Đồ án Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi

g oxy này để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải để nguyên sinh mới CO2, H2O. Tảo tiếp tục sử dụng CO2 để tổng hợp nguyên sinh chất và giải phóng O2. Vùng kị khí diễn ra ở đáy hồ. Ở đây các chất hữu cơ bị phân hủy kị khí sinh ra các khí CH4, H2S, H2, N2, CO2. Chủ yếu là CH4. Trong hồ hình thành hai tầng phân cách nhiệt: tầng nước phía trên có nhiệt độ cao hơn tầng nước dưới. Tầng trên có Tảo phát triển, tiêu thụ CO2 làm cho pH sang dạng kiềm. Tảo phát triển mạnh rồi chết, tự phân hủy làm cho nước thiếu oxy hòa tan ảnh hưởng đến vi sinh vật hiếu khí. 5.Hồ kị khí Là những ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật sống và hoạt động không cần oxi không khí. Chúng sử dụng oxi từ các hợp chất nitrat, sunfatđể oxi hóa các chất hữu cơ thành các axit hữu cơ, các rượu và khí CH4, H2S, CO2và nước. Ao hồ kị khí dùng để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy. Có thể sử dụng để xử lý nước thải có độ nhiễm bẩn cao. 2. Các công trình hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí nhân tạo dựa trên nhu cầu oxi của vi sinh vật do bơm khí nén hoặc máy khuấy cơ học cung cấp để hoạt động và phát triển, hoạt động của vi sinh vật gồm có 2 quá trình: quá trình dinh dưỡng sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn nitơ và photpho cùng những ion kim loại khác ở mức vi lượng để xây dựng tế bào mới, phát triển sinh khối và quá trình phân hủy ở dạng oxi hóa. Cả 2 quá trình vi sinh vật đều cần oxi nên cần cung cấp oxi. 1. Xử lý hiếu khí với bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng 1. Bể phản ứng sinh học hiếu khí- Aeroten Xử lý sinh học Aeroten được nhà khoa học người Anh đề xuất năm 1887 nhưng đến năm 1914 mới được áp dụng trong thực tế và tồn tại, phát triển đến ngày nay. Quá trình hoạt động sống của vi sinh vật trong Aerote thực chất là quá trình nuôi vi sinh vật trong các bình phản ứng sinh học hay các bình lên men thu sinh khối. Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng chảy vào bể Aeroten. Các chất lơ lửng là nơi vi khuẩn bám vào bể để cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các hạt cặn bông. Các hạt cặn bông này chính là bùn hoạt tính ( bùn này tuần hoàn hoặc không tuần hoàn ). Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau ( vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn ) chủ yếu là các vi khuẩn kết lại thành dạng bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng trong nước. Các bông này có màu vàng nâu, dễ lắng có kích thước từ 3 đến 150µm. Quá trình hình thành bùn hoạt tính : Trong nước thải sau một thời gian làm quen, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng, sinh sản và phát triển. Trong nước thải bao giờ cũng có các hạt chất rắn lơ lửng khó lắng. Các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng, sinh sản và phát triển thành các hạt bông cặn có hoạt tính phân hủy các hợp chất hữu cơ nhiễm bẩn nước thể hiện bằng COD. Các bông cặn ngày một lớn dần do hấp thụ các hạt rắn lơ lửng, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất khác khi được thổi khí liên tục. Khi ngừng thổi hoặc các chất hữu cơ làm cơ chất dinh dưỡng cho vi sinh vật trong nước cạn kiệt thì khi đó bông cặn sẽ lắng xuống đáy bể tạo thành bùn gọi là bùn hoạt tính. Quá trình oxi hóa chất hữu cơ trong Aeroten gồm 3 giai đoạn 1. Giai đoạn thứ nhất: Tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy. Ở giai đoạn này, bùn hoạt tính hình thành và phát triển trong thức ăn dinh dưỡng trong nước rất phong phú, lượng sinh khối tế bào sinh vật ít. Sau khi thích nghi với môi trường, sinh khối của vi sinh vật tăng rất nhanh theo cấp số nhân. Vì vậy lượng oxy tiêu thụ nhiều. 2. Giai đoạn hai: Vi sinh vật phát triển ổn định và lượng oxy tiêu thụ gần như ít và nhỏ hơn nhiều so với ở giai đoạn một. 3. Giai đoạn ba: Sau một thời gian dài tốc độ oxy hóa gần như không thay đổi và có chiều hướng giảm lại, tốc độ tiêu thụ oxy tăng. Đây là giai đoạn Nitrat hóa các muối amon. Sau cùng nhu cầu oxy lại giảm và cần kết thúc quá trình làm việc của Aeroten. Cần lưu ý sau khi oxy hóa đựơc 80% ÷ 95% BOD trong nước thải nếu không khuấy trộn hoặc thổi khí bùn sẽ lắng xuống đáy cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nếu không sinh khối vi sinh vật trong bùn ( Chiếm 70% khối lượng cặn bùn ) sẽ tự phân hủy, khi bị phân hủy sẽ làm ô nhiễm nguồn nước. Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng làm sạch nước thải của Aeroten a. Lượng oxy hòa tan trong nước: Điều kiện đầu tiên để đảm bảo cho Aeroten có khả năng oxy hóa các chất bẩn hữu cơ. Để đạt hiệu suất cao cần cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục, đáp ứng đầy đủ nhu cầu hiếu khí của vi sinh vật trong bùn hoạt tính. Lượng oxy được coi là đủ khi nước thải ra khỏi bể lắng 2 có nồng độ oxy hòa tan 2 mg/l. Để đáp ứng nhu cầu oxy cho Aeroten người ta thường dùng biện pháp: Khuấy trộn cơ học với các dạng khuấy ngang, đứng. Song biện pháp này không hoàn toàn đáp ứng nhu cầu oxy. Thổi và sục khí bằng hệ thống khí nén với hệ thống phân phối khí thành dòng hoặc tia lớn nhỏ khác nhau. Kết hợp khí nén với khuấy trộn. b. Thành phần dinh dưỡng: Chủ yếu là nguồn cacbon được thể hiện bằng giá trị BOD của nước thải và Nitơ thường ở dạng NH4+, nguồn photpho ở dạng muối photphat. Ngoài ra cần đến một số chất khoáng khác như Mg, K, Ca, Mn, Fethường các nguyên tố này ở dạng ion. Nếu thiếu dinh dưỡng trong nước thải sẽ làm giảm mức độ sinh trưởng và phát triển, tăng sinh khối của vi sinh vật, gây kìm hãm và ức chế quá trình oxy hóa chất hữu cơ. Nếu thiếu Nitơ kéo dài sẽ cản trở các quá trình sinh hóa và làm cho bùn hoạt tính khó lắng, các hạt bông bị phồng lên trôi nổi theo dòng nước. Nếu thiếu photpho vi sinh vật dạng sợi phát triển và cũng làm cho bùn hoạt tính lắng chậm, giảm hiệu quả xử lý. c. Nồng độ chất bẩn : Nồng độ chất bẩn ảnh hưởng nhiều tới đời sống của vi sinh vật. Nên nồng độ chất bẩn phải nằm trong giới hạn cho phép ( < 1000 mg/l ), nếu vượt quá sẽ ức chế ức chế đến sinh hóa và sinh lý của tế bào vi sinh vật làm ảnh hưởng xấu đến quá trình trao đổi chất, đến việc hình thành enzim thậm chí có thể bị chết. d. Các chất có độc tính: Cần xác định xem trong nước thải có chứa các chất có độc tính ở trong nước thải ức chế đến đời sống vi sinh vật. e. Độ pH: Có ảnh hưởng nhiều đến các quá trình sinh hóa của vi sinh vật, quá trình tạo bùn và lắng, pH thích hợp cho Aeroten là 6,5 ÷ 8,5. Sơ đồ xử lý bằng bể Aeroten được mô tả : Bể lắng 1 Nước thải vào Bể lắng 2 NT ra Bể Aerote Bùn hoạt tính tuần hoàn Xả cặn thừa xả bùn hoạt tính thừa Nguyên tắc vận hành: Nước từ các công đoạn sản xuất sẽ được đưa qua bể lắng 1, ở đây các chất bẩn có trọng lượng lớn hơn nước sẽ được lắng tạo thành cặn bùn được xảy ra sau mỗi chu trình làm việc. Và đồng thời để ổn định lưu lượng và cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật hoạt động ở bể Aeroten nếu lượng chất dinh dưỡng có trong nước không đảm bảo nhu cầu của vi sinh vật. Sau khi qua bể lắng 1 nước sẽ được đi qua bể Aeroten. Nước sẽ được lưu lại trong bể khoảng 8 đến 10 tiếng. Dưới sự hoạt động sống và sinh sản của vi sinh vật các chất bẩn hữu cơ hòa tan sẽ được phân hủy và sinh khối của vi sinh vật ngày một tăng đồng nghĩa với các chất bẩn hòa tan sẽ giảm. Trong quá trình này cần phải đảm bảo nhu cầu oxy cho vi sinh vật bằng cách sục khí. Sau khi xử lý ở bể Aeroten nước được chuyển sang bể lắng 2, các bông bùn hình thành ở bể Aeroten sẽ được lắng. Cặn lắng có hoạt tính cao nhờ hệ vi sinh vật trong cặn nên còn gọi là bùn hoạt tính. Một phần của bùn này được tuần hoàn trở lại bể Aeroten, còn lượng bùn dư được thải ra ngoài mang đi xử lý. 1.Phân loại: Theo chế độ thủy văn: Aeroten đẩy, Aeroten khuấy trộn và Aeroten hỗn hợp. Theo chế độ làm việc của bùn hoạt tính: Aeroten có ngăn tái sinh hoặc không có ngăn tái sinh bùn hoạt tính tách riêng. Theo tải trọng BOD trên 1g bùn /ngày: Aeroten tải trọng cao, trung bình, thấp. Theo bảng cấu tạo: Aeroten bậc 1, 2 ,3 2. Mương oxy hóa ( oxidation ditch ) Là một dạng cải tiến của Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động tuần hoàn trong nước thải. Có thể áp dụng cho nước thải có nồng độ nhiễm bẩn cao ( BOD20 = 1000-5000 mg/l ). 3. Lọc sinh học ( biofilter ) Về nguyên lý của phương pháp là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là tập thể các vi sinh vật ( chủ yếu là vi khuẩn ) hiếu khí, kị khí và tùy tiện. Các vi khuẩn hiếu khí được tập trung ở lớp ngoài cùng của màng sinh học. Ở đây chúng sinh trưởng và gắn kết với màng là các vật liệu lọc. Chất bẩn hữu cơ sẽ được oxy hóa bởi quần thể vi sinh vật ở màng sinh học. Chất hữu cơ trước hết được phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào trong màng nước hết oxy hoàn toàn và chuyển sang phân hủy bởi vi sinh vật kị khí. Khi chất hữu cơ cạn kiệt khả năng dính bám cũng giảm và dần dần lớp màng bị nước cuốn theo và sau đó màng mới lại xuất hiện. Vật liệu làm khá phong phú: Từ đá dăm, đá cuội, đá ong, vòng kim loại, vòng gốm, than đá, gỗ, chất dẻo, tấm uốn lượnkích thước trung bình 60-100 mm. Phân loại: Lọc sinh học với vật liệu lọc tiếp xúc không ngập nước. Lọc sinh học với vật liệu lọc tiếp xúc ngập nước. Ngoài ra còn có các dạng lọc sinh học khác. 3. Các công trình kị khí trong điều kiện nhân tạo 1. Bể Metan Đối với một số nước thải công nghiệp có BOD cao, xử lý bằng phương pháp tiếp xúc kị khí rất hiệu quả. Nước thải chưa xử lý được khuấy trộn với bùn hoạt tính và sau đó được phân hủy trong bể hoạt tính kín không cho không khí vào. Sau khi phân hủy hỗn hợp bùn nước đi vào bể lắng hoặc tuyến nổi: Nước trong đi ra, nước chưa đạt yêu cầu xả vào các nguồn nước thì phải xử lý tiếp bằng hiếu khí ở bể Aeroten hoặc lọc sinh học, bùn kị khí sau khi lắng sẽ được hồi lưu để nuôi cấy trong nước thải. Bảng 1.2 Một số thông số cần thiết trong tính toán thiết kế bể Metan Bể tốc độ chuẩn Bể tốc độ cao Thời gian lưu của chất rắn 30-90 10-20 Tải trọng chất rắn bay hơi ( kg/m3.ngày) 0.5-1.6 1.6-6.4 Nồng độ chất rắn tiêu hủy được (%) 4-6 4-6 Hiệu suất giảm chất rắn bay hơi (%) 35-50 45-55 Năng suất khí (m3/khVss vào bể) 0.5-0.55 0.6-0.65 Hàm lượng CH4 (%) 65 65 2. Xử lý kị khí với giải pháp vi khuẩn ở trạng thái lơ lửng qua lớp cặn lơ lửng trong bể UASB Quá trình làm sạch nước thải bằng bể USAB là quá trình phân hủy kị khí các chất bẩn trong nước thải do các vi khuẩn kị khí ở trạng thái lơ lửng. Nước thải sau khi điều chỉnh pH sẽ theo ống dẫn phân phối đều trên diện tích đáy bể, nước đi từ dưới lên với vận tốc giữ ở khoảng 0.6-0.9 m/h. Hỗn hợp bùn kị khí trong bể hấp thu chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng. Khí Metan tạo ra giữa lớp bùn, hỗn hợp khí – lỏng và bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng. Với quy trình này bùn tiếp xúc nhiều với chất hữu cơ có trong nước thải và quá trình phân hủy xảy ra tích cực. Các loại khí tạo ra trong điều kiện kị khí: 70 ÷ 80% là khí Metan 20 ÷ 30% là khí Cacbonic Các hạt bùn, cặn bám vào các bọt khí sinh ra nổi lên mặt làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn trong lớp cặn lơ lửng. Khi hạt cặn nổi lên va vào các tấm chắn bị vỡ ra, khí thoát lên trên, cặn rơi xuống dưới. Khí thóat lên sẽ được đưa vào bình chứa để sử dụng làm chất đốt. Bùn và nước sau khi tách khí sẽ vào ngăn lắng, ở đây bùn được lắng xuống và tuần hoàn về ngăn phản ứng kị khí. Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc hiệu quả đòi hỏi vận hành khởi động từ 3 - 4 tháng. Nếu ta cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo Metan trước với nồng độ thích hợp thì thời gian khởi động có thể rút xuống còn 2 - 3 tuần. 3. Xử lý nước thải bằng phương pháp lọc kị khí Đây là phương pháp xử lý kị khí nước thải dựa trên cơ sở sinh trưởng dính bám với vi khuẩn kị khí trên các giá nan. Hai quá trình phổ biến của phương pháp này là lọc kị khí và lọc lớp vật liệu trương nở. -Lọc kị khí: Là một tháp chứa đầy vật liệu rắn khác nhau, dùng để khử các chất hữu cơ cacbon có trong nước thải. Nước đi từ dưới lên tiếp xúc với vật liệu lọc. Trên mặt vật liệu lọc có vi sinh vật kị khí và tùy nghi phát triển dính bám thành màng mỏng. Lớp này không bị rửa trôi, thời gian lưu lại ở đó có thể tới 100 ngày. Do vậy lọc kị khí thích hợp cho việc xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp ở nhiệt độ không khí ngoài trời. - Lọc lớp vật liệu trương nở: Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bởi dòng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ trong một đơn vị thể tích là lớn nhất. Dòng nước vận chuyển trong bể cũng giống như trong bể lọc kị khí sinh trưởng gắn kết. CHƯƠNG V ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CHẤT THẢI VÀ PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN QUẢNG NGÃI V .1. Các biện pháp giảm thiểu chất thải Hiện nay, ngành công nghiệp tinh bột sắn nói chung cũng như nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi nói riêng chưa đủ kinh phí để đầu tư , đổi mới hoàn toàn thiết bị và công nghệ. Việc tiến hành áp dụng ngay công nghệ sạch vào phát triển sản xuất còn gặp nhiều khó khăn. Vì vậy để giải quyết vấn đề môi trường phải được tiến hành từng bước, từ biện pháp trước mắt đến biện pháp lâu dài. V.1.1 . Biện pháp trước mắt Tăng cường việc kiểm tra, bảo dưỡng , vệ sinh thiết bị. Tránh rò rỉ gây thất thoát nhiệt, nước, thất thoát bột. Thường xuyên tra dầu vào các động cơ cánh quạt, động cơ cánh khuấy, bơm Nhiên liệu than dự trữ phải được đổ thành đống gọn gàng và được che phủ tránh hiện tượng nước mưa rửa trôi làm ô nhiễm môi trường nước, đồng thời làm giảm hiệu suất cháy của than. Giáo dục, quản lý công nhân chặt chẽ hơn. Nâng cao nhận thức vai trò bảo vệ môi trường. Tối ưu hóa việc sử dụng nước , nhiệt, năng lượng. Việc cân vận chuyển bột phải được thực hiện cẩn thận tránh rơi vãi gây tổn thất, giảm năng suất sản xuất. Đầu tư các trang thiết bị bảo hộ lao động ( khẩu trang, nút bịt tai, quần áo bảo hộ, găng tay, ủng ) cho công nhân và yêu cầu họ thực hiện một cách nghiêm túc. Thường xuyên vệ sinh khu nhà sấy : kiểm tra, bảo dưỡng các ống phân phối hơi để đảm bảo lượng hơi được cấp vào một cách liên tục và đều đặn. V.1.2. Biện pháp lâu dài Đối với lò hơi : Giảm thiểu tại nguồn : Thay thế nhiên liệu – sử dụng dầu DO hoặc khí ga sinh học từ các bể xử lý thay cho than. Xử lý khí thải : Đầu tư hệ thống xử lý khí thải như khí SO2 bằng sữa vôi . Tiết kiệm năng lượng : Bảo ôn tốt hơn và nâng cấp thiết bị đốt lò. Đường ống dẫn nhiệt từ lò hơi đến nhà sấy và các máy sấy cần được bố trí sao cho chiều dài ống nhỏ nhất. Vệ sinh công nghiệp : Làm thông thoáng khu vực lò hơi bằng cách lắp đặt thêm các quạt hút gió, thiết bị hút bụi, thông thoáng khu lò hơi. Đối với khâu sản xuất : Phân luồng dòng nước thải ( nước thải chế bột, nước thải sinh hoạt ), thường xuyên nạo vét hệ thống dẫn nước thải. Đối với khu nhà sấy : Cần lắp đặt thêm các thiết bị chụp hút khí thải ở phía trên các thiết bị sấy và làm nguội bột. Khu nhà sấy cần được bịt kín ( tường ,cửa, mái ) để tránh gây tổn thất nhiệt dẫn đến tăng chi phí sản phẩm, giảm năng suất lao động. Các ống khí cấp nhiệt cần phải được phân bố đều lại. Xây dựng khu nhà sấy bằng các vật liệu có khả năng giữ nhiệt tốt. Xử lý bùn : Cần xây dựng bể xử lý bùn từ các hồ lắng và hồ sinh học trước khi đem chôn. V.2. Lựa chọn phương án xử lý nước thải – nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi V.2.1. Các hệ thống xử lý nước thải ngành tinh bột sắn đã được áp dụng V.2.1.1. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy tinh bột sắn Đăc Lăc Nước thải tinh chế bột Nước thải rửa cũ Bể điều hòa, điều chỉnh pH Bể lắng cát Bể phản ứng lắng và tách cặn Chất keo tụ Sân phơi bùn Hồ yếm khí 1 Hồ yếm khí 2 Hồ yếm khí 3 Hồ yếm khí 4 Hồ tùy tiện 1 Hồ tùy tiện 2 Hồ đối chứng Nguồn tiếp nhận Hình 5 .1. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải tinh bột sắn của nhà máy tinh bột sắn Đăc Lăc Ưu điểm: Chi phí xây dựng không lớn. Đơn giản,dễ vận hành. Chi phí vận hành thấp. Nhược điểm: Hiệu suất xử lý thấp, quá trình xử lý chủ yếu là làm sạch tự nhiên, phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, thông số dòng ra vẫn không đáp ứng được TCVN 5945- 2005 ( loại B ). Quá nhiều các hồ do đó diện tích xây dựng lớn. Quá trình xử lý gồm chủ yếu là hồ sinh học thời gian lưu lâu, quá tải khi lưu lượng thay đổi lớn, bùn sinh ra nhiều gây ứ đọng. Không có bể xử lý bùn. Vấn đề mùi. V.2.1.2.Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy tinh bột sắn Văn Yên-Yên Bái Nước thải Bể phản ứng keo tụ Bể lắng cấp 2 Bể Aeroten Bể lắng cấp 1 Bể phản ứng keo tụ Bể điều hòa, điều chỉnh pH Bể lắng cuối Sân phơi bùn Bể nén bùn Hóa chất phản ứng, chất keo tụ Chôn lấp bùn dư Hóa chất phản ứng keo tụ bùn dư Khử trùng Clo Nước thải sau xử lý Hình 5. 2. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải tinh bột sắn của nhà máy tinh bột sắn Văn Yên – Yên Bái Ưu điểm: Hiệu quả xử lý cao.Hiệu suất khử COD và BOD đạt 70% - 80% do qui trình tích hợp được nhiều công nghệ thích hợp : đông keo tụ, lắng, xử lý hiếu khí bằng bể Aeroten. Dễ điều chỉnh và vận hành trong quá trình xử lý. Giải quyết được vấn đề mùi. Hệ thống kết hợp khối do vậy cần ít diện tích. Nhược điểm: Chi phí vận hành tốn kém do phải sử dụng nhiều hóa chất cho đông keo tụ, trung hòa, khử trùng clo. Bể aeroten hoạt động không hết công suất do vẫn còn nồng độ chất bẩn cao trong nước thải khi đưa vào bể. Nước thải dòng ra vẫn không đạt tiêu chuẩn TCVN 5945- 2005 ( loại B ). V.2.2. Lựa chọn phương án xử lý nước thải V.2.2.1. Cơ sở lựa chọn Do đặc thù nước thải có BOD,COD và TS khá cao. Ngoài ra còn có sự dao động lớn về lưu lượng. Do đó mà có thể có rất nhiều phương án xử lý khác nhau. Việc lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp dựa vào các thông số về lưu lượng, tiêu chuẩn dòng thải... và phải phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta hiện nay nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả.. Đặc tính của nước thải và yêu cầu của nước thải sau xử lý: Trong phạm vi đồ án, nhiệm vụ là thiết kế hệ thống xử lý nước thải của một cơ sở tinh bột sắn có qui mô sản xuất vừa với các thông số của nước thải đầu vào như sau: + Lưu lượng nước thải: Q = 5 000 m3/ngày.đêm. + Đặc trưng ô nhiễm: PH = 6,08 COD = 10 000 BOD = 6 500 TS = 3 500 (Số liệu từ nhà máy tinh bột sắn quãng ngãi - tháng 12 năm 2008) Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945- 2005 ( cột F2, Q<50 m3/s ) V.2.2.2. Sơ đồ hệ thống xử lý Từ việc so sánh với các phương pháp xử lý trên, dựa vào đặc tính dòng thải và tiêu chuẩn dòng ra sau xử lý, ta có thể lựa chọn hệ thống xử lý gồm có các công đoạn sau: Xử lý cơ học: Song chắn rác, bể lắng cát ngang, bể lắng và tách váng, bể điều hòa, bể lắng đứng, bể nén bùn, sân phơi bùn. Xử lý hóa lý: Bể đông keo tụ. Xử lý sinh học: Điều kiện nhân tạo: Xử lý kị khí UASB, xử lý hiếu khí Aeroten. Điều kiện tự nhiên: Hồ sinh học. Đây là hệ thống xử lý áp dụng để xử lý đạt hiệu quả nước thải tinh bột sắn vốn có nồng độ ô nhiễm lớn và phù hợp với tình hình kinh tế và địa hình của nước ta. Nước thải sau khi qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô chủ yếu như cùi, vỏ, . . . được đưa sang bể lắng cát để tách cát. Cát từ bể lắng cát được đưa đi phơi và mang trở lại đồn điền. Nước thải được đưa sang bể lắng cặn và tách váng để tách cặn hữu cơ. Cặn hữu cơ được đem đi sử dụng làm thức ăn gia súc. Nước thải được đưa sang bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ, sau đó được đưa sang bể đông keo tụ. Bể chia thành 2 ngăn, trong mỗi ngăn có lắp đặt hệ thống khuấy trộn. Tại đây sẽ đưa vào các chất đông keo tụ với liều lượng thích hợp. Trong trường hợp này vì nước thải có pH bằng 6,08 nên chọn tác nhân keo tụ là phèn nhôm Al2 ( SO4 )3 . 18 H2O, ở đây có dùng thêm chất trợ tạo keo là PAA để tăng hiệu suất của quá trình lắng. Bùn từ hệ thống đông keo tụ được đem đi phơi và mang đi chôn lấp. Sau khi qua bể đông keo tụ, độ màu giảm, COD giảm 40 – 60%, BOD5 giảm 30 – 40% . Nước thải được bơm sang bể UASB, COD giảm 85%. Nước thải tiếp tục được bơm sang bể Aeroten để khử hết phần chất hữu cơ còn sau khi ra khỏi bể UASB, BOD giảm còn 15%. Nước ra khỏi bể Aeroten được bơm qua bể lắng để lắng bùn rồi bơm trực tiếp vào hồ sinh học. Tại đây diễn ra quá trình phân hủy hết các chất hữu cơ, lượng N và P còn lại. Bùn từ bể lắng cấp II được đưa sang bể nén bùn, tách nước, phơi và mang đi chôn lấp. Nước thải ra khỏi hồ sinh học được thải trực tiếp vào suối Bán Thuyền. V.2.2.3. Cơ sở lý thuyết của các phương pháp xử lý V 2.2.3.1. Song chắn rác Mục đích của quá trình là loại bỏ các tạp chất có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như: làm tắc hoặc hỏng bơm, tắc đường dẫn hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống. V2.2.3.2. Bể lắng cát Nước thải tinh bột sắn chứa nhiều cát, đất . . . được đưa sang bể lắng cát để lắng cát. Gồm một bể lắng cát ngang có mặt bằng hình chữ nhật. Nước chảy qua bể này sẽ được tách hết lượng cát có trong nước thải. V.2.2.3.3. Bể lắng cặn hữu cơ và tách lượng váng nổi ( lắng cấp I ) Nước thải tinh bột sắn nhiều cặn hữu cơ ở dạng thô và một số chất hữu cơ tạo thành váng nổi lên trên. Để tách hết lượng cặn thô và váng nổi này ta cho qua bể lắng cặn hữu cơ và tách váng. Đó là một dạng bể lắng có cần gạt cặn ở dưới đáy và cần gạt váng ở bên trên. Qua khỏi bể này nước thải được tách hết cặn hữu cơ ở dạng thô và váng ở trên mặt. V.2.2.3.4. Điều hòa Nhà máy làm việc 3 ca /ngày nên có sự dao động lớn về lưu lượng nước thải. Sự dao động lưu lượng nước thải sẽ ảnh hưởng đến chế độ làm việc của mạng lưới và các công trình xử lý, đồng thời gây tốn kém nhiều về xây dựng và quản lý. Để các công trình xử lý nước thải hoạt động ổn định, hiệu suất cao và kinh tế phải xây dựng các bể điều hòa. Bể điều hòa có mục đích điều hòa lưu lượng và nồng độ cho các quá trình xử lý tiếp theo. Thể tích bể điều hòa phải đủ lớn để chịu được sự dao động lớn về lưu lượng trong ngày. V.2.2.3.5. Đông keo tụ Nước thải tinh bột sắn chứa nhiều các cặn hữu cơ ở dạng keo, các chất ô nhiễm ở dạng huyền phù khó lắng, để giảm bớt tải lượng cho các công trình sau phải dùng biện pháp đông keo tụ để tách các chất này ra khỏi nước thải. Tác nhân keo tụ là phèn nhôm sunphat và chất trợ đông tụ PAA. Nước thải đi qua bể này sẽ giảm được độ đục đáng kể và một lượng lớn các chất hữu cơ. V 2.2.3.6. Bể UASB Hàm lượng chất hữu cơ cao và vấn đề mùi trong khi xử lý là vấn đề đáng quan tâm đối với nước thải tinh bột sắn. Để giải quyết vấn đề này ta sử dụng bể UASB. Các chất hữu cơ trong nước thải sẽ bị phân hủy với một lượng lớn mà không phát sinh mùi, không nhiều bùn đồng thời sinh nguồn năng lượng sạch cấp cho lò đốt ( khí CH4 ). Các chất hữu cơ giảm từ 85 % đến 92 %. V.2.2.3.7 .Bể Aeroten Sau khi ra khỏi bể UASB nước thải vẫn còn một lượng lớn các chất hữu cơ ( do nước thải tinh bột sắn có nồng độ chất hữu cơ lớn ). Để đảm bảo yêu cầu dòng ra dùng phương pháp phân hủy hiếu khí bằng Aeroten để giảm bớt lượng chất hữu cơ trước khi đưa vào hồ sinh học để xử lý tiếp. BOD5 giảm 85 % khi ra khỏi hồ này. V.2.2.3.8. Bể lắng bùn ( Lắng cấp II ) Được sử dụng để lắng lượng bùn ra khỏi nước thải sau khi ra khỏi bể Aeroten . Sự lắng của các hạt bùn xảy ra dưới tác dụng của trọng lực. Ở đây sử dụng bể lắng đứng, bùn thu được từ bể lắng bùn đưa về bể nén bùn để cô đặc và đưa đến sân phơi bùn, sau đó được mang đi chôn lấp, hoặc có thể làm phân bón cùng với vỏ sắn. Nước tách bùn được tuần hoàn trở về bể điều hòa. V 2.2.3.9 Hồ sinh học Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng cấp II (sau khi xử lý bằng bể Aeroten ) có thể chưa đạt tiêu chuẩn. Hồ sinh học với mục đích tăng tính an toàn cho toàn hệ thống. Hồ sinh học hay còn gọi là hồ Oxi hóa hoặc ổn định. Đó là một chuỗi các hồ nước thải chảy trong hệ thống các hồ với vận tốc không lớn. Trong hồ nước thải được làm sạch bằng các quá trình tự nhiên của tảo và các vi khuẩn. Các vi sinh vật sử dụng oxi sinh ra trong quá trình quang hợp của tảo và oxi được hấp thụ từ không khí để phân hủy các chất hữu cơ. Còn tảo thì sử dụng CO2, NH4+, photphat được giải phóng ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ để thực hiện quá trình quang hợp. Các quá trình trên xảy ra ở điều kiện tự nhiên nên tốc độ oxi hóa chậm, đòi hỏi thời gian lưu thuy lực lớn. Để hồ sinh học làm việc bình thường cần duy trì PH và nhiệt độ tối ưu ( PH = 6,5 ÷ 8, t = 20o ÷ 40oC ) và duy trì BOD /COD ≥ 0,5. Như vậy hệ thống xử lý nước thải của nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi được lựa chọn bao gồm hai công đoạn chính là đông keo tụ kết hợp với sinh học. CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI VI.1. Tính toán các thông số kỹ thuật và công nghệ VI.1.1. Công suất thiết kế Lượng nước thải của nhà máy có sự dao động theo mùa. Kết quả khảo sát cho thấy, lưu lượng nước thải lớn nhất Qmax = 5 000 m3/ngày.đêm ( hay 57,810-3 m3/s) ứng với trường hợp nhà máy hoạt động 100% công suất thiết kế vì vậy, hệ thống xử lý nước thải sẽ thiết kế với công suất tương ứng với lượng nước thải ra lớn nhất Qmax = 5 000 m3/ngày.đêm. VI.1.2. Song chắn rác Đặc điểm của nước thải nhà máy chứa nhiều các tạp chất như: đât, cát, vỏ củ, rácsinh ra chủ yếu từ khâu rửa củ. Loại