LUẬN VĂN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ

NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT

ĐƯỜNG ĐẠT TIÊU CHUẨN LOẠI B

MỤC LỤC CHƯƠNG I. PHẦN MỞ ĐẦU................................................................. 1 I.1. Đặt vấn đề ............................................................................... 1 I.2. Mục tiêu và nội dung thực hiện .............................................. 1 CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NGÀNH NÀY ... 2 II.1. Tổng quát quy trình công nghệ sản xuất .............................. 2 II.1.1.Thành phần của mía và nước mía ................................ 2 II.1.2.Hóa chất làm trong và tẩy màu...................................... 3 II.1.3.Công nghệ sản xuất đường thô...................................... 4 II.1.4.Công nghệ sản xuất đường tinh luyện.......................... 7 II.2.Sơ lược hiện trang ngành sản xuất đường ở việt nam............ 7 II.3.Nước thải ngành công nghịêp sản xuất đường ..................... 8 II.3.1.Nước thải từ khu ép mía................................................ 8 II.3.2.Nước thải rửa lọc, làm mát, rửa thiết bị và rửa sàn....... 9 II.3.3. Nước thải khu lò hơi..................................................... 9 II.3.4.Đặc trưng của nước thải nhà máy đường ..................... 9 II.4. Khả năng gây ô nhiễm nguồn nước của nước thải ngành công nghiệp đường ..................................................................... 10 CHƯƠNG III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG .............................................................................. 12 III.1.Lựa chọn quy trình công nghệ ............................................ 15 III.2.Thuyết minh quy trình công nghệ ....................................... 15 III.3.Mô tả các công trình đơn vị ................................................ 16 III.3.1. Song chắn rác ........................................................... 16 III.3.2. Hố thu gom ............................................................... 16 III.3.3. Bể lắng cát ................................................................ 16 III.3.4. Bể điều hòa .............................................................. 16 III.3.5. Bể lắng I .................................................................... 17 III.3.6. Bể UASB .................................................................. 17 III.3.7. Bể Aerotank .............................................................. 18 III.3.8. Bể lắng II................................................................... 18 III.3.9. Bể nén bùn ............................................................... 19 CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ .............. 20 IV.1. Tính bể UASB ................................................................... 20 IV.2. Tính bể Aerotank ............................................................... 24 IV.3. Tính hố thu......................................................................... 40 IV.4. Tính bể điều hòa ............................................................... 41 IV.5. Tính bể lắng I..................................................................... 41

1

CHƯƠNG V. TÍNH TOÁN CHI PHÍ VÀ KẾT LUẬN ..................... 42 V.1. Tính toán chi phí ................................................................. 42 V.1.1. Chi phí xây dựng........................................................ 42 V.1.2. Chi phí thiết bị............................................................ 42 V.1.3. Chi phí phát sinh ........................................................ 42 V.1.4. Chi phí tổng cộng....................................................... 42 V.2. Kết luận .............................................................................. 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................... 44 MỤC LỤC................................................................................................ 45

2

CHƯƠNG I. PHẦN MỞ ĐẦU I.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp

chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Trong năm 1998, cả nước đã sản xuất được 700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước.

Trước năm 1990, hầu hết trang thiết bị, máy móc, dây chuyền công nghệ trong các nhà máy đường đều cũ kỷ, lạc hậu, trình độ và chất lượng sản phẩm còn thấp. Trong những năm gần đây, do sự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm.

Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một lương lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho. Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận.

Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp đường ở dạng vô cơ. Khi thải ra môi trường tự nhiên, các chất này có khả năng lắng và tạo thành một lớp dày ở đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật làm thức ăn cho cá. Lớp bùn lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxy trong nước và tạo ra các lọai khí như H2S, CO2, CH4. ngoài ra, trong nước thải còn chứa một lượng đường khá lớn gây ô nhiễm nguồn nước.

Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trường, đề tài về xử lý nước thải ngành công nghiệp mía đường mang tính thực tế. Đề tài sẽ góp phần đưa ra các quy trình xử lý chung cho loại nước thải này, giúp các nhà máy có thể tự xử lý trước khi xả ra cống thóat chung, nhằm thực hiện tốt những quy định về môi trường của nhà nước.

I.2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN Mục tiêu của đề tài là thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy

sản xuất đường đạt tiêu chuẩn loại B Nội dung của đề tài

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết. Thu thập các phương án xử lý nước thải ngành công nghiệp mía đường. Phân tích lựa chọn phương án công nghệ khả thi xử lý nước thải nhà

máy đường.

3

CHƯƠNG II.TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG VÀ HIỆN TRANG Ô NHIỄM CỦA NGÀNH NÀY

II.1. TỔNG QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT Nguyên liệu để sản xuất là mía. Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Việc chế biến đường

phải thực hiện nhanh, ngay trong mùa thu họach để tránh thất thóat sản lượng và chất lượng đường. Công nghiệp chế biến đường họat động theo mùa vụ do đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vào mùa thu họach. Quy trình cộng nghệ sản xuất đường gồm hai giai đọan:sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh luyện.

II.1.1. Thành phần của mía và nước mía Thành phần của mía thay đổi theo vùng , nhưng dao động trong khỏang

sau Nước : 69-75% Sucrose : 8-16% Đường khử : 0,5-2,0% Chất hữu cơ : 0,5-1,0% (ngọai trừ đường) Chất vô cơ : 0,2-0,6% Hợp chất Nitơ : 0,5-1% Tro(phần lớn là K) : 0,3-0,8% Nước mía có tính axit (pH = 4,9-5,5), đục(do sự hiện diện của các chất

keo như sáp protein, nhựa, tinh bột và silic) và có màu xanh lục. Thành phần của mía như sau:

Nước : 75-88% Sucrose : 10-21% Đường khử : 0,3-3,0% Chất hữu cơ : 0,5-1,0% (ngọai trừ đường) Chất vô cơ : 0,2-0,6% Hợp chất Nitơ : 0,5-1% Nước mía có màu do các nguyên nhân sau Từ thân cây mía : màu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin và tanin

gây ra. Do các phản ứng phân hủy hóa học: Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ,

nước mía bị đổi màu. Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác. Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu xanh

lục. Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị lọai bỏ bằng phương pháp lọc.

4

Anthocyanin chỉ có trong lọai mía có màu sẫm, nó ở dạng hòa tan trong nước. Khi thêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu xanh lục thẫm. Màu này khó bị lọai bỏ bằng cách kết tủa với vôi( vì lượng vôi dùng trong công nghệ sản xuất đường không đủ lớn ) hay với H2 SO4.

Saccharetin thướng có trong vỏ cây mía. Khi thêm vôi, chất này sẽ trở thành màu vàng được trích ly. Tuy nhiên lọai màu này không gây độc, ở môi trường pH <7,0 màu biến mất.

Tanin hòa tan trong nước mía , có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt sẽ biến thành sẫm màu. Dưới tác dụng của nhiệt độ tanin bị phân hủy thành catehol, kết hợp với kiềm thành protocatechuic. Khi đun trong môi trường axit phân hủy thành các hợp chất giống saccharetin.

Ơ nhiệt độ cao hơn 200o C, đường sucrose và hai lọai đường khử

(glucose và fructose) bị caramen hóa và tạo màu đen. Ơ nhiệt độ cao hơn 55o C, đường khử đã bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền.

Để lọai bỏ các tạp chất trong nước mía có thể áp dụng trong các biện pháp sau:

Độ đục :được lọai bằng phương pháp nhiệt và lọc. Nhựa và pectin, muối của các axít hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được

lọai bỏ bằng phương pháp xử lý với vôi. II.1.2. Hóa chất làm trong và tẩy màu

Vôi CaCO2 : Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía. Phản ứng với axit phốtphoric tạo Ca3(PO4)2. Kết hợp với hợp chất nitơ và pectin tạo kết tủa. Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin. Tác dụng với sucrose tạo saccharates, glucosates.

Khí SO2: Trung hòa lượng vôi thừa: CA(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 + H2O Tẩy màu nước mía.

Khí CO2: Hấp phụ chất tạo màu.

H3PO4: Kết hợp với vôi để làm trong nước mía.

Hóa chất tẩy màu: Dùng Na2S2O4: II.1.3. Công nghệ sản xuất đường thô: Quy trình công nghệ sản xuất đường thô từ mía được trình bày trên hình

1. đầu tiên người ta ép mía cây dưới các trục ép áp lực. Để tận dụng hết đường có trong cây mía, người ta dùng nước hoặc nước mía phun vào bả mía để mía

5

nhả đường. bã mía ở máy ép cuối còn chứa một lượng nhỏ đường chưa lấy hết, xơ gỗ và khỏang 40-50% nước.

Nước mía có tính axit (pH =4,9-5,5), đục, có màu xanh lục (chứa 13-15%chất tan, trong chất khô chứa 82-85% đường saccarosa). Nước mía được xử lý bằng các chất hóa học như vôi, CO2, SO2, phốt phát rồi được đun nóng để làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và lắng các chất bẩn. Dung dịch trong được lọc qua máy lọc chân không. Bã lọc được lọai bỏ, đem thải hoặc dùng làm phân bón. Nước mía sau khi lọc còn chứa khỏang 88% nước, sau đó được bốc hơi trong lò nấu chân không. Hỗn hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâm để tách đường ra khỏi mật rỉ. Rỉ đường là dung dịch óc độ nhớt cao, chứa khỏang 1/3 đường khử. Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất đường gồm có:

Bột giấy, tấm xơ ép từ bã mía. Nhựa, bê tông từ bã mía. Phân bón, thức ăn gia súc, alcohol, dấm, axeton, axit citric,…và

từ mật mía. Lượng nước thải trong công nghiệp sản xuất đường thô rất lớn bao gồm

nước rửa mía cây và ngưng tụ hơi, nước rửa than, nước xả đáy lò hơi, nước rửa cột trao đổi ion, nước làm mát, nước rửa sàn và thiết bị, nước bùn bã lọc dung dịch đường rơi vãi trong sản xuất…

Ngoài bã bùn được dùng để sản xuất phân hữu cơ, nước thải từ các công đọan trong nhà máy được phân thành các nhóm sau đây:

Nhóm A: nước thải có độ nhiễm bẩn không cao, chủ yếu có nhiều chất lơ lửng ở dạng vô cơ nên chỉ cần lọc sơ bộ qua song chắn rác và lắng tiếp xúc để lọai bỏ chất lơ lửng, sau đó trộn với nước thải đã xử lý và nước ngưng tụ rồi xả ra nguồn tiếp nhận.

Nhóm B: nước thải có nhiều chất hữu cơ cần được tách riêng để xử lý.

Nhóm C: nước ngưng tụ từ lò hơi, không bị nhiễm bẩn nên dùng để pha loãng vơi nước thải (A+B) đã qua xử lý và thái ra nguồn tiếp nhận.

II.1.4. Công nghệ sản xuất đường tinh luyện Quy trình công nghệ tinh luyện đường gồm 3 giai đọan chính:

Rửa và hòa tan. Làm sạch. Kết tinh và hoàn tất.

a.Rửa và hòa tan: Rửa:làm sạch lớp phim mạch bên ngoài hạt đường thô để nâng

cao tinh độ của đường. Hòa tan:Đường sau khi ly tâm được hòa tan vào nước thành dung

dịch nước đường nguyên chất để đến khâu hóa chế. b.Làm trong và làm sạch:

6

Làm trong: Nước đường nguyên chất được xử lý bằng các chất hóa học như vôi, H3PO4 để làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và làm lắng các chất bẩn.

Làm sạch:Nước đường sau khi lắng trong được cho thêm than hoạt tính và bột trợ lọc để khử màu và tăng cường khả năng làm trong. Nước đường sau lọc gọi là sirô tinh lọc.

c.Kết tinh và hoàn tất: Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ sirô tinh lọc và đưa dung dịch

đến trạng thái bão hòa, sản phẩm nhận được sau khi nấu đường là đường non gồm tinh thể đường và mật cái.

Quá trình kết tinh đường gồm có: Cô đặc sirô. Tạo mầm tinh thể. Nuôi tinh thể. Cô đặc cuối cùng.

II.2. SƠ LƯỢC HIỆN TRẠNG NGÀNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG Ở VIỆT NAM

Ngành đường của Việt Nam nhìn chung khá lạc hậu so với thế giới. Trước 1954, toàn bộ miền Bắc không có nhà máy đường nào. Sau 1975, ở miền Nam đã phục hồi lại các nhà máy đường Bình Dương, Hiệp Hòa, Phan Rang, Khánh Hội, Biên Hòa; xây dựng mới các nhà máy đường La Ngà, Lam Sơn, Tây Ninh. Ngoài các nhà máy lớn còn có nhiều cơ sở sản xuất đường mía thủ công, thô sơ, năng suất thấp ở các vùng trồng mía.

Thiết bị sản xuất hầu hết là cũ kỹ, chắp vá, hay gặp sự cố kỹ thuật và bị rò rĩ, nên khối lượng nước thải rất lớn. Hiện nay, chủ yếu có 3 phương pháp làm trong :bằng vôi, sunfit và cacbonat. Phương pháp dùng vôi hầu hết còn dùng trong các cơ sở sản xuất nhỏ, trình độ kém, chủ yếu sản xuất mật vàng và mật trầm.

Công nghiệp sản xuất mía đường ở Việt Nam là ngành gây ô nhiễm khá lớn do công nghệ lạc hậu, thiết bị rò rỉ nhiều lại không có bất cứ thiết bị xử lý nào, trong số các chất ô nhiễm có bụi khói lò hơi, bùn lọc, nước thải, khí thoát ra từ các tháp phản ứng sunfit hóa và cacbonat hóa. Riêng bã mía được dùng làm nhiên liệu hoặc để sản xuất giấy bìa, còn mật rỉ được lên men để chế biến cồn.

Bảng dưới đây thống kê một số nhà máy đường lớn và khối lượng nước thải của chúng:

7

Bảng Các nhà máy lớn thuộc ngành công nghiệp đường ở miền Nam Địa chỉ Trình độ công nghệ

Nhà máy Địa

phương KCN Năng suất tấn/ngày CN Nguyên liệu

Định mức tiêu thụ/tấn đường

Nước thải

m3/giờ

Ghi chú

Quảng Ngãi (a)

Quảng Ngãi + Đường:135

Mía: 1.500 Sunfit hóa

-Mía -Vôi tôi

-Lưu hùynh

11,5 tấn 22 kg 6 kg

350

Bình Dương

Bình Dương + Đường:135

Mía: 1.500 Sunfit hóa

-Mía -Vôi tôi

-Lưu hùynh

11,5 tấn 22 kg 6 kg

350

Xả ra rạch Bà Lụa

Hiệp Hòa Long An + Đường:125

Mía: 1.500 Sunfit hóa

-Mía -Vôi tôi

-Lưu hùynh

11,5 tấn 22 kg 6 kg

350

Xả ra sông Vàm Cỏ

La Ngà Đồng Nai + Đường:180

Mía: 2.000 Vôi -Mía -Vôi

12 tấn 7 kg 500 Đường

Khánh Hội Tp.HCM + Đường:100

Biên Hòa

Đồng Nai + Đường:200

II.3. NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT ĐƯỜNG Do đặc điểm của công nghệ sản xuất đường, ngoài các bã lắng, bã bùn,

bã lọc được tách riêng, nước thải được phân thành các nhóm sau: II.3.1. Nước thải từ khu ép mía Ở đây, nước dùng để ngâm ép đường trong mía và làm mát các ổ trục

của máy ép. Lọai nước thải này có BOD cao(do có đường thất thoát) và có chứa dầu mỡ.

II.3.2. Nước thải rửa lọc, làm mát, rửa thiết bị và rửa sàn Nước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá trị BOD và chất lơ

lửng cao. Nước làm mát được dùng với lượng lớn và thường được tuần hoàn hầu

hết hoặc một phần trong quy trình sản xuất. Nước làm mát thường nhiễm bẩn một số chất hữu cơ bay hơi từ nước đường đun sôi trong nồi nấu hoặc nồi chân không. Nước chảy tràn từ các tháp làm mát thường có giá trị BOD thấp. Tuy nhiên, do chế độ bảo dưỡng kém và điều kiện vận hành không tốt nên có lượng đường đáng kể thất thoát trong nước làm mát. Lượng nước này sẽ được thải đi.

Nước rò rỉ và nước rửa sàn, rửa thiết bị tuy có lưu lượng thấp và được xả định kỳ nhưng có hàm lượng BOD rất cao.

II.3.3. Nước thải khu lò hơi

8

Nước thải khu lò hơi được xả định kỳ, với đặc điểm là chất rắn lơ lửng cao và giá trị BOD thấp, nước thải mang tính kiềm.

II.3.4. Đặc trưng của nước thải nhà máy đường Đặc trưng lớn nhất của nước thải nhà máy đường là có giá trị BOD cao

và dao động nhiều Bảng BOD5 trong nước thải ngành công nghiệp đường

Các loại nước thải NM đường thô (mg/L)

NM tinh chế đường (mg/L)

Nước rửa mía cây 20-30 Nước ngưng tụ 30-40 4-21 Nước bùn lọc 2.900-11.000 730

Chất thải than - 750-1.200 Nước rửa xe các loại - 15.000-18.000

Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ. Nước rửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất vô cơ. Trong điều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội, rửa than và nước thải từ các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng không đáng kể. Chỉ có một phần than hoạt tính bị thất thoát theo nước, một ít bột trợ lọc, vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửng trong nước. Nhưng trong điều kiện các thiết bị lạc hậu, bị rò rỉ thì hàm lượng các chất rắn huyền phù trong nước thải có thể tăng cao.

Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit. Trong trường hợp ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO3 hoặc nước xả rửa cột resin.

Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất thoát lượng đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn có các chất màu anion và cation (chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất không đường dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng vô cơ (Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg và K2O). Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều ion H+, OH-.

Dựa vào đặc tính của nước thải, và yêu cầu mức độ xử lý đặt ra : nước thải phải đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (TCVN 5945-1995) trong đó quy định giới hạn xả thải của các chất như sau:

Bảng tổng kết chất lượng nước thải nhà máy đường STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn (lọai B)

1 pH mg/l 7,5-8 5,5 -9 2 SS mg/l 1250 100 3 BOD mg/l 5000 50 4 COD mg/l 7000 100 5 N mg/l 16,4 60 6 P mg/l 7,5 6

Việc quản lý tốt quy trình sản xuất , bảo dưỡng thiết bị, chống rò rỉ hoặc thay đổi quy trình công nghệ, sử dụng các công nghệ sạch là biện pháp tốt nhất

9

để giải quyết các chất ô nhiễm ngay trong khâu sản xuất. Ngoài ra, cấn phải áp dụng quy trình xử lý nước thải, nhằm làm giảm việc thải các chất ô nhiễm vào nguồn nước hay vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.

Theo tin trên báo Tuổi Trẻ, số ra ngày 23/2/1999, Nhà máy đường Sóc Trăng phối hợp với Trung Tâm Công Nghệ Khoa Học và Môi Trường Quốc Gia vừa thử nghiệm thành công và đưa vào sản xuất loại phân hữu cơ vi sinh từ bã bùn. Đây cũng là một biện pháp giải quyết chất thải ô nhiễm của Nhà máy đường rất hiệu quả, với giá thành phân bón lót là 1.000đ/kg, và phân bón thúc là 1.300đ/kg.

II.4. KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG

Hiện nay, phần lớn các nhà máy đường và nhiều tổ hợp sản xuất tư nhân chưa có hệ thống xử lý nước thải. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao, nước thải nhà máy đường đã và đang làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận.

Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sucroza và các loại đường khử như glocose và fructoze, trong đó:

Fructoze, C6H12O6 tan trong nước Sucroze, C12H22O11 là sản phẩm thủy phân của Fructose và

Glucose, tan trong nước . Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây

kiệt oxy trong nước, làm ảnh hưởng đến hoạt động của quần thể vi sinh vật nước.

Trong quá trình công nghệ sản xuất đường, ở nhiệt độ cao hơn 550C các loại đường glucose và fructoze bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền. Ơ nhiệt độ cao hơn 2000C, chúng chuyển thành caramen(C12H18O9)n. Đây là dạng bột chảy hoặc tan vào nước, có màu nâu sẫm, vị đắng. Phần lớn các sản phẩm phân hủy của đường khử có phân tử lượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh. Để chuyển hóa chúng, vi sinh phải phân rã chúng thành nhiều mảnh nhỏ để có thể thấm vào tế bào. Quá trình phân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi thời gian phân hủy dài hơn, nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch trong nguồn tiếp nhận. Các chất lơ lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng xuống đáy nguồn nước. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất này sẽ làm cho nước có màu đen và có mùi H2S.

Ngoài ra, nước thải nhà máy đường còn có nhiệt độ cao, làm ức chế hoạt động của vi sinh vật nước. Trong nước thải có chứa các sản phẩm của lưu huỳnh và đôi khi có lẫn dầu mỡ của khu ép mía. Ngày 26/11/1998, Chương trình công nghệ và môi trường Đài truyền hình tỉnh Bình Dương có báo động về tình hình ô nhiễm nước thải do nhà máy đường Bình Dương gây ra trên Rạch Bà Lụa, thuộc phường Phú Thọ, thị xã Thủ Dầu Một. Với khối lượng lớn nước thải chưa xử lý được thải ra hàng ngày, Rạch Bà Lụa không đủ khả năng tự làm sạch và hậu quả là trong khu vực lân cận điểm xả, thực vật nước không phát triển được, một số loài thủy sinh bị chết. Biện pháp hữu hiệu nhất là quản lý tốt quy trình sản xuất nhằm hạn chế tải lượng các chất ô nhiễm được đưa vào

10

nước. Ngoài ra, cần phải xử lý nước thải nhà máy đường để góp phần bảo vệ môi trường.

11

CHƯƠNG III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG

Theo các tài liệu nghiên cứu, chất lượng và lưu lượng nước thải tổng hợp của nhà máy đường thay đổi nhiều trong ngày. Trong đó chất ô nhiễm hữu cơ đóng vai trò chủ yếu. Do thành phần nước thải của nhiều công đọan trong nhà máy đường rất khác nhau nên dây chuyền công nghệ xử lý được đề nghị trong các tài liệu tham khảo là:

III.1. Lựa chọn quy trình công nghệ Một cách tổng quát, thì cả 2 phương án trên đều là những mô hình xử lý

nước thải đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. Hai phương án đều có thể vận hành dễ dàng trong điều kiện nước ta. Đối với dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể aerotank thì ta chú ý đến liều lượng bùn, lưu lượng khí … phải điều chỉnh ngay khi cần thiết. Còn đối với dây chuyền xử lý sử dụng biofil thì ta chú ý đến khả năng xử lý của lớp vật kiệu lọc, việc quản lý phải bao gồm cả vịêc vệ sinh và thay thế lớp vật liệu lọc nếu cần.

Trong phương án 1 vịêc xây dựng sân phơi bùn đòi hỏi phải cần diện tích lớn hơn là đầu tư máy nén bùn.

Diện tích xây dựng của aerotank cũng tương đối nhỏ hơn diện tích xây dựng biofil của phương án 1

Vì vậy, nếu xét về phương diện mặt bằng cần thiết để xây dựng hệ thống xử lý nước thải thì phương án 2 khả thi hơn so với phương án 1.

III.2. Thuyết minh quy trình công nghệ: Nước thải sản xuất được dẫn theo đường thoát nước riêng ra hệ thống xử

lí nước thải. Dòng thải sau khi qua song chắn rác (SCR) ở đầu mỗi cống thu chảy qua bể lắng cát được đặt âm sâu dưới đất, ở đây sẽ giữ lại cát và các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn. Phần rác thải thu được có thể dùng để sản xuất giấy, phân bón…

Nước thải sau khi lắng cát sẽ tự chảy qua hầm tiếp nhận. Tiếp theo, nước thải được bơm qua bể điều hòa, trước khi qua bể điều hòa nước thải được bơm qua trống lọc, lưu lượng nước thải ra sẽ được điều hòa ổn định. Tại đây nước thải được thổi khí để làm thoáng sơ bộ và phân bố chất bẩn đồng đều khắp bể.

Sau đó tiếp tục bơm nước thải qua bể lắng 1 để loại bỏ 1 phần BOD5, COD và SS. Tiếp tục, nước thải tự chảy qua bể kị khí kiểu đệm bùn chảy ngược UASB để xử lí sơ bộ nhờ áp lực thủy tĩnh, vì nước thải mía đường có đặc trưng là COD đầu vào rất lớn 7.000 mg/l. Sau khi xử lí yếm khí, đầu ra bể UASB là khí sinh học được thu giữ lại làm biogas, phần nước đã được giảm bớt tải lượng chất hữu cơ tự chảy qua aerotank để xử lí hiếu khí. Tại đây xảy ra quá trình xử lí sinh học, khí được thổi vào bể bằng các đĩa phân phối khí nhằm tăng cường sự xáo trộn chất bẩn và oxi trong không khí đồng thời giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng .

Sau thời gian lưu, nước từ aerotank tự chảy qua bể lắng 2 để lắng bùn .Tiếp theo, nước trong từ máng thu nước aerotank tự chảy qua bể tiếp xúc, khử trùng bằng Clo với dư lượng là 0,5 mg/l, sau 30 phút chảy ra cống thu nước và chảy vào mạng lưới thoát nước chung của thành phố .

12

Bùn từ bể lắng được đưa vào bể chứa bùn sau khi ổn định bùn được bơm tuần hoàn 1 phần vào bể aerotank, phần còn lại bơm qua bể nén bùn trọng lực sau đó bơm qua máy ép bùn băng tải, bùn sau khi ra khỏi máy ép bùn băng tải tạo thành banh bùn được bón ruộng, trồng cây hoặc chôn lắp hợp vệ sinh .

III.3. Mô tả các công trình đơn vị: III.3.1. Song chắn rác Để tách bã mía trong nước thải người ta dùng song chắn rác. Hiệu suất

của quá trình tách chất rắn bằng phương pháp này phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Đặc tính cơ học của song, lưới: kích thước mắt sàn, khoảng cách giữa các thanh chắn, lưu lượng dòng chảy và điều kiện dòng chảy.

Tính chất nước thải :nồng độ chất rắn, kích thước của bã mía cần tách,…

Đối với nước thải nhà máy đường, có thể dùng song chắn rác với các thanh đan xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước trước hầm bơm và cào rác thủ công. Rác thu được có thể thu hồi cùng với bã mía tại khu ép mía để chế biến thàng các sản phẩm phụ như làm bột giấy, làm chất độn trong sản xuất vật liệu xây dựng.

Ưu điểm: o Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt. o Giữ lại tất cả các tạp vật lớn.

Nhược điểm: o Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn. o Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian. o Phải xử lý rác thứ cấp III.3.2. Hố thu gom Thu gom nước thải từ các dây chuyền sản xuất và nước thải sinh hoạt

của nhà máy. Giúp cho hệ thống xử lý nước hoạt động ổn định và hiệu qua III.3.3. Bể lắng cát Loại bỏ cát và những mảnh vụn vô cơ khó phân hủy trong nước thải. Cát

sau đó được đem qua sân phơi cát. III.3.4. Bể điều hòa (điều hòa lưu lượng và chất lượng) Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng 1. Do lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải của nhà máy đường tùy

thuộc vào dây chuyền sản xuất nên thường dao động nhiều trong một ngày đêm. Để ổn định chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước đầu vào cho các công trình xử lý phía sau, cần thiết phải có một bể điều hòa lưu lượng và nồng độ. Dung tích bể được chọn theo thời gian điều hòa, dựa vào biểu đồ thay đổi lưu lượng, nồng độ nước thải và yêu cầu mức độ điều hòa nồng độ nước thải.

Trong bể phải có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong tòan thể tích (để loại trừ các cú sốc về chất

13

lượng cho các công trình xử lý sinh học phía sau và không cho cặn lắng trong bể.

III.3.5. Bể lắng 1 Loại bỏ 1 phần SS và chất hữu cơ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý

sinh học ở công trình sau. III.3.6. Bể UASB - UASB là bể xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn, phát

triển mạnh ở Hà Lan. Xử lý bằng phương pháp kị khí là phương pháp được ứng dụng để xử lý các loại chất thải có hàm lượng hữu cơ tương đối cao, khả năng phân hủy sinh học tốt, nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng mới.

- Vì quá trình phân hủy kị khí dưới tác dụng của bùn hoạt tính là quá trình sinh học phức tạp trong môi trường không có oxi, nên bùn nuôi cấy ban đầu phải có độ hoạt tính methane. Độ hoạt tính methane càng cao thì thời gian khởi động (thời gian vận hành ban đầu đạt đến tải trọng thiết kế) càng ngắn. Bùn hoạt tính dùng cho bể UASB nên lấy bùn hạt hoặc bùn lấy từ một bể xử lý kị khí là tốt nhất, có thể sử dụng bùn chứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bể tự hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng.

- Nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu cho bể UASB tối thiểu là 10Kg VSS/ m3. Lượng bùn cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích bể.

- Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần tính chất nước thải cần xử lý cụ thể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân hủy sinh học của nước thải, tính đệm, hàm lượng chất dinh dưỡng, hàm lượng cặn lơ lửng, các hợp chất độc, nhiệt độ nước thải …

- Khi COD nhỏ hơn 100 mg/L, xử lý nước thải bằng UASB không thích hợp. Khi COD lớn hơn 50.000 mg/L, cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước đầu ra.

- UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng SS lớn. Khi nồng độ cặn lơ lửng lớn hơn 3.000 mg/L, cặn này khó có thể phân hủy sinh học được trong thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lũy dần trong bể, gây trở ngại cho quá trình phân hủy nước thải. Tuy nhiên, nếu lượng cặn này bị cuốn trôi ra khỏi bể thì không có trở ngại gì. Cặn lơ lửng sẽ lưu lại trong bể hay không tùy thuộc vào kích thước hạt cặn và hạt bùn nuôi cấy. Khi kích thước của hai loại cặn này gần như nhau, cặn lơ lửng sẽ tích lại trong bể. Khi sử dụng bùn hạt, cặn lơ lửng sẽ dễ dàng bị cuốn trôi ra khỏi bể. Đôi khi, lượng cặn lơ lửng này có thể bị phân hủy trong bể. Lúc đó, cần biết tốc độ phân hủy của chúng để tính thời gian lưu cặn trong bể.

- UASB không thích hợp với nước thải có hàm lượng amonia lớn hơn 2.000 mg/L hoặc nước thải có hàm lượng sunphate vượt quá 500 mg/L ( tỉ số COD/SO4

2- < = 5). Bản thân sunphate không gây độc nhưng do vi khuẩn khử sunphate dễ dàng chuyển hóa SO4

2- thành H2S. Khi hàm lượng SO42- không quá

cao (hoặc tỉ số COD/SO42- không vượt quá 10), sẽ không ảnh hưởng đến quá

trình phân hủy kị khí. - Dựa vào các yếu tố trên có thể khẳng định sử dụng UASB cho công

nghệ sử lý nước thải mía đường là hợp lý.

14

III.3.7. Bể aerotank Tùy thuộc vào loại chất ô nhiễm có thể sử dụng bể aerotank với các vi

sinh vật được nuôi cấy trong bùn hoạt tính để oxy hóa chất hữu cơ trong điều kiện nhân tạo. Mô hình này được thực hiện bằng cách cung cấp oxy cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển qua việc tiêu thụ chất hữu cơ .

Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa chất hữu cơ chứa trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể aerotank hoạt động. Sau bể aerotank nước thải vào bể lắng đợt 2 để tách bùn hoạt tính. Ơ đây, một phần bùn lắng được đưa trở lại bể aerotank để tạo mầm vi sinh vật trong bể, phần khác đưa tới bể nén bùn.

Khối lượng bùn tuần hoàn và lượng không khí cần cung cấp phụ thuộc vào mức độ yêu cầu xử lý của nước thải.

Hiệu quả xử lý BOD5 =90-95%. Việc lựa chọn công nghệ xử lý tùy theo thành phần tính chất nước thải,

chi phí đầu tư quản lý và diện tích mặt bằng khu xử lý . III.3.8. Bể lắng II Đặt sau aerotank , nhiệm vụ làm trong nước ở phần trên để xả ra nguồn

tiếp nhận , cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để tuần hoàn lại aerotank.

Thường có dạng tròn ( bể lắng đứng ,bể radial ) , dạng hình chữ nhật ( bể lắng ngang ).Bể lắng ngang , chữ nhật thường có hiệu quả lắng thấp hơn bể lắng tròn vì cặn lắng tích lũy ở các góc bể thường bị máy gạt cặn khuấy động trôi theo dòng nước vào máng thu nước ra .

III.3.9. Bể nén bùn Thu gom cặn chưa ổn định từ bể lắng 1, bể lắng 2 và cặn đã ổn định từ

aerotank nhằm làm giảm bớt độ ẩm .

15

CHƯƠNG IV.TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH DƠN VỊ: Giả sử sau khi qua các công trình: song chắn rác, bể lắng cát, bể

điều hòa, bể lắng 1 hàm lượng các chất ô nhiễm giảm như sau: BOD5 giảm 45%(ban đầu là 5.000mg/l) COD giảm 43% (ban đầu là7.000mg/l) SS giảm 80% (ban đầu là 1.250mg/l) Do đó các thông số để tính toán các công trình như trình bày sau

đây IV.1. Tính bể UASB Tính toán:

Các thông số đầu vào: pH= 6,6÷7,6 Lưu lượng Q=800m3/ngđ BOD5=2.750mg/l COD=4.000mg/l SS= 250mg/l Trong nước thải có đầy đủ các nguyên tố vi lượng cần thiết cho

sự phát triển của VSV. Các thông số đầu ra pH = 6,5÷7,6 BOD5=500mg/l COD=700mg/l SS=100mg/l

Nước thải khi ra khỏi bể sẽ có hàm lượng COD nhỏ hơn hay bằng 700mg/l để đưa sang bể Aerotank .

Hiệu quả xử lý của bể UASB:

%,5821004000

7004000100 =×−

=×−

=v

rv

CODCODCOD

E

Lượng COD cần khử: lmgCODCODCOD rv /33007004000 =−=−=

Lượng COD cần khử trong ngày: ngdkgCODQG /2640103300800 3 =××=×= −

Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB: [1] ngdmkgCODL ./9 3=

Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết: 33293

92640 m

LGV ,===

→ Chọn V=293,5m3

Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng trong bể phải giữ trong khoảng 0,6÷0,9m/h . Chọn v=0,7m/h

16

Diện tích bề mặt cần thiết của bể: 26247

7024800 m

vQF ,

,=

×==

Chọn F=48m2

Chiều cao phần xử lý yếm khí:

mFVH 16

485293

1 ,,=== → chọn H1=6m.

Tổng chiều cao của bể: 321 HHHH ++=

Trong đó: H1: chiều cao phần xử lý yếm khí. H2: chiều cao vùng lắng. Để đảm bảo không gian an toàn cho bùn lắng

xuống phía dưới thì chiều cao vùng lắng phải lớn hơn 1,0m [1]. Chọn H2=1,1m H3: chiều cao dự trữ, chọn H3=0,5m H=6+1,1+0,5=7,6m Chọn 2 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên là:

ma 894248 ,== chọn a=5m

Chiều cao H=7,5m Thể tích thực của bể:

3380675522 mmmmHaaVt =×××=×××= ,

Thời gian lưu nước trong bể:

24×=QVT

Trong đó: ( ) 329842506750 mFHV =×−=×−= ,,),(

Q = 800m3/ngđ

hT 94824800298 ,=×=⇒

Nằm trong khỏang cho phép [4-10h][1] Tính ngăn lắng:

Trong mỗi đơn nguyên, bố trí 4 tấm chắn khí và hai tấm hướng dòng. Nước thải khi đi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm tách khí

đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 450÷600. Chọn góc nghiêng giữa tấm chắn khí với phương ngang là 600. Các tấm này đặt song song nhau.

Tổng chiều cao của toàn bộ ngăn lắng Hnglắng (kể cả chiều cao vùng lắng) và chiều cao dự trữ chiếm trên 30% tổng chiều cao bể.

Ta có:

17

( )

mHH

mtgtgaHH

aHH

tg

9350444

442

6052

602

60

3

00

3

30

,,,

,

nglaéng

nglaéng

nglaéng

=−=−=⇒

=×

=×

=+⇒

+=

Kiểm tra lại: ( )

%,%,,%

HHH

beå

3nglaéng 89571006744100 =×=×

+>30%

Vậy chiều cao xác định được là thích hợp. Thời gian lưu nước trong ngăn lắng, thời gian này phải lớn hơn 1h:

hQ

Haa

QV

t 9224800

935521

22421

224 ,,nglaéngnglaéng =×

××××=×

××××=×=

>1h. mặt khác Vvùnglắng /tổng thể tích UASB=H2 /Hbể =1,1/7,5≈15% thỏa b2

taám chaén 1

r

y1 b1

taám chaén 2

x1

x2

h1

Hng

laéng

Tính toán tấm chắn khí: Chọn khe hở giữa các tấm chắn khí và giữa tấm chắn khí với tấm hướng

dòng là như nhau. Tổng diện tích giữa các khe hở này chiếm 15÷20% tổng diện tích đơn

nguyên. Chọn Skhe=0,15Sdng

Hình 4.1: tấm chắn khí và hướng dòng bể UASB Trong mỗi đơn nguyên có 4 khe hở, diện tích của mỗi khe:

( ) 22

9404

51504

150m

SS dng

khe ,,,=

×=

×=

Bề rộng của khe hở:

mmma

Sr khe

khe 18818805940

==== ,,

Tính toán các tấm chắn Tấm chắn 1: Chiều dài: l mma 50001 ==

18

Chiều rộng: mmHHb nglang 32336011936021 =−=−= sin/),,(sin/)(

chọn 3240 Chiều cao: mmby 280060323360 00

11 =×=×= sinsinTấm chắn 2: Chiều dài: mmal 50002 ==

Chiều rộng: 212 xxb +=

( ) mmrh khe 94301886090 0001 =×=−×= sinsin

mmx 4001 = ( ) ( )

mmyhHH

x 173960

280094500390060 00

1132 =

+−+=

+−+=

sin)()(

sinnglaéng

mmb 213917394002 =+= chọn 2140

Tính toán tấm hướng dòng: Tấm hướng dòng cũng được đặt nghiêng 1 góc 60o

so với phương ngang cách tấm chắn khí 188mm như hình vẽ.

Tính hệ thống phân phối nước: Đối với bể UASB có tải trọng chất bẩn hữu cơ L>4kgCOD/m3.ngđ [1]

thì từ 2m2 diện tích bể trở lên sẽ được bố trí một vị trí phân phối nước. → Chọn 3m2 cho một vị trí phân phối nước.

Số vị trí phân phối nước trong mỗi đơn nguyên: 83

248

32 ===

Fn

Tính máng thu nước: Bố trí máng thu nước kết hợp với máng răng cưa đặt ở tâm bể và dọc

theo chiều rộng bể. Máng thu nước được tạo độ dốc để dẫn nước thải về cuối bể rồi theo ống dẫn theo cơ chế tự chảy, chảy sang aerotank .

Máng thu nước tiết diện hình chữ nhật: d x r với d=2r. Độ dốc máng: i=1/200. Lưu lượng vào máng: Qmáng = 800m3/ngđ. Ta có:

iRCQmaùng ×××=ω (4.8)

Trong đó:

611

22

2

Rn

C

rrd

rdR

rdrd

×=

=×+

×==

×+=×=

λω

λω

19

( ) ( ) ( )mmmr

i

nQr

860860200

1502360024

0140800

502 21

322

13

26

16

==⇒

××××

×=

×

×=⇒

,

,

,

,maùng

Chọn kích thước máng: r =90mm d=180mm Thanh răng cưa Chiều cao răng cưa :50mm Dài đoạn vát đỉnh răng cưa:40mm Chiều cao cả thanh :200mm Khe dịch chuyển Cách nhau : 450mm Bề rộng khe :12mm Chiều cao:150mm

450450

50

40

50

60

50

130

khe dòch chuyeån

250

Hình 4.2: máng răng cưa

Tính lượng khí và bùn sinh ra: Tính lượng khí sinh ra trong bể: Thể tích khí sinh ra đối với 1kgCOD bị khử là 0,5m3 [3] Tổng thể tích khí sinh ra trong một ngày:

ñ,, ngmGVkhí

314008005050 =×=×=

Tính lượng khí CH4 sinh ra: Thể tích khí CH4 sinh ra khi 1kg COD được loại bỏ là 0,35 m3(CH4

chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra) [3]. Thể tích khí CH4 sinh ra là: ñ/,, ngmVV khíCH

3980140070704

=×=×=

Tính lượng bùn sinh ra: Lượng bùn do VSV sinh ra từ 0,1÷0,5kg/kgCOD được loại bỏ. → Chọn Mbùn=0,1kg/kgCOD bị loại bỏ. Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày:

20

ngaøkgbuøn,buøn 280280010 =×=M

Tính ống phân phối nước vào bể UASB: Đường kính các ống được chọn theo bảng sau:

Tn thơng dụng

Kích thuớc danh nghĩa

Đường kính ngồi (mm) Độ dày (mm) p suất

danh nghĩa(1) (bar) Ống 110 110 110 5,3 10 Ống 140 140 140 6,7 10 Ống 160 160 160 7,7 10 Ống 225 225 225 10,8 10 Ống 250 250 250 11,9 10 Ống 280 280 280 13,4 10 Ống 315 315 315 15,0 10 Ống 400 400 400 19,1 10 Ống 110 110 110 3,2 6 Ống 140 140 140 4,1 6 Ống 160 160 160 4,7 6 Ống 225 225 225 6,6 6 Ống 250 250 250 7,3 6 Ống 280 280 280 8,2 6 Ống 315 315 315 9,2 6 Ống 400 400 400 11,7 6

Bề dy thnh ống (mm)(*)Tn

thơng dụng Kích thước danh nghĩa

Đường kínhngồi PN 3,2bar PN 6bar PN 10bar PN 12,5bar PN 16bar

20 20 20 - - 2,3 2,3 2,8

25 25 25 - 2,3 2,3 2,8 3,5

32 32 32 - 2,3 2,9 3,6 4,4

40 40 40 - 2,3 3,7 4,5 5,5

50 50 50 - 2,9 4,6 5,6 6,9

63 63 63 2,3 3,6 5,8 7,1 8,6

75 75 75 2,3 4,3 6,8 8,4 10,3

90 90 90 2,8 5,1 8,2 10,1 12,3

110 110 110 3,4 6,3 10,0 12,3 15,1

125 125 125 3,9 7,1 11,4 14,0 17,1

140 140 140 4,3 8,0 12,7 15,7 19,2

160 160 160 4,9 9,1 14,6 17,9 21,9

Nguồn :www. binhminhplastic.comVận tốc nước chảy trong ống chính v=0,8÷2m/s [2], chọn v=1m/s.

mv

QD 1103600241

80044 ,=×××

×=

××

=ππ

→ chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ110mm

21

Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:

( ) ( )sm

DQv /

,1

36002411080044

22 =×××

×=

××

=ππ

Từ ống chính chia làm 2 ống nhánh vào 2 đơn nguyên. Đường kính ống nhánh:

Vận tốc nước chảy trong ống nhánh v=0,8÷2m/s [2], chọn v=1m/s.

mv

QD 0770

36002412

800424,=

×××

×=

×

×=

ππ

→ chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ75mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:

( ) ( )sm

D

Qv /,

,051

36002407502

80042422 =

×××

×=

×

×=

ππ

Trên mỗi ống nhánh chia làm 2 nhánh nhỏ dẫn vào mỗi đơn nguyên. Đường kính ống nhánh:

Vận tốc nước chảy trong ống nhánh v=0,8÷2m/s [2], chọn v=1m/s.

mv

QD 0540

36002414

800444,=

×××

×=

×

×=

ππ

→ chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ50mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:

( ) ( )sm

D

Qv /,

,181

36002405004

80044422 =

×××

×=

×

×=

ππ→ thỏa điều kiện.

Hệ thống ống phân phối nước vào được đặt cách đáy bể 0,5m Ống dẫn nước thải sang aerotank :

Vận tốc nước chảy trong ống v=0,1÷0,5m/s [2], chọn v=0,5m/s.

mv

QD 154036002450

80044 ,,

=×××

×=

××

=ππ

→ chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ160mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:

( ) ( )sm

DQv /,

,4610

360024160080044

22 =×××

×=

××

=ππ

→ thỏa điều kiện.

Tính toán đường ống thu khí: Chọn vận tốc khí chạy trong ống v=10m/s.

mv

VD khí 0450

36002410140044

,=×××

×=

××

=ππ

→ chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính Φ40mm.

22

Kiểm tra vận tốc khí trong ống

13360024040143

14004422 =

××××

=××

=),(,)(D

Vv khí

πm/s thỏa điều kiện

Tính ống thu bùn: Chọn ống thu bùn có đường kính Φ90mm có đục lỗ, dlỗ=20mm. Ở mỗi

vị trí ta đục lỗ 3 mặt, mỗi lỗ cách nhau 20mm, mỗi vị trí cách nhau 400mm. Bùn được xả định kỳ từ 1÷6 tháng nhờ áp lực thủy tĩnh của nước trong

bể. Ống thu bùn được đặt dọc theo chiều dài bể và cách đáy 1m. Lấy mẫu:

Để biết được sự hoạt động bên trong bể, dọc theo chiều cao bể ta đặt các van lấy mẫu. Với các mẫu thu được ở cùng một van, ta có thể ước đoán lượng bùn ở độ cao đặt van đó. Sự ước đoán này rất cần thiết khi muốn biết tải trọng thực sự của bùn và thời gian lưu bùn hiện trong bể là bao nhiêu, từ đó mà có sự điều chỉnh thích hợp.

Trong điều kiện ổn định, tải trọng của bùn gần như không đổi, do đó mật độ bùn tăng lên đều đặn. Nhưng ngay trong những trường hợp đó, việc lấy mẫu vẫn được đề nghị thực hiện đều đặn.

Khi mở van, cần điều chỉnh sao cho bùn ra từ từ để đảm bảo thu được bùn gần giống trong bể vì nếu mở lớn quá thì nước sẽ thoát ra nhiều hơn. Thông thường lấy 50÷150 ml mẫu vào 2 lần cách nhau ít nhất 1h.

Bể cao 7,6m, do đó dọc theo chiều cao bể đặt 5 van lấy mẫu, các van đặt cách nhau 1,m. Van dưới cùng đặt cách đáy 0,5m.

Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng Φ25. CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ BỂ UASB LÀ:

STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Số lượng Công trình 2 2 Chiều dài bể m 5 3 Chiều rộng bể m 5 4 Chiều cao bể m 7,5 5 Thể tích m3 187,5

Tính bơm từ bể lắng I đến UASB : Lưu lượng cần bơm Q = 33,34 m3/h. Cột áp của bơm: H = ∑+Δ hZ (m H2O)

ΔZ: khoảng cách từ mặt nước bể điều hoà đến mặt nước bể UASB. ∑h: tổng tổn thất của bơm, bao gồm tổn thất cục bộ, tổn thất dọc đường

ống, tổn thất qua lớp bùn lơ lửng trong bể UASB. Một cách gần đúng, chọn : o ΔZ = 4 m H2O o ∑h = 7 m H2O ⇒ H = 4 + 7 = 11 m H2O

23

Công suất yêu cầu trên trục bơm:

N=η

ρ.1000H.g..Q

=801000

11819100036003433 233

,/,//)/,(

×××× msmmkgsm

= 1,25 kW Vậy chọn bơm có công suất 1,25 kW (2 HP) IV.2. TÍNH TOÁN BỂ AEROTANK: Tính toán: Các thông số thiết kế

Các thông số đầu vào: Lưu lượng nước thải Q= 800m3/ngày BOD5 = 500 mg/L COD = 700 mg/L Nhiệt độ duy trì trong bể 26-280C Các thông số đầu ra:

Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn nguồn loại B: BOD ở đầu ra ≤ 50 mg/L COD = 100 mg/L Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra ≤ 40 mg/L (thấp hơn tiêu chuẩn nguồn

loại B) gồm có 65% là cặn có thể phân huỷ sinh học Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (

nồng độ vi sinh vật ban đầu) X0 = 0 Nước thải được điều chỉnh sao cho BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng

chất rắn lơ lửng (MLSS) có trong nước thải là 0,8

MLSSMLVSS = 0,8 ( độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,2)

Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn ( tính theo chất rắn lơ lửng ) Xr = 8500 mg/L

Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể Aerotank là : X = 3100 mg/L

Thời gian lưu bùn trong hệ thống, θc = 4 ngày Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0,68 Hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0,05 ngày-1 Hệ số sản lượng tối đa ( tỷ số giữa tế bào được tạo thành với

lượng chất nền được tiêu thụ ), Y = 0,6 Kg VSS/Kg BOD5

24

Loại và chức năng bể : Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh . Ưu điểm: không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho xử lý nước thải mía đường .

Xác định nồng độ BOD5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra - Sơ đồ làm việc của hệ thống: Q,X0, S0 Qe, S,Xe

Bể lắng II

Bể Aerotank

Qr , Xr , S Qw , Xr

Trong đó: •Q , Qr, Qw , Qe : lưu lượng nước đầu vào , lưu lượng bùn tuần hoàn ,

lưu lượng bùn xã và lưu lượng nước đầu ra , m3/ngày •S0 , S : nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào và nồng độ chất

nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng II , mg/L •X , Xr , Xe : nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank , nồng độ bùn

tuần hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II , mg/L - Phương trình cân bằng vật chất: BOD5 ở đầu ra = BOD5 hoà tan đi ra từ bể Aerotank + BOD5 chứa

trong lượng cặn lơ lửng ở đầu ra Trong đó : •BOD5 ở đầu ra : 50 mg/L •BOD5 hoà tan đi ra từ bể Aerotank là S, mg/L •BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau :

Lượng cặn có thể phân huỷ sinh học có trong cặn lơ lửng ở đầu ra : 0,65 × 40 = 26 mg/L

Lượng oxy cần cung cấp để oxy hoá hết lượng cặn có thể phân huỷ sinh học là : 26 × 1,42 (mgO2/mg tế bào) = 36,92 mg/L . Lượng oxy cần cung cấp này chính là giá trị BOD20 của phản ứng . Quá trình tính toán dựa theo phương trình phản ứng:

C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + Năng lượng 113 mg/L 160 mg/L 1 mg/L 1,42 mg/L

Chuyển đổi từ giá trị BOD20 sang BOD5 BOD5 = BOD20 × 0,68 = 36,92 × 0,68 = 25,11 mg/L Vậy :

25

50 (mg/L) = S + 25,11 (mg/L) ⇒ S = 24,89 mg/L

Tính hiệu quả xử lý - Tính hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan:

E = 0

0

SSS −× 100 =

500,500 8924−

× 100 = 95%

- Hiệu quả xử lý của toàn bộ sơ đồ

E0 = 500

50500 − × 100 = 90%

- Thể tích bể Aerotank

V = )1()( 0

cd

c

kXSSQY

θθ+

−

Trong đó : •V: Thể tích bể Aerotank , m3 •Q: Lưu lượng nước đầu vào Q = 800 m3/ngày •Y: Hệ số sản lượng cực đại Y= 0,6 •S0 – S = 500 – 24,89 = 475,11 mg/L •X: Nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aerotank,

X= 3100 mg/L •kd: Hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0,05 ngày-1 •θc: Thời gian lưu bùn trong hệ thống, θc = 4 ngày

V = ),(

,,405013100

41147560800×+×××× = 245,2 m3

Chọn V = 245 m3

Thời gian lưu nước trong bể

θ = QV =

800245 x24= 7,35h

Nằm trong khoảng cho phép [4-8h] [1] Lượng bùn phải xã ra mỗi ngày - Tính hệ số tạo bùn từ BOD5

Yobs = dc K

Yθ+1

= 05041

60,

,×+

= 0,5

Trong đó: + Y : hệ số sản lượng, Y= 0,6 kg VSS/ kg BOD5

+ kd: hệ số phân huỷ nội bào, kd= 0,05 ngày-1

+ θ c: thời gian lưu bùn, θ c = 4 ngày.

26

- Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 (tính theo VSS) Px (VSS) = Yobs × Q × (S0 – S ) = 0,5 × 800 × 475,11 × 10-3= 190 kgVSS/ngày - Tổng cặn lơ lửng sinh ra trong 1 ngày

Ta biết MLSS

MLVSS = 0,8⇒ MLSS = 80,

MLVSS

Px (SS) = ( )80,

VSSPx = 80

190,

= 237,5 kgSS/ngày

- Lượng cặn dư hằng ngày phải xã đi Pxả = Px (SS) – Q × SSra = 237,5 – 800 x 40 x 10-3 =205,5 kg/ngày - Tính lượng bùn xả ra hằng ngày (Qw) từ đáy bể lắng theo đường tuần

hoàn bùn

θc = eerw XQXQ

VX+

⇒ Qw = cr

ee

XXQVX

θθ−

Trong đó • V: Thể tích bể Aerotank V= 646 m3

•X: Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X = 3100 mg/L • θc : Thời gian lưu bùn θc = 4 ngày •Qe : Lưu lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng đợt II ( lượng nước thải ra

khỏi hệ thống ). Xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qe = Q = 800 m3/ngày

•Xe: Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống Xe=0,8× SSra = 0,8 × 40 = 32 mg/L

•Xr :nồng độ chất rắn lơ lửng có trong bùn tuần hoàn. Xr =8500 x 0,8=6.8 kg/m3

⇒ Qw = 486

4103280013245 3

××××−× −

,, = 24,16 m3/ngày

Tính hệ số tuần hoàn (α) từ phương trình cân bằng vật chất viết cho bể lắng II ( xem như lượng chất hữu cơ bay hơi ở đầu ra của hệ thống là không đáng kể)

Ta có: X(Q+Qr) = X0Q + XrQr

Trong đó: •+ Q: Lưu lượng nước thải, Q = 800 m3/ngày •+ X: Nồng độ VSS trong bể Aerotank, X = 3100mg/l •+ Qr : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn •+ X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể Aerotank,

27

•Xo = 0 •+ Xr : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xr = 6800 mg/L ⇒ X(Q + Qr) = XrQr

Vậy ta có:

α = QQr =

XXrX−

= 31006800

3100−

= 0,84

Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qr = Qα = 800 x 0,84 = 672 m3/ngày = 28 m3/giờ

Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank dựa trên BOD20 - Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn

OC0 = f

SSQ )( 0 − - 1,42Px(VSS)

Với f là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 , f= 0,68

OC0 = 1000680

11475800×

×,

),( - 1,42 × 190 = 558,68 kgO2/ngày

- Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể

OCt = OC0 αβ1

02411

2020

)(. −− tsh

s

CdCC

Trong đó •Cs20 : Nồng độ bão hoà oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc Cs20 = 9,08

mg/L •Cd : Lượng oxy hoà tan cần duy trì trong bể Cd = 2 mg/L •Csh :nồng độ oxy hòa tan trong nước sạch ở 26oC , Csh=8,09mg/l •β:hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước

thải lấy β=1. •α: hệ số điều chỉnh lưựng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng c hàm

lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thóang, hình dáng và kích thước bể, có giá trị từ 0,6-0,94. chọn α =0,7.

OCt =558,68x =−× − 70

10241

120981

0892026 ,,,

,)( 1032,13 kgO2/ngày

lượng không khí/m3 nước thải =1032,13/800=1,29kg O2/ m3 nước thải Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng thể tích của bể :

Chỉ số F/M

MF =

XS×θ

0

Trong đó: + S0: BOD5 đầu vào, S0 =500 mg/L + X: Hàm lượng SS trong bể, X = 3100

28

+ θ : Thời gian lưu nước, θ = 0,3063 ngày

MF =

310030630500×,

= 0,53 mgBOD5/mg bùn.ngày

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0,2-0,6 kg/kg. ngày).[1]

- Tốc độ oxy hoá của 1 g bùn hoạt tính

ρ = X

S

θ

−s0 =310030630

8924500×

−,

, = 0,5 ( mg BOD5/mgbùn.ngày)

- Tải trọng thể tích của bể Aerotank

L=V

QS ×0 = 245

80010500 3 ×× −

= 1,63 (kgBOD5/m3ngày)

Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8 -1,92 kgBOD5/m3. ngày)[1]

- Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể

Qkk = OUOCt × f

Trong đó •OCt : Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể : OCt =1032,13kgO2/ngày •OU : Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối •Chọn dạng đĩa xốp , đường kính 170 mm , diện tích bề mặt F=0,02 m2 •Cường độ thổi khí 200 L/phút đĩa = 12 m3/giờ •Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 4,4m ( lấy gần đúng bằng

chiều sâu bể) Tra bảng 7.1 trang [1]ta có Ou = 7 gO2/ m3.m OU = Ou × h = 7× 4,4 = 30,8 g O2/m3

Ou: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo g O2/m3 không khí

•f: hệ số an toàn , chọn f = 1,5(f nằm trong khoảng 1,5-2,0)[1]

Qkk = 310830131032

−×,, × 1,5 = 50266,1(m3/ngày) =0,582(m3/s)

- Số đĩa cần phân phối trong bể

N = )./(200

)/(diaphutL

phutLQkk = 200

34907 ≈174 đĩa chọn 180 đĩa.

Kích thước bể Aerotank •Thể tích bể Vb = 245 m3 •Chiều sâu chứa nước của bể h = 4 m

•Diện tích bể F = hV =

4245 =61,25 m2

29

•Chiều dài bể L = 15,3 m •Chiều rộng bể B = 4 m(tỷ lệ B:h=1:1) [2] •Chiều cao dự trử trên mặt nước hbv = 0,4m •Chiều cao tổng cộng của bể H = h+ hbv =4 + 0,4 = 4,4m CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ BỂ AEROTANK

STT Tên thông số Đơn vị

Số liệu thiết kế

1 Số lượng Công trình

1

2 Chiều dài bể m 15,3

3 Chiều rộng bể m 4

4 Chiều cao bể m 4,4

5 Thể tích m3 269,5

Tính toán các thiết bị phụ: Tính toán máy thổi khí

- Ap lực cần thiết của máy thổi khí Hm = h1 + hd + H Trong đó •h1: Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,4m •hd : Tổn thất qua đĩa phun , hd = 0,5m •H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 4,4m Hm = 0,4 + 0,5 + 4,4 = 5,3m Chọn Hm =5,3m Ap lực máy thổi khí tính theo Atmotphe:

Pm = 1210,

Hm = 121035,, = 0,52 atm

- Năng suất yêu cầu Qtt = 50266,1(m3/ngày) =0,582(m3/s) - Công suất máy thổi khí

Pmáy = ne

GRT729

1

, ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛1

2830

1

2

.

pp

Trong đó•Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , kW •G: Trọng lượng của dòng không khí , kg/s •G = Qtt × ρkhí = 0,582 × 1,2 = 0,7 kg/s •R : hằng số khí , R = 8,314 KJ/K.mol 0K

30

•T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào •T1= 273 + 27 = 300 0K •P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1 atm •P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra •P2 =Pm + 1 = 0,52 +1=1,52 atm

•n= K

K 1− = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí )

•29,7 : hệ số chuyển đổi •e: Hiệu suất của máy , chọn e= 0,7

Vậy : Pmáy = 702830729

300314870,,,

,,××××

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ 1

1521 2830,, = 37,33 kW

Tính toán đường ống dẫn khí - Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính , chọn Vkhí = 15 m/s - Lưu lượng khí cần cung cấp , Qk = 0,582 m3/s - Đường kính ống phân phối chính

D= πkhi

k

VQ4 =

1431558204,

,×× = 0,22 m

Chọn ống sắt tráng kẽm D= 225 mm - Từ ống chính ta phân làm 15 ống nhánh cung cấp khí cho bể , lưu

lượng khí qua mỗi ống nhánh ( Khoảng cách giữa các nhánh từ 1 – 1,5).

Q’k =

15kQ =

155820, = 0,0388 m3/s

- Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh v’khí = 12 m/s - Đường kính ống nhánh

d = πkhi

k

vQ'

'4 = 14312

09704,

,×× = 0,062 m

Chọn loại ống sắt tráng kẽm d = 63 mm - Kiểm tra lại vận tốc + Vận tốc khí trong ống chính

Vkhí = 2

4DQk

π = 22250143

58204,,,

×× = 14,6 m/s

Vậy Vkhí nằm trong khoảng cho phép (10 -15 m/s) + Vận tốc khí trong ống nhánh

v’khí = 2

'4dQ k

π = 20630143

8804,,,

×× = 12,45 m/s

Vậy v’khí nằm trong khoảng cho phép (10 -15 m/s)

31

Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể - Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 0,3 m/s - Lưu lượng nước thải : Q = 800 m3/ngày = 0,0093m3/s - Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC , đường kính của ống

D = πvQ4 =

14330009304

,,,×

× = 0,198 m

Chọn ống ống PVC 160 mm - Tính lại vận tốc nước chảy trong ống

v= 2

.4DQ

π = 21600143

009304,,

,×

× = 0,46 m/s

Vận tốc nước vào nằm trong khoảng cho phép ( 0,3 – 0,7 m/s) Chọn máy bơm nước vào bể Aerotank - Lưu lượng bơm : Q = 800 m3/ngày = 0,0093 m3/s - Cột áp bơm :H = 8m

N = η

ρ1000

gHQ = 801000

8819100000930,

,,×

××× = 0,91 kW = 910W

Chọn bơm có công suất 910W (1,5HP) η : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8 Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn - Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = 672 m3/ng. = 0,0078 m/s. - Chọn vận tốc bùn trong ống v= 0,3 m/s

D = πvQ4 =

14330007804

,,,×

× = 0,182 m

Chọn ống PVC đường kính = 160mm Bơm bùn tuần hoàn - Lưu lượng bơm :Q’r = 672 m3/ngày = 0,0078 m3/s - Cột áp của bơm :H= 8m - Công suất bơm

N = η

ρ1000' gHQ r =

8010008819100000780

,,,

×××× = 0,765 kW = 765W

η : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8 Chọn bơm có công suất 765W(1,2 HP)

IV.3. Hố thu (hầm bơm) Thời gian lưu trong hố thu là: 10-20 phút.[1]

Chọn t=15 phút. Chọn hệ số điều hòa k=1,2

Thể tích bể: Vb = Qhmax x k x t = 33,34 x 1,2 x

6015 = 10 m3.

Chọn chiều cao bể:

32

⎭⎬⎫

==

mhmH

bve 502

, Hbể =2,5m.

Giả sử hầm bơm hình vuông: Vb = a x a x H =10

Cạnh hầm bơm: a = 2,2m. Chọn bơm có Q = Qh

max =33,34 x 1,2 = 40 m3/h. IV.4.Bể điều hòa

Chọn thời gian lưu: t=6h. Thể tích bể điều hòa: Vđh =6 x 33,34 =200 m3. Chọn bể có kich thước LxBxH=8x5x5,5(hbv =0,5m) Chọn tốc độ khí nén:12l/m3-phút. qkhí =12 x 200/60 =40(l/s)/m3 thể tích bể. IV.5. Bể lắng I Giả sử tải trọng bề mặt là LA=35m3/m2.ngày.

Diện tích bề mặt bể lắng:

A=QTbngày / LA=3

800 =25m2.

Đường kính bể lắng: D= Aπ4 = 254

π=5,7m.

Đường kính ống trung tâm: d=20%D=1,15m. Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng H=3m, chiều cao lớp bùn lắng hb=0,7m, chiều cao lớp trung hòa hth =0,2m, chiều cao an toàn h=0,3m. Vậy chiều cao tổng cộng: Htc=H + hb + h + hth =3 + 0,7 + 0,3 + 0,2 =4,2m. Chiều cao ống trung tâm: h=60%H=1,8m. Kiểm tra lại thời gian lưu nước của bể lắng: Thể tích phần lắng:

V=4π (D2-d2)h=

4π (5,72-1,152)x3=73,4m3.

Thời gian lưu nước :

t=hQTb

V =3433473

,, =2,2h > 1,5h.

*Hiệu quả xử lý :[1]

BOD5: R=tba

t.+

=220200180

22,.,,

,+

=35,48%.

SS: R=tba

t.+

=22014000750

22,.,,

,+

=57,44%.

Tải trọng máng tràn:

Ls = DQ.π

=75143

800,.,

=44,7m3/m.ngày.

33

Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày: Mss=1250. 57,41.10-2.800.10-3=574,1KgSS/ngày. MBOD5=5000.35,48.10-2.800.10-3=1419,2 KgBOD5/ngày.

CHƯƠNG V. TÍNH TOÁN CHI PHÍ VÀ KẾT LUẬN V.1. Tính toán chi phí V.1.1. chi phí xây dựng

Tên công trình Kích thước (m3)

Giá (VNĐ/ m3)

Thành tiền (VNĐ)

Hố thu 10 1.200.000 12.000.000 Bể điều hòa 200 1.200.000 240.000.000 Bể lắng I 105 1.200.000 126.000.000 Bể lắng II 105 1.200.000 126.000.000 Bể UASB 375 1.200.000 450.000.000 Bể AEROTANK 269,5 1.200.000 323.400.000

Tổng cộng 1.277.400.000

V.1.2. chi phí thiết bị Tên thiết bị Đơn vị

tính Giá thiết bị Số lượng Thành tiền

Bơm nước Cái 8.000.000đ/cái 4 32.000.000 đ Bơm bùn Cái 10.000.000đ/cái 3 30.000.000 đ Máy nén khí

Cái 30.000.000đ/cái 2 60.000.000đ

Đầu phân phối khí

Đĩa 300.000đ/đĩa 180 54.000.000

Máy gom bùn

Cái 55.000.000đ//cái 1 55.000.000đ

Máng thu nước răng cưa

Tấm 1.500.000đ/bộ 1 1.500.000đ

Hệ thống đường ống

2.000.000đ

Tổng cộng 234.500.000 V.1.3. chi phí phát sinh Chi phí phát sinh = 5% chi phí thiết bị =0,05x1.511.900.000=75.595.000 V.1.4. chi phí tổng cộng chi phí tổng cộng =chi phí xây dựng+chi phí thiết bị+chi phí phát

sinh = 1.503.900.000+75.595.000 =1.579.495.000 VND

34

V.2. KẾT LUẬN Nước thải mía đường có tính chất đặc trưng là nồng độ chất hữu cơ rất

cao vì vậy trong công nghệ xử lý đòi hỏi hệ thống phải có bể phân huỷ chất hữu cơ. BểUASB và bể Aerotank có khả năng phân huỷ chất hữu cơ với hiệu suất cao và xử lý được đến tiêu chuẩn cho phép nên được quan tâm đến trước tiên trong hệ thống xử lý đã chọn. Nhưng trước khi cho nước thải qua bể Aerotank cần phải có các công trình xử lý khác ( song chắn rác , bể lắng cát , bể điều hòa ,bể lắng I)để làm giảm bớt nồng độ chất hữu cơ.

Để đạt hiệu quả cao, khi thiết kế bể Aerotank cần phải cung cấp đầy đủ oxy để khuấy trộn đều các chất hữu cơ trong nước thải, và cung cấp đủ lượng bùn hoạt tính tuần hoàn cho bể;trong bể UASB giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng.

Ngành mía đường góp phần làm tăng trưởng nền kinh tế. Tuy nhiên nước thải của ngành này nếu không được xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm môi trường do đó cần phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải sao cho khi thải ra đạt tiêu chuẩn; không làm ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của môi trường xung quanh.

35

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS. Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước

thải, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội, 2000 [2] ].Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất T1, Nhà xuất bản

Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội, 1999 [3] Joseph F. Malina, Design of Anaerobic Process for the Treatment of

Induatual and municipal [4] PGS.TS. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện

pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002. [5] TS. Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân,

Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình, CEFINEA – Viện Môi trường và Tài nguyên, 2002.

[6] Nguyễn Hoài Linh_Đồ án môn học xử lý chất thải [7] Luận văn tốt nghiệp cao học xử lý nước thải nhà máy đường www.binhminhplastic.com

36