Phương án 1
Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải theo phương án 1
Bể keo tụ tạo bông Song chắn rác Nước thải Bể lắng cát Hầm tiếp nhận Bể phản ứng Bể lọc sinh học Bể điều hòa Bể lắng II Nguồn tiếp nhận Bể UASB Bể lắng I Bể trung hòa Hóa chất Hóa chất Hóa chất Bể chứa bùn Xử lý định kỳ Cụm hồ sinh học
THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Bể lắng cát: Có nhiệm vụ loại bỏ cát, mảng kim loại,… trong nguyên liệu,
trong nước thải vệ sinh nhà xưởng. Nước thải từ các khu vực sản xuất theo mạng lưới thoát nước riêng chảy vào bể lắng cát của trạm xử lý. Tại đây, để bảo vệ thiết bị và hệ thống đường ống công nghệ phía sau, song chắn rác thô được lắp đặt trước bể lắng cát để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn ra khỏi nước thải. Bể lắng cát giữ lại phần lớn các hạt cát có kích thước lớn hơn 0,2mm bao gồm những hạt cát rời và một phần cát dính trong lớp vỏ gỗ, tránh ảnh hưởng đến máy bơm và thiết bị ở các công trình sau. Trong nước thải chế biến tinh bột sắn thường có hàm lượng cát đáng kể, vì vậy trong công nghệ xử lý cần thiết phải có bể lắng cát. Nước thải sau khi qua bể lắng cát sẽ tự chảy vào hầm tiếp nhận.
Nước thải trước khi đến bể điều hòa sẽ qua lưới chắn rác tinh. Lưới chắn rác tinh có nhiệm vụ loại bỏ các sơ sợi sắn, lớp váng bọt nổi và rác có kích thước nhỏ hơn 10mm.
Bể điều hòa: sự dao động nồng độ và lưu lượng nước thải sẽ ảnh hưởng đến
chế độ công tác của mạng lưới và các công trình xử lý, đặc biệt quan trọng với các công trình hóa lý, sinh học với việc làm ổn dịnh nồng độ nước thải sẽ giúp giảm nhẹ kích thước công trình xử lý hóa lý, đơn giản hóa công nghệ xử lý và tăng hiệu quả xử lý nước thải ở các công trình xử lý. Tại bể điều hoà nhờ quá trình khuấy trộn và cấp khí giúp ổn định lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm như: BOD5, COD, pH, CN-…tại đây nước thải được bơm sang bể phản ứng.
Bể trung hòa: Nước thải ở công nghệ chế biến tinh bột sắn đều có pH thấp,
ở các công đoạn do quá trình lên men axit tinh bột. Do đó, trước khi tiến hành xử lý sinh học (yêu cầu pH từ 6.5 – 8.5) hay quá trình hóa lý thường yêu cầu pH trung tính cần tiến hành trung hòa để tạo điều kiện thích hợp cho vi sinh phát triển tốt.
Bể phản ứng: hóa chất keo tụ được châm vào bể với liều lượng nhất định và
được kiểm soát chặt chẽ bằng bơm định lượng hóa chất. Dưới tác dụng của hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn được lắp đặt trong bể, hóa chất keo tụ được hòa trộn
nhanh và đều vào trong nước thải, hình thành các bông cặn nhỏ li ti khắp diện tích bể.
Bể keo tụ tạo bông: Hỗn hợp nước thải này tự chảy qua bể keo tụ tạo bông.
Dưới tác dụng của chất trợ keo tụ và hệ thống motor cánh khuấy với tốc độ chậm, các bông cặn li ti sẽ chuyển động, va chạm, dính kết và hình thành nên những bông cặn có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng ở bể lắng. Hỗn hợp nước và bông cặn ở bể keo tụ tạo bông tự chảy sang bể lắng.
Bể lắng 1: Bể lắng có chức năng loại bỏ các chất lắng được mà các chất này
có thể gây ra hiện tượng bùn lắng trong nguồn tiếp nhận, tách dầu mỡ và các chất nổi khác, giảm tải trọng hữu cơ cho các công trình xử lý phía sau. Phần bùn trong nước thải được giữ lại ở đáy bể lắng. Lượng bùn này được bơm qua bể chứa bùn.
Bể UASB: Phần nước sau khi tách bùn được bơm bể phản ứng kỵ khí
UASB, bên cạnh việc phân huỷ phần lớn các chất hữu cơ thì CN- cũng được phân huỷ đáng kể tại đây, nhằm giảm đến mức thấp nhất nồng độ CN- trước khi dẫn vào bể lọc sinh học. Bể UASB thường được áp dụng xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như nước thải ngành tinh bột sắn. Nước thải được nạp từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ tiếp xúc với bùn hạt. Đặc tính quan trọng nhất của bùn từ bể UASB là vận tốc lắng của bùn khá cao, nhờ đó có thể vận hành thiết bị kỵ khí với vận tốc ngược dòng từ dưới lên cao. Khi vận hành ở giai đoạn đầu tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật acid hóa sẽ tạo acid béo dễ bay hơi với vận tốc nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc của các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi khuẩn acetate làm giảm pH môi trường, ức chế vi khuẩn methane hóa. Tải trọng hữu cơ có thể tăng dần khi vi khuẩn thích nghi. Vì vậy, với hệ thống UASB tải trọng chất hữu cơ có thể đạt cao trong giai đoạn hoạt động ổn định. Bùn từ bể lắng 1 và bùn dư từ bể UASB sẽ được dẫn đến sân phơi bùn, nhằm giảm độ ẩm và khối lượng bùn để dễ dàng vận chuyển ra bãi thải.
Bể lọc sinh học kết hợp bể lắng II: Màng sinh học hiếu khí là một hệ VSV
các vi khuẩn kỵ khí. Phần cuối cùng của màng là các động vật nguyên sinh và một số các vi khuẩn khác. Vi sinh trong màng sinh học sẽ oxy hoá các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng. Chất hữu cơ được tách ra khỏi nước, còn khối lượng của màng sinh học tăng lên. Màng vi sinh chết sẽ được cuốn trôi theo nước ra khỏi bể lọc sinh học. Để duy trì điều kiện hiếu khí hay kỵ khí trong bể phụ thuộc vào lượng oxy cấp vào. Nhưng thực tế trong bể luôn tồn tại 3 quá trình hiếu, thiếu và kỵ khí. Do đó hiệu quả khử nitơ và photpho của bể lọc tương đối cao.
Tiếp đó, nước thải sẽ được dẫn đến cụm hồ sinh học, phần CN-. nitơ, photpho, BOD5, COD, SS còn lại sẽ được khử tại các hồ sinh học. Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009, loại B sẽ thải ra nguồn tiếp nhận.
Phương án 2
Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải theo phương án 2
Nước thải Song chắn rác Bể thu gom Bể lắng I Bể lắng II Bể Aerotank Bể acid hóa Bể UASB Bể trung hòa Bể khử trung
Nước thải sau xử lý
Bể nén bùn Bùn thải Bùn thải Bùn thải Bùn tuần hoàn NaOH Nước thải từ bể nén bùn
THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Nhằm giảm diện tích đất cho công trình xử lý và thõa mãn yêu cầu xử lý cao hơn có thể áp dụng phương án 2: UASB kết hợp bùn hoạt tính hiếu khí. Tương tự phương án 1, nước thải chế biến, nước thải sinh hoạt, nước thải vệ sinh được tập trung về hố thu qua song chắn rác và bơm đến bể điều hòa/lắng cặn. Bể axit có thời gian lưu nước 2 ngày, làm nhiệm vụ chuyển hóa các hợp chất phức tạp khó phân hủy thành axit và các hợp chất hữu cơ đơn giản. Sau giai đoạn axit hóa, nước thải có pH thấp nên được trung hòa bằng vôi ở bể trung hòa (lưu nước 1,0 giờ), nâng pH lên 6,5 – 7,5.
Nước sau trung hòa được bơm vào bể UASB. Tại đây, với thời gian lưu nước 1 ngày, vi sinh vật kị khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa thành CH4, CO2, H2S. Hiệu quả khử COD của bể UASB là 60 – 95%. Sau đó, nước thải được xử lý tiếp bằng quá trình bùn hoạt tính và đưa qua bể lắng 2. Một phần bùn được tuần hoàn về bể aerotank. Phần dư được đưa qua bể nén bùn để xử lý. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nước sau lắng tiếp tục được xử lý bằng hồ sinh học, hiếu khí (lưu nước 10 ngày). Sau khi qua hồ sinh học, nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải, có thể tận dụng cho tưới tiêu nông nghiệp. Bùn từ bể lắng sơ bộ, bể kị khí UASB và bể lắng 2 được bơm vào bể nén bùn sau đó đưa ra sân phơi bùn.
Phương án này yêu cầu chi phí đầu tư, vận hành cao và cán bộ vận hành có chuyên môn cao, vì vậy, ít khi được áp dụng.
Phương án 3
Hình 4.3 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải theo phương án 3
Nước thải Song chắn rác Bể lắng Bể trung hòa Hồ hiếu khí 1 Bể lọc sinh học kỵ khí Hồ hiếu khí 2 Hồ tùy nghi Sân phơi bùn Bể acid hóa Song chắn rác Bùn thải Bùn thải
THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Công nghệ này dành cho nước thải chế biến tinh bột mì, nước thải sinh hoạt, nước thải vệ sinh máy móc thiết bị. Quy trình như sau:
Trước tiên, nước thải được dẫn đến hồ ổn định, sau khi qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất có thể gây tắc nghẽn hệ thống xử lý nước thải. Tại hồ ổn định, nước thải được vào bể lắng, lượng cặn tinh bột mịn sẽ được thu hồi làm thức ăn gia súc. Nước thải sau lắng được bơm đến bể acid hóa với thời gian lưu nước 2 ngày với mục đích chính là khử CN- và chuyển hóa các chất khó phân hủy thành các hợp chất đơn giản dễ xử lý sinh học. Vi sinh hoạt động tại bể axit hóa được bổ sung từ bùn tự hoại và phân bò tươi (trong phân bò tươi, vi khuẩn acid hóa chiếm ưu thế). Kế tiếp, nước thải tự chảy vào bể trung hòa (lưu nước 10h), vật liệu trung hòa là đá vôi. Nước thải sau trung hòa có pH vào khoảng 6 – 6.5 thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Từ đây, nước thải tự chảy đến bể lọc sinh học kị khí với thời gian lưu nước 2 ngày. Vật liệu lọc là xơ dừa dạng sợi tơi, có diện tích tiếp xúc bề mặt lớn, tạo điều kiện cho vi sinh kị khí bám dính, phát triển tốt. Mầm vi sinh vật đưa vào ban đầu vẫn là bùn tự hoại. Cuối cùng nước thải được xử lý qua hệ thống hồ sinh học nhằm khử triệt để chất hữu cơ và đặc biệt là khử Nito. Hệ thống hồ sinh học bao gồm hồ tùy nghi (lưu nước 20 ngày), hồ hiếu khí 1 (lưu nước 10 ngày) và hồ hiếu khí 2 (lưu nước 5 ngày). Bùn sau lắng và bùn sinh ra từ quá trình lọc kị khí được xả định kì vào bể phơi bùn và tận dụng làm phân bón. Phương án này có ưu điểm chi phí đầu tư và vận hành thấp, đơn giản nhưng cần diện tích rộng.
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY CHỐ BIẾN TINH BỘT MÌ KHÔ Ở BÌNH THUẬN 5.1 Thành phần và tính chất nước thải
Các thành phần hữu cơ như tinh bột, protein, xenluloza, pectin, đường có trong nguyên liệu củ sắn tươi là nguyên nhân gây ô nhiễm cao cho các dòng nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn. Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặc trưng: pH thấp, hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), TSS rất cao, các chất dinh dưỡng chứa N, P, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh học (BOD5), nhu cầu oxy hoá học (COD), …với nồng độ rất cao và trong thành phần của vỏ sắn và lõi củ sắn có chứa Cyanua (CN-) một trong những chất độc hại có khả năng gây ung thư.
Trong nhà máy Chế Biến Tinh Bột, thành phần nước thải sinh ra chủ yếu từ bóc vỏ, rửa củ, băm nhỏ và lắng lọc là các nguồn ô nhiễm chính. Trên cơ sở này việc lấy mẫu và phân tích thành phần nước thải được thực hiện ở hai công đoạn riêng biệt và kết hợp hai công đoạn này.
Tính chất nước thải ngành tinh bột mì mang tính chất acid và có khả năng phân hủy sinh học. Đặc biệt với loại nước thải này là trong khoai mì có chứa HCN là một acid có tính độc hại. Khi ngâm khoai mì vào trong nước HCN sẽ tan vào trong nước và theo nước thải ra ngoài.
Bảng 5.1 Một số thành phần, tính chất của nước thải từ sản xuất tinh bột sắn
STT Chỉ tiêu Đơn vị Nước rửa củ Sản xuất tinh bột thường Tổng hợp QCVN 40:2011 cột B 1 pH 6,0 4,0 5,0 5,5 – 9 2 SS mg/l 1000 4000 2500 100 3 BOD5 (20oC) mg/l 1800 5650 3725 50 4 COD mg/l 3000 10000 6500 150 5 N – tổng mg/l 35 240 137,5 40
6 P – tổng mg/l 17,5 1 9,25 6 7 Xianua
5.2 Tính toán theo phương án 1
Phương án 1
Hình 5.1 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải
Bể keo tụ tạo bông Song chắn rác Nước thải Bể lắng cát Hầm tiếp nhận Bể phản ứng Bể lọc sinh học Bể điều hòa Bể lắng II Nguồn tiếp nhận Bể UASB Bể lắng 1 Bể trung hòa Hóa chất Hóa chất Hóa chất Bể chứa bùn Xử lý định kỳ Cụm hồ sinh học Nước từ máy ép bùn
Cơ sở tính toán thiết kế
Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày: Qtbng = 2500 m3/ngày Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ: Qtbh = 105 m3/h
Lưu lượng lớn nhất theo giờ: Qmaxh = 105 m3/h x 1,2 x 2,0 = 252 m3/h. Với Kmax
ngày = 1,2; Kmax
h = 2,0 Lưu lượng lớn nhất theo giây: Qmaxs =
3 252 / 1000 3600 m h x = 70 l/s. Thời gian hoạt động: T = 24h
Chất lượng nước thải đầu ra theo QCVN 40:2011/BTNMT cột B
5.2.1 Song chắn rác
Nhiệm vụ
Song chắc rác có nhiệm vụ giữ lại các tạp chất thô có kích thước lớn như rác, vỏ khoai mì…. Các tạp chất này có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống như làm tắc đường ống hoặc kênh dẫn, bào mòn đường ống, thiết bị, tăng trở lực dòng chảy nên làm tiêu hao năng lượng bơm.
Song chắn rác được chế tạo thừ các thanh kim loại và đặt dưới đường chảy của nước thải theo phương thẳng đứng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kích thước và khối lượng rác giữ lại ở song chắn rác phụ thuộc vào kích thước khe hở giữa các thanh đan. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực quá lớn ta cần phải thường xuyên dùng thanh gạt để lấy rác ra khỏi song chắn rác.
B s h B k L1 L3 L2 Hình 5.2 Song chắn rác
Thông số đầu vào
Lưu lượng trung bình ngày: Qtbng = 2500 m3/ngày - SS = 2500 mg/l - BOD5 = 3725 mg/l - COD = 6500 mg/l - Ntổng = 137,5 mg/l - Ptổng = 9,25 mg/l - CN- = 7,5 mg/l - pH = 5 Tính toán
Lưu lượng trung bình ngày: Qtbng = 2500 m3/ngày
Lưu lượng trung bình giờ: Qtbh = Qtbng /24 = 2500/24 = 105 m3/h
Lưu lượng lớn nhát theo giờ: Qmaxh = 105 m3/h x 1,2 x 2,0 = 252 m3/h. Với Kmax
ngày = 1,2; Kmax
h = 2,0 Lưu lượng lớn nhất theo giây: Qmaxs =
3 252 /
3600
m h
Tốc độ nước thải qua song chắn rác không được nhỏ hơn 0,4 m/s để tránh lắng cặn trong mương và được lấy trong khoảng 0,7 – 1 m/s, chọn v = 0,8 m/s
Diện tích mặt cắt ướt trong mương dẫn: max 0,07 2
W 0,088( ) 0,8 s Q m v = = =
Mương dẫn có tiết diện hình chữ nhật có B = 2hl sẽ cho tiết diện tốt nhất về mặt thủy lực, với:
B: là chiều rộng mương (m)
hl: chiều cao mực nước trong mương (m)
2 0, 088 0,088 0, 21 2 2 l l l l W B h h h W h m = × = × = ⇒ = = = => B = 2hl =2 × 0,21 = 0,42m, chọn B = 0,45m Chiều rộng mương: B = 0,45m
Chọn loại song chắn có kích thước khe hở b = 16mm