STT Thơng số Đơn vị Giá trị
1 pH -- 6 – 9 2 Độ màu Pt/Co 75 3 BOD5 mg/l 30 4 COD mg/l 100 5 TSS mg/l 50 (Nguồn: QCVN 12-MT:2015/BTNMT cột A)
Nhận xét: Bảng thành phần tính chất nước thải trước xử lý cho thấy các thơng
số trên cịn khá cao. Điển hình khi nhìn vào bảng 2.1 ta thấy nồng độ BOD5 là 785 mg/l cao gấp 26 lần so với quy định xả thải ( 30 mg/l), tương tự đối với nồng độ COD cao gấp 16 lần so vưới quy định, TSS cao hơn 11 lần so với tiêu chuẩn và thơng số độ màu chênh lệch hơn 1,5 lần so với tiêu chuẩn. Nhìn chung tất cả các thơng số xả thỉa đều vượt ngưỡng và đều cần xử lý trước khi đưa đến nguồn tiếp nhận. Nếu khơng được xử lý hiệu quả khi xả thải ra ngồi mơi trường sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh vật thủy sinh và các thành phần mơi trường khác (như mơi trường nước, mơi trường đất, mơi trường khơng khí).
Mức độ cần thiết phải xử lý độ màu 250 75 100% 70% 250 v r v DM DM DM Trong đĩ:
DMv: Hàm lượng chất thải lơ lửng trong nước thải vào chưa xử lý (Pt/Co) DMr: Hàm lượng chất thải lơ lửng nước thải sau khi xử lý (mg/l)
Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng chất lơ lửng TSS 585 50 100% 91, 45% 585 v r v TSS TSS TSS Trong đĩ:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy cho Cơng ty TNHH Giấy và Bao bì Đồng Tiến Cơng suất 500 m3/ngày đêm
Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Cẩm Tú Trang 26 Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Mỹ Linh
TSSv: Hàm lượng chất thải lơ lửng trong nước thải vào chưa xử lý (mg/l) TSSr: Hàm lượng chất thải lơ lửng nước thải sau khi xử lý (mg/l)
Mức độ cần thiết để xử lý BOD5 785 30 100% 96,18% 785 v r v BOD BOD BOD Trong đĩ:
BOD5v: Hàm lượng BOD5 trong nước thải chưa xử lý (mg/l) BOD5r: Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý (mg/l) Mức độ cần xử lý hàm lượng nhu cầu oxy hố học COD
1200 100 100% 91,67% 1200 v r v COD COD COD Trong đĩ:
CODv: Hàm lượng COD trong nước thải chưa xử lý (mg/l) CODr: Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý (mg/l)
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy cho Cơng ty TNHH Giấy và Bao bì Đồng Tiến Cơng suất 500 m3/ngày đêm
Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Cẩm Tú Trang 27 Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Mỹ Linh
3.2. Đề xuất phương án xử lý 3.2.1. Phương án 1 Sơ đồ cơng nghệ 1 Hình 4. Sơ đồ cơng nghệ 1 Nước thải Bể phản ứng Hố gom
Bể keo tụ tạo bơng Máy thổi khí
NaOH
PAC, polyme trợ keo
Bể chứa bùn Bể lắng 2 Bể khử trùng Bể hiếu khí Aerotank Bồn lọc áp lực Bể điều hịa Song chắn rác Bể lắng 1 Nước đạt QCVN 12-MT:2015/BTNMT cột A và thải ra sơng Thị Tính Chlorine Bùn tuần hồn
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy cho Cơng ty TNHH Giấy và Bao bì Đồng Tiến Cơng suất 500 m3/ngày đêm
Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Cẩm Tú Trang 28 Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Mỹ Linh
Thuyết minh cơng nghệ 1:
Nước thải từ cơng đoạn sản xuất giấy, bột giấy và bao bì được thu gom theo mương dẫn nước thải đi qua song chắn rác nhằm giữ lại những tạp chất thơ (chủ yếu là rác) cĩ trong nước thải. Tiếp theo nước thải được đưa vào hố gom. Ở hố gom, được trang bị 2 bơm chìm hoạt động luận phiên nhau đưa nước lên bể điều hịa.
Bể điều hịa cĩ tác dụng ổn định lưu lượng và nồng độ. Tại bể điều hịa, được bố trí đĩa phân phối khí thơ nhằm mục đích hịa trộn đồng đều nước thải trên tồn diện tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể, sinh ra mùi khĩ chịu. Hai bơm chìm được lắp đặt trong bể điều hịa để đưa nước lên các cơng trình phía sau.
Từ bể điều hịa nước được bơm trực tiếp sang bể phản ứng, hĩa chất NaOH được châm vào để nâng nồng độ pH thuận tiện cho q trình keo tụ ở phía sau, nước tiếp tục tự chảy sang bể keo tụ tạo bơng nhằm keo tụ giảm lượng chất rắn lơ lửng, độ màu, bể gồm cĩ 3 ngăn, được trang bị máy khuấy với tốc độ vịng/phút giảm dần nhằm tránh làm vỡ bơng cặn. Nước sau đĩ chảy sang bể lắng I để loại bỏ các cặn sinh ra trong quá trình keo tụ tạo bơng. Ở đây ta thu hồi bột cịn một phần bùn được đưa sang bể chứa bùn.
Sau đĩ nước sẽ được đưa sang bể sinh học hiếu khí. Bể sinh học hiếu khí Aerotank là một cơng nghệ tuy khơng mới nhưng khơng thể phủ nhận hiệu quả của nĩ mang lại, bể cĩ nhiệm vụ xử lý các chất hữu cơ cịn lại trong nước thải. Là nơi diễn ra quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ trong điều kiện cấp khí nhân tạo bằng máy thổi khí. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích:
(1) cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hĩa chất hữu cơ hịa tan thành nước và CO2; (2) xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý; (3) giải phĩng các khí ức chế q trình sống của vi sinh vật, các khí này sinh ra trong q trình vi sinh vật phân giải các chất ơ nhiễm, tác động tích cực đến q trình sinh sản của vi sinh vật.
Quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ:
Trong bể sinh học hiếu khí các vi sinh vật (VSV) hiếu khí sử dụng oxi được cung cấp chuyển hĩa các chất hữu cơ hịa tan trong nước thải một phần thành vi sinh vật mới, một phần thành khí CO2 và NH3 bằng phương trình phản ứng sau:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy cho Cơng ty TNHH Giấy và Bao bì Đồng Tiến Cơng suất 500 m3/ngày đêm
Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Cẩm Tú Trang 29 Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Mỹ Linh
Trong bể sinh học hiếu khí kết hợp q trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hịa tan và khơng hịa tan chuyển hĩa thành bơng bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí - cĩ khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước thải chảy liên tục vào bể sinh học trong đĩ khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính (oxy hịa tan DO>2mg/l), cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bơng bùn.
Nước thải sau xử lý sinh học cĩ mang theo bùn hoạt tính cần phải loại bỏ trước khi đi vào các bể tiếp theo, vì vậy bể lắng 2 cĩ nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thơng qua máng tràn răng cưa. Bùn lắng lại một phần bơm về bể Aerotank, một phần bơm về bể chứa bùn bằng hai bơm chìm hoạt động luân phiên nhau.
Nước thải sau bể lắng sẽ tự chảy sang bể khử trùng bằng Clorine nhằm đáp ứng chỉ tiêu Coliform trong nước thải rồi đi qua hai bồn lọc áp lực được bơm bởi hai bơm trục ngang áp lực hoạt động thay phiên nhau sau đĩ thốt ra nguồn tiếp nhận. Nước sau hệ thống xử lý đạt quy chuẩn QCVN 15-MT:2015/BTNMT cột A.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy cho Cơng ty TNHH Giấy và Bao bì Đồng Tiến Cơng suất 500 m3/ngày đêm
Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Cẩm Tú Trang 30 Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Mỹ Linh
3.2.2. Phương án 2 Sơ đồ cơng nghệ 2 Hình 5. Sơ đồ cơng nghệ 2 Nước thải Bể phản ứng Hố gom
Bể keo tụ tạo bơng Máy thổi khí
NaOH
PAC, polyme trợ keo
Bể chứa bùn Bể lắng 2 Bể khử trùng Bể hiếu khí MBBR Bồn lọc áp lực Bể điều hịa Song chắn rác
Bể tuyển nổi DAF
Nước đạt QCVN 12-MT:2015/BTNMT cột A và thải ra sơng Thị Tính Chlorine
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy cho Cơng ty TNHH Giấy và Bao bì Đồng Tiến Cơng suất 500 m3/ngày đêm
Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Cẩm Tú Trang 31 Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Mỹ Linh
Thuyết minh cơng nghệ 2:
Nước thải từ cơng đoạn sản xuất giấy, bột giấy và bao bì được thu gom theo mương dẫn nước thải đi qua song chắn rác nhằm giữ lại những tạp chất thơ (chủ yếu là rác) cĩ trong nước thải. Tiếp theo nước thải được đưa vào hố gom. Ở hố gom, được trang bị 2 bơm chìm hoạt động luận phiên nhau đưa nước lên bể điều hịa.
Bể điều hịa cĩ tác dụng ổn định lưu lượng và nồng độ. Tại bể điều hịa, được bố trí đĩa phân phối khí thơ nhằm mục đích hịa trộn đồng đều nước thải trên tồn diện tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể, sinh ra mùi khĩ chịu. Hai bơm chìm được lắp đặt trong bể điều hịa để đưa nước lên các cơng trình phía sau.
Từ bể điều hịa nước được bơm trực tiếp sang bể phản ứng, hĩa chất NaOH được châm vào để nâng nồng độ pH thuận tiện cho quá trình keo tụ ở phía sau, nước tiếp tục tự chảy sang bể keo tụ tạo bơng nhằm keo tụ giảm lượng chất rắn lơ lửng, độ màu, bể gồm cĩ 3 ngăn, được trang bị máy khuấy với tốc độ vịng/phút giảm dần nhằm tránh làm vỡ bơng cặn.
Tiếp đến nước thải được đưa đến bể tuyển nổi, ở đây bể cĩ hệ thống cung cấp khí, các hạt khí nhỏ được sục vào trong nước sẽ kết dính với các hạt lơ lửng nhỏ trong nước và làm chúng nổi lên mặt nước. Khi chúng lên đến mặt nước thì các bọt khí được giải thốt, các chất lơ lửng sẽ kết lại thành ván và được thu bằng gạt cặn bề mặt.
Sau đĩ nước sẽ được đưa sang bể sinh học hiếu khí. Bể sinh học hiếu khí MBBR là một cơng nghệ mới hiện đại với giá thể nhẹ hơn nước để vi sinh bám dính giúp gia tăng hiệu quả xử lý, bể cĩ nhiệm vụ xử lý các chất hữu cơ cịn lại trong nước thải. Tại bể này diễn ra quá trình oxi hĩa các chất hữu cơ hịa tan và dạng keo trong nước thải dưới sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Hệ thống thổi khí sẽ giúp khuấy trộn các giá thể trong bể nhằm đảm bảo các giá thể vi sinh được xáo trộn liên tục bên trong quá trình xử lý nước thải, để giá thể cĩ thể chuyển động lơ lửng trong bể thì mật độ giá thể chiếm từ 25% - 50% thể tích bể và tối đa là 67%. Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng keo và hịa tan cĩ trong nước để sinh trưởng. Vi sinh vật phát triển sẽ bám vào bể mặt giá thể nhằm hỗ trợ quá trình phân giải các chất hữu cơ trong nước khi đạt đến một độ dày nhất định, khối lượng vi sinh vật sẽ tăng lên, lớp vi sinh vật phía trong khơng tiếp xúc được thức ăn thì chúng sẽ chết khả năng bám vào vật liệu khơng cịn. Khi đĩ chúng sẽ bị bong ra và rơi vào trong nước thải rơi xuống thành bùn. Ngồi ra cơng nghệ xử lý MBBR cĩ khả năng xử lý Nito tốt hơn cơng nghệ cũ.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy cho Cơng ty TNHH Giấy và Bao bì Đồng Tiến Cơng suất 500 m3/ngày đêm
Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Cẩm Tú Trang 32 Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Mỹ Linh
Do đĩ, một phần bùn lắng tại bể lắng sẽ được bơm tuần hồn trở lại vào bể MBBR để đảm bảo nồng độ bùn nhất định trong bể.
Nước thải sau xử lý sinh học cĩ mang theo bùn hoạt tính cần phải loại bỏ trước khi đi vào các bể tiếp theo, vì vậy bể lắng II cĩ nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thơng qua máng tràn răng cưa. Bùn lắng lại một phần bơm về bể MBBR, một phần bơm về bể chứa bùn bằng hai bơm chìm hoạt động luân phiên nhau.
Nước thải sau bể lắng sẽ tự chảy sang bể khử trùng bằng Clorine nhằm đáp ứng chỉ tiêu Coliform trong nước thải. Tại bể khử trùng, nước thải được trộn với chất khử trùng được cung cấp bởi hệ thống bơm định lượng nhằm tiêu diệt các vi khuẩn coliform. Bể khử trùng cũng được thiết kế các tấm chắn nhằm tạo sự khuấy trộn tốt nhất giữa nước thải và chất khử trùng rồi đi qua hai bồn lọc áp lực được bơm bởi hai bơm trục ngang áp lực hoạt động thay phiên nhau sau đĩ thốt ra nguồn tiếp nhận. Nước sau hệ thống xử lý đạt quy chuẩn QCVN 15-MT:2015/BTNMT cột A.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy cho Cơng ty TNHH Giấy và Bao bì Đồng Tiến Cơng suất 500 m3/ngày đêm
Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Cẩm Tú Trang 33 Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Mỹ Linh
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ
Xác định các thơng số tính tốn
Nhà máy hoạt động liên tục 24 tiếng 1 ngày, do đĩ các cơng trình đơn vị được tính theo thời gian hoạt động là 24 tiếng.
Cơng suất tính tốn 24 500 3 20,83 / 5,8 / 24 h tb Q m h l s