Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa với công suất 500 m3 /ngày

nguyên Qui trình sản xuất chung Nhận sữa Kiểm tra chất lƣợng Làm lạnh bảo quản Gia nhiệt Li tâm làm sạch Tiêu chuẩn hóa Đồng hóa Thanh trùng Làm lạnh Rót chai Bảo quản 2.1.2 Sữa hộp Khái niệm sữa hộp xuất phát từ việc bảo quản sữa vì sữa là sản phẩm giàu dinh dƣỡng nên cũng là môi trƣờng thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Theo qui trình sản xuất, ngƣời ta chia sữa hộp thành 2 nhóm: sữa cô đặc và sữa bột. Công đoạn chung chuẩn bị nguyên liệu cho sữa hộp Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 7 Nhận sữa Lọc Làm lạnh Tạm chứa Tiêu chuẩn hóa Đồng hóa Thanh trùng Cô đặc a. Sữa cô đặc Sau công đoạn xử lý chung nhƣ trên, sữa cô đặc đƣợc đƣa qua bộ phận rót hộp và tiệt trùng. b. Sữa bột Sau công đoạn xứ lý chung nhƣ trên, sữa cô đặc đƣợc đƣa qua máy sấy. Sữa đƣợc làm nguội sau sấy, rồi đóng gói và bảo quản Qui trình sản xuất Phối trộn nguyên liệu Đồng hóa Thanh trùng Ủ chín Bổ sung hƣơng liệu Làm lạnh đông,thổi khí Rót và khuôn, que Làm lạnh sâu, tôi kem Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 8 2.1.3Sữa chua a. Sữa chua yoghurt - Yoghurt dạng tĩnh - Yoghurt dạng động - Sữa chua uống Sơ đồ công nghệ sữa chua uống Chất ổn định đƣờng mứt quả Đồng hóa Phối trộn Đồng hóa Rót vô trùng Làm lạnh Thanh trùng Lên men Bảo quản vài tháng Đồng hóa UHT Rót Rót vô trùng Bảo quản 1 tháng Bảo quản 2 tuần Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 9 Sơ đồ công nghệ sữa chua tĩnh và động Sữa chua dạng tĩnh Sữa chua dạng động b. Sữa chua kefir Qui trình sản xuất sữa chua kefir cơ bản giống sữa chua yoghurt, nhƣng nó đƣợc bổ sung chủng vi sinh vật kefir Chuẩn bị sữa để lên men Cấy men Rót Lên men Lên men Làm lạnh, ủ chín Làm lạnh, Trộn hƣơng Rót Làm lạnh, ủ chín Mứt hoa quả Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 10 2.1.4 Phô mai và bơ Qui trình sản xuất phomat Nhận sữa Làm sạch Tiêu chuẩn hóa Thanh trùng Làm nguội Cấy men Lên men giai đoạn 2 Cắt quện sữa, tách nƣớc Ép thành bánh Xử lý muối Ngâm chín Bao gói Bảo quản Qui trình sản xuất bơ Nhận cream Thanh trùng cream Làm lạnh và ủ chín vật lý cream Đảo trộn Rửa hạt bơ Trộn muối( nếu là bơ mặn) Xử lý hạt bơ Đóng gói Bảo quản Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 11 2.2 Thuyết minh qui trình 2.2.1 Tiêu chuẩn hóa Mục đích: Trong phạm vi ở đây,khi nói đến tiêu chuẩn hóa sữa ngƣời ta chỉ đề cập tới 1 chỉ tiêu đó là chất béo. Cần điều chỉnh sao cho thành phẩm có hàm lƣợng béo nhƣ đã định (ví dụ nhƣ 3.2% hay 3.6% ) Có thể tiến hành tiêu chuẩn hóa sữa bằng 2 phƣơng pháp: bằng máy ly tâm tiêu chuẩn hóa tự động hoặc bằng phối trộn. Tốt nhất là làm bằng máy ly tâm-điều chỉnh tự động làm đồng thời 2 nhiệm vụ là tiêu chuẩn hóa sữa và ly tâm làm sạch 2.2.2 Đồng hóa Mục đích: Làm giảm kích thƣớc các cầu mỡ, làm cho chúng phân bố đều chất béo trong sữa, làm cho sữa đƣợc đồng nhất. Đồng hóa có thể làm tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhƣng làm giảm đáng kể quá trình oxi hóa, làm tăng chất lƣợng của sữa và các sản phẩm từ sữa Các sản phẩm sữa sau khi đồng nhất sẽ đƣợc cơ thể hấp thụ dễ dàng 2.2.3 Phối trộn Mục đích: Phối trộn đều các nguyên liệu sữa bột, nƣớc, đƣờng RE, chất ổn định, chất nhũ hóa,…nhằm tạo ra sữa hoàn nguyên có thành phần các chất, tỷ trọng, độ nhớt nhƣ yêu cầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đồng hóa 2.2.4 Tiệt trùng UHT (Ultra High Temperature) Mục đích: Quá trình tiệt trùng ở 138 -140 nhằm tiêu diệt toàn bộ các vi sinh vật có mặt trong sữa, đồng thời góp phần loại bỏ những chất gây mùi khó chịu còn sót lại trong sữa. Nhờ vậy thời gian bảo quản đƣợc kéo dài, chất lƣợng sản phẩm ổn định. 2.2.5 Ủ chín (ageing) Mục đích: Hydrate hóa các chất ổn định protein và kết tinh chất béo. Ủ ở 2-5 trong khoảng 4 giờ 2.2.6 Lạnh đông Mục đích: Thổi một lƣợng không khí vào hỗn hợp nguyên liệu để làm tăng thế tích của chúng. Lạnh đông một phần nƣớc trong hỗn hợp tạo các tinh thể với kích thƣớc rất nhỏ, đồn nhất và phân bố đều trong hỗn hợp. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 12 Chương 3: Công nghệ xử lý 3.1 Các khâu sản xuất gây ra ô nhiễm nguồn nước Dựa vào qui trình công nghệ sản xuất,ta thấy nƣớc thải của nhà máy chủ yếu bao gồm  Nƣớc thải sản xuất: - Nƣớc rửa bồn, nƣớc rửa chai, đóng chai… - Nƣớc súc rửa các sản phẩm dƣ bên trong hoặc trên bề mặt của tất cả các đƣờng ống, bơm, bồn chứa, thiết bị công nghiệp… - Nƣớc thải từ nồi hơi, từ máy lạnh - Dầu mỡ rò rỉ từ thiết bị và động cơ - Khâu tiệt trùng và đóng hộp sữa: nƣớc rửa có chứa sữa do hao hụt - Nhà máy chế biến các sản phẩm từ sữa: dịch khử protein có chứa nhiều latose - Nƣớc thải từ nhà máy sản xuất phomai: loại nƣớc này chứa lactose và protein  Nƣớc thải sinh hoạt - Đặc tính nƣớc thải trong nhà máy là hàm lƣợng hữu cơ cao, chủ yếu là đƣờng,protein, acid béo và các chất có khả năng phân hủy sinh học Tùy theo công nghệ sản xuất ra từng chủng loại sản phẩm sữa hay tùy theo công suất nhà máy, xí nghiệp mà tính chất hóa lý của nƣớc thải cũng rất khác nhau. 3.2 Đặc trưng Một số tính chất quan trọng của loại nƣớc thải này nhƣ sau: -Tỉ lệ COD/BOD5 trong sữa là 1.4 và trong huyết thanh là 1.9 -Lƣợng thải theo tổng nito Kjeldahl ( TKN ) từ 1-20g trong 100ml sữa -BOD5 trong nƣớc thải nói chung khoảng từ 700 -1600mg/L -pH sau khi đồng nhất khoảng 7.5-8.8 3.3 Công nghệ xử lý Theo phân tích thành phần nguồn thải nhƣ trên, thì nƣớc thải sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa chủ yếu chịu ảnh hƣởng chủ yếu bởi các yếu tố nhƣ ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, rác, cát bụi, dầu mỡ… Vì thế các phƣơng pháp đƣợc đề xuất để nghiên cứu khả năng xử lý phù hợp với nguồn thải này là: - Xử lý bằng phƣơng pháp cơ học. - Xử lý bằng phƣơng pháp hóa lý. - Xử lý bằng phƣơng pháp sinh học. 3.3.1 Xử lý bằng phƣơng pháp cơ học. Xử lý cơ học đƣợc đặt ở đầu hệ thống xử lý, nhằm loại bỏ các chất rắn, vô cơ và hữu cơ, dầu mỡ, nhựa, tạp chất nổi, rác… Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 13 Tùy theo đặc điểm các loại cặn trong rác thải, các công trình xử lý cơ học thƣờng đƣợc sử dụng là: - Song chắn rác ( thô, mịn, tinh..) - Bể lắng cát - Các loại bể lắng : lắng đứng, lắng ngang, lắng ly tâm… - Bể điều hòa lƣu lƣợng - Bể trung hòa (acid hoặc kiềm) - Bể tách dầu mỡ Việc lựa chọn phƣơng pháp xử lý phụ thuộc vào kích thƣớc rác, hạt lơ lửng, tính chất hóa lý, nồng độ hạt lơ lửng, lƣu lƣợng nƣớc thải và độ sạch cần thiết phải đạt đƣợc theo yêu cầu của nơi tiếp nhận. 3.3.2 Xử lý bằng phƣơng pháp hóa lý Bản chất của quá trình xử lí nƣớc thải bằng phƣơng pháp hoá lí là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nƣớc thải. Phƣơng pháp hóa lý là một phƣơng pháp cơ bản để xử lý nƣớc thải. Các công trình thích hợp đƣợc đề xuất nhƣ: - Tuyển nổi - Keo tụ - Tạo bông… Các phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng để loại bỏ các hạt lơ lửng phân tán (rắn và lỏng), khí tan, chất vô cơ và hữu cơ hòa tan trong nƣớc thải. Ƣu điểm của phƣơng pháp hóa lý so với các phƣơng pháp khác hiện nay đang áp dụng là: - Có khả năng loại bỏ các chất độc hữu cơ không oxi hóa sinh học. - Hiệu quả xủ lý cao và ổn định hơn - Kích thƣớc hệ thống xử lý nhỏ hơn - Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn. - Có thể tự động hóa hoàn toàn. - Động học của quá trình hóa lý đã đƣợc nghiên cứu kĩ hơn. - Phƣơng pháp hóa lý không cần phải theo dõi các hoạt động của sinh vật. - Có thể thu hồi các chất có giá trị. 3.3.3 Xử lý bằng phƣơng pháp hóa sinh Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 14 Bản chất của phƣơng pháp này là ứng dụng vi sinh vật (VSV) có trong nƣớc thải, chủ yếu là vi khuẩn dị dƣỡng. Chúng sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn, chuyển hóa chất hữu cơ, chất độc hại thành chất vô cơ, khí đơn giản và nƣớc. Vì thế, phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng và đạt hiêu quả cao khi xử lý nƣớc thải có chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ nhƣ H2S, NH3, sunfua, nitrit… Một số chất hữu cơ có khả năng đƣợc oxi hóa dễ dàng, còn một số chất khác hoàn toàn không bị oxi hóa hoặc oxi hóa rất chậm. Dựa vào đó ngƣời ta có thể chia ra làm 2 loại: chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. Để xác định khả năng xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học, ta thiết lập tỉ lệ BOD và COD. Nếu BODtp /COD > 0.5 , nƣớc thải có khả năng đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp sinh học. Tuy nhiên, nƣớc thải này không đƣợc chứa các chất độc hại và các tạp chất muối kim loại nặng. Đối với các chất vô cơ, ngƣời ta vẫn phải thiết lập ngƣỡng giá trị tối đa để không gây độc cho vi sinh. Có 2 phƣơng pháp chính để xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học là hiếu khí và yếm khí. - Hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh hiếu khí, VSV đƣợc gieo cấy trong bùn hoạt tính hoặc màng sinh học. - Yếm khí: là phƣơng pháp xử lý không cần oxi. Chúng còn đƣợc áp dụng chủ yếu để phân hủy cặn. Các quá trình sinh học còn có thể diễn ra trong điều kiện tự nhiên hay các công trình nhân tạo. a. Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên: Trong điều kiện tự nhiên, các quá trình sinh học diễn ra trên: o Các cánh đồng tƣới o Cánh đồng lọc o Ao sinh học Tuy nhiên, vì diện tích đất xây dựng cho các công trình này thƣờng lớn, mà nhà máy thì không đáp ứng đủ, nên các công trình tự nhiên này ít đƣợc áp dụng. b. Xử lý nước thải trong các công trình nhân tạo. Các công trình nhân tạo đƣợc tiến hành trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí, có thể là các bể sục khí hoặc các thiết bị lọc sinh học. o Hiếu khí: Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 15  bể Aerotank: nƣớc thải đƣợc sục khí và hòa trộn với bùn hoạt tính. Có rất nhiều dạng bể Aerotank nhƣ: 1 bậc không tái sinh và có tái sinh bùn, 2 bậc không tái sinh và có tái sinh bùn…  thiết bị lọc sinh học (nhỏ giọt, cao tải, hoặc lọc với vật liệu lọc ngập trong nƣớc): nƣớc thải đƣợc lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi sinh vật. VSV sẽ oxi hóa các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn năng lƣợng cho sự phát triển. o Kị khí (yếm khí): đƣợc ứng dụng để lên men cặn tạo thành trong xử lý hóa sinh nƣớc thải sản xuất, cũng nhƣ để xử lý bậc 1 nƣớc thải rất đậm đặc (BOC = 4– 5 g/l), chứa các chất hữu cơ có thể bị phân hủy bởi các vi sinh yếm khí.  bể UASB  bể lọc sinh học kị khí: thƣờng là bƣớc xử lý trƣớc xử lý hiếu khí. Trong các công trình xử lý, kiểu công trình xử lý đƣợc chọn phụ thuộc vị trí nhà máy, điều kiện khí hậu, nguồn cấp nƣớc, lƣu lƣợng thành phần nồng độ ô nhiễm của nƣớc thải. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 16 Chương 4: Đề xuất công nghệ 4.1 Yêu cầu thiết kế Lƣu lƣơng nƣớc thải của nhà máy 500m3/h Nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN5945-2005) Diện tích đất xây dựng không hạn chế Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN_5945:2005 Nƣớc thải công nghiệp-Tiêu chuẩn thải, quy định giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong sản xuất công nghiệp. Trong tiêu chuẩn quy định 3 mức thải A, B, C ứng với từng mục đích xả thải vào thủy vực khác nhau:  Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn thải loại A: có thể đổ vào thủy vực dùng làm nguồn nƣớc cho mục đích sinh hoạt.  Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn thải loại B: có thể đổ vào thủy vực nhận thải khác, trừ các thủy vực quy định nhận nƣớc thải loại A.  Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn thải loại C: chỉ đƣợc phép thải vào các nơi quy định nhƣ hồ chứa nƣớc thải xây riêng, hoặc ống dẫn đến khu xử lý nƣớc thải tập trung… Dƣới đây là các giá trị giới hạn mà công nghệ xử lý phải đạt đƣợc, trƣớc khi xả vảo thủy vực cho phép. 4.2 Tiêu chuẩn nước thải loại B :TCVN 5945-2005 STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ 1 2 3 4 5 6 7 8 pH SS BOD COD Dầu mỡ TKN P Chloride mg/L 5.5-9 100 50 80 20 60 6 600 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 17 Sơ đồ qui trình xử l Tuyển nổi UASB AEROTANK Bể lắng II Bể chứa bùn Nén khí Nước đầu vào Bánh bùn Máy ép bùn Bể điều hòa Hố thu gom và chắn rác Thổi khí Mƣơng oxi hóa Bể trung hòa Rác Khí biogas Hệ thống thoát nước Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 18 4.3 Thuyết minh công nghệ - Nƣớc thải của nhà máy đƣợc tập trung tại hố thu gom - Đầu tiên nƣớc thải đƣợc qua hố thu gom và song chắn rác để loại bỏ các tạp chất lớn nhƣ cát sỏi bao ni lon.. - Sau đó nƣớc thải đƣợc bơm tới bể điều hòa để ổn định lƣu lƣợng và xử lý. Tại đây có hệ thống sục khí để cung cấp O2 vào nƣớc cho vi sinh vật trong bùn tồn tại và tăng sinh khối chuẩn bị cho quá trình xử lý sinh học. Kết hợp châm hóa chất để điều chỉnh pH trong khoảng từ 6.5-7.5. Ở đây có đầu dò pH nhằm điểu chỉnh lƣợng NaOH và H2SO4 cho vào - Nƣớc từ bể điều hòa đƣợc dẫn qua bể tuyển nổi để loại bớt dầu mỡ, váng nổi, tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học phía sau. Váng nổi thu lại làm thức ăn cho gia súc - Nƣớc thải sau khi trung hòa sẽ đƣợc bơm vào bể UASB để thực hiện xử lý sinh học kị khí. Nƣớc thải đƣợc đƣa vào từ đáy bể thông qua hệ thống phân phối dòng vào. Nƣớc thải chuyển động từ dƣới lên và đi qua một tầng bùn ( lớp vi sinh vật kị khí lơ lửng ). Trong điều kiện kị khí các hợp chất hữu cơ đƣợc phân hủy thành các chất đơn giản hơn, có khối lƣợng phân tử nhỏ hơn. Khí tạo ra sẽ bám vào các hạt bùn, nổi lên bề mặt, va chạm với tấm hƣớng dòng. Nhiệm vụ của tấm hƣớng dòng là tách riêng khí, bùn và nƣớc. Bùn đã tách khí sẽ rơi xuống lại tầng bùn lơ lửng. Khí sinh học sẽ đƣợc thu bằng hệ thống thu khí - Nƣớc thải sẽ theo tấm chảy tràn chảy qua mƣơng oxi hóa nhằm xử lý triệt để Phospho - Nƣớc sau xử lý sẽ đƣợc chảy tràn qua bể lắng 2, bể lắng đƣợc hoạt động theo phƣơng pháp lắng trọng lực. Tạp chất sẽ đƣợc lắng xuống, nƣớc sẽ đƣợc chảy tràn qua bể khử trùng để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh rồi đƣợc thải ra nguồn tiếp nhận. Tại đây có sự tuần hoàn bùn lại bể hiếu khí - Bùn trong bể lắng II, ,bể UASB nếu nhiều quá sẽ đƣợc bơm ra bể chứa bùn. Bùn dƣ sẽ đƣợc qua máy ép bùn, sau đó đem đóng bánh làm thức ăn gia súc 4.4 Chất lượng nước thải đầu vào của nhà máy STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ 1 2 3 4 5 6 7 8 pH SS BOD COD Dầu mỡ TKN P Chloride mg/L 4.4-9.4 850 2500 4900 228 27 49 480 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 19 Chương 5 : Tính toán 5.1 Tính toán lưu lượng thiết kế Lƣu lƣợng trung bình ngày : Qngày = 500m3/ngày Lƣu lƣợng trung bình giời : Qh = = 20.83 m3/h 5.2 Tính toán bể tuyển nổi Các thông số tính toán Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trƣng Áp suất,kN/m2 170 475 270 340 Tỉ số khí: rắn 0.03 0.05 Chiều cao lớp nƣớc,m 1 3 Tải trọng bề mặt,m3/m2 ngày 20 325 Thời gian lƣu nƣớc, phút - Cột áp lực 0.5 3 Mức độ tuần hoàn,% 5 120 (Nguồn:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Tính toán thiết kế công trình-Lâm Minh Triết) 5.2.1 Tính toán kích thước bể Với bể tuyển nổi không có tuần hoàn nƣớc,áp suất yêu cầu cho cột áp lực đƣợc tính theo công thức sau: = (Nguồn:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Tính toán thiết kế công trình-Lâm Minh Triết) Trong đó:  A/S : tỉ số khí/ chất rắn,mL khí /mg chất rắn  f :phần khí hòa tan ở áp suất P, thông thường f= 0.05  sA : độ hòa tan của khí,mL/L  Sa : hàm lượng bùn,mg/L  p : áp suất,atm, được xác đinh bởi P= , , ( kPa) Chọn A/S = 0.03 Sa = SS = 850 x ( 1 0 1 =765 mg/L sau khi đi qua song chắn rác ) sA= 16.4 mL/L Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 20 0.03 = Vậy P = 4.392 atm = 455 kPa Lƣợng khí cần cung cấp A/S= 0.03 => A = 0.03S Với S là lƣợng cặn đƣợc tách ra trong 1 đơn vị thờigian S = Q Sa = 765 = 266 g/ph Dƣới áp suất 4.392 atm thì lƣợng khí dùng để bão hòa là 70%  A = = 11.4 g/ph Khối lƣợng riêng không khí = 1.293 kg/m3  Lƣợng không khí cần là = = 8.8 10-3 m3/ph = 8.8 (l/ph) Chọn  Bể tuyển nổi hình chữ nhật  Tải trọng bề mặt LA = 50m 3 /m 2 ngày Diện tích bề mặt tuyển nổi A = = à à 10 m2 Chọn  Chiều dài L = 4m  Chiều rộng B = 2.5m  Chiều cao H = 2.5m Thể tích bể tuyển nổi V = L B H = 4 2.5 2.5 = 25 m3 Thời gian lƣu nƣớc của bể tuyển nổi t = = / = 1.2h = 72 phút  Hiệu suất xử lý COD = 50%  Hàm lƣợng COD sau tuyển nổi Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 21 4900 ( 1 – 50% ) = 2450 mg/L  Hiệu suất xử lý BOD = 36%  Hàm lƣợng BOD sau tuyển nổi 2500 (1 – 36% ) = 1600 mg/L  Hiệu suất xử lý SS = 90%  Hàm lƣợng SS sau tuyển nổi 765 ( 1 – 90% ) = 76.5 mg/L  Hiệu suất xử lý dầu mỡ = 85%  Hàm lƣợng dầu mỡ sau tuyển nổi 228 ( 1 – 85% ) = 34.2 mg/L Lƣợng chất lơ lửng và dầu mỡ thu đƣợc mỗi ngày Mv(ss) = (765mg/L 90% + 228 85% ) 500m 3 /ngày 1kg/1000g = 441 kg SS/ngày 5.2.2 Chọn máy cấp khí Với lƣu lƣợng khí cần cung cấp :A = 8.8 (l/ph) và áp suất là 455kPa ta chọn máy cấp khí có Qkhí = 10.10 -3 (m 3 /ph) , P = 500kPa 5.2.3 Tính toán bơm vào bể tuyển nổi Áp dụn phƣơng trình bernouly cho 2 mặt cắt từ bể điều hòa vào bể tuyển nổi z1 + + + Hb = z2 + + + Hb = (z1- z2 ) +( - ) +( - ) + Với  z1-z2 = 2 : độ cao chênh lệch giƣa bể điều hòa và bể tuyển nổi  = 0 : áp năng của 2 bể  Hệ số tổn thất đƣờng ống = 0.032  Tổng chiều dài ống dẫn từ bể điều hòa tới bể tuyển nổi = 4m Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 22  Tổn thất qua co 90 : =4x1.1 =4.4  Tổn thất qua van 2 chiều là = 1x17.3 = 17.3  Tổn thất qua co hẹp đột ngột = 2x0.57=1.14  Vậy, tổng tổn thất là = 4.4 + 17.3+ 1.14 = 22.84  Vận tốc bơm vào bể tuyển nổi là V = = = = 4.2 m/s Vậy tổn thất từ mặt cắt 1-1( bể điều hòa) tới mặt cắt 2-2( bể tuyển nổi): =( + ) = ( +22.84) = 23.27 Cột áp bơm Hb = 2+23.27 = 25.27 Công suất bơm tuyển nổi N = Với  Q = 500m2/ngày = 5.8x10-3m/s  Khối lƣợng riêng của nƣớc = 1000kg/m3  Hiệu suất máy bơm = 0.85 N = = 1.68 kW = 2.2 HP Vậy chọn bơm ly tâm có công suất 2.5 HP 5.3 Bể kị khí UASB 5.3.1 Tính toán kích thước bể Thông số đầu vào : Q = 500m3/ngày SS = 76.5 mg/L BOD = 1600 mg/L COD = 2450 mg/L Dầu mỡ = 34.2 mg/L Với hiệu quả xử lí của bể UASB là 70% thì lƣợng COD đầu ra là 2450 ( 1- 70%) = 735 mg/L Lƣợng COD cần xử lý là : 2450 – 735 = 1715 mg/L = 1.715 kg/m3 Lƣợng COD cần khử trong 1 ngày là G=1.715 kg/m 3 500m3/ ngày = 857.5 kg/ ngày Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB: L=7kg/m3 ngày đêm Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 23 (Nguồn Xứ Lý Nước Thải Đô Thị và Công Nghiệp-Lâm Minh Triết ) Thể tích phần xử lí yếm khí cần thiết Vk = = = 122.5 m3 Chọn chiều cao phần xử lý yếm khí H1 = 5m Diện tích bề mặt bể : F = = = 24.5 m2 Chọn kích thƣớc bể L B = 5m 5m  Chiều cao phần lắng H2 = 1.2m ( hl 1m)  Chiều cao bảo vệ H3 = 0.3m Chiều cao tổng cộng của bể Hbể = Hk+ h2 + h3= 5 + 1.2 + 0.3 = 6.5 m Vậy kích thƣớc xây dựng bể UASB là L B H = 5 5 6.5 Thời gian lƣu nƣớc trong bể : t = = / = 7.44 h ( trong khoảng cho phép ) Thời gian lƣu nƣớc từ 7 12h Trong bể thiết kế 2 ngăn lắng.Nƣớc đi vào sẽ đƣợc tách bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng 1 góc = 60 ( với = 5 60 Gọi Hlắng là chiều cao toàn bộ ngăn lắng tg 55 = ắ  H lắng = tg55 - H3 = tg60 - 0.3 = 1.87m Kiểm tra yêu cầu thiết kế : ắ 30% 100% 35% 30% ( thỏa yêu cầu ) Thời gian lƣu nƣớc trong ngăn lắng ( tlắng 1 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 24 tlắng = ắ = ắ = / = 1.3h ( thỏa yêu cầu ) 5.3.2 Tấm chắn khí và tấm hướng dòng Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí là b Vận tốc nƣớc qua khe vào ngăn lắng (vqua khe = 9 ÷ 10 m/h) ( Nguồn :Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiết kế các công tình xử lý nước thải NXB Xây Dựng, năm 2000) Chọn vqua khe = 9m/h Ta có: hm bmmkhe h S Q v khe quakhe /9 44 )/(24/500 3      b= 0,145m=145 mm Trong bể UASB, ta bố trí 4 tấm hƣớng dòng và 8 tấm chắn khí, các tấm này đặt song song với nhau và nghiêng so với phƣơng ngang một góc 600 Tấm chắn khí dưới Dài = B = 5 m Rộng = m HH b lang 78.0 60sin 2,187.1 55sin 00 2 1       Chiều rộng = 1000 mm Tấm chắn khí trên Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn khí lấy bằng 400mm. Dài = B = 5m Rộng = 0,25 m + 0 32 60sin hHH  Tấm hƣớng dòng: đƣợc đặt nghiêng so với phƣơng ngang một góc  và cách tấm chắn khí dƣới 1m Với h = 1×sin(900 – 600 ) = 0.5m Rộng = mm 55.1 60sin 5.03,02,1 4,0 0     Chiều rộng = 1.6 m= 1600 mm Tấm hướng dòng . Khoảng cách từ đỉnh tam giá của tấm hƣớng dòng đến tấm chắn khí dƣới l = = = 167mm 170mm Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 25 Đoạn nhô ra của tấm hƣớng dòng nằm bên dƣới khe hở từ 10÷20 cm. Chọn mỗi bên nhô ra 15 cm D= 2x l +2x150 = 2x170+2x150 = 640mm Chiều rộng tấm hƣớng dòng: mm D b 370 60sin 2 640 60sin 2 003  b3 400mm Chiều dài tấm hƣớng dòng: B = 5 m 5.3.3 Tính máng thu nước Máng bê tông Máng thu nƣớc đƣợc thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết kế 2 máng thu nƣớc đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài của bể. Vận tốc nƣớc chảy trong máng: 0,6÷0,7 m/s (Nguồn:Xử lý nước cấp,Nguyễn Ngọc Dung, NXB Xây Dựng, 1999) Chọn Vmáng= 0,6 m/s Diện tích mặt cắt ƣớt của mỗi máng: Q = 500 m 3 / ngày = 20.83 m 3 /h = 5.79 10 -3 m3/s A= á = / = 0.0048 m2 Chọn  Bề rộng máng = 300mm  Chiều cao máng = 150mm Máng bê tông cốt thép dày 65 mm, có lắp thêm máng răng cƣa thép tấm không gỉ, đƣợc đặt dọc bể, giữa các tấm chắn khí. Máng có độ dốc 1% để nƣớc chảy dễ dàng về phần cuối máng. Tại đây có đặt ống thu nƣớc  90 bằng thép để dẫn nƣớc sang bể sinh học thiếu khí 5.3.4 Máng răng cưa: Máng tràn gồm nhiều răng cƣa hình chữ V. Chiều cao một răng cƣa: 50 mm Chiều dài đoạn vát đỉnh răng cƣa: 100 mm Chiều cao cả thanh: 250 mm Khe dịch chỉnh: Cách nhau 450 mm Bề rộng khe: 12 mm Chiều cao: 1000 mm 5.3.5 Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí Lƣợng khí sinh ra Lƣợng khí sinh ra trong bể = 0.5 m 3/kgCODloaịbỏ Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 26 (Nguồn:Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991) Qkhí = 0,5 m 3 /kgCODloaịbỏ 857.5 kgCODloaịbỏ /ngaỳ = 428.75 m 3 /ngaỳ = 17.86 m3/h = 0,005 m3/s Lƣợng khí methane sinh ra = 0,35 /kgCODloaịbỏ QCH4 = 0,35 m 3 kgCODloaịbỏ 875. kgCODloaịbỏ = 119,4 m 3 /ngaỳ Tính ống thu khí Chọn vận tốc khí trong ống Vkhí = 15 m/s Đƣờng kính ống dẫn khí : Dkhí = = = 0.021 m = 21mm Chọn đƣờng kính ống  25 nhựa PVC của nhựa Bình Minh số hiệu PN12.5 ( trong = 25) Kiểm tra vận tốc khí : V khí = 2 4 xD xQkhí  = 2021,0 005,04 x x  = 14.4 m/s 5.3.6 Tính lượng bùn sinh ra và ống xả bùn : Lƣợng bùn sinh ra Lƣợng bùn sinh ra trong bể = 0,05 : 0,1 g VSS/g COD loaị bỏ . ( Nguồn :Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991) Khối lƣợng bùn sinh ra trong một ngày Mbùn = 0,05 kg VSS/kg CODloại bỏ x 857.5 VSS/kg CODloại bỏ /ngày =42.9 kg VSS/ngày 1 m 3 bùn 260 kgVSS ( Nguồn : Anaerobic Sewage Treament ,Adianus C.van Haander and Gatze lettinna,trang 91 ). Thể tích của bùn sinh ra trong một ngày Vbùn = P M buøn = )/(260 )/(9.42 ngaykgVSS ngaykgVVS = 0,165m 3 /ngày Lƣợng bùn sinh ra trong