4.4.1 Nội dung thí nghiệm
- Chạy mô hình thí nghiệm 1: bể tuyển nổi tách dầu mỡ nhưng không dùng hệ thống sục khí để tuyển nổi dầu, mà dầu nổi lên là quá trình tự nhiên. Tìm hiệu quả tách dầu khi không suc khí
- Chạy mô hình thí nghiệm 2: bể tuyển nổi tách dầu mỡ có hệ thống sục khí và thời gian sục khí là 30 phút. Tìm hiệu quả tách dầu của bể khi sục khí và lưu nước trong bể 30 phút.
- Chạy mô hình thí nghiệm 3: bể tuyển nổi tách dầu mỡ có hệ thống sục khí và thời gian suc khí và thời gian lưu nước là 60 phút. Tìm hiểu hiệu xuất tách dầu mỡ của phương pháp này.
- So sánh kết quả của 3 phương pháp trên để xem xét và đưa ra phương pháp tối ưu để hiệu quả tách dầu ra khỏi nước thải là cao nhất. So sánh ưu nhược điểm của từng phương pháp.
4.4.2 Địa điểm thực hiện thí nghiệm và lấy mẫu:
- Thực hiện chạy mô hình tại nhà máy.
- Địa điểm lấy mẫu nước thải tại hầm bơm của hệ thống xử lí nước thải tại nhà máy Pepsico Việt Nam Chi Nhánh Bình Dương.
4.4.3 Thực hiện lấy mẫu
- Số lần lấy mẫu: 3 lần - Thời gian lấy mẫu:
+ 10h ngày 03 tháng 07 năm 2010 lấy mẫu lần 1
+ 10h ngày 04 tháng 07 năm 2010 lấy mẫu lần 2
+ 10h ngày 05 tháng 07 năm 2010 lấy mẫu lần 3 - Số lượng mẫu nước thải cần lấy mỗi lần là 130 l/mẫu
- Phương pháp lấy mẫu: trước khi lấy mẫu nước thải chứa dầu ta phải trộn nước thải cho đều để hòa trộn lượng dầu và nước được hòa chung vào nhau và cả những chất rắn lơ lững. Không được lấy nước trên bề mặt vì trên lớp
nước mặt dầu nhẹ nên nổi lên vì vậy hàm lượng dầu trong nước thải sẽ không chính xác.
4.4.4 Tiến hành chạy mô hình thí nghiệm
Mỗi thí nghiệm thực hiện 3 lần vào thời điểm trong 3 ngày khác nhau
- Mô tả thí nghiệm 1: Mô hình bể tuyển nổi ta khóa các van bùn, van nước đầu ra, van thu dầu mỡ. Sau đó dùng 2 máy bơm (80l/h) (tương đương với thời gian lưu nước là 30 phút) bơm nước thải vào ngăn chứa nước thải vào của bể tuyển nổi. Nước thải vào bể lưu lại sau 30 phút là đầy bể, hệ thống sục khí không hoạt động, sau 30 phút nước thải bắt dầu dâng lên và tràn qua ống thu nước ra ngoài, khi đó ta vận hành hệ thống gạt để gạt dầu mỡ vào máng thu dầu, dầu mỡ dần dần được tách ra hết sau đó ta có thể lấy nước thải từ đầu ra để phân tích hàm lường dầu có trong nước thải sau khi đã xử lí.
- Mô tả thí nghiệm 2: Ta cũng tiến hành tương tự như thí nghiệm 1 nhưng vừa bơm nước thải vào(vận hành 2 bơm 80l/h) ta vừa cho hệ thống sục khí vận hành cùng lúc, thời gian sục khí trong vòng 30 phút (vì ta sử dụng cả 2 bơm nên thời gian lưu nước là 30 phút). Sau khi tách hết dầu đến khi ta nhìn thấy nước thải không còn nhiễm dầu trên mặt nước nữa, ta sẽ lấy nước thải đầu ra đem thí nghiệm kiểm tra hàm lượng dầu mỡ tách ra được bao nhiêu phần trăm.
- Mô tả thí nghiệm 3: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 2 nhưng ta dùng một máy bơm nước thải (80l/h) để bơm nước thải vào bể, lúc đó do lưu lượng giảm một nửa nên thời gian lưu là 60 phút và sục khí là 60 phút, sau khi vận hành hệ thống thanh gạt dầu gạt hết dầu vào máng thu, nước thải đầu ra sẽ được lấy và đem xét nghiệm hàm lượng dầu mỡ đã tách ra.
- Các mẫu: mẫu 1, mẫu 2, và mẫu 3 sau khi xử lí đem đi thí nghiệm để phân tích kết quả.
- Từ mẫu nước thải ban đầu chưa xử lí ta đem phân tích về hàm lượng dầu mỡ có trong nước thải để so sánh với hàm lượng dầu mà đã qua các phương pháp xử lí đánh giá hiệu quả và lựa chọn phương pháp xử lí tối ưu nhất.
- Kết quả của thí nghiệm 3 với lưu lượng bơm vào là 1 bơm 80l/h tức là thời gian lưu nước và sục khí là 60 phút thì hiệu suất tách dầu mỡ trung bình là 97,1%. Đây là kết quả tốt nhất trong ba thí nghiệm.
- Qua quá trình thí nghiệm ta có thể áp dụng mô hình bể tuyển nỗi vào thực tế xử lý nước thải chứa dầu để tách dầu ra khỏi nước thải của công ty. Xử lý hàm lương dầu trong nước thải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-2005 để xả thải ra ngoài. Đặc tính nước thải này là hàm lượng dầu cao nhưng dầu dễ nỗi lên trên mặt nước do đó ta có thể vớt hết lượng dầu trong nước thải, đảm bảo hàm lượng dầu trong nước thải không vượt quá tiêu chuẩn.
Bảng 4.1 Hiệu suất xử lý của các thí nghiệm ngày 03/07/2010
Các thí nghiệm
Hàm lượng dầu đầu vào
(g/l)
Hàm lượng nước
thải sau TN (g/l) Hiệu suất (%)
TN1 8,58 2,67 68,8
TN2 8,58 0,52 93,9
TN3 8,58 0,28 96,7
Bảng 4.2 Hiệu suất xử lý của các thí nghiệm ngày 04/07/2010
Các thí nghiệm dầu đầu vào Hàm lượng (g/l)
Hàm lượng nước
thải sau TN (g/l) Hiệu suất (%)
TN1 8,34 2,35 71,8
TN2 8,34 0,48 94,2
TN3 8,34 0,25 97
Các thí nghiệm
Hàm lượng dầu đầu vào
(g/l) Hàm lượng nước thải sau TN (g/l) Hiệu suất (%) TN1 8,42 2,32 72,4 TN2 8,42 0,44 94,7 TN3 8,42 0,2 97,6
Bảng 4.4 Hiệu suất xử lý chung qua các thí nghiệm
Các thí nghiệm dầu đầu vào Hàm lượng (g/l) Hàm lượng nước thải sau TN (g/l) Hiệu suất (%) TN1 8,45 2,45 71 TN2 8,45 0,48 94,3 TN3 8,45 0,24 97,1
Chương 5
ĐỀ XUẤT- TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
5.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CẢI TẠO
5.1.1 Nguyên nhân hệ thống hoạt động không hiệu quả
- Các công trình ở giai đoạn xử lý cấp 1 hoạt động không có hiệu quả làm cho nước thải qua các công trình phía sau không xử lý được: SCR không tách được rác, bể tách dầu không tách được dầu, bể lắng sơ cấp không lắng được, bể UASB và Aerotank vi sinh vật đều bị nhiễm độc dẫn đến chết, bể lắng đứng không lắng được bùn hoạt tính, bể nén bùn không nén được bùn không tách nước ra khỏi bùn được, máy bơm dầu (bơm màng) bị hư, máy bơm bùn hoạt tính bị hư, dầu đóng thành lớp dày và cứng trên bề mặt bể tách dầu. - SCR thô hoạt đông không có hiệu quả lượng rác (miếng và lát khoai tây)
trong nước thải rất nhiều mà SCR chỉ có 1 cái. SCR thủ công nên người công nhân phải thường xuyên ra vớt rác lên nếu vớt không kịp thì SCR sẽ bị nghẹt và làm cho nước tràn qua SCR và kéo theo rác đi qua. SCR có 1 kích thước lỗ (d = 20mm) mà rác lại co nhiều kích thước khác nhau, những nhỏ hơn sẽ lọt qua còn những rác lớn hơn sẽ bị giữ lại và làm nghẹt hệ thống.
- Không có SCR tinh do đó không vớt được những rác có kích thước nhỏ mà những rác này là những vỏ khoai, miếng và lát khoai tây nhỏ chứa rất nhiều tinh bột là nguyên nhân gây ra hàm lượng BOD và COD cao, vỏ khoai qua bể lắng sơ bộ không lắng được mà nổi thành lớp dày ở trên bề mặt. Rác này qua các bể UASB và Aerotank làm ức chế hoạt động của các vi sinh vật và qua bể nén bùn làm cho bơm bể nén bùn bị hư vì bơm chỉ bơm bùn hoạt tính có kích thước mịn mà bùn này lại rất thô do đó bể nén bùn không nén được bùn, cánh khuấy bùn quá tải làm hư hộp số. bùn này không thể qua ép được vì không keo tụ được với polymer.
- Hàm lượng dầu rất nhiều mà bể tách dầu hoạt động không có hiệu quả, không có hệ thống tách dầu, dầu và các loại bột nổi lên trên mặt tạo thành lớp màng trên mặt rất dày và cứng, dầu tràn qua bể UASB làm cho các vi sinh vật chết không giảm được hàm lượng BOD và COD do đó khi qua bể Aerotank hàm lượng BOD và COD, dầu mỡ còn rất lớn nên bể không có khả năng xử lí được bùn hoạt tính có màu đen, và bể bốc mùi rất hôi thối. Sau đó dầu mỡ tràn qua cả bể lắng làm cho bùn không thể lắng mà nổi lên cùng với dầu mỡ. Dầu mỡ làm cho tất cả các công trình hoạt động phía sau không có hiệu quả.
5.1.2 Dựa vào kết quả thí nghiệm
Bể tuyển nổi có khả năng tách được hầu hết lượng dầu trong nước thải và các tạp chất lơ lửng trong nước thải. Nếu sử dụng bể tách dầu thì chỉ tách được lớp dầu nổi trên mặt mà không tách được dầu bám vào các hạt cặn lơ lửng.
5.2 ĐỀ XUẤT-TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO5.2.1 Phương án cải tạo 5.2.1 Phương án cải tạo
- Cải tiến lại SCR thô, lắp đặc nhiều SCR thô (vớt rác thủ công) trong đường ống, mỗi SCR có kích thước lỗ khác nhau từ lớn đến nhỏ để tách được các rác từ kích thước lớn đến kích thước nhỏ và làm cho đường ống không bị tắt nghẽn.Thay lưới chắn rác cũ bằng lưới chắn rác mới có kích thước lổ là 5mm. Lắp đặt song chắn rác tinh ở dòng nước thải cắt lát khoai tây và trộn bột. Lắp thêm lưới lọc rác tinh tự động trước khi nước vào bể gom.
- Cải tiến bể tách dầu thành bể tuyển nổi để tách dầu. Trong bể tuyển nổi ta sục khí làm cho tất cả lượng dầu trong nước thải đều nổi lên kể cả dầu bám vào các hạt tinh bột, những chất rắn nào nặng thì lắng xuống do đó ta có thể dùng bộ phận thanh tự động gạt dầu gạt hết lượng dầu trên mặt trước khi nước thải chảy qua các công trình phía sau, còn những cặn lắng xuống thì được bơm vào bể nén bùn theo định kỳ.
Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp này:
+ Ưu điểm: đảm bảo được hệ thống hoạt động tự động và an toàn, người công nhân vận hành chỉ cần kiểm tra hệ thống định kỳ và vận hành SCR và bể tuyển nổi đúng kỹ thuật là đảm bảo hệ thống xử lí nước đạt hiệu quả. Bể tuyển nổi tách lượng dầu rất cao, tách được trên 90% lượng dầu đảm bảo được chỉ tiêu dầu qua các công trình còn lại và thải ra ngoài. Phương pháp này đảm bảo tuyệt đối lượng rác thải và dầu mỡ không lọt qua các công trình đơn vị khác không làm ảnh hưởng đến khả năng xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học.
+ Nhược điểm: chi phí cải tiến xây dựng bể tuyển nổi, SCR thô và SCR tinh cao, chi phí cho máy móc thiết bị cao. Bảo trì sửa chửa máy móc thiết bị định kỳ.
5.2.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ đề xuất theo phương án SVTH: Nguyễn Đình Ngọc - 35 - XỬ LÝ HIẾU KHÍ QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH LẮNG BÙN KHỬ TRÙNG MÁY ÉP BÙN Chlorine Thổi khí Xử lý cấp 3 Xử lý cáp 2 Bùn
NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH RỬA KHOAI TÂY VÀ RỬA DỤNG CỤ TRỘN BỘT (nước thải rửa lát khoai được tuần hoàn một phần để rửa củ khoai)
TÁCH RÁC THÔ (nhiều SCR tách rác thủ công)
GOM NƯỚC THẢI
LẮNG SƠ BỘ 1
CÂN BẰNG/ ĐIỀU HÒA
XỬ LÝ KỴ KHÍ BỂ UASB Nước ép bùn Điều chỉnh pH Trộn Nước ép bùn Xử lý cấp 1 Tuần hoàn bùn SCR tinh
NƯỚC THẢI DẦU MỠ
TÁCH RÁCTHÔ (nhiều SCR tách rác thủ công)
GOM NƯỚC THẢI
BỂ TUYỂN NỔI + BỂ LẮNG SƠ BỘ 2 NaOH, HCL Hình 3.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải
5.2.3 Hiệu suất xử lý theo phương án đề xuất
- Nước thải thải ra được chia ra làm 2 dòng:
+ Dòng 1: Nước thải từ công đoạn chiên khoai tây và chiên bánh từ bột + Dòng 2: Nước thải từ công đoạn rửa và cắt lát khoai tây, trộn bột ép khuôn
Bảng 5.1: Hiệu xuất xử lý nước thải ở dòng 1
Thông số vào Công trình đơn vị Thông số ra Hiệu suất xử lý
Đặc tính mg/l Đặc tính mg/l %
COD 997 Tách rác thô COD 957 4
BOD 874 BOD 830 5
SS 737 SS 700 5
Dầu mỡ 8340 Dầu mỡ 7923 5
N 63 N 63 0
COD 957 COD 957 0
BOD 830 Hầm bơm BOD 830 0
SS 700 SS 700 0
Dầu mỡ 7923 Dầu mỡ 7923 0
N 63 N 63 0
COD 957 Bể tuyển nổi + Bể lắng sơ bộ 2 COD 670 30
BOD 830 BOD 540 35
SS 700 SS 140 80
Dầu mỡ 7923 Dầu mỡ 317 96
N 63 N 41 35
Bảng 5.2. Hiệu suất xử lý nước thải ở dòng 2
Thông số vào Công trình đơn vị Thông số ra suất xử Hiệu lý
Đặc tính mg/l Đặc tính mg/l %
COD 1500 Song chắn rác thô COD 1440 4
BOD 1200 BOD 1140 5
SS 870 SS 827 5
Dầu mỡ 0 Dầu mỡ 0 0
N 84 N 84 0
COD 1440 Song chắn rác tinh COD 1152 20
BOD 1140 Hầm bơm BOD 855 25
SS 827 SS 620 25
Dầu mỡ 0 Dầu mỡ 0 0
N 84 N 76 10
COD 1152 Bể lắng sơ bộ COD 806 30
BOD 855 BOD 513 40
SS 620 SS 248 60
Dầu mỡ 0 Dầu mỡ 0 0
N 76 N 61 20
- Cả hai dòng nước thải đều được bơm vào bể điều hòa. Tại đây nước thải sẽ được hòa trộn lẫn nhau.
Bảng 5.3: Hiệu suất xử lý sau khi hòa trộn hai dòng nước thải
Thông số vào Công trình đơn vị Thông số ra Hiệu suất xử lý
Đặc tính mg/l Đặc tính mg/l %
COD 801 Bể điều hòa COD 761 5
BOD 514 BOD 488 5
SS 244 SS 244 0
Dầu mỡ 11 Dầu mỡ 10 5
N 60 N 54 10
COD 761 Bể xử lý sinh học yếm khí UASB COD 228 70
BOD 488 BOD 122 75
SS 244 SS 195 20
Dầu mỡ 10 Dầu mỡ 9 10
N 54 N 41 25
COD 228 hiếu khí AerotankBể xử lý sinh học COD 46 80
BOD 122 Bể lắng 2 BOD 18 85
SS 195 SS 39 80
Dầu mỡ 9 Dầu mỡ 8 10
N 41 N 14 65
5.2.4 Tính toán phương án cải tạo
5.2.4.1 Nước thải ra từ dòng nước thải chứa dầua. Tính toán SCR thô a. Tính toán SCR thô
Thay lưới chắn rác củ bằng lưới chắn rác mới có kích thước khe lỗ là 5mm. Trên đường ống nước thải dẫn vào hố thu gom gắn thêm 2 song chắn rác.
Song thứ nhất
Kích thước mương đặt song chắn
Chọn tốc độ dòng chảy trong mương vs = 0,3 m/s (qui phạm v = 0,3 – 0,6 m/s) Qua khảo sát thực địa, độ sâu đáy cống cuối cùng của mạng lưới thoát nước thải là H = 1,5 m.
Chọn kích thước mương: rộng x sâu = B x H = 0,3m x 0,3m = 0,09 m2
Ta có Qhmax =15m3/h
Như vậy chiều cao lớp nước trong mương là:
H=Qh/(3600.Vs.B)=15/(3600.0,3.0,3) =0,0463 m
Chọn kích thước thanh rộng x dày = b x d = 5mm x 15mm và khe hở giữa các thanh là w = 15mm
Kích thước song chắn rác
Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở m = n + 1
Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n*b + (n +1)*w
300 = n*5 + (n +1)*15 Suy ra n = 14,25
Chọn n = 15 thanh
Khoảng cách giữa các thanh bây giờ sẽ được điều chỉnh lại như sau: 300 = 15*5 + (15 + 1)*w
Suy ra w = 14,06mm
Tổn thất áp lực qua song chắn
Tổng tiết diện các khe song chắn, A: A = (B – b*n)*h
b = Chiều rộng thanh song chắn, m n = Số thanh
h = Chiều cao lớp nước trong mương, m A = (0,3m – 0,005m*15 thanh)*0,0463m = 0,0104m2
Vận tốc dòng chảy qua song chắn:
V=Q/A= 4,17 l/s /0,0104m2 =0,4 m/s