgVSS/mgBOD5 + Hệ số phân hủy nội bào riêng vi khuẩn dị dưỡng: kd,H = 0,12 1/d + Phần N tổng hợp sinh khối: fN = 0,12 mgN/mgVSS [4,10-304] + Phần P hữu Org-P sinh khối từ tế bào tổng hợp: fP,synthesis = 0,02 mgP/mgVSS - Chuyển đổi hệ số cho phù hợp với điều kiện xử lý: t = 25oC; pH = 7,2; DO = mg/L + Tốc độ sinh trưởng riêng cực đại tính điều kiện thực tế: μmax,N,F = FT.FDO.FpH.μmax,N = 1,42.0,8.1.0,9 = 1,02 (mgVSS/mgVSS.d) [4,10-301] Trong đó: FT hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ trình T nhiệt độ môi trường thực tế θT hệ số điều chỉnh nhiệt độ cho AOB μmax,N, θT = 1,072 [4,10-301] FDO hệ số hiệu chỉnh nồng độ oxi hòa tan (DO) KDO,AOB nồng độ oxi hòa tan nửa bão hòa, KDO,AOB = 0,5 mgDO/L [4,10-301] FpH hệ số hiệu chỉnh pH, FpH = + Hệ số phân hủy nội bào riêng vi khuẩn oxi hóa amoni điều kiện thực tế: kd,N,F = FT kd,N = 1,15.0,17 = 0,20 (1/d) [4,10-301] Trong đó: θT hệ số điều chỉnh nhiệt độ cho AOB kd,N, θT = 1,029 13 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh + Hệ số phân hủy nội bào riêng vi khuẩn dị dưỡng điều kiện thực tế: kd,H,F = FT kd,H = 1,15.0,12 = 0,14 (1/d) Trong đó: θT hệ số điều chỉnh nhiệt độ cho q trình tiền xử lý thiếu khí kd,H, θT = 1,029 2.2.4.2 Tính tốn thời gian lưu bùn hệ thống xử lý sinh học - Tốc độ sinh trưởng riêng cho vi khuẩn nitrat hóa: Chọn nồng độ NH4-N đầu mong muốn N = 0,5 mgNH4-N/L, có: - Tốc độ sinh trưởng riêng thực tế: μ’N,F = μN,F - kd,N,F = 0,51-0,20 = 0,31 (mgVSS/mgVSS.d) [4,10-300] - Thời gian lưu bùn lý thuyết: - Thời gian lưu bùn sử dụng cho thiết kế bể: Như thời gian lưu bùn sử dụng cho thiết kế bể xử lý là: Trong đó: SFp hệ số khơng chắn thiết kế tính tốn, chọn SFp = 1,5 - Kiểm tra lại: Tính toán lại nồng độ NH4-N đầu thời gian lưu bùn sử dụng thiết kế: Như giá trị nồng độ NH4-N đầu nhỏ giá trị mong muốn (0,5 mg/L) nên thời gian lưu bùn tính tốn hợp lý 2.2.4.3 Thành phần Photpho (P) sinh khối vi sinh vật hàm lượng P tổng (TP) dòng * Chọn thông số đầu vào đầu ra: - Đầu vào: + Nồng độ chất: S0 = 1260 mgBOD5/L + Tổng Nito Kjeldahl: TKN0 = 160 mg/L + Hàm lượng P tổng: TP0 = 19 mg/L - Đầu ra: + Nồng độ chất: S = 30 mg/L 14 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh + Hàm lượng chất rắn lơ lửng: SS = 50 mg/L + Nồng độ Ortho-P: Ortho-P = 10 mg/L + Tỉ lệ VSS/TSS = 0,9 * Tính tốn: a) Tính tốn sinh trưởng sinh khối kết hợp: - Tính tốn sinh trưởng sinh vật dị dưỡng theo tiêu thụ BOD5: - Tính tốn sinh trưởng sinh vật tự dưỡng theo q trình nitrat hóa vùng hiếu khí: Trong đó: px,BOD sinh trưởng sinh vật dị dưỡng, tính công thức: px,BOD = Yobs,BOD5(S0-S) = 0,4(1260-30) = 492 (mgVSS/L) Yobs,BOD5 sinh khối sản sinh thấy (mgVSS/mg chất tiêu thụ): - Tính tốn sinh trưởng kết hợp sinh vật dị dưỡng tự dưỡng hệ thống BNR: Px,BNR = px,H+px,N = 416,08+8,62 = 424,71 (mgVSS/L) b) Tính tốn lượng P loại bỏ hệ thống BNR: - Tính tốn nồng độ P tổng loại bỏ trình tiếp nhận lượng lớn P tổng hợp tế bào vi sinh vật hệ thống BNR: Pr,BNR = TP0-SPe = 19-10 = (mgP/L) - Tính tốn nồng độ P loại bỏ sinh vật tự dưỡng hệ thống BNR: Pr,N = fP,synthesis.px,N = 0,02.8,62 = 0,17 (mgP/L) - Tính tốn nồng độ P loại bỏ bới sinh vật dị dưỡng hệ thống BNR: Pr,H = Pr,BNR-Pr,N = 9-0,17 = 8,83 (mgP/L) c) Tính tốn thành phần P tổng sinh khối vi sinh vật từ hệ thống BNR: - Tính tốn thành phần P tổng sinh khối vi sinh vật từ hệ thống BNR: - Tính tốn thành phần P tổng vi khuẩn dị dưỡng từ hệ thống BNR: d) Tính tốn nồng độ P tổng đầu ra: - Nồng độ P dạng hạt: 15 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh - Nồng độ P tổng đầu ra: TPe = SPe+PPe = 10+0,95 = 10,95 (mgP/L) 2.2.4.4 Sinh trưởng vi khuẩn dị dưỡng tự dưỡng hệ thống BNR * Các thơng số tính tốn: - BOD5 phần chất hữu hịa tan đầu vào: sBOD5 = 1260 mg/L - Nồng độ NO3-N đầu ra: NNO3-N = 30 mg/L - Axit béo mạch ngắn dễ bay (SCVFA) tiêu thụ: fsBOD5/P = 10 mgsBOD5/mgP *Tính tốn: a) Ước lượng phần vi khuẩn tự dưỡng dị dưỡng sinh khối sinh trưởng kết hợp: - Phần vi khuẩn tự dưỡng: - Phần vi khuẩn dị dưỡng: fx,H = 1-fx,N = 1-0,02 = 0,98 b) Ước lượng phần sinh vật tích tụ P (PAO) sinh khối dị dưỡng: - Tính tốn nồng độ P loại bỏ theo tế bào tổng hợp sinh khối: Pr,synthesis = fP,synthesis.px,BNR = 0,02.424,71 = 8,49 (mgP/L) - Tính tốn nồng độ P loại bỏ theo lượng lớn P tiếp nhận PAOs: Pr,uptake = Pr,BNR-Pr,synthesis = 9-8,49 = 0,51 (mgP/L) - Tính tốn SCVFA tiếp nhận PAOs: Sr,AN = fsBOD5/P.Pr,uptake = 10.0,51 = 5,06 (mgsBOD5/L) - Tính tốn nồng độ sinh khối sinh vật dị dưỡng sản sinh theo sinh trưởng PAOs: - Ước lượng phần PAOs sinh trưởng dị dưỡng: c) Ước lượng thành phần P PAOs: - Tính tốn nồng độ P loại bỏ theo tế bào tổng hợp PAOs: Pr,synthesis,PAO = fP,synthesis.Px,H,PAO = 0,02.2 = 0,04 (mgP/L) - Tính tốn nồng độ P tổng loại bỏ bới PAOs thông qua tổng hợp tế bào lượng lớn P tiêu thụ: Pr,PAO = Pr,synthesis,PAO+Pr,uptake = 0,04+0,51 = 0,55 (mgP/L) 16 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh - Tính tốn phần P loại bỏ PAOs P tổng loại bỏ: - Tính tốn thành phân P PAOs: d) Ước lượng phần sinh khối sinh trưởng dị dưỡng phản nitrat hóa: - Tính tốn nồng độ NO3-N sinh từ q trình nitrat hóa vùng hiếu khí: NOx = N0,TKN-NNH4-N-fN.px,BNR = 160-0,5-0,12.424,71 = 108,54 (mg/L) - Tính tốn nồng độ NO3-N loại bỏ bới q trình phản nitrat hóa vùng thiếu khí: R’NO3-N = NOx-NNO3-N = 108,54-30 = 78,54 (mgNO3-N/L) - Tính tốn tỉ lệ tiêu thụ oxi theo thực tế: sử dụng tỉ lệ oxi tiêu thụ theo lý thuyết cho NO3- (OENO3-N = 2,86 mgO2/mgNO3-N): Nồng độ chất hữu sử dụng theo q trình phản nitrat hóa vùng tiền-thiếu khí: Sr,AX = CRNO3-N.R’NO3-N = 4,41.78,54 = 346,3 (mgsBOD5/L) - Tính tốn sinh trưởng sinh vật dị dưỡng theo lượng tiêu thụ BOD suốt trình dị dưỡng: - Ước lượng phần sinh vật dị dưỡng sinh trưởng dị dưỡng: e) Tính tốn hiệu suất lên men cần thiết dịng vào: - Tính tốn tổng lượng BOD5 chất hữu hòa tan tiêu thụ vùng yếm khí thiếu khí: Sr,AN/AX = Sr,AN+Sr,AX = 5,06+346,3 = 351,36 (mgsBOD5/L) - Tính tốn hiệu suất lên men cần thiết để sản xuất nồng độ SCVFA mong muốn: f) Ước lượng phần PAO sinh khối sinh trưởng dị dưỡng hiếu khí: - Tính tốn lượng BOD5 tổng loại bỏ, bao gồm SCVFAs trữ khối tế bào (dưới dạng PHA) PAOs vùng hiếu khí: 17 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh Sr,OX = S0-Sr,AX-S = 1260-346,3-30 = 883,7 (mgBOD5/L) - Tính tốn tổng sinh trưởng sinh vật hiếu khí dị dưỡng vùng hiếu khí: - Tính tốn sinh trưởng sinh vật dị dưỡng hiếu khí khơng phải PAO vùng hiếu khí: px,H,non-PAO = px,H,OX – px,H,PAO = 349,89-2 = 347,89 (mgVSS/L) - Ước lượng phần vi khuẩn dị dưỡng PAO sinh trưởng dị dưỡng: - Tính tốn nồng độ P loại bỏ tổng hợp tế bào sinh vật PAO: Pr,synthesis,non-PAO = fP,synthesis.px,H,non-PAO = 0,02.347,89 = 6,96 (mgP/L) g) Tổng hợp lại kết tính tốn: Bảng 4: Sinh trưởng dị dưỡng tự dưỡng hệ thống BNR Hệ số Sinh trưởng dị dưỡng Sinh trưởng tự dưỡng (AOB) PAO nonPhản Tổng PAO nitrat hóa Sinh khối sinh 347,89 137,11 416,08 8,62 trưởng: mgVSS/L % sinh 0,48 83,61 32,95 100.00 trưởng dị dưỡng % sinh 0,47 81,91 32,28 97,97 2,03 trưởng toàn Thành phần P 0.27 0.02 0.02 0.021 0.02 sinh khối (mgP/mgVSS) Toàn 424,71 100.00 0.021 2.2.4.5 Tính tốn lượng chất loại bỏ sau xử lý yếm khí,thiếu khí, hiếu khí hệ thống BNR a) Loại bỏ chất điều kiện yếm khí: 18 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh - Loại bỏ BOD5: Lượng sBOD5 tiêu thụ: Sr,AN = 5,06 mgsBOD5/L - Loại bỏ N P: Cả P N dịng vào khơng bị loại bỏ điều kiện yếm khí b) Loại bỏ chất điều kiện thiếu khí: - Loại bỏ BOD5: Lượng sBOD5 loại bỏ: Sr,AX = 346,3 mgsBOD5/L - Loại bỏ N: Lượng NH4-N tiêu thụ cho tổng hợp tế bào: Nr,synthesis,AX = fN.px,H,AX = 0,12.137,11 = 16,45 (mgN/L) Tổng N loại bỏ điều kiện thiếu khí: Nr,AX = R’NO3-N+Nr,synthesis,AX = 78,54+16,45 = 94,99 (mgN/L) - Loại P: P loại bỏ nhờ tổng hợp tế bào vi sinh vật: Pr,synthesis,AX = fP,synthesis.px,H,AX = 0,02.137,11 = 2,74 (mgP/L) c) Loại bỏ chất điều kiện hiếu khí: - Loại bỏ BOD5: Lượng BOD5 loại bỏ: Sr,OX = S0-Sr,AN-Sr,AX-S = 1260-5,06-346,3-30 = 878,64 (mgBOD 5/L) - Loại N: Tổng N loại bỏ: Nr,OX = fN(px,H,OX+px,N) = 0,12(349,89+8,62) = 43,02 (mgN/L) - Loại P: Tổng P loại bỏ: Pr,OX = Pr,PAO+fP,synthesis(px,H,non-PAO+px,N) = 0,55+0,02(347,89+8,62) = 7,68 (mgP/L) Như vậy, ta có bảng tổng kết sau: Bảng 5: Lượng chất loại bỏ điều kiện yếm khí, thiếu khí, hiếu khí hệ thống BNR Cơ Hệ số Đầu Sinh trưởng dị dưỡng Đầu chất vào Yếm Thiếu Hiếu Tổng khí khí khí BOD5 mgBOD5/L 1260 5,06 346,3 878,6 1230 30 % so với 100 0,4 27,45 69,7 97,6 2,4 đầu vào N mgN/L 160 95 43 138 22 % so với 100 59,4 26,9 86,3 13,7 đầu vào P mgP/L 19 2,74 7,7 10,4 8,6 % so với 100 14,4 40,4 54,8 45,2 đầu vào 19 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh 2.2.4.6 Thời gian lưu thủy lực thể tích vùng yếm khí, thiếu khí, hiếu khí * Chọn thông số vận hành: - MLSS = 4000 mg/L - Tỉ lệ bùn tuần hoàn: RRS = 0,6 - Tốc độ phản nitrat riêng: SDNR = 0,08 mgNO 3-N/mgVSS.d * Tính tốn: a) Xác định thời gian lưu thủy lực thể tích vùng yếm khí: - Đánh giá điều kiện lên men đầu vào: Tỉ lệ COD/BOD5 đầu vào: COD/BOD5 = 2240/1260 = 1,78 Tỉ lệ Chọn máy thổi khí sị Veratti Model GB-550 550W với thơng số sau: Hình 4: Thơng số kỹ thuật máy thổi khí sị Veratti Model GB-550 550W => Chọn đĩa phân phối khí Heywel RSD-270 (9″): Hình 5: Thơng số kỹ thuật đĩa phân phối khí Heywel RSD-270 (9″) - Như số đĩa cần phân bố bể aerotank là: Lưu lượng khí máy thổi khí/lưu lượng khí đĩa thổi khí=110/2=45 đĩa Ta có bảng tổng kết thông số thiết kế hệ thống BNR sau: 22 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh Bảng 4: Bảng thông số thiết kế hệ thống BNR Vùng yếm khí Thời gian lưu thủy lực (h) 5,5 Thể tích vùng xử lý (m ) 115 Phần trăm thể tích vùng 20,72 (%) Vùng thiếu khí 6,5 137 24,66 Vùng hiếu khí 14,5 303 54,62 - Chọn kích thước bể aerobic sau: + Chiều dài: L = 6,4 m + Chiều rộng: B = 4,5 m + Chiều sâu: H = m - Chọn kích thước bể anoxic sau: + Chiều dài: L = 6,8 m + Chiều rộng: B = 4,5 m + Chiều sâu: H = m - Chọn kích thước bể aeroten sau: + Chiều dài: L = 10,5 m + Chiều rộng: B = 6,5 m + Chiều sâu: H = 4,5 m 2.2.5 Bể lắng bùn Chọn tải trọng bề mặt thích hợp LA = 25 m3/m2.d tải trọng chất rắn LS = 6,5 kg/m2.h - Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bề mặt là: - Diện tích bề mặt lắng tính theo tải trọng chất rắn: Do As>AL nên diện tích bề mặt theo tải trọng chất rắn diện tích tính tốn Trong đó: Q lưu lượng nước trung bình (m3/h) Qrs lượng bùn tuần hoàn lại hệ thống BNR từ bể lắng bùn (m3/h) Qrs = RRS.Q = 0,6.20.83 = 12,5 (m3/h) - Đường kính bể lắng: - Đường kính ống trung tâm: d = 20%.D = 0,2.5,2 = 1,04~1,1 (m) 23 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh - Chọn chiều cao hữu ích bể lắng hL = m; chiều cao lớp bùn lắng hb = 1,5 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m Vậy chiều cao tổng cộng bể lắng đợt 2: Htc = hL+hb+hbv = 4+1,5+0,3 = 5,8 (m) - Chiều cao ống trung tâm: h = 60%.hL = 0,6.4 = 2,4 (m) - Thể tích phần lắng: - Thời gian lưu nước: - Thể tích phần chứa bùn: Vb = As.hb = 20,51.1,5 = 30,76 (m3) - Lượng bùn dư tính ngày theo VSS: Px(VSS) = Yobs.Q.(S0-S) = 0,4.500.(1260-30).10-3 = 246 (kgVSS/d) - Tổng lượng bùn sinh ngày theo SS: - Lượng bùn cần xử lý ngày: Mdư(SS) = tổng lượng bùn-lượng SS trôi khỏi bể lắng bùn = = 273,3-50.500.10-3 = 248,3 (kgSS/d) Giả sử hàm lượng bùn hoạt tính lắng đáy bể lắng có hàm lượng chất rắn 0,8% khối lượng riêng 1,008 kg/L Vậy lưu lượng bùn dư cần xử lý bể lắng bùn: - Thời gian lưu bùn bể lắng bùn: 2.2.6 Bể khử trùng nước thải Clo Để đảm bảo cho nguồn nước sau hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn làm nước cấp vi sinh vật chất nhiễm cịn xót lại sau cần xử lý triệt để để tránh làm ảnh hưởng đến sức khỏe người Mặc dù sau nhiều công đoạn xử lý vật lý, sinh học làm giảm nồng độ chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định số lượng vi trùng giảm đáng kể đến 90-95% Tuy nhiên, lượng vi trùng cao theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước cần thực giai đoạn khử trùng nước thải 24 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh Phương pháp khử trùng Clo lựa chọn sử dụng phương pháp tương đối đơn giản, rẻ tiền, hiệu chấp nhận Phản ứng thủy phân Clo nước thải xảy sau: Cl2 + H2O ↔ HCl + HOCl Axit hypocloric (HOCl) axit yếu, không bền dễ dàng phân hủy thành HCl Oxi nguyên tử: HOCl ↔ HCl + O: phân li thành H+ OClHOCl ↔ H+ + OClCả HOCl, OCl- O: chất oxi hóa mạnh có khả tiêu diệt vi trùng - Thể tích tiếp xúc khử trùng: V = Qh,tb.t = 20,83.0,5 = 10,42 (m3) Trong đó: t thời gian lưu thủy lực, chọn t = 0,5 h - Chọn bể hình chữ nhật: Diện tích bề mặt bể: A = V/H = 10,42/2 = 5,21 (m2) Trong đó: H chiều cao bể, chọn H = m - Lượng Clo cần thiết để khử trùng nước thải: mh = a.Qh,tb = 3.20,83 = 62,5 (g/h) Trong đó: a liều lượng Clo hoạt tính nước thải sau qua xử lý sinh học hoàn toàn, a = g/m3 - Lượng Clo dùng cho ngày: mn = 62,5.24.3 = 4500 (g/3 ngày) - Thể tích bồn chứa Clo dùng cho tuần: Trong đó: ρ khối lượng riêng Clo, ρ = 1,47 kg/m - Chọn kích thước bể sau: + Chiều dài: L = 2,7 m + Chiều rộng: B = m + Chiều sâu: H = m 25 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh KẾT LUẬN Nước thải thủy sản có nồng độ chất hữu chất dinh dưỡng (N,P) cao Nếu không xử lý trước xả thải môi trường đem lại hậu nghiêm trọng đến với sức khỏe người gây ô nhiễm môi trường chết lồi sinh vật Hệ thống xử lý tính tốn, đề xuất có hệ thống hệ thống xử lý sinh học AAO tập trung xử lý hoàn toàn thành phần chất hữu dinh dưỡng có nước thải thủy sản Giúp cho nguồn nước thải đầu đạt tiêu chuẩn QCVN 112015BTNMT, cột A quy chuẩn dành cho nước cấp sinh hoạt Thông số thiết kế bể, thiết bị tóm tắt lại sau: - Song chắn rác: + Góc nghiêng song chắn: 60o + Chiều rộng chắn rác: 0,005 m + Khoảng cách khe hở: 0,005 m + Chiều cao song chắn: 0,5 m + Bề rộng song chắn: 0,2 m + Số khe hở: 20 khe - Bể lắng sơ bộ: + Chiều dài: L = 8,4 m + Chiều rộng: B = 2,5 m + Chiều sâu: H = 3,5 m - Bể điều hịa: + Thể tích bể: 103 m3 + Chiều cao bể: 4,5 m - Bể AAO: 26 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản cơng suất 500m3/h – Tống Khánh Linh + Thể tích vùng yếm khí: 115 m3 + Thể tích vùng thiếu khí: 137 m3 + Thể tích vùng hiếu khí: 303 m3 - Bể lắng bùn: + Đường kính bể: 5,2 m + Đường kính ống trung tâm: 1,1 m + Chiều cao bể: 5,8 m - Bể khử trùng: + Thể tích bể: 10,5 m3 + Chiều cao bể: m TÀI LIỆU THAM KHẢO Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, NXB đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2008 Trần Văn Nhân – Ngơ Thị Nga, Giáo trình Cồng nghệ xử lý nước thải, NXB khoa học kỹ thuật, 2000 Trịnh Xn Lai, Tính tồn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB xây dựng, 2000 Syed R.Qasim, Wastewater treatment and reuse-Volume 1, CRC Press, 2018 Mc Graw, Wastemater engineering: Treatment and Resource recovery, Hill book company, fifth edition Lê Văn Cát, Xử lý nước thải giàu hợp chất Nito Photpho, NXB khoa học tự nhiên công nghệ, 2007 TCVN 51:1984 nước-mạng lưới bên ngồi cơng trìnhtiêu chuẩn thiết kế 27 ... 1: Thông số ô nhiễm nước thải thủy sản từ nhiều nguồn Chỉ tiêu Tổng cục môi Báo mạng Cty chế biến thủy trường thống sản Seaspimex Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h... tránh làm bẩn tắc nghẽn đưa nước sang công đoạn Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 500m3/h – Tống Khánh Linh xử lý Do nước thải chế biến thủy sản chứa nhiều chất rắn kích... trường chết loài sinh vật Hệ thống xử lý tính tốn, đề xuất có hệ thống hệ thống xử lý sinh học AAO tập trung xử lý hoàn toàn thành phần chất hữu dinh dưỡng có nước thải thủy sản Giúp cho nguồn nước