4.1 Hố thu gom – tách rác tinh
Đầu tiên, nước thải từ các nguồn khác nhau trong dây chuyền sản xuất được thu gom về mương thu nước thải đầu
Hố thu gom
Từ đây, nước thải được bơm trung chuyển đến thiết bị tách rác tinh
Mục đích: loại bỏ các chất rắn có kích thước dưới 2mm (tránh tắc nghẽn bơm,
đường ống, kênh dẫn, bảo đảm an toàn và điều kiện làm việc của toàn hệ thống) trước khi chảy vào bể lắng sơ bộ.
Thiết bị tách rác tinh
4.2 Bể lắng sơ bộ
Mục đích: loại bỏ một lượng lớn các chất có khả năng lắng (cặn, cát), các chất lơ lửng
và các chất nổi trên bề mặt bể (váng bọt, dầu mở) có trong nước thải, sau đó nước thải sẽ tự chảy qua bể điều hòa.
Bể có thể loại
* Những chất rắn có khả năng lắng: 90-95 % * Chất rắn lơ lửng: 40-60 %
Bể lắng sơ bộ
4.3 Bể điều hòa
Bể điều hòa
Mục đích:
Điều chỉnh sự biến thiên về lưu lượng của nước thải.
Tránh sự biến động về hàm lượng chất hữu cơ làm ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn trong các bể xử lý sinh học.
Kiểm soát pH của nước thải để tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình sinh học, hóa học sau đó..
Bể được lắp đặt máy sục khí chìm và thiết bị sục khí bề mặt, tạo điều kiện xáo trộn và giảm thiểu mùi hôi
4.4 Bể trung hòa
Từ bể điều hòa, nước thải được bơm trung chuyển đến bể trung hòa. Tại bể này, axit và xút được bổ sung tự động trước khi phân phối vào cụm 2 bể xử lí sinh học hiếu khí hoạt động song song.
Mục đích: trung hòa pH nước thải trước khi xử lí sinh học, vì ở độ pH trung tính
Bể trung hòa
4.5 Bể sinh học hiếu khí (Aeration tank)
Bể sinh học hiếu khí
Mục đích:
Phân hủy chất ô nhiễm thành những chất hữu cơ đơn giản như CO2 và nước.
Ổn định chất hữu cơ, loại bỏ màu, diệt mầm bệnh, giảm chất rắn, tăng cường khử nước. Có thể loại bỏ tới 85% BOD.
Loại bỏ vi sinh vật bởi bùn hoạt tính: 80-99% vi khuẩn và 90-99% virus.
Cơ chế hoạt động:
Quá trình xử lý nước thải hữu cơ bằng vi sinh vật hiếu khí gọi là bùn hoạt tính.
Diễn ra quá trình oxy hóa chất hữu cơ trong nước thải với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí mà chủ yếu là vi khuẩn. Kết quả tạo thành các hạt bùn, có thành phần chính là sinh khối của chúng (quần thể vi sinh vật).
Để tăng cường hiệu quả xử lý nước thải cần khuấy trộn (khí nén, thiết bị cơ khí), cung cấp nguồn oxy cho vi sinh vật sử dụng (tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính). Vi sinh vật sử dụng và oxy hóa hợp chất hữu cơ theo 3 bước: Hấp phụ chất hữu cơ lên bùn hoạt tính sau 1-20 min tiếp xúc. Chất hữu cơ bị oxy hóa sinh năng lượng tổng hợp tế bào vi khuẩn/vi sinh vật. Oxy hóa nội bào hay còn gọi là hô hấp nội bào (do thiếu nguồn thức ăn/cơ chất cho vi sinh vật)
Các quá trình trong bể Aerotank: 3 giai đoạn
+ Giai đoạn 1: Oxy hóa
Vi sinh từ từ hấp thụ và oxy hóa chất hữu cơ
Lượng chất dinh dưỡng trong chất thải cao nên VSV phát triển ồ ạt, đây là giai đoạn tiêu thụ oxy cực đại (thời gian: 0,5-2h). Ngoài ra, lượng bùn hoạt tính cũng được hình thành với khối lượng lớn. BOD giảm 40-80%.
+ Giai đoạn 2: Tổng hợp tế bào mới
Giai đoạn này liên quan đến quá trình xử lí các chất oxi hóa chậm như chất rắn hữu cơ, cacbon mạch vòng,..
CxHyOz + NH3 + O2 – Enzyme → CO2 + H2O + C5H7NO2 - H
Các vi sinh vật hiếu khí đã sinh trưởng ổn định nên nhu cầu tiêu thụ oxy không còn lớn như giai đoạn trước. Cũng tại đây, các chất hữu cơ được phân hủy nhiều nhất.
+ Giai đoạn 3: Nitrate hóa các muối ammoni, tiêu thụ oxy tăng trở lại. Còn được biết là quá trình phân hủy nội bào theo phương trình:
C5H7NO2 + 5O2 — Enizyme → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± H
Sau giai đoạn tổng hợp tế bào mới, vi sinh vật hiếu khí cần nhiều năng lượng hoạt động hơn nên tỉ lệ hấp thụ oxy lại tăng lên. Đồng thời, tại đây diễn ra quá trình Nitrat hóa muối amoni. Ngay sau đó, nhu cầu về khí oxy lại giảm xuống.
Ở đây cần lưu ý rằng, sau khi oxi hóa được 80-95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nếu không kịp thời tách bùn, nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối vi sinh vật trong bùn (chiếm tới 70% khối lượng cặn bùn) sẽ bị tự phân. Tế bào vi khuẩn có hàm lượng protein rất cao (60-80% so với chất khô), ngoài ra còn có các hợp chất chứa chất béo, hidratcacbon, các chất khoáng…khi bị tự phân sẽ làm ô nhiễm nguồn nước.
Tổng thời gian làm thoáng (lưu nước trong bể): 6-8h.
Cụm máy thổi khí cung cấp oxy cho quá trình xử lí hiếu khí và duy trì trạng thái lơ lửng vi sinh vật và được đặt ngoài trời có mái che, được lắp đặt thùng cách âm đảm bảo TCVN về tiếng ồn. Việc cấp khí cho quá trình xử lí sinh học được tự động hóa hoàn toàn. Khi nước thải đầu vào có nồng độ chất ô nhiễm thấp hơn giá trị thiết kế thì thông qua thiết bị DO online biến tần sẽ tự động điều chỉnh hoạt động của máy thổi khí giúp tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành hệ thống.
4.6 Bể sinh học thiếu khí (Anoxic tank)
Bể sinh học thiếu khí
Mục đích: Nitrat hóa/khử nitrat và photphorit nhằm xử lý các chất dinh dưỡng N, P và
Cơ chế hoạt động:
* Quá trình nitrat hóa – khử nitrat
Hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosonas và Nitrobacter. Trong điều kiện môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn thiếu khí sẽ khử Nitrat (NO3-) và Nitrit (NO2 - ) theo chuỗi chuyển hóa:
NH3 → NO3- → NO2- → NO → N2O → N2 (gas) Theo đó, khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi nước và ra ngoài. * Quá trình photphorit hóa
PO43- Microorganism (PO43-)dạng muối => Bùn
Chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter, chúng có khả năng tích lũy poliphotphat trong sinh khối tương đối cao (2-5%)
Các hợp chất hữu cơ chứa phốt pho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa phốt pho và các hợp chất có chứa phốt pho nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí.
* Thúc đẩy quá trình nitrat hóa-khử nitrat và photphorit hóa diễn ra thuận lợi
Tại bể Anoxic bố trí máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp. Máy khuấy có chức năng khuấy trộn dòng nước tạo ra môi trường thiếu oxy cho hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển.
Ngoài ra, để tăng hiệu quả xử lý và làm nơi trú ngụ cho hệ vi sinh vật thiếu khí, tại bể Anoxic lắp đặt thêm hệ thống đệm sinh học được chế tạo từ nhựa PVC, với bề mặt hoạt động 230 ÷ 250 m2 /m3 . Hệ vi sinh vật thiếu khí bám dính vào bề mặt vật liệu đệm sinh học để sinh trưởng và phát triển.
Anoxic tank thực tế
Sau đó nước thải được dẫn qua bể màng MBR
Mục đích: Phân tách giữa nước sạch và hỗn hợp bùn hoạt tính, các chất rắn lơ lửng và
vi khuẩn gây bệnh
Cấu tạo màng:
Về cấu trúc màng thường có các dạng như sợi rỗng, ống mao dẫn, cuộn và được chế tạo có diện tích bề mặt lớn để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật..
Mỗi đơn vị MBR được cấu tạo gồm nhiều sợ rỗng liên kết với nhau, mỗi sợi rỗng lại cấu tạo giống như một màng lọc với các lỗ lọc rất nhỏ mà một số vi sinh vật không có khả năng xuyên qua. Các đơn vị MBR này sẽ liên kết với nhau thành những module lớn hơn và đặt vào các bể xử lý sinh học.
Màng lọc có kích thước lỗ màng dao động từ 0,01- 0,2 μm nên vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn bị giữ lại tại bề mặt màng.
Các modun màng MBR thực tế
Cơ chế hoạt động:
Vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn hoàn toàn bị giữ lại tại bề mặt màng. Đồng thời chỉ có nước sạch mới qua được màng. Phần nước trong được bơm hút ra ngoài, phần bùn nằm lại trong bể và định kỳ tháo về bể chứa bùn.
Cơ chế xử lý nước thải bằng màng MBR
Cụm máy thổi khí cho bể màng MBR có vai trò quyết định đến chế độ hoạt động ổn định của các modun màng, tạo điều kiện xáo trộn, rung lắc sợi màng, tránh bùn hoạt tính bám vào sợi mạng và cung cấp O2 cho quá trình xử lí
Cụm bơm hóa chất được thiết kế tự động hóa hoàn toàn với 3 nhiệm vụ chính: + Trung hòa pH nước thải để tạo điều kiện tối ưu cho quá trình xử lí sinh học + Khử Photpho bằng phương pháp hóa học
+ Rửa màng online định kì
Khi áp suất trong màng vượt quá áp suất 50kpa so với bình thường (từ 10 – 30 kpa) thì hệ thống bơm hút sẽ ngừng hoạt động, đồng thời kích hoạt bơm rửa ngược để rửa màng đảm bảo màng không bị tắc nghẽn.
Bể màng MBR được thiết kế dạng modun, thuận tiện cho công tác rửa màng mà không ảnh hưởng đến quá trình vận hành của hệ thống. Các modun màng MBR được thiết kế dễ dàng rửa offline với hệ thống cẩu màng chạy dọc theo bể. Định kì 1 - 2 năm, từng modun màng sẽ được cẩu ra khỏi bể màng để tiến hành rửa offline.
Cách rửa màng lọc
Các tấm màng sẽ được tháo ra khỏi khung màng để vệ sinh bằng vòi xịt. Sau đó ngâm trong bể chứa dung dịch axit trong 2 giờ. Tiếp theo ngâm modun màng trong bể chứa nước sạch khoảng 10 phút với mục đích loại bỏ các chất bẩn bám trên màng, phục hồi màng trở lại trạng thái ban đầu. Sau khi vệ sinh sạch sẽ các khung màng sẽ được lắp đặt lại bể màng và vận hành bình thường.
4.8 Bể khử trùng
Bể khử trùng
Nước thải sau khi qua màng được đưa đến bể khử trùng và dẫn về mương xả nước đầu ra
Mục đích: tập trung nước thải sau xử lý lắng cặn, lọc, cân bằng pH lại để diệt các mầm
vi khuẩn gây bệnh trước khi xả ra môi trường tiếp nhận.
Nước thải sau xử lí đáp ứng yêu cầu xả thải của Việt Nam theo QCVN 40:2011/BTNMT cột A và tiêu chuẩn của Coca Cola ES-RQ-225
Nước thải sau quá trình xử lí màng MBR được tái sử dụng cho mục đích tưới cây, vệ sinh đường nội bộ nhà xưởng.
Mương nước đầu ra
4.9 Bể phân hủy bùn
Toàn bộ lượng bùn phát sinh từ hệ thống xử lí nước thải được dẫn về bồn chứa và phân hủy bùn. Tại đây bùn tiếp tục được bơm về máy ép bùn băng tải để tách nước. Bùn khô sau ép được vận chuyển và thải bỏ theo quy định
Bể phân hủy bùn
KẾT LUẬN
Trong quá trình tìm tài liệu và làm báo cáo chúng em đã:
- Xây dựng được quy trình công nghệ xử lý nước giải khát tối ưu cho cơ sở sản xuất thực phẩm nước giải khát.
- Nhận thức rõ được tầm quan trọng, so sánh các quy trình công nghệ xử lý nước thải trong cả lý thuyết và trên thực tế được các nhà máy sử dụng phổ biến.
- Nâng cao khả năng tra cứu, tổng hợp tài liệu chuyên môn bằng tiếng Việt và tiếng Anh.
- Rèn luyện các kỹ năng:Làm việc nhóm, giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo, thuyết trình....
Trong quá trình báo cáo dù chúng em đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai xót, rất mong quý cô góp ý để bài báo cáo của nhóm chúng em được hoàn thiện hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bài giảng xử lí nước và vệ sinh công nghiệp nhà máy chế biến thực phẩm – TS. Tạ Thị Tố Quyên
2. Bài giảng xử lí nước thải công nghiệp - ThS. Nguyễn Minh Kỳ 3. https://www.youtube.com/watch?v=OIiRNMIuQ_g&t=35s 4. Nguyễn Ngọc Dung, 2005, Xử lý nước cấp, NXB Xây Dựng.
5. Trần Đức Hạ, 2006, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học kỹ thuật.
6. Trịnh Xuân Lai, 2000, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng.
7. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2005, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật.
8. Lương Đức Phẩm, 2003, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo dục.
9. PGS. TS. Nguyễn Văn Phước, 2007, Giáo trình xử lý nước thải và sinh hoạt bằng phương pháp sinh học, NXB Xây Dựng.
10. Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, 2006, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học quốc gia TP. HCM.
11. TCXD 51- 2008, 2008, NXB Xây Dựng. 12. TCVN 7957 – 2008, 2008, NXB Xây Dựng.
13. https://flashct.vn/home/thuc-te-xu-ly-nuoc-thai-nuoc-giai-khat-o-nhat/ 14. ...
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGOẠI THƯƠNGKHOA : KINH TẾ VÀ KINH DOANH QUỐC TẾ