Đồ án Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi cho công ty TNHH Chăn nuôi Minh Phát Đạt, tỉnh Bình Phước công suất 200 m³/ngày đêm

110 trang thiennha21 13/04/2022 7330

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi cho công ty TNHH Chăn nuôi Minh Phát Đạt, tỉnh Bình Phước công suất 200 m³/ngày đêm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

tinh_toan_thiet_ke_he_thong_xu_ly_nuoc_thai_chan_nuoi_cho_co.pdf

Nội dung text: Đồ án Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi cho công ty TNHH Chăn nuôi Minh Phát Đạt, tỉnh Bình Phước công suất 200 m³/ngày đêm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI CHO CÔNG TY TNHH CHĂN NUÔI MINH PHÁT ĐẠT, TỈNH BÌNH PHƯỚC CÔNG SUẤT 200 M3/NGÀY ĐÊM Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS. Tôn Thất Lãng Sinh viên thực hiện :Nguyễn Trần Kim Ngân MSSV: 1411090501 Lớp: 14DMT04 TP. Hồ Chí Minh, 2018
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi cho công ty TNHH Chăn nuôi Minh Phát Đạt, tỉnh Bình Phước công suất 200 m3/ngđ” là công trình nghiên cứu của bản thân. Những phần sử dụng tài liệu tham khảo trong đồ án đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo. Các số liệu, kết quả trình bày trong đồ án là hoàn toàn trung thực, nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của bộ môn và nhà trường đề ra. TPHCM, ngày 30 tháng 07 năm 2018 Sinh viên Nguyễn Trần Kim Ngân
LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm báo cáo thực tập tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của quý công ty, quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS. Tôn Thất Lãng, giảng viên trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TPHCM - người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Công nghệ TPHCM nói chung, các thầy cô trong ngành Kỹ thuật Môi trường nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp. TPHCM, ngày tháng năm Sinh Viên Thực Hiện
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 6 1. Đặt vấn đề 6 2. Tính cấp thiết của đề tài 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI 9 1.1. Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi 9 1.1.1. Các chất hữu cơ và vô cơ 9 1.1.2. N và P 9 1.1.3. Vi sinh vật gây bệnh 9 1.2. Tổng quan về công ty TNHH chăn nuôi Minh Phát Đạt 9 1.2.1. Giới thiệu 9 1.2.2. Chức năng và nhiệm vụ 10 1.3. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi .10 1.3.1. Các nước trên thế giới 10 1.3.2. Ở Việt Nam 13 1.4. Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi 16 1.4.1. Phương pháp xử lý cơ học 16 1.4.2. Phương pháp xử lý hóa lý 17 1.4.3. Phương pháp xử lý sinh học 18 1.4.3.1. Phương pháp xử lý hiếu khí 18 1.4.3.2. Phương pháp xử lý kỵ khí 18 1.4.3.3. Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học 19 1.4.3.4. Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng phương pháp sinh học 23 1.4.3.5. Ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải chăn nuôi 27 1.4.3.6. Ứng dụng lục bình để xử lý nước thải chăn nuôi 28 CHƯƠNG 2. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI TẠI CÔNG TY TNHH MINH PHÁT ĐẠT CÔNG SUẤT 200M3/NGĐ. 33 2.1. Cơ sở lựa chọn phương án xử lý nước thải 33 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 1 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 2.2. Phương án 1 33 2.3. Phương án 2 35 2.4. Cơ sở lựa chọn sơ đồ công nghệ 37 2.5. So sánh hai phương án và lựa chọn sơ đồ công nghệ 37 2.5.1. Hiệu quả xử lý của hai phương án 37 2.5.2. Lựa chọn sơ đồ công nghệ 39 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI CỦA CÔNG TY TNHH MINH PHÁT ĐẠT CÔNG SUẤT 200M3/NGĐ 40 3.1. Song chắn rác 40 3.2. Ngăn tiếp nhận 43 3.3. Bể lắng cát 45 3.4. Bể điều hòa 46 3.5. Bể lắng I 52 3.6. Bể UASB 57 3.7. Bể Anoxic 67 3.8. Bể Aerotank 68 3.9. Bể lắng đợt II 76 3.10. Bể khử trùng 78 CHƯƠNG 4. DỰ TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ VÀ QUẢN LÝ VẬN HÀNH 83 4.1. Dự chi phí đầu tư 83 4.2. Dự toán chi phí xây dựng 83 4.3. Dự toán thiết bị 84 4.4. Dự toán chi phí cho 1m3 nước thải 86 4.5. Quản lí vận hành 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 PHỤ LỤC 93 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 2 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ tổng quát xử lý nước thải giàu chất hữu cơ sinh học. Hình 1.2. Quy trình ủ phân đối với hộ gia đình. Hình 1.3. Quy trình ủ phân đối với hộ gia đình. Hình 1.4. Quy trình ủ phân đối với quy mô nhỏ. Hình 1.5. Quy trình ủ phân đối với quy mô vừa và lớn. Hình 1.6. Quy trình ủ phân đối với quy mô vừa và lớn. Hình 1.7. Bể UASB. Hình 1.8. Ao hồ hiếu khí (hồ sinh học hiếu khí). Hình 1.9. Hồ tùy nghi. Hình 1.10. Hồ kỵ khí. Hình 1.11. Hình dạng của cây lục bình. Hình 1.12. Hồ hiếu khí sử dụng thực vật nước là lục bình. Hình 2.1. Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi. Hình 2.2. Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 3 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Một số thực vật nước phổ biến ( Chongrak Polprasert,1997). Bảng 1.2. Vai trò của các bộ phận của thực vật nước trong hệ thống xử lý ( Chongrak Polprasert, 1997). Bảng 2.1. Thành phần nước thải chăn nuôi. Bảng 2.2. Hiệu quả xử lí từ các công trình ở phương án 1. Bảng 2.3. Hiệu quả xử lí từ các công trình ở phương án 2. Bảng 2.4. So sánh giữa hai phương án. Bảng 3.1. Tóm tắt thông số thiết kế mương và song chắn rác. Bảng 3.2. Kích thước của ngăn tiếp nhận. Bảng 3.3. Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí. Bảng 3.4. Tổng hợp tính toán bể điều hòa. Bảng 3.5. Các thông số đặc trưng cho bể lắng ly tâm. Bảng 3.6. Tổng hợp tính toán bể lắng I. Bảng 3.7. Tóm tắt thông số thiết kế bể UASB. Bảng 3.8. Tóm tắt thông số thiết kế bể Anoxic. Bảng 3.9. Tổng hợp tính toán bể Aerotank. Bảng 4.1. Dự toán chi phí đầu tư xây dựng. Bảng 4.2. Dự toán thiết bị. Bảng 4.3. Chi phí cho điện năng tiêu thụ. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 4 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD5 – Biochemical Oxygen Demand COD – Chemical Oxygen Demand DO - Dissolved Oxygen N – Total Nitrogen Ngđ - ngày đêm P – Phosphate P2O5 PE – Polyetylen SS – Total Sulphur TB – Thiết bị TNHH – Trách nhiệm hữu hạn TPHCM – Thành phố Hồ Chí Minh UASB - Upflow anaerobic sludge blanket ( Bể UASB) VSV – Vi sinh vật XD – Xây dựng SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 5 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG LỜI MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Người dân Việt từ xưa đến nay vẫn chú trọng phát triển nông nghiệp, trong đó hai ngành chính để phát triển là trồng cây lúa và chăn nuôi gia súc, chủ yếu là chăn nuôi heo. Chăn nuôi heo không chỉ cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ hằng ngày, là nguồn cung cấp phân hữu cơ cho cây trồng, mà chăn nuôi heo còn tận dụng thức ăn và thu hút lao động dư thừa trong nông nghiệp. Với những đặc tính riêng của nó như tăng trọng nhanh, vòng đời ngắn chăn nuôi heo luôn được quan tâm và nó trở thành con vật không thể thiếu được của cuộc sống hằng ngày trong hầu hết các gia đình nông dân. Trong những năm gần đây đời sống của nhân dân ta không ngừng được cải thiện và nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt trong đó chủ yếu là thịt heo ngày một tăng cả về số lượng và chất lượng đã thúc đẩy ngành chăn nuôi heo bước sang bước phát triển mới. Hiện nay trên cả nước ta đã xây dựng nhiều mô hình trang trại chăn nuôi heo với quy mô lớn, chủ yếu phân bố tại năm vùng trọng điểm là Mộc Châu (Sơn La), Hà Nội và các vùng phụ cận, khu vực TPHCM và các tỉnh xung quanh, Lâm Đồng và một số tỉnh duyên hải miền Trung. Bên cạnh những mặt tích cực, vấn đề môi trường do ngành chăn nuôi gây ra đang được dư luận và các nhà làm công tác môi trường quan tâm. Ở các nước có nền chăn nuôi công nghiệp phát triển mạnh như Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc, thì đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường của ngành chăn nuôi chỉ được quan tâm trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi đưa vào môi trường ngày càng nhiều, đe dọa đến môi trường đất, nước, không khí xung quanh một cách nghiêm trọng. 2. Tính cấp thiết của đề tài Nguồn nước thải chăn nuôi là một nguồn nước thải có chứa nhiều loại chất hữu cơ, virus, vi trùng, trứng giun sán, Nguồn nước thải này có nguy cơ gây ô nhiễm các tầng nước mặt, nước ngầm và trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 6 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG dịch bệnh cho đàn gia súc. Đồng thời nó có thể lây lan một số bệnh cho con người và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh vì nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều mầm bệnh như: Samonella, Leptospira, Clostridium tetani, nếu không xử lý kịp thời. Bên cạnh đó, còn có nhiều loại khí được tạo ra bởi hoạt động của vi sinh vật như NH3, CO2, CH4, H2S, Các loại khí này có thể gây nhiễm độc không khí và nguồn nước ngầm ảnh hưởng đến đời sống con người và hệ thống sinh thái. Chính vì vậy, tôi chọn đề tài “ Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi cho công ty TNHH chăn nuôi Minh Phát Đạt, tỉnh Bình Phước.” a. Tình hình nghiên cứu Tìm hiểu và đưa ra công nghệ xử lí phù hợp, tối ưu nhất. b. Mục đích nghiên cứu o Xác định thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi. o Nghiên cứu các nguồn phát sinh nước thải trong dây chuyền sản xuất. o Tính toán và thiết kế hệ thống xử lí nước thải chăn nuôi đạt tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt. c. Nhiệm vụ nghiên cứu • Tính toán và thiết kế hệ thống xử lí nước thải chăn nuôi. d. Phương pháp nghiên cứu o Phương pháp khảo sát thực địa: khảo sát thực tế tại nhà máy làm cơ sở thiết kế hệ thống. o Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về ngành chăn nuôi, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải. o Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp. o Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị trong trạm xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý. o Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc các công trình đơn vị trong trạm xử lý nước thải. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 7 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG e. Phạm vi nghiên cứu Chỉ áp dụng cho xử lý nước thải chăn nuôi công suất 200 m3/ngđ. Không áp dụng cho nước thải ngành khác. Chất thải rắn và khí không tính đến trong đồ án này. f. Các kết quả đạt được của đề tài • Nước thải của nhà máy sau khi qua hệ thống xử lý sẽ đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 62-MT:2016/BTNMT, cột A. g. Tài liệu tham khảo h. Kết cấu của ĐA/KLTN MỞ ĐẦU • Đặt vấn đề . . . • Mục đích nghiên cứu đề tài . . • Đối tượng và phạm vi thực hiện . . - Đối tượng . . . - Phạm vi nghiên cứu . . - Thời gian thực hiện . . • Phương pháp thực hiện . . SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 8 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI 1.1. Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi Nước thải chăn nuôi là một trong những loại nước thải rất đặc trưng có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao bằng hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N và P, vi sinh vật gây bệnh. Nó nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra môi trường bên ngoài. Việc lựa chọn một quy trình xử lý nước thải cho một cơ sở chăn nuôi phụ thuộc rất nhiều vào thành phần, tính chất nước thải, bao gồm: 1.1.1. Các chất hữu cơ và vô cơ Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcacbon và các dẫn xuất của chúng có trong phân, thức ăn thừa. hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy. Các chất vô cơ chiếm 20-30% gồm cát, 2- đất, muối, ure, ammonium, muối clorua, SO4 , 1.1.2. N và P Khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu. Trong nước thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao. Hàm lượng N-tổng trong nước thải chăn nuôi là 571-1026 mg/l, Photpho từ 39-94 mg/l. 1.1.3. Vi sinh vật gây bệnh Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh. 1.2. Tổng quan về công ty TNHH chăn nuôi Minh Phát Đạt 1.2.1. Giới thiệu - Công ty TNHH Chăn nuôi Minh Phát Đạt được thành lập theo giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số 3801150725 do Phòng kinh doanh, Sở kế hoạch và Đầu tư tỉnh Bình Phước cấp lần đầu ngày 20/06/2017 với chủ đầu tư là Giám đốc Đặng Thị Ngọc Dung. - Công ty TNHH Chăn nuôi Minh Phát Đạt dự kiến đầu tư trang trại chăn nuôi heo thịt quy mô 12.000 con/năm trên khu đất có diện tích 100.156,6 m2 tại Ấp Tân Lập, xã Phước Thiện, huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 9 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG - Nguồn gốc đất: khu đất thuộc sử dụng đất của Công ty TNHH Nông sản Đài Loan ( nay đổi tên thành Công ty TNHH Nông nghiệp Hữu cơ Bình Phước), được UBND tỉnh cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất số T00478 ngày 26/11/2007. Công ty TNHH Chăn nuôi Minh Phát Đạt thỏa thuận nhận chuyển nhượng tài sản gắn liền với quyền sử dụng đất thuê trả tiền hàng năm và chuyển mục đích sử dụng đất để thực hiện dự án. - Vị trí tiếp giáp: phía Đông giáp đường nội bộ, phía Tây giáp Công ty TNHH Nông nghiệp Hữu cơ Bình Phước, phía Nam giáp Công ty TNHH Nông nghiệp Hữu cơ Bình Phước, phía Bắc giáp Công ty TNHH Nông nghiệp Hữu cơ Bình Phước. (Nguồn: [1]) 1.2.2. Chức năng và nhiệm vụ - Chăn nuôi heo thịt tập trung theo hướng quy mô công nghieejpnhawfm xuất bán heo thịt thành phẩm trên 90kg. - Ngoài ra còn kinh doanh một số ngành khác như: kinh doanh bất động sản, quyền sử dụng đất thuộc chủ sở hữu, chủ sử dụng hoặc đi thuê; trồng cây cao su; chăn nuôi trâu, bò, dê, cừu và gia cầm; 1.3. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi 1.3.1. Các nước trên thế giới Ở châu Á, các nước như Trung Quốc, Thái Lan, là những nước có ngành chăn nuôi công nghiệp lớn trong khu vực nên rất quan tâm đến vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi. Trung Quốc đã tìm ra nhiều công nghệ xử lý nước thải thích hợp như là: - Kỹ thuật lọc yếm khí - Kỹ thuật phân hủy yếm khí 2 giai đoạn - Bể biogas tự hoại SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 10 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Hiện nay ở Trung Quốc các bể Biogas tự hoại đã sử dụng rộng rãi như phần phụ trợ cho các hệ thống xử lý trung tâm. Bể biogas là một phần không thể thiếu trong các hộ gia đình chăn nuôi heo vừa và nhỏ ở các vùng nông thôn, nó vừa xử lý được nước thải, vừa giảm mùi hôi thối, hơn nữa nó còn tạo ra năng lượng để sử dụng. Trong lĩnh vực nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi tại Thái Lan thì đại học Chiang Mai đã có nhiều đóng góp rất lớn. HYPHI (hệ thống xử lý tốc độ cao kết hợp với hệ thống chảy nút) : hệ thống HYPHI gồm có thùng lắng, bể chảy nút và bể UASB. Phân heo được tách thành 2 đường, đường thứ nhất là chất lỏng có ít chất rắn tổng số, còn đường thứ hai là phần chất rắn với nồng độ chất rắn tổng số cao, kỹ thuật này đã được xây dựng cho các trại chăn nuôi vừa và lớn. Ở Nga các nhà nghiên cứu cũng nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo, bò dưới các điều kiện ưa nóng và ưa lạnh trong điều kiện khí hậu ở Nga. Một số tác giả Úc cho rằng chiến lược giải quyết vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi heo là sử dụng kỹ thuật SBR ( Sequencing Batch Reactor). Ở Ý, các loại nước thải giàu Nito và Photpho như nước thải chăn nuôi heo thì các biện pháp xử lý thông thường không thể đạt được các tiêu chuẩn cho phép về hàm lượng Nito và Photpho trong nước sau xử lý. Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôigiàu chất hữu cơ ở Ý là SBR có thể giảm trên 97% nồng độ COD, Nito, Photpho. Nhận xét chung về công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu cơ sinh học trên thế giới là áp dụng tổng thể và đồng bộ các thành tựu kỹ thuật lên men yếm khí, lên men hiếu khí và lên men thiếu khí, nhằm đáp ứng các nhu cầu về kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường. Trên cơ sở đó có thể đề xuất ra những giải pháp kỹ thuật phù hợp với từng điều kiện sản xuất cụ thể. Sơ đồ khái quát sau đây là cơ sở lựa chọn mô hình xử lý thích hợp. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 11 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Nước AEROTAN Phân hủy thải vào K yếm khí tốc độ thấp Lọc hiếm khí UASB RBC Nước Bể điều Bể lắng ra hòa Tháp lọc Lọc hiếu yếm khí khí và thiếu khí Phân hủy Hồ thực Bùn yếm khí vật thủy Bùn, cặn tiếp xúc sinh Xử lý yếm khí Xử lý hiếu khí Mục tiêu kết 1) 90% BOD → 1) N.P.K và các quả Biogas loại yếu tố gây chủ độc yếu 2) 99% mầm bệnh bị diệt 2) Tiếp tục giảm COD và BOD 3) N.P.K còn nguyên Hình 1.1. Sơ đồ tổng quát xử lý nước thải giàu chất hữu cơ sinh học. 3 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 12 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 1.3.2. Ở Việt Nam Ở Việt Nam, nước thải chăn nuôi heo được coi là một trong những nguồn nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng. Việc mở rộng các khu dân cư xung quanh xí nghiệp chăn nuôi heo nếu không được giải quyết thỏa đáng sẽ gây ra ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và gây ra những vấn đề mang tính chất xã hội phức tạp. Nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thải chăn nuôi đang được hết sức quan tâm vì mục tiêu giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời với việc tạo ra năng lượng mới. Các nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuôi ở Việt Nam đang tập trung vào hai hướng chính, hướng thứ nhất là sử dụng các thiết bị yếm khí tốc độ thấp như bể lên men tạo khí Biogas kiểu Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam, hoặc dùng các túi PE. Hướng này nhằm mục đích xây dựng kỹ thuật xử lý yếm khí nước thải chăn nuôi trong các hộ gia đình với số đầu tư không quá nhiều. Hướng thứ hai là xây dựng quy trình công nghệ và thiết bị tương đối hoàn chỉnh, đồng bộ nhằm áp dụng trong các xí nghiệp chăn nuôi mang tính chất công nghiệp. Trong các nghiên cứu về công trình xử lý nước thải chăn nuôi công nghiệp đã đưa ra các kiến nghị sau: - Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi công nghiệp đang được tiến hành như sau: (1) Xử lý cơ học, lắng 1; (2) Xử lý sinh học: bắt đầu bằng sinh học kỵ khí UASB, tiếp theo là sinh học hiếu khí ( Aerotank hoặc hồ sinh học ); (3) Khử trùng trước khi đưa ra ngoài môi trường. Nhìn chung những nghiên cứu của chúng ta đã đi đúng hướng tiếp cận được công nghệ thế giới đang quan tâm nhiều. Tuy nhiên số lượng nghiên cứu và chất lượng các nghiên cứu của chúng ta còn cần được nâng cao hơn, nhằm nhanh chóng được áp dụng trong thực tế sản xuất. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 13 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG CÁC QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI THAM KHẢO ❖ Đối với quy mô hộ gia đình Do lượng chất thải chăn nuôi thải ra hằng ngày còn ít nên các cơ sở chăn nuôi hộ gia đình có thể thu gom quét dọn thường xuyên. Có thể áp dụng một số biện pháp xử lý chất thải theo các sơ đồ sau: Nước thải Bể tự Hố ga chăn nuôi hoại Cặn lắng Nước thải đã xử lý thải ra nguồn Phân Ủ Phân Phân bón Hình 1.2. Quy trình ủ phân đối với hộ gia đình BIOGAS Nước thải Hầm Biogas Hồ lắng chăn nuôi Nước thải đã xử lý thải ra nguồn Hình 1.3. Quy trình ủ phân đối với hộ gia đình SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 14 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG ❖ Đối với quy mô nhỏ Tại các cơ sở chăn nuôi quy mô nhỏ, lượng phân gia súc thải ra hằng ngày khoảng vài trăm ký, do đó việc sử dụng túi và Biogas để xử lý phân là không khả thi vì tốn rất nhiều diện tích và công xây dựng. Trường hợp này ta có thể tách riêng các quá trình xử lý phân và nước thải. Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng hệ thống Biogas, phân được thu gom và xử lý riêng bằng quá trình làm phân bón. Cặn lắng từ khâu xử lý nước thải được thu gom xử lý chung với phân và nước rỉ trong quá trình ủ phân có thể đưa ngược trở lại hệ thống xử lý nước thải. Nước thải Hầm Hồ lắng chăn nuôi Biogas Nước thải đã xử lý Cặn lắng thải ra nguồn Phân Ủ phân Phân bón Hình 1.4. Quy trình ủ phân đối với quy mô nhỏ. ❖ Đối với quy mô vừa và lớn Với quy mô vừa trở lên, việc đầu tư cho một hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi là có thể thực hiện được. Tùy vào trường hợp cụ thể mà có thể áp dụng một số quy trình sau đây: Nư ớc thải chăn nuôi Lắng UASB Lắng Phân Ủ phân Phân bón Thải ra nguồn Hình 1.5. Quy trình ủ phân đối với quy mô vừa và lớn. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 15 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Nước thải Hồ kỵ Hồ tùy Hồ Lắng chăn khí nghi hiếu nuôi khí Thải ra Phân Ủ phân Phân bón nguồn Hình 1.6. Quy trình ủ phân đối với quy mô vừa và lớn. Đối với các cơ sở quy mô lớn, để rút ngắn thời gian xử lý và tăng hiệu quả xử lý, có thể them khâu tiền xử lý trước khâu xử lý sinh học hoặc kết hợp xử lý sinh học với xử lý bậc cao. 1.4. Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi Việc xử lý nước thải chăn nuôi heo nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận. Việc lựa chọn các phương pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý phụ thuộc vào các yếu tố như: ✓ Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nước ✓ Lưu lượng nước thải ✓ Các điều kiện của trại chăn nuôi ✓ Hiệu quả xử lý Đối với nước thải chăn nuôi có thể áp dụng các phương pháp xử lý sau: ✓ Phương pháp cơ học ✓ Phương pháp hóa lý ✓ Phương pháp sinh học Trong các phương pháp trên ta chọn phương pháp sinh học làm phương pháp chính. Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau các công trình cơ học, hóa lý. 1.4.1. Phương pháp xử lý cơ học SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 16 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, phân riêng. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích của các công trình xử lý tiếp theo. Ngoài ra có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn ( khoảng vài ngàn mg/l) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các công trình xử lý sau. Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công trình xử lý phía sau, còn phần chất rắn được đem đi ủ để làm phân bón. 1.4.2. Phương pháp xử lý hóa lý Nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao. Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn, kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ. Nguyên tắc của phương pháp này là: cho vào trong nước thải các hạt keo mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải ( các hạt có nguồn gốc silic và các chất hữu cơ có trong nước thải mang điện tích âm, còn các hạt nhôm hidroxit và sắt hidroxit được đưa vào mang điện dương). Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện trái dấu này sẽ lien kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn hơn và dễ lắng hơn. Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) tại trại chăn nuôi heo 2/9: phương pháp keo tụ có thể tách được 80-90% hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải chăn nuôi heo. [Nguồn: (2)] 3- Ngoài ra keo tụ còn loại bỏ được P tồn tại dưới dạng PO4 do tạo thành kết tủa AlPO4 và FePO4. Phương pháp này loại bỏ được hầu hết các chất bẩn có trong nước thải chăn nuôi, tuy nhiên chi phí xử lý cao. Áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 17 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Ngoài ra, tuyển nổi cũng là một phương pháp để tách các hạt có khả năng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên. Tuy nhiên chi phí đầu tư vận hành cho phương pháp này cao, cũng không hiệu quả về mặt kinh tế khi áp dụng cho trại chăn nuôi. 1.4.3. Phương pháp xử lý sinh học Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các công trình xử lý khác nhau. Và tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý. 1.4.3.1. Phương pháp xử lý hiếu khí Sử dụng các vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiêú khí diễn ra gồm 3 giai đoạn: Oxy hóa các chất hữu cơ: CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ΔH. Tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + O2 + NH3 → Tế bào vi khuẩn( C5H7O2N) + CO2 + H2O – ΔH Phân hủy nội bào: C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ΔH 1.4.3.2. Phương pháp xử lý kỵ khí Sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện yếm khí không hoặc có lượng oxy hòa tan trong môi trường rất thấp, dễ phân hủy các chất hữu cơ. ❖ Bốn giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí: - Thủy phân: trong giai đoạn này dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan ( như polysaccharide, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan ( như đường, các acid amin, các acid béo). SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 18 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG - Acid hóa: trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, rượu, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3 và sinh khối mới. - Acetic hóa: vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành acetat, H2, CO2, và sinh khối mới. - Methane hóa: đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kỵ khí. Acid acetic, H2, CO2, acid fomic và methanol chuyển hóa thành metan, CO2, và sinh khối mới. 1.4.3.3. Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học a) Xử lý theo phương pháp hiếu khí Xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí nhân tạo dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển. Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn N và P cùng với một số nguyên tố vi lượng khác làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào mới phát triển tăng sinh khối. Bên cạnh đó quá trình hô hấp nội bào cũng diễn ra song song, giải phóng CO2 và nước. Cả hai quá trình dinh dưỡng và hô hấp của vi sinh vật đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu oxy hòa tan trong nước, người ta thường sử dụng hệ thống sục khí bề mặt bằng cách khuấy đảo hoặc bằng hệ thống khí nén. Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng ( bùn hoạt tính) Quá trình này sử dụng bùn hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất hữu cơ dạng lơ lửng. Sau một thời gian thích nghi, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng và phát triển. Các hạt lơ lửng trong nước thải được các tế bào vi sinh vật bám lên và phát triển thành các bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ. Các hạt bông cặn dần dần lớn lên do được cung cấp oxy và hấp thụ các chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, bên cạnh đó còn có nấm rơm, nấm mốc, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật, giun, sán, kết thành dạng bông với trung tâm là các hạt lơ lửng trong nước. Trong bùn hoạt SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 19 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG tính ta thấy có loài Zooglea trong khối nhầy. Chúng có khả năng sinh ra một bao nhầy xung quanh tế bào, bao nhầy này là một polymer sinh học với các thành phần là Polysaccharide có tác dụng kết các tế bào vi khuẩn lại tạo thành bông. Một số công trình hiếu khí phổ biến xây dựng trên cơ sở xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính: - Bể Aerotank thông thường: Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút ( plug- flow), khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể, nước thải vào có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể. Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể. Quá trinh phân hủy nội bào xảy ra ở cuối bể. - Bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn: Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Thiết bị sục khí cơ khí ( motour và cánh khuấy ) hoặc các thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng. Bể này thường có dạng tròn hoặc vuông, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể. - Bể Aerotank mở rộng: Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp, hàm lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn. Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác ( 20-30 ngày). - Mương oxy hóa: Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính. Vận tốc trong nương thường được thiết kế lớn hơn 3 m/s để tránh lắng cặn. Mương oxy hóa có thể kết hợp quá trình xử lý Nito. - Bể hoạt động gián đoạn ( SBR): Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cặn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có điều tất cả quá trình xảy ra trong SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 20 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cặn, (5) ngưng. Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám Khi dòng nước thải đi qua những lớp vật liệu rắn làm giá đỡ, các vi sinh vật sẽ bám dính lên bề mặt. Trong số các vi sinh vật này có loài sinh ra các polysaccharide có tính chất như là một polymer sinh học có khả năng kết dính tạo thành màng. Màng này cứ dày them với sinh khối của vi sinh vật dính bám hay cố định trên màng. Màng được tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, với mật độ vi sinh vật rất cao. Màng này có khả năng oxy hóa các hợp chất hữu cơ, trong đó ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận được O2 sẽ chuyển sang phân hủy kỵ khí, sản phẩm của biến đổi kỵ khí là các acid hữu cơ, các alcol Các chất này chưa kịp khuếch tán ra ngoài đã bị các vi sinh vật khác sử dụng. Kết quả là lớp sinh khối ngoài phát triển liên tục nhưng lớp bên trong lại bị phân hủy hấp thụ các chất bẩn lơ lửng có trong nước khi chảy qua hoặc tiếp xúc với màng. b) Xử lý theo phương pháp kỵ khí Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng - Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên ( UASB): + Về cấu trúc: Bể UASB là một bể xử lý với lớp bùn dưới đáy, có hệ thống tách và thu khí, nước ở phía trên. Khi nước thải được phân phối từ dưới lên sẽ đi qua lớp bùn, các vi sinh vật kỵ khí có mật độ cao trong bùn sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Bên trong bể UASB có các tấm chắn có khả năng tách bùn bị lôi kéo theo nước đầu ra. + Về đặc điểm: Cả ba quá trình phân hủy – lắng bùn – tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình. Sau khi hoạt động ổn định trong bể UASB hình thành loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao, hoạt tính mạnh và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 21 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Hình 1.7. Bể UASB - Bể phản ứng yếm khí khi tiếp xúc: Hỗn hợp bùn và nước thải được khuấy trộn hoàn toàn trong bể kín, sau đó được đưa sang bể lắng để tách riêng bùn và nước. Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm. Bể phản ứng tiếp xúc thực sự là một bể biogas cải tiến với cánh khuấy tạo điều kiện cho vi sinh vật tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong nước thải. Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám - Bể lọc kỵ khí Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa nhiều cacbon trong nước thải. Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với vật liệu có các vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển. - Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 22 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng và dính bám 1.4.3.4. Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng phương pháp sinh học a) Hồ sinh học Người ta có thể ứng dụng các quy trình tự nhiên trong các ao, hồ để xử lý nước thải. Trong các hồ, hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí, quá trình cộng sinh của vi khuẩn và tảo là các quá trình sinh học chủ đạo. Các quá trình lý học, hóa học bao gồm các hiện tượng pha loãng, lắng, hấp thụ, kết tủa, các phản ứng hóa học cũng diễn ra tại đây. Việc sử dụng ao hồ để xử lý nước thải có ưu điểm là ít tốn vốn đầu tư cho quá trình xây dựng, đơn giản trong vận hành và bảo trì. Tuy nhiên, do các cơ chế xử lý diễn ra với tốc độ tự nhiên (chậm) do đó đòi hỏi diện tích đất rất lớn. Hồ sinh học chỉ thích hợp với nước thải có mức độ ô nhiễm thấp. Hiệu quả xử lý phụ thuộc sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi, cộng với sự phát triển của các loại vi nấm, rêu, tảo và một số loài động vật khác nhau. Hệ hồ sinh học có thể phân loại như sau: (1) Hồ hiếu khí ( Aerobic Pond); (2) Hồ tùy nghi ( Facultative Pond); (3) Hồ kỵ khí ( Anaerobic Pond); (4) Hồ xử lý bổ sung. ❖ Hồ hiếu khí ( Aerobic Pond) ▪ Hồ làm thoáng tự nhiên: Oxy được cung cấp cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ chủ yếu do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước ( rong, tảo, ). Chiều sâu của hồ phải bé ( thường lấy khoảng 30-40 cm) để đảm bảo cho điều kiện hiếu khí có thể duy trì tới đáy hồ. Trong hồ, nước thải được xử lý bởi quá trình cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn, các động vật bậc cao hơn như nguyên sinh động vật cũng xuất hiện trong hồ và nhiệm vụ của chúng là làm sạch nước thải ( ăn các vi khuẩn). Các nhóm vi khuẩn, tảo hay nguyên sinh động vật hiện diện trong hồ tùy thuộc vào các yếu tố như lưu lượng nạp chất hữu cơ, khuấy trộn, pH, dưỡng chất, ánh sáng và nhiệt độ. Hiệu suất chuyển hóa BOD5 của hồ rất cao, có thể lên đến 95%. Tuy nhiên, chỉ có BOD5 dạng hòa tan mới bị loại khỏi nước thải đầu vào, và trong nước thải SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 23 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG đầu ra chứa nhiều tế bào tảo và vi khuẩn, do đó nếu phân tích tổng BOD5 có thể sẽ lớn hơn cả tổng BOD5 của nước thải đầu vào. Nhiều thông số không thể khống chế được nên hiện nay người ta thường thiết kế theo lưu lượng nạp đạt từ các mô hình thử nghiệm. Việc điều chỉnh lưu lượng nạp phản ánh lượng oxy có thể đạt được từ quang hợp và trao đổi khí qua bề mặt tiếp xúc nước, không khí. Do độ sâu nhỏ, thời gian lưu nước dài nên diện tích của hồ lớn. Vì thế hồ chỉ thích hợp khi kết hợp việc xử lý nước thải với nuôi trồng thủy sản cho mục đích chăn nuôi và công nghiệp. ▪ Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo: Nguồn oxy cung cấp cho quá trình sinh học từ các thiết bị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học. Vì được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2- 4,5m. Sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400 kg/(ha.ngày). Thời gian lưu nước trong hồ 1-3 ngày. Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo do có chiều sâu hồ lớn, mặt khác việc làm thoáng cũng khó đảm bảo toàn phần vì thế một phần lớn của hồ làm việc như hồ hiếu- kỵ khí, nghĩa là phần trên hiếu khí, phần dưới kỵ khí. Hình 1.8. Ao hồ hiếu khí ( hồ sinh học hiếu khí) ❖ Hồ tùy nghi Việc xử lý nước thải tốt là do hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí và tùy nghi. Từ trên xuống đáy hồ có 3 khu vực chính. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 24 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG - Khu vực thứ nhất ( hay là khu vực hiếu khí) được đặc trưng bởi hệ cộng sinh giữa vi khuẩn và tảo. Nguồn oxy được cung cấp bởi oxy khí trời thông qua quá trình trao đổi tự nhiên qua bề mặt hồ, và oxy được tạo ra qua quá trình quang hợp của tảo. Oxy được vi khuẩn tảo sử dụng để phân hủy các chất hữu cơ tạo nên các dưỡng chất và CO2 ,tảo sử dụng các sản phẩm này để quang hợp. - Khu vực trung gian ( hay là khu vực kỵ khí không bắt buộc) đặc trưng bởi các hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí không bắt buộc. - Khu vực thứ ba ( hay là khu vực kỵ khí) đặc trưng bởi các hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ lắng đọng dưới đáy bể. Hình 1.9. Hồ tùy nghi ❖ Hồ kỵ khí ( Annerobic Pond) Hồ kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất rắn cao. Thông thường đây là một ao sâu ( có thể đến 9,1m) với các ống dẫn nước thải đầu vào và đầu ra được bố trí một cách hợp lý. Điều kiện kỵ khí được duy trì suốt chiều sâu của bể. Việc ổn định nước thả được tiến hành thông qua quá trình kết tủa, phân hủy kỵ khí của vi sinh vật. Hiệu quả khử BOD5 thường ở mức 70% và có thể lên đến 85% khi các điều kiện môi trường đạt tối ưu. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 25 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Hình 1.10. Hồ kỵ khí ❖ Hồ xử lý bổ sung Có thể áp dụng sau quá trình xử lý sinh học ( aerotank, bể lọc sinh học hoặc sau hồ sinh học hiếu khí, tùy nghi, ) để đạt chất lượng nước cao hơn, đồng thời thực hiện quá trình nitrat hóa. Do thiếu chất dinh dưỡng, vi sinh còn lại trong hồ này sống ở giai đoạn hô hấp nội bào và ammoniac chuyển hóa thành nitrat. Thời gian lưu nước trong hồ này khoảng 18 – 20 ngày. Tải trọng thích hợp 57 – 200 kg BOD5/ha.ngày. b) Cánh đồng tưới Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ống phân phối phun nước thải lên mặt đất. Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấm vào đất để tạo độ ẩm và cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây dễ sinh trưởng. Phương pháp này chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu độ ẩm. Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virus gây bệnh trong nước thải chưa được loại bỏ có thể gây tác hại cho sức khỏe của con người sử dụng các loại rau và thực phẩm này. c) Xả nước thải vào ao hồ Nước thải được xả vào những nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn trong tự nhiên để pha loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn. Đối với nước thải chăn nuôi heo, biện pháp này thường không được áp dụng vì nó gây mùi SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 26 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG hôi thối rất nghiêm trọng và giết chết các loài thủy sinh vật sống trong nước. Mặc dù vậy ở nước ta, phần lớn nước thải chăn nuôi thường xả vào các hệ thống song, hồ gần khu vực chăn nuôi sau xử lý bằng những biện pháp thô sơ như hầm biogas, hồ lắng, Ngoài các phương pháp sinh học tự nhiên trên, người ta còn sử dụng các phương pháp vùng đất ngập nước (wetland), xử lý bằng đất ( land treatment), Hiện nay người ta đã áp dụng việc sử dụng các loài thực vật nước để làm tăng hiệu quả xử lý tự nhiên của các ao hồ, đặc biệt thích hợp với nước thải chăn nuôi. 1.4.3.5. Ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải chăn nuôi Thực vật nước thuộc loài thảo mộc, thân mềm. Quá trình quang hợp của các loài thủy sinh hoàn toàn giống các thực vật trên cạn. Vật chất có trong nước sẽ được chuyển qua hệ rễ của thực vật nước và đi lên lá. Lá nhận ánh sang mặt trời để tổng hợp thành vật chất hữu cơ. Các chất hữu cơ này cùng với chất khác xây dựng nên tế baò và tạo ra sinh khối. Thực vật chỉ tiêu thụ các chất vô cơ hòa tan. Vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ và chuyển chúng thành các chất và hợp chất vô cơ hòa tan để thực vật có thể sử dụng chúng để tiến hành trao đổi chất. Quá trình vô cơ hóa bởi VSV và quá trình hấp thụ các chất vô cơ hòa tan bởi thực vật nước tạo ra hiện tượng giảm vật chất có trong nước. Vì vậy, người ta ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải. Vô cơ hóa Quang hợp Các chất hữu cơ Các chất vô cơ hòa tan Sinh khối thực vật Sinh khối vi sinh vật Có 3 loài thực vật nước chính: - Thực vật nước sống chìm Loài thực vật nước này phát triển dưới mặt nước và chỉ phát triển được ở nguồn nước co đủ ánh sang. Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 27 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG nguồn nước, ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước. Do đó các loài thực vật nước này không hiệu quả trong việc làm sạch nước thải. - Thực vật nước sống trôi nổi Rễ của thực vật này không bám vào đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và lá phát triển trên mặt nước. Nó trôi nổi trên mặt nước theo gió và dòng nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy nước thải. - Thực vật sống nửa chìm nửa nổi Loại thực vật này có rễ bám vào đất nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước. Loại này thường sống ở những nơi có chế độ thủy triều ổn định. Bảng 1.1. Một số thực vật nước phổ biến ( Chongrak Polprasert,1997) Loại Tên thông thường Tên khoa học Thực vật nước sống chìm Hydrilla Hydrilla Verticillata Water Milfoil Myriophyllum spicaum Thực vật nước sống nổi Lục bình Eichhornia crassipes Bèo tấm Wolfia arrhiga Bèo tai tượng Pistia stratiotes Thực vật nước sống nửa Cattail (có đuôi mèo) Typha spp chìm nửa nổi Bulrush ( có lõi bấc) Scirpus spp Reed ( lau sậy) Phragmites communis ( Nguồn: [3]) 1.4.3.6. Ứng dụng lục bình để xử lý nước thải chăn nuôi Lục bình có tên khoa học là Eichhornia crassipes. Ở nước ta, lục bình còn có tên là bèo Tây, bèo Nhật Bản. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 28 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Hình 1.11. Hình dạng của cây lục bình Lục bình là cây thân thảo, trôi nổi trên mặt nước. Thân gồm một cái trục mang nhiều long ngắn và những đốt mang rễ và lá. Rễ sợi, cố định, không phân nhánh, mọc thành chum dài, chiếm 20 – 50% trọng lượng của cây tùy theo môi trường sống nhiều hay ít chất dinh dưỡng. Lá mọc theo dạng hoa thị, cuống phồng lên thành phao nổi. Cây con phao ngắn và phồng to, cây già các phao kéo dài có thể tới 30 cm. Tính nổi của lục bình là do tỉ lệ cao của khí ở trong cuống lá ( chiếm 70% thể tích). Hoa không đều, màu xanh nhạt hoặc tím. Đài và cánh hoa cùng màu dính liền với nhau ở gốc, cánh hoa trên có đốm vàng. Lục bình sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ 10 – 40℃, nhưng mạnh nhất ở nhiêt độ 20 – 30℃, vì vậy ở nước ta lục bình sống quanh năm. Bảng 1.2. Vai trò của các bộ phận của thực vật nước trong hệ thống xử lý ( Chongrak Polprasert, 1997) Phần cơ thể Nhiệm vụ Rễ và/ hoặc thân Là giá bám cho vi khuẩn phát triển Lọc và hấp phụ chất rắn Thân và/hoặc lá Hấp thụ ánh sáng mặt trời do đó ngăn cản sự phát triển của tảo ở mặt nước hoặc Làm giảm ảnh hưởng của gió lên hồ xử lý phía trên mặt Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển nước Chuyển oxy từ lá xuống rễ ( Nguồn: [3]) Hệ thống xử lý nước thải bằng hồ lục bình có thể xem như là một bể lọc sinh học nhỏ giọt, vận tốc thấp có dòng chảy theo chiều ngang. Cơ chế loại chất ô nhiễm SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 29 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG của hệ thống chủ yếu là lắng và phân hủy sinh học, bộ rễ của chúng có tác dụng như một bộ lọc cơ học và tạo giá bám cho vi sinh vật. Oxy dùng để oxy hóa các chất hữu cơ trong hồ, được cung cấp bởi sự khuếch tán của không khí, sự quang hợp của tảo và giải phóng từ rễ của lục bình thông qua lớp biofilm. Hai quá trình đầu tiên chuyển đổi oxy trực tiếp bên trong nước, trong khi quá trình thứ ba oxy được giải phóng thông qua lớp biofilm. Sự khuếch tán của không khí liên quan đến hiệu quả của quá trình di chuyển oxy qua lại. Oxy di chuyển qua bề mặt của hồ khoảng 0,5 – 1,5 g/m3.ngày (Imhoff et al 1971), ( Nguồn: [4]). Trong hồ lục bình, sự di chuyển này kém hơn do lục bình che phủ mặt hồ và sự chuyển động không đều của gió. Mặt khác, tảo không tham gia quá trình oxy hóa khi lục bình che phủ bề mặt nên oxy có được do sự quang hợp của tảo giảm đáng kể (Nguồn:[5]) .Nguồn oxy chủ yếu được giải phóng từ rễ lục bình. Oxy từ rễ lục bình di chuyển vào nước thông qua lớp biofilm. Giả thuyết về cấu trúc của lớp biofilm được đề nghị bởi Timberlake ( Timberlake et al, 1988), ( Nguồn: [6]). Theo tác giả, lớp biofilm có thể có 4 vùng cho vi khuẩn hoạt động, lớp nitrat hóa nằm gần vùng cung cấp, lớp lên men yếm khí nằm gần bề mặt chất lỏng và 2 lớp trung gian là khử nitrat và sự oxy hóa hectotrophic. Do đó nồng độ oxy trong nước giảm theo chiều sâu. ❖ Cơ chế loại chất hữu cơ BOD5 Trong các hồ xử lý, các chất rắn lắng sẽ được lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực và sau đó bị phân hủy bởi các vi sinh vật kỵ khí. Các chất rắn lơ lửng hoặc các chất hữu cơ hòa tan bị loại đi bởi hoạt động của các vi sinh vật nằm lơ lửng trong nước bám vào thân và rễ của lục bình. Vai trò chính của việc loại chất hữu cơ là do hoạt động của các vi sinh vật, việc hấp thụ trực tiếp do lục bình không đáng kể nhưng lục bình tạo giá bám cho các vi sinh vật thực hiện vai trò của mình. ❖ Cơ chế loại N ▪ Bị hấp thụ bởi lục bình và sau đó khi lục bình được thu hoạch thì loại được N khỏi hệ thống. ▪ Sự bay hơi của ammoniac ▪ Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa của các vi sinh vật Trong đó quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa góp phần lớn nhất. Lục bình cung cấp giá bám cho các vi khuẩn nitrat hóa. Để quá trình nitrat hóa có thể xảy ra, hàm SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 30 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG lượng DO phải ở mức 0,6 – 1,0 mg/l. Do đó độ sâu mà quá trình nitrat hóa có thể xảy ra quan hệ mật thiết với lưu lượng nạp BOD và tốc độ chuyển hóa oxy vào nước. Quá trình khử nitrat hóa xảy ra trong điều kiện thiếu khí ( anoxic) và quá trình này cần phải cung cấp them nguồn cacbon cho các vi sinh vật tổng hợp các tế bào của nó và pH phải duy trì ở mức trung tính. ❖ Cơ chế loại P P trong nước thải được khử đi do lục bình hấp thụ vào cơ thể, bị hấp phụ hay kết tủa. Trong cơ chế khử P, hiện tượng kết tủa và hấp phụ góp phần quan trọng nhất ( Whigram et al, 1980, trích dẫn bởi Lê Hoàng Việt, 2000). Tuy nhiên hiệu suất của quá trình này khó có thể tiên đoán được. Quá trình hấp phụ và kết tủa phụ thuộc vào các nhân tố như là pH, khả năng oxy hóa khử, hàm lượng sắt, nhôm, canxi và các thành phần sét. Cuối cùng, P sẽ được loại bỏ khỏi hệ thống qua việc: - Thu hoạch lục bình - Vét bùn lắng ở đáy Công dụng của lục bình Lục bình là một trong các thực vật nước có tốc độ tăng trưởng mạnh nhất, khả năng cạnh tranh dinh dưỡng và các yếu tố cần thiết cho sự sống của lục bình cao hơn hẳn so với các thực vật nước khác. Trong một thời gian ngắn, lục bình phát triển sinh khối làm kín cả mặt hồ. Người dân thường thu hoạch lục bình vào các mục đích sau: - Làm nguyên liệu cho các ngành thủ công: Hiện nay ở Việt Nam, lục bình đang thiếu trong nghề đan giỏ xuất khẩu, giá lục bình khô là 6500 – 7000đ/kg. Lục bình rất có giá trị kinh tế. - Làm thực phẩm cho gia súc - Làm phân xanh: Lục bình là một trong những nguyên liệu dùng sản xuất phân xanh rất có hiệu quả vì thành phần dinh dưỡng trong lục bình rất cao. - Dùng sản xuất khí sinh học biogas: Lục bình được các VSV kỵ khí phân giải tạo thành sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy là CH4, khí này có thể tận dụng làm khí đốt trong việc tạo ra năng lượng cho sinh hoạt hay cho các ngành sản xuất. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 31 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Hình 1.12. Hồ hiếu khí sử dụng thực vật nước là lục bình SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 32 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG CHƯƠNG 2. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI TẠI CÔNG TY TNHH MINH PHÁT ĐẠT CÔNG SUẤT 200M3/NGĐ. 2.1. Cơ sở lựa chọn phương án xử lý nước thải Để xác định được dây chuyền công nghệ dây chuyền xử lý cần phải phân tích được các chỉ tiêu gây ô nhiễm, công việc này có tính chất quan trọng vì nó quyết định dây chuyền công nghệ và hiệu suất của quá trình xử lý nước thải. Lượng nước thải chăn nuôi chủ yếu là từ công đoạn tắm cho heo và rửa chuồng, vì vậy mà thành phần của nước thải chủ yếu là phân và nước tiểu. Đó là lý do mà hàm lượng BOD, Nito tổng và Photpho tổng trong nước thải cao. Công việc loại bỏ N và P trong nước là rất khó, thường được xử lý bằng phương pháp sinh học. Bảng 2.1. Thành phần nước thải chăn nuôi Đặc tính Giá trị Đơn vị QCVN 62-MT:2016/ BTNMT, cột A pH 6,78 6 - 9 BOD5 1468 mg/l 40 COD 3081,5 mg/l 100 SS 598 mg/l 50 N tổng 206 mg/l 50 P tổng 37 mg/l - Coliform 5,3.109 MPN/100ml - ( Nguồn: [7]) 2.2. Phương án 1 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 33 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Nước thải Song chắn rác Chôn lấp Bể lắng cát San lấp Nước sau tách bùn Bể điều hòa Bể lắng I Bể nén bùn Máy nén bùn Máy thổi khí Bể UASB Làm phân bón Bể lọc sinh học cao tải Bể lắng II Bể tiếp xúc Nguồn tiếp nhận Đường nước Đường bùn Đường khí Đường cát Hình 2.1. Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 34 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG ❖ Thuyết minh công nghệ: Nước thải được đưa qua song chắn rác nhằm loại bỏ một phần rác có kích thước lớn, rác từ đây được thu gom và đem đi chôn lấp. Sau đó nước thải được đưa đi qua bể lắng cát. Tại đây, lượng cát có trong nước thải sẽ lắng xuống và được đem đi san lấp. Nước từ bể lắng cát tiếp tục qua bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ. Sau đó nước thải được bơm đến bể lắng đợt 1 để tách một phần chất hữu cơ dễ lắng. Bùn thu được tại đây là dạng bùn tươi, được bơm về bể nén bùn. Nước thải được tiếp tục bơm qua bể UASB, sau công trình này nước thải được đưa qua bể lọc sinh học cao tải. Nước thu được cho chảy qua bể lắng đợt 2, sau đó khử trùng bằng clo trước khi đưa ra ngoài nguồn tiếp nhận. 2.3. Phương án 2 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 35 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Nước thải Song chắn rác Chôn lấp Bể lắng cát San lấp Bể lắng cát Bể điều hòa Nước sau tách bùn Bể lắng I Bể nén bùn Máy nén bùn Máy thổi Bể trung gian khí Bể UASB Làm phân bón Bể Anoxic Bể Aerotank Bể lắng II Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Đường nước Đường bùn Đường khí Đường cát Hình 2.2. Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 36 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG ❖ Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải được đưa qua song chắn rác nhằm loại bỏ một phần rác có kích thước lớn, rác từ đây được thu gom và mang đi chôn lấp. Sau đó nước thải được đưa vào ngăn tiếp nhận rồi đưa vào bể lắng cát. Tại đây, lượng cát có trong nước thải sẽ được lắng xuống và được đem đi san lấp. Nước từ bể lắng cát tiếp tục qua bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ các chất gây ô nhiễm. Sau đó, nước thải được bơm đến bể lắng đợt 1 có dạng bể lắng ly tâm để tách một phần chất hữu cơ dễ lắng. Bùn thu được tại đây được bơm về bể nén bùn. Nước thải tiếp tục qua bể UASB. Tại đây quá trình phân hủy chất hữu cơ xảy ra nhờ hệ vi sinh vật kỵ khí, do đó nồng độ BOD, COD chứa trong nước thải giảm xuống, quá trình phản Nitrat, Nitrit trong nước thải diễn ra, chuyển hóa các dạng Nitrit (NO2-) và Nitrat (NO3-) thành dạng Nito phân tử (N2) thoát ra môi trường, làm giảm lượng Nito trong nước thải. Ở bể Anoxic, BOD, COD trong nước thải giảm nhờ hoạt động của chủng vi sinh thiếu khí, hàm lượng Nito trong nước thải cũng giảm. Nước thải sau khi được tách bùn và khí được dẫn sang bể Aerotank. Tại đây diễn ra quá trình phân hủy hiếu khí của các hợp chất hữu cơ. Bể được thổi khí lien tục nhằm duy trì điều kiện hiếu khí cho VSV phát triển. Sau đó nước thải được dẫn sang bể lắng 2, tại đây diễn ra quá trình phân tách nước thải và bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính lắng xuống đáy, nước thải ở phía trên được dẫn qua bể khử trùng để xử lý tiếp. Ở bể khử trùng, nước được châm hóa chất khử trùng nhằm tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh như E.coli, Coliform có trong nước thải đạt QCVN 62-MT: 2016/ BTNMT loại A trước khi xả thải ra môi trường. 2.4. Cơ sở lựa chọn sơ đồ công nghệ Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau: • Công suất của trạm xử lí. • Thành phần và đặc tính nước thải. • Mức độ cần thiết xử lí nước thải. • Tiêu chuẩn xả thải. • Phương pháp sử dụng cặn. • Khả năng tận dụng các công trình có sẵn và khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lí. • Chi phí đầu tư xây dựng, quản lí, vận hành và bảo trì. 2.5. So sánh hai phương án và lựa chọn sơ đồ công nghệ 2.5.1. Hiệu quả xử lý của hai phương án SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 37 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Bảng 2.2. Hiệu quả xử lí từ các công trình ở phương án 1 Các công trình Mục đích Hiệu quả xử lí Bể thu gom + Thu gom và tách các tạp chất thô 5%BOD, 5%COD, SCR 5%SS Bể lắng cát Lắng các hạt thô nặng như cát, sỏi, 5%SS mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn, Hơn nữa, bể còn tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu là cát ra khỏi nguồn nước. Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và nồng độ 5%BOD, 5%COD, 5%N Bể lắng I Tách các chất rắn lơ lửng ra khỏi 35% BOD, nước 15% COD, 60% SS Bể UASB Oxy hóa các chất hữu cơ khó phân 60%BOD, hủy 60%COD, 30%SS Bể lọc sinh học Xử lý hiếu khí nước thải có công 60-85% BOD cao tải suất 500 m3 trở lên Bể lắng II Tách bùn sinh học ra khỏi nước 20%BOD, 10%COD, 30%SS Bể tiếp xúc Loại bỏ các vi trùng gây bệnh 95% E.coli và Coliform, 100% vi trùng khác (Nguồn: [8]) Bảng 2.3. Hiệu quả xử lí từ các công trình theo phương án 2 Các công trình Mục đích Hiệu quả xử lí Bể thu gom + Thu gom và tách các tạp chất thô 5%BOD, SCR 5%COD, 10%SS Bể lắng cát Lắng các hạt thô nặng như cát, sỏi, 5%SS mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn, Hơn nữa, bể còn tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu là cát ra khỏi nguồn nước. Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và nồng độ 5%BOD, 5%COD, 5%N Bể lắng I Tách các chất rắn lơ lửng ra khỏi nước 35%BOD, 15%COD, 60%SS Bể UASB Oxy hóa các chất hữu cơ khó phân 60%BOD, hủy 60%COD, 30%SS Bể Anoxic Loại bỏ thành phần N,P 65%N, 60%P Bể Aerotank Giai đoạn chính xử lí chất ô nhiễm 60%BOD, SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 38 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 60%COD, 30%SS Bể lắng II Tách bùn sinh học ra khỏi nước 20%BOD, 10%COD, 30%SS Bể khử trùng Loại bỏ các vi trùng gây bệnh 95% E.coli và Coliform, 100% vi trùng khác (Nguồn: [8]) 2.5.2. Lựa chọn sơ đồ công nghệ Bảng 2.4. So sánh giữa hai phương án Ưu điểm Nhược điểm Phương án 1 - Diện tích công trình nhỏ - Bể lọc sinh học cao tải dễ bị - Hiệu quả xử lý tương đối cao, tắc nghẽn theo thời gian nước đầu ra đạt tiêu chuẩn - Tốn chi phí hóa chất - Chi phí vận hành cao. Phương án 2 - Hệ thống xử lý nước thải vận - Quá trình vận hành cần phải hành tương đối dễ dàng. theo dõi thường xuyên cường - Nước đầu ra đạt tiêu chuẩn. độ sục khí có trong bể. - Khả thi về mặt kinh tế. ➔ Từ những yếu tố trên ta thấy phương án 2 là phương án phù hợp để xử lý nước thải chăn nuôi cho Công ty TNHH Chăn nuôi Minh Phát Đạt. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 39 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI CỦA CÔNG TY TNHH MINH PHÁT ĐẠT CÔNG SUẤT 200M3/NGĐ. 3.1. Song chắn rác 3.1.1. Nhiệm vụ Song chắn rác có chức năng giữ những rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác, ), nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Song chắn rác được cấu tạo bằng các thanh sắt sắp xếp cạnh nhau tùy theo kích cỡ thanh mà ta phân biệt loại chắn rác thô, trung bình hay rác tinh. Song chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động, giúp tránh các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và tắc nghẽn bơm. 3.1.2. Tính toán Lưu lượng trung bình giờ: h 200 3 Q tb= = 8,33 (m /h) 24 ➔ Chọn 8,5 m3/h. Lưu lượng giờ lớn nhất: h h 3 Q max = Q tb× kmax = 8,5× 2,5 = 21,25 (m /h) • Với kmax là hệ số vượt tải lớn nhất (kmax = 1,5 – 3,5) theo ( Nguồn: [8]). Chọn kmax = 2,5. ❖ Tính toán mương dẫn: 푄 ℎ 21,25 F = = = 0,0098 (m2) ươ푛 3600×0,6 Trong đó: • F là tiết diện mương dẫn • V mương : vận tốc nước thải trong mương (0,6 – 1m/s) ( Nguồn: [8]). SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 40 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG ➢ Chọn mương dẫn có tiết diện hình chữ nhật, có Bk = 2h.(Với : Bk là chiều rộng mương, m). hl là chiều cao lớp nước trong mương, m 2 F = Bk × hl = 2h → hl = 0,075m → Bk = 0,15m ❖ Tính toán song chắn rác: ➢ Chọn loại song chắn có kích thước khe hở b =20mm ( b = 16 – 25). ➢ Tiết diện song chắn hình chữ nhật có kích thước: s × l = 8 × 50mm. a. Số lượng khe hở : 푄 0,006 n = × kz = × 1,05 = 7 (khe) 푠× ×ℎ푙 0,6×0,02 ×0,075 ➔ Chọn số khe là 7, số song chắn là 6. Trong đó : • n : là số khe hở • Qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải, (m/s) • Vs : tốc độ nước qua khe song chắn, chọn vs = 0,6m/s • kz : hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy, chọn kz = 1,05 b. Bề rộng thiết kế song chắn rác : Bs = s.(n – 1) + (b.n) = 0,008.(7 – 1) + (0,02.7) = 0,188 m Chọn Bs = 0,2 m. Trong đó: • s là bề dày của thanh song chắn, chọn s = 0,008 c. Tổn thất áp lực qua song chắn rác: ( )2 (0,6)2 hs = 휉 . . k = 1,05. . 2 = 0,02 m 2 2 . 9,81 Trong đó: SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 41 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG • Vmax : vận tốc nước thải trước song chắn ứng với Qmax, vmax = 0,6 m/s. • k : hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, k = 2 – 3. Chọn k = 2. • 휉 : hệ số tổn thất áp lực cục bộ, được xác định theo công thức: 푠 3 0,008 3 휉 = β . ( )4 . sinα = 2,42 . ( )4 .sin600 = 1,05 0,02 Với : α : góc nghiêng đặt song chắn rác, chọn α = 600. β : hệ số phụ thuộc hình dạng thành đan, β = 2,42. d. Chiều dài phần mở rộng trước SCR 푠− 0,2−0,15 L1 = = = 0,07 m 2푡 휑 2 . 푡 20 ➔ Chọn L1 = 0,1 m Trong đó: • Bs : chiều rộng song chắn • Bk : bề rộng mương dẫn, Bk = 0,15 • φ : góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy φ = 200. e. Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2 = 0,5 .L1 = 0,5 . 0,1 = 0,05 m. f. Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác L = L1 + L2 + Ls = 0,07 + 0,05 + 1,5 = 1,62 m. Trong đó: • Ls : chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5m g. Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR H = hmax + hs + 0,5 = 0,075 + 0,02 + 0,5 = 0,595 m ➔ Chọn H = 0,6 m. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 42 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Trong đó: • hmax = hl : độ đầy ứng với chế độ Qmax • hs : tổn thất áp lực qua song chắn • 0,5 : khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt SCR và mực nước cao nhất. Bảng 3.1. Tóm tắt thông số thiết kế mương và song chắn rác STT Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài mương (L) m 1,62 2 Chiều rộng mương (Bs) m 0,2 3 Chiều sâu mương (H) m 0,6 4 Số thanh song chắn Thanh 6 5 Số khe (n) Khe 7 6 Kích thước khe (b) mm 20 7 Bề rộng thanh (s) mm 8 8 Chiều dài thanh (l) mm 50 Hiệu suất xử lí sau song chắn rác: - BODra = BOD vào – 5% BOD vào = 1468 – 5%×1468 = 1394,6mg/l. - COD ra = COD vào – 5% COD vào = 3081,5 – 5% ×3081,5 = 2927,425 mg/l. - SS ra = SS vào – 10% SS vào = 598 – 10%×598 = 538,2 mg/l. 3.2. Ngăn tiếp nhận 3.2.1. Nhiệm vụ Nước thải từ trại chăn nuôi sau khi qua lưới chắn rác sẽ vào ngăn tiếp nhận. Tại đây nước thải sẽ được đưa đi phân phối tới các công trình xử lý tiếp theo. 3.2.2. Tính toán - Thể tích hữu ích của ngăn tiếp nhận: SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 43 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG max 1 3 V = Qh × t = 21,25× × 30 = 10,625(m ) 60 (Với t là thời gian lưu nước trong ngăn t = 10 – 30phút) Chọn t = 30phút. - Kích thước ngăn tiếp nhận Chọn chiều sâu hữu ích h = 2,5m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m  Chiều cao xây dựng ngăn tiếp nhận : H = h + hbv = 3m 10,625  B×L = = 3,54 (m2) 3 Chọn B = 1,5m, L = 2,5m Vậy kích thước ngăn tiếp nhận là: L×B×H = 2,5 × 1,5 × 3 ❖ Tính bơm chìm để bơm nước thải - Công suất của bơm được tính theo công thức: 푃. . .푄 1000 × 9,81 × 6 × 21,25 N = = = 0,43 (kW) 1000ŋ 1000 × 0,8 × 3600 Với Q: lưu lượng nước thải (m3/s) , p: khối lượng riêng của nước (kg/m3 ) H: chiều cao cột áp toàn phần H = 6 (mH2O) ŋ: hiệu suất bơm (%) - Công suất thưc tế của máy bơm: NTT = 1,2N = 0,43 × 1,2 = 0,516 (kW) → Chọn 2 bơm công suất 1,1 kW, 1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng. ➔ Chọn loại bơm chìm Tsurumi của Nhật Bản. ( phụ lục) Bảng 3.2. Kích thước của ngăn tiếp nhận STT Tên thông số Đơn vị Kích Thước 1 Chiều dài m 2,5 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 44 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 2 Chiều rộng m 1,5 3 Chiều cao m 3 4 Thời gian lưu nước phút 30 3.3. Bể lắng cát 3.3.1. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng như: cát, sỏi, tro, than vụn, nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công trình xử lý tiếp theo. Bể lắng cát còn dùng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu là cát ra khỏi nguồn nước. Đối với công suất nước thải 200 m3/ngđ như công ty TNHH Minh Phát Đạt này, ta chọn thiết kế bể lắng cát ngang cho công trình. Bể lắng cát ngang có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể. Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể. 3.3.2. Tính toán - Bể lắng cát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0,15 m/s ≤ v ≤ 0,3 m/s và thời gian lưu nước là 30s ≤ t ≤ 60s. - Chọn thời gian lưu nước của bể lắng cát ngang: t = 60s - Chọn vận tốc nước trong bể lắng ngang: vn = 0,1 m/s • Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang 21,25 × 60 W = Q.t = = 0,354 (m3) 3600 • Diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát ngang 푄ℎ 21,25 2 Fn = = = 0,06 m 푛 0,1 ×3600 • Chiều rộng của bể lắng cát ngang 퐹 0,06 B = 푛 = = 0,24 (m) 0,25 (H: Chiều cao công tác của bể lắng cát ngang 0,25 – 1m. Chọn H = 0,25 ) SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 45 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG - Chia bể lắng cát thành 2 đơn nguyên n = 2 • Chiều dài của bể lắng cát ngang W 0,354 L = = = 2,95 (m) => L = 3m 푛 × × 2 × 0,24 × 0,25 • Lượng cát trung bình sau mỗi ngày đêm 푄푛𝑔à đê × 푄0 200 × 0,15 3 Wc = = = 0,03 m /ng.đ 1000 1000 3 3 (q0: lượng cát trong 1000m nước thải, q0 = 0,15m cát /ngđ)) • Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 1 ngày đêm: 푊 푡 0,03∗1 hc = = = 0,002 ( ),( tx: chu kỳ lấy cát là 1 ngày đêm) 퐿∗ ∗푛 3∗0,24∗2 • Chiều cao xây dựng bể: Hxd = h+ hc+ hbv = 0,25+0,013+0,25= 0,513 (m) h: chiều cao công tác của bể lắng cát (m) Hiệu suất xử lí sau bể lắng cát: - SS ra = SS vào – 5% SS vào = 538,2 – 5%×538,2 = 511,29 mg/l. Giải pháp thu cát: - Cát sẽ được lắng xuống đáy bể và được thu ra ngoài bằng ống dẫn cát. Sau đó cát sẽ được mang đi san lấp. 3.4. Bể điều hòa 3.4.1. Nhiệm vụ Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải dòng vào, tránh lắng cặn và làm thoáng sơ bộ, qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ trong nước thải. Nước thải được ổn định lưu lượng và nồng độ để thuận lợi cho việc xử lý ở các công trình xử lý tiếp theo, nhất là tránh được hiện tượng quá tải của hệ thống xử lý. Để đảm bảo điều hòa nồng độ, lưu lượng và tránh lắng cặn. cần được bố trí hệ thống thổi khí làm việc liên tục. 3.4.2. Tính toán Chọn thời gian lưu nước của bể điều hòa t = 12h (quy phạm 12-16h) SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 46 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG • Thể tích cần thiết của bể: ℎ 3 V = 푄푡 *t= 8,5*12 ≈ 102 (m ) • Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hòa là H= 2,5m chiều cao bảo vệ là Hbv = 0,5m ➔ Chiều cao xây dựng bể điều hòa là 3m • Diện tích bể: 102 F = = = 34 (m2) 3 Chọn chiều rộng là 5m; chiều dài là 7m. Vậy kích thước bể điều hòa là LxBxH = 7x5x3 (m). ❖ Tính toán hệ thống sục khí : Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần thiết cho thiết bị trộn : 3 3 3 q khí = R* Vđh = 0,015 m /m .phút * 33,2 = 0,5 m /phút = 8,3*10-3 m3/s = 500 l/phút. Trong đó: - R: tốc độ nén khí tại bể điều hòa, chọn R= 15 l/m3.phút = 0,015 m3/m3.phút (m3 thể tích) - 3 Vđh: thể tích bể điều hòa, m Bảng 3.3. Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí Loại khuếch tán khí – cách bố trí Lưu lượng khí Hiệu suất chuyển (lít/phút.cái) hóa oxy tiêu chuẩn ở độ sâu 4,6m, % Đĩa sứ - lưới 11 ÷ 96 25 ÷ 40 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 47 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Chụp sứ - lưới 14 ÷ 71 27 ÷ 39 Bản sứ - lưới 57 ÷ 142 26 ÷ 33 Ống plastic xốp cứng bố trí + Dạng lưới 68 ÷ 113 28 ÷ 32 + Hai phía theo chiều dài (dòng 85 ÷ 311 17 ÷ 28 chảy xoắn hai bên) + Một phía theo chiều dài (dòng 57 ÷ 340 13 ÷ 25 chảy xoắn một bên) Ống plastic xốp mềm bố trí: + Dạng lưới 28 ÷ 198 26 ÷ 36 + Một phía theo chiều dài 57 ÷ 198 19 ÷ 37 Ống khoan lỗ bố trí: + Dạng lưới 28 ÷ 113 22 ÷ 29 + Một phía theo chiều dài 57 ÷ 170 15 ÷ 19 Khuếch tán không xốp: + Hai phía theo chiều dài 93 ÷ 283 12 ÷ 23 + Một phía theo chiều dài 283 ÷ 990 9 ÷ 12 Chọn khuếch tán khí bằng đĩa sứ bố trí dạng lưới (phụ lục). Vậy số đĩa khuếch tán là: 푞 500 n = ℎí = = 9 (đĩ ) 60 Trong đó: r: lưu lượng khí, chọn r = 60 l/phút.đĩa Các đĩa được bố trí dạng lưới đều khắp đáy bể. Phân phối đĩa thành 3 hàng, mỗi hàng 3 đĩa. • Chọn đường ống dẫn khí: SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 48 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 3 -3 3 Với lưu lượng qkhí= 0,5 m /phút = 8,3*10 m /s và chọn vận tốc khí trong ống vkhí= 10 m/s (v = 10 – 15 m/s), có thể chọn đường ống chính: 4∗푞 4∗0,0083 D = √ ℎí = √ = 0,0325 ( ) ∗푣 ∗10 →Chọn ống chính là nhựa u.PVC Tiền Phong có đường kính 34mm. −3 8,3∗10 -3 3 Đối với ống nhánh có lưu lượng q0= = 2,76*10 m /s và chọn vận tốc khí 3 trong ống vkhí= 10 m/s 4∗푞 4∗2,76∗10−3 Đường kính ống nhánh là: d = √ 0 = √ = 0,0187 ( ) ∗푣 ∗10 ➔ Chọn đường ống nhánh là nhựa u.PVC Tiền Phong có đường kính 21mm (phụ lục). ❖ Áp lực và công suất của hệ thống nén khí được xác định theo công thức: Htc = hd + hc + hf + H Trong đó: hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài đường ống dẫn,m hc: tổn thất áp lực cục bộ, m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, m H: chiều cao hữu ích của bể điều hòa, H= 4m ➔ Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0,4m; tổn thất hf không vượt quá 0,5m; do đó áp lực cần thiết: Htc= 0,4+0,5+2 = 2,9 mH2O = 0,29 atm. • Công suất máy thổi khí: 푅 푃 0,01∗8,314∗298 1,29 P = ∗ [( 2)0,283 − 1] = [( )0,283 − 1] = 0,275( 푊) 29,7∗푛∗ɳ 푃1 29,7∗0,283∗0,8 1 Trong đó: + P: công suất của máy (kW) SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 49 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG -3 + G: trọng lượng dòng khí (kg/s), G = qkhí*pkhí = 8,3*10 *1,29 = 0,01 (kg/s) + R: hằng số khí, R = 8,314 (kJ/Kmol°K) + T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273+25= 298°K + P1: áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1at + P2: áp lực tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Htc+ 1at= 1,29 at −1 1,395−1 + n= = = 0,283( k=1,395 đới vi không khí) 1,395 + 2,79: hệ số chuyển đổi + ɳ: hiệu suất của máy nén khí, ɳ= 0,7- 0,9, chọn ɳ= 0,8. ➔ Chọn máy thổi khí Tsurumi của Nhật Bản (phụ lục) ❖ Tính toán các ống dẫn nước vào và ra khỏi bể điều hòa: Nước thải được bơm từ ngăn tiếp nhận vào bể điều hòa, chọn vận tốc nước vào bể là 0,7 m/s, lưu lượng nước thải là 8,3 m3/h, đường kính ống vào là: 4푄 4∗8.3 Dv = √ = √ = 0,064 ( ) 푣 ∗0,7∗3600 → Chọn ống nhựa u.PVC Tiền Phong có đường kính Փ75. Chọn vận tốc ra khỏi bể là 1 m/s, đường kính ống dẫn nước ra là: 4푄 4∗8,3 Dr = √ = √ = 0,054( ) 푣 ∗1∗3600 → Chọn ống nhựa u.PVC Tiền Phong có đường kính Փ60. ❖ Tính bơm để bơm nước thải: • Công suất thực tế của bơm được tính theo công thức: 푄 1000∗9,81∗8∗8,3 N = = = 0,23 ( 푊) 1000ɳ 1000∗0,8∗3600 Trong đó: Q: lưu lượng nước thải (m3/s) H: chiều cao cột áp toàn phần, H= 8mH2O SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 50 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG p: khối lượng riêng của nước (kg/m3) ɳ: hiệu suất bơm (%), chọn ɳ= 0,8 • Công suất thực tế của bơm: Ntt = 1,2N = 1,2*0,23 = 0,3 (kW) → Chọn 2 bơm có công suất 0,4 kW, 1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng. ➔ Chọn loại bơm hiệu Tsurumi của Nhật Bản đê bơm nước thải (phụ lục) Hiệu suất sau xử lí của bể điều hòa: • BOD sau xử lí giảm 5% ( E = 5%) 5 BOD ra = BOD vào – BOD vào × 100 5 = 1324,87 - 1324,87 × = 1258,6 mg/l 100 • COD sau xử lí giảm 5% ( E = 5%) 5 COD ra = COD vào – COD vào × 100 5 = 2781,05 – 2781,05× = 2642 mg/l 100 • SS sau xử lí giảm 5% ( E= 5%) 5 SS ra = SS vào – SS vào× 100 5 = 511,29 – 511,29× = 485,7 mg/l 100 • Tổng N sau xử lí giảm 5% ( E= 5%) 5 Tổng N ra = N vào – N vào× 100 5 = 206 – 206× = 195,7 mg/l. 100 Bảng 3.4. Tổng hợp tính toán bể điều hòa Thông số Giá trị SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 51 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Chiều dài, L (m) 5 Chiều rộng, B (m) 3,3 Chiều cao, H (m) 2,3 Số đĩa khuếch tán khí, n (đĩa) 9 Đường kính ống dẫn khí chính, D (mm) 34 Đường kính ống nhánh dẫn khí, d (mm) 21 Đường kính ống dẫn nước vào bể (mm) 75 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể 60 (mm) Công suất máy bơm, N (kW) 0,3 3.5. Bể lắng I 3.5.1. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó. Ở đây các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy. Hai đại lượng quan trọng trong việc thiết kế bể lắng chính là tốc độ lắng và tốc độ chảy tràn. Để thiết kế một bể lắng lý tưởng, đầu tiên người ta xác định tốc độ lắng của hạt cần được loại và khi đó đặt tốc độ chảy tràn nhỏ hơn tốc độ lắng. 3.5.2. Tính toán Chọn bể lắng đợt I có dạng hình tròn trên mặt bằng, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi bể ( bể lắng ly tâm). Các thông số cơ bản phục vụ cho tính toán lắng ly tâm đợt I được giới thiệu ở Bảng 3.5: SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 52 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Bảng 3.5. Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm. Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng Thời gian lưu nước, giờ 1,5 ÷ 2,5 2,0 Tải trọng bề mặt, m3/m2,ngày 32 ÷ 48 + Lưu lượng trung bình 32 ÷ 48 + Lưu lượng cao điểm 80 ÷ 120 Tải trọng máng tràn, m3/m.ngày 125 ÷ 500 Ống trung tâm: + Đường kính 15 ÷ 20%D + Chiều cao 55 ÷ 65%H Chiều sâu H của bể lắng, m 3,0 ÷ 4,6 3,7 Đường kính D của bể lắng, m 3,0 ÷ 60 12 ÷ 45 Độ dốc đáy, mm/m 62 ÷ 167 83 Tốc độ thanh gạt bùn, vòng/phút 0,02 ÷ 0,05 0,03 Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn tươi này là 35 m3/m2.ngày. Vậy diện tích bề mặt bể lắng là: 푡 푄 200 A = 푛𝑔à = = 5,71 (m2) 퐿 35 Trong đó: tb 3 Q ngày : Lưu lượng trung bình ngày, m /ngày. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 53 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 3 2 LA: tải trọng bề mặt, m /m .ngày. • Đường kính bể lắng: 4 4 D = √ = √ 5,71 = 2,7 (m) • Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 0,2 * 2,7 = 0,54 (m) • Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng H= 3m, chiều cao lớp bùn lắng hb= 0,7m, chiều cao lớp trung hòa hth= 0,2m, chiều cao bảo vệ hbv= 0,3m. Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I là: Htc = H + hb+ hth + hbv = 3,0+0,7+0,2+0,3 = 4,2 (m). • Chiều cao ống trung tâm: h = 60%H = 0,6*3,0 = 1,8 (m) ❖ Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng: • Thể tích phần lắng: W = ∗ ( 2 − 2)*h = (2,72- 0,552)*3,0 = 16,5 (m3) 4 4 • Thời gian lưu nước: 푊 16,5 t = = = 1,98 (h) > 1,5h 푄ℎ 8,3 • Tải trọng máng tràn: 푄 200 3 3 LS = = = 23,6 (m /m.ngày) < 500 m /m.ngày ∗2,7 • Giả sử hiệu quả xử lý cặn lơ lửng đạt 60% ở tải trọng 35 m3/m2.ngày. Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày là: 3 3 Mtươi = 200 gSS/m * 200 m /ngày * (0,6)/1000 g/kg = 24 kgSS/ngày. • Giả sử bùn tươi của nước thải chăn nuôi có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm = 95%), tỉ số VSS:SS = 0,75 và khối lượng riêng bùn tươi là 1,053 kg/l. Vậy lượng bùn tươi cần phải xử lý là: 24 3 Qtươi = = 456 (l/ngày) = 0,46 (m /ngày) 0,05∗1,053 • Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học: SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 54 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Mtươi(VSS) = 24 kgSS/ngày * 0,75 = 18 (kgVSS/ngày) ❖ Máng thu nước: • Máng thu nước đặt vòng tròn, có đường kính bằng 0,8 đường kính bể Dm = 0,8D = 0,8*2,7 = 2,16 (m) • Chiều dài máng thu nước: Lm = π*Dm = π*2,16= 6,78 (m) • Chiều cao máng: hm = 0,5m • Máng bê tông cốt thép dày 100mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm không gỉ có dạng chữ V, góc 90̊. (phụ lục) ❖ Tính bơm bùn để nén bùn: bơm 10 phút/ngày: 푄 1008.9,81.10.7,6.10−4 N = = = 0,1( 푊) 1000ɳ 1000.0,8 Trong đó: 푄 Q: lưu lượng bùn bơm đến bể nén bùn (m3/s), Q = 푡ươ𝑖 (푡 = 10 ℎú푡) 푡 H: chiều cao cột áp toàn phần, H=10 mH2O p: khối lượng riêng của bùn (kg/m3), p= 1008 kg/m3 ɳ: hiệu suất bơm, ɳ=80% • Công suất thực tế của máy bơm: Ntt= 1,2N = 1,2. 0,1= 0,12 (kW)  Chọn 2 bơm có công suất 0,12 kW hoạt động luân phiên nhau để bơm bùn đến bể nén bùn.  Chọn bơm hiệu Tsurumi của Nhật Bản (phụ lục) ❖ Tính bơm từ bể lắng I sang bể UASB: • Công suất bơm được tính theo công thức: SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 55 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 푄 1008.9,81.6.8,33 N = = = 0,17 ( 푊) 1000ɳ 1000.0,8.3600 Trong đó: Q: lưu lượng bùn bơm đến bể nén bùn (m3/s) H: chiều cao cột áp toàn phần, H=6 mH2O p: khối lượng riêng của bùn (kg/m3), p= 1008 kg/m3 ɳ: hiệu suất bơm, ɳ=80% • Công suất thực tế của máy bơm: Ntt= 1,2N = 1,2*0,17= 0,204 (kW)  Chọn 2 bơm công suất 0,2 kW, 1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng.  Chọn bơm hiệu Tsurumi của Nhật Bản (phụ lục) Hiệu suất sau xử lí của bể lắng I: • BOD sau xử lí giảm 35% ( E = 60%) 60 BOD ra = BOD vào – BOD vào × 100 60 = 1258,6 – 1258,6× = 503,44 (mg/l) 100 • COD sau xử lí giảm 15% ( E = 60%) 60 COD ra = COD vào – COD vào × 100 60 = 2642 – 2642× =1056,8 (mg/l) 100 • SS sau xử lí giảm 60% ( E= 65%) 65 SS ra = SS vào – SS vào× 100 65 = 485,7 – 485,7× = 169,995(mg/l) 100 Bảng 3.6. Tổng hợp tính toán bể lắng I SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 56 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Thông số Giá trị Đường kính bể lắng, D (m) 2,7 Chiều cao bể lắng, H (m) 4,2 Đường kính ống trung tâm, d (m) 0,54 Chiều cao ống trung tâm, h (m) 1,8 Kích thước máng Đường kính máng thu nước (m) 2,16 Chiều dài máng thu nước (m) 6,78 Chiều cao máng thu nước (m) 0,5 Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày, Mtươi (kgSS/ngày) 18 3 Lưu lượng bùn tươi cần xử lý, Qtươi (m /ngày) 0,46 3.6. Bể UASB 3.6.1. Nhiệm vụ - Nước thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dưỡng được dẫn vào đáy bể và nước thải đi lên với vận tốc 0,6-0,9 m/h. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí xảy ra ở vùng giữa, bùn hạt hình thành theo nguyên lý Spagety và quá trình tạo khí sinh ra. Sau đó nước được đẩy lên vùng lắng nước thải. Tại đây nước thải sau xử lý vào máng lắng ra ngoài và phần khí ( 70-80% CH4) được tách ra và đi vào đường ống thu khí. Nhờ tấm chắn bùn lại đi tuần hoàn trở lại vùng hai và tiếp tục tham gia vào quá trình xử lý => thể tích cặn trong bể giảm. - Làm giảm đáng kể hàm lượng COD, BOD trong nước thải bằng cách sử dụng cặn lơ lửng ( có chứa rất nhiều vi sinh vật yếm khí) trong dịch lên men nhờ hệ thống nước thải chảy từ phía dưới lên. Đồng thời tạo thuận lợi cho quá trình xử lý hiếu khí trong bể aerotank. 3.6.2. Tính toán Hiệu suất sau xử lí của bể UASB: • BOD sau xử lí giảm 60% ( E = 60%) SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 57 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 60 BOD ra = BOD vào – BOD vào × 100 60 = 503,44 – 503,44× = 201,376 (mg/l) 100 • COD sau xử lí giảm 60% ( E = 60%) 60 COD ra = COD vào – COD vào × 100 60 = 1056,8 – 1056,8× = 422,72 (mg/l) 100 • SS sau xử lí giảm 30% ( E= 30%) 30 SS ra = SS vào – SS vào× 100 30 = 169,995 – 169,995× = 118,9965 (mg/l) 100 • Hiệu quả xử lí N,P: Tỷ lệ BOD:N:P trong bể UASB tốt nhất = 350:5:1 Nồng độ BOD bị khử : 327,236 mg/l 327,236×5 Nồng độ N bị khử tương ứng : = 4,6748 mg/l 350 327,236×1 Nồng độ P bị khử tương ứng : = 0,935 mg/l 350 N ra = 195,7 – 4,6748 = 191,03 mg/l P ra = 37 – 0,935 = 36,065 mg/l • Lượng COD cần khử mỗi ngày : G = 200×60%×2245,7 = 269,5 (kgCOD/ngày) • Thể tích xử lí yếm khí cần thiết: 269,5 V = = = 32,4 (m3) 8 Trong đó: a là tải trọng khử COD của bể, a = 4 – 18 kgCOD/m3.ngày, chọn a = 8. • Diện tích bể cần thiết: SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 58 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Để giữ lớp bùn ở trạng thái lơ lửng tốc độ nước dâng trong bể khoảng 0.6 – 0.9 m/h (Nguồn: [9]). Chọn v = 0.7 m/h 푄 200 Vậy diện tích bể cần thiết : F = = = 11,9 m2 푣 24×0.7 • Chiều cao cần xử lí yếm khí: 32,4 H1 = = = 2,7 m 퐹 11,9 • Tổng chiều cao bể: H = H1 + H2 + H3 = 2.7+ 2 + 0.3 = 5 (m) Trong đó: - H1 là chiều cao cần phải xử lí yếm khí. - H2 là chiều cao vùng lắng, chiều cao này phải lớn hơn 1 để đảm bảo an toàn cho vùng lắng, chọn H2 = 2 m. - H3 là chiều cao dự trữ, chọn H3 = 0.3m. • Kiểm tra thời gian lưu nước: 59,5 T = × 24 = × 24 = 7,14 (h) 푄 200 Với V = H× 퐹 = 5 ×11,9 = 59,5 (m3). • Kích thước bể: Chọn L×B = 4m×3m, Với 2 đơn nguyên • Chiều cao toàn bộ ngăn lắng: Nước khi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng so với phương ngang một góc 45 – 600, chọn góc = 600 0 푙 푛 + 3 Tg60 = → H lắng = 2,3 m /2 푙ắ푛 + 3 2,3+0.3 Kiểm tra: = = 52% ≥ 30% ( thỏa mãn ) ( Nguồn: [8]) 푒 5 • Tấm hướng dòng: SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 59 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Với 1 tấm hướng dòng lắp 4 tấm chắn khí, đặt theo hình chữ V, mỗi bên đặt 2 tấm, các tấm này đặt song song với nhau và nghiêng so với phương ngang 1 góc 600. Chọn khe hở các tấm chắn này bằng nhau . Tổng diện tích các khe hở chiếm 15-20% tổng diện tích bể. Chọn F khe = 0.2F bể Trong ngăn có 4 khe hở, diện tích mỗi khe: 0.2×퐹 ể 0.2×12 2 F khe = = = 0,6 (m ) 푠표 ℎ푒 4 Khoảng cách ( bề rộng ) giữa các khe hở : 퐹 0,6 l = ℎ푒 = = 0,15 m, chọn l = 150 mm 푠표 ℎ푒 4 • Tấm chắn khí 1: Chiều dài l1 = L = 4m 푙ắ푛 − 2 2,3−2 Chiều rộng : b1 = = = 0,35 m 푠𝑖푛60 푠𝑖푛60 • Tấm chắn khí 2: Chiều dài l2 = L = 4m 2+ 3−ℎ 2+0.3−0,075 Chiều rộng : b2 = 150 + = 0,15 + = 2,7 m 푠𝑖푛60 푠𝑖푛60 Với : độ dày tấm b2 chồng lên b1 chọn bằng 150mm h = 150×sin(90- 60) = 75 mm • Chiều rộng tấm hướng dòng: Tấm hướng dòng được đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 600 và cách tấm chắn khí 1 là 150mm. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 60 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí L = 4*X = 4×75 = 300 mm (Với X = 150×cos600 = 75 mm) Tấm hướng dòng có chức năng chặn bùn đi lên phần xử lí yếm khí lên phần lắng nên độ rộng đáy D giữa 2 tấm hướng dòng phải lớn hơn L. Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10-20cm, chọn mỗi bên nhô ra 20cm. D = 300 + 150 = 450 mm • Chiều rộng tấm hướng dòng : /2 0,45/2 B hd = = = 0,45 (m) 표푠600 표푠600 ❖ Tính toán ống phân phối nước: • Đường kính ống chính : 4×푄 4×200 D ống chính = √ = √ = 0,054 m ×푣 ố푛 ×24×3600 ×1 ×24×3600 ➔ Chọn ống chính là thép không gỉ có đường kính 60mm (phụ lục). Với vận tốc nước chảy trong đường ống chính dao động từ 0.8 – 2m/s. Chọn v ống = 1 m/s 4×푄 4×200 Kiểm tra: v ống = = = 1,01 m/s ( thỏa ) ×24×3600× 표푛 2 ×24×3600×0,0542 • Đường kính ống nhánh : 4×푄 표푛 푛ℎ 푛ℎ 4×200/4 D ống nhánh = √ = √ = 0,03 m ×푣 표푛 푛ℎ 푛ℎ×24×3600 ×1×24×3600 ➔ Chọn đường kính ống nhánh là 30mm Trong đó : + Vận tốc ống nhánh chọn bằng 1 m/s SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 61 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG + Chọn 4 ống nhánh để phân phối nước vào bể, mỗi ống cách nhau 1m, 2 ống sát tường đặt cách tường 1m. 4×푄 ố푛 푛ℎá푛ℎ Kiểm tra: v ống nhánh = ×24×3600× 표푛 푛ℎá푛ℎ2 4×200/4 = = 0,82 m/s ( thỏa ) ×24×3600×0.032 • Lỗ phân phối nước: Lỗ phân phối được đặt chếch góc 450, khoảng cách giữa các lỗ là 200mm, trên 1m ống đục 8 lỗ theo 2 phía . Vậy lưu lượng qua lỗ phân phối : 푄 ố푛 푛ℎá푛ℎ 200/4 3 Q phân phối = = = 2,1 m /ngày 40 24 Đường kính lỗ phân phối : 4×푄 ℎâ푛 ℎố𝑖 4×2,1 −3 D lỗ = √ = √ = 5,56× 10 (m) ×푣 ℎâ푛 ℎố𝑖×24×3600 ×1×24×3600 ➔ Vậy chọn lỗ phân phối có đường kính là 10mm Ống phân phối được đặt cách đáy là 20cm • Tính lượng khí sinh ra : 3 Lượng khí sinh ra trong bể tương đương : 0.5m /1kgCOD loại bỏ Thể tích khí sinh ra trong ngày : 3 V khí = 0.5× 269,5 = 134,75 (m /ngày) 3 Lượng khí metan sinh ra tương đương 0.35m /1kgCOD loại bỏ 3 V CH4 = 0.35×269,5 = 94,325( m /ngày) • Đường kính ống thu khí: Vận tốc khí trong ống từ 10- 15m/s, chọn v = 10m/s SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 62 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Lắp 2 ống dẫn khí 2 bên thành bể • Đường kính ống dẫn khí : ℎí 134,75 4× 4× 2 2 D khí = √ = √ = 0,01m ×푣 ℎí ×24×3600 ×10×24×3600 ➔ Chọn đường kính ống dẫn khí bằng nhôm là 10mm. • Lượng bùn sinh ra: Lượng bùn sinh ra tương đương với 0.05 – 0.1gVSS/gCOD loại bỏ Khối lượng bùn sinh ra trong 1 ngày : M bùn = 0.1× 269,5 = 26,95 (kgVSS/ngày) Mà 1m3 bùn tương đương với 260kgVSS Vậy thể tích bùn sinh ra trong 1 ngày : 26,95 3 V bùn = = 0,1 m /ngày 260 Chọn thời gian lưu bùn là 2 tháng, vậy lượng bùn sinh ra trong 2 tháng là : 0,1×30×2 = 6 m3 6 Chiều cao bùn trong 2 tháng cho 1 đơn nguyên là : = 0,5 m 12 ❖ Đường kính ống thu bùn: Chọn thời gian xả cặn là 2h • Lượng cặn đi vào ống thu bùn trong 2h : 6 = 0,00083 m3/s 2×60×60 Bố trí 3 ống thu bùn, các ống này đặt vuông góc với chiều rộng bể, 2 ống sát tường cách tường 2m SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 63 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Chọn vận tốc bùn trong ống là: v bùn = 0,5m/s • Diện tích ống xả cặn : 0.00083 2 F bùn = = 0,00083 m 2×0.5 • Đường kính ống thu bùn : 4×퐹 ù푛 4×0,00083 D bùn = √ = √ = 0,032m ➔ Chọn đường kính ống thu bùn là ống PVC bằng 34mm. • Số lỗ đục trên ống thu bùn: Với : Tốc độ bùn qua lỗ v = 0.5m/s Chọn đường kính lỗ d lỗ = 20mm 2 2 × 푙표 ×0.02 −4 2 Vậy diện tích lỗ : f lỗ = = = 3.14× 10 m 4 4 0.00083 Tổng diện tích lỗ trên 1 ống xả cặn: F lỗ = = 5,5*10-4 m2 3×0.5 퐹 푙ỗ 5,5∗10−4 Số lỗ trên 1 ống : n = = = 1,75 lỗ, chọn bằng 2 lỗ 푙ỗ 3.14×10−4 Vậy 3 ống sẽ có 6 lỗ. • Đường kính ống thu bùn trung tâm: 4×0.00083 D = √ = 0,06 m ×0.3 Theo TCXD 51-84, đường kính ống thu bùn tối thiểu 200mm, chọn đường kính ống trung tâm là 200mm. Trong đó chọn vận tốc bùn trong ống trung tâm là 0.3m/s • Máng thu nước: Máng thu nước được đặt giữa bể chạy dọc theo chiều rộng của bể . SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 64 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V. Lưu lượng qua mỗi răng máng hình chữ V: 5 8 휃 3 Q = ×Cd × tg × √2𝑔 × 2 = 0.00054 m /s 15 2 Trong đó : 휃 là góc ở đỉnh tam giác, chọn = 900 g là gia tốc trọng trường H là chiều cao cột nước trên đỉnh tam giác, chọn H = 0.04m Cd là hệ số lưu lượng : 0.7 Cd = 0.56 + = 0.71 푅0.165×푊0.17 휌× × 2 1000×9.81×0.042 Với : W = = = 224 훿 70×10−3 훿 là sức căng mặt ngoài của nước = 70×10-3 × 0.04× 9.81×0.04 R = √ = √ = 36.7 푣 0.8545×10−3 v là độ nhớt động học của nước = 0.8545× 10−3Pas ( ở 270C ) • Số răng cưa trên máng : 200 N = = 4 24×3600×0.00054 Vậy mỗi bên máng của 1đơn nguyên có 2 răng. 4 L = = 0,8 m 4+1 Chiều rộng máng chọn b = 0,3m 200 • Thể tích máng thu : V = Q×t = ×4,2 = 0,01m3 24×3600 Với : vận tốc nước chảy trong máng v = 0.24 m/s , độ dốc máng i = 0.05 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 65 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 5 Thời gian trung bình lưu nước trong máng : t = = 10,42 s 2×0.24 0,01 - Chiều cao máng thu nước: h = = = 0,0083m 퐿× 4×0.3 - Tổng chiều cao máng thu nước : 0,04 + 0,0083 = 0,0483m, chọn 0.1 do có thêm chiều cao dự trữ máng răng cưa - Chiều cao máng thu nước ở cuối bể : 0.1 + 0.05×2 = 0,2m Bảng 3.7. Tóm tắt thông số thiết kế bể UASB STT Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài (L) m 4 2 Chiều rộng (B) m 3 3 Chiều cao xây dựng (H) m 5 4 Chiều dài tấm chắn khí 1 (l1) m 4 5 Bề rộng tấm chắn khí 1 (b1) m 0,35 6 Chiều dài tấm chắn khí 2 (l2) m 4 7 Bề rộng tấm chắn khí 2 (b2) m 2,7 8 Chiều rộng tấm hướng dòng m 0,45 9 Cạnh bên tấm hướng dòng m 0,45 10 Đường kính ống dẫn nước trung tâm mm 0,054 11 Đường kính ống dẫn nước phân phối mm 0,03 12 Số lượng ống nhánh cấp nước 4 13 Số lượng ống thu khí 2 14 Đường kính ống thu khí mm 10 15 Đường kính ống thu bùn trung tâm mm 60 16 Đường kính ống nhánh thu bùn mm 32 17 Số lượng ống nhánh thu bùn 3 18 Chiều cao máng thu nước đầu bể mm 100 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 66 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 19 Chiều cao máng cuối bể mm 200 3.7. Bể Anoxic Thông số COD BOD N tổng P tổng Giá trị 422,71 201,376 191,03 36,065 − 191,03−50 Tỉ lệ tuần hoàn = 푡ổ푛𝑔 푣à표 푄 62 = = 2,82 푄 62 50 ➔ Chọn tỉ lệ tuần hoàn là 300%. ❖ Tính toán kích thước bể: - Lượng nước tuần hoàn từ cuối bể aerotank về đầu bể thiếu khí anoxic để khử Nito tb 3 Qth = 300%*Q h = 300%* 8,5 = 25,5 (m /h) - Thời gian lưu nước t = 1.5 – 2h → Chọn t = 2h (Nguồn:[10]) h 3 - Thể tích của bể : W = (Qtb + Qth) ×t = 34*2 = 68 (m ) - Chọn chiều cao làm việc của bể H = 2,5m - Chọn chiều cao bảo vệ : Hbv = 0,5 m - Chiều cao xây dựng của bể : Hxd = H + Hbv = 2,5 + 0,5 = 3m 푊 68 - Diện tích mặt bằng của bể : A = = = 22,67 (m2) 3 Vậy kích thước của bể anoxic: L× × = 6x4x3 (m) ❖ Tính toán máy khuấy: - Chọn năng lượng khuấy : 5kW/103 m3 ( 3- 10kW/103 m3 ) - Công suất máy khuấy : 5 5 N = W× = 68× = 0,34 (kW) 103 103 ❖ Hiệu suất xử lí: SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 67 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG - Hàm lượng Nito : 191,03 – 191,03*65% = 66,86 ( mg/l) - Hàm lượng Photpho : 36,065 – 36,065*60% = 14,426 (mg/l) Bảng 3.8. Tóm tắt thông số thiết kế bể Anoxic STT Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài (L) m 6 2 Chiều rộng (B) m 4 3 Chiều cao xây dựng (H) m 3 3.8. Bể Aerotank 3.8.1. Nhiệm vụ Bể Aerotank được ứng dụng khá phổ biến trong các quá trình xử lý hiếu khí. Mục đích chủ yếu của quá trình này là dựa vào hoạt động sống và sinh sản của VSV để ổn định chất hữu cơ làm keo tụ các hạt cặn lơ lửng không lắng được. Tùy thuộc vào thành phần nước thải cụ thể, Nito và Photpho sẽ được bổ sung để gia tăng khả năng phân hủy của VSV. ❖ Các điều kiện, yêu cầu và các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình xử lý: - Điều kiện đầu tiên: cung cấp oxy đủ và liên tục cho bể sao cho lượng DO ra khỏi bể lắng II không nhỏ hơn 2 mg/l. - Nồng độ cho phép các chất bẩn hữu cơ: nếu có nhiều chất bẩn trong nước thải sẽ phá hủy chế độ hoạt động sống bình thường của VSV trong nước thải, gây “quá tải” và nếu có quá nhiều chất độc hại sẽ gây “ sốc” VSV. Vì vậy, nếu nước thải có nhiều chất bẩn thì phải pha loãng trước khi xử lý. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 68 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG - Lượng các nguyên tố vi lượng cần thiết cho quá trình sinh hóa diễn ra bình thường cần nằm trong giới hạn cho phép: N,P,K,Ca,S,P, . Có thể chọn theo tỷ lệ sau: BODtoàn phần: N: P = 100 : 5 : 1 Hay COD : N: P = 150 : 5 : 1 3.8.2. Tính toán ➢ Tóm tắt các số liệu tính toán: - Lưu lượng trung bình của nước thải trong 1 ngày đêm : Q = 200 m3/ngày. - Hàm lượng BOD20 trong nước thải dẫn vào aerotank : La = 327,236mg/l. - Hàm lượng COD trong nước thải dẫn vào aerotank : 898,28 mg/l. - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào aerotank : C = 136 mg/l Theo QCVN 62-BTNMT 2016 , các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp cần đạt sau xử lí : - Hàm lượng BOD20 cần đạt sau xử lí : Lt = 40 mg/l. - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lí : Cs = 50 mg/l. - Nhiệt độ nước thải t = 300C. Giả sử chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học ( bùn hoạt tính), trong đó 80% là chất dễ bay hơi, 60% chất có thể phân hủy sinh học . - Thời gian lưu bùn : ϴc = 5 – 15 ngày - Tỉ số F/M : 0.2 – 0.6 kg/kg.ngày 3 - Tải trọng thể tích : 0.8 – 1.92 kgBOD5/m .ngày - Nồng độ MLSS : 2500 – 4000 mg/l - Tỉ số thể tích bể /lưu lượng giờ : W/Q = 3-5h - Tỉ số tuần hoàn bùn hoạt tính : Qth/Q = 0.25 – 1 ❖ Xác định nồng độ BOD5 của nước thải đầu vào và đầu ra aerotank BOD5 vào = BOD20 vào × 0.68 = La×0.68 = 201,376×0.68 = 136,93 mg/l SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 69 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG BOD5 ra = BOD20 ra ×0.68 = Lt × 0.68 = 40×0.68 = 27,2 mg/l ❖ Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra BOD5 ra = BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra : • Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra: 0.6×40 = 24 mg/l - BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: 0.6×40×1.42 = 34,08 mg/l - BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra: 34,08×0.68 = 23,2 mg/l BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra : BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra = BOD5 ra - BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra = 27,2 – 23,2 = 4 mg/l ❖ Xác định hiệu quả xử lí: • Hiệu quả tính theo BOD5 hòa tan : 5푣− 5 201,376−4 Eht = × 100 = × 100= 98,01 % 5푣 201,376 • Hiệu quả xử lí tổng cộng : 5푣− 5 201,376 −27,2 Etc = × 100 = × 100 = 86,5 % 5푣 201,376 • Hiệu quả xử lí SS : 푆푆푣−푆푆 118,9965−50 Ess = × 100 = ×100 = 57,98 % 푆푆푣 118,9965 ❖ Xác định thể tích bể aerotank: - Thể tích bể aerotank : SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 70 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 휃 ×푄×푌×(푆표−푆) 10×200×0.6×(201,376−4) W = = = 49,344 m3 ×(1+퐾 ×휃 ) 3000×(1+0.06×10) Trong đó : - 휃 : thời gian lưu bùn ( 5 – 15 ngày ), chọn 휃 = 10 ngày - 푄 : lưu lượng trung bình ngày - 푌 : hệ số sản lượng bùn ( 0.4 – 0.8 mgVSS/mgBOD5 ), chọn Y = 0.6 - S0 : BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank - 푆 : BOD5 hòa tan của nước thải ra khỏi aerotank - : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính, chọn X = 3000 mg/l -1 - Kd : Hệ số phân hủy nội bào ( 0.06 – 0.15 ngày ), chọn Kd = 0.06 ❖ Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày: - Hệ số sản lượng quan sát : 푌 0.6 Yobs = = = 0.375 1+퐾 ×휃 1+0.06×10 - Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS : 푌표 푠×푄×(푆표−푆) 0.375×200×(201,376−4) Px = = = 24,2427 (kg/ngày) 103 103 - Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS : 푃 24,2427 Px(ss) = = = 14,8 (kg/ngày) 0.8 0.8 - Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày : M bùn = Px(ss) – hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra = 14,8 – (200×50× 10−3) = 4,8 (kg/ngày) ❖ Xác định lưu lượng bùn thải: 푊× 푊× −휃 ×푄 × Ta có : 휃 = Qb = 푄 × +푄 × 휃 × SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 71 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 49,344×3000−10×200×40 3 Qb = = 2,267(m /ngđ) 10×3000 Trong đó : - W là thể tích aerotank (m3) - Xra là nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng, Xra = 0,8×50 = 40mg/l - Qra là lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng đợt II, Qra = Q ❖ Xác định thời gian lưu nước của bể aerotank : 푊 49,344 휃 = = = 0,24672 ngày = 5,9 h 푄 200 ❖ Xác định lưu lượng tuần hoàn : 3000 Tỉ số tuần hoàn : 훼 = = = 0,6 푡ℎ− 8000−3000 Trong đó : Xth là nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xth = 8000mg/l (Nguồn :[11]) Vậy lưu lượng tuần hoàn Q = 0,6×200 = 120 m3/ngày ❖ Tính lượng khí cần thiết : Xác định lượng oxy cấp cho bể aerotank theo BOD20 : - Khối lượng BOD20 cần xử lí mỗi ngày : 5 ℎò tan đầ -3 G = (La - )×Q×10 0.68 4 = (201,376 - )×200×10-3 = 39,1 kg/ngày 0.68 - Lượng oxy cần thiết : MO2 = G – (1.42×Px) = 39,1 – (1,42× 14,8) = 18,084 (kg/ngày) ❖ Tính lượng không khí cần thiết: Giả sử hiệu quả vận chuyển oxy của thiết bị thổi khí là 8%, hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế là 2. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 72 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG - Lượng không khí yêu cấu theo lí thuyết (giả sử không khí chứa 23.2%O2 theo trọng lượng và trọng lượng riêng của không khí ở 200C là 1.18kg/m3) là : 18,084 3 Mkk lí thuyết = = = 66,06 (m /ngày) 훿 ×% 2 1,18×0,232 - Lượng không khí yêu cầu với hiệu quả vận chuyển 8% : Mkk lí thuyết 66,06 3 3 Mkk yêu cầu = = = 825,75 m /ngày = 0,57 (m /phút) 8% 0.08 - Lượng không khí thiết kế để chọn máy nén khí : 3 3 Mkk thiết kế = Mkk yêu cầu×2 =0,57*2 =1,14 (m /phút) = 0,02 (m /s) ❖ Tính áp lực khí máy nén : Khí được phân phối vào bể bằng các ống khoan lỗ đặt dọc theo các hành lang, vận tốc khí ra khỏi lỗ từ 5- 10 m/s. - Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén : Hct = hd + hc + hf + H Trong đó : - hd : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m ) - hc : tổn thất cục bộ (m) - hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối (m) - H : Chiều sâu hữu ích của bể , H =3m Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0.4m , tổn thất hf không quá 0.5, vì vậy Hct = 0.4+0.5+3 = 3.9 m Áp lực không khí : 10.33+ 푡 10.33+3.9 P = = = 1.378 at 10.33 10.33 • Công suất máy nén khí : SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 73 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG 34400×(푃0.29−1)×푞 34400×(1.3780.29−1)×0.085 N = = = 3,49 kW 102×푛 102×0.8 Trong đó : - q : lưu lượng không khí , q =0.085 m3/s - n : Hiệu suất máy nén khí , n =0.7 – 0.9 , chọn n = 0.8 ➔ Chọn máy nén khí Puma PK 1090 (phụ lục). • Đĩa phân phối khí : 푄 1340 N đĩa = = = 8,93 đĩa thổi khí 훺 150 - Qkk : lưu lượng không khí thiết kế l/phút - 훺 : lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí ( 150 – 200 l/phút ) Chọn 훺 = 150 (phụ lục). ❖ Xác định kích thước bể aerotank và ống phân phối khí: Ống phân phối khí bố trí dọc thành bể Chiều rộng 1 hành lang : B = h = 4m 49,344 - Diện tích của aerotank trên mặt bằng : F = = = 16,448 m2 3 퐹 16,448 - Tổng chiều dài hành lang : L = = = 4,7 m 3,5 Với b là chiều rộng của aerotank, chọn b = 3,5m - Trong bể bố trí 1 hành lang , gồm 1 bể do đó kích thước 1 bể là : D×R = 4,7x3,5 - Chiều cao xây dựng của bể aerotank : Hxd = 3 + 0,3 = 3,3 m ❖ Tính toán đường ống dẫn khí : - Đường kính ống phân phối chính : 4×푄 4×0,02 Dc =√ = √ = 0,0412 m 푣 × 15× vk : vận tốc khí trong ống dẫn khí chính, chọn vk = 15m/s SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 74 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Chọn ống inox có đường kính ống chính 100mm, chọn 7 ống nhánh cung cấp khí cho bể (khoảng cách 1m), cách tường 0.6m - Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh : 푄 0,02 3 Q nhánh = = = 0,0028 m /s 7 7 - Đường kính ống nhánh : 4×푄 4×0,0028 Dn = √ = √ = 0,021 m , chọn Dn = 21 mm 푣 × 8× Với vk qua mỗi ống nhánh 6 – 9 m/s, chọn vk = 8m/s - Kiểm tra vận tốc : 4×푄 4×0,02 vk ống chính = = = 15 m/s ( thỏa đk ) × 2 ×0,04122 4×푄 4×0,0028 vk ống nhánh = = = 8,084 m/s ( thỏa đk ) × 푛2 ×0,0212 Hiệu quả xử lí sau bể aerotank: • BOD sau xử lí giảm 88%: BOD ra = BOD vào – BOD vào ×88% = 201,376 – 201,376×88% = 24,16 mg/l • COD sau xử lí giảm 80%: COD ra = COD vào – COD vào ×80% = 422,72 – 422,72×80% = 84,544 mg/l • SS sau xử lí giảm 18%: SS = SS 푣à표 – SS vào×18% = 118,9965 – 118,9965×18% = 97,57 mg/l N sau xử lí giảm 75%: N ra = N vào – N vào ×75% =66,86– 66,86×75% = 16,715 mg/l Bảng 3.9. Tổng hợp tính toán bể Aerotank. SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 75 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Thông số Giá trị Thể tích bể: dài x rộng x cao 4,7x3,5x3,3 3 Lưu lượng bùn thải Qw (m /ngày) 0,0048 Tỷ số tuần hoàn bùn, α 0,6 3 Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qr (m /ngày) 2,267 Thời gian lưu nước, θ (h) 5,9 3.9. Bể lắng đợt II 3.9.1. Nhiệm vụ Nước thải sau khi qua bể Aerotank sẽ được đưa đến bể lắng II, bể này có nhiệm vụ lắng các bông bùn hoạt tính từ bể aerotank đưa sang. Một phần bùn lắng sẽ được đưa tuần hoàn trở lại bể Aerotank, phần bùn dư được thải ra ngoài. 3.9.2. Tính toán • Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm 푄푡푡 0,00928 2 F1 = = = 0,3712 m 푡푡 0.025 Trong đó : + V tt : Tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 mm/s ( Điều 6.5.9 TCXD – 51 – 84 ). Chọn V tt = 25mm/s = 0.025 m/s + Q tt : Lưu lượng tính toán khi có tuần hoàn 푠 3 Q tt = (1+훼)× 푄 = (1+0.6)×0,0058 = 0,00928 m /s • Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng: 푄푡푡 0,00928 2 F2 = = = 18,56 m 0.0005 Với : V là tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 76 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Chọn V = 0.0005 m/s ( Điều 6.5.6 TCXD – 51 – 84 ) • Diện tích tổng cộng của bể lắng 2 2 F = F1 + F2 = 0,3712 + 18,56 = 18,9312 m • Đường kính của bể và ống trung tâm 4×퐹 4×18,9312 D bể = √ = √ = 49 m, chọn D bể = 5 m 4×퐹1 4×0,3712 D ống tt = √ = √ = 0,68 m, chọn D ống tt = 0,68 m • Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng h tt = V×t = 0.0005×2×3600 = 3.6 m Với : t là thời gian lắng, t = 1.5 – 2 h, chọn t = 2h V là tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng • Chiều cao của ống trung tâm Chiều cao ống trung tâm = Chiều cao tính toán của vùng lắng = 3,6 m Đường kính phần loe của ống trung tâm: Lấy bằng chiều cao của phần ống loe = 1,35 đường kính ống trung tâm D1 = hl = 1.35×D ống tt = 1,35×0,68 = 0,918m Đường kính tấm chắn : Lấy bằng 1.3 đường kính miệng loe Dc = 1,3×Dl = 1,3×0,918 = 1,1934 m - Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 • Chiều cao tổng cộng của bể láng đứng H = htt + hth + hb + hbv = 3.6 + 0.3+0.5 + 0.4 = 4.8 m SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 77 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG Trong đó : Chọn chiều cao trung hòa hth = 0.3 m Chiều cao lớp bùn trong bể lắng hb = 0.5 m Chiều cao bảo vệ hbv = 0.3 m • Máng thu nước - Đường kính máng thu : D máng = 80% đường kính bể = 0.8×5 = 4m - Chiều dài máng thu nước : L máng = × D máng = ×4 = 12,56 m ❖ Hiệu suất xử lí: • BOD sau xử lí giảm 20%: BOD ra = BOD vào – BOD vào ×20% = 24,16 – 24,16×20% = 19,328 mg/l • COD sau xử lí giảm 10%: COD ra = COD vào – COD vào ×10% = 84,544 – 84,544×10% = 76 mg/l • SS sau xử lí giảm 30%: SS ra = SS vào– SS vào×30% = 97,57 – 97,57×30% = 68,3 mg/l N sau xử lí giảm 40%: N ra = N vào – N vào ×40% = 16,715 – 16,715×40% = 10,03 mg/l P sau xử lí giảm 40%: P ra = P vào – P vào ×40% = 14,426 – 14,426×40% = 8,6556mg/l 3.10. Bể khử trùng 3.10.1. Nhiệm vụ - Bể khử trùng là một trong những giai đoạn quan trọng của quá trình xử lý nước thải. Mục đích của giai đoạn này chính là tập trung nước thải sau xử lý SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 78 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG lắng cặn, lọc, cân bằng pH lại để diệt các mầm vi khuẩn gây bệnh trước khi xả ra môi trường tiếp nhận. - Chúng ta sẽ châm Clo theo lượng tính toán thích hợp. Đây là loại hóa chất phổ biến vì sở hữu những ưu điểm nổi bật sau: + Khả năng đạt được hiệu quả khử trùng với chi phí thấp hơn tia cực tím hay ozone. + Có khả năng ngăn ngừa sự tái nhiễm vi sinh vật trong nước thải. + Phát huy hiệu quả trên hầu hết các loại vi sinh vật. + Có thể kiểm soát liều lượng một cách linh hoạt. 3.10.2. Tính toán - Thiết kế bể tiếp xúc dạng bể trộn có các vách ngăn nhằm tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước. Bể có cấu tạo hình chữ nhật, bên trong có vách ngăn. - Thời gian tiếp xúc không nhỏ hơn 30 phút, chọn thời gian lưu nước trong bể là 30 phút . • Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc t = 30 - L/(v×60) = 30 - 180/(0.5×60) = 24 phút Trong đó : L là chiều dài mương dẫn từ bể tiếp xúc ra đến sông, L = 180m v là tốc độ chuyển động của nước trong mương dẫn nước thải từ bể tiếp xúc • Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc h 3 W = Q max ×t = 20,825 ×24/60 = 8,33 m • Diện tích mặt bằng F = W/H = 8,33/2.5 = 3,332 m2 - Chọn H là chiều cao công tác của bể tiếp xúc, H = 2.5 – 5.5 m, chọn H = 2.5m ➔ Vậy kích thước của bể tiếp xúc L×B×H = 2,5x1,5x2,5 SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 79 MSSV: 1411090501
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG • Lượng Clo cần thiết để khử trùng nước thải: h Y = Qmax ×a/1000 = 20,825×3/1000 = 0,0625 kg/h Trong đó : + a là liều lượng Clo hoạt tính trong Clo nước, lấy theo Điều 6.20.3 – TCXD – 51 – 84 , đối với nước thải xử lí sinh học hoàn toàn a = 3g/m3. • Số thùng Clo dự trữ trong 1 tháng: - Hệ thống khử trùng bằng cách châm dung dịch CaOCl2 5% vào đầu bể khử trùng. - Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết cho khử trùng a = 3g/m3 - Hàm lượng Clo hoạt tính trong Clorua vôi p = 20% - Ở trạm khử trùng sủ dụng thùng Clo có các đặc tính kĩ thuật sau : + Dung tích 312L, chứa 500kg Clo + Đường kính thùng D = 640mm + Chiều dài thùng L = 1800mm + Chiều dày thùng chứa δ = 9mm - Lượng Clo lấy ra mỗi giờ từ 1m2 diện tích mặt bên của thùng chứa : 3kg/h - Diện tích mặt bên của thùng chứa theo kích thước đã chọn: S = π×D×0,8×L = π×640×0,8×1800 = 2,895 m2 - Vậy lượng Clo có thể lấy ra mỗi giờ ở thùng chứa là : q = 2,895×3 = 8,685 kg/h - Số lượng thùng chứa Clo cần thiết trong 1 tháng: h N = (a×Qmax )/1000×(24×30)/q = (3×20,825)/1000 ×(24×30)/500 = 0,09 thùng Trong đó : q là trọng lượng Clo trong thùng chứa, q = 500 kg - Lượng nước cần thiết cho nhu cầu của trạm Clorator : h Qn = (Ymax ×(1000ρ×0.1+350 ))/1000 = (0,0625 ×(1000×0.1+350 ))/1000 = 0,03m3/h SVTH: Nguyễn Trần Kim Ngân Trang 80 MSSV: 1411090501