CHƯƠNG 3 : ĐỀ SUẤT VÀ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ XỬ
3.1 Cơ sở đề xuất cơng nghệ
Cơng nghệ phù hợp để xử lý nước thải giết mổ gia cầm là sử dụng phương pháp cơ học kết hợp sinh học và hĩa học
Đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải giết mổ gia cầm dựa theo các yếu tố: Địa điểm xây dựng trạm xử lý
Cơng suất trạm xử lý
Thành phần tính chất nước thải giết mổ gia cầm Chất lượng nước sau xử lý
3.1.1. Địa điểm xây dựng trạm xử lý nước thải
Trạm xử lý sẽ được xây dựng tại khu đất trống cịn lại nằm trọn vẹn trong khuơn viên của cơng ty. Do khu vực này cĩ mực nước ngầm cao, đồng thời để tiết kiệm diện tích xây dựng nên trạm xử lý được thiết kế xây dựng theo dạng nửa chìm nửa nổi đồng thời các thiết bị sẽ được đặt trên bề mặt của cụm bể.
Trạm xử lý được thiết kế độc lập tại một gĩc đất trống xa xưởng sản xuất, nên khơng ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, cũng như vẻ mỹ quan tồn cơng ty. Vị trí đặt trạm xử lý thể hiện hình 1.1
3.1.2. Cơng suất của trạm xử lý.
Lưu lượng nước thải được tính tốn dựa theo cơng suất sản xuất của cơng ty, mỗi ngày đêm cơng ty giết mổ khoảng 80 000 con gà và vịt. Theo tiêu chuẩn mỗi con gà khi giết mổ cần khoảng 2-3 lít nước (để an tồn cho trạm xử lý ta chọn v = 3 lít), nên lưu lượng nước thải sản xuất được tính tốn như sau.
Tổng lượng cơng nhân của cơng ty khoảng 80 người, theo tiêu chuẩn dùng nước ta chọn mức mỗi cơng nhân sẽ dùng 100 lít/ngày và lượng nước thải ước tính là 80 lít/ngày/người.
Qsh: Tổng lượng nước thải sinh hoạt:
Qsh = m x v2 = 80 x 80 x 10-3 = 6,4 m3/ngày q: Tổng lượng nước thải cơng ty thải ra trong 1 ngày:
q = Q1 + Q2 = 240 + 6,4 =246,4 m3/ngày đêm.
Trong đĩ:
n: Số gia cầm giết mổ trong 1 ngày (con) m: Số cơng nhân trong cơng ty (người)
v1: Lượng nước cần thiết để giết mổ 1 con gà/vịt (lít) v2: Lượng nước thải sinh hoạt tính cho 1 cơng nhân Ta chọn hệ số thiết kế k = 1,2;
Trạm xử lý được thiết kế với cơng suất
Q = q x k = 246,4 x 1,2 = 295,68 m3/ngày đêm 300 m3/ngày đêm. Vậy hệ thống xử lý nước thải của cơng ty TNHH Phạm Tơn xây dựng với cơng suất 300m3/ngày đêm và nước thải sau khi qua hệ thống xử lý sẽ đạt QCVN 24:2009/BTNMT, cột A.
3.1.3. Thành phần và tính chất của nước thải
Thành phần và lưu lượng nước thải là hai thơng số quan trọng nhất, đĩng vai trị quyết định trong việc xác định cơng nghệ, tính tốn thiết kế các cơng trình đơn vị, cũng như lựa chọn thiết bị
Để đánh giá chất lượng nước thải của Cơng ty TNHH Phạm Tơn dựa theo kết quả phân tích mẫu nước thải trong báo cáo giám sát quý 2 năm 2010 của cơng ty, kết quả phân tích thể hiện trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Thành phần nước thải cơng ty Phạm Tơn
STT Chỉ tiêu ĐVT (mg/l) Giá trị đầu vào
QCVN 24:2009/BTNMT, Cột A Kq = 0,9; kf = 1,1 1 pH 6,1 6 – 9 2 COD Mg/l 2998,2 49,5 3 BOD5 Mg/l 2099,4 29,7 4 TSS Mg/l 298,5 49,5 5 Tổng Nito Mg/l 106,1 14,85 6 Tổng Photpho Mg/l 18,2 3,96 7 Tổng dầu, mỡ ĐTV Mg/l 84,8 9,9 8 Tổng Coliforms MPN/100 ml 2,53.106 3000
Nguồn: cơng ty TNHH Phạm Tơn
Từ kết quả thu thập trong bảng 3.1 cho thấy: Nước thải giết mổ gia cầm cĩ nồng độ các chất hữu cơ và Coliforms rất cao (nồng độ COD trung bình dao động trong khoảng 1.450 – 1.800 mg/L, đơi khi đến 2.200 mg/L). Bên cạnh các chất hữu cơ gây ơ nhiễm, cịn một số chất khĩ phân hủy sinh học hoặc bền vững trong mơi trường như dầu, mỡ bão hịa. Nước thải giết mổ gia cầm cịn cĩ nồng độ nitơ tổng, photpho tổng và chất rắn lơ lửng cao, cần xử lý đạt loại A – QCVN 24:2009/BTNMT trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.
3.2 Đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải giết mổ gia cầm
Dựa trên số liệu lưu lượng, thành phần của nước thải đầu vào trạm xử lý và yêu cầu chất lượng nước thải sau xử lý, đề xuất 2 sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải cho Cơng ty TNHH Phạm Tơn như sau:
Sơ đồ cơng nghệ 1
Bể phân hủy bùn
Xe hút
Nước thải Hầm bơm tiếp nhận
Bể điều hịa
Keo tụ tạo bơng
Đường tuần hồn nước GCR Dầu đốt Bơm Bể UASB Bể Aerotank Bể lắng 2 Bể trung gian Thiết bị lọc nhanh Tuần hồn bùn
Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia cầm (cơng nghệ 1)
Rửa lọc Hĩa chất khử trùng Máy thổi khí Nguồn tiếp nhận Bơm Bơm Hĩa chất Bơm Bể khử trùng Lắng đợt 1
Sơ đồ cơng nghệ 2:
Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia cầm (cơng nghệ 2) Nước thải Hầm bơm tiếp nhận Bể điều hịa Bể tuyển nổi Đường tuần hồn nước GCR Bơm Bể UASB Bể Aerotank Bể phân hủy bùn Bể lắng 2 Bể trung gian Thiết bị lọc nhanh Tuần hồn bùn Xe hút Rửa lọc Hĩa chất khử trùng Nguồn tiếp nhận Bơm Bơm Khí nén & hĩa chất Bơm Bể khử trùng Máy thổi khí Dầu đốt Bơm
3.3 Đánh giá cơng nghệ đề xuất
Nước thải giết mổ gia cầm là loại nước thải chứa hầm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao, vì thế trong cơng nghệ bắt buộc phải dùng phương pháp sinh học để xử lý, phương pháp sinh học đơn giản, dễ vận hành, đầu tư rẻ và hiệu quả tương đối cao là sử dụng bể bùn hoạt tính. Đĩ là điểm chung của hai sơ đồ cơng nghệ đề ra, nhưng nước thải cĩ chất hữu cơ cao là ở mức độ nào, chúng ta cần xem xét, tính tốn để đảm bảo hiệu quả xử lý, đồng thời nước thải này cịn cĩ nhiều chất lơ lửng và dầu mỡ phĩ phân hủy sinh học. Vì thế trước cơng đoạn sinh học ta nên áp dụng cơng trình xử lý nào là phù hợp nhất theo các cơng nghệ dưới đây.
Cơng nghệ 1:
Ưu điểm:
- Cĩ sử dụng phương pháp hĩa lý để làm giảm COD và SS
Khuyết điểm:
- Do nước thải cĩ nhiều lơng (khĩ lắng) nên sử dụng phương pháp hĩa lý keo tụ tạo bơng thì hiệu quả xử lý khơng cao.
- Tốn hĩa chất vận hành, chi phí đầu tư cao hơn
Cơng nghệ 2:
Ưu điểm:
- Hiệu quả xử lý cao, dễ vận hành
- Cơng nghệ tuyển nổi là phù hợp nhất để loại chất lơ lửng và dầu mỡ, do trong nước thải giết mổ gia cầm cĩ nhiều dầu mỡ, lơng…các chất này dễ bị tách ra theo nguyên lý trọng lực.
- Chi phí vận hành thấp hơn cơng nghệ 1
3.4 Lựa chọn cơng nghệ
Nước thải giết mổ gia cầm chủ yếu ơ nhiễm hữu cơ, thành phần nước thải chủ yếu là những chất cĩ khả năng phân hủy sinh học dễ dàng như máu, cịn lơng và dầu
mỡ là chất khĩ lắng nên cơng nghệ thích hợp để lựa chọn xử lý nước thải cho Cơng ty Phạm Tơn là cơng nghệ 2 (hình 3.2)
3.5 Thuyết minh cơng nghệ lựa chọn
Cơng nghệ của trạm xử lý nước thải được phân chia thành 3 giai đoạn: Xử lý cơ học, xử lý sinh học và xử lý hĩa học:
Giai đoạn xử lý cơ học
Giỏ chắn rác thơ được vận hành thủ cơng, nước thải sinh hoạt và nứơc thải sản xuất được thu về hố ga của trạm giết mổ, trước tiên nước thải chảy qua song chắn rác để tách cặn thơ cĩ kích thước lớn. Cấu tạo của giỏ chắn rác gồm các tấm lưới inox hàn cố định trên khung inox, nước thải qua giỏ chắn rác rồi chảy vào hầm. Hầm tiếp nhận cĩ nhiệm vụ ổn định lưu lượng nước thải.
Từ hầm tiếp nhận nước thải được bơm qua bể điều hịa. Thơng thường trong quá trình sản xuất, lưu lượng nước thải trong các chu kỳ khác nhau cũng khác nhau. Do đĩ mục đích của việc xây dựng bể điều hịa là nhằm làm cho hệ thống xử lý luơn luơn ổn định cả về lưu lượng và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải. Tại đáy bể điều hịa được bố trí đĩa phân phối khí nhằm hịa trộn đều nước thải và tránh gây ra mùi hơi do phân hủy yếm khí trong bể điều hịa.
Từ bể điều hịa nước thải sẽ được bơm lên bể tuyển nổi nhằm loại hết các cặn cĩ kích thước nhỏ (chủ yếu là lơng gà/vịt, dầu mỡ) rồi sẽ tự chảy qua bể UASB. Rác thu được sẽ cho vào thùng rác.
Gai đoạn xử lý sinh học
Quá trình xử lý sinh học kỵ khí
Từ bể tuyển nổi nước thải được bơm vào bể UASB theo chiều phân phối từ đáy lên. Quá trình xử lý sinh học kỵ khí được áp dụng trong giai đoạn xử l ý bậc hai và đặc biệt áp dụng cho các loại nước thải ơ nhiễm chất hữu cơ cao. Đây là phương pháp sử dụng các loại vi sinh vật kỵ khí để phân hủy các chất hữu cơ, để tạo thành các khí biogas. Khí sinh ra trong bể kỵ khí được dẫn vào thiết bị đốt.
Nước thải sau khi qua bể kỵ khí sẽ tự chảy vào bể bùn hoạt tính. Q trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra tại bể bùn hoạt tính, tại bể này một lượng nhỏ oxy thích hợp được đưa vào bằng máy thổi khí thơng qua các đầu phân phối khí đặt ở đáy bể giúp cho q trình sinh hĩa diễn ra nhanh hơn. Vi sinh vật hiếu sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng keo và dạng hịa tan để sinh trưởng. Vi sinh vật phát triển thành quần thể dạng bơng bùn. Quá trình chuyển hĩa vật chất cĩ thể xảy ra trong tế bào vi sinh vật. Cả hai quá trình chuyển hĩa đều phụ thuộc rất lớn vào sự tiếp xúc các chất với tế bào vi sinh vật. Khả năng tiếp xúc càng lớn thì khả năng phản ứng càng mạnh. Do đĩ trong hệ thống cơng nghệ này lắp đặt thêm hệ thống thổi khí. Khi khơng khí vào trong thiết bị gây ra những tác động chủ yếu sau:
+ Cung cấp oxy cho tế bào vi sinh vật
+ Làm xáo trộn dung dịch, tăng khả năng tiếp xúc giữa vật chất và tế bào
+ Phá vỡ thế bao vây của sản phẩm trao đổi chất xung quanh tế bào vi sinh vật, giúp cho quá trình thẩm thấu vật chất từ ngồi tế bào vào trong tế bào và quá trình chuyển vận ngược lại.
+ Tăng nhanh quá trình sinh sản vi khuẩn
+ Tăng nhanh sự thốt khỏi dung dịch của các chất khí được tạo ra trong q trình lên men. Khi lên men vi sinh vật thường tạo ra một số sản phẩm ở dạng khí, các loại khí này khơng cĩ ý nghĩa đối với hoạt động sống của vi sinh vật.
Nước thải từ bể Aerotank sẽ tự chảy tràn qua bể lắng, tại bể lắng xảy ra đồng thời hai quá trình keo tụ và lắng. Hàm lượng chất lơ lững, màng vi sinh vật bị trơi ra khỏi bể sinh học và các dung dịch ở dạng keo sẽ được keo tụ và lắng xuống đáy bể. Hiệu quả xử lý đạt từ 80-95% theo BOD và COD. Tại bể lắng, bùn sinh khối sinh ra được lắng xuống đáy và phần lớn lượng bùn này được bơm đưa quay trở về bể bùn hoạt tính để tiếp tục tham gia quá trình phản ứng và được gọi là bùn hoạt tính hồi lưu. Phần cịn lại là bùn dư được bơm đưa sang bể chứa bùn.
+ Giai đoạn xử lý hĩa học
Nước thải sau khi qua bể lắng chảy tràn qua bể trung gian, tại đây lưu lượng nước được ổn định trước khi bơm vào thiết bị lọc nhanh, các thành phần cặn lơ lửng và bùn hoạt tính cĩ kích thước nhỏ mà q trình lắng khơng tách được cịn lại trong nước thải sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc. Vật liệu lọc chủ yếu là sỏi, cát. Hiệu quả của quá trình xử lý giảm 70 - 90% thành phần cặn lơ lửng (SS). Bể lọc phải được rửa định kỳ nhằm tăng khả năng lọc của các vật liệu. Nước thải rửa lọc được đưa về bể chứa bùn, phần nước trong tại bể chưa bùn được dẫn về bể điều hịa để tiếp tục xử lý, phần bùn nén được xe hút định kỳ.
Sau khi qua thiết bị lọc nước thải được dẫn vào bể khử trùng, đây là cơng đoạn xử lý cuối cùng của trạm xử lý, nước thải sau khi khử trùng sẽ đạt quy chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT, Cột A và được thải ra nguồn tiếp nhận là suối nội bộ.
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1 Tính tốn thiết kế giỏ chắn rác
4.1.1. Nhiệm vụ
Giỏ chắn rác cĩ nhiệm vụ tách các loại rác và tạp chất thơ cĩ kích thước lớn trong nước thải trước khi đưa nước thải vào các cơng trình xử lý phía sau. Việc sử dụng giỏ chắn rác trong các cơng trình xử lý nước thải tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng hĩc bơm.
4.1.2. Tính tốn
Thơng số thiết kế giỏ chắn rác
Chọn tải lượng thu nước qua 1m chiều dài giỏ chắn rác là: l = 15 m3/m2.giờ. Lưu lượng nước thải lớn nhất là: Qmax = 70m3/h
Tổng diện tích bề mặt lưới chắn rác 2 max 4,7 15 70 m l Q F
Chọn giỏ chắn rác cĩ tiết diện ngang là hình vuơng, cĩ đáy và khơng cĩ nắp.
Cạnh bên giỏ chắn rác bằng đáy giỏ chắn rác và cĩ tiết diện f1 = f/5 = 4,7/5 = 0,93 m2; chọn f =1 m2
Chọn lỗ lưới cĩ đường kính d = 1,5 mm, số lỗ khoan trên 1 m2 lưới bằng 0,5 m2, khoan đều nhau, 3 lỗ bất kỳ tạo thành tam giác đều.
Diện tích tổng số lỗ khoan của giỏ chắn rác
A = 0,5 x 4,7 = 2,35 m2
Tổng số lỗ khoan
N = A/d = 2,35/0,0015 = 1567 lỗ
V = Qmax /A = 70/2,35 = 29,8 m/h = 0,5 m/s
Giỏ chắn rác được làm bằng lưới Inox 304, dày 2 mm, khung gia cố V3, la 3 Inox 304.
+ Chọn chiều cao bảo vệ cho giỏ chắn rác là 0,3 m. + Chiều cao gia cơng giỏ chắn rác là 1,3 m.
4.2 Hầm bơm tiếp nhận
4.2.1. Nhiệm vụ
Hầm tiếp nhận nước thải là nơi tập trung tồn bộ nước thải từ các phân xưởng sản xuất của cơng ty bao gồm cả nước thải sinh hoạt và để đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động an tồn. Bể thu gom được xây dựng âm với cốt mặt bể hồn thiện +0.2 m (h1 = 0,2m) so với mặt đất nhằm tránh nước mưa tràn vào.
Trong hầm bơm tiếp nhận, sử dụng hai bơm chìm đặt dưới đáy bể, hai bơm hoạt động luân phiên theo chế độ cài sẵn của Timer (3 giờ đổi 1 lần) để bơm nước thải đến bể điều hịa. Phao báo mức cân chỉnh mực nước trong bể đảm bảo bơm khơng bị cạn nước (thường khi bơm mực nước thấp nhất trong bể phải bằng chiều cao của bơm chìm).
4.2.2. Tính tốn
Thời gian lưu nước trong hầm bơm là 10 đến 30 phút. Chọn thời gian lưu nước là t = 10 phút.
a. Thế tích bể thu gom được tính như sau: V = Qmax x. t = 70 x
60 10
= 11,7 (m3)
Chọn hầm bơm cĩ tiết diện ngang là hình vuơng.
Ống dẫn nước thải ra hầm bơm tiếp nhận là ống uPVC, DN = 220 mm, cĩ cốt đáy ống cách mặt đất một đoạn h2 = 0,5 m
- Chiều rộng (cạnh) L = 2,4 m - Chiều cao hữu ích h = 2,1 m - Chiều cao nổi lên mặt đất h1 = 0,5 m - Chiều cao bảo vệ bơm h3 = 0,2 m b. Tổng chiều cao của bể
H = h + h1 + h2 = 2,1 + 0,5 + 0,5 + 0,2 = 3,3 m Vậy thể tích thực của bể: V = 19,1 m3
c. Vật liệu xây dựng
Chọn vật liệu xây dựng hầm bơm tiếp nhận là BTCT M250, thành dày 200mm, bản đáy dày 300mm, sắt Nhật đan thành hai lớp, @200 phi 14, chống thấm sika bên trong 2 lớp, bên ngồi quét bentum.