Đồ án Thiết kế một hệ thống xử lý nước thải cho một nhà máy chế biến thủy sản

ên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối khó chịu (nhất là cặn tươi từ bể lắng đợt I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh. Do vậy nhất thiết phải xử lý loại bùn thải đó. 3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC: Do nước thải quá trình chế biến thủy sản chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ vì vậy phương pháp xử lý chính để xử lý nước thải thủy sản là phương pháp sinh học. Sau đây sẽ trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý sinh học. 3.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp sinh học yếm khí: 3.2.1.1 Cơ sở lý thuyết: Xử lý sinh học bằng phương pháp yếm khí là sử dụng các chủng vi khuẩn kỵ khí để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy. Tùy thuộc vào loại sản phẩm cuối cùng, người ta phân loại quá trình này thành: lên men rượu, lên men axit lactic, lên men metan… Những sản phẩm cuối của quá trình lên men là cồn, các axit, axeton, khí CO2, H2, CH4. Đặc điểm của hệ thống: Tiêu tốn năng lượng nhỏ Tốc độ phân hủy các chất hữu cơ nhỏ, do đó thời gian lưu nước thải lớn Có hiệu suất xử lý cao Cơ chế của quá trình xử lý bằng phương pháp yếm khí: Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải gồm ba giai đoạn Giai đoạn 1: Thủy phân Một nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và lipit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như monosaccarit, aminoaxit, để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động. Giai đoạn 2: Lên men axit Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit hữu cơ phân tử lượng nhỏ hơn: CH3-(CH2)2-COOH, CH3-CH2-COOH, CH3-COOH, H-COOH. Trong giai đoạn này, BOD, COD giảm không đáng kể, còn pH giảm tương đối mạnh (pH < 7) Giai đoạn 3: Lên men metan Nhóm vi khuẩn metan hóa chuyển hóa các sản phẩm ở giai đoạn lên men axit tạo thành khí metan. Quá trình này có thể diễn ra theo hai cơ chế Đê cacboxyl hóa: CH3-COOHCH4 + CO2 4CH3-CH2-COOH + 2H2O 7CH4 + 5CO2 CH3-CO-CH3 2CH4 + CO2 Do khử CO2: 4H2 + CO2 CH4 + H2O 2CH3-CH2-COOH + CO2 CH4 + 2CH3-COOH CO2 CH4 + H2O Xử lý sinh học yếm khí là một trong những phương pháp xử lý sinh học nước thải giàu chất hữu cơ có hiệu quả, thích hợp với loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Tuy nhiên yêu cầu thiết bị cao, vận hành tương đối khó và sinh mùi khó chịu là những hạn chế của phương pháp xử lý sinh học yếm khí. Cơ sỏ lý thuyết của phương pháp sinh học hiếu khí: Cơ sở lý thuyết: Phương pháp này thực chất là thực hiện quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ, các chất vô cơ có khả năng phân hủy sinh học được nhờ các vi sinh vật hô hấp hiếu khí trong điều kiện có oxy. Cơ chế của quá trình xử lý bằng phương pháp hiếu khí: Gồm ba giai đoạn Oxy hóa các chất hữu cơ: CxHyOz + O2 VSV xCO2 + H2O + NH3 + H Tổng hợp để xây dựng tế bào: CxHyOzN + O2 C5H7NO2 + H2O + CO2 + H VSV C5H7NO2 là công thức hóa học của tế bào vi sinh vật ở thời điểm có hô hấp nội bào Hô hấp nội bào: Nếu quá trình oxy hóa diễn ra đủ dài thì sau khi sử dụng hết các chất hữu cơ sẵn có trong nước thải sẽ bắt đầu diễn ra quá trình chuyển hóa các chất ở tế bào bằng việc oxy hóa các chất liệu của tế bào. C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + NH3 + 2H2O + H NH3 + O2 NO2- NO2- + O2 NO3- VSV VSV Động học của quá trình xử lý hiếu khí: Sự phát triển của vi sinh vật: Sự tăng trưởng của vi sinh vật theo dạng đường cong ABCDE A B C D E Thời gian Mật độ TB . . . . . Quá trình sinh trưởng chia thành các giai đoạn sau: (a) Giai đoạn tiềm phát (AB) (giai đoạn sinh trưởng chậm) Vi sinh vật cần thời gian để thích nghi với môi trường và ở cuối giai đoạn này vi sinh vật mới bắt đầu phát triển và khi đó các tế bào mới tăng về số lượng nhưng chủ yếu kích thước tế bào phát triển còn số lượng tăng không đáng kể X = X0, (X: sinh khối vi sinh vật, mg/l) (b) Giai đoạn lũy tiến (BC) (giai đoạn tăng trưởng logarit) Vi sinh vật phát triển theo hàm logarit và tốc độ tăng trưởng riêng đạt giá trị cực đại. Trong suốt thời kỳ này các tế bào phân chia theo tốc độ xác định bởi thời gian sinh sản, khả năng thu nhận và đồng hóa thức ăn. (c) Giai đoạn phát triển ổn đinh (CD) (giai đoạn cân bằng) Số lượng tế bào VSV được giữ ở mức không đổi (số lượng tế bào mất đi bằng số lượng tế bào mới sinh ra). Tính chất sinh lý tế bào vi sinh vật thay đổi, cường độ trao đổi chất giảm đi rõ rệt. (d) Giai đoạn suy vong (DE) (giai đoạn tự chết) Trong giai đoạn này tốc độ sinh sản giảm đi rõ rệt và dần dần tốc độ chết vượt xa tốc độ sinh sản. Tốc độ tăng trưởng riêng Nồng độ cơ chất để đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra có hiệu quả thì ta phải đảm bảo các điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH, các chất dinh dưỡng, trong môi trường phải không có các chất độc, đảm bảo điều kiện tốt nhất cho hệ vi sinh. Tốc độ tăng trưởng tế bào [2]: : tốc độ tăng trưởng riêng KS: hằng số bán bão hòa = f (T, pH, các chất độc…) max : tốc độ sinh trưởng riêng cực đại (s-1, ngày-1) S: nồng độ cơ chất (mg/l) X: nồng độ sinh khối vi sinh vật (mg/l) Sự tăng trưởng của tế bào và việc sử dụng chất nền [2]: Trong cả hai trường hợp nuôi cấy theo mẻ và liên tục, một phần cơ chất được chuyển thành các tế bào mới, một phần được oxy hóa thành các chất vô cơ. Do các tế bào mới phải tiếp tục sử dụng các chất nền có trong nước thải và sinh sản tiếp nên có thể thiết lập được quan hệ giữa sự tăng trưởng của tế bào và viếc sử dụng chất nền. Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (là tỉ số giữa khối lượng tế bào với khối lượng chất nền được tiêu thụ trong một đơn vị thời gian nhất định ở pha sinh trưởng logarit) rsu: tốc độ sử dụng chất nền (mg/l.s), (mg/l.ngày) Với : tốc độ sử dụng chất nền cực đại trên một đơn vị sinh khối Ảnh hưởng của hô hấp nội bào: Trong các công trình xử lý nước thải, không phải tất cả các tế bào vi sinh vật đều có tuổi như nhau và đều ở trong giai đoạn sinh trưởng logarit mà có những tế bào già, chết và sinh trưởng chậm. Khi tính toán tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật ta phải xét đến tổ hợp các hiện tượng này và ta giả thiết sự giảm khối lượng của tế bào do chết và tăng trưởng chậm tỷ lệ với nồng độ vi sinh vật có trong nước thải. Ta gọi sự giảm khối lượng này là hô hấp nội bào. Tốc độ hô hấp nội bào [2]: Kd: hệ số phân hủy nội bào (1/ngày) X: nồng độ sinh khối (mg/l, g/m3…) Kết hợp với quá trình phân hủy nội bào, tốc độ tăng trưởng thực của tế bào: rg’: tốc độ tăng trưởng thực của vi khuẩn Tốc độ tăng trưởng riêng thực: (1/ngày) Tốc độ tăng sinh khối của bùn hoạt tính: Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng sinh hóa của quá trình xử lý sinh học. Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình truyền tải oxy vào trong nước, quá trình trao đổi chất và quá trình chuyển hóa các chất trong tế bào. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng sinh hóa trong quá trình xử lý nước thải được biểu diễn theo công thức [2]: K20: tốc độ phản ứng ở 200C KT: tốc độ phản ứng ở T0C : hệ số nhiệt (=1,047) 3.2.2.4 Hệ thống Aeroten: Nguyên tắc làm việc: Trong bể Aeroten, các vi sinh vật hiếu khí thực hiện quá trình oxy hóa các chất vô cơ, hữu cơ có trong nước thải có khả năng oxy hóa sinh học. Các vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm trong nước thải như chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển, nhờ đó mà nước thải được xử lý. Sơ đồ hệ thống: Bể Aeroten Bùn tuần hoàn Nước thải vào Nước thải ra Xả bùn dư Hệ thống Aeroten gồm 1 bể Aeroten và một bể lắng thứ cấp. Bể Aeroten là nơi xảy ra các quá trình oxy hóa các chất tạo thành bông bùn và các sản phẩm khác. Bể lắng có tác dụng tách bùn khỏi nước ra bằng trọng lực. Một phần bùn này sẽ được tuần hoàn lại bể Aeroten để đảm bảo duy trì nồng độ bùn ở mức thích hợp. Phần còn lại sẽ được xả đi và đưa đi xử lý tiếp. Một số công thức tính toán bể Aeroten [2]: Sơ đồ làm việc của hệ thống Aeroten Bể Aeroten Qr , Xr ,S Q , S0, X0 Qe , Xe , S Qw, Xr Q + Qr S, X Theo mô hình này, nước thải đi vào hệ thống Aeroten với lưu lượng Q, chứa chất nền có nồng độ S0 còn lượng bùn hoạt tính không đáng kể coi như bằng không, Xo=0. Nước thải khi đi vào bể được khuyâý trộn lý tưởng và phân bố đều ngay lập tức trong toàn bộ thể tích bể. Cùng với nước thải đi vào bể còn có dòng bùn hoạt tính tuần hoàn lấy từ bể lắng đưa vào với lưu lượng Qr và nồng độ bùn Xr, nồng độ bùn hoạt tính trong bể là X. Sau thời gian lưu nước giờ trong bể lượng chất nền khi ra khỏi bể giảm xuống còn S, nước chảy sang bể lắng với lưu lượng Q+Qr, nồng độ chất nền S, nồng độ bùn hoạt tính X. Qua bể lắng nước được lắng trong xả ra nguồn với Qe, nồng độ chất nền S, nồng độ bùn Xe. Bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể có nồng độ Xr, một phần tuần hoàn lại, phần dư xả ra bể chứa cặn với Qw, Xr để xử lý tiếp. Coi việc giảm nồng độ chất nền và tăng khối lượng bùn hoạt tính chỉ xảy ra trong bể Aeroten và coi thiết bị là khuấy trộn lý tưởng: tại một thời điểm bất kỳ, nồng độ của một chất tại mọi vị trí của thiết bị đều bằng nhau và bằng nồng độ của chất đó ra khỏi thiết bị. Cân bằng vật chất: Tổng quát: vào + nguồn = ra + tích lũy Phương trình cân bằng sinh khối cho bể phản ứng: Lượng bùn vào bể Lượng bùn thực tăng lên trong bể sau thời gian lưu Lượng bùn xả ra khỏi bể Lượng bùn tích lũy trong bể + + = Trong đó: Q : lưu lượng nước thải đi vào bể (m3/ngày) X0 : nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải, thường không đáng kể X0=0 Vr : thể tích bể Aeroten (m3) rg’ : tốc độ sinh trưởng thực của bùn (mg/m3.ngày) Qw : lưu lượng xả theo bùn ở bể lắng (m3/ngày) Xr : nồng độ bùn hoạt tính ở đáy bể lắng (mg/l) Qe : lưu lượng nước đã được xử lý ra khỏi bể lắng (m3/ngày) Xe : nồng độ bùn trong nước đã lắng (mg/l) : tốc độ thay đổi bùn hoạt tính trong bể Aeroten Phương trình cân bằng chất nền: Chất nền dòng vào Chất nền đã sử dụng Chất nền dòng ra Sự thay đổi chất nền theo thời gian + = + Trong đó: S0: nồng độ chất nền dòng vào (mg/l) S: nồng độ chất nền dòng ra (mg/l) rsu: tốc độ sử dụng chất nền (mg/m3.ngày) Tính dung tích bể Aeroten: Xét quá trình ổn định: Từ phương trình cân bằng sinh khối cho bể phản ứng suy ra: Ta có là thời gian lưu của bùn trong công trình và gọi là tuổi của bùn. Khi thiết kế hệ thống xử lý sinh học thường thiết kế với thời gian lưu bùn lớn hơn so với thời gian lưu bùn nhỏ nhất và tỉ số Tính thời gian lưu bùn nhỏ nhất: Ta có: Khi thời gian lưu bùn nhỏ nhất thì hệ thống xử lý không đạt hiệu quả tức là S=S0. Trong nhiều trường hợp S0>>KS và coi tốc độ phân hủy đầu vào rất nhỏ Kd=0 Vậy suy ra Khi đã chọn thì có thể tính thể tích bể: Từ phương trình cân bằng chất nền ta có: Suy ra: Thể tích bể: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHUNG CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI: Trong công trình xử lý nước thải có thể phân loại theo công đoạn như sau: Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ Xử lý sơ cấp hay xử lý bậc I Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc II Khử trùng Xử lý cặn Xử lý bậc III Các công đoạn xử lý nước thải được mô tả ở sơ đồ hình 3.3 Xử lý cấp I Xử lý cấp III Xử lý cấp II Xử lý sơ bộ Cl2 Nước thải vào Dòng ra 6 5 4 3 2 Tạp chất Cát sỏi Bùn hoạt tính Bùn thải 9 8 7 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý và các mức độ xử lý nước thải Song chắn rác 4. Xử lý cấp II 7. Bể lắng bùn Bể lắng cát 5. Bể lắng II 8. Bể tiêu hủy bùn Bể lắng cấp I 6. Bể tiếp xúc Clo 9. Thiết bị tách nước 3.3.1 Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ: Công đoạn này có nhiệm vụ khử các vật rắn nổi có kích thước lớn và các tạp chất rắn có thể lắng ra khỏi nước để bảo vệ bơm và các đường ống. Xử lý sơ bộ thường gồm các thiết bị: Song chắn rác Máy nghiền, cắt vụn rác Bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ Bể làm thoáng sơ bộ Bể điều hòa chất lượng và lưu lượng 3.3.2 Xử lý sơ cấp hay xử lý bậc I: Chủ yếu là quá trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng. Có nhiều loại bể lắng như bể lắng hai vỏ, hố ga, bể lắng ngang, bể lắng đứng… 3.3.3 Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc II: Giai đoạn này gồm các quá trình sinh học (đôi khi có cả quá trình hóa học) có tác dụng khử hầu hết các tạp chất hữu cơ hòa tan có thể phân hủy bằng sinh học. Đó là các quá trình: hoạt hóa bùn, lọc sinh học hay oxy hóa sinh học trong các hồ và phân hủy yếm khí, chuyển các chất hữu cơ dễ phân hủy thành các chất vô cơ; các chất hữu cơ ổn định thì tạo thành bông cặn dễ loại bỏ ra khỏi nước. Các công trình và thiết bị trong công đoạn này thường chia ra các nhóm: - Bể hiếu khí với bùn hoạt tính - Lọc sinh học hoặc qua cánh đồng lọc - Mương oxy hóa - Đĩa quay sinh học - Lắng lần II Trong nhiều trường hợp, công đoạn này chỉ gồm một trong các công trình hoặc thiết bị trên kết hợp với lắng lần II. Người ta có thể dùng các loại hình trang thiết bị kỵ khí đóng vai trò cơ bản cho công đoạn này đó là: bể phân hủy kỵ khí, lên men metan, hồ kỵ khí, hồ tùy tiện, lọc kỵ khí... hoặc kết hợp kỵ khí trước, hiếu khí sau đối với nước thải nhiễm bẩn nặng. Có nhiều trường hợp công đoạn này không phải là các quá trình sinh học mà theo quá trình hóa học hoặc hóa lý: keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion… 3.3.4 Khử trùng: Mục đích của quá trình khử trùng là nhằm đảm bảo nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận không còn vi trùng, vi rút gây và truyền bệnh, khử màu, khử mùi và giảm nhu cầu oxy sinh hóa của nguồn tiếp nhận. Công đoạn khử trùng có thể thực hiện sau công đoạn xử lý sơ bộ, nhưng thông thường là sau xử lý thứ cấp. Khử trùng có nhiều phương pháp: dùng clo, ozon, tia cực tím… 3.3.5 Xử lý cặn: Công đoạn này có vai trò làm cho cặn ổn định và loại bớt nước để giảm thể tích, trọng lượng trước khi đưa ra nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng. Có nhiều phương pháp xử lý cặn: Cô đặc cặn hay nén cặn Ổn định cặn Sân phơi bùn Làm khô bằng cơ học Đốt cặn trong lò thiêu 3.3.6 Xử lý bậc III: Xử lý bậc III thường được tiến hành tiếp sau công đoạn xử lý thứ cấp nhằm nâng cao chất lượng nước thải đã được xử lý để dùng lại hoặc xả vào nguồn tiếp nhận với yêu cầu vệ sinh cao. Có thể dùng các công trình, thiết bị sau: - Lọc cát, lọc nổi, lọc qua màng để lọc trong nước; lọc qua than hoạt tính để ổn định chất lượng nước - Xử lý hóa chất để ổn định chất lượng nước - Dùng hồ sinh học để xử lý thêm… 3.4 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO MỘT NHÀ MÁY CBTS: 3.4.1. Tham khảo một số quy trình xử lý đã triển khai thực hiện đối với nước thải ngành thủy sản: 1 2 4 9 11 10 7 3 6 5 Khí Clo Hình 3.4 Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản của công ty Agrex Sài Gòn 9. Bể nén bùn 10. Trạm bơm bùn Sân phơi bùn 5. Bể lắng đợt II 6. Bể tiếp xúc 7. Công trình xả nước thải ra sông Sài Gòn 8. Cấp không khí nén 1. Song chắn rác 2. Bể điều hòa 3. Bể lắng I Bể xử lý sinh học dính bám Nước thải Bể gom Bể điều hòa Bể tuyển nổi Bể UASB Bể Aeroten Bể lắng Máng trộn Nguồn tiếp nhận Clorine Nước hòa khí cao áp Sục khí Sục khí Bể mêtan Bể chứa bùn Bể nén bùn Máy lọc ép băng tải Bùn khô dạng bánh Bùn đặc Nước tách bùn Cặn váng nổi Bùn đã phân hủy Bùn tuần hoàn Bùn Hình 3.5 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản công ty TNHH Hùng Vương Song chắn rác Bể lắng cát Bể thu gom Máy sàng rác Bể điều hòa Bể UASB Bể lọc sinh học Bể lắng Bể tiếp xúc Nguồn tiếp nhận Chlorine Không khí Nước thải Thùng thu rác Sân phơi cát Thùng thu rác Bể thu bùn Bể nén bùn Máy ép bùn Bể thu nước dư Thải bỏ Nước dư Nước tuần hoàn Hình 3.6 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải công ty chế biến thủy sản NATFISHCO Nước thải SCR Bể gom Bể điều hòa Bể lắng I Bể UASB Sông Bể khử trùng Bể phân hủy bùn Bể lắng II Aeroten Chế biến thức ăn gia súc Bùn tuần hoàn Bùn Thải bỏ Sân phơi bùn Bể nén bùn Bể chứa bùn Hình 3.7 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải công ty chế biến thủy sản Việt-Nga Tóm tắt các quy trình tham khảo trên: Có thể tóm tắt các phương pháp xử lý của các quy trình đã tham khảo ở trên như sau: Phương pháp xử lý sinh học: quy trình yếm khí và hiếu khí kết hợp: Xử lý cơ học UASB Aeroten Lắng II Xử lý bùn cặn Bể lọc sinh học Xử lý bùn cặn Lắng II UASB Xử lý cơ học Phương pháp xử lý sinh học: quy trình yếm khí kết hợp bể lọc sinh học: Ưu, nhược điểm của từng quy trình: * Cả hai quy trình trên đều có những ưu điểm như sau: Vận hành tương đối đơn giản Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao Phương pháp kết hợp quá trình yếm khí và hiếu khí được sử dụng rất phổ biến * Tuy nhiên, các quy trình xử lý trên có những nhược điểm như sau: Quy trình yếm khí và hiếu khí kết hợp: Rất nhạy cảm với các chất gây ức chế Thời gian vận hành khởi động dài Trong một số trường hợp cần xử lý thứ cấp để giảm sự sinh mùi Quy trình yếm khí kết hợp bể lọc sinh học: Không phù hợp với nước thải có hàm lượng SS cao Dễ bị bít kín Chiếm nhiều diện tích, thường sử dụng ở vùng nông thôn, thị trấn. Lựa chọn thông số thiết kế: Mục đích của đồ án là thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho một nhà máy chế biến thủy sản với các yêu cầu sau: Giảm nồng độ các tác nhân gây ô nhiễm xuống dưới tiêu chuẩn cho phép Phù hợp với quy hoạch của các nhà máy chế biến thủy sản nói chung Phù hợp với khả năng đầu tư của doanh nghiệp Theo phân tích và tìm hiểu hiện trạng nước thải, dựa vào đặc trưng nước thải của một số cơ sở chế biến thủy sản đã đề cập ở bảng 1.2, chọn các thông số đầu vào để thiết kế hệ thống xử lý như bảng dưới đây: Bảng 3.1 Đặc trưng nước thải vào hệ thống xử lý TT Thông số Giá trị 1 Q(m3/ngày) 150 2 pH 7 – 7,5 3 BOD5(mg/l) 1200 4 COD(mg/l) 1800 5 SS(mg/l) 400 6 Tổng Nitơ(mg/l) 75 7 Tổng Photpho(mg/l) 10 Lựa chọn phương án xử lý: Dựa trên đặc trưng nước thải đã lựa chọn thiết kế, nhận thấy nước thải ở đây có hàm lượng chất hữu cơ cao, tỷ lệ BOD5/COD>0,5, đồng thời nước thải không chứa các chất độc đối với vi sinh vật như các kim loại nặng, các axit hoặc kiềm mạnh…nên rất thích hợp cho xử lý sinh học. Đồng thời, qua tham khảo các quy trình xử lý đã được áp dụng, lựa chọn hệ thống Aeroten để xử lý nước thải chế biến thủy sản của nhà máy. Tuy nhiên, do hàm lượng BOD5, COD, SS trong nước thải khá cao (BOD5 = 1200, COD = 1800, SS = 400) nên trước khi đi vào hệ thống Aeroten, cần kết hợp các biện pháp xử lý khác để giảm hàm lượng các chất ô nhiễm, để phù hợp với điều kiện làm việc của bể Aeroten và giảm tải trọng cho bể Aeroten. Phương pháp tuyển nổi có khả năng khử được một lượng lớn các chất rắn lơ lửng, do đó có thể xử lý nước thải bằng phương pháp này trước khi vào hệ thống Aeroten. Trên cơ sở đó, đề xuất một công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản như sau: Nước thải Song chắn rác Bể điều hòa kết hợp lắng sơ cấp Bể tuyển nổi Nước tuần hoàn Đổ bỏ Máy ép bùn băng tải Bể nén bùn Nguồn tiếp nhận Bể khử trùng Bể lắng đợt II Bể Aeroten Bùn tuần hoàn Chú thích: Nước thải Bùn Nước tuần hoàn Hình 3.8 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải thủy sản Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Nước thải từ các công đoạn trong nhà máy được thu gom vào hệ thống cống dẫn và đi vào trạm xử lý. Từ cống nước thải qua song chắn rác thô để loại bỏ các rác có kích thước lớn, rồi sau đó đổ bể điều hòa kết hợp lắng sơ cấp, tại bể điều hòa, dòng nước thải được ổn định lưu lượng và nồng độ các chất bẩn tạo điều kiện vận hành tốt và giúp giảm thể tích cho các công trình xử lý nước thải phía sau, đồng thời tại bể điều hòa kết hợp lắng sơ cấp sẽ lắng được một phần chất rắn lơ lửng trong nước thải. Hàm lượng chất lơ lửng trong thành phần nước thải thủy sản khá cao, tiếp đó nước thải được bơm lên bể tuyển nổi và thực hiện quá trình tuyển nổi áp lực, các chất màu, máu, mỡ từ bể tuyển nổi được đưa đi xử lý ở các thiết bị xử lý bùn cặn. Sau khi ra khỏi bể tuyển nổi, BOD5, COD, SS trong nước thải giảm một lượng đáng kể và được đi qua bể Aeroten để tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải. Tại đây nước thải được trộn đều với bùn hoạt tính nhờ oxy không khí mà máy thổi khí cung cấp. Nước thải ở đầu ra của bể Aeroten có lẫn bùn hoạt tính được dẫn vào bể lắng để tách bùn. Một phần bùn dư từ đáy của bể lắng được bơm tuần hoàn hồi lưu trở lại bể Aeroten để đảm bảo hiệu quả xử lý, lượng bùn dư thừa được bơm bùn dẫn đến bể nén bùn. Nước trong sẽ chảy tràn qua bể tiếp xúc khử trùng và được hòa trộn chung với dung dịch chlorine nhằm diệt các vi khuẩn. Nước thải sau xử lý đạt TCVN 5945 - 2005 và được xả ra nguồn tiếp nhận gần đó. Bùn được đưa vào bể nén bùn được xử lý nhằm giảm ẩm ở bể, tách nước bằng máy ép bùn băng tải. Bùn sau khi tách nước được đem đi thải bỏ. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1 CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ: Để thiết kế hệ thống XLNT, sử dụng các số liệu lựa chọn, hoạt động sản xuất của công ty hàng ngày thải ra lượng nước thải là 150m3, lưu lượng nước thải không đều nhau theo từng giờ trong ngày và thường giao động so với lưu lượng trung bình giờ. Chọn hệ số không điều hoà K = 1,5 [1], khi đó tính được: Lưu lượng giờ trung bình: Qtb : 6,25m3/h = 0,0017m3/s Lưu lượng cực đại Qmax : 9,375m3/h = 0,0026m3/s Lưu lượng cực tiểu Qmin: 4.17m3/h = 0,0016m3/s Một số thông số đầu vào và yêu cầu đầu ra cho toàn hệ thống cho trong bảng sau Bảng 4.1 Các thông số đầu vào và đầu ra Thông số Đầu vào Đầu ra (TCVN 5945-2005 B) Thời gian thải (giờ) 24 - Lưu lượng (m3/ngày) 150 - pH 7,1 – 7,3 5,5 – 9 BOD5 (mg/l) 1200 50 COD (mg/l) 1800 100 TSS (mg/l) 400 100 Tổng nitơ (mg/l) 75 30 Tổng phốt pho (mg/l) 10 6 4.2 TÍNH SONG CHẮN RÁC: Hình 4.1 Song chắn rác ho h1 hs h1 α L1 L1 Ls Bs Bm Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị điều kiện cho xử lý nước thải sau đó. Song chắn rác được thiết kế nhằm ngăn những vật liệu lớn như vỏ hộp, rác, đá, vật thải khác đi vào hệ thống làm tắc bơm, đường ống… gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống XLNT. Song chắn rác được làm bằng kim loại , đặt ở cửa vào kênh dẫn. Với lưu lượng nước thải 150m3/ngày đêm, lưu lượng nước thải không lớn nên chọn song chắn rác với tách rác bằng thủ công. Nguyên tắc cấu tạo song chắn rác chỉ ra ở hình 4.1. Các thông số lựa chọn tính toán cho song chắn rác chỉ ra ở bảng 4.2 Bảng 4.2 Các thông số tính toán cho song chắn rác [7] Thông số Làm sạch thủ công Kích thước song chắn rác: Chiều rộng thanh chắn b (mm) Chiều dày thanh chắn s (mm) 5 – 15 26 – 28 Khe hở giữa các song chắn (mm) 16 – 50 Độ dốc theo phương thẳng đứng α (độ) 30 – 45 Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn vs (m/s) 0,3 – 0,6 Tổn thất áp lực cho phép Δp (mm) 150 Trên cơ sở số liệu bảng trên, chọn các thông số sau: Vân tốc nước trong mương là vs = 0,4 (m/s) Độ dốc theo phương đứng của song chắn rác là 30o, hay độ dốc theo phương ngang là α = 60o Chọn loại thanh thông dụng nhất là thanh có tiết diện hỗn hợp: cạnh vuôn góc ở phía sau và canh tròn ở phía trước hướng đối diện với dòng chảy Chiều rộng của thanh chắn rác là s = 5(mm) à d = 25 (mm) Khoảng cách giữa các thanh chắn b = 16 (mm) Chiều rộng mương đặt song chắn rác chọn Bs = 350 (mm) 4.2.1 Tính toán các kích thước song chắn rác: Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở là m = n + 1 Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh va khe hở như sau: Bs = n x s + (n +1) x b Với: Bs : là chiều rộng mương đặt song chắn rác, Bs = 350mm N: số thanh chắn rác s: chiều rộng thanh chắn rác, s = 5mm b: khoảng cách giữa các thanh, b = 16mm Phương trình trên trở thành: 350 = n x 5 + (n+1) x 16 ó n = 15,9 n là số thanh chắn rác theo lý thuyết, khi tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy do ứ đọng rác thì số thanh được xác định như sau: nt = k.n (k: hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy k = 1,05 [4]) nt = 1,05x15,9 = 16,695 Chọn n = 17 thanh, có thể điều chỉnh kích thước khe hở giữa các thanh lại như sau: 350 = 5 x 17 + (17 + 1) x b => b = 15mm 4.2.2 Tính mương đặt song chắn rác: Chiều cao lớp nước trong mương đặt song chắn rác [6]: Trong đó: Qmax : lưu lượng nước thải cực đại trong 1 giờ vs: Tốc độ nước trong mương, vs = 0,4 m/s Bs: Chiều rộng mương đặt song chắn rác Bs = 0,35m Chọn: Chiều rộng đường dẫn nước thải đến song chắn rác Bm = 200mm Góc thu trước khi vào song chắn rác φ = 30o Chiều dài phần mương lắp đặt song chắn rác chọn Ls = 1m [2] Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác [6]: Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác [6]: 4.2.3 Lượng rác giữ lại ở song chắn rác: Sau khi qua song chắn rác SS giảm 4% Lượng SS đi vào song chắn rác: ngày .SS = 150(m3/ngày).400(mg/l) = 150(m3/ngày).400.10-3(kg/m3) = 60 (kg/ngày) Lượng rác được giữ lại ở song chắn rác: Wr = 4%W = 0,04.60 = 2,4 (kg/ngày) 4.2.4 Tổn thất áp lực qua song chắn rác [5]: Trong đó: v: vận tốc dòng thải trước song chắn, chọn v = 0,6m/s [5] p: Hệ số tính toán đến trở lực do song chắn bị bít kín bởi dòng thải, chọn p=3[5] ξ: trở lực cục bộ của song chắn, phụ thuộc tiết diện của thanh đan [5]: Với: β là hệ số hình dạng, β = 1,83 α là góc nghiêng song chắn so với mặt phẳng ngang α = 60o => β = Vậy hp = Trở lực qua song nhỏ, không ảnh hưởng nhiều đến dòng chảy Tổng kết tính toán song chắn rác: Bảng 4.3 Kết quả tính toán song chắn rác Mương đặt song chắn Song chắn Thông số