Luận văn Thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải trung tâm giống vật nuôi Long An

ộ tưới nước và yêu cầu phân bón của cây trồng. V.1.2.Phương pháp cánh đồng lọc: Đây là những khu đất được quy hoạch để xử lý nước thải. Khi nước thải được lọc qua đất, các chất keo lơ lửng được giữ lại tạo thành màng VSV. VSV trong màng này sử dụng chất hữu cơ để tăng sinh khối và biến thành các chất hòa tan hoặc chất hữu cơ đơn giản. Toàn bộ khu đất phải được chia làm nhiều ô, các ô phải bằng phẳng để bảo đảm phân phối nước đều. Tải trọng trên cánh đồng tưới tùy htuộc vào độ lớn của vật liệu lọc. Hiệu quả làm sạch của cánh đồng lọc rất cao, giảm BOD hơn 90%, coliform hơn 95%, nước thải rất trong sau xử lý. V.1.3.Ao sinh học: Được áp dụng rộng rãi hơn cánh đồng lọc và cánh đồng tưới. Nó có nhiều ưu điểm: diện tích chiếm nhỏ hơn cánh đồng lọc, có thể nuôi trồng thủy sản, cung cấp nước cho trồng trọt, chi phí thấp, vận hành và bảo trì đơn giản. Các quá trình diễn ra trong ao sinh học tương tự như quá trình tự rửa sạch ở sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả hơn. Quá trình hoạt động trong các hồ sinh học dựa trên quan hệ cộng sinh của toàn bộ quần thể sinh vật có trong hồ tạo ra. Trong số các chất hữu cơ đưa vào hồ các chất không tan sẽ bị lắng xuống đáy hồ còn các chất tan sẽ được hòa loãng trong nước. Dưới đáy hồ sẽ diễn ra quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ, sau đó thành NH3, H2S, CH4. Trên vùng yếm khí và vùng yếm khí tùy tiện và hiếu khí với khu hệ vi sinh rất phong phú gồm các giống Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium, Achromobacter, . . . chúng phân giải chất hữu cơ thành nhiều chất trung gian khác nhau và cuối cùng là CO2, đồng thời tạo ra các tế bào mới, chúng sử dụng oxy do tảo và các thực vật tạo ra. Các VSV nitrat hóa sẽ oxy hóa N-amonia thành nitrit rồi nitrat. Một nhóm VSV khác như P.dennitrificans, B.Licheniformis, Thiobacillus denitrificans lại phản nitrat để tạo thành nitrogen phân tử. Hệ vi khuẩn và nấm, xạ khuẩn phân hủy các chất hữu cơ thành các chất vô cơ cung cấp cho tảo và các thực vật thủy sinh như bèo, rong. Ngoài ra, còn các thực vật khác như sen, súng, rau muống. Tảo và các thực vật này lại cung cấp oxy cho vi khuẩn đồng thời còn là nơi cộng sinh rất tốt cho các loài VSV. Thực vật trong hồ đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình ổn định nước, chúng lấy chất dinh dưỡng (chủ yếu là N, P) và các kim loại nặng (Cd, Cu, Hg và Zn) để tiến hành các quá trình đồng hóa. Phân loại ao sinh học: gồm 3 loại V.1.3.1.Ao ổn định chất thải hiếu khí (aerated lagoon/pond): Là loại ao cạn từ 0.3-0.5 m, được thiết kế sao cho ánh sáng mặt trời xâm nhập vào lớp nước nhiều nhất làm phát triển tảo. Điều kiện thông khí phải được đảm bảo từ mặt nước đến đáy ao. Có hai loại là thông khí tự nhiên và thông khí bằng nhân tạo với hệ thống sục khí nén. Thời gian lưu nước trong hồ 3-12 ngày là tốt nhất. pH: 5-9 , DO> 0.5mg/l, nhiệt độ: 5-400C. V.1.3.2.Ao ổn định chất thải tùy nghi (Facultative lagoon/pond): Đây là ao phổ biến nhiều. Trong ao phân ra làm 3 vùng khác nhau: Vùng hiếu khí: oxy cung cấp bởi không khí, và từ quá trình quang hợp của VSV. Vùng kị khí (dưới đáy hồ): các VSV yếm khí phát triển rất mạnh và phân hủy rất nhanh các chất hữu cơ lắng xuống, sinh ra khí CH4. Vùng trung gian: giao thoa giữa hiếu khí và yếm khí. Sự phát triển của các VSV trong vùng này không ổn định cả về số lượng, số loài và cả về chiều hướng phản ứng sinh học. Ao thường sâu từ 1-2m, thích hợp cho sự phát triển của tảo và các VSV tùy nghi. Ban ngày, khi có ánh sáng mặt trời quá trình xảy ra trong hồ là hiếu khí. Ban đêm và lớp đáy là kỵ khí. V.1.3.3.Ao ổn định chất thải kỵ khí (Anaerated lagoon/pond): Là loại ao sâu hơn 1.5m, không cần oxy cho hoạt động của VSV. Ở đây các loài VSV kỵ khí và tùy nghi dùng oxy từ các hợp chất như nitrat, sulphate để oxy hóa chất hữu cơ tạo thành CH4 và CO2. Hồ kị khí thường tạo ra mùi rất khó chịu nên cần phải chọn địa điểm cách xa khu dân cư 1.5-2 km để xây dựng hồ. V.2.Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo: V.2.1.Điều kiện hiếu khí: V.2.1.1.Bể phản ứng Aerotank: Quá trình chuyển hóa vật chất trong bể dựa trên hoạt động sống của các VSV hiếu khí. Các VSV trong bể aerotank tồn tại ở dạng huyền phù. Các huyền phù VSV có xu hướng lắng đọng xuống đáy, do đó việc khuấy trộn các dung dịch trong bể là điều cần thiết. Người ta có thể cung cấp khí cho bể aerotank bằng nhiều cách: thổi khí, nén khí, làm thoáng cơ học, thổi_nén khí với hệ thống cơ học. Có nhiều loại bể aerotank khác nhau, tùy theo yêu cầu xử lý, tính kinh tế, diện tích đất sử dụng mà chọn loại nào cho phù hợp: bể aerotank truyền thống, bể aerotank với sơ đồ nạp nước thải theo bậc, bể aerotank tải trọng cao, bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định, bể aerotank làm thoáng kéo dài, bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, . . . Ưu điểm của bể aerotank: đạt được mức độ xử lý triệt để, thời gian khởi động ngắn, ít tạo mùi hôi, có tính ổn định cao trong quá trình xử lý. Nhược điểm: tốn nhiều năng lượng. V.2.1.2.Bể phản ứng theo mẻ SBR: Đây là loại công nghệ mới đang được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới vì hiệu quả xử lý Nitơ, Phospho rất cao nhờ vào các qui trình hiếu khí, thiếu khí, yếm khí. Hoạt động của bể gồm 5 pha: Pha làm đầy (fill): đưa nước thải vào bể, có thể vận hành theo 3 chế độ: làm đầy_tĩnh, làm đầy_khuấy trộn và làm đầy_sục khí. Pha phản ứng (react): ngừng đưa nước thải vào bể, tiến hành sục khí đều diện tích bể. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải và yêu cầu mức độ xử lý. Pha ổn định (settle): các thiết bị sục khí ngừng hoạt động, quá trình lắng diễn ra trong môi trường tĩnh hoàn toàn. Thời gian lắng thường nhỏ hơn 2h. Pha tháo nước trong (decant): nước đã lắng trong ở phần trên của bể được tháo ra nguồn tiếp nhận bằng ống khoan lỗ hoặc máng thu nước trên phao nổi. Pha chờ (idle): thời gian chờ để nạp mẻ mới. Pha này có thể bỏ qua. Ưu điểm của bể SBR: hiệu quả khử Nitơ, Phospho cao; tiết kiệm diện tích đất xây dựng vì không cần xây dựng bể điều hòa, bể lắng I và lắng II; có thể kiểm soát hoạt động và thay đổi thời gian giữa các pha nhờ bộ điều khiển PLC; pha lắng được thực hiện trong điều kiện tĩnh hoàn toàn nên hiệu quả lắng tốt. Nhược điểm: chi phí của hệ thóng cao, người vận hành phải có kỹ năng tốt, đạt được hiệu quả xử lý cao khi lưu lượng nhỏ hơn 500m3/ngày đêm. V.2.2.Điều kiện kị khí: V.2.2.1.Bể lọc kị khí: Là loại bể kín, phía trong chứa vật liệu lọc đóng vai trò như giá thể của VSV dính bám. Nhờ đó, VSV sẽ bám vào và không bị rửa trôi theo dòng chảy. Vật liệu lọc của bể lọc kị khí là các loại cuội, sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm nhựa hình dạng khác nhau. Kích thước và chủng loại vật liệu lọc, được xác định dựa vào công suất của công trình, hiệu quả khử COD, tổn thất áp lực nước cho phép, điều kiện nguyên vật liệu tại chỗ. Nước thải có thể được cung cấp từ trên xuống hoặc từ dưới lên. Bể lọc kị khí có khả năng khử được 70¸90% BOD. Nước thải trước khi vào bể lọc cần được lắng sơ bộ. Ưu điểm chính: khả năng khử BOD cao, thời gian lọc ngắn, VSV dễ thích nghi với nước thải, vận hành đơn giản, ít tốn năng lượng, thể tích của hệ thống xử lý nhỏ. Nhược điểm: thường hay bị tắc nghẽn, giá thành của vật liệu lọc khá cao, hàm lượng cặn lơ lửng ra khỏi bể lớn, thời gian đưa công trình vào hoạt động dài. V.2.2.2.Bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí UASB: Bể UASB không sử dụng vật liệu dính bám mà sử dụng lớp cặn (có chứa rất nhiều VSV kị khí) luôn luôn tồn tại lơ lửng trong dung dịch lên men nhờ hệ thống nước thải chảy từ dưới lên. Sau một thời gian hoạt động, trong hệ thống hình thành 3 lớp; phần bùn đặc ở đáy hệ thống, một lớp thảm bùn ở giữa hệ thống gồm những hạt bùn kết bông và phần chứa biogas ở trên cùng. Nước thải được nạp vào từ dưới đáy hệ thống, đi xuyên qua lớp bùn đặc và thảm bùn rồi đi lên trên và ra ngoài. Khi tiếp xúc với những hạt bùn kết bông ở thảm bùn, vi khuẩn sẽ xử lý chất hữu cơ và chất rắn sẽ được giữ lại. Khí và các chất rắn lơ lửng được tách ra từ nước thải được xử lý bởi thiết bị tách gas và chất rắn trong hệ thống. Các hạt bùn sẽ lắng xuống thảm bùn và định kì được xả ra ngoài. Ưu điểm của bể UASB: hiệu quả xử lý cao, thời gian lưu nước trong bể ngắn, thu được khí CH4 phục vụ cho nhu cầu về năng lượng, cấu tạo bể đơn giản, dễ vận hành, năng lượng phục vụ vận hành bể ít. Khuyết điểm: khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn, các hạt bùn thường không ổn định và rất dễ bị phá vỡ khi có sự thay đổi môi trường. V.2.2.3.Bể khí sinh học (Biogas): hay còn gọi là bể Methan Đây là loại bể rất thích hợp và đang được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chăn nuôi heo ở các vùng nông thôn Việt Nam va một số nước trên thế giới vì nó có rất nhiều ưu điểm: Kích thước bể metan có thể thay đổi tùy trường hợp: có kích thước nhỏ ở hộ gia đình hay kích thước lơn ở các trại chăn nuôi heo công nghiệp. Khí mêtan sinh ra được coi là nguồn năng lượng quan trọng: nó có thể thay thế than, kể cả nhu cầu điện khí hóa ở các vùng nông thôn. Sử dụng các chất thải và các phụ phẩm trong nông nghiệp (rơm, rạ, . . .). Phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản, ổn định, các hợp chất chứa Nitơ, phospho, kali là những chất có thể tái sử dụng ngay làm phân bón trong trồng trọt. Giảm khoảng 90% kí sinh trùng và các VSV gây bệnh cho người, gia súc nhờ thời gian lưu trữ lâu. Giúp khử mùi khó chịu của chất thải. Tuy nhiên bể Biogas vẫn còn một số nhược điểm: tuổi thọ của bể ngắn, hiệu quả xử lý BOD thấp, phần cặn còn chứa nhiều nước rất khó vận chuyển hay sự ổn định của chất lượng hỗn hợp khí mêtan. Bể Methan được thiết kế theo hình trụ hay hình hộp, cũng có loại sử dụng bằng túi nhựa polyeste (dùng cho hộ gia đình hoặc những trại chăn nuôi quy mô nhỏ). Khi xây dựng bể có thể chôn sâu dưới lòng đất (ở những vùng có nhiệt độ lạnh) hoặc trên mặt đất (ở những nơi nhiệt độ cao). Khi vận hành bể, người ta thường lấy nước trong ra liên tục và bổ sung nước thải mới vào. Do đó lượng căn cũng sinh ra liên tục, người ta có thể lấy lượng cặn lắng ở đáy bể ra theo chu kỳ hoặc liên tục. Chương II: TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM I.Quá trình hình thành và phát triển: I.1.Tên công ty: Trung tâm giống vật nuôi Long An. I.2.Mục tiêu thành lập: Trung tâm được thành lập nhằm mục đích duy trì và phát triển đàn heo giống gốc ngoại nhập, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm chăn nuôi heo, đảm bảo cung cấp đủ con giống tốt cho nhu cầu phát triển sản xuất chăn nuôi heo trong tỉnh. Đồng thời, trung tâm còn là nơi kiểm tra thích nghi đối với bò sữa nhập ngoại trước khi giao cho hộ nuôi và nhập cung cấp tinh bò sữa cao sản phục vụ yêu cầu phát triển đàn bò sữa trong tỉnh Long An. Trong trung tâm cũng có khu nuôi cá sấu, cá thịt nhằm tận thu các phế phẩm chăn nuôi, các chất thải và trồng cây để tạo hiệu quả kinh tế cao trong xử lý môi trường theo mô hình sản xuất bền vững. II.Vị trí xây dựng: II.1.Vị trí: Diện tích trung tâm: 16,8 ha. Địa điểm xây dựng: thuộc tổ 2, xã Mỹ An, huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An. Phía Đông: giáp ruộng lúa và đất thổ cư của dân. Phía Tây: giáp ruộng lúa và đất thổ cư của dân. Phía Nam: giáp quốc lộ 62 (km 10,5). Phía Bắc: giáp kênh Tắt (nhánh sông Vàm Cỏ Tây). Trung tâm được xây dựng tại địa điểm trên có rất nhiều thuận lợi: Nằm trong vùng qui hoạch phát triển chăn nuôi heo của tỉnh. Nằm cách xa khu dân cư. Giao thông thuận lợi cả đường bộ (quốc lộ 62) lẫn đường thủy (sông Vàm Cỏ Tây). Có mạng lưới điện quốc gia chạy cặp theo Quốc lộ 62. Nguồn cung cấp nước: có thể sử dụng nướ mặt (nước sông Vàm Cỏ Tây) và cả nước ngầm (khoan sâu 300m). Chất lượng nước khá tốt, đảm bảo chất lượng cho chăn nuôi và sinh hoạt. Nguồn tiếp nhận nước thải phát sinh: là kênh Tắt thuộc sông Vàm Cỏ Tây. II.2.Đặc điểm khí tượng: Trung tâm nằm trong vùng khí hậu có hai mùa mưa nắng rõ rệt. Nhiệt độ: dao động từ 25¸290C, trung binh là 26,50C. Chế độ mưa: mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 còn mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Theo phân viện quy hoạch thủy lợi Nam Bộ: năm 2001 Lượng mưa cao nhất: tháng 8 (350,3mm) Lượng mưa cao nhất: tháng 3 (6,6mm). Độ ẩm không khí: Trung bình hàng năm: 79¸86%, mùa khô từ 70¸79%. Chế độ gió: Mùa khô hướng gió chủ yếu là hướng Đông Nam với tần suất gió 60¸70%. Mùa mưa hướng gió chủ yếu theo hướng Tây và Tây Nam với tần suất 70%. Tốc độ gió trung bình 243m/s. Nắng và bốc hơi: Số giờ nắng trung bình ngày 6¸7giờ/ngày. Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm khoảng 1.100¸1.200mm. II.3.Đăc điểm thủy văn: Sông Vàm Cỏ Tây chịu ảnh hưởng chủ yếu của thủy triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều: những tháng lũ (10,11) thời gian và mức độ ngập lụt không nhiều. Từ tháng 6,7 hàng năm nước sông thường bị ảnh hưởng phèn, pH từ 4,1¸5,0. Kênh Tắt (chảy qua khu vực trung tâm), là một nhánh thuộc sông Vàm Cỏ Tây, có bề rộng mặt kênh hơn 100m thuận lợi cho giao thông của những tàu bè nhỏ và vừa. II.4.Đặc điểm hệ sinh thái: Hệ sinh thái động vật: không có các loại chim thú quý hiếm. Chỉ có các loại động vật nuôi (trâu, bò, lợn, gà, . . .) và các động vật thủy sinh sống tự nhiên trên kênh rạch (tôm, cua, cá). Hệ sinh thái thực vật: không có loài quý hiếm, chủ yếu là những loại đặc trưng cho vùng Đồng Tháp Mười (lúa, mía, dừa, rau màu, bần, bình bát, dứa gai, mù u, . . .). II.5.Hiện trạng môi trường: Môi trường không khí: Theo các kết quả được trạm Kỹ Thuật Tiêu Chuẩn Đo lường chấ lượng Long An đo đạc: nồng độ các chất khí ô nhiễm (NO2, SO2, CO) trong không khí tại khu vực trung tâm đều nhỏ hơn tiêu chuẩn (TCVN 5937-1995) qui định. Nguồn nước ngầm: Kết quả phân tích cho thấy nước ngầm tại khu vực dự án khá tốt, có thể dùng cấp nước cho mục đích sinh hoạt nếu được xử lý sơ bộ. Nguồn nước mặt: Qua kết quả phân tích của xí nghiệp Công nghệ Môi Trường_Eco, chất lượng nước kênh Tắt có các thông số (BOD5, COD, SS) vượt quá tiêu chuẩn một ít (TCVN 5942-1995). Điều này chứng tỏ nguồn nước mặt tại khu vực đã có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ. III.Qui mô sản xuất kinh doanh: Tổng số đàn gia súc: khoảng 2.000 con bao gồm: Heo nái: 500 con. Heo đực giống: 50 con. Heo nuôi thịt: 1.000 con. Bò sữa nhập ngoại: 100 con. Cá sấu: 310 con. Sản phẩm chăn nuôi bao gồm: Heo cái hậu bị: 31.500 kg/năm. Bò sữa: 100 con/năm. Tinh heo: 50.000 liều/năm. Nhập và cung ứng tinh bò sữa: 12.000 liều/năm. Thịt heo hơi: 270 tấn/năm. Heo con thương phẩm: 5.200 con/năm. Phân ép khô: 100 tấn. Cá sấu (1 năm tuổi): 300 con. Cá thịt: 15 tấn. Thức ăn gia súc: 1.945 tấn/năm. Chương III: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ I.Phân tích thành phần và tính chất nước thải của trung tâm: Nước thải trung tâm bao gồm: nước mưa chảy tràn, nước thải sinh hoạt và nước thải từ hoạt động chăn nuôi. Nước mưa chảy tràn có đường thoát nước tách riêng ra khỏi đường thoát nước thải. Nước mưa sẽ qua bộ phận chắn rác trước khi đổ thẳng ra kênh Tắt. Nước thải sinh hoạt: chiếm một lượng rất nhỏ, đã được xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại trước khi đổ ra hệ thống xử lý nước thải tập trung nên khả năng gây ô nhiễm thấp. Nươc thải tắm heo, bò và nước rửa chuồng: chiếm chủ yếu, là nguồn gây ô nhiễm chính. Nước thải tắm vật nuôi và nước rửa chuồng chứa nhiều đất, cát và chất hữu cơ (phân, cặn lắng lẫn trong nước thải), đặc biệt là các hợp chất nitrat, phospho và các loài VSV truyền bệnh. Nước thải trước khi vào hệ thống xử lý tập trung được lắng sơ bộ bằng hầm chứa 3 ngăn: một ngăn chứa phân, hai ngăn chứa nước tràn. Tính chất nước thải của trung tâm như sau: Lưu lượng Q=250m3/ngàyđêm. BOD5 =1.800 mg/l COD = 2.200 mg/l SS = 320 mg/l N_NH3 =850 mg/l Nitrit (NO2-)= 220mg/l E.Coli = 15.105-24.107 MNP/100ml Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN 5942-1995) như sau: pH= 6¸6.8 BOD5 = 4 mg/l COD = 10 mg/l SS = 20 mg/l N_NH3 = Nitrit (NO2-) = E.Coli = 5.000 MNP/100ml II.Đề xuất phương án xử lý nước thải của trung tâm: II.1.Cơ sở khoa học lựa chọn các phương án xử lý: Để xử lý nước thải có thể áp dụng nhiều công nghệ xử lý sinh học khác nhau: Xử lý sinh học với sự tham gia của các vi khuẩn kị khí (xử lý kị khí). Xử lý sinh học với sự tham gia của các vi khuẩn hiếu khí (xử lý hiếu khí). Đặc điểm nước thải của ngành chăn nuôi nói chung và trung tâm giống vật nuôi Long An nói riêng là hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học khá cao, giàu đạm. Nước thải của trung tâm sau khi qua xử lý sơ bộ có tỷ số BOD5:COD = 0.82 > 0.5 nên công nghệ thích hợp là công nghệ xử lý bằng phương pháp sinh học. Vì nồng độ BOD và COD trong nước thải khá lớn, để xử lý một cách triệt để cần phải sử dụng kết hợp phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí với phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí. II.1.1.Phương pháp xử lý kị khí: Có rất nhiều công trình xử lý khác nhau như hồ sinh học kị khí, bể biogas, bể lọc kị khí, bể UASB. Hồ sinh học kị khí: tuy có nhiều ưu điểm như chi phí xây dựng và chi phí hoạt động thấp, kỹ thuật đơn giản nhưng quá trình xử lý lại phát sinh mùi hôi rất khó chịu. Trung tâm hai mặt giáp với đất thổ cư của dân nên sử dụng phương pháp này là không thích hợp. Bể biogas: được sử dung nhiều ở nông thôn Việt Nam vì chi phí đầu tư thấp, ít tiêu tốn năng lượng, tạo năng lượng mới, khống chế được mùi hôi. Tuy nhiên hiệu quả xử lý của bể biogas không cao nên không đáp ứng được yêu cầu đề ra. Vì vậy, bể được sử dụng để xử lý sơ bộ nước thải nhằm loại bỏ bớt một phần BOD, COD, SS trước khi vào công trình xử lý tiếp theo. Bể lọc kị khí: nếu vận hành tốt hiệu quả khử BOD có thể đạt tới 70¸90%, thời gian lưu nước ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải, ít tốn năng lượng trong quá trình vận hành. Bên cạnh đó, bể lọc kị khí chỉ áp dụng cho nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng không cao vì bể hay gặp sự cố tắc nghẽn, người vận hành đòi hỏi phải có kỹ thuật tốt. Thực tế đặc tính nước thải của trung tâm, SS = 320 mg/l nên công trình này có thể được sử dụng. Bể UASB: được sử dụng phổ biến hơn bể lọc kị khí vì hiệu quả khử chất hữu cơ cao (60¸90), yêu cầu năng lượng vận hành bể ít, tạo nguồn năng lượng mới, lượng bùn sinh ra ít, khi đã đi vào hoạt động ổn định cho phép vận hành ở các tải trọng hữu cơ cao hơn so các loại bể khác nên có thể giảm diện tích của công trình. Với nhiều ưu đểm hơn so với các công trình khác, sử dụng bể UASB là thích hợp nhất đối với điều kiện của trung tâm. II.1.2.Phương pháp xử lý hiếu khí: Cũng có rất nhiều các công trình xử lý khác nhau: hồ hiếu khí, hồ tùy nghi, các loại bể aerotank, bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học tiếp xúc quay RBC, mương oxy hóa, bể SBR. Hồ hiếu khí tự nhiên_Hồ tùy nghi: kỹ thuật đơn giản, chi phí xây dựng và vận hành thấp, hiệu quả phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, thời gian lưu nước khá dài nên không khả thi đối với trung tâm. Các loại bể aerotank: hiệu quả xử lý triệt để, năng lượng cung cấp lớn, lượng bùn sinh ra nhiều 0.55¸0.65 kg/kgBOD được xử lý, thời gian lưu bùn khoảng 2¸10 ngày. So với các điều kiện đặt ra của trung tâm, công trình này không thích hợp. Bể lọc sinh học: chỉ đạt hiệu quả khi BOD5 của nước thải dưới 300mg/l. Điều này rất khó bảo đảm khi hệ thống đi vào hoạt động nên không áp dụng cho trung tâm. Đĩa lọc sinh học RBC: hiệu quả xử lý cao nhưng vận hành đòi hỏi người có kĩ thuật, hàm lượng chất lơ lửng ra khỏi bể lớn, cần phải có hệ thống che chắn để bảo vệ hệ thống đĩa nên công trình này khó áp dụng. Bể SBR: có hiệu quả xử lý cao, loại bỏ các chất dinh dưỡng rất tốt nhưng người vận hành đòi hỏi có kỹ thuật cao và giá thành lại cao hơn so với các công trình khác nên không thích hợp với trung tâm. Mương oxy hóa: hiệu quả xử lý có thể đạt đến 85¸95%; quản lý vận hành không phức tạp; lượng bùn sinh ra ít hơn so với arotank, nhưng vẫn nhiều hơn so với hồ hiếu khí nhân tạo vì phải tuần hoàn bùn từ bể lắng II. Công trình này có nhiều ưu điểm so với các công trình khác nên có thể được sử dụng. Hồ hiếu khí nhân tạo: xây dựng và vận hành đơn giản, hiệu quả xử lý cao 80¸90%; không dùng bùn hoạt tính hoàn lưu từ bể lắng II nên lượng bùn sinh ra thấp nhất so với các công trình khác 0.12¸0.16 kg/kgBOD được xử lý, thời gian lưu bùn khá dài 10¸40 ngày, chi phí xây dựng thấp. Trong tất cả công trình trên, dựa vào thực tế của trung tâm, công trình này là thích hợp nhất. II.2.Lựa chọn công nghệ xử lý: Dựa trên việc phân tích thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, những công trình có thể áp dụng là: Phương pháp xử lý kị khí: bể lọc kị khí hay bể UASB. Phương pháp xử lý hiếu khí: hồ hiếu khí nhân tạo hoặc mương oxy hóa. Song chắn rác Bể điều hòa Bể UASB Hồ làm thoáng Hồ hoàn thiện Nước thải đã qua xử lý sơ bộ Nguồn tiếp nhận Làm phân bón Làm phân bón Hố chứa rác Không khí Không khí Phương án 1: Phương án 2: Không khí Hố chứa rác Làm phân bón Làm phân bón Không khí Bùn tuần hoàn Song chắn rác Bể điều hòa Bể lọc kị khí Mương oxy hóa Hồ hoàn thiện Nước thải đã qua xử lý sơ bộ Nguồn tiếp nhận Bể lắng III.Tính toán phương án 1: III.1.Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ chảy qua song chắn rác vào bể điều hòa. Tại đây, nhờ máy khuấy sục khí khuấy trộn, nước thải được điều hòa về lưu lượng và nồng độ các chất như: COD, BOD, SS, pH, . . . đồng thời việc cung cấp khí sẽ nhằm oxy hóa một phần hàm lượng COD, BOD có trong nước thải, giảm bớt mùi hôi. Ở bể này có lắp đặt thiết bị đo pH nhằm đảm bảo pH thích hợp cho quá trình xử lý sinh học phía sau. Từ bể điều hòa, nước thải được bơm vào bể UASB. Tại bể UASB, các chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi các VSV kị khí thành các chất đơn giản hơn và khí CO2, CH4, H2S, . . . theo phản ứng: Chất hữu cơ CO2 + CH4 + H2S + sinh khối mới + . . . Sự phát triển của VSV trong bể thường qua 3 giai đoạn: Phân hủy các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit, axit amin hoặc các muối piruvat khác. Đây là nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động. Các nhóm vi khuẩn kị khí thực hiện quá trình lên men axit, chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông thường như axit acetic hoặc glixerin, axetat, . . . Các nhóm vi khuẩn kị khí bắt buộc lên men kiềm (chủ yếu là các loại vi khuẩn lên men mêtan như Methanosarcina và Methanothrix) đã chuyển hóa axit acetic và hydro thành CH4 và CO2. Phần bùn sẽ được thu gom định kỳ dùng làm phân bón Sau khi ra khỏi bể UASB, nước thải được dẫn đến hệ thống hồ làm thoáng gồm 3 hồ làm thoáng cơ học nối tiếp nhau. Tại đây không khí được cung cấp bằng thiết bị sục khí bề mặt. Năng lượng cung cấp cho các hồ làm thoáng được phân phối giảm dần từ hồ 1 đến hồ 3. Các VSV hiếu khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ đơn giản như CO2, H2O, . . . theo phản ứng sau: Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + . . . Khi qua hệ thống hồ làm thoáng, nước thải với các quần thể vi sinh vật trôi đến hồ hoàn thiện, tại đây diễn ra quá trình tự làm sạch. Phần chất hữu cơ còn lại bị phân hủy tiếp tục, bùn hoạt tính lắng xuống đáy hồ và được thu gom định kỳ dùng làm phân bón. Nước thải sau hồ hoàn thiện đạt tiêu chuẩn loại A và được chảy trực tiếp ra nguồn tiếp nhận đó là kênh Tắt. III.2.Tính toán các công trình đơn vị: Bể Biogas: Nhiệm vụ: đây là công trình xử lý dưới điều kiện kị khí nhằm xử lý sơ bộ nước thải để loại bỏ một phần BOD, COD, SS, . . . trước khi đi vào hệ thống xử lý tập trung. Tính toán: Phân gia súc, chủ yếu là phân heo có tỷ lệ C/N=20¸25 thích hợp cho xử lý kị khí bằng bể biogas. Tính toán lượng phân sinh ra trong một ngày: Lượng phân sinh ra ước tính cho một đầu gia súc là 3l/ngày.đêm Tổng lượng gia súc của trung tâm N=2000 con ÞTổng lượng phân sinh ra trong một ngày: Chọn tỷ lệ pha loãng thích hợp: nước/phân=1.5:1 Þ Lượng nước cần cho pha loãng: Tổng lượng nước và phân đi vào bể mỗi ngày: Chọn thời gian lưu nước trong bể q=20 ngày. Thể tích bể phân hủy: Thể tích lưu trữ gas bằng 1/3 thể tích bể. Vì vậy để cung cấp một khoảng không gian lưu trữ gas thì thể tích bể phân hủy là: Chọn 3 bể Thể tích mỗi bể: ® chọn thể tích mỗi bể Vbể=134m3 Nồng độ COD đầu vào bể S0=3143mg/l Kiểm tra tải trọng thể tích của bể: Trong đó: Qv: lưu lượng nước thải vào bể mỗi ngày, Q=250m3/ngđ S0: nồng độ COD đầu vào, S0=3143mg/l Vbể=134m3 , nằm trong khoảng 1¸6 kgCOD/m3.ngđ Lượng khí sinh ra mỗi ngày: Chọn tỷ lệ sinh khí mêtan (CH4) là 60%. Thông thường mỗi mét khối nguyên liệu đã hòa loãng trong bể lên men có thể sản xuất được 0.4¸0.5m3 khí một ngày. Chọn tỷ lệ sinh khí là 0.4m3/m3 nguyên liệu.ngày Lượng khí sinh ra mỗi ngày: Lượng khí CH4 sinh ra mỗi ngày: III.2.1.Song chắn rác: a.Nhiệm vụ: nhằm loại bỏ các loại rác có kích thước lớn, nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắc nghẽn hệ thống (đường ống, mương dẫn, máy bơm) làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của các công trình phía sau. b.Tính toán: Tính lưu lượng lớn nhất: Lưu lượng trung bình ngày: Lưu lượng trung bình ngày: Lưu lượng trung bình giây: Lưu lượng giờ lớn nhất: Trong đó: Kcb là hệ số không điều hòa chung của nước thải, lấy theo TCXD-51-84: Kch=3. Tính toán song chắn rác: Song chắn rác đặt nghiêng một góc 600 so với mặt đất. Số khe hở của song chắn rác: Trong đó: : lưu lượng giây lớn nhất