›

Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận

pdf 163 trang thiennha21 13/04/2022 8560
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_tinh_toan_thiet_ke_he_thong_xu_ly_nuoc_thai_nha_may_ch.pdf

Nội dung text: Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN MỦ CAO SU SUỐI KÈ GIAI ĐOẠN 2 CÔNG SUẤT 1000M3/NGÀY ĐÊM XÃ GIA LINH, HUYỆN TÁNH LINH, TỈNH BÌNH THUẬN Viện: Viện khoa học Ứng dụng HUTECH Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lâm Vĩnh Sơn Sinh viên thực hiện: Trần Nguyễn Hoàng Sơn MSSV: 1411090409 Lớp: 14DMT03 TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2018
  2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài này là công trình tính toán của tôi và được sự hướng dẫn khoa học của Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn. Các nội dung tính toán, số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực và có nguồn gốc. Các nội dung nghiên cứu, số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và có nguồn gốc. Trong luận văn có sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của tác giả, cơ quan tổ chức khác nhau đều có trích dẫn và chú thích rõ ràng về nguồn gốc. Tôi xin chịu trách nhiệm trước hội đồng phản biện và pháp luật về kết quả và các tài liệu thông tin của đề tài này. i
  3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn đến trường Đại học Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh, Viện khoa học ứng dụng Hutech đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và tích lũy kiến thức đến ngày hôm nay. Đặc biện tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn đã tận tình hướng dẫn tôi trong thời gian thực hiện đề tài. Cảm ơn đến quý Thầy, Cô tại Viện khoa học ứng dụng Hutech trường Đại học Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh đã dạy dỗ và truyền đạt kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài đồ án. Xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy, Cô hội đồng phản biện đã dành thời gian đọc và đưa ra lời nhận xét giúp nhóm tác giả hoàn thiện hơn đề tài này. Cảm ơn gia đình và bạn bè đã tiếp thêm niềm tin, nghị lực và giúp đỡ nhóm tác giả trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Xin gửi đến lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2018 Trần Nguyễn Hoàng Sơn ii
  4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH ix MỞ ĐẦU 1 I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 2 3. NỘI DUNG ĐỀ TÀI 3 4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 3 5. DỰ KIẾN KẾT QUẢ 3 NỘI DUNG 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4 1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất Cao Su 4 1.1.1. Tình hình phát triển ngành Cao Su trên Thế Giới [7], [8], [10] 4 1.1.2. Tình hình phát triển ngành công nghiệp cao su tại Việt Nam 5 Diện tích cây cao su tại Việt Nam 5 1.1.3. Tổng quan về cây cao su 6 - Ở dạng nhũ tương: các amidon, lipid, tinh dầu, nhựa, sáp, polyterpenic. 8 1.1.4. Sản phẩm từ cao su thiên nhiên 8 1.1.5. Ảnh hưởng của nước thải nhà máy Cao Su đến môi trường 8 1.1.6. Đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nhà máy chế biến mủ cao su 9 1.2. Tổng quan về Công ty TNHH MTV Cao Su Bình Thuận[14] 12 1.2.1. Lịch sử hình thành và phát triển: 12 1.2.2. Bộ máy tổ chức 13 1.3. Tổng quan về nhà máy cao su Suối Kè 14 1.3.1. Hoạt động chế biến và sản xuất của nhà máy 15 1.3.2. Quy trình sản xuất mủ cốm 15 1.3.3. Quy trình sản xuất mủ tờ 19 iii
  5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 1.3.4. Đặc tính nước thải nhà máy cao su Suối Kè 21 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU . 22 2.1. Đặc điểm, tính chất của nước thải chế biến mủ cao su 22 2.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su 22 2.2.1. Các phương pháp xử lý cơ học 22 2.2.2. Phương pháp xử lý hóa lý 29 2.2.3. Phương pháp xử lý sinh học 33 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 40 3.1. Một số công nghệ xử lý nước thải mủ cao su trong và ngoài nước 40 3.1.1. Các công nghệ xử lý ngoài nước 40 3.2.2. Các công nghệ xử lý trong nước 41 3.2. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè 43 3.2.1. Phương án 1 44 3.2.2. Phương án 2 45 3.3. Thuyết minh sơ đồ công nghệ 46 3.3.1. Phương án 1 46 3.3.2. Phương án 2 49 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 52 4.1. Tính toán phương án 1 52 4.1.1. Mương dẫn và song chắn rác 52 4.1.2. Bể thu gom 57 4.1.3. Bể gạn mủ 59 4.1.4. Bể điều hòa 61 4.1.5. Bể tuyển nổi 64 4.1.6. Bể UASB 74 4.1.7. Bể anoxit 84 4.1.8. Bể sinh học hiếu khí Aerotank 87 4.1.9. Bể lắng 93 4.1.10. Bể trung gian 99 4.1.11. Bồn lọc áp lực 101 4.1.12. Bể khử trùng 106 4.1.13. Bể chứa bùn 108 iv
  6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 4.2. Tính toán phương án 2 108 4.2.1. Bể điều hòa 109 4.2.2. Bể tuyển nổi 113 4.2.3. Mương oxy hóa 123 4.2.4. Bể lắng 131 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ 137 5.1. Tính toán chi phí phương án 1: 137 5.1.1. Chi phí lắp đặt thiết bị 138 5.1.2. Chi phí vận hành hệ thống 139 5.2. Tính toán chi phí phương án 2: 142 5.2.1. Chi phí lắp đặt thiết bị 143 5.2.2. Chi phí vận hành hệ thống 144 5.3. Lựa chọn phương án 147 CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH VÀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 150 6.1. Vận hành 150 6.2. Quản lý 151 TÀI LIỆU THAM KHẢO 153 v
  7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD : Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh học COD : Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hoá học DO : Diluted Oxygen - Lượng oxy hoà tan có trong nước thải tính bằng mg/l F/M : Food – Microganism Ration - Tỷ lệ thức ăn cho vi sinh vật MLSS : Mixed Liquor Suspends Soid - Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, mg/l MLVSS : Mixed liquor Volatile Suspends Soid - Chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn lỏng, mg/l SS : Suspended Soild - Chất rắn lơ lửng có trong nước thải tính bằng mg/l TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng QCVN : Quy chuẩn Việt Nam HTXLT : Hệ thống xử lý nước thải KCN : Khu công nghiệp vi
  8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Quy chuẩn quốc gia về nước thải sơ chế cao su thiên nhiên 2 Bảng 1.2: Mức độ ô nhiễm nước thải tại các nhà máy chế biến cao su 10 Bảng 1.3: Đặc tính ô nhiễm nước thải của ngành chế biến cao su 11 Bảng 1.4: Một số chất gây mùi hôi thường gặp trong nước thải 11 Bảng 1.5: So sánh hàm lượng các chất ô nhiễm giữa nước thải chế biến cao su và nước thải đô thị 12 Bảng 1.6: Tính chất nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè 21 Bảng 2.1: Ứng dụng quá trình xử lý hóa học 32 Bảng 3.1: Một số công nghệ xử lý nước thải cao su tại Malaysia 40 Bảng 3.2: Một số công nghệ xử lý nước thải cao su tại Việt Nam 41 Bảng 3.3: Tính chất nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè 43 Bảng 4.1: Kết quả tính toán thủy lực mương dẫn nước thải trước song chắn rác 54 Bảng 4.2: Thông số thiết kế mương và song chắn rác 57 Bảng 4.3: Thông số thiết kế bể thu gom 59 Bảng 4.4: Thông số thiết kế bể gạn mủ 61 Bảng 4.5: Thông số thiết kế bể điều hòa 64 Bảng 4.6: Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi thổi khí 65 Bảng 4.7: Thông số thiết kế bể tuyển nổi 74 Bảng 4.8: Các thông số thiết kể UASB 75 Bảng 4.9: Tải trọng thể tích chất hữu cơ của bể UASB bùn hạt và bùn bông ở các hàm lượng COD vào tỉ lệ chất không tan khác nhau 76 Bảng 4.10: Thông số thiết kế bể Anoxit 87 Bảng 4.11: Tổng hợp tính toán bể Aerotank 93 Bảng 4.12: Thông số cơ bản thiết kế bể lắng 93 Bảng 4.13: Tổng hợp tính toán bể lắng 98 Bảng 4.14: Thông số thiết kế bể trung gian 100 Bảng 4.15: Kích thước vật liệu lọc 101 Bảng 4.16: Thông số thiết kế bồn lọc áp lực 105 vii
  9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Bảng 4.17: Thông số thiết kế bể khử trùng 107 Bảng 4.18: Thông số thiết kế bể chứa bùn 108 Bảng 4.19: Các thông số thiết kế bể điều hòa 113 Bảng 4.20: Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi thổi khí 113 Bảng 4.21: Thông số thiết kế bể tuyển nổi 123 Bảng 4.22: Đặc tính kỹ thuật của tubin dạng đĩa cánh phẳng 129 Bảng 4.23: Thông số thiết kế mương oxy hóa 130 Bảng 4.24: Thông số cơ bản thiết kế bể lắng 131 Bảng 4.25: Tổng hợp tính toán bể lắng 136 Bảng 5.1: Chi phí xây dựng phương án 1 137 Bảng 5.2: Bảng chi phí lắp đặt thiết bị phương án 1 138 Bảng 5.3: Bảng chi phí điện năng phương án 1 140 Bảng 5.4: Chi phí xây dựng phương án 2 142 Bảng 5.5: Bảng chi phí lắp đặt thiết bị phương án 2 143 Bảng 5.6: Bảng chi phí điện năng phương án 2 145 Bảng 5.7: So sánh các phương án 148 viii
  10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Tỷ trọng tiêu thụ và sản xuất cao su thiên nhiên trên thế giới 5 Hình 1.2: Diện tích trồng cao su tại Việt Nam năm 2014 6 Hình 1.3: Nhà máy chế biến cao su Suối Kè 14 Hình 1.4: Sơ đồ sản xuất mủ cốm tại nhà máy 15 Hình 1.5: Quy trình chế biến và dòng nước thải 18 Hình 1.6: Quy trình chế biến mủ tờ và dòng nước thải 20 Hình 2.1: Bể điều hòa 25 Hình 2.2: Bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước 36 Hình 2.3: Bể Aerotank 38 Hình 4.1: Chi tiết song chắn rác 56 Hình 4.1: Cấu tạo mương oxy hóa 125 ix
  11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận MỞ ĐẦU I. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, nền kinh tế Việt Nam đang trên đà phát triển đó là nhờ vào sự đóng góp không nhỏ của các ngành công nghiệp khác nhau trên cả nước. Trong đó ngành công nghiệp sản xuất và chế biến cao su chiếm một vị thế quan trọng trong việc đóng góp vòa sự phát triển kinh tế của đất nước và là một trong những ngành có tiềm năng phát triển vô cùng lớn. Các sản phẩm sản xuất từ cao su được sử dụng một cách rộng rãi trong cả nước và là mặt hàng có giá trị kim ngạch xuất khẩu cao. Giá trị đóng góp vào tổng kim ngạch xuất khẩu của ngành cao su không chỉ từ nguồn nguyên liệu mà còn từ các sản phẩm cao su và sản phẩm gỗ cao su của ngành công nghiệp chế biến, đã đạt 4,847 tỷ USD năm 2016, đóng góp 2,7% vào tổng kim ngạch xuất khẩu của cả nước và vượt mức 5 tỷ USD trong năm 2017.(1). Ngoài tiềm năng công nghiệp, cây cao su còn có tác dụng phủ xanh đất trống, đồi trọc, bảo vệ tài nguyên đất tránh rửa trôi, xói mòn, tạo môi trường không khí trong lành Hiện nay, để chế biến hết số mủ cao su thu hoạch được nâng cấp và xây dựng mới tại nhiều tỉnh phía Nam, chủ yếu tập trung ở các tỉnh Bình Thuận, Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước Giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc trong nhà máy và hàng trăm ngàn công nhân làm việc trong các nông trường cao su. Tuy nhiên tăng trưởng kinh tế chỉ là điều kiện cần và sẽ không bền vững nếu không kết hợp yếu tố môi trường – xã hội. Ở nước ta, ước tính hàng năm ngành chế biến mủ cao su thải ra khoảng 5 triệu m3 nước thải. Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như acetic, đường, protein, chất béo Hàm lượng COD đạt đến 2.500 – 35.000 mg/l, BOD từ 1.500 – 12.000 mg/l được xả ra nguồn tiếp nhận mà chưa được xử lý hoàn toàn ảnh hưởng trầm trọng đến thủy sinh vật trong nước. Ngoài ra vấn đề mùi hôi phát sinh do chất hữu cơ bị phân hủy kỵ khí tạo thành Mercaptan và H2S ảnh hưởng môi trường không khí khu vực xung quanh. Do đó vấn đề đánh giá và đưa ra phương án khả thi cho việc xử lý lượng nước thải chế biến mủ cao su được nhà nước và chính quyền địa phương quan tâm một cách đầy đủ. 1
  12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Công ty TNHH MTV Cao su Bình Thuận là một trong số những công ty đóng góp không nhỏ về sản phẩm xuất khẩu và để ngành cao su Việt Nam phát triển và tiến xa hơn nữa công ty đã và đang có dự án mở rộng quy mô sản xuất tổng công suất 9000 tấn/năm. Việc nâng công suất lên sẽ kéo theo nhiều vấn đề quan ngại đặc biệt là chất thải kèm theo. Một trong các chất thải được quan tâm hàng đầu đó là nước thải, khi sản phẩm tăng thì nước thải tăng nhưng với hệ thống xử lý hiện tại của công ty thì việc đảm bảo mọi nguồn nước thải đổ ra sông đạt tiêu chuẩn là điều không thể nên việc mở rộng hệ thống xử lý nước thải là điều cấp thiết hiện nay, để đảm bảo mọi nguồn tiếp nhận không bị ô nhiễm và đạt đến sản xuất lành mạnh. Để giải quyết vấn đề trên, đòi hỏi nhà máy chế biến cao su phải có một hệ thống xử lý nước thải cao su hợp lý để xử lý nước thải trước khi thải vào môi trường, hoặc tái sử dụng lại nguồn nước sau xử lý vào các mục đích khác. Chính vì lý do đó, đề tài “ Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận” được em chọn nhằm giải quyết những vấn đề nan giải trên. 2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho chất lượng nước thải của nhà máy sản chế biến mủ cao su sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 01:2015 BTNMT, cột A. Bảng 1.1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sơ chế cao su thiên nhiên STT Thông số Đơn vị QCVN 01:2015 BTNMT, cột A 1 TSS mg/l 50 2 BOD5 mg/l 30 3 COD mg/l 100 4 Tổng Nitơ mg/l 50 + 5 Amoni (NH4 ) mg/l 6 2
  13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 3. NỘI DUNG ĐỀ TÀI - Khảo sát hiện trạng môi trường công ty TNHH MTV Cao su Bình Thuận - Thu thập phân tích số liệu đầu vào - Đề xuất phương án xử lý nước thải - Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý - Thuyết minh công nghệ - Tính toán các công trình đơn vị - Dự toán kinh phí thực hiện 4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN - Thu thập, phân tich, tổng hợp các tài liệu về nhà máy. Từ đó tính toán hệ thống xử lý cho nhà máy một cách hợp lý nhất. - Nghiên cứu các tài liệu: Đọc và tìm hiểu các tài liệu liên quan đến tình hình nước thải sản xuất hàng may mặc cao cấp, mũ giày cao cấp của nhà máy và tìm hiểu các hệ thống xử lý hiệu quả đối với loại nước thải. - Phương pháp so sánh: Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải đối với QCVN 01:2015 BTNMT, cột A. - Phương pháp phân tích chi phí lợi ích: Nhằm đánh giá hiệu quả kinh tế trong quá trình xử lý nước thải của các phương pháp xử lý. 5. DỰ KIẾN KẾT QUẢ Từ kết quả tính toán thiết kế của đề tài có thể làm cơ sở cho Công ty TNHH MTV Cao su Bình Thuận tham khảo để đầu tư xây dựng công trình để có thể đảm bảo để xử lý hết lượng nước thải từ dự án mở rộng sản xuất của nhà máy, hận chế đến mức thấp nhất đối với môi trường xung quanh. 3
  14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất Cao Su 1.1.1. Tình hình phát triển ngành Cao Su trên Thế Giới [7], [8], [10] Ngành cao su thiên nhiên là một ngành đầu tư dài hạn. Theo thống kế đến cuối năm 2017, tổng diện tích cao su thiên nhiên trên thế giới đạt khoảng 13 triệu ha, Châu Á chiếm 92,42%, Châu Mỹ chiếm 5,14% và 2,44% thuộc về Châu Phi. Tổng sản lượng cao su thiên nhiên đạt hơn 11 triệu tấn. Trong đó, Châu Á chiếm ưu thế vượt trội khi chiếm tỷ trọng 93,2% trong tổng lượng sản xuất của thế giới, tiếp theo là Châu Phi (4,3%), Châu Mỹ Latin (2,5%). Theo thống kê của Rubber Statistical Bulletin – IRSG, tính đến cuối 2011, Châu Á là khu vực tiêu thụ cao su thiên nhiên lớn nhất thế giới, chiếm 69,7% tổng nhu cầu thế giới, kế đến là Châu Âu (13,5%), Bắc Mỹ (10,7%). Nhóm 5 nước sản xuất cao su thiên nhiên lớn nhất thế giới là Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Ấn Độ và Việt Nam (chiếm 82,39% trong tổng sản lượng sản xuất của thế giới), nhóm 5 quốc gia tiêu thụ cao su thiên nhiên lớn nhất thế giới là Trung Quốc (33,5%), Mỹ (9,5%), Ấn Độ (8,7%), Nhật Bản (6,6%) và Maylasia (4,6%). Riêng Trung Quốc bình quân 5 năm qua chiếm 32% tổng sản lượng tiêu thụ cao su thiên nhiên và chiếm đến 24% tổng kim ngạch nhập khẩu cao su thiên nhiên toàn cầu. Bốn quốc gia xuất khẩu cao su thiên nhiên lớn nhất thế giới hiện nay là Thái Lan (gần 3 triệu tấn), Indonesia (2,13 triệu tấn), Malaysia (0,95 triệu tấn) và Việt Nam (0,82 triệu tấn), chiếm 87,35% tổng sản lượng xuất khẩu cao su thiên nhiên toàn cầu. 4
  15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Hình 1.1: Tỷ trọng tiêu thụ và sản xuất cao su thiên nhiên trên thế giới Năm 2016, kim ngạch xuất khẩu toàn cầu đạt 12,5 tỷ USD. Khu vực Đông Nam Á vẫn là khu vực sản xuất chính của cao su thiên nhiên. Trong đó, chỉ riêng Thái Lan và Indonesia đã đạt 7,7 tỷ USD, chiếm đến 65% tổng kim ngạch xuất khẩu thế giới. 1.1.2. Tình hình phát triển ngành công nghiệp cao su tại Việt Nam Cây cao su bắt đầu được trồng tại Việt Nam từ cuối thế kỷ 19 bởi những người Pháp, tập trung tại các tỉnh Đông Nam Bộ. Kể từ sau năm 1975, cao su được trồng với quy mô lớn, bao phủ khắp cả nước. Cây cao su nhanh chóng trở thành cây công nghiệp chủ lực và là một trong 3 ngành nông nghiệp đóng góp lớn nhất vào kim ngạch xuất khẩu của Việt Nam. Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn là cơ quan của Chính phủ chịu trách nhiệm quy hoạch các vùng đồng thời xây dựng các cơ chế chính sách để hỗ trợ thực hiện. Diện tích cây cao su tại Việt Nam Theo bộ NN & PTNN, kể từ năm 2006 đến 2013, tổng diện tích cao su tăng đều qua các năm. Chỉ riêng năm 2014 và 2015 diện tích cao su có xu hướng giảm khoảng 7% so với 2013. Điều này phản ánh tình trạng trồng cao su ồ ạt trong thời gian dài và bắt đầu hạn chế trong những năm gần đây khi giá cao su xuống thấp. Năm 2016, tổng diện tích cao su tại Việt Nam đạt 976,4 nghìn ha, giảm gần 1% so với cùng kỳ. Diện tích cây cho mủ đạt mức 618 nghìn ha, tăng 3% so với năm 2015, tỷ trọng diện tích cây cho mủ ở mức 63,3%. 5
  16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Hình 1.2: Diện tích trồng cao su tại Việt Nam năm 2014 Sản lượng cao su tại Việt Nam có xu hướng tăng đều từ 298 nghìn tấn năm 2002 lên 1,03 triệu tấn trong năm 2016. Trong vòng 14 năm, sản lượng cao su Việt Nam đã tăng gấp 3,5 lần. Tính riêng giai đoạn 10 năm từ 2006-2016, tốc độ tăng trưởng bình quân mỗi năm đạt 6,45%. Tuy nhiên tốc độ tăng trưởng đang có dấu hiệu chững lại thời gian gần đây. Năm 2016, sản lượng cao su chỉ tăng 1,9% so với cùng kỳ, thấp hơn rất nhiều mức bình quân 10 năm do sự suy giảm tỷ trọng diện tích cao su cho mủ. Theo tổng cục Hải Quan, xuất khẩu cao su thiên nhiên năm 2016 của Việt Nam tiếp tục tăng trưởng, đạt 1,25 triệu tấn với giá trị 1,67 tỷ USD, tăng 10,3% về lượng và 9,2% về giá trị so với cùng kỳ. Tính mùa vụ được thể hiện khá rõ khi sản lượng và kim ngạch xuất khẩu từ tháng 2 – tháng 5 luôn ở mức thấp. Đây là thời điểm cây cao su rụng lá, ít ra mủ vì vậy năng suất khai thác ở mức thấp. Mặc dù sản lượng xuất khẩu ở mức ổn định đi ngang nhưng kim ngạch xuất khẩu trong 2 tháng cuối năm 2016 tăng 30% do giá cao su cuối năm 2016 phục hồi tăng mạnh. 1.1.3. Tổng quan về cây cao su Nguồn gốc: Người Châu Âu đầu tiến biết đến cao su là Christophe Comlombo (người tìm ra Châu Mỹ đầu tiên). Mãi đến năm 1615, cao su mới được biết đến tới qua sách có tự 6
  17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận đề “dela monarquia indiana” của Juan De Torquemada viết về lợi ích và công dụng phổ cập của cao su Đến nay cây chứa mủ cao su có rất nhiều loại, mọc rải rác khắp Trái Đất, nhất là ở vùng nhiệt đới, có cây thuộc giống to lớn như cây Hevea Brasiliensis (ficus), họ dây leo (Landophia), thuộc giống cỏ cây được chọn canh tác theo lối công nghiệp là loại Hevea Brasiliensis, cho hầu hết tổng lượng cao su thiên nhiên trên thế giới. Sau gần một thế kỷ. Nhờ hai cuộc phát minh quan trọng là “ghiền hay cán hóa dẻo cao su” (hancock) và “lưu hóa cao su” (goodyear) mà kỹ nghệ cao su phát triển mạnh mẽ. Nhu cầu tiêu thụ tăng cao dẫn đến việc phát minh ra cao su nhân tạo (cao su tổng hợp). Chế biến cao su tái sinh ngày nay. Cao su được trồng ở nhiều nước trên thế giới như: Châu Á, Châu Phi và Nam Mỹ. Khoảng 90% cao su tự nhiên được trồng ở châu Á. Đặc biệt là ở vùng Đông Nam Châu Á. Thành phần mủ cao su Cao su trong Latex hiện hữ dưới dạng hạt nhỏ hình cầu, hình quả tạ hay hình trái lê. Những tiểu cầu cao su này được một lớp mỏng Protein bao bọc bên ngoài. Đảm bảo được tính chất cơ lý của latex hàm lượng cao su trong latex thay đổi từ 30-60%. Mủ cao su là hỗn hợp keo gồm các cấu tử cao su nằm lơ lửng trong dung dịch gọi là nhũ thanh. Hạt cao su hình cầu có đường kính 1/100 휇m - 3 휇m. Chúng chuyển động hỗn loạn trong dung dịch. Thông thường 1 gram mủ chứa khoảng 7,4.1012 hạt cao su bao quanh là các protein giữ cho latex ở trạng thái ổn định. Thành phần hóa học của mủ cao su + Cao su: 35-40% + Protein: 2% + Quebrachilol: 1% 7
  18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận + Xà phòng, acid béo: 1% + Chất vô cơ: 0,5% + Nước: 50-60% Tùy theo trường hợp cao su có thể chứa: - Ở dạng dung dịch: nước, các muối khoáng, acid, các muối hữu cơ, glucid, hợp chất phenolic, Alkaloid ở trạng thái tự do hay trạng thái dung dịch muối. - Ở dạng dung dịch giả: các protein, phytosterol, chất mầu, enzyme - Ở dạng nhũ tương: các amidon, lipid, tinh dầu, nhựa, sáp, polyterpenic. 1.1.4. Sản phẩm từ cao su thiên nhiên Sản phẩm trong công nghiệp cao su xếp vị trí thứ 4 sau: Dầu mỏ, than đá và gang thép. Sản phẩm từ cao su thiên nhiên đa dạng chia làm 5 nhóm chính: + Cao su làm vỏ, ruột xe: xe tải, xe hơi, xe máy, xe đạp, máy cày và các loại máy nông nghiệp chiếm 70% lượng cao su thiên nhiên trên thế giới. + Cao su công nghiệp dùng làm nệm, băng chuyền để giảm sóc, khớp nối lớp cách nhiệt, chống ăn mòn trong các bể phản ứng chiếm 70% lượng cao su. + Các ứng dụng hàng ngày như: Giày dép, áo mưa, ủng, phao bơi lội, phao cứu nạn nhóm này chiếm 8% tổng lượng cao su. + Cao su dùng làm: Gối, đệm, thảm trải sàn nhóm này chiếm 5% + Dụng cụ y tế, dụng cụ phẫu thuật, thể dục thể thao, dây thun, chất cách điện, dụng cụ nhà bếp, tiện nghi gia đình, keo dán nhóm này chiếm khoảng 10%. 1.1.5. Ảnh hưởng của nước thải nhà máy Cao Su đến môi trường Việc tăng trưởng kinh tế là rất quan trọng nhưng ngoài ra còn có một nhân tố quan trọng hơn đi kèm đó là môi trường, kinh tế phát triển nhưng phải đảm bảo được môi trường không bị tàn phá và ô nhiễm do hoạt đông kinh tế của con người. Đặc biệt là nước thải, trong đó nước thải cao su là một trong những loại nước thải khó xử lý. 8
  19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Trong quá trình chế biến mủ cao su. Nhất là khâu đánh đông mủ (chế biến mủ nước) và khâu ly tâm mủ (đối với quy trình chế biến mủ ly tâm) các nhà máy chế biến mủ cao su đã thải ra hàng ngày một lượng lớn nước thải khoảng từ 600-2000 m3 cho mỗi nhà máy với tiêu chuẩn sử dụng nước 20 – 30 m3/tấn. Lượng nước thải có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như: Acid acetic, đường protein, chất béo Hàm lượng COD đạt đến 2.500 – 35.000 mg/l, BOD từ 1.500 – 12.000 mg/l đã làm ô nhiễm hầu hết các nguồn nước. Tuy thực vật có thể phát triển nhưng hầu hết các động vật dưới nước đều không thể tồn tại. Bên cạnh việc gây ô nhiễm các nguồn nước (nước ngầm và nước mặt). Các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy kị khí tạo thành H2S và Mercaptan là những hợp chất không những gây độc và ô nhiễm môi trường mà chúng còn là nguyên nhân mùi hôi thối. Ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường và dân cư xung quanh. 1.1.6. Đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nhà máy chế biến mủ cao su Nước thải chế biến cao su có PH trong khoảng 4,2 – 6,2 do việc sử dụng acid để làm đông tụ mủ cao su. Tính acid chủ yếu là do các acid béo bay hơi. Kết quả của sự phân hủy sinh học các Lipid và Phospholipids xảy ra khi tồn trữ nguyên liệu. Hơn 90% chất rắn trong nước thải cao su là chất rắn bay hơi. Chứng tỏ rằng nước thải cao su chứa hàm lượng chất hữu cơ cao. Phần lớn chất rắn này ở dạng hòa tan. Còn ở dạng lơ lửng chủ yếu là những hạt cao su còn sót lại. Hàm lượng Nito không cao và có nguồn gốc từ các protein trong mủ cao su. Trong khi hàm lượng Nito ở dạng Amoni rất cao do việc sử dụng Amoni làm chất khoáng đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ mủ cao su. - Mùi hôi trong nước thải cao su: Cao su tự nhiên là các Polimer hữu cơ cao phân tử với các Monomer là các chất dạng mạch thẳng như Etylen, Propilen, Butadience Do đó quá trình phân hủy mủ cao su thực tế là quá trình oxy hóa các sản phẩm phân hủy trung gian hoặc các chất vô cơ dạng khí như H2S, Mercaptal (RSH), Amonia (NH3), CO2 hoặc Monocarbonxylic (CO) hoặc các chất hữu cơ như: acid carbonxylic (RCOOH), Xeton hữu cơ dễ bay hơi và tạo ra mùi hôi trong không khí. Mùi hôi trong nước thải thường gây ra bởi các khí sản sinh ra trong quá trình 9
  20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận phân hủy các hợp chất hữu cơ. Mùi hôi đặc trưng và rõ rệt nhất trong nước thải bị phân hủy kị khí thường là H2S (hydrogen sulphide). Các acid béo bay hơi (volatile fatty acid – vfa) là sản phẩm của sự phân hủy do vi sinh vật. Chủ yếu là trong điều kiện kị khí các lipid và phospholipid có trong chất ô nhiễm hữu cơ. Bảng 1.2: Mức độ ô nhiễm nước thải tại các nhà máy chế biến cao su Các chỉ tiêu nước thải STT Nhà máy pH COD BOD TSS Tổng N N-NH3 1 Cua Pari 5,78 4675 1700 410 136,27 21,70 2 Bố Lá 5,67 4266 1880 530 145,13 33,60 3 Bến Súc 5,49 5212 2160 950 198,80 78,40 4 Dầu Tiếng 5,15 3356 2630 143 138,13 33,60 5 Long Hòa 5,84 2087 1380 173 76,53 0 6 Phú Bình 6,77 160 130 40 14 0 7 Tân Biên 5,53 2000 1340 247 58,33 5,83 8 Vên Vên 5,87 3000 1540 490 159,83 143,97 9 Bến Củi 5,5 1609 680 145 22,17 0 10 Hàng Gòn 6,76 5955 2539 535 252 56,47 11 Long Thành 5,85 1191 3836 2641 395,27 224,47 12 Cẩm Mỹ 6,15 5313 7403 1167 135,10 24,27 13 Xà Bang 5,26 6453 4173 355 267 63 14 Hòa Bình 5,62 6193 1468 263 146 30 15 Dầu Giây 6,7 2360 1140 70 25,20 0 16 An Lộc 6,21 5028 1330 670 154 33,60 (Nguồn: Bộ môn chế biến – Viện nghiên cứu Cao su Việt Nam) 10
  21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Bảng 1.3: Đặc tính ô nhiễm nước thải của ngành chế biến cao su Loại sản phẩm Chỉ tiêu Khối từ mủ Khối từ mủ Cao su tờ Mủ ly tâm tươi đông COD 3.540 2.720 4.350 6.212 BOD 2.020 1.594 2.514 4.010 Tổng Nito 95 48 150 565 Nito ammonia 75 40 110 426 TSS 114 67 80 122 pH 5,2 5,9 5,1 4,2 (Nguồn: Bộ môn chế biến – Viện nghiên cứu Cao su Việt Nam) Bảng 1.4: Một số chất gây mùi hôi thường gặp trong nước thải Chất Cấu tạo hóa học Mùi đặc trưng Các amin CH3NH2(CH3)H Tanh cá Amonia NH3 Khai NH2(CH2)4NH2, NH- Các diamines Thịt thối 2(CH2)5NH2 Hydrogen sulphide H2S Trứng thối Dimethyl sulphide (CH3)2S Rau thối Diethyl sulphide (C2H5)2S Tanh sốc Diphenyl sulphide (C6H5)2S Khét Diallyl sulphide (CH2CHCH2)2S Nồng tỏi Dimethyl disulphide (CH3)2S2 Thối rữa Pyridine C6H5N Tanh nồng Các acid béo bay hơi - Tanh chua Nguồn: Gaudy 1989, Metcalf và Eddy, 1991 11
  22. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Bảng 1.5: So sánh hàm lượng các chất ô nhiễm giữa nước thải chế biến cao su và nước thải đô thị Nước thải đô thị điển hình Nước thải chế Chỉ tiêu Ô nhiễm nhẹ Ô nhiễm vừa Ô nhiễm nặng biến cao su COD 250 500 1000 7084 BOD 110 220 400 3315 TSS 100 220 350 658 Tổng N 20 40 85 253 N-NH3 12 25 50 75 1.2. Tổng quan về Công ty TNHH MTV Cao Su Bình Thuận[14] 1.2.1. Lịch sử hình thành và phát triển: Ngày 06/08/1984, Ủy ban nhân dân tỉnh Thuận Hải ra quyết định thành lập Công ty cao su Thuận Hải trên cơ sở nâng cấp Trạm kinh tế kỹ thuật Cao su huyện Đức Linh và chịu sự quản lý vĩ mô của Ủy ban nhân dân tỉnh. Năm 1997, Lãnh đạo của ngành cao su và địa phương đã thống nhất sáp nhập Công ty cao su Bình Thuận vào Tổng công ty cao su Việt Nam. Ngày 13/07/1998, Chủ tịch Hội đồng quản trị Tổng công ty cao su Việt Nam ra quyết định thành lập Công ty cao su Bình Thuận, mở ra cho công ty một thời kỳ mới triển vọng. Đến nay, từ 30 hecta ban đầu, Công ty đã có được 4.500 hecta cao su đứng. Trong đó đã đưa vào khai thác 3.960 ha. Công ty đứng trên địa bàn hội đủ các yếu tố thiên thời, địa lợi và nhân hòa, thuận lợ cho trồng mới và khai thác mủ cao su, sản lượng mủ của Công ty hàng nă tăng, thuận lợi về giao thông để vận chuyển xuất khẩu cao su. Công ty là đơn vị chủ lực của tỉnh Bình Thuận về kỹ thuật trồng, khai thác và chế biến mủ cao su, đồng thời cung cấp các dịch vụ cho cao su tiểu điền. 12
  23. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Trong xu thế phát triển và hội nhập, Công ty TNHH MTV Cao su Bình Thuận chú trọng trong khâu xuất nhập khẩu cao su, phát triển thêm diện tích trồng mới, liên doanh, liên kết với các đối tác trong và ngoài nước để trồng, khai thác và chế biến mủ cao su. 1.2.2. Bộ máy tổ chức 1.2.2.1. Hội đồng thành viên - Chủ tịch Hội đồng thành viên: Ông Nguyễn Ngọc Đại - Thành viên HĐTV kiêm Tổng Giám Đốc: Ông Nguyễn Văn Thanh - Thành viên HĐTV kiêm phó Tổng Giám Đốc: Ông Phạm Nguyên Khang 1.2.2.2. Kiểm soát viên - Kiểm soát viên chuyên trách - Kiểm soát viên kiêm nhiệm 1.2.2.3. Phòng nghiệp vụ và các đơn vị trực thuộc 1. Phòng Hành Chính 2. Phòng Tổ chức 3. Phòng Tài chính Kế toán 4. Phòng Kế hoạch – Xây dựng cơ bản 5. Phòng quản lý kỹ thuật 6. Phòng quản lý chất lượng 7. Phòng kinh doanh 8. Phòng Thanh tra Bảo vệ - Quân sự 1.2.2.4. Các đơn vị trực thuộc 1. Nông trường Thuận Tân 13
  24. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 2. Nông trường Thuận Đức 3. Nông trường Gia Huynh 4. Nông trường Sông Giêng 5. Xí nghiệp chế biến 6. Trung tâm y tế 7. Nhà trẻ 2/9 1.3. Tổng quan về nhà máy cao su Suối Kè Tên nhà máy: Nhà máy cao su Suối Kè – Công ty TNHH MTV Cao su Bình Thuận. Địa chỉ: Xã Gia Linh, Huyện Tánh Linh, Tỉnh Bình Thuận Hoạt động chủ yếu: Chế biến mủ tờ và mủ cốm với công suất 16500 tấn/năm. Hình 1.3: Nhà máy chế biến cao su Suối Kè 14
  25. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 1.3.1. Hoạt động chế biến và sản xuất của nhà máy Lúc đầu nhà máy chỉ xây dựng với công suất 7500 tấn/năm, nhưng do nhu trong nước và xuất khẩu về mủ cốm và mủ tờ nên nhà máy quyết định xây dựng thêm nhà máy chế biến cao su suối kè giai đoạn 2 với tổng kinh phí lên tới 136 tỷ đồng với công suất 9000 tấn/năm. Tiếp nhận Xử lý Đánh đông mủ bằng acid Băm thành Sấy Cán mỏng cốm Cán và ép Đóng gói thành bánh Hình 1.4: Sơ đồ sản xuất mủ cốm tại nhà máy 1.3.2. Quy trình sản xuất mủ cốm - Tiếp nhận xử lý nguyên liệu - Gia công cơ học - Gia công nhiệt - Hoàn chỉnh sản phẩm Công đoạn 1: Tiếp nhận xử lý nguyên liệu Mủ nước sau khi thu mua từ các điểm đưa về nhà máy, đến nhà máy mủ được cân trọng lượng, kiểm tra chất lượng bằng cảm quan mủ phải ở trạng thái lỏng tự nhiên. Sau đó mủ 15
  26. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận được dẫn xuống bể chứa, Ở đây mủ được lấy mẫu đi kiểm tra lượng NH3, TSC, DRC. Sau đó dẫn xuống hồ đánh đông qua hệ thống máng dẫn bằng inox hỗn hợp qua rây lọc tiếp theo mủ được khuấy đều khoảng 15 phút. Tại hồ đánh đông, mủ được đánh đông bằng acid formic nồng độn 1% với nồng độ DRC 25% ( DRC – Dry Rubber Content: hàm lượng cao su khô ) độ pH 4.5 – 5.0 rồi đưa vào các mương đánh đông. mủ lúc này phân thành hai pha: pha cao su nổi trên bề mặt và pha serum ( nước và các chất tan trong nước ). Đồng thời để tránh mủ bị oxy hóa bề mặt ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, dung dịch sodium metabisulfite ( Na2S2O3 ) sẽ được phun một lớp mỏng trên bề mặt mủ đã được đánh đông trong mương đánh đông khi được để qua đêm. Thời gian đông tụ từ 6 đến 8 giờ. Công đoạn 2: Gia công cơ học Mủ sau khi đông tụ được thêm nước vào mương để làm nổi khối mủ nhằm thuận tiện cho công đoạn cán, kéo. Mủ từ mương đánh đông được đưa qua máy cán mỏng Crepper để loại bỏ axit, serum trong mủ. Mỗi máy có hệ thống phun nước ngay trên trục cán để làm sạch tờ mủ trong khi cán. Tiếp theo tờ mủ được chuyển qua máy cán băm liên hợp tạo hạt. Khi đó mủ được cán nhỏ thành hạt có đường kính khoảng 6mm, rồi cho vào hồ nước rữa. Sau cùng bơm Vortex hút chuyển các hạt cốm lên sàn rung để tách nước sau đó đưa vào thùng sấy và đẩy vào lò sấy. Dùng tay để dàn đều mủ trong thùng sấy sao cho tơi và xốp, không dồn, ép mủ. Các thùng đựng đầy cao su để ráo ít nhất là 30 phút không quá 1 giờ. Mủ đã băm xuống hồ phải sấy hết, không để qua ngày hôm sau sẽ ảnh hưởng đến chất lượng mủ sau khi sấy. Công đoan 3: Gia công nhiệt Mủ cốm sau khi để ráo được đưa vào lò sấy. Thời gian sấy : Đầu đốt : 1000C – 1250C. Thời gian sấy là từ 4h – 5h. Thời gian mỗi thùng ra lò từ 9 phút – 12 phút. Sau đó được đưa qua hệ thống hút làm nguội và đem ra khỏi lò. Công đoạn 4: Hoàn chỉnh sản phẩm 16
  27. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Mủ được cân, ép bành và phân loại với màu sắc có màu vàng đồng đều, không lẫn vật lạ, các đốm trắng đèn, không chảy dính, không sống hạt. Trọng lượng và kích thước mỗi bành theo quy định TCVN 3769 – 83 ( trọng lượng mỗi bánh là 33,33 kg ). Sau khi ép, tiến hành dán nhãn của nhà máy và đóng gói. Bành mủ được dùng túi nhựa PE gói lại. Cho các bành mủ đã đóng gói và dán nhãn vào pallet. Mỗi pallet được xếp 30 bành. Pallet được xe nâng di chuyển vào nhà kho thành phẩm. 17
  28. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Bể chứa mủ nước Nước thải Mương đánh đông Nước thải Cán – Vắt – Ép Nước thải Cán tạo tờ Nước thải Băm cám Nước thải Sàn rung Nước thải Sấy khô Cân + Ép bành Đóng gói Thành phẩm Hình 1.5: Quy trình chế biến và dòng nước thải 18
  29. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 1.3.3. Quy trình sản xuất mủ tờ Công đoạn 1: Tiếp nhận và xử lý mủ nước - Cân mủ nước - Kiểm tra, đánh giá chất lượng nguyên liệu mủ nước: Mủ sau khi tiếp nhận tại nhà máy, sẽ được kiểm tra các chỉ tiêu như lượng NH3 còn lại trong mủ <=0,03%, xác định hàm lượng khô DRC của từng xe mủ. - Pha trộn, xử lý nguyên liệu: Sau khi kiểm tra, mủ đạt yêu cầu sẽ được xả vào hồ chứa, dùng máy khuấy trộn đều trong khoảng thời gian từ 10 -20 phút. Sau khi khuấy trộn cần có thời gian để lắng mủ từ 10-15 phút/hồ trước khi xả đánh đông. - Đánh đông mủ nước: Mủ được đưa vào mương đánh đông dùng giấy quỳ xác định độ pH, lấy mẫu nhỏ cho dung dịch acid formic 2% vào khuấy đều đo pH vào khoảng 5 đến 5,2, cho lượng acid đã xác định vào mương khuấy trộn đều, nhanh tay gắn các tấm lak theo khuôn mẫu đã định trước. Thời gian tối thiểu để lấy mủ đông là 8 tiếng. Công đoạn 2: Gia công cơ học Lúc mủ nước đông tụ hoàn toàn ta chuyển qua cán tạo tờ. Mủ sau khi đánh đông, sẽ tạo khối. Sau đó, các khối mủ đông này sẽ được máy kéo mủ đưa từ mương lên máy cắt CD. Máy cưa lạng được định vị mỗi lần cắt tờ mủ dày 2 li. Các tờ mủ đông này sẽ được đưa qua hệ máy cán 5 trục để cán vắt nước và serum, cùng tạo gai trên bề mặt. Sau khi được đem qua máy cán, các tờ mủ được phơi lên sào tre, để ráo 1 đến 2 ngày ngoài trời có mái che. Công đoạn 3: Gia công nhiệt Mủ được đưa sang lò sấy, và sấy trong vòng 60 giờ - 72 giờ ở 50 đế 60oC. Khi mủ đã chín, sẽ được đưa ra khỏi lò và chuyển qua khâu phân loại mủ. Công đoạn 4: Hoàn chỉnh sản phẩm 19
  30. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Ưu điểm của công nghệ cưa lạng mới tại Nhà máy Suối Kè: Sản xuất mủ tờ theo công nghệ cưa lạng có thể khắc phục những nhược điểm của công nghệ tấm lak rời, công nghệ tấm lak liên kết, công nghệ lạng-Mulô. Nước pha loãng Mủ nước Axit Tiếp nhận, xử lý Rửa Serum Nước rửa Đánh đông Rửa Gia công cơ Rửa Phơi, sấy mủ tờ Phân loại và cân Ép bành Nước rửa sau cùng Thành phẩm Hình 1.6: Quy trình sản xuất mủ tờ và dòng nước thải 20
  31. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 1.3.4. Đặc tính nước thải nhà máy cao su Suối Kè Bảng 1.6: Tính chất nước thải Nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè QCVN 01- Giá trị đầu vào STT Thông số Đơn vị 2015/BTNMT nước thải cột A Lưu lượng trung bình 1 m3/ngày.đêm 1000 (Qtb) 2 pH - 4.6 – 6 6 – 9 3 BOD5 mg/l 2600 30 4 COD mg/l 4000 100 Tổng chất rắn lơ lửng 5 mg/l 382 50 (TSS) 6 Tổng Nitơ mg/l 267 50 7 N-NH3 mg/l 120 15 Nhận xét tính chất nước thải của Nhà máy cao su Suối Kè – Bình Thuận - Nhà máy sản xuất mủ cốm và mủ tờ nên nước thải có nồng độ N, BOD, COD, SS cao; pH thấp. - Nước thải mủ cao su là loại nước thải khó xử lý, tỉ lệ BOD/COD là 0,65 ( 0.6 – 0.88) cần chọn công nghệ xử lý sinh học là công nghệ chính và kết hợp thêm công nghệ xử lý cơ học vật lý để đạt được QCVN 01:2015/BTNMT, cột A. - Bên cạnh đó, trong nước thải có chứa các vi sinh vật gây bệnh vì vậy cần khử trùng để nước thải sau xử lý đạt yêu cầu trước khi xả ra môi trường. 21
  32. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU 2.1. Đặc điểm, tính chất của nước thải chế biến mủ cao su Nguồn gốc và lưu lượng nước thải Nước thải chủ yếu phát sinh trong các công đoạn sau đây: + Dây chuyền sản xuất mủ cốm: Nước thải phát sinh từ bể chứa mủ nước, mương đánh đông, khâu cán – vắt – ép, cán tạo tờ, băm cám và sàn rung + Dây chuyền sản xuất mủ tờ: Nước thải phát sinh từ khâu tiếp nhận, xử lý và khâu đánh đông được cho acid formic 2% vào giảm pH từ 5 đến 5,2 để đánh đông mủ, quá trình gia công cơ. - Vì nhà máy sản xuất mủ cốm và mủ tờ nên nước thải có nồng độ N,BOD,COD,SS cao và pH thấp. 2.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su 2.2.1. Các phương pháp xử lý cơ học Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hòa tan chứa trong nước thải và được thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc, các loại. - Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất thô (chủ yếu là rác) có trong nước thải. - Bể lắng cát được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ chủ yếu là cát chứa trong nước thải. - Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi chứa trong nước thải. Để xử lý nước thải của một vài dạng công nghiệp, sử dụng một số công trình đặc biêt như: bể vớt mỡ, bể vớt dầu, bể vớt nhựa và để loại bỏ các tạp chất nhỏ không hòa tan chứa trong nước thải công nghiệp cũng như khi cần xử lý ở mức độ cao (xử lý bổ sung) có thể ứng dụng các bể lọc, lọc cát. Giai đoạn xử lý cơ học nước thải công nghiệp thông thường có bể điều hòa để điều hòa về lưu lượng và nồng độ bẩn của nước thải. 22
  33. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 2.2.1.1. Thiết bị chắn, nghiền rác Thiết bị chắn rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác, có chức năng chắn 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 và lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ, tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà ta phân biệt loại chắn rác thô, trung bình hay rác tinh. Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta có thể chia làm 2 loại: loại làm sạch bằng tay và loại làm sạch bằng cơ giới. a. Song chắn rác Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ nhằm loại bỏ một lượng rác bẩn thô chuẩn bị cho xử lý nước thải sau đó. Song chắn rác bao gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau. Khoảng cách giữa các thanh gọi là khe hở (mắt lưới). Các loại song chắn rác thường dùng: lưới chắn rác được phân loại theo nhiều tiêu chí. Sau đây là một số tiêu chí tiêu biểu để lựa chọn kiểu song chắn rác. Lượng rác được giữ lại ở song chắn rác phụ thuộc vào khe hở giữa các thanh chắn rác. Do đó, chọn đúng kích thước sẽ giúp rác thải được giữ lại một cách tối ưu mà không ảnh hưởng tới dòng chảy tới các thiết bị xử lý nước thải ở phía sau song chắn rác. - Theo kích thước khe hở của song chắn rác: o Loại thô lớn (30 – 200mm) o Loại trung bình (16 – 30mm) o Loại nhỏ (< 16mm) - Theo cấu tạo: o Song chắn rác cố định o Song chắn rác di động. loại này lại bao gồm song chắn rác dạng bằng chuyền, song chắn rác dạng đĩa và dạng trống. - Theo phương thức lấy rác: 23
  34. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Theo các phương thức lấy rác, song chắn rác được phân loại thành loại thủ công và loại cơ giới. Lưới chắn rác Lưới chắn rác dùng để xử lý các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước mắt lưới từ 0,5 ÷ 1,0 mm. Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình đĩa. Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn. 2.2.1.2. Bể lắng cát Bể lắng cát thường dùng để lắng giữ những hạt cặn lớn có chứa trong nước thải (chính là cát). Có nhiều loại bể lắng cát. Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn rác có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lững hữu cơ khác trôi đi. Có bốn loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy, bể lắng cát đứng, bể lắng cát có sục khí (làm thoáng) hoặc bể lắng cát có dòng chảy xoáy (tiếp tuyến). - Bể lắng cát ngang - Bể lắng cát thổi khí - Bể lắng cát đứng 24
  35. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận - Bể lắng cát có sục khí 2.2.1.3. Bể tách dầu mỡ Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí nghiệp ép dầu, thường có lẫn dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt nước. Nước thải sau xử lý không có lẫn dầu mỡ mới được phép cho chảy vào các thủy vực. Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lý sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở lọc, ở pha lọc sinh học và còn làm phá hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank, Ngoài cách làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu, mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lý nước thải. 2.2.1.4. Bể điều hòa Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ các chất ô nhiễm vào công trình, làm cho công trình làm việc ổn định, khắc phục những sự cố vận hành do dao động về nồng độ và lưu lượng của quá trình xử lý nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của quá trình xử lý sinh học. Bể điều hòa có thể được phân làm ba loại như sau: - Điều hòa lưu lượng - Điều hòa nồng độ - Điểu hòa lưu lượng và nồng độ Hình 2.1: Bể điều hòa 25
  36. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Bể điều hòa được dùng làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạnh chế hiện tượng “Shock” của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây dựng các bể sinh học (do tính toán chính xác). Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của sinh vật. Nguyên lý hoạt động: - Sử dụng hệ thống khuấy trộn cơ học và sục khí điều hòa nồng độ nước thải. - Điều hòa pH, nồng độ các ion, bằng cách dùng hóa chất, dùng nước thải. - Nhờ sục khí và khuấy trộn nên có khả năng xử lý một phần cơ chất hữu cơ. - Dùng hệ thống bơm hoặc van để điều chỉnh lưu lượng. 2.2.1.5. Bể tuyển nổi Bể tuyển nổi thường được dùng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng, tách các chất hòa tan như chất hoạt động bề mặt. Trong xử lý nước thải thường được dùng để tách các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Thường được ứng dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp (nhiễm dầu, thuộc da, chế biến thịt, tái chế giấy, cao su ). 2.2.1.6 Quá trình lắng Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ tạo bông hoặc các cặn bùn sau quá trình xử lý sinh học. Trong công nghệ xử lý nước thải quá trình lắng được ứng dụng: - Lắng cát, sạn, mảnh kim loại, thủy tinh, xương, hạt sét, ở bể lắng cát. - Loại bỏ các chất lơ lửng ở bể lắng đợt I. - Lắng bùn hoạt tính hoặc màng vi sinh vật ở bể lắng đợt II. 26
  37. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Hai đại lượng quan trọng trong 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 phải xác định tốc độ lắng của hạt cần được loại bỏ và khi đó tốc độ chảy tràn nhỏ hơn tốc độ lắng. 2.2.1.7. Bể lắng ngang Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật trên mặt bằng, có thể được làm bằng các loại vật liệu khác nhau như bêtông, bêtông cốt thép, gạch hoặc bằng đất tùy thuộc vào kích thước và yêu cầu của quá trình lắng và điều kiện kinh tế. Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương nằm ngang qua bể. Người ta chia dòng chảy và quá trình lắng thành 4 vùng: vùng hoạt động là vùng quan trọng nhất của bể lắng; vùng bùn (vùng lắng đọng) là vùng lắng tập trung; vùng trung gian, tại đây nước thải và bùn lẫn lộn với nhau; cuối cùng là vùng an toàn. Ứng với quá trình của dòng chảy trên, bể lắng cũng có thể được chia thành 4 vùng: Vùng nước thải vào, vùng lắng hoặc vùng tách, vùng xả nước ra và vùng bùn. Các bể lắng ngang thường có chiều sâu H từ 1,5 – 4 m, chiều dài bằng (8 ÷ 12) H, chiều rộng kênh từ 3 – 6 m. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước thải trên 15000 m3/ngày. Hiệu suất lắng đạt 60%. Vận tốc dòng chảy của nước thải trong bể lắng thường được chọn không lớn hơn 0,01 m/s, còn thời gian lưu từ 1 – 3 giờ. 2.2.1.8. Bể lắng đứng Bể lắng đứng có dạng hình trụ hoặc hình hộp với đáy hình chóp. Nước thải được đưa và ống phân phối ở tâm bể với vận tốc không quá 30 mm/s. Nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên tới vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s. Thời gian nước lưu lại trong bể từ 45 – 120 phút. Nước trong được tập trung vào mánh thu phía trên, cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới và được xả ra ngoài bằng bơm hay áp lực thủy tĩnh trên 1,5m. Chiều cao vùng lắng từ 4 – 5 m. Góc nghiêng cạnh bên hình nón không nhỏ hơn 500, đường kính hoặc cạnh có kích thước từ 4 – 9 m. Trong bể lắng, các hạt chuyển động cùng với nước từ dưới lên trên với vận tốc W và lắng dưới tác 27
  38. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận động của trọng lực với vận tốc W1. Do đó các hạt có kích thước khác nhau sẽ chiếm những vị trí khác nhau trong bể lắng. Khi W1 > W, các hạt sẽ lắng nhanh, khi W1 < W, chúng sẽ bị cuốn theo dòng chảy lên trên. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang 10 – 20%. Bể có diện tích xây dựng nhỏ, dễ xả bùn cặn. 2.2.1.9. Bể lắng ly tâm Loại bể này có tiết diện hình tròn, đường kính 16 – 40m (có khi tới 60m). Chiều sâu phần nước chảy 1,5 – 5m, còn tỷ lệ đường kính/chiều sâu từ 6 – 30. Đáy bể có độ dốc i = 0.02 về tâm để thu cặn. Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài. Cặn lắng xuống đáy được tập trung lại để đưa ra ngoài nhờ hệ thống gạt cặn quay tròn. Thời gian nước thải lưu lại trong bể khoảng 85 – 90 phút. Hiệu suất lắng đạt 60%. Bể lắng ly tâm được ứng dụng cho các trạm xử lý có lưu lượng từ 20.000 m3/ngày đêm trở lên. 2.2.1.10. Quá trình lọc Lọc là quá trình tách các chất lắng lơ lửng ra khỏi nước khi hỗn hợp nước và chất rắn lơ lửng đi qua từng lớp vật liệu lỗ (lóp vật liệu lọc), chất rắn lơ lửng sẽ được giữ lại và nước tiếp tục chảy qua. Đây là giai đoạn (công trình) cuối cùng để làm trong nước Phân loại bể lọc: - Theo tốc độ: o Bể lọc chậm: vận tốc lọc 0,1 – 0,5 m/h o Bể lọc nhanh: vận tốc lọc 5 – 15 m/h o Bể lọc cao tốc: vận tốc lọc 36 – 100 m/h - Theo chế độ làm việc: o Bể lọc trọng lực: hở, không áp. o Bể lọc có áp lực: lọc kín, 28
  39. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Ngoài ra còn chia theo nhiều cách khác nhau theo chiều dòng chảy, lớp vật liệu lọc, theo cỡ hạt vật liệu lọc, cấu tạo hạt vật liệu lọc, 2.2.2. Phương pháp xử lý hóa lý Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải. Các công trình tiêu biểu của việc áp dụng phương pháp hóa học bao gồm: 2.2.2.1. Bể keo tụ, tạo bông Quá trình keo tụ tạo bông được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7-10-8 cm). Các chất này tồn tại ở dạng phân tán và không thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian. Để tăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì thêm vào nước thải một số hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt, polymer, Các chất này có tác dụng kết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn. Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)3Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O; phèn sắt: Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp. Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi tạo bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo các chất phân tán không tan gây ra màu. 2.2.2.2. Phương pháp trung hòa Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm. Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trung hòa nước thải. Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước thải. Mặt khác muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 6,6 – 7,6. 29
  40. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 2.2.2.3. Phương pháp tuyển nổi Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền. Nếu sự khác nhau vè tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên. Trong xử lý chất thải tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn. Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt. 2.2.2.4. Phương pháp hấp thụ Phương pháp này được dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hòa tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi vị và màu khó chịu. Các chất hấp thụ thường dùng là: đất sét hoặc silicagel, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất xi mạ sắt, Trong số này, than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất. Các chất hữu cơ kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp thụ. Lượng chất hấp thụ này tùy thuộc vào khả năng hấp thụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn trong nước thải. Các chất hữu cơ có thể bị hấp thụ: phenol, allcyllbenzen, sunfonicaid, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm. 2.2.2.5. Phương pháp hấp phụ Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nước thải bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ)( vd: than hoạt tính) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn (hấp phụ hóa học). 2.2.2.6. Phương pháp trích Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hòa tan lẫn nhau, bất kỳ một chất thức ba nào khác sẽ hòa tan trong hai chất lỏng trên theo quy luật phan bố. Như vậy trong nước thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đưa vào một dung môi và khuấy đều thì các chất bẩn đó hòa tan 30
  41. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận vào dung môi theo đúng quy luật phân bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong nước sẽ giảm đi. Tiếp tục tách dung môi ra khỏi nước thì nước thải coi như được làm sạch. Phương pháp tách chất bẩn hòa tan như vậy gọi là phương pháp trích ly. Hiệu suất xử lý nước thải tùy thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩn trong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi. 2.2.2.7. Phương pháp trao đổi Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Pb, Hg, Cd, Mn, cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức độ xử lý cao. Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước cấp và nước thải. 2.2.2.8. Xử lý bằng màng Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải. Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau. Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dung môi hoặc thậm chí cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng. 2.2.2.9. Xử lý nước thải bằng phương pháp làm thoáng và chưng cất bay hơi Nước thải của nhiều lĩnh vực công nghiệp (hóa chất, sản xuất nhân tạo, sản xuất giấy – xenlulosza sunfat, ) chứa các chất bẩn dễ bay hơi như Hydrosunfua, Cacbon sunfua, Metyl mecaptan, Disunfit, Dimetyl sunfit, Để xử lý các loại nước thải này người ta dùng phương pháp làm thoáng. 2.2.2.10. Xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp chứa các chất bẩn dạng hữu cơ và vô cơ. Dạng hữu cơ bao gồm đạm, mỡ đường, các chất chứa phenol, ni tơ, Đó là những chất 31
  42. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận có thể bị phân hủy bởi vi sinh có thể xử lý bằng phương pháp sinh hóa. Nhưng có một số chất có những nguyên tố không thể xử lý được bằng phương pháp sinh hóa (đó là những kim loại nặng như Cu, Pb, Ni, Cb, Fe, Mn, Cr, ). Vì vậy để xử lý những chất độc hại, người ta thường dùng phương pháp hóa học và hóa lý, đặc biệt thông dụng nhất là phương pháp oxy hóa khử. 2.2.2.11. Xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa Các phương pháp điện hoá cho phép thu hồi từ nước thải các sản phẩm có giá trị bằng các sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản và có thể tự động hóa, không cần sử dụng tác nhân hóa học, nhược điểm là tiêu hao điện năng Các phương pháp chính: - Oxy hóa của anot và khử của catot - Đông tụ điện - Tuyển nổi bằng điện 2.2.2.12. Phương pháp xử lý hóa học Đó là quá trình khử trùng nước thải bằng hoá chất (Clo, Ozone). Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học thường là khâu cuối cùng trong dây chuyền công nghệ trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải. Bảng 2.1: Ứng dụng quá trình xử lý hóa học Quá trình Ứng dụng Trung hòa Để trung hòa các nước thải có độ kiềm hoặc axit cao Khử trùng Để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh. Các phương pháp thường sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine, ozone Các quá trình Nhiều loại hóa chất được sử dụng để đạt được những mục tiêu nhất khác định nào đó. Ví dụ như dùng hóa chất để kết tủa các kim loại nặng trong nước thải. 32
  43. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 2.2.3. Phương pháp xử lý sinh học Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của vi sinh vật. Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hoá hoặc khử các hợp chất hữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ. 2.2.3.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí Quá trình xử lý nước thải được dựa trên oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự do hoà tan. Nếu oxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạo công trình, thì đó là quá trình sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo. Ngược lại, nếu oxy được vận chuyển và hoà tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên. Các công trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thường được dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính (bể Aerotank trộn, kênh oxy hoá tuần hoàn) hoặc màng vi sinh vật (bể lọc sinh học, đĩa sinh học). Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong hồ (hồ sinh học oxy hoá, hồ sinh học ổn định) hoặc trong đất ngập nước (các loại bãi lọc, đầm lầy nhân tạo). 2.2.3.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí Quá trình xử lý được dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men kỵ khí. Đối với các hệ thống thoát nước qui mô vừa và nhỏ người ta thường dùng các công trình kết hợp với việc tách cặn lắng với phân huỷ yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng. Các công trình được xử dụng rộng rãi là các bể tự hoại, giếng thăm, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men, bể lọc ngược qua tầng kỵ khí (UASB). 2.2.3.3. Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên Các công trình xử lý nước thải trong đất Các công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tưới nước thải định kỳ gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồng lọc). Cánh đồng ngập nước được tính toán thiết kế dựa vào khả năng giữ lại, chuyển hoá chất bẩn trong đất. Khi lọc qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ được giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất đó tạo nên 33
  44. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận lớp màng gồm vô số vi sinh vật có khả năng hấp phụ và oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải. Hiệu suất xử lý nước thải trong cánh đồng ngập nước phụ thuộc vào các yếu tố như loại đất, độ ẩm của đất, mực nước ngầm, tải trọng, chế độ tưới, phương pháp tưới, nhiệt độ và thành phần tính chất nước thải. Đồng thời nó còn phụ thuộc vào các loại cây trồng ở trên bề mặt. Trên cánh đồng tưới ngập nước có thể trồng nhiều loại cây, song chủ yếu là loại cây không thân gỗ. Hồ sinh học Hồ sinh học là các thuỷ vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn mà ở đấy diễn ra quá trình chuyển hoá các chất bẩn. Quá trình này diễn ra tương tự như quá trình tự làm sạch trong nước sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vi khuẩn và tảo. Khi vào hồ, do vận tốc chảy nhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy. Các chất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được vi khuẩn hấp phụ và oxy hoá mà sản phẩm tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitrat, nitrit, Khí CO2 và các hợp chất nitơ, phốt pho được rong tảo sử dụng trong quá trình quang hợp. Trong giai đoạn này sẽ giải phóng oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá các chất hữu cơ và vi khuẩn. Sự hoạt động của rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Tuy nhiên trong trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ, tảo có thể chuyển tự hình thức tự dưỡng sang dị dưỡng, tham gia vào quá trình oxy hoá các chất hữu cơ. Nấm nước, xạ khuẩn có trong nước thải cũng thực hiện vai trò tương tự. Theo bản chất quá trình xử lý nước thải và điều kiện cung cấp oxy người ta chia hồ sinh học ra hai nhóm chính: hồ sinh học ổn định nước thải và hồ làm thoáng nhân tạo. Hồ sinh học ổn định nước thải có thời gian nước lưu lại lớn (từ 2 – 3 ngày đến hàng tháng) nên điều hoà được lưu lượng và chất lượng nước thải đầu ra. Oxy cung cấp cho hồ chủ yếu là khuếch tán qua bề mặt hoặc do quang hợp của tảo. Quá trình phân huỷ chất bẩn diệt khuẩn mang bản chất tự nhiên. 34
  45. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Theo điều kiện khuấy trộn hồ sinh học làm thoáng nhân tạo có thể chia thành hai loại là hồ sinh học làm thoáng hiếu khí và hồ sinh học làm thoáng tuỳ tiện. Trong hồ sinh học làm thoáng hiếu khí nước thải trong hồ được xáo trộn gần như hoàn toàn. Trong hồ không có hiện tượng lắng cặn. Hoạt động hồ gần giống như bể Aerotank. Còn trong hồ sinh học làm thoáng tuỳ tiện còn có những vùng lắng cặn và phân huỷ chất bẩn trong điều kiện yếm khí. Mức độ xáo trộn nước thải trong hồ được hạn chế. 2.2.3.4. Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo Xử lý sinh học bằng phương pháp bám dính Các màng sinh vật bao gồm các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tuỳ tiện, động vật nguyên sinh, giun, bọ, hình thành xung quanh hạt vật liệu lọc hoặc trên bề mặt giá thể (sinh trưởng bám dính) sẽ hấp thụ chất hữu cơ. Các công trình chủ yếu là bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học, bể lọc sinh học có vật liệu lọc nước. Các công trình xử lý nước thải theo nguyên lý bám dính chia làm hai loại: Loại có vật liệu lọc tiếp xúc không ngập trong nước với chế độ tưới nước theo chu kỳ và loại có vật liệu lọc tiếp xúc ngập trong nước ngập oxy. Điều kiện làm việc bình thường của các loại công trình xử lý nước thải loại này là nước thải có pH từ 6,5 – 8,5; đủ oxy, hàm lượng cặn lơ lửng không vượt quá 150mg/l. Bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể lọc sinh học nhỏ giọt dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, đảm bảo BOD trong nước thải ra khỏi bể lắng đợt hai dưới 15mg/l. Bể có cấu tạo hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng. Do tải trọng thủy lực và tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp nên kích thước vật liệu lọc không lớn hơn 30mm thường là các loại đá cục, cuội, than cục. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể từ 1,5 đến 2m. Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh thành với diện tích bằng 20% diện tích sàn thu nước hoặc lấy từ dưới đáy với khoảng cách giữa đáy bể và sàn đỡ vật liệu lọc cao 0,4 đến 0,6m. Để lưu thông hỗn hợp nước thải và bùn cũng như không khí vào trong lớp vật 35
  46. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận liệu lọc, sàn thu nước có các khe hở. Nước thải được tưới từ trên bờ mặt nhờ hệ thống phân phối vòi phun, khoan lỗ hoặc máng răng cưa. Đĩa lọc sinh học Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo nguyên lý bám dính. Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ, hình tròn đường kính 2 – 4m dày dưới 10mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30 – 40mm và các khối này được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể nước thải. Đĩa lọc sinh học được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt với công suất không hạn chế. Tuy nhiên người ta thường sử dụng hệ thống đĩa để cho các trạm xử lý nước thải công suất dưới 5000 m3/ngày. Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý lọc dính bám. Công trình này thường được gọi là Bioten có cấu tạo gần giống với bể lọc sinh học và Aerotank. Vật liệu lọc thường được đóng thành khối và ngập trong nước. Khí được cấp với áp lực thấp và dẫn vào bể cùng chiều hoặc ngược chiều với nước thải. Khi nước thải qua lớp vật liệu lọc, BOD bị khử và NH4+ bị chuyển hoá thành NO3- trong lớp màng sinh vật. Nước đi từ dưới lên, chảy vào máng thu và được dẫn ra ngoài. Hình 2.2: Bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước 36
  47. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Xử lý sinh học bằng phương pháp bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là tập hợp vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh, thành các bông bùn xốp, dễ hấp thụ chất hữu cơ và dễ lắng (vi sinh vật sinh trưởng lơ lững). Các công trình chủ yếu là các loại bể Aerotank, kênh oxy hoá hoàn toàn, Các công trình này được cấp khí cưỡng bức đủ oxy cho vi khuẩn oxy hoá chất hữu cơ và khuấy trộn đều bùn hoạt tính với nước thải. Khi nước thải vào bể thổi khí (bể Aerotank), các bông bùn hoạt tính được hình thành mà các hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lửng. Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần, cùng với các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn, tạo nên các bông bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ. Vi khuẩn và sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành tế bào mới. Trong Aerotank lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách ra tại bể lắng đợt hai. Một phần bùn được quay lại về đầu bể Aerotank để tham gia quá trình xử lý nước thải theo chu trình mới. Theo nguyên lý làm việc ta có các công trình xử lý bằng bùn hoạt tính: Các công trình xử lý sinh học không hoàn toàn Thông thường đây là các loại bể Aerotank trộn hoặc không có ngăn khôi phục bùn hoạt tính, thời gian nước lưu lại trong bể từ 2 đến 4 giờ. Nồng độ chất bẩn tính theo BOD5 của nước thải sau xử lý lớn hơn hoặc bằng 20mg/l. Trong nước thải sau xử lý chưa xuất hiện Nitrat. Các công trình xử lý sinh học hoàn toàn Các loại bể Aerotank, mương oxy hoá, trong các công trình này thời gian lưu nước lại từ 4 đến 8 giờ và không quá 12 giờ. Trong thời gian này các chất hữu cơ khó bị oxy hoá sẽ được oxy hoá và bùn hoạt tính được phục hồi. Giá trị BOD5 của nước thải sau xử lý thường từ 10 đến 20mg/l. Trong nước thải đã xuất hiện Nitrat hàm lượng từ 0,1 đến 1,0 mg/l. 37
  48. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Hình 2.3: Bể Aerotank Mương oxy hóa: Lượng bùn sinh ra và năng lượng cung cấp nhỏ hơn so với phương án cổ điển. Mương oxy hóa là dạng cải tiến của hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sử dụng bùn. Đặc điểm nổi bật của mương oxy hóa là thời gian lưu bùn dài nên xử lý chất hữu cơ triệt để. Trong mương oxy hóa sự khuếch tán của oxy đủ để khuấy trộn và đồng thời tăng khả năng tiếp xúc của vi khuẩn trong bùn hoạt tính với nước thải. Mương oxy hóa có thể gồm 1 hay nhiều mương dẫn hình tròn, oval, dạng đường đua (racetrack). Nước thải trước khi vào mương oxi phải qua quá trình tiền xử lý (xử lý cơ học, hóa lý, sinh học kị khí ) và nước thải sau khi ra khỏi mương oxy hóa được đưa về bể lắng tách sinh khối của vi khuẩn sinh ra trong mương. Nghiên cứu của Ponniah (1975) có thể ứng dụng công nghệ mương oxy hóa để xử lý nước thải của quá trình chế biến mủ ly tâm. Với công nghệ này có thể đạt được hiệu suất xử lý BOD khoảng 85% với thời gian lưu nước 17,5 ngày và lượng bùn hồi lưu là 75%. Cùng đó Ibrahim và cộng sự (1979) đã khẳng định rằng khả năng của kênh oxy hóa trong xử lý nước thải chế biến mủ ly tâm. Với thời gian lưu nước là 22 ngày có thể loại bỏ 96% BOD và 93% COD. Các công trình xử lý sinh học nước thải kết hợp ổn định bùn Đây là các bể Aerotank, hồ sinh học thổi khí hoặc kênh oxy hoá tuần hoàn với thời gian làm thoáng (cấp khí) kéo dài. Trong thời gian này, chất hữu cơ trong nước sẽ bị oxy hoá hầu hết. Nước thải sau xử lý có BOD¬5 dưới 1mg/l. Một phần bùn hoạt tính được phục 38
  49. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận hồi, một phần khác được ổn định (oxy hoá nội bào). Bùn hoạt tính dư được đưa đi khử nước và vận chuyển đến nơi sử dụng. Các công trình xử lý sinh học nước thải có tách các nguyên tố dinh dưỡng N và P Trong các công trình này ngoài việc oxy hoá các chất hữu cơ cacbon, còn diễn ra quá trình Nitrat hoá (trong điều kiện hiếu khí), khử Nitrat (trong điều kiện thiếu khí – anoxic) và hấp thụ phốt pho trong bùn. Các công trình điển hình là các Aerotank hệ Bardenpho, kênh oxy hoá tuần hoàn, Aerotank hoạt động theo mẻ SBR, Thời gian nước thải lưu lại trong các công trình này thường 15 đến 20 giờ. Sau quá trình xử lý, BOD trong nước thải thường giảm trên 90%, nitơ tổng số giảm 80%, phốt pho tổng có thể giảm đến 70%. 2.2.4. Phương pháp khử trùng Khử trùng là một khâu quan trọng cuối cùng trong hệ thống xử lý nước sinh hoạt. Sau quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc phần lớn các vi sinh vật đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần thiết phải tiến hành khử trùng nước. Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải. Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105 – 106 vi khuẩn/ml. Hầu hết các loại vi khuẩn có trong nước thải không phải vi trùng gây bệnh nhưng không loại trừ khả năng có vi khuẩn gây bệnh. Khi xả ra nguồn nước cấp, hồ bơi, thì sẽ lan truyền bệnh rất lớn. Vì vậy cần phải tuyệt trùng nước thải trước khi xả ra ngoài. 39
  50. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1. Một số công nghệ xử lý nước thải mủ cao su trong và ngoài nước 3.1.1. Các công nghệ xử lý ngoài nước Dưới đây là một số công nghệ của một số nước Malaysia: Bảng 3.1: Một số công nghệ xử lý nước thải cao su tại Malaysia Công Chi phí COD Q Hoạt Số Nhà máy nghệ xử 3 Vận (mg/l) (m /ngày) động Đầu tư lý hành Bể kỵ khí, bùn hoạt 1 RRIXL pilot 4000 20 Tốt Thấp Thấp tính, lắng, lọc cát Mương 2000- oxi hóa, Trung 2 Hanwella 50 Tốt Thấp 4000 lắng, lọc Bình cát Bể kỵ khí, hồ 2000- 3 Eheloyogoda 20 hiếu khí, Kém Cao Thấp 4000 lắng, lọc cát 2000- Hồ kỵ Rất 4 Kayaga 20 Kém Rất tốt 4000 khí, thấp 40
  51. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận cánh đồng tưới Thái Lan: Tại Thái Lan công nghệ xử lý phổ biến là: Nước thải được trung hòa bằng vôi sau đó keo tụ bằng phèn sắt hoặc nhôm với nồng độ 200mg/l. Kế tiếp là xử lý kỵ khí (5-10 ngày) sau đó là xử lý sinh học bằng mương oxy hóa (2-3 ngày) 75% nước thải sau đó được dẫn qua mương tưới tiêu. Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới cũng được áp dụng rộng rãi vì chi phí đầu tư thấp. Srilanka: Hiện ở Srilanka có hơn 150 nhà máy sơ chế cao su. Một số công nghệ được áp dụng rộng rãi như: Hệ thống các hồ sinh học là kỵ khí, tùy nghi, hiếu khí, mương oxy hóa, RBC và bùn hoạt tính. 3.2.2. Các công nghệ xử lý trong nước Bảng 3.2: Một số công nghệ xử lý nước thải cao su tại Việt Nam STT Nhà máy Công nghệ xử lý Bể gạn mủ - Bể điều hòa – Hồ kị khí – 1 Cua Pari Hồ tùy chọn – Hồ lắng Bể gạn mủ - Bể tuyển nổi – Hồ kị khí – 2 Bố Lá Hồ tùy chọn – Hồ lắng Bể gạn mủ - Bể tuyển nổi – Hồ sục khí – 3 Bến Súc Hồ lắng 41
  52. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Bể gạn mủ - Bể tuyển nổi – Hồ sục khí – 4 Dầu Tiếng Hồ lắng 5 Long Hòa Bể gạn mủ - Hồ sục khí – Hồ lắng Hồ lắng cát – Hồ kị khí – Hồ tùy chọn – 6 Phú Bình Hồ lắng 7 Tân Biên Bể gạn mủ - Bể tuyển nổi – Hồ sục khí Bể gạn mủ - Bể kị khí tiếp xúc – Bể sục 8 Vên Vên khí – Bể lắng Bể gạn mủ - Hồ kị khí – Hồ tùy chọn – 9 Bến Củi Hồ lắng Hồ lắng cát – Bể UASB – Hồ sục khí – 10 Hàng Gòn Hồ lắng Bể gạn mủ - Hồ kị khí – Hồ tùy chọn – 11 Long Thành Hồ lắng Bể gạn mủ - Bể điều hòa – Bể thổi khí – 12 Cẩm Mỹ Bể lắng Bể gạn mủ - Hồ kị khí – Hồ sục khí – Hồ 13 Xà Bang tùy chọn – Hồ lắng Bể gạn mủ - Bể điều hòa – Bể tuyển nổi – 14 Hòa Bình Bể thổi khí – Bể lắng tạm – Bể lọc sinh học 42
  53. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 3.2. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè Tính chất nước thải đầu vào Bảng 3.3: Tính chất nước thải Nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè QCVN 01- Giá trị đầu vào STT Thông số Đơn vị 2015/BTNMT nước thải cột A Lưu lượng trung bình 1 m3/ngày.đêm 1000 (Qtb) 2 pH - 4.6 – 6 6 – 9 3 BOD5 mg/l 2600 30 4 COD mg/l 4000 100 Tổng chất rắn lơ lửng 5 mg/l 382 50 (TSS) 6 Tổng Nitơ mg/l 267 50 7 N-NH3 mg/l 120 15 Nhận xét tính chất nước thải của Nhà máy cao su Suối Kè – Bình Thuận - Nhà máy sản xuất mủ cốm và mủ tờ nên nước thải có nồng độ N, BOD, COD, SS cao; pH thấp. - Nước thải mủ cao su là loại nước thải khó xử lý, tỉ lệ BOD/COD là 0,65 ( 0.6 – 0.88) cần chọn công nghệ xử lý sinh học là công nghệ chính và kết hợp thêm công nghệ xử lý cơ học vật lý để đạt được QCVN 01:2015/BTNMT, cột A. - Bên cạnh đó, trong nước thải có chứa các vi sinh vật gây bệnh vì vậy cần khử trùng để nước thải sau xử lý đạt yêu cầu trước khi xả ra môi trường. 43
  54. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 3.2.1. Phương án 1 Song chắn rác Bể thu gom Bể gạn mủ Khuấy H SO Bể điều hòa 2 4 NaOH Bể tuyển nổi Bể UASB Bùn Bể chứa bùn Bể Anoxit Máy nén bùn Khí Bể Aerotank Bể lắng Thuê đơn vị B ể trung gian thu gom, xử lý Bồn lọc áp lực Clorine Bể khử trùng Môi trường 44
  55. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 3.2.2. Phương án 2 Song chắn rác Bể thu gom Bể gạn mủ Khí H SO Bể điều hòa 2 4 NaOH B ể tuy ể n n ổ i Bùn Bể chứa bùn Khí Mương oxy hóa Máy nén bùn Bể lắng Thuê đơn vị thu gom, xử lý Bể trung gian Bồn lọc áp lực Clorine Bể khử trùng Môi trường 45
  56. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 3.3. Thuyết minh sơ đồ công nghệ 3.3.1. Phương án 1 Các loại nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất được thu gom và qua song chắn rác để tách rác có kích thước lớn trước khi dẫn vào bể điều hòa. - Bể thu gom Bể thu gom nước thải tập trung toàn bộ nước thải từ các phân xưởng sản xuất của công ty để đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động an toàn. - Bể gạn mủ Từ đó nước thải được dẫn đến bể gạn mủ. Bể này có chức năng loại bỏ một phần các mủ cao su có trong nước thải nhằm tăng cường hiệu quả xử lý cho các công trình tiếp theo cũng như thu hồi mủ để tận dụng lại. - Bể điều hòa Bể điều hòa có bố trí thiết bị khuấy trộn thực hiện chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ của nước thải trước khi đi vào các công trình xử lý tiếp theo. Đồng thời, tại bể điều hòa có hệ thống kiểm soát pH để tăng hiệu quả cho công đoạn xử lý hóa lý phía sau. - Bể tuyển nổi Quá trình tuyển nổi được sử dụng để tách các tạp chất rắn không hòa tan và huyền phù có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục khí vòa nước thải. Các bọn khí mịn bám dính vào các hạt lơ lửng tạo nên lực đẩy nổi đủ lớn đưa hạt nổi lên bề mặt pha lỏng (nước thải). Trong quá trình tuyển nổi khí hòa tan, không khí hòa tan trong nước thải ở áp suất vài atmosphere (275-350 kpa) nhờ hệ thống máy nén khí và bồn tạo áp. Sau đó giảm áp xuống áp suất khí quyển. Khí hóa tan được tách ra khỏi nước thành những bọt mịn ( kích thước khoảng 10 – 100um). Thời gian lưu nước ở bồn tạo áp từ 2-3 phút. Lượng khí cấp vào từ 2-3% lưu lượng nước thải. Lớp váng nổi hình thành và dẫn đến ngăn chứa váng nổi để sử dụng lại. 46
  57. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận - Bể UASB Nước thải được dẫn vào bể UASB để xử lý COD,BOD tải trọng cao - Bể thiếu khí Bể thiếu khí được thiết kế để khử Nitrat. Trong Bể Anoxic, nước thải được giữ trong môi trường thiếu khí bằng hệ thống khuấy luân phiên liên tục. Quá trình khử Nitrat diễn ra như sau: Ammonia bị oxy hóa thành Nitrit (NO2-N) và Nitrit tiếp tục bị oxy hóa thành nitrat (NO3-N), cuối cùng thành N2. - Bể hiếu khí Bể Aerotank là bể sinh học hiếu khí, trong bể này được cấy các loại vi sinh vật hiếu khí hoạt tính nhằm phân hủy các chất hữu cơ. Tại đây có bố trí các máy khuấy chìm để duy trì lượng DO thích hợp cho các vi sinh vật hiếu khí phát triển tốt giúp tăng hiệu quả xử lý. Quá trình BOD chuyển hóa thành CO2 và NH3 có trong nước thải Chất hữu cơ + C5H7NO2 + O¬2 + chất dinh dưỡng → CO2 + NH3+ C5H7NO2 (tể bào mới) + sản phẩm khác. Nước thải sau Aerotank được đưa qua bể lắng 2 đồng thời hồi lưu một phần về bể Anoxic. - Bể lắng Bể lắng với ống lắng trung tâm được sử dụng để lắng bùn vi sinh có trong nước thải theo nguyên lý trọng lực. Bùn lắng một phần được tuần hoàn về bể hiếu khí nhằm duy trì mật độ bùn MLSS khoảng 3.000-4.000 mg/L. Một phần bùn còn lại được đưa về bể chứa bùn. - Bể trung gian Phần nước trong sau lắng sẽ chảy qua bể này nhằm lưu chứa và bơm nước thải vào bồn lọc áp lực. 47
  58. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận - Bồn lọc áp lực Nước thải được bơm vào bồn lọc áp lực được loại bỏ các cặn lơ lửng có kích thước nhỏ mà quá trình lắng chưa làm được, đồng thời nước qua bể lọc sẽ làm giảm độ màu độ đục. - Bể khử trùng Nước thải được dẫn sang bể khử trùng với nhiều ngăn zic zắc nhằm xáo trộn dòng chảy, tăng khả năng tiếp xúc của nước thải với hóa chất khử trùng. Tại đây một lượng Chlorine nhất định được cho vào bể để khử triệt để các mầm bệnh và vi khuẩn, vi trùng gây bệnh. - Bể chứa nước sau xử lý Bể này có tác dụng ổn định nước sau xử lý để thuận tiện cho việc quan tắc tự động các thông số môi trường. - Bể chứa bùn Bể này có tác dụng chứa bùn và nén bùn phát sinh từ các bể lắng. Bể này được thiết kế có ống dẫn dòng, hỗn hợp bùn và nước sẽ được dẫn vào ống dẫn dòng và đi xuống đáy bể, tại đây bùn sẽ bị các lớp bùn cũ giữ lại ở dưới đáy bể và bơm sang máy ép bù, phần nước sẽ tiếp tục đi lên trên và chảy về bể điều hòa 2. - Máy ép bùn Máy ép bùn nhằm tách được mà giảm độ ẩm của bùn. Bùn trong bể chứa bùn được bơm về máy ép bùn, giảm được độ ẩm và cho vào các bao tải. Bùn sau khi ép được lưu trữ tại khu vực chứa bùn và định kỳ được đơn vị có chức năng thu gom, xử lý hoặc làm chất độn cho nguyên liệu đót nếu phân tích mẫu bùn này không thuộc chất nguy hại. Nước thải sau xử lý đạt QCVN 01:2015 BTNMT cột A. 48
  59. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 3.3.2. Phương án 2 Phương án 2 được thiết kế giống phương án 1 ở công trình cơ học nhưng khác ở phương án một là công trình bể điều hòa sẽ là bể hiếu khí nhằm tránh lắng cặn và ổn định chất lượng nước thải khi qua các công trình tiếp theo và thay thế cho 3 bể UASB – Anoxit – Aerotanl bằng Mương oxy hóa. Các loại nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất được thu gom và qua song chắn rác để tách rác có kích thước lớn trước khi dẫn vào bể điều hòa. - Bể thu gom Bể thu gom nước thải tập trung toàn bộ nước thải từ các phân xưởng sản xuất của công ty bao để đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động an toàn. - Bể gạn mủ Từ đó nước thải được dẫn đến bể gạn mủ. Bể này có chức năng loại bỏ một phần các mủ cao su có trong nước thải nhằm tăng cường hiệu quả xử lý cho các công trình tiếp theo cũng như thu hồi mủ để tận dụng lại. - Bể điều hòa Bể điều hòa có bố trí thiết bị khuấy trộn, thổi khí thực hiện chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ của nước thải trước khi đi vào các công trình xử lý tiếp theo. Đồng thời, tại bể điều hòa có hệ thống kiểm soát pH để tăng hiệu quả cho công đoạn xử lý hóa lý phía sau. - Bể tuyển nổi Quá trình tuyển nổi được sử dụng để tách các tạp chất rắn không hòa tan và huyền phù có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục khí vòa nước thải. Các bọn khí mịn bám dính vào các hạt lơ lửng tạo nên lực đẩy nổi đủ lớn đưa hạt nổi lên bề mặt pha lỏng (nước thải). Trong quá trình tuyển nổi khí hòa tan, không khí hòa tan trong nước thải ở áp suất vài atmosphere (275-350 kpa) nhờ hệ thống máy nén khí và bồn tạo áp. Sau đó giảm áp 49
  60. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận xuống áp suất khí quyển. Khí hóa tan được tách ra khỏi nước thành những bọt mịn ( kích thước khoảng 10 – 100um). Thời gian lưu nước ở bồn tạo áp từ 2-3 phút. Lượng khí cấp vào từ 2-3% lưu lượng nước thải. Lớp váng nổi hình thành và dẫn đến ngăn chứa váng nổi để sử dụng lại. - Mương oxy hóa Nước đi vào mương oxy hóa được xử lý triệt để các chất hữu cơ. Trong mương oxy hóa sự khuếch tán của oxy đủ để khuấy trộn và đồng thời tăng khả năng tiếp xúc của vi khuẩn trong bùn hoạt tính với nước thải. Nghiên cứu của Ponniah (1975) có thể ứng dụng công nghệ mương oxy hóa để xử lý nước thải của quá trình chế biến mủ ly tâm. Với công nghệ này có thể đạt được hiệu suất xử lý BOD khoảng 85% với thời gian lưu nước 17,5 ngày và lượng bùn hồi lưu là 75%. Cùng đó Ibrahim và cộng sự (1979) đã khẳng định rằng khả năng của kênh oxy hóa trong xử lý nước thải chế biến mủ ly tâm. Với thời gian lưu nước là 22 ngày có thể loại bỏ 96% BOD và 93% COD. - Bể lắng Bể lắng với ống lắng trung tâm được sử dụng để lắng bùn vi sinh có trong nước thải theo nguyên lý trọng lực. Bùn lắng một phần được tuần hoàn về bể mương oxy hóa nhằm duy trì mật độ bùn MLSS khoảng 3.000 mg/L. Một phần bùn còn lại được đưa về bể chứa bùn. - Bể trung gian Phần nước trong sau lắng sẽ chảy qua bể này nhằm lưu chứa và bơm nước thải vào bồn lọc áp lực. - Bồn lọc áp lực Nước thải được bơm vào bồn lọc áp lực được loại bỏ các cặn lơ lửng có kích thước nhỏ mà quá trình lắng chưa làm được, đồng thời nước qua bể lọc sẽ làm giảm độ màu độ đục. 50
  61. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận - Bể khử trùng Nước thải được dẫn sang bể khử trùng với nhiều ngăn zic zắc nhằm xáo trộn dòng chảy, tăng khả năng tiếp xúc của nước thải với hóa chất khử trùng. Tại đây một lượng Chlorine nhất định được cho vào bể để khử triệt để các mầm bệnh và vi khuẩn, vi trùng gây bệnh. - Bể chứa nước sau xử lý Bể này có tác dụng ổn định nước sau xử lý để thuận tiện cho việc quan tắc tự động các thông số môi trường. - Bể chứa bùn Bể này có tác dụng chứa bùn và nén bùn phát sinh từ các bể lắng. Bể này được thiết kế có ống dẫn dòng, hỗn hợp bùn và nước sẽ được dẫn vào ống dẫn dòng và đi xuống đáy bể, tại đây bùn sẽ bị các lớp bùn cũ giữ lại ở dưới đáy bể và bơm sang máy ép bù, phần nước sẽ tiếp tục đi lên trên và chảy về bể điều hòa 2. - Máy ép bùn Máy ép bùn nhằm tách được mà giảm độ ẩm của bùn. Bùn trong bể chứa bùn được bơm về máy ép bùn, giảm được độ ẩm và cho vào các bao tải. Bùn sau khi ép được lưu trữ tại khu vực chứa bùn và định kỳ được đơn vị có chức năng thu gom, xử lý hoặc làm chất độn cho nguyên liệu đót nếu phân tích mẫu bùn này không thuộc chất nguy hại. Nước thải sau xử lý đạt QCVN 01:2015 BTNMT cột A. 51
  62. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1. Tính toán phương án 1 ngay 3 Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày: Qtb 1000 m /ngày ℎ Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ là: 푄푡 ngay h Qtb 1000 3 Q tb = 41,6m /h 24 24 s Lưu lượng nước thải trung bình theo giây là: Qtb ngay s Qtb Q tb = 0,0116(m3/ h) 11,6(l / s) 24*60*60 s Tra bảng 2 (điều 4.12 TCVN 7957-2008) Qtb = 11,6(l/s) Tương ứng Kmax = 2; Kmin = 0,475 h Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất: Qmax h h 3 Q max = Q tb x 2 = 41,6 x 2 = 83,2 m /h h Lưu lượng nước thải giờ nhỏ nhất: Qmin h h 3 Q min = Q tb x 0,475 = 41,6 x 0,475 = 19,76 m /h 4.1.1. Mương dẫn và song chắn rác a. Song chắn rác - Tiết diện mương dẫn: Q s 0,023 F = max 0,033m2 v 0,7 Trong đó: s s 3 Qmax : Lưu lượng tính toán lớn nhất; Qmax = 0,023m /s v: Vận tốc nước chảy trong mương; Chọn v = 0,7m/s 52
  63. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Thiết kế mương có tiết diện hình chữ nhật, kí.ch thước bề rộng mương (B): 0,4m - Chiều sâu mực nước trong mương dẫn: 퐹 0,033 h = = = 0,08 (m) 0,4 - Chu vi ướt: P = (B + h) × 2 = (0,4 + 0,08) × 2 = 0,96m - Bán kính thủy lực: 퐹 0,033 R = = = 0,034 (m) 푃 0,96 1 - Hệ số Seri: C = 푅 푛 Trong đó: n: hệ số độ nhám (0,012 ÷ 0,015) phụ thuộc vào vật liệu làm ống và kênh y: chỉ số mũ, phụ thuộc độ nhám, hình dáng và kích thước của ống (sách các bảng tính toán thủy lực của GS.TSKH.TRẦN HỮU UYỂN n = 0,0138 (bê tông) y = 2,5√푛 0,13 0,75√푅 (√푛 0,1) = 0,161 1 1 C = 푅 = 0,0420,161= 42 푛 0,0138 - Độ dốc thủy lực: 푣2 0,72 i = = = 0,008 2×푅 422 ×0,034 Tra bảng 32 sách các bảng tính toán thủy lực của GS.TSKH.TRẦN HỮU UYỂN Ta có các thông số của mương dẫn nước thải đến song chắn rác: 53
  64. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Bảng 4.1. Kết quả tính toán thủy lực mương dẫn nước thải trước song chắn rác Lưu lượng tính Thông số thủy lực toán (l/s) Qmax = 30,6 Chiều ngang B (m) 0,4 Độ dốc i 0,008 Vận tốc v (m/s) 0,96 Độ đầy h (m) 0,2 b. Song chắn rác Chọn loại song chắn rác có kích thước khe hở b = 16mm Chọn tiết diện song chắn hình chữ nhật có kích thước: s × l = 8 × 500mm - Số lượng khe hở của song chắn rác: s Qmax 0,023 n = kz = 1.05= 26,9 khe vbh 0.70.0160.08 Chọn n = 27 khe Trong đó: v: vận tốc trung bình qua khe hở của song chắn rác; v (0,7 ÷ 1 m/s); Chọn v = 0,7 m/s (Sách xử lý nước thải – PGS.TS.HOÀNG HUỆ) kz: hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy, chọn kz = 1,05 h: chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác (độ đầy tính toán của mương dẫn nước thải; h = 0,08m) - Chiều rộng của song chắn rác: Bs = s (n - 1) + b n = 0.008 (25 - 1) + 0.016 25 = 0,6 m 54
  65. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Trong đó: s: bề dày của thanh song chắn; s = 0,008m - Tổn thất áp lực qua song chắn rác: 2 vma x hs =  k 2g Trong đó: vmax: vận tốc nước thải trước song chắn rác s Qm a x 0.023 vmax = = = 0,66 m/s n b h 27 0.016 0.08 k: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám; k = 2 ÷ 3; chọn k = 2 (xử lý nước thải – PGS.TS.HOÀNG HUỆ) : Hệ số tổn thất áp lực cục bộ của song chắn 4 / 3 4/3 s 0.008 o  =  sin = 2.42 sin60 = 0.83 b 0.016 Với: : Góc nghiêng đặt song chắn rác; = 450÷600; chọn = 600 : Hệ số phụ thuộc hình dạng song chắn,  = 2.42 0,662  hs =  k = 0.83 2 =0,04m 2*9.81 - Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác BBsk 0,64 0, 4 l1 = = = 0.3m 2 tg 20o 2 0.364 Chọn l1 = 0,3m 55
  66. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Trong đó: Bs: chiều rộng song chắn Bk: chiều rộng mương dẫn; Bk = 0,4m Chọn góc nghiêng chổ mở rộng; φ = 20o - Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác l2 = 0,5l1 = 0,5 0,3 = 0,15m - Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác L = l1 + l2 + ls = 0,3 + 0,15 + 1 = 1,45 m Trong đó: ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác; ls = 1m - Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác H = hmax + hs + 0,5 = 0,2 + 0,04 + 0,5 = 0,74 m; Trong đó: hmax = h: độ đầy ứng với chế độ Qmax hs: tổn thất áp lực qua song chắn Khoảng cách giữa cốt sàn đặt song rắc và mực nước cao nhất: 0,5m Hình 4.1: Chi tiết song chắn rác 56
  67. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Bảng 4.2. Thông số thiết kế mương và song chắn rác STT Tên thông số Đơn vị Kích thước 1 Chiều dài mương (L) m 1,45 2 Chiều rộng mương (Bs) m 0,6 3 Chiều sâu mương (H) m 0,74 4 Số thanh song chắn thanh 26 5 Số khe (n) khe 27 6 Kích thước khe (b) mm 16 7 Bề rộng thanh (s) mm 8 8 Chiều dài thanh (l) mm 500 4.1.2. Bể thu gom Tính toán: - Thể tích của bể thu gom hh20 1 3 V Qmax t Qtb 1,8 41,6 2 27,7 m 60 3 Trong đó: t: thời gian lưu; chọn t = 20 phút. h Qmax : lưu lượng lớn nhất trong giờ; h Qtb : lưu lượng trung bình giờ; Chọn kích thước hố thu: BLH tt 342,5 Chiều cao xây dựng: H = Htt + Hbv = 2,5 + 0,5 = 3(m); Hbv: Chiều cao bảo vệ; Chọn Hbv = 0,5(m) 57
  68. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận - Thể tích xây dựng của bể thu gom: VBLHm 34336() 3 Trong bể thu gom, sử dụng hai bơm chìm hoạt động luân phiên để bơm nước thải đến bể gạn mủ - Công suất bơm: ρ 0,0235,510009,81 maxn 1,55()2,06()kwHP η10000,8 Trong đó: Qmax : lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày; 3 3 Qmax = 83,2 (m /h) = 0.023(ms / ) ; H: trở lực; H = H1 + H2 = 2,5 + 3 = 5,5 (m); H1: chiều cao cột nước; H1 = 2,5 (m) H2: tổn thất cục bộ qua các chổ nối, tổn thất qua lớp bùn, ; Chọn H2 = 3(m) 3 ρn : khối lượng riêng của nước; ρn = 1000 kg/m ; g: gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s2; - Đường kính ống: 44 Q 41,6 Dmmm 0,14( ) 140( ) 36003600 v 0,7 Chọn ống nhựa PVC có đường kính  = 140 mm 58
  69. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Bảng 4.3. Thông số thiết kế bể thu gom Tên thông số Đơn vị Số liệu dùng thiết kế Chiều dài m 4 Chiều rộng m 3 Chiều cao m 3 Thể tích m3 36 Thời gian lưu phút 20 Bơm chìm 3 HP cái 2 4.1.3. Bể gạn mủ Thông số đầu vào Thông số đầu ra BODvào : 2600 mg/l BODra : 2340 mg/l ( E = 10% ) CODvào : 4000 mg/l CODra : 3800 mg/l ( E = 5% ) SSvào : 382 mg/l SSra : 362,9 mg/l ( E = 5% ) Thể tích của bể (chọn 2 bể) h 3 W = Q max . t = (83,2/2).6 = 249,6 m Chọn thời gian lưu nước trong bể gạn mủ là: 6h Chọn chiều sâu hữu ích (Hh) của bể gạn mủ là: 3m Chọn chiều cao bảo vệ là Hbv = 0,5 Chiều sâu xây dựng H = Hh + Hbv = 3 + 0,5 = 3,5 Diện tích của bể gạn mủ là: 59
  70. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 2 S = W/Hh = 249,6/3 = 83,2 m S là diện tích mặt thoáng Chia bể gạn mủ thành 5 ngăn Thông số mỗi ngăn LxBxH : 4,5 x 4 x 3,5 Đường kính ống dẫn nước giữa các ngăn với nhau 4 Q 4 41,6 D 0,14( m ) 140( mm ) 3600 v 3600 0,7 Chọn vận tốc nước v = 0,7 m/s Bọt cao su nổi được gom bằng thanh gạn cặn, quá trình cào bọt rất dễ dàng vì khi hạt cao su nổi lên kết dính thành từng mảng. Trong bể gạn mủ, sử dụng hai bơm chìm hoạt động luân phiên để bơm nước thải đến bể điều hòa - Công suất bơm: QHg ρ 0,023 10 1000 9,81 NkwHP maxn 2,8() 3,8() 1000 η1000 0,8 Trong đó: Qmax : lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày; 3 3 Qmax = 83,2 (m /h) = 0.023(/)ms; H: cột áp bơm chọn 10m 3 ρn : khối lượng riêng của nước; ρn = 1000 kg/m ; g: gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s2; - Đường kính ống: 60
  71. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận 4441,6 Q Dmmm 0,14()140() 360036000,7 v Chọn ống nhựa PVC có đường kính  = 140 mm Bảng 4.4 : Thông số thiết kế bể gạn mủ Tên thông số Đơn vị Số liệu dùng thiết kế Chiều dài ngăn m 4,5 Chiều rộng ngăn m 4 Chiều cao ngăn m 3,5 Thể tích 1 ngăn m3 63 Thời gian lưu giờ 6 4.1.4. Bể điều hòa Thông số đầu vào Thông số đầu ra BODvào : 2340 mg/l BODra : 2106 mg/l ( E = 10% ) CODvào : 3800 mg/l CODra : 3610 mg/l ( E = 5% ) SSvào : 362,9 mg/l SSra : 344,755 mg/l ( E = 5% ) Tổng Nitovào: 267 Tổng Nitora: 253,65 (E = 5%) Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa Chọn thời gian lưu: t = 8h - Thể tích bể điều hòa: 3 Vtt Q h t 41,6 8 332,8 m Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 6,5m 61
  72. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Chọn chiều cao bảo vệ của bể hbv = 0,5m - Chiều cao bể điều hòa: H= hc + hbv = 6,5 + 0,5 = 7m - Diện tích bể V 332,8 Fm tt 47,5 2 h 7 Chọn kích thước bể điều hòa: L B = 8m 7m 3 Vậy thể tích xây dựng của bể điều hòa: L B H = 8 7 7 = 392 m - Đường kính ống: 44 Q 41,6 Dmmm 0,14( )140() 36003600 v 0,7 Chọn ống nhựa PVC có đường kính  = 140 mm Tính toán thiết bị khuấy trộn trong bể điều hòa Chọn 2 máy khuấy cơ khí chìm. Sử dụng tuabin 6 cánh đặt nằm ngang so với mặt bằng của bể để hòa trộn lượng cặn trong bể. Đường kính cánh khuấy: chọn D = 1m (D ≤ ½ chiều rộng bể). Trong bể đặt 2 tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tấm chắn 3.3m, chiều rộng 0.2m,chiều dài bằng 1.5m - Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h = 1m (h= D đường kính cánh khuấy). B - Chiều rộng bản cánh khuấy : B= 0.2m ( 0,2 ) D Năng lượng cần thiết để chúng chuyển động trong nước: 3 3 5 100 5 P K n D 1,65 1000 1 7,6( KW ) 60 62
  73. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận Trong đó: P: năng lượng cần thiết (kW). Ρ: khối lượng riêng của nước 0.001Kg/m3 D: đường kính cánh khuấy ( D= 1m) n = 100 vòng/phút, chọn kiểu cánh khuấy làm bẳng thép không gỉ. K = 1.65, hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy, lấy theo số liệu của Rushton. Hiệu suất của động cơ η = 0.8, vậy công suất của động cơ 7,6 PKWHP 9,5()13() 0,8 Chọn máy khuấy chìm cho công suất mỗi máy chọn P = 13 HP  Tính bơm nước thải từ bể điều hòa vào bể tuyển nổi Lưu lượng nước thải 1000m3/ngày = 0,011 m3/s Áp dụng phương trình Bernuli cho mặt cắt nước ở bể điều hòa và mặt cắt nước ở bể tuyển nổi Ta có cột áp của bơm : Hb : Z h ( mH2O ) Trong đó : Z = 4 mH2O h = 4 mH2O Hb = 4+4= 8 mH2O Công suất bơm : 63
  74. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Suối Kè giai đoạn 2 công suất 1000m3/ngày đêm. Xã Gia Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận ρ 0,011810009,81 N = n 1()1,36()kwHP η10000,8 Chọn công suất bơm : 1,5 (Hp) Chọn 2 bơm chìm 1 bơm hoạt động 1 bơm dự phòng Bảng 4.5 : Thông số thiết kế bể điều hòa Tên thông số Đơn vị Số liệu dùng thiết kế Chiều dài ngăn m 8 Chiều rộng ngăn m 6 Chiều cao ngăn m 7 Thời gian lưu giờ 8 Máy khuấy chìm cái 2 4.1.5. Bể tuyển nổi Thông số đầu vào Thông số đầu ra BODvào : 2106 mg/l BODra : 947,7 mg/l ( E = 55% ) CODvào : 3610 mg/l CODra : 1805 mg/l ( E = 50% ) SSvào : 344,755 mg/l SSra : 86,188 mg/l ( E = 75% ) 64