Xử lý nước thải nhà máy bia

Thảo luận trong 'VẬN HÀNH WWTP' bắt đầu bởi tieukiemhan, 7/9/08. Trả lời: 9 / Đọc: 12,743

  1. tieukiemhan

    Guest
    + Nơi ở:
    + Giới tính: Nữ
  2. hongquy8683, 18/3/09
    @tieukiemhan:
    PHẦN I - TỔNG QUAN TÀI LIỆU

    I - KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI NƯỚC THẢI
    I.1. Khái niệm nước thải
    Nước thải là nước sau khi đã được sử dụng với các mục đích khác nhau.

    I.2. Phân loại nước thải
    Một trong các cách phân loại nước thải là có thể phân loại nước thải theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Theo cách phân loại này, có các loại nước thải sau:
    • Nước thải sinh hoạt.
    Là nước thải được thải từ các khu dân cư, khu hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác.
    • Nước thải công nghiệp và dịch vụ:
    Là nước thải được thải từ các quá trình công nghệ hay dịch vụ có xử dụng nước và thành phần của nước thải phụ thuộc vào công nghệ hay dịch vụ.
    • Nước thải của sản xuất nông nghiệp:
    Thường là nước tưới tiêu trong trồng trọt hay nước từ các khu vực chăn nuôi và trồng trọt: chất hữu cơ, phân hoá học, thuốc trừ sâu.
    • Nước thải bệnh viện:
    Số lượng vi sinh vật lớn và đa dạng, nhiều vi sinh vật gây bệnh đặc biệt là các bệnh truyền nhiễm, các hoá chất độc hại, nguy hiểm và có thể có phóng xạ.
    • Nước từ các hoạt động thương mại như chợ chứa nhiều chất hữu cơ v à rác.
    • Nước mưa nhiễm bẩn:
    Độ ô nhiễm của nước mưa phụ thuộc vào độ ô nhiễm của môi trường không khí, bề mặt khu vực có nước chảy tràn.

    II - CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
    Có thể phân loại các phương pháp xử lý nước thải theo đặc tính xử lý như : Xử lý cơ học, xử lý hóa học, xử lý sinh học.
    Tùy tính chất của từng loại nước thải mà trong qui trình xử lý, có thể kết hợp các phương pháp trên để đạt yêu cầu xử lý với hiệu quả cao.

    II.1. Phương pháp xử lý cơ học
    Gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó. Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
    Các phương pháp và thiết bị sử dụng trong xử lý cơ học :
    • Song chắn rác : Giúp ngăn chặn các vật cứng, vật nổi đi vào máy bơm, vào các bể xử lý công đoạn sau.
    • Bể lắng : giúp loại bỏ các cặn nặng gây cản trở cho các quá trình sinh học trong các bể xử lý sinh học.
    • Bể tuyển nổi và vớt bọt : giúp loại bỏ dầu mỡ và các chất hoạt động bề mặt gây cản trở cho các quá trình oxy hóa và khử mầu.
    • Bể lọc : giúp loại bỏ cặn lơ lửng, làm nước trong trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.
    • Bể điều hòa : để pha loãng và đồng nhất nồng độ các chất trong nước thải cho phù hợp trước khi xử lý.

    II.2. Phương pháp hoá học
    Các phương pháp xử lý nước thải gồm có: Trung hoà, oxy hoá và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hoá học nên là phương pháp gây ô nhiễm thứ cấp. Người ta sử dụng phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín. Đôi khi phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này là phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước.
    Các phương pháp sử dụng trong xử lý hóa học :
    • Phương pháp trung hòa : Dùng các tác nhân hóa học hay trộn lẫn nước thải để đưa PH về khoảng 6,5  8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo.
    • Phương pháp oxy hóa khử : Dùng các chất oxy hóa mạnh để chuyển các chất độc hại trong nước thải thành dạng ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước.

    II.3. Phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học
    Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, có trong nước thải. Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa, trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước.
    Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch (có thể là gần như hoàn toàn) các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do vậy, trong xử lý sinh học, người ta phải loại bỏ các tạp chất thô ra khỏi nước thải trong các công đoạn xử lý trước đó. Đối với các tạp chất vô cơ có trong nước thải thì phương pháp xử lý sinh học có thể khử các chất sunfit, muối amôn, nitrat… - các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí CO2, nước, khí N2, ion sunfat…
    II.3.1. Điều kiện của nước thải có thể xử lý sinh học
    Để cho quá trình chuyển hoá vi sinh vật xảy ra được thì vi sinh vật phải tồn tại được trong môi trường xử lý. Muốn vậy thì được xử lý sinh học phải thoả mãn các điều kiện sau:
    • Nước thải không có chất độc với vi sinh vật như các kim loại nặng, dẫn xuất phenol và cyanua, các chất thuộc loại thuốc trừ sâu và diệt cỏ hoặc nước thải không có hàm lượng axit hay kiềm quá cao, không được chứa dầu mỡ.
    • Trong nước thải, hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân huỷ so với các chất hữu cơ chung phải đủ lớn, điều này thể hiện qua tỷ lệ giá trị hàm lượng BOD/COD 0,5.
    II.3.2. Nguyên lý của quá trình oxi hoá sinh học
     Cơ chế của quá trình:
    Quá trình oxi hoá sinh hoá các chất hữu cơ trong môi trường nước thải chính là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ của các vi sinh vật.
    Quá trình này gồm 3 giai đoạn, diễn ra với tốc độ khác nhau nhưng có quan hệ chặt chẽ với nhau:
     Giai đoạn khuyếch tán chất hữu cơ từ nước thải tới bề mặt các tế bào vi sinh vật. Tốc độ của giai đoạn này do quy luật khuyếch tán và trạng thái thuỷ động của môi trường quyết định.
     Giai đoạn chuyển các chất hữu cơ đó qua màng bán thấm của tế bào do sự chênh lệch bên trong và bên ngoài của tế bào.
     Giai đoạn chuyển hoá sinh hoá các chất trong tế bào vi sinh vật để tạo ra năng lượng, tổng hợp tế bào mới và có thể tạo ra các chất mới.
    II.3.3. Tác nhân sinh học trong quá trình xử lý
    Vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học là vi sinh vật. Hệ vi sinh vật trong nước nói chung và trong nước thải nói riêng rất đa dạng và phong phú, phụ thuộc vào bản chất của nước và nước thải cũng như các điều kiện về môi trường. Thường tron nước thải có chứa nhiều loài: vi khuẩn, nguyên sinh động vật, prôtza…
    Vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải được xử dụng chủ yếu dưới hai dạng:
    • Bùn Hoạt tính:
    Là huyền phù vi sinh vật trong nước thải dưới dạng bông màu nâu vàng có kích thước 3-5 m. Bông này khi tụ hợp lại vơi nhau thì dễ lắng. Bùn hoạt tính có cấu tạo gồm các vi sinh vật, vi khuẩn, các nguyên sinh động vật protoza… phát triển thành sinh khối nhày và chắc.
    Hoạt tính của vi sinh vật là kết quả của sự vận chuyển oxi vào bông sinh học. Trong điều kiện khuấy trộn và làm thoáng ở bể với bùn hoạt tính thông thường bông sinh học có một lớp phủ trên bề mặt được gọi bề mặt hiếu khí. Tính chất lắng và nén của bùn hoạt tính là hai chỉ tiêu chính để đánh giá sự thành công của phương pháp xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính. Việc tạo bông liên quan chặt chẽ tới tốc độ phát triển của vi sinh vật và phụ thuộc vào bản chất của chất ô nhiễm, nồng độ oxi hoà tan và mức độ chảy rối.
    • Màng sinh học ( Màng sinh vật)
    Màng sinh học là một hệ thống vi sinh vật phát triển trên bề mặt các vật liẹu xốp, tạo thành màng dày 13 mm. Màng sinh học cũng bao gồm các vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật…
    Quá trình xảy ra ở màng sinh học thường được xem như quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu và yếm khí. Khi dòng nước thải chảy trên lớp màng sinh vật, các chất hữu cơ và oxi hoà tan khuyếch tán qua màng và ở đó diễn ra các quá trình trao đổi chất. Sản phẩm của quá trình trao đổi chất thải ra ngoài qua màng. Trong suốt quá trình, oxi hoà tan luôn được bổ sung từ không khí. Theo thời gian, màng sinh học đầy dần lên, sau một thời gian màng bung ra và được thay thế bằng một lớp màng khác.
    III.3.4. Các phương pháp sinh học xử lý nước thải
    III.3.4.1. Phương pháp hiếu khí
    Sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí, để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxi liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 200C  400C.
    Phương trình sinh hoá tổng quát các phản ứng oxi hoá sinh hoá ở điều kiện hiếu khí:
    (1)
    (2)
    Ưu điểm của phương pháp hiếu khí :
    • Thời gian xử lý nhanh
    • Tải trọng lớn (do tốc độ xử lý nhanh)
    • Xử lý triệt để BOD hơn phương pháp yếm khí
    • Khử Nitơ trong nước thải tốt hơn phương pháp yếm khí
    Nhược điểm của phương pháp hiếu khí :
    • Lượng bùn phát sinh lớn
    • Yêu cầu BOD đầu vào nhỏ (500 mg/l)
    • Khó phân hủy được một số chất béo, Protein, và chất rắn hữu cơ lơ lửng
    • Trong điều kiện tự nhiên, xử lý hiệu quả không cao do thiếu oxy
    • Trong điều kiện nhân tạo, tốn nhiều năng lượng cho sục khí, khuấy đảo
    Các công nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí :
    • Cánh đồng tưới
    • Cánh đồng lọc
    • Hồ sinh học
    • Lọc sinh học hiếu khí
    • Bể Aeroten

    III.3.4.2. Phương pháp yếm khí
    Phương trình sinh hóa tổng quát quá trình phân hủy yếm khí tạo CH4 :

    Ưu điểm của phương pháp yếm khí :
    • Lượng bùn phát sinh nhỏ
    • Có thể xử lý BOD đầu vào lớn (>500 mg/l)
    • Phân hủy được các chất béo, Protein, và chất rắn hữu cơ lơ lửng
    • Tạo ra khí biogas có thể dùng làm nhiên liệu
    Nhược điểm của phương pháp yếm khí :
    • Thời gian xử lý chậm
    • Thiết bị xử lý lớn
    • Cần duy trì ở dải nhiệt độ phù hợp
    • Xử lý không triệt để BOD
    • Khử Nitơ trong nước thải kém
    • Trong quá trình xử lý có sinh ra một số khí có mùi khó chịu
    Các công nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí :
    • Hồ yếm khí
    • Lọc sinh học yếm khí
    • Bể ủ khí metan
    • Bể UASB

    III - QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY YẾM KHÍ NƯỚC THẢI
    III.1. Cơ chế của quá trình
    Quá trình phân hủy yếm khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy. Phân hủy yếm khí gồm có 6 quá trình :
    • Thủy phân các polymer (1)
    o Thủy phân Protein (1A)
    o Thủy phân Polysaccarit (1B)
    o Thủy phân Lipid (1C)
    • Lên men các amino axit và đường (2)
    • Phân hủy kị khí các axit béo mạch dài và rượu (3)
    • Phân hủy kị khí các axit béo dễ bay hơi (trừ axit axetic) (4)
    • Hình thành khí metan từ axit axetic (5)
    • Hình thành khí metan từ CO2 và H2 (6)
    Các quá trình này có thể họp thành 3 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ :
    • Giai đoạn thủy phân :
    Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzym do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và chất không tan (như polysaccarit, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các axit amin, axit béo).
    Quá trình này xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất. Chất béo thủy phân rất chậm.
    • Giai đoạn lên men các axit hữu cơ :
    Các hợp chất hữu cơ đơn giản sản phẩm của quá trình thủy phân, các chất béo, polysacarit, protein… sẽ được lên men thành các axit hữu cơ như : axit axetic, lactic, propionic, butyric… và các chất trung tính như : rượu, andehit, axeton, các chất khí như : CO2, H2, H2S, NH3 và một lượng nhỏ khí indol, scatol… Sự hình thành các axit có thể làm pH giảmmạnh. Thành phần và tính chất của các sản phẩm phụ thuộc nhiều vào bản chất, thành phần của các chất ô nhiễm có trong nước thải, phụ thuộc vào khu hệ vi sinh vật cũng như vào điều kiện môi trường của quá trình hoạt động (to, pH…).
    Cơ chế của quá trình tạo axit trong phân hủy yếm khí được chia làm hai dạng chính.
    • Lên men tạo axit axetic :

    • Phân cắt axit béo phân tử lượng lớn bằng phản ứng oxy hóa khử kèm thủy phân :

    Trong quá trình lên men các axit hữu cơ, các axit amin sẽ được khử amin bằng quá trình khử hoạc thủy phân để tạo NH3 và NH4+, một phần sẽ được vi sinh vật sử dụng để tạo sinh khối, phần còn lại thường tồn tại dưới dạng có thể gây ức chế quá trình phân giải yếm khí.
    • Giai đoạn tạo khí Metan :
    Các sản phẩm hữu cơ thu được từ giai đoạn lên men sẽ được khí hóa nhờ các vi khuẩn metan hóa được gọi chung là vi khuẩn Methanogens. Các vi sinh vật này có đặc tính chung là chỉ hoạt động trong môi trường yếm khí nghiêm ngặt. Tốc độ sinh trưởng và phát triển của chúng chậm hơn nhiều so với tốc độ sinh trưởng của các vi sinh vật khác.
    Khí metan được hình thành chủ yếu theo hai cơ chế : Decacboxyl hóa và khử CO2 :
    • Decacboxyl hóa :
    CH3COOH CH4 + CO2
    4CH3CH2COOH 7CH4 + 5CO2
    2CH3(CH2)2COOH 5CH4 + 3CO2
    CH3CH2OH 3CH4 + CO2
    CH3COCH3 2CH4 + CO2
    70% khí metan được tạo thành theo cơ chế này.
    • Khử CO2 :
    CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O
    4NADH2 4NAD
    CO2 CH4 + 2H2O
    30% khí metan được tạo thành theo cơ chế này.

    Trong 2 giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ, COD trong dung dịch hầu như không giảm. COD chỉ giảm trong giai đoạn metan hóa.








































    Hình 1.1 : Sự biến đổi các dòng vật chất trong phân hủy yếm khí

    Sơ đồ trên mang ý nghĩa tương đối vì không phải tất cả vật chất hữu cơ được chuyển hóa thành CH4 mà còn khá nhiều vật chất hữu cơ tồn tại trong những sản phẩm trung gian và một phần không nhỏ được chuyển thành các loại khí khác nhau. Một phần các chất hữu cơ không được phân hủy.

    III.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
    • Nhiệt độ
    Khác với quá trình sinh học hiếu khí, các vi sinh vật trong xử lý yếm khí, nhất là vi khuẩn metan rất mẫn cảm với sự biến động của nhiệt độ môi trường. Quá trình phân hủy yếm khí phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ của quá trình xử lý. Quá trình phân hủy yếm khí thường được tiến hành ở hai chế độ : ưa ấm (30-40oC) và ưa nóng (55-60oC).
    • pH
    Các vi sinh vật trong phân hủy yếm khí hoạt động có hiệu qủ trong vùng pH trung tính 6,5-7,5 và tối ưu trong khoảng 7,0-7,2. Nhưng trong quá trình thủy phân, do tạo ra các axit hữu cơ nên pH có thể giảm xuống dưới mức 6,5. Do đó cần có sự điều chỉnh pH hoặc quá trình cấp liệu để đảm bảo pH yêu cầu.
    • Tải trọng hữu cơ đầu vào
    Do tốc độ của quá trình metan hóa chậm hơn so với quá trình thủy phân và lên men axit hữu cơ nên nếu tải trọng hữu cơ đầu vào quá cao sẽ làm giảm nhanh pH, đồng thời làm giảm hoạt động của các vi khuẩn metan hóa. Ngược lại, tải trọng hữu cơ quá thấp sẽ không đáp ứng đủ nhu cầu dinh dưỡng của vi sinh vật, dẫn đến quá trình xử lý không có hiệu quả cao.
    • Quá trình đảo trộn
    Đảo trộn có tác động rất lớn đến tốc độ của quá trình phản ứng. Một mặt đảo trộn sẽ nâng cao sự tiếp xúc giữa vi sinh vật và cơ chất, do vậy đẩy nhanh tốc độ phản ứng. Mặt khác, khuấy trộn còn làm các chất khí, sản phẩm của quá trình khí hóa thoát ra, hạn chế ảnh hưởng của chúng tới vi sinh vật.
    • Nồng độ các kim loại nặng
    Các kim loại nặng khác nhau có ảnh hưởng không giống nhau đến sự phát triển của các vi sinh vật yếm khí. Chúng có thể gây ngưng trệ hoàn toàn quá trình phản ứng.
    • Các tác nhân khác
    Một số tác nhân khác cũng có ảnh hưởng tới quá trình phân hủy yếm khí như : SO22-, SO42-, clorin, …









    PHẦN II: ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH XỬ LÝ
    I. Thông tin về nguồn nước thải cần xử lý
    I.1. Dây chuyền công nghệ và dòng thải



















    I.2. Phân tích đặc điểm nguồn nước thải
    Các nhà máy bia trên thế giới ngày nay đều dùng nguyên liệu là thóc malt (đại mạch nảy mầm) khoảng 70% và các loại bột như ngô, gạo, mạch(không phải malt ) khoảng 30%, ngoài ra còn dùng hoa houblon, các loại bột trợ lọc như diatomit, bentonit, v.v..
    Quá trình công nghệ bia gồm những công đoạn sau:
    • Nấu – đường hóa: Nấu bột và trộn với bột malt, cho thủy phân dịch bột thành đường, lọc bỏ bã các loại bột, bã hoa houblon. Nước thải của công đoạn này giàu các chất hidratcacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, các cục vón…cùng với các xác hoa, một ít tannin, các chất đắng, chất màu.
    • Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nước thải của công đoạn này rất giàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn.
    • Giai đoạn thành phẩm: Lọc, bão hòa CO2, chiết bock, đóng chai, thanh trùng. Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy chàn ra ngoài v.v..
    Nước thải của nhà máy bia gấp khoảng 6 lần so với bia thành phẩm, bao gồm:
    - Nước lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đường. Để bã trên sang lưới, nước sẽ tách khỏi bã.
    - Nước rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác.
    - Nước rửa chai và téc chứa
    - Nước rửa sàn,phòng lên men, phòng tang trữ
    - Nước thải từ nồi hơi
    - Nước vệ sinh sinh hoạt
    - Nước thải từ hệ thồng làm lạnh có chứa hàm lượng chlorit cao (tới 500mg/ lit), cacbon thấp.
    Nói chung nước thải trong các công đoạn sản xuất chứa nhiều các chất hữu cơ và có các chỉ số như sau:
    • BOD5 : Khoảng 1000 mg/l nếu không kịp tách men, chỉ số này sẽ cao hơn rất nhiều
    • COD/BOD: 1,6 – 1
    • pH: 5 – 11
    • Tải trọng BOD5: 500 kg/ngày ( với xí nghiệp có công suất 16 triệu lít/năm, khoảng 80.000 l/ngày)
    • BOD5 cho 1 lít bia: 6g
    Các chất hữu cơ ( các hợp chất hidratcacbon, protein, axit hữu cơ cùng các chất tẩy rửa) có nồng độ cao, nồng độ các chất rắn, thô hoặc kết lắng thấp.
    Nước thải rửa chai cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong công nghệ sản xuất bia. Về nguyên lý, chai để đóng bia được rửa qua các bước: Rửa với nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1-3% NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai, sau đó rửa sạch bằng nước nóng và nước lạnh. Do đó dòng thải của quá trình rửa chai có độ pH cao và làm cho dòng thải chung có giá trị pH kiềm tính.
    Tính chất của dòng thải được xác định:
     Chỉ số COD = 1800 mg/l
     Chỉ số BOD5 = 1500 mg/l
     Lượng N tổng số = 25 mg/l
     Lượng P tổng số = 5 mg/l
     pH = 6 – 9
     Lưu lượng Q = 600 m3/ngày.đêm
     SS = 250 (mg/l)

    I.3. Yêu cầu xử lý
    Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B theo TCVN 5945-1995 :
     Chỉ số COD  100 mg/l
     Chỉ số BOD  50 mg/l
     Hàm lượng N tổng số  6 mg/l
     Hàm lượng P tổng số  6 mg/l
     Lượng chất lơ lửng  100 mg/l
     pH = 6 – 9
     to  40oC
    II - LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
    Sau khi phân tích các đặc điểm của nguồn nước thải cũng như ưu, nhược điểm của 2 phương pháp xử lý sinh học hiếu khí và yếm khí, ta chọn phương pháp xử lý kết hợp qua hai bậc :
    - Bậc 1 : Xử lý yếm khí
    - Bậc 2 : Xử lý hiếu khí
    Chọn xử lý bậc 1 bằng phương pháp yếm khí vì các lý do sau :
     Hàm lượng BOD5 trong nước thải ban đầu cao (1500 mg/l) phù hợp với xử lý yếm khí hơn. Trong phân hủy yếm khí, phần lớn chất hữu cơ được phân hủy thành các khí bởi vậy lượng bùn phát sinh nhỏ hơn nhiều so với xử lý hiếu khí. Bùn phát sinh do phân hủy yếm khí ít hơn, nhầy hơn, dễ dàng tách nước hơn so với bùn hiếu khí.
     Trong nước thải có nhiều chất hữu cơ không tan hoặc ở dạng khó chuyển hóa, chỉ có thể phân hủy bằng phương pháp yếm khí.
    Xử lý yếm khí còn có nhiều ưu điểm như : ít tốn năng lượng cho sục khí như xử lý hiếu khí, khí metan tạo ra có thể dùng làm nguồn nhiên liệu, chi phí xử lý thấp… nhưng nó cũng còn những hạn chế như :
     Thời gian xử lý dài
     Không phân hủy được triệt để các chất hữu cơ như phân hủy hiếu khí (BOD của nước thải sau xử lý yếm khí chỉ giảm xuống được 80mg/l)
     Ít khử được nitơ
    Vì thế, ta bổ xung công đoạn xử lý bậc 2 bằng phương pháp hiếu khí nhằm khắc phục những hạn chế trên :
     Thời gian xử lý nhanh
     Tăng hiệu quả xử lý chất hữu cơ (giảm BOD xuống đạt tiêu chuẩn)
     Khử nitơ hiệu quả hơn
    Do công đoạn xử lý bậc 1 đã giảm cơ bản hàm lượng chất hữu cơ (90-95%) nên cũng khắc phục được hạn chế của xử lý hiếu khí ở công đoạn 2 là lượng bùn phát sinh giảm đáng kể.

    III - LỰA CHỌN THIẾT BỊ XỬ LÝ
    III.1. Thiết bị xử lý
    Chọn bể lắng sơ cấp và thứ cấp là loại bể lắng đứng, có ống phân phối trung tâm.
    Chọn thiết bị xử lý kị khí là bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) vì :
    - Hiệu suất xử lý cao
    - Kết cấu và vận hành đơn giản
    - Do vị trí dòng vào phun từ dưới lên, cùng với sự tạo khí trong quá trình hoạt động của bể nên lớp bùn có thể tự phân tán và tiếp xúc với chất nền mà không tốn năng lượng cho khuấy đảo.
    - Do sinh khối vi sinh vật được giữ lại trong bể, không mất đi theo dòng ra nên thời gian lưu bùn tăng, mật độ sinh khối trong bể cao, hiệu quả xử lý lớn hơn.
    - Do tính linh động của lớp bùn nên bể UASB không sợ bị tắc như các bể phân hủy yếm khí bằng vi sinh vật dính bám trên lớp đệm.
    - Trở lực nhỏ, ít tốn năng lượng cho bơm
    - Giá thành rẻ hơn các phương pháp yếm khí khác.
    Chọn thiết bị xử lý hiếu khí là bể aeroten vì :
    - Hiệu quả xử lý cao
    - Loại bỏ nốt Nitơ trong nước thải

    III.2. Bể lắng đứng
    Bể có thể xây bằng gạch hoặc bằng bêtông cốt thép, thường có mặt bằng hình tròn. Giữa bể có ống trung tâm đưa nước vào từ trên xuống, nước ra khỏi ống trung tâm sẽ tách cặn, nổi lên trên và ra ngoài qua máng thu xung quanh bể, cặn lắng xuống đáy bể và được định kỳ rút ra.
    Chú thích

    1. Máng dẫn nước vào
    2. ống trung tâm
    3. ống loe
    4. Tấm chắn
    5. ống hút bùn
    6. Máng thu nước ra
    7. ống dẫn nước ra
    Hình 2.1: Sơ đồ mặt cắt bể lắng đứng

    III.3. Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
    III.3.1. Cấu tạo bể UASB
    Bể có thể xây bằng gạch hoặc bằng bêtông cốt thép, thường có mặt bằng hình chữ nhật. Để tách khí khỏi nước thải, trong bể có gá thêm các tấm phẳng đặt nghiêng so với phương ngang ≥35o.

















    Hình 2.2: Sơ đồ mặt cắt bể UASB
    1 - Đường ống đẫn nước thải vào 2 - Bộ phận đo và chỉnh pH
    3 - Định lượng chất dinh dưỡng N,P nếu cần 4 - Vùng phản ứng yếm khí
    5 - Cửa tuần hoàn lại cặn lắng 6 - Tấm chắn khí
    7 - Cửa dẫn hỗn hợp bùn và nước sau khi tách khí 8 - Vùng lắng bùn
    9 - Máng thu nước 10 - Đường dẫn khí
    11 - Đường nước sau xử lý 12 - Thùng chứa khí
    13 - Ống dẫn khí đi sử dụng 14 - Ống dẫn bùn thải
    III.3.2. Hoạt động của bể UASB
    Nước thải sau khi điều chỉnh pH trong bể điều hòa, được dẫn theo ống dẫn vào hệ thống phân phối đều trên diện tích đáy bể. Nước thải từ dưới lên với vận tốc v = 0,60,9 m/h. Hỗn hợp bùn kị khí trong bể hấp thụ chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí (7080% metan, 2030% cacbonic) và nước. Các hạt bùn cặn bám vào các bọt khí được sinh ra và nổi lên bề mặt làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng. Khi hạt cặn nổi lên va phải tấm chắn (6) bị tách khỏi bọt khí và vỡ ra, khí thóat lên trên, cặn rơi xuống dưới. Hỗn hợp bùn nước đã tách hết khí qua cửa (7) vào ngăn lắng. Hạt bùn cặn trong ngăn lắng được lắng xuống dưới qua cửa (5) và tuần hoàn trở lại vùng phản ứng yếm khí. Nước trong được thu vào máng thu (9) bên trên và dẫn sang bể xử lý hiếu khí (xử lý cấp 2). Khí biogas được thu về thùng chứa rồi theo ống dẫn khí đốt đi ra ngoài.
    Bùn trong bể được hình thành hai vùng rõ rệt : ở chiều cao khỏang 1/4 tính từ đáy lên, lớp bùn hình thành do các hạt cặn keo tụ có nồng độ 57%; phía trên lớp này là lớp bùn lơ lửng có nồng độ 10003000 mg/l gồm các bông cặn chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống. Bùn trong bể là sinh khối đóng vai trò quyết định trong việc phân hủy và chuyển hóa chất hữu cơ. Nồng độ cao của bùn hoạt tính trong bể cho phép bể làm việc với tải trọng chất hữu cơ cao.
    Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc có hiệu quả đòi hỏi thời gian vận hành khởi động từ 3 đến 4 tháng. Nếu cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo metan trước với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thủy lực < 1/2 công suất thiết kế, thời gian khởi động có thể rút xuống còn 23 tuần.
    Lượng cặn dư bằng 0,150,2% lượng COD, tức bằng một nửa cặn được sinh ra so với khi xử lý hiếu khí. Cặn dư định kỳ xả ra ngoài và có thể tiếp tục đưa đi làm khô.
    Công trình xử lý UASB được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý nước thải có hàm lượng các chất ô nhiễm hữu cơ cao. Xử lý yếm khí thường không đạt được nồng độ đầu ra thấp do khi hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải giảm sẽ làm giảm khả năng trao đổi chât của vi sinh vật phân giải yếm khí .
    Bể UASB thường được bố trí trước các hệ thống xử lý hiếu khí để làm giảm hàm lượng chất ô nhiễm đến nồng độ thích hợp trước khí tiến hành xử lý hiếu khí. Tốc độ dòng nước chuyển động đi lên trong hệ thống phải được tính toán để quá trình xử lý được vận hành tốt, thông thường vận tốc của dòng nước chuyển động đi lên vào khoảng 0,6 đến 0,9 (m/h).


    IV - SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
    IV.1. Sơ đồ dây chuyền





    Hình 2.2 : Sơ đồ dây chuyền xử lý nước thải

    IV.2. Thuyết minh
    Nước thải qua song chắn rác được tách bỏ rác, đổ vào bể điều hòa, có tác dụng điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ các chất trong nước thải, ngoài ra, trong bể còn tiến hành quá trình trung hòa nước thải và tăng tính đệm của nước thải. Nước thải tiếp tục qua bể lắng sơ cấp để loại bỏ các cặn mịn rồi vào bể UASB, nước thải sẽ được xử lý cấp 1 bằng phương pháp kị khí và sinh khí metan trong bể này. Sau đó, nước chuyển sang bước xử lý cấp hai bằng phương pháp hiếu khí trong bể aeroten có sục khí. Nước ra khỏi bể aeroten được cho qua bể lắng thứ cấp để loại bỏ bùn hoạt tính bị cuốn theo nước. Bùn hoạt tính sau lắng được đưa vào bể thu bùn, một phần cho hồi lưu lại bể aeroten, phần bùn dư còn lại được nén, phơi để tách nước rồi đem làm phân bón. Nước tách bùn được đổ trở lại bể điều hòa.

    • Song chắn rác – Lưới chắn rác
    Nước thải của các công đoạn chế biến được thu gom chảy vào hệ thống xử lý nước thải dẫn qua song chắn rác và lưới chắn rác. Đây là nơi xử lý sơ bộ nhằm giữ làm các vật thô như : que vụn, rẻ rách, vỏ đồ hộp, giấy bao bì, mẩu gỗ, đá vụn... Kích thước của khe lưới chắn rác nhỏ hơn so với kích thước song chắn rác để có thể loại bớt được cát hạt có kích thước nhỏ hơn .

    • Bể điều hoà lưu lượng
    Việc bố trí bể điều hoà lưu lượng là rất cần thiết. Nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ theo đường ống dẫn chảy tự động sang bể điều hoà lưu lượng để duy trì dòng thải ổn định gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra. Ngoài ra, bể điều hoà sẽ kết hợp khuấy trộn nhằm mục đích san bằng cả lưu lượng và nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải; giúp cho quá trình xử lý sinh học được vận hành liên tục và ổn định. Trong quá trình này sẽ kết hợp tuyển nổi, tách một số tạp chất nổi như chất béo, chất hoạt động bề mặt gây cản trở cho các quá trình xử lý sinh học.

    • Bể lắng sơ cấp
    Công đoạn xử lý này nhằm loại bỏ một phần hạt rắn nhằm ổn định hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải trước khi tiến hành xử lý sinh hoc. Việc tách một phần các hợp chất cặn ở giai đoạn này sẽ giúp cho hàm lượng cặn trở nên ổn định, loại được các thành phần không có lợi cho vi sinh vật phát triển, đảm bảo quá trình xử lý sinh học đạt hiệu quả cao.

    • Bể xử lý yếm khí UASB
    Bể xử lý yếm khí UASB có hiệu quả xử lý rất tốt, đặc biệt đối với nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ cao. Việc thiết kế và vận hành dễ dàng, phù hợp với điều kiện nhiệt độ ấm (30 – 40 oC). Với hàm lượng COD = 1800 (mg/l), BOD5 =1500 (mg/l) thích hợp cho xử lý yếm khí.

    • Bể Aeroten
    Bể Aeroten chỉ hoạt động hiệu quả với hàm lượng chất ô nhiễm không cao. Nhưng nó lại xử lý triệt để các chất thải hữu cơ đến nồng độ thấp. Do đó thiết bị xử lý hiếu khí được bố trí ngay sau thiết bị xử lý yếm khí sẽ đảm bảo cho nước thải có đủ tiêu chuẩn thải ra nguồn tiếp nhận.

    • Bể lắng thứ cấp
    Chức năng bể lắng đứng cấp hai là tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp nước thải, làm cho nguồn nước đạt đủ độ trong và chảy tiếp sang bể tiếp xúc, đồng thời làm đặc bùn ở đáy bể đến nồng độ mong muốn để tuần hoàn một phần trở lại bể Areoten.

    Nước thải sau khi được xử lý làm trong được xả vào mương tiếp nhận.

    • Máy ép bùn - Bể chứa bùn
    Bùn thải chứa nhiều vi sinh vật, có hàm lượng ding dưỡng khoáng cao. Do đó bùn được xử lý để phục vụ cho nông nghiệp là rất tốt. Bùn ở bể lắng cấp một và hai được tháo chảy tự động do áp lực thuỷ tĩnh vào bể chứa. Từ bể chứa, bùn được đưa sang máy ép bùn băng tải.
    Mục đích của ép bùn :
     Giảm khối lượng vận chuyển bùn ra bãi thải hay nơi sản xuất phân vi sinh
     Cặn khô dễ dàng đưa đi chôn lấp hay cải tạo đất hơn cặn dạng nước
     Hạn chế lượng nước thải có thể ngấm vào nơi tiếp nhận
     Giảm được mùi khó chịu và gây độc hại cho môi trường



    PHẦN III - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

    • Một số ký hiệu thường dùng
    Q : Lưu lượng nước thải (m3/ngày); (m3/h);
    S : Nồng độ BOD (mg/l) ;
    SS : Nồng độ chất rắn lơ lửng (mg/l) ;
    t: Thời gian lưu (ngày), (giờ );
    Tk : Tải trọng khối (kgBOD/m3.ngày);
    F : Tiết diện (m2);
    V : Thể tích (m3);
    G : Khối lượng (kg);
    v: Vận tốc (m/s);
    X : Hàm lượng sinh khối (mg/l) ;
    N , P : Hàm lượng nitơ, phot pho tổng (mg/l) ;
    D,d : Đường kính (m);
     : Tỷ trọng (kg/m3);
    g : Gia tốc trọng trường (m/s2);
     : Khả năng sử dụng BOD của vi sinh vật phân giải yếm khí (mgBOD/mg.ngày);
     : Hệ số chuyển BOD thành sinh khối (mg/mgBOD.ngày);
     : Hệ số tự huỷ yếm khí của bùn (1/ngày);
     : Hệ số khí hoá của bùn yếm khí (m3/kg) ;

    I - BỂ LẮNG SƠ CẤP
    Lưu lượng của dòng thải từ nhà máy là : 600 (m3/ngày.đêm), như vậy lượng nước thải là không lớn. Mục đích của bể lắng cấp một chủ yếu nhằm loại các cặn thô và một phần cặn dạng lơ lửng (d = 0,1 mm) và một số chất dạng nổi trước khi tiến hành giai đoạn xử lý sinh học .
    Các hạt cặn có kích thước d = 0,1 mm có thể tiến hành lắng trọng lực dễ dàng. Thiết bị xử lý sơ bộ ở công đoạn này là bể lắng đứng dạng hình trụ đáy chóp có tháo cặn dưới đáy. Bể lắng dạng này có hiệu suất không cao nhưng thích hợp với dòng thải dưới 2000 (m3/ngày).
    Nước thải được đường ống dẫn vào ống trung tâm và chyển động xuống dưới. Phần nước thải và cặn lơ lửng sẽ chuyển động xuống dưới ống trung tâm. Khi nước thải ra khỏi ống trung tâm sẽ chuyển động đi lên và đi vào các máng thu. Bùn cặn được lắng xuống đáy bể.
    Các thông số cần thiết kế và tính toán cho bể lắng:
    - Kích thước bể lắng
    - Thời gian lưu của nước thải
    - Hiệu quả xử lý
    - Tải trọng của bể lắng
    - Tải trọng máng thu .

    I.1. Vận tốc giới hạn
    Khi thiết kế bể lắng, để đảm bảo cho các hạt cặn không bị dòng nước kéo khỏi bể lắng, ta phải tiến hành kiểm tra vận tốc của dòng nước gần máng thu không vượt quá vận tốc giới hạn :
    (m/s) (II - 48)
    vh : Vận tốc giới hạn vùng lắng (m/s).
    k : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn : Chọn k = 0,06
     : Tỷ trọng của hạt cặn (kg/m3) : Chọn  = 1,25 (tấn/m3 )
    g : Gia tốc trọng trường (m/s2) : g = 9,8 (m/s2)
    d : Đường kính tương đương của hạt (m)
    Các hạt cặn có đường kính trung bình : d = 0,1 (mm);( cần loại khỏi dòng nước thải).
    f: Hệ số mát phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và số Raynold của hạt khi lắng. Chọn f = 0, 025.
     Vận tốc giới hạn :
    (m/s)
    Vận tốc của dòng nước chuyển động về máng thu phải nhỏ hơn vận tốc giới hạn nhằm tránh sự kéo theo cặn ra khỏi bể lắng qua máng thu.

    I.2. Khối lượng cặn tạo thành
    Ta chọn thời gian lưu của nước trong bể lắng sơ cấp là tn = 1 (h).
    Theo công thức thực nghiệm về hiệu quả khử BOD5 và khử cặn lơ lửng của bể lắng sơ cấp :
    (II-48)
    Trong đó :
    R : Hiệu quả khử BOD5 hoặc SS (%)
    t : Thời gian lưu của nước (h)
    a,b : Hằng số thực nghiệm chọn theo bảng :

    Chỉ tiêu a (h) b
    Khử BOD5
    Khử SS 0,018
    0,0075 0,020
    0,014
     Hiệu quả khử BOD5 của bể lắng sơ cấp :

     Hiệu quả khử SS của bể lắng sơ cấp :



     Lượng cặn SS được lắng trong bể lắng sơ cấp là :
    XC = RSS  SS = 46.5%  250 = 116.25 (mg/l)
     Lượng BOD5 còn lại trong nước thải sau khi qua bể lắng sơ cấp là :
    BOD5’ = BOD5  (1 – RBOD) = 1500  (1 – 26.3%) = 1105.5(mg/l)
     Khối lượng SS được lắng trong 1 ngày là :
    GC = XC  Q = 116.25  600 = 69750(g/ngày) = 69.75 (kg/ngày)
    Thể tích cặn lắng được tính theo công thức :
    (m3/ngày)
    GC : Trọng lượng cặn khô (tấn)
    c : Tỷ trọng của hỗn hợp cặn (bùn lắng) (tấn/m3)
    Tỷ trọng của hỗn hợp cặn  được tính theo công thức :

    GC , GV, Gh : trọng lượng cặn tổng, cặn vô cơ, hữu cơ (tấn)
    , v, h : tỷ trọng của cặn tổng, cặn vô cơ, hữu cơ (tấn/m3)
    Hàm lượng cặn cô cơ : 30%. Tỷ trọng v= 2,5 (tấn/m3) (II-205)
    Hàm lượng cặn hữu cơ : 70%. Tỷ trọng h= 1 (tấn/m3) (II-205)
    Ta có :   = 1,22 (tấn/m3)
    P : Nồng độ % cặn khô trong hỗn hợp cặn : P = 5%
     Thể tích cặn lắng (SS) là :

    (m3/ngày)
     Khối lượng bùn lắng trong bể lắng sơ cấp là :
    (kg/ngày)


    I.3. Tính kích thước bể
    Theo tính toán để đạt hiệu quả lắng, vận tốc tối đa của dòng nước chuyển động trong bể không vượt quá vận tốc giới hạn vgh = 0,069 (m/s). Vận tốc dòng nước chuyển động đi lên càng nhỏ sẽ giúp các hạt lắng dễ dàng.
    Chọn vận tốc của dòng nước chuyển động đi lên vnl= 0,0006 (m/s) ;
    Lưu lượng dòng thải là Q = 600 (m3/ngày.đêm) ;
     Tiết diện vùng lắng của bể lắng cấp một :
    (m2)
     Thể tích hữu ích của bể lắng là :
    (m3)
     Chiều cao phần nước chảy của bể lắng là :
    (m)
    Tiết diện của bể bao gồm phần ống phân phối trung tâm. Để không làm ảnh hưởng tới khả năng lắng của hạt, tốc độ dòng nước chuyển động trong ống trung tâm xuống đáy bể không được lớn hơn 30 (mm/s)
    Chọn vận tốc dòng nước trong ống trung tâm là vtt = 20 (mm/s).
     Tiết diện ống trung tâm:
    (m2)
     Đường kính ống phân phối trung tâm :
    (m)
     Tiết diện của bể lắng sơ cấp là :
    F = F1+ ftt = 11.57 + 0,3 = 11.87 (m2)
     Đường kính của bể lắng sơ cấp là :
    (m)
    Chuẩn hóa, chọn đường kính bể lắng là D = 3.9 (m)
     Tiết diện của bể lắng sơ cấp là :
    (m2)
     Tiết diện vùng lắng của bể lắng là :
    Fl = F – ftt = 11.94 – 0,3 = 11.64 (m2)
     Vận tốc dòng nước đi lên thực tế trong bể lắng là :
    (m/s)
     vnl < vgh : phù hợp

    Chọn đường kính và chiều cao của ống loe :
    dloe = hloe = 1,35  dtt = 1,35  0,62 = 0,84(m)
    Đường kính tấm chắn trước miệng ống loe :
    dtc = 1,3  dloe=1,3  0,84 = 1,09 (m)
    Thể tích phần đáy nón chứa bùn của bể lắng phải đủ chứa lượng bùn lắng trong một ngày (bùn được tháo ra 1 lần/ngày).
     Chiều cao vùng chứa bùn hb của bể lắng phải thỏa mãn :
    (m3)
     Chiều cao tối thiểu vùng chứa bùn hb của bể lắng là :
    (m)
    Chọn chiều cao vùng chứa bùn : hb = 0,8 m
    Theo tính toán ta có chiều cao ống trung tâm : htt = 2.2 m
    Chọn khoảng cách từ miệng ống loe đến tấm chắn : htc = 0,2 m
    Chọn chiều cao thành bể nằm trên mặt nước : htb = 0,3 m

     Chiều cao của bể lắng là :
    H = hb + htt + htc + htb = 0.8 + 2.2+ 0,2 + 0,3 = 3.5 (m)
     Đường kính máng xung quanh bể :
    Dm= 0,8  D = 0,8  3.9 = 3.12 (m)
    Chọn chiều cao máng: hm = 0,3(m)
     Tải trọng theo chiều dài máng thu :
    (m3/m.ngày )
     Tải trọng bề mặt của bể :
    (m3/m2.ngày)

    I.4. Tổng hợp thông số bể lắng sơ cấp
    Nồng độ BOD5 sau lắng cấp một :
    BOD5 = 1105.5 (mg/l);
    BOD5 = COD/1,2
    SS = 250 (1– 46.5%) = 133.75 (mg/l) ;
    Trong quá trình lắng ở bể lắng cấp một, cặn lắng chủ yếu là cát và một số hạt cặn lơ lửng dạng thô, các chất dạng hoà tan và dạng keo không lắng được ở giai đoạn này. Hàm lượng N, P trong nước thải chủ yếu dưới dạng hoà tan NH4+, PO43- và một số chất hoà tan khác, do đó hàm lượng N và P trong nước thải sau xử lý sơ bộ bị giảm không đáng kể .







    Tổng hợp thông số bể lắng sơ cấp
    Thông số Đơn vị Giá trị
    Vào Ra Hiệu quả
    COD mg/l 1800 1326.6 26.3%
    BOD5 mg/l 1500 1105.5 26.3%
    SS mg/l 250 133.75 46.5%
    N mg/l 25 25 0%
    P mg/l 5 5 0%
    Lượng cặn khô tách ra kg/ngày 69.75
    Lượng bùn lắng tách ra kg/ngày 1395
    Thời gian lưu của nước h 1
    Kích thước bể
    Diện tích bể m2 11.94
    Thể tích hữu ích m3 25
    Đường kính bể m 3.9
    Chiều cao bể m 3.5
    Chiều cao lắng m 2.2
    Chiều cao nón chứa bùn m 0,8
    Tải trọng bề mặt m3/m2.ng 50.25
    Ống trung tâm :
    Tiết diện m2 0.3
    Đường kính m 0.62
    Chiều cao m 2.2
    Ống loe :
    Đường kính m 0,84
    Chiều cao m 0,84
    Đường kính tấm chắn m 1,09
    Máng thu nước :
    Đường kính m 3.12
    Chiều cao m 0,3
    Tải trọng theo chiều dài m3/m.ng 61.24


    II - BỂ UASB (UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET)
    Khi tính toán và thiết kế bể UASB ta phải xác định được các thông số :
    - Kích thước của bể
    - Thời gian lưu của nước thải
    - Thời gian lưu của bùn
    - Lượng bùn tạo thành hàng ngày
    - Lượng khí tạo thành hàng ngày
    - Tải trọng khối của bể UASB.

     Các số liệu tính toán
    Trước xử lý yếm khí
    (mg/l)
    (mg/l)
    Tỷ lệ các thành phần BOD : N : P thích hợp cho quá trình xử lý yếm khí vào khoảng 100 : 3 : 0,5 (200 : 6 : 1)
    Nước thải có tỷ lệ COD/BOD5 = 1,2
    Nước trước xử lý yếm khí có BOD5 = 1105.5mg/l)
    Nước trước xử lý yếm khí có COD = 1326.6 (mg/l)
    Nước sau xử lý yếm khí có BOD5 = 300 (mg/l)
    Nước sau xử lý yếm khí có COD5 = 360 (mg/l)
    Lượng BOD5 cần xử lý ở giai đoạn này là : 1105.5 - 300 = 805.5 (mg/l)
    Lượng COD5 cần xử lý ở giai đoạn này là : 1326.6 – 360 = 966.6 (mg/l)
    Ta có tỷ lệ BOD : N : P = 805.5 : 25 : 5 = 161.1 : 5 : 1
    Lượng P thực tế cần có để vi sinh vật phát triển tốt là :
    (mg/l)
    Như vậy không phải bố sung thêm lượng phốt pho.
    Sau xử lý, lượng phot pho còn lại :
    P = 5 – P = 5 – 4 = 1(mg/l) ;
    Lượng N thực tế cần phải có trong nước thải :
    (mg/l) ;
    Không cần bổ sung thêm N vào nước thải trước quá trình xử lý yếm khí.
    Lượng N còn lại : N = 25 – 24.2 = 0.8 (mg/l)
    Tốc độ dòng nước chuyển động trong bể phải đảm bảo không lớn để tránh kéo theo bùn ra ngoài, tuy nhiên cũng phải đảm bảo công suất xử lý. Thông thường, vận tốc của dòng nước trong bể từ 0,6 – 0,9 (m/h). Chọn vận tốc dòng nước chuyển động đi lên là vU = 0,7 (m/h)
    Nồng độ sau xử lý: BOD5  400(mg/l)

    II.1. Kích thước bể UASB
    • Hiệu suất làm sạch:

     Lượng COD cần khử trong 1 ngày :
    G = Q  (CODv – CODr) = 600  (1326.6 – 360) = 580(kg/ngày)
    • Tải trọng khử COD của bể: a (kg COD/m3.ngày)
    Tra bảng (II-196) : a = 10 (kg COD/m3.ngày)
     Thể tích phản ứng bể UASB :
    (m3)
    • Tốc độ nước đi lên trong bể : vU = 0,7 m/h
     Diện tích cần thiết của bể :
    (m2)
    • Chia diện tích bể thành 4 đơn nguyên có tiết diện vuông
    •  Chiều dài mỗi cạnh đơn nguyên là :
    (m)
     Chiều cao phần xử lý yếm khí:
    (m)
    • Chiều cao bể là:
    H = H1 + H2 + H3
    Trong đó: H1 – chiều cao phần xử lý yếm khí
    H2 – chiều cao phần lắng, lấy H2 = 1.6 m
    H3 – chiều cao dự trữ, lấy H3 = 0,2 m
    H = 1.6 + 1.6 + 0,2 = 3.4 (m)

    II.2. Thời gian lưu của nước thải
    Thời gian lưu của nước :


    II.3. Lượng bùn yếm khí tạo thành
    Công thức :
    X = (Sv – Sr)Q – .X.V
     : Hệ số chuyển BOD thành sinh khối :  = 0,136 (mg/mgBOD)
    Sv , Sr : Nồng độ BOD5 trước và sau khi xử lý yếm khí (mg/l)
    Sv = 1105.5 (mg/l) = 1.1055 (kg/m3)
    Sr = 300 (mg/l) = 0.3 (kg/m3)
    X : Nồng độ bùn trong bể UASB : X = 3000 (mg/l) = 3,0 (kg/m3)
     : Hệ số tự hủy của bùn :  = 0,021 /ngày
    V : Thể tích bể UASB : V = 58 (m3)
    Q : Lưu lượng nước thải cần xử lý : Q = 600 (m3/ngày)
    Lượng bùn yếm khí :
    X = 0,136  (1.1055 – 0.3)  600 – 0,021  3,0  58
    X = 62 (kg/ngày)

    II.4. Lượng biogas tạo thành
    Công thức :
    Vbiogas= .(1 – )(Sv – Sr).Q (m3/ngày )
     : Hệ số khí hóa của bùn :  = 0,4 (m3/kg.ngày)
    Lượng biogas tạo thành là :
    Vbiogas= 0,4  (1 – 0,136)  (1.1055 – 0.3)  600 = 167 (m3/ngày);

    II.5. Thời gian lưu của bùn
    (ngày)
     : Hệ số chuyển BOD thành sinh khối :  = 0,136 (kg/kgBOD)
     : Hệ số tự hủy của bùn :  = 0,021 /ngày



    II.6. Tải trọng khối của bể UASB
    Công thức tính tải trọng khối :
    (kgBOD / m3.ngày)
    Tk: tải trọng khối (kgBOD/m3.ngày)
    V : thể tích phân huỷ yếm khí (m3)
    (kgBOD/m¬3. ngày)
    Tổng hợp thông số bể UASB
    Thông số Đơn vị Giá trị
    Vào Ra Hiệu quả
    COD mg/l 1326.6 480 63.8%
    BOD5 mg/l 1150.5 400 63.8%
    N mg/l 25 1 96%
    P mg/l 5 1 80%
    Tải trọng COD kg/m3/ng 10
    Tải trọng BOD5 kg/m3/ng 8.33
    Lượng bùn sinh ra kg/ngày 62
    Lượng khí metan sinh ra m3/ngày 167
    Thời gian lưu của nước h 2.3
    Thời gian lưu của bùn ngày 2.8
    Kích thước bể
    Diện tích bể m2 35.7
    Thể tích phản ứng m3 58
    Các đơn nguyên :
    Số lượng cái 4
    Chiều dài m 3.0
    Chiều rộng m 3.0
    Chiều cao m 3.6



    KẾT LUẬN

    Nhiệm vụ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia đối với em khá mới mẻ nhưng trong thời gian vừa qua, em đã tìm hiểu được phần nào về tình trạng ô nhiễm cũng như các biện pháp xử lý nước thải nói chung và nước thải nhà máy bia nói riêng.

    Quá trình thiết kế đòi hỏi người kỹ sư phải có kiến thức tổng hợp sâu rộng, không chỉ giới hạn trong chuyên môn của mình mà còn nhiều lĩnh vực khác có liên quan tới môi trường. Hiện nay, ngành công nghệ sản xuất bia ngày càng phát triển, nâng cao hiệu quả sản xuất, điều đó có nghĩa là nguồn thải mà nó tạo ra là nhiều hơn cho môi trường. Do đó, việc xử lý nước thải có hàm lượng ô nhiễm cao như nước thải nhà máy bia là một thách thức lớn.

    Là một sinh viên ngành Công nghệ sinh học, em có nguyện vọng được tìm hiểu về lĩnh vực đầy mới mẻ và khó khăn này. Em mong rằng, trong thời gian không xa ngành công nghệ xử lý nước thải sẽ phát triển mạnh mẽ nhằm kiểm soát được tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải gây ra. Một môi trường trong sạch sẽ là tiền đề phát triển lớn mạnh của một đất nước .



    TÀI LIỆU THAM KHẢO
    1. Metcalf & Eddy. Wastewater engineering: treatment, disposal, and reuse., inc. Third edition, revised by George Tchobanoglous.
    2. Trịnh Xuân Lai. Tính toán thiết kế các công trình xử lí nước thải, Nhà xuất bản xây dựng, 1999.
    3. Lương Đức Phẩm. Công nghệ xử lí nước thải bằng biện pháp sinh học, nhà xuất bản giáo dục, 2007.
    4. Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga. Giáo trình công nghệ xử lí nước thải, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, 2005.
    5. PGS.TSKH Nguyễn Xuân Nguyên – Nước thải và công nghệ xử lý nước thải – NXB Khoa học kĩ thuật – 2003.
    6. Hoàng Đức Liên, Tống Ngọc Tuấn – Kĩ thuật và thiết bị xử lý chất thải bảo vệ môi trường – NXB Nông nghiệp – 2003.
    7. PGS.TSKH Nguyễn Xuân Nguyên – Nước thải và công nghệ xử lý nước thải – NXB Khoa học kĩ thuật – 2003.
    #2
  3. lamtrongtin, 3/4/09
    cảm ơn bạn nhiều nha. mình đang làm đồ án môn học. tài liệu của bạn thật là bổ ích cho mình.
    #3
  4. Snow_wolf, 5/4/09
    Một số file về xử lý nước thải nhà máy bia có thể giúp được bạn.

    http://www.yeumoitruong.com/forum/showthread.php?t=2223

    http://www.mediafire.com/?o03tmf0uxdi
    #4
  5. ciao_rossoneri, 7/10/10
    Bạn cấp cho mình file dang.doc hoặc pdf được không?
    #5
  6. phuhuygs, 18/10/10
    ban hongquy8683 cung cấp thông tin như vậy là quá đầy đủ rồi còn file pdf thì bạn có thể chép ra word phần bài post ở trên rồi chuyển qua pdf dc mà. thanks bạn hongquy8683
    #6
  7. Utlucky, 23/10/10
    @hongquy8683: sao không đưa file vao?
    Last edited by a moderator: 25/10/10
    #7
  8. nthung, 25/10/10
    sao không có hình ảnh bạn ơi.
    Mình đang làm đồ án chuyên ngành về cái này,nó rất hữu ích với mình.
    Bạn xem lại hình ảnh nhá.
    Thanks
    #8
  9. escijsc, 27/10/10
    Nếu có file thì hay hơn
    #9
  10. cvty_84, 4/11/10
    Bài này cần phải chỉnh lại nhiều:
    pH : 3-12
    COD: 1200 - 2600
    SS -120 - 350
    HRT UASB: 12 - 24 hrs
    HRT Aerotank : 7-8h (tính luôn tuần hoàn bùn là 100%)
    HRT bể lắng: 2h
    SRT bể Aerotank 6-8 ngày
    MLSS 2000 - 2500
    Thể tích bùn đo bằng nón Imhof sau 30 lắng từ 300-650 ml/L
    Thực tế vận hành tại nhà máy bia SG.
    #10