Tải bản đầy đủ

tính toán thiết kế hệ thống nước thải cho nhà máy sản xuất chiếu nhựa và dây chun xuất khẩu

Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề:
Trong thời đại ngày nay, môi trường sống là một trong những vấn đề đang
được rất nhiều ngành, nhiều cấp quan tâm. Vấn đề này không tự nó sinh ra mà
nguyên nhân chính là do nhu cầu cuộc sống con người.
Ở Việt Nam, trong giai đoạn hiện nay nền kinh tế thò trường làm động lực
thúc đẩy nhòp điệu kinh tế từng bước nhảy vọt, mà đặc biệt là ngành công nghiệp
phát triển. Bên cạnh đó, các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp liên tiếp nhau
được hình thành. Do đó, kéo theo các vấn đề về môi trường như: không khí, chất
thải rắn, nước thải… Đặc điểm quan trọng nhất hiện nay là vấn đề nước thải, vì hiện
nay khâu quản lý các vấn đề môi trường của nhà nước ta chưa được chặt chẽ đối
với doanh nghệp. Do đó, hầu hết các nhà máy, xí nghiệp hiện nay đều chưa có hệ
thống xử lý nước thải, nếu có thì họ cũng xử lý chưa đạt tiêu chuẩn của nhà nước.
Cho nên việc xây dựng nhà máy nước thải riêng cho từng nhà máy, xí nghiệp là
điều nên làm khi tiến hành xây dựng nhà xưởng. Áp dụng vấn đề này với nhà máy
sản xuất chiếu nhựa và dây thun xuất khẩu thuộc công ty TNHH – SXTM Khánh
Thuận ta thấy việc cần thiết là phải tiến hành thiết kế, xây dựng hệ thống xử lý
nước thải cho nhà máy này.
Vì thế, đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy sản

xuất chiếu nhựa và dây thun xuất khẩu – Công ty TNHH – SXTM Khánh Thuận
lưu lượng 50 m
3
/ngày đêm” được thực hiện nhằm góp phần làm giảm thiểu hàm
lượng ô nhiễm của nước thải trước khi thải vào môi trường sống chung cũng như có
thể hạn chế bớt vấn đề môi trường hiện nay.
SVTH: Cao Siêu Việt 1
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
1.2. Mục tiêu nghiên cứu:
Đề tài được thực hiện với 3 mục tiêu chính:
• Khảo sát và nghiên cứu thực trạng, đặc tính của nước thải phát sinh trong
nhà máy.
• Đề xuất công nghệ và tính toán – thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho phù
hợp với điều kiện thực tế của nhà máy.
• Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945:2005).
1.3. Nội dung nghiên cứu:
• Tìm hiểu hoạt động của Nhà máy;
• Phân tích dòng thải từ qui trình sản xuất;
• Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp;
• Tính toán thiết kế phương án xử lý nước thải hoàn chỉnh.
1.4. Phương pháp thực hiện:
Đề tài nghiên cứu bằng các phương pháp sau:
• Nghiên cứu tư liệu: Thu thập tài liệu, số liệu, đáng giá tổng quan về công
nghệ sản xuất, khả năng gây ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải của nhà
máy sản xuất chiếu nhựa và dây thun xuất khẩu Khánh Thuận;
• Thu thập, phân tích tổng hợp dữ liệu để tính toán và thiết kế các công trình
đơn vò;
• Phương pháp so sánh: phương pháp này nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước
thải đầu vào và ra theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5945:2005);
• Phương pháp phân tích chi phí lợi ích: đánh giá hiệu quả kinh tế trong quá
trình xử lý nước thải của các phương pháp xử lý.
1.5. Phạm vi nghiên cứu:
Với mục tiêu nghiên cứu đã được xác đònh, đề tài chỉ được giới hạn trong
phạm vi tìm hiểu tính chất, lưu lượng nước thải để từ đó tính toán – thiết kế hệ
SVTH: Cao Siêu Việt 2
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
thống xử lý nước thải cho phù hợp với nhà máy sản xuất chiếu nhựa và dây thun
xuất khẩu Khánh Thuận.
1.6. Ý nghóa của đề tài:
Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở thu thập số liệu, nghiên cứu thực trạng


nguồn thải, tính chất nước thải tại nhà máy sản xuất chiếu nhựa và dây thun xuất
khẩu Khánh Thuận để từ đó đưa ra hệ thống xử lý nước thải cho phù hợp.
Kết quả tính toán – thiết kế hệ thống xử lý nước thải của đề tài có thể làm
cơ sở cho nhà máy Khánh Thuận tham khảo để đầu tư xây dựng vào thực tế.
SVTH: Cao Siêu Việt 3
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.1. Phương pháp xử lý cơ học:
Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất
không tan (rác, cát nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải;
điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
Các công trình xử lý cơ học xử lý nước thải thông dụng:
2.1.1. Song chắn rác:
Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại
các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước
lớn như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo
vệ các công trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn.
Hình 2.1: Song chắn rác cơ giới
Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành 2 loại:
∗ Song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 ÷100mm.
SVTH: Cao Siêu Việt 4
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
∗ Song chắn mòn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 ÷25mm.
2.1.2. Lưới lọc
Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành
phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước
mắt lưới từ 0,5÷1,0mm.
Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay
còn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dóa.
2.1.3. Bể lắng cát
Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể
lắng đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ
thủy tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bò cơ khí dễ bò
mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại:
∗ Bể lắng cát ngang
Hình 2.2: Bể lắng cát ngang
∗ Bể lắng cát thổi khí
∗ Bể lắng cát ly tâm
SVTH: Cao Siêu Việt 5
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
2.1.4. Bể tách dầu mỡ
Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công
nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Các chất này
sẽ bòt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học…và chúng cũng
phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên
men cặn.
2.1.5. Bể điều hòa
Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý
ổn đònh, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng
của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Bể
điều hòa có thể được phân loại như sau:
∗ Bể điều hòa lưu lượng
∗ Bể điều hòa nồng độ
∗ Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ.
2.1.6. Bể lắng
Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên
tắc trọng lực. Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Quá trình lắng tốt có thể loại
bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước thải. Vì vậy đây là quá trình quan trọng
trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để có
thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học.
Bể lắng được chia làm 3 loại:
SVTH: Cao Siêu Việt 6
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
∗ Bể lắng ngang (có hoặc không có vách nghiêng):
Hình 2.3: Bể lắng ngang
∗ Bể lắng đứng: mặt bằng là hình tròn hoặc hình vuông. Trong
bể lắng hình tròn nước chuyển động theo phương bán kính (radian).
∗ Bể lắng li tâm: mặt bằng là hình tròn. Nước thải được dẫn vào
bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.
2.1.7. Bể lọc
Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải
với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật
liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc
thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các
công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần q hiếm
có trong nước thải. Các loại bể lọc được phân loại như sau:
∗ Lọc qua vách lọc
∗ Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt
SVTH: Cao Siêu Việt 7
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
∗ Thiết bò lọc chậm
∗ Thiết bò lọc nhanh.
Hình 2.4 : Bể lọc
2.2. Phương pháp xử lý hoá học
2.2.1. Đông tụ và keo tụ
Phương pháp đông tụ-keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ
tương, độ bền tập hợp bò phá hủy, hiện tượng lắng xảy lắng.
Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hat keo phân tán có kích thước 1-100µm.
Để tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như:
 Phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O. Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở
20
0
C là 362 g/l. pH tối ưu từ 4.5-8.
 Phèn sắt FeSO
4
.7H
2
O.Độ hòa tan của phèn sắt trong nước ở 20
0
C là
265 g/l. Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9.
 Các muối FeCl
3
.6H
2
O, Fe
2
(SO
4
)
3
.9H
2
O, MgCl
2
.6H
2
O, MgSO
4
.7H
2
O, …
 Vôi.
SVTH: Cao Siêu Việt 8
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Khác với đông tụ, keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp
chất cao phân tử vào. Chất keo tụ thường sử dụng như: tinh bột, ester, cellulose, …
Chất keo tụ có thể sử dụng độc lập hay dùng với chất đông tụ để tăng nhanh quá
trình đông tụ và lắng nhanh các bông cặn. Chất đông tụ có khả năng làm mở rộng
phạm vi tối ưu của quá trình đông tụ, làm tăng tính bền và độ chặt của bông cặn, từ
đó làm giảm được lượng chất đông tụ, tăng hiệu quả xử lý. Hiện tượng đông tụ xảy
ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử
chất keo tụ bò hấp phụ theo các hạt lơ lửng. Khi hòa tan vào nước thải, chất keo tụ
có thể ở trạng thái ion hoặc không ion, từ đó ta có chất keo tụ ion hoặc không ion.
Hình 2.5: Quá trình tạo bông cặn của các hạt keo
2.2.2. Trung hòa
Nước thải của một số ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp hóa chất, do
các quá trình công nghệ có thể có chứa các acid hoặc bazơ, có khả năng gây ăn
mòn vật liệu, phá vỡ các quá trình sinh hóa của các công trình xử lý sinh học, đồng
thời gây các tác hại khác, do đó cần thực hiện quá trình rung hòa nước thải.
Các phương pháp trung hòa bao gồm:
SVTH: Cao Siêu Việt 9
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
∗ Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa
kiềm.
∗ Trung hòa dòch thải có tính acid, dùng các loại chất kiềm như:
NaOH, KOH, NaCO
3
, NH
4
OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa như CaCO
3
,
dolomit,…
∗ Đối với dòch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí
acid.
Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố:
∗ Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của chúng.
∗ Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng
hóa học.
2.2.3. Oxy hoá khử
Đa số các chất vô cơ không thể xử lý bằng phương pháp sinh hóa được, trừ
các trường hợp các kim loại nặng như: Cu, Zn, Pb, Co, Fe, Mn, Cr,…bò hấp phụ vào
bùn hoạt tính. Nhiều kim loại như : Hg, As,…là những chất độc, có khả năng gây
hại đến sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hóa khử. Có thể dùng các
tác nhân oxy hóa như Cl
2
, H
2
O
2
, O
2
không khí, O
3
hoặc pirozulite ( MnO
2
). Dưới tác
dụng oxy hóa, các chất ô nhiểm độc hại sẽ chuyển hóa thành những chất ít độc hại
hơn và được loại ra khỏi nước thải.
2.2.4. Điện hóa
Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: oxy hóa ở anod và khử ở catod. Xử
lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có lưu
lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc. Ưu điểm :
∗ Không cần pha loãng sơ bộ nước thải.
∗ Không cần tăng thành phần muối của chúng.
SVTH: Cao Siêu Việt 10
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
∗ Có thể tận dụng lại các sản phẩm quý chứa trong nước thải.
∗ Diện tích xử lý nhỏ.
Nhược điểm:
∗ Tốn kém năng lượng.
∗ Phải tẩy sạch bề mặt điện cực khỏi các tạp chất.
2.3. Phương pháp xử lý hóa lý
Trong dây chuyên công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được áp
dụng sau công đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các phương
pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược,…. Phương pháp
hóa ly đước sử dụng để loại khỏi dòch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ
và vô cơ hòa tan, có một số ưu điểm như:
Loại được các hợp chất hữu cơ không bò oxi hóa sinh học.
∗Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật.
∗Có thể thu hồi các chất khác nhau.
∗Hiệu quả xử lý cao và ổn đònh hơn.
2.3.1. Tuyển nổi
Là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia
của hai pha khí-nước và xảy ra khi có năng lượng tự do trên bề mặt phân chia,
đồng thời cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở
những nơi tiếp xúc khí-nước-
* Tuyển nổi dạng bọt: được sử dụng để tách ra khỏi nước thải các chất không
tan và làm giảm một phần nồng độ của một số chất hòa tan.
SVTH: Cao Siêu Việt 11
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
* Phân ly dạng bọt: được ứng dụng để xử lý các chất hòa tan có trong nước
thải, ví dụ như chất hoạt động bề mặt.
Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ, có thể
thu tạp chất. Phương pháp tuyển nổi được sử dụng nhiều trong các ngành công
nghiệp như: tơ sợi nhân tạo, giấy cellulose, thực phẩm,…
Hình 2.6: Bể tuyển nổi kết hợp với cô đặc bùn
2.3.2. Hấp phụ
Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất
hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tónh hoặc động
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghòch, nghóa là chất bò hấp phụ có
thể bò giải hấp và chuyển ngược lại vào chất thải. Các chất hấp phụ thường được sử
dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than
bùn, silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính,… và các chất hấp phụ này còn có khả
năng tái sinh để tiếp tục sử dụng.
2.3.3. Trích ly
Phương pháp tách chất bẩn hữu cơ hòa tan chứa trong nước bằng cách trộn lẫn
với dung môi nào đó, trong đó, chất hữu cơ hòa tan vào dung môi tốt hơn vào nước.
2.3.4. Trao đổi ion
SVTH: Cao Siêu Việt 12
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Các chất cấu thành pha rắn, mà trên đó xảy ra sự trao đổi ion, gọi là ionit.
Các ionit có thể có nguồn gốc nhân tạo hay tự nhiên, là hữu cơ hay vô cơ và có thể
được tái sinh để sử dụng liên tục. Được sử dụng để loại các ion kim loại trong nước
thải.
2.4. Phương pháp xử lý sinh học
Thực chất của phương pháp sinh học để xử lý nước thải là sử dụng khả năng
sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải.
Chúng chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan và những chất dễ phân hủy sinh học
thành những sản phẩm cuối cùng như : CO
2
, H
2
O,NH
4,..
Chúng sử dụng một số hợp
chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng nhằm
duy trì quá trình, đồng thời xây dựng tế bào mới.
Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ
bộ qua các quá trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý.
2.4.1. Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên
2.4.1.1. Ao hồ sinh học ( ao hồ ổn đònh nước thải)
Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa. Phương
pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chí phí hoạt động rẻ tiền,
quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao.Quy trình được tóm tắt như sau:
Nước thải→ loại bỏ rác, cát sỏi,..→ Các ao hồ ổn đònh→ Nước đã xử lý
∗Hồ hiếu khí
Ao nông 0,3-0,5m có quá trình oxi hoá các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các
vi sinh vật. Gồm 2 loại: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo.
∗Hồ kò khí
SVTH: Cao Siêu Việt 13
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Ao kò khí là loại ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật kò
khí hoạt động sống không cần oxy của không khí. Chúng sử dụng oxi từ các hợp
chất như nitrat, sulfat.. để oxi hoá các chất hữu cơ, các loại rượu và khí CH
4
,
H
2
S,CO
2
,… và nước. Chiều sâu hồ khá lơn khoảng 2-6m.
∗Hồ tùy nghi
Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hoà
tan có đều ở trong nước và phân hủy kò khí (chủ yếu là CH
4
) cặn lắng ở vùng đáy.
Ao hồ tùy nghi được chia làm 3 vùng:lớp trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là
vùng kò khí tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kò khí.
Chiều sâu hồ khoảng 1-1,5m
Hình 2.7: Hồ tùy nghi
∗Hồ ổn đònh bậc III
Nước thải sau khi xử lý cơ bản ( bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch để
xả vào nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III). Một trong các công trình
xử lý bậc III là ao hồ ồn đònh sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá.
2.4.1.2. Phương pháp xử lý qua đất
SVTH: Cao Siêu Việt 14
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Thực chất của quá trình xử lý là: khi lọc nước thải qua đất các chất rắn lơ lửng
và keo sẽ bò giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất này tạo ra một màng gồm rất
nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụ các chất
hữu cơ hòa tan trong nước thải. Những vi sinh vật sẽ xử dụng ôxy của không khí
qua các khe đất và chuyển hóa các chất hữu cơ thành các hợp chất khoáng.
• Cánh đồng tưới
• Cánh đồng lọc
Hình 2.8 : Xử lý nước thải bằng đất
2.4.2. Công trình xử lý sinh học hiếu khí.
Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí có thể kể đến hai quá trình cơ bản :
–Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lửng.
–Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính.
Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu như: bể Aerotank
bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dính
bám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay…
2.4.2.1. Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank
SVTH: Cao Siêu Việt 15
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của
vi sinh vật hiếu khí. Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt
nhân đế cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi
là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn có mầu nâu sẫm chứa các chất hữu
cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh
vật sống khác. Các vi sinh vật đồng hoá các chất hữu cơ có trong nước thải thành
các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử
dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng
lên nhanh. Như vậy các chất hữu cơ có trong nước thải được chuyển hoá thành các
chất vô cơ như H
2
O, CO
2
không độc hại cho môi trường.
Quá trình sinh học có thể diễn tả tóm tắt như sau :
Chất hữu cơ + vi sinh vật + ôxy ⇒ NH
3
+ H
2
O + năng lượng + tế bào mới
hay có thể viết :
Chất thải + bùn hoạt tính + không khí ⇒ Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư
Một số loại bể aerotank thường dùng trong xử lý nước thải:
∗Bể Aerotank truyền thống :
Xả bùn tươi
Nước thải
Tuần hoàn bùn hoạt tính
Bể
lắng
đợt 2
Bể Aerotank
nguồn tiếp nhận
Xả ra
Xả bùn hoạt
tính thừa
Bể
lắng
đợt 1
Hình 2.9: sơ đồ công nghệ đối với bể Aerotank truyền thống
∗Bể Aerotank tải trọng cao:
SVTH: Cao Siêu Việt 16
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Hoạt động của bể aerotank tải trọng cao tương tự như bể có dòng chảy nút,
chòu được tải trọng chất bẩn cao và cho hiệu suất làm sạch cũng cao, sử dụng ít
năng lượng, lượng bùn sinh ra thấp.
Nước thải đi vào có độ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500mg/l. tải trọng bùn
hoạt tính là 400 – 1000mg BOD/g bùn (không tro) trong một ngày đêm.
∗Bể Aerotank có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy (bể có
dòng chảy nút )
Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể do
đó nhu cầu cung cấp ôxy cũng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ. Ưu điểm :
- Giảm được lượng không khí cấp vào tức giảm công suất
của máy thổi khí.
- Không có hiện tượng làm thoáng quá mức làm ngăn cản sự
sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất chứa Nitơ.
- Có thể áp dụng ở tải trọng cao (F/M cao), chất lượng nước
ra tốt hơn.
∗Bể Aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn đònh (Contact
Stabilitation)
SVTH: Cao Siêu Việt 17
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Bể có 2 ngăn : ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh
Tuần hoàn bùn
Bể Aerotank
Ngăn tái sinh
bùn hoạt tính
Ngăn tiếp xúc
Bể
lắng
đợt 1
Nước thải
Xả bùn tươi
nguồn tiếp nhận
Bể
lắng
đợt 2
Xả bùn hoạt tính thừa
Xả ra
Hình 2.10 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc.
Ưu điểm của dạng bể này là bể Aerotank có dung tích nhỏ, chòu được sự dao
động của lưu lượng và chất lượng nước thải, có thể ứng dụng cho nước thải có hàm
lượng keo cao.
∗Bể thông khí kéo dài
Khi nước thải có tỉ số F/M ( tỉ lệ giữa BOD
5
và bùn hoạt tính-mgBOD
5
/mg bùn
hoạt tính) thấp, tải trọng thấp, thời gian thông khí thường là 20-30h
Tuần hoàn bùn hoạt tính
Bể Aerotank làm
thoáng kéo dài
20 -30 giờ lưu
nươc trong bể
Nước thải
Lưới chắn rác
Bể
lắng
đợt 2
Xả ra
nguồn tiếp nhận
Đònh kỳ xả bùn hoạt
tính thừa

Hình 2.11: Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thoáng kéo dài.
∗Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh :
SVTH: Cao Siêu Việt 18
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Xả bùn tươi
Bể
lắng
đợt 1
Nước thải
Xả bùn hoạt tính thừa
Tuần hoàn bùn
Bể
lắng
đợt 2
nguồn tiếp nhận
Xả ra
Máy khuấy bề mặt
Hình 2.12 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh.
Ưu điểm: pha loãng ngay tức khắc nồng độ của các chất ô nhiễm trong toàn
thể tích bể, không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp
dụng thích hợp cho loại nước thải có chỉ số thể tích bùn cao, cặn khó lắng.
∗Oxytank
Dựa trên nguyên lý làm việc của aerotank khuấy đảo hoàn chỉnh người ta
thay không khí nén bằng cách sục khí oxy tinh khiết
Hình 2.13: Oxytank
Ưu điểm:
- Hiệu suất cao nên tăng được tải trọng BOD
- Giảm thời gian sục khí
- Lắng bùn dễ dàng
- Giảm bùn đáng kể trong quátrình xử lý
SVTH: Cao Siêu Việt 19
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
2.4.2.2. Mương oxy hóa
Mương ôxy hóa là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh có
dạng vòng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dòch bùn
hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương.
2.4.2.3. Lọc sinh học – Biofilter
Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có
trong nước thải nhờ quá trình ôxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong
bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Có 2 dạng:
- Bể lọc sinh học nhỏ giọt: là bể lọc sinh học có vật liệu lọc
không ngập trong nước. Giá trò BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷
15mg/l với lưu lượng nước thải không quá 1000 m
3
/ngđ.
- Bể lọc sinh học cao tải: lớp vật liệu lọc được đặt ngập
trong nước. Tải trọng nước tới10 ÷ 30m
3
/m
2
ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ
giọt.
Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng có
chiều cao khá lớn.
SVTH: Cao Siêu Việt 20
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Hình 2.14 : Bể lọc sinh học nhỏ giọt
2.4.2.4. Đóa quay sinh học RBC ( Rotating biological contactors)
RBC gồm một loại đóa tròn xếp liền nhau bằng polystyren hay PVC. Những
đóa này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ. Trong khi vận hành, sinh
vật tăng trưởng sẽ dính bám vào bề mặt đóa và hình thành một lớp màng nhày trên
toàn bộ bề mặt ướt của đóa.
Đóa quay làm cho sinh khối luôn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và
với không khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối
trong điều kiện hiếu khí.
2.4.2.5. Bể sinh học theo mẻ SBR ( Sequence Batch Reactor)
SBR là một dạng của bể Aerotank. Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi
qua song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Ưu điểm
là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu
khí, thiếu khí và yếm khí.
Bể SBR hoạt động theo 5 pha:
– Pha làm đầy ( fill ): thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1-3 giờ.
Dòng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy.
Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm
lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tónh,
làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí.
− Pha phản ứng, thổi khí ( React ): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải
và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp ôxy vào nước và
khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải,
thường khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hóa có thể thực hiện,
SVTH: Cao Siêu Việt 21
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
chuyển Nitơ từ dạng N-NH
3
sang N-NO
2
2-
và nhanh chóng chuyển sang dạng N-
NO
3
-
− Pha lắng (settle): Lắng trong nước. Quá trình diễn ra trong môi trường
tónh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường
kết thúc sớm hơn 2 giờ.
− Pha rút nước ( draw): khoảng 0.5 giờ.
− Pha chờ : Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời
gian vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể.
Xả bùn dư là một giai đoạn quan trọng không thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên,
nhưng nó cũng ảnh hưởng lớn đến năng suất của hệ. Lượng và tần suất xả bùn
được xác đònh bởi năng sất yêu cầu, cũng giống như hệ hoạt động liên tục thông
thường. Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả bùn thường được thực hiện ở giai
đoạn lắng hoặc giai đoạn tháo nước trong. Đặc điểm duy nhất là ở bể SBR không
cần tuần hoàn bùn hoạt hoá. Hai quá trình làm thoáng và lắng đều diễn ra ở ngay
trong một bể, cho nên không có sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng và
không phải tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng để giữ nồng độ

Hình 2.15: Quá trình vận hành của bể SBR
2.4.3. Công trình xử lý sinh học kỵ khí
Phân hủy kỵ khí (Anaerobic Descomposotion) là quá trình phân hủy các chất
hữu cơ thành chất khí (CH
4
và CO
2
) trong điều kiện không có ôxy. Việc chuyển
hoá các axit hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng. Lượng chất hữu cơ
chuyển hoá thành khí vào khoảng 80 ÷ 90%.
SVTH: Cao Siêu Việt 22
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS. Nhiệt
độ thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 32 ÷ 35
o
C.
Ưu điểm nổi bật của quá trình xử lý kỵ khí là lượng bùn sản sinh ra rất thấp, vì
thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hơn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí.
Trong quá trình lên men kỵ khí, thường có 4 nhóm vi sinh vật phân hủy vật
chất hữu cơ nối tiếp nhau:
- Các vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic) phân hủy các chất
hữu cơ dạng polyme như các polysaccharide và protein thành các monomer. Kết
quả của sự “bẻ gãy” mạch cacbon này chưa làm giảm COD.
- Các monomer được chuyển hóa thành các axit béo (VFA)
với một lượng nhỏ H
2
. Các axit chủ yếu là Acetic, propionic và butyric với những
lượng nhỏ của axit Valeric. giai đoạn axit hóa này, COD có giảm đi đôi chút
(không quá 10%).
- Tất cả các axit có mạch carbon dài hơn axit acetic được
chuyển hóa tiếp thành acetac và H
2
bởi các vi sinh vật Acetogenic
2.4.3.1. Phương pháp kò khí với sinh trưởng lơ lửng
∗ Phương pháp tiếp xúc kò khí
Bể lên men có thiết bò trộn và bể lắng riêng
Quá trình này cung cấp phân ly và hoàn lưu các vi sinh vật giống, do đó cho
phép vận hành quá trình ở thời gian lưu từ 6 ÷ 12 giờ.
Cần thiết bò khử khí (Degasifier) giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bước phân ly.
Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lưu chất rắn được xác đònh là 10 ngày ở
nhiệt độ 32
o
C, nếu nhiệt độ giảm đi 11
o
C, thời gian lưu đòi hỏi phải tăng gấp đôi.
SVTH: Cao Siêu Việt 23
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
∗ Bể UASB ( upflow anaerobic Sludge
Blanket)
Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng
đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn)
và các chất hưũ cơ bò phân hủy.
Các bọt khí mêtan và NH
3
, H
2
S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí
để dẫn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2
pha lỏng và rắn. Sau đó ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông
bùn. Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó rất quan trọng khi vận hành UASB.
Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca
2+
để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và
5 ÷ 10 mg/l Fe
2+
để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ. Để duy trì lớp bông bùn
ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h.
Hình 2.16: Bể UASB
2.4.3.2. Phương pháp kò khí với sinh trưởng gắn kết
∗ Lọc kò khí với sinh trưởng gắn kết trên giá
mang hữu cơ (ANAFIZ)
Lọc kỵ khí gắn với sự tăng trưởng các vi sinh vật kỵ khí trên các giá thể. Bể
lọc có thể được vận hành ở chế độ dòng chảy ngược hoặc xuôi.
SVTH: Cao Siêu Việt 24
Thiết kế hệ thống XLNT NM Khánh Thuận GVHD: Th.S Lâm Vónh Sơn
Giá thể lọc trong quá trình lưu giữ bùn hoạt tính trên nó cũng có khả năng
phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong quá trình tiêu hóa.
∗ Lọc kò khí với lớp vật liệu giả lỏng trương nở
(ANAFLUX)
Vi sinh vật được cố đònh trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bởi dòng nước
dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ ttrong một đơn
vò thể tích là lớn nhất. Ưu điểm:
- Ít bò tắc nghẽn trong quá trình làm việc với vật liệu lọc.
- Khởi động nhanh chóng
- Không tẩy trôi các quần thể sin học bám dính trên vật liệu
- Có khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất
lỏng.
CHƯƠNG 3
SVTH: Cao Siêu Việt 25

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×