Đồ án Thiết kế cải tạo hệ thống xử lý nước thải công ty Pepsico Việt Nam - Chi nhánh Bình Dương

hiều rác thải và tinh bột cao nó tạo thành lớp màng trên mặt nước và đóng thành màng cứng. Hệ thống tách dầu này chỉ dùng để tách dầu lỏng do đó không tách dầu ra khỏi nước thải được. Hiện tại dầu được tách ra ở bể tách dầu là dùng máy bơm màng bơm lớp dầu trên mặt ra khỏi bể và công nhân vớt dầu bằng dụng cụ vớt thủ công. 3.2.2.5 Bể lắng sơ bộ - B02 Chiều dài × chiều rộng × chiều cao của bể là: L×B×H = 12,3 × 4,3 × 2 = 98,4 m3 Chức năng của bể là: Lắng hạt cặn lơ lửng trong nước xuống đáy lượng cặn này sẽ được cánh gạt của thiết bị cào bùn dẫn về hố thu bùn và bơm đến bể nén bùn B09. Nước thải sau khi lắng sẽ được dẫn đến bể cân bằng B03. Hiện trạng thực tế: Do nước thải ở các bể trước không vớt được vỏ của khoai tây nên ở bể lắng vỏ khoai tây nổi lên rất nhiều. 3.2.2.6 Bể cân bằng - B03 Chiều dài × chiều rộng × chiều cao của bể là: L×B×H = 12,3 × 9 ×4,5= 498 m3 Chức năng của bể là:Điều hòa lưu lượng và nồng độ các thành phần (BOD,COD, pH) tạo môi trường đồng nhất tránh hiện tượng lắng cặn và phân hủy kỵ khí đảm bảo pH duy trì 6,8-7,2 trước khi vào bể UASB B04. Hiện trạng thực tế: Thể tích bể lớn nhưng lưu lượng nước nhỏ nên nước trong bể điều hòa chỉ chiếm ½ thể tích bể. Bể sinh học kỵ khí UASB - B04 Chiều dài × chiều rộng × chiều cao của bể là: L×B×H = 17,3 × 8× 6,5 = 899,6 m3 Tải trọng bể lúc đầu là 2kg COD/m3/ngày sau đó tăng dần lên 6kg COD/m3/ngày. Nhiệt độ nước thải trong bể là 30-350C, pH= 6,8-7,2. Hàm lượng axit béo bay hơi VFA< 3meq. Vận tốc nước dâng trong bể duy trì trong khoảng 0,58-1,2 m/h Chức năng của bể là: nước thải được phân phối đều từ dưới lên trên qua đệm bùn kỵ khí (bùn hạt) chất hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật trong môi trường kỵ khí thành nước và khí Biogas. Nước sau xử lí theo máng thu chảy sang bể chứa trung gian B05 Bể sinh học hiếu khí Aerotank - B06 Chiều dài × chiều rộng × chiều cao của bể là: L×B×H = 17,4 × 8× 4,5 = 626,4 m3 Chức năng của bể l: Xử lí các thành phần ô nhiễm hữu cơ bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí lơ lửng. Giá trị kiểm soát pH = 6,5-8,5 , DO = 1,5-2,5, SV=300-600, F/M = 0,2-1,0, giá trị MLSS = 2000-3500, tỷ lệ BOD:N:P=100:5:1. Lưu lượng bùn tuần hoàn là 18 m3/h. Lưu lượng bùn thải bỏ là: 1,54m3/ngày Hiện trạng thực tế: SV=200-250 ml/l Bể lắng 2 (lắng trong) - B07 Chiều dài × chiều rộng × chiều cao của bể là: L×B×H = 8 × 8× 3,8 = 243,2 m3 Chức năng: Tách bùn hoạt tính và nước thải đã xử lý. Hoàn tất quá trình xử lý sinh học. Từ bể lắng được dẫn sang bể khử trùng. Bùn hoạt tính dưới đáy được gom về hố trung tâm bởi thiết bị gạt bùn S02. Hiện trạng thực tế: bùn nỗi lên trên mặt bể và tràn qua bể khử trùng, nguyên nhân do dầu trong nước thải bám vào bùn và kéo lượng bùn nỗi lên cùng với dầu. 3.2.2.10 Bể khử trùng - B08 Chiều dài × chiều rộng × chiều cao của bể là: L×B×H = 4 × 4× 3,8 = 60,8 m3 Chức năng: loại bỏ các vi sinh vật có hại trước khi xả nước thải ra môi trường. 3.2.2.11 Ngăn chứa bùn Chức năng: chứa bùn để tuần hoàn về bể aerotank, chứa bùn dư và bơm về bể nén bùn Bể nén bùn - B09 Tách nước ra khỏi bùn để năng hàm lượng chất trong bùn lên khoảng 2-2,5% Động cơ quay thanh gạt không hoat động được do bùn chứa nhiều cặn rác polymer không keo tụ được bùn. Chiều dài × chiều rộng × chiều cao của bể là: L×B×H = 4 × 4× 4,5 = 90 m3 Hiện trạng các thiết bị trong hệ thống: Bảng 3.5 . Danh mục hiện trạng các thiết bị trong hệ thống Hạng mục Thiết bị Hiện trạng Nguyên nhân Bể thu gom SA Lược rác thô SC01 Không thực hiện được chức năng lượt rác Lượng rác nhiều, có 1 SCR và 1 kích thước khe Công tắc phao Hoạt động bình thường Bơm màng P01 A/B Không hoạt động Chỉ bơm nước thải nhiễm dầu không lẫn với cặn lớn. Bể thu gom SB Lược rác thô SC02 Không thực hiện được chức năng lượt rác Lượng rác nhiều, có 1 SCR và 1 kích thước khe Công tắc phao Hoạt động bình thường Bơm chìm P02 A/B Hoạt động bình thường Bể tách dầu mỡ B01 Thiết bị vớt dầu OS01 Không hoạt động Chỉ vớt được dầu không lẫn nhiều tạp chất và chất rắn Thùng chứa dầu thu hồi OT 01/02 Không hoạt động Bể lắng sơ bộ B02 Thiết bị cào bùn bể lắng S01 Hoạt động không hiệu quả Không vận hành thường xuyên Bơm bùn cặn SP01 Hoạt động bình thường Bể cân bằng Bơm chìm P03A/B Hoạt động bình thường Máy khuấy chìm SM01A/B Hoạt động bình thường Thiết bị điều chỉnh pH pHC01 Hoạt động bình thường Công tắc phao Hoạt động bình thường Bồn chứa axit xút, bơm định lượng Hoạt động bình thường Bể UASB Thiết bị đốt khí tự động Hoạt động bình thường Bơm chìm P04, công tắc phao Hoạt động bình thường Bể AEROTANK Hệ thống phân phối khí AD01 A/B Hoạt động bình thường Máy thổi khí AB01 A/B Hoạt động bình thường Bể lắng Thiết bị gạt bùn S02 Hoạt động bình thường Bể khử trùng Bồn chứa dung dịch Natri hypoclorit Hoạt động bình thường Bơm định lượng dd Natri hypoclorit Hoạt động bình thường Ngăn chứa bùn Bơm bùn tuần hoàn SP03 Hoạt động bình thường Bơm bùn dư SP02 Hoạt động bình thường Bể nén bùn Thiết bị gạt bùn S03 Không nén được bùn Bùn lẫn nhiều rác Bơm bùn nén SP04 Hoạt động bình thường Máy ép bùn BFP01 Bộ pha chế polymer Hoạt động bình thường Chương 4 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH BỂ TUYỂN NỔI CƠ SỞ NGHIÊN CỨU Bể tách dầu của hệ thống xử lý nước thải hoạt động không hiệu quả do đó cần cải tạo bể tách dầu thành bể tuyển nổi tách được hầu hết lượng dầu có trong nước thải đồng thời loại bỏ luôn các chất lơ lửng trong nước thải. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Tìm ra thời gian lưu, thời gian suc khí nước thải trong bể tuyển nổi là hợp lý nhất đạt hiệu quả xử lý cao nhất. Hiệu suất xử lý của bể tuyển nổi đối với nước thải có lẫn dầu và tinh bột. 4.3 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 4.3.1 Tính toán thiết kế mô hình bể tuyển nổi Chọn lưu lượng nước thải vào bể bằng với lưu lượng bơm 80l/h Lưu lượng nước thải vào bể tuyển nổi: Q = 0,08 m3/h Diện tích bề mặt bể tuyển nổi. A = Q/a =0,08/0,5 =0,016 m2 Trong đó: a: tải trọng bề mặt bể tuyển nổi. Chọn a = 0,5(m3 / m2.giờ) Chọn chiều rộng bể tuyển nổi là B = 0,3 m Chiều dài bể tuyển nổi là L = A/B = 0,016/0,3= 0,5 m Thể tích bể tuyển nổi: V= Q*60/60 = 0,08 m3 t: thời gian lưu nước trong bể tuyển nổi, t = 20 ÷ 60 phút. Chọn t = 60 phút. Chiều cao bể tuyển nổi: ht = Q/A= 0,08/0,016 = 0,5 m Chiều cao tổng cộng bể tuyển nổi: htc = ht + hb + hbv = 0,5 + 0,05 + 0,1 = 0,65 m Trong đó: ht: chiều cao phần tuyển nổi. ht = 0,5 m hb: chiều cao lớp bùn lắng, hb = 0,05 m. hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0,1m Giả sử: Chiều dài vùng phân phối nước vào là, lvào = 0,05 m Chiều dài vùng thu nước là, lthu = 0,05 m Vậy chiều dài tổng cộng là: ltc = l + lvào + lthu = 0,5+0,05+ 0,05 = 0,6 m Thể tích xây dựng bể tuyển nổi. Vxd= ltc*B*htc=0,6*0,3*0,65= 0,117 m3 Tính lượng khí cấp vào bể: Lưu lượng không khí cần cung cấp vào bể. Qkk= I* F=10* 0,016= 0,16 m3/h Trong đó: I: là cường độ thổi khí. F: là diện tích bể Chiều rộng máng thu là r = 0,1m Dầu sẽ được thu gom nhờ hệ thống thanh gạt dầu, gạt dầu vào máng thu Bản vẽ thiết kế mô hình: Mặt chiếu đứng bể tuyển nổi Nước vào Nước ra Xả cặn Hệ thống thanh gạt dầu Mặt chiếu cạnh bể tuyển nổi Hệ thống suc khí 4.3.2 Các thiết bị dùng trong mô hình Máy bơm nước thải: 2 máy có lưu lượng mỗi bơm là 80l/h loại bơm chìm, cột áp cao 0,5m Máy thổi khí: 2 máy Các thiết bị phân phối khí, sủi bọt Các đường ống dẫn nước thải Thùng chứa nước thải để bơm nước vào bể (thùng 0,1 m3) Hệ thống ổ cắm điện, phích điện và đường dây nối với hệ thống điện trong nhà Thùng chứa nước thải sau khi xử lí và chứa bùn cặn và dầu 4.4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 4.4.1 Nội dung thí nghiệm Chạy mô hình thí nghiệm 1: bể tuyển nổi tách dầu mỡ nhưng không dùng hệ thống sục khí để tuyển nổi dầu, mà dầu nổi lên là quá trình tự nhiên. Tìm hiệu quả tách dầu khi không suc khí Chạy mô hình thí nghiệm 2: bể tuyển nổi tách dầu mỡ có hệ thống sục khí và thời gian sục khí là 30 phút. Tìm hiệu quả tách dầu của bể khi sục khí và lưu nước trong bể 30 phút. Chạy mô hình thí nghiệm 3: bể tuyển nổi tách dầu mỡ có hệ thống sục khí và thời gian suc khí và thời gian lưu nước là 60 phút. Tìm hiểu hiệu xuất tách dầu mỡ của phương pháp này. So sánh kết quả của 3 phương pháp trên để xem xét và đưa ra phương pháp tối ưu để hiệu quả tách dầu ra khỏi nước thải là cao nhất. So sánh ưu nhược điểm của từng phương pháp. 4.4.2 Địa điểm thực hiện thí nghiệm và lấy mẫu: Thực hiện chạy mô hình tại nhà máy. Địa điểm lấy mẫu nước thải tại hầm bơm của hệ thống xử lí nước thải tại nhà máy Pepsico Việt Nam Chi Nhánh Bình Dương. 4.4.3 Thực hiện lấy mẫu Số lần lấy mẫu: 3 lần Thời gian lấy mẫu: 10h ngày 03 tháng 07 năm 2010 lấy mẫu lần 1 10h ngày 04 tháng 07 năm 2010 lấy mẫu lần 2 10h ngày 05 tháng 07 năm 2010 lấy mẫu lần 3 Số lượng mẫu nước thải cần lấy mỗi lần là 130 l/mẫu Phương pháp lấy mẫu: trước khi lấy mẫu nước thải chứa dầu ta phải trộn nước thải cho đều để hòa trộn lượng dầu và nước được hòa chung vào nhau và cả những chất rắn lơ lững. Không được lấy nước trên bề mặt vì trên lớp nước mặt dầu nhẹ nên nổi lên vì vậy hàm lượng dầu trong nước thải sẽ không chính xác. Tiến hành chạy mô hình thí nghiệm Mỗi thí nghiệm thực hiện 3 lần vào thời điểm trong 3 ngày khác nhau Mô tả thí nghiệm 1: Mô hình bể tuyển nổi ta khóa các van bùn, van nước đầu ra, van thu dầu mỡ. Sau đó dùng 2 máy bơm (80l/h) (tương đương với thời gian lưu nước là 30 phút) bơm nước thải vào ngăn chứa nước thải vào của bể tuyển nổi. Nước thải vào bể lưu lại sau 30 phút là đầy bể, hệ thống sục khí không hoạt động, sau 30 phút nước thải bắt dầu dâng lên và tràn qua ống thu nước ra ngoài, khi đó ta vận hành hệ thống gạt để gạt dầu mỡ vào máng thu dầu, dầu mỡ dần dần được tách ra hết sau đó ta có thể lấy nước thải từ đầu ra để phân tích hàm lường dầu có trong nước thải sau khi đã xử lí. Mô tả thí nghiệm 2: Ta cũng tiến hành tương tự như thí nghiệm 1 nhưng vừa bơm nước thải vào(vận hành 2 bơm 80l/h) ta vừa cho hệ thống sục khí vận hành cùng lúc, thời gian sục khí trong vòng 30 phút (vì ta sử dụng cả 2 bơm nên thời gian lưu nước là 30 phút). Sau khi tách hết dầu đến khi ta nhìn thấy nước thải không còn nhiễm dầu trên mặt nước nữa, ta sẽ lấy nước thải đầu ra đem thí nghiệm kiểm tra hàm lượng dầu mỡ tách ra được bao nhiêu phần trăm. Mô tả thí nghiệm 3: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 2 nhưng ta dùng một máy bơm nước thải (80l/h) để bơm nước thải vào bể, lúc đó do lưu lượng giảm một nửa nên thời gian lưu là 60 phút và sục khí là 60 phút, sau khi vận hành hệ thống thanh gạt dầu gạt hết dầu vào máng thu, nước thải đầu ra sẽ được lấy và đem xét nghiệm hàm lượng dầu mỡ đã tách ra. Các mẫu: mẫu 1, mẫu 2, và mẫu 3 sau khi xử lí đem đi thí nghiệm để phân tích kết quả. 4.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Từ mẫu nước thải ban đầu chưa xử lí ta đem phân tích về hàm lượng dầu mỡ có trong nước thải để so sánh với hàm lượng dầu mà đã qua các phương pháp xử lí đánh giá hiệu quả và lựa chọn phương pháp xử lí tối ưu nhất. Kết quả của thí nghiệm 3 với lưu lượng bơm vào là 1 bơm 80l/h tức là thời gian lưu nước và sục khí là 60 phút thì hiệu suất tách dầu mỡ trung bình là 97,1%. Đây là kết quả tốt nhất trong ba thí nghiệm. Qua quá trình thí nghiệm ta có thể áp dụng mô hình bể tuyển nỗi vào thực tế xử lý nước thải chứa dầu để tách dầu ra khỏi nước thải của công ty. Xử lý hàm lương dầu trong nước thải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-2005 để xả thải ra ngoài. Đặc tính nước thải này là hàm lượng dầu cao nhưng dầu dễ nỗi lên trên mặt nước do đó ta có thể vớt hết lượng dầu trong nước thải, đảm bảo hàm lượng dầu trong nước thải không vượt quá tiêu chuẩn. Bảng 4.1 Hiệu suất xử lý của các thí nghiệm ngày 03/07/2010 Các thí nghiệm Hàm lượng dầu đầu vào (g/l) Hàm lượng nước thải sau TN (g/l) Hiệu suất (%) TN1 8,58 2,67 68,8 TN2 8,58 0,52 93,9 TN3 8,58 0,28 96,7 Bảng 4.2 Hiệu suất xử lý của các thí nghiệm ngày 04/07/2010 Các thí nghiệm Hàm lượng dầu đầu vào (g/l) Hàm lượng nước thải sau TN (g/l) Hiệu suất (%) TN1 8,34 2,35 71,8 TN2 8,34 0,48 94,2 TN3 8,34 0,25 97 Bảng 4.3 Hiệu suất xử lý của các thí nghiệm ngày 05/07/2010 Các thí nghiệm Hàm lượng dầu đầu vào (g/l) Hàm lượng nước thải sau TN (g/l) Hiệu suất (%) TN1 8,42 2,32 72,4 TN2 8,42 0,44 94,7 TN3 8,42 0,2 97,6 Bảng 4.4 Hiệu suất xử lý chung qua các thí nghiệm Các thí nghiệm Hàm lượng dầu đầu vào (g/l) Hàm lượng nước thải sau TN (g/l) Hiệu suất (%) TN1 8,45 2,45 71 TN2 8,45 0,48 94,3 TN3 8,45 0,24 97,1 Chương 5 ĐỀ XUẤT- TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 5.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CẢI TẠO 5.1.1 Nguyên nhân hệ thống hoạt động không hiệu quả Các công trình ở giai đoạn xử lý cấp 1 hoạt động không có hiệu quả làm cho nước thải qua các công trình phía sau không xử lý được: SCR không tách được rác, bể tách dầu không tách được dầu, bể lắng sơ cấp không lắng được, bể UASB và Aerotank vi sinh vật đều bị nhiễm độc dẫn đến chết, bể lắng đứng không lắng được bùn hoạt tính, bể nén bùn không nén được bùn không tách nước ra khỏi bùn được, máy bơm dầu (bơm màng) bị hư, máy bơm bùn hoạt tính bị hư, dầu đóng thành lớp dày và cứng trên bề mặt bể tách dầu. SCR thô hoạt đông không có hiệu quả lượng rác (miếng và lát khoai tây) trong nước thải rất nhiều mà SCR chỉ có 1 cái. SCR thủ công nên người công nhân phải thường xuyên ra vớt rác lên nếu vớt không kịp thì SCR sẽ bị nghẹt và làm cho nước tràn qua SCR và kéo theo rác đi qua. SCR có 1 kích thước lỗ (d = 20mm) mà rác lại co nhiều kích thước khác nhau, những nhỏ hơn sẽ lọt qua còn những rác lớn hơn sẽ bị giữ lại và làm nghẹt hệ thống. Không có SCR tinh do đó không vớt được những rác có kích thước nhỏ mà những rác này là những vỏ khoai, miếng và lát khoai tây nhỏ chứa rất nhiều tinh bột là nguyên nhân gây ra hàm lượng BOD và COD cao, vỏ khoai qua bể lắng sơ bộ không lắng được mà nổi thành lớp dày ở trên bề mặt. Rác này qua các bể UASB và Aerotank làm ức chế hoạt động của các vi sinh vật và qua bể nén bùn làm cho bơm bể nén bùn bị hư vì bơm chỉ bơm bùn hoạt tính có kích thước mịn mà bùn này lại rất thô do đó bể nén bùn không nén được bùn, cánh khuấy bùn quá tải làm hư hộp số. bùn này không thể qua ép được vì không keo tụ được với polymer. Hàm lượng dầu rất nhiều mà bể tách dầu hoạt động không có hiệu quả, không có hệ thống tách dầu, dầu và các loại bột nổi lên trên mặt tạo thành lớp màng trên mặt rất dày và cứng, dầu tràn qua bể UASB làm cho các vi sinh vật chết không giảm được hàm lượng BOD và COD do đó khi qua bể Aerotank hàm lượng BOD và COD, dầu mỡ còn rất lớn nên bể không có khả năng xử lí được bùn hoạt tính có màu đen, và bể bốc mùi rất hôi thối. Sau đó dầu mỡ tràn qua cả bể lắng làm cho bùn không thể lắng mà nổi lên cùng với dầu mỡ. Dầu mỡ làm cho tất cả các công trình hoạt động phía sau không có hiệu quả. 5.1.2 Dựa vào kết quả thí nghiệm Bể tuyển nổi có khả năng tách được hầu hết lượng dầu trong nước thải và các tạp chất lơ lửng trong nước thải. Nếu sử dụng bể tách dầu thì chỉ tách được lớp dầu nổi trên mặt mà không tách được dầu bám vào các hạt cặn lơ lửng. ĐỀ XUẤT-TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO 5.2.1 Phương án cải tạo Cải tiến lại SCR thô, lắp đặc nhiều SCR thô (vớt rác thủ công) trong đường ống, mỗi SCR có kích thước lỗ khác nhau từ lớn đến nhỏ để tách được các rác từ kích thước lớn đến kích thước nhỏ và làm cho đường ống không bị tắt nghẽn.Thay lưới chắn rác cũ bằng lưới chắn rác mới có kích thước lổ là 5mm. Lắp đặt song chắn rác tinh ở dòng nước thải cắt lát khoai tây và trộn bột. Lắp thêm lưới lọc rác tinh tự động trước khi nước vào bể gom. Cải tiến bể tách dầu thành bể tuyển nổi để tách dầu. Trong bể tuyển nổi ta sục khí làm cho tất cả lượng dầu trong nước thải đều nổi lên kể cả dầu bám vào các hạt tinh bột, những chất rắn nào nặng thì lắng xuống do đó ta có thể dùng bộ phận thanh tự động gạt dầu gạt hết lượng dầu trên mặt trước khi nước thải chảy qua các công trình phía sau, còn những cặn lắng xuống thì được bơm vào bể nén bùn theo định kỳ. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp này: + Ưu điểm: đảm bảo được hệ thống hoạt động tự động và an toàn, người công nhân vận hành chỉ cần kiểm tra hệ thống định kỳ và vận hành SCR và bể tuyển nổi đúng kỹ thuật là đảm bảo hệ thống xử lí nước đạt hiệu quả. Bể tuyển nổi tách lượng dầu rất cao, tách được trên 90% lượng dầu đảm bảo được chỉ tiêu dầu qua các công trình còn lại và thải ra ngoài. Phương pháp này đảm bảo tuyệt đối lượng rác thải và dầu mỡ không lọt qua các công trình đơn vị khác không làm ảnh hưởng đến khả năng xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học. + Nhược điểm: chi phí cải tiến xây dựng bể tuyển nổi, SCR thô và SCR tinh cao, chi phí cho máy móc thiết bị cao. Bảo trì sửa chửa máy móc thiết bị định kỳ. XẢ THẢI XỬ LÝ HIẾU KHÍ QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH LẮNG BÙN KHỬ TRÙNG MÁY ÉP BÙN Bùn khô Chlorine Thổi khí Xử lý cấp 3 Xử lý cáp 2 Bùn NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH RỬA KHOAI TÂY VÀ RỬA DỤNG CỤ TRỘN BỘT (nước thải rửa lát khoai được tuần hoàn một phần để rửa củ khoai) TÁCH RÁC THÔ (nhiều SCR tách rác thủ công) GOM NƯỚC THẢI LẮNG SƠ BỘ 1 CÂN BẰNG/ ĐIỀU HÒA XỬ LÝ KỴ KHÍ BỂ UASB Nước ép bùn Điều chỉnh pH Trộn Nước ép bùn Xử lý cấp 1 Tuần hoàn bùn SCR tinh NƯỚC THẢI DẦU MỠ TÁCH RÁC THÔ (nhiều SCR tách rác thủ công) GOM NƯỚC THẢI BỂ TUYỂN NỔI + BỂ LẮNG SƠ BỘ 2 NaOH, HCL Sơ đồ dây chuyền công nghệ đề xuất theo phương án Hình 5.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải đề xuất theo phương án Hiệu suất xử lý theo phương án đề xuất Nước thải thải ra được chia ra làm 2 dòng: + Dòng 1: Nước thải từ công đoạn chiên khoai tây và chiên bánh từ bột + Dòng 2: Nước thải từ công đoạn rửa và cắt lát khoai tây, trộn bột ép khuôn Bảng 5.1: Hiệu xuất xử lý nước thải ở dòng 1 Thông số vào Công trình đơn vị Thông số ra Hiệu suất xử lý Đặc tính mg/l Đặc tính mg/l % COD 997 Tách rác thô COD 957 4 BOD 874 BOD 830 5 SS 737 SS 700 5 Dầu mỡ 8340 Dầu mỡ 7923 5 N 63 N 63 0 COD 957 COD 957 0 BOD 830 Hầm bơm BOD 830 0 SS 700 SS 700 0 Dầu mỡ 7923 Dầu mỡ 7923 0 N 63 N 63 0 COD 957 Bể tuyển nổi + Bể lắng sơ bộ 2 COD 670 30 BOD 830 BOD 540 35 SS 700 SS 140 80 Dầu mỡ 7923 Dầu mỡ 317 96 N 63 N 41 35 Bảng 5.2. Hiệu suất xử lý nước thải ở dòng 2 Thông số vào Công trình đơn vị Thông số ra Hiệu suất xử lý Đặc tính mg/l Đặc tính mg/l % COD 1500 Song chắn rác thô COD 1440 4 BOD 1200 BOD 1140 5 SS 870 SS 827 5 Dầu mỡ 0 Dầu mỡ 0 0 N 84 N 84 0 COD 1440 Song chắn rác tinh COD 1152 20 BOD 1140 Hầm bơm BOD 855 25 SS 827 SS 620 25 Dầu mỡ 0 Dầu mỡ 0 0 N 84 N 76 10 COD 1152 Bể lắng sơ bộ COD 806 30 BOD 855 BOD 513 40 SS 620 SS 248 60 Dầu mỡ 0 Dầu mỡ 0 0 N 76 N 61 20 Cả hai dòng nước thải đều được bơm vào bể điều hòa. Tại đây nước thải sẽ được hòa trộn lẫn nhau. Bảng 5.3: Hiệu suất xử lý sau khi hòa trộn hai dòng nước thải Thông số vào Công trình đơn vị Thông số ra Hiệu suất xử lý Đặc tính mg/l Đặc tính mg/l % COD 801 Bể điều hòa COD 761 5 BOD 514 BOD 488 5 SS 244 SS 244 0 Dầu mỡ 11 Dầu mỡ 10 5 N 60 N 54 10 COD 761 Bể xử lý sinh học yếm khí UASB COD 228 70 BOD 488 BOD 122 75 SS 244 SS 195 20 Dầu mỡ 10 Dầu mỡ 9 10 N 54 N 41 25 COD 228 Bể xử lý sinh học hiếu khí Aerotank COD 46 80 BOD 122 Bể lắng 2 BOD 18 85 SS 195 SS 39 80 Dầu mỡ 9 Dầu mỡ 8 10 N 41 N 14 65 5.2.4 Tính toán phương án cải tạo 5.2.4.1 Nước thải ra từ dòng nước thải chứa dầu a. Tính toán SCR thô Dòng nước thải chứa dầu: Thay lưới chắn rác củ bằng lưới chắn rác mới có kích thước khe lỗ là 5mm. Trên đường ống nước thải dẫn vào hố thu gom gắn thêm 2 song chắn rác. Song thứ nhất Kích thước mương đặt song chắn Chọn tốc độ dòng chảy trong mương vs = 0,3 m/s (qui phạm v = 0,3 – 0,6 m/s) Qua khảo sát thực địa, độ sâu đáy cống cuối cùng của mạng lưới thoát nước thải là H = 1,5 m. Chọn kích thước mương: rộng x sâu = B x H = 0,3m x 0,3m = 0,09 m2 Ta có Qhmax =15m3/h Như vậy chiều cao lớp nước trong mương là: H=Qh/(3600.Vs.B)=15/(3600.0,3.0,3) =0,0463 m Chọn kích thước thanh rộng x dày = b x d = 5mm x 15mm và khe hở giữa các thanh là w = 15mm Kích thước song chắn rác Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở m = n + 1 Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n*b + (n +1)*w 300 = n*5 + (n +1)*15 Suy ra n = 14,25 Chọn n = 15 thanh Khoảng cách giữa các thanh bây giờ sẽ được điều chỉnh lại như sau: 300 = 15*5 + (15 + 1)*w Suy ra w = 14,06mm Tổn thất áp lực qua song chắn Tổng tiết diện các khe song chắn, A: A = (B – b*n)*h Trong đó: B = Chiều rộng mương đặt song chắn, m b = Chiều rộng thanh song chắn, m n = Số thanh h = Chiều cao lớp nước trong mương, m A = (0,3m – 0,005m*15 thanh)*0,0463m = 0,0104m2 Vận tốc dòng chảy qua song chắn: V=Q/A= 4,17 l/s /0,0104m2 =0,4 m/s Tổn thất áp lực qua song chắn: HL= 1/0,7*(V2-vs2)/2g=1/0,7*(0,42-0,32)/(2*9,81)=0,0509m=50,9mm (tổn thất áp lực cho phép) àChọn thanh thứ 2 có khe hở giữa các khe là 10mm Kích thước song chắn rác Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở m = n + 1 Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n*b + (n +1)*w 300 = n*5 + (n +1)*10 Suy ra n = 19,33 Chọn n = 20 thanh Khoảng cách giữa các thanh bây giờ sẽ được điều chỉnh lại như sau: 300 = 20*5 + (20 + 1)*w Suy ra w = 9,52mm Tổn thất áp lực qua song chắn Tổng tiết diện các khe song chắn, A: A = (B – b*n)*h Trong đó: B = Chiều rộng mương đặt song chắn, m b = Chiều rộng thanh song chắn, m n = Số thanh h = Chiều cao lớp nước trong mương, m A = (0,3m – 0,005m*20 thanh)*0,0463m = 0,00926m2 Vận tốc dòng chảy qua song chắn: V=Q/A= 4,17 l/s /0,00926m2 =0,450 m/s Tổn thất áp lực qua song chắn: HL= 1/0,7*(V2-vs2)/2g = 1/0,7*(0,4502-0,32)/(2*9,81) = 0,00838m = 8,19mm (tổn thất áp lực cho phép) b. Bể tuyển nổi Tính kích thước ngăn tuyển nổi Lưu lượng nước thải vào tuyển nổi: Q = 15 m3/h Thể tích bể tuyển nổi: Vb=Qt*t=15*60/60=15 m3 t: thời gian lưu nước trong bể tuyển nổi. Chọn t = 1h=60 phút. Diện tích bề mặt bể tuyển nổi. m2. Trong đó: a: Tải trọng bề mặt bể tuyển nổi, Chọn a = 1,5(m3 / m2.giờ). Chiều cao bể tuyển nổi: m (thỏa TCXD 51-84; ht =1 ÷ 1,5 m. Chiều cao tổng cộng bể tuyển nổi: Htc = ht + hb + hbv = 1,5 + 0,5 + 0,3 = 2,3 (m) Trong đó: ht: Chiều cao phần tuyển nổi. ht = 1,5 m hb: Chiều cao lớp bùn lắng, hb = 0,5 m. hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3m Chiều rộng bể tuyển nổi: (m); chọn B = 3 m Chiều dài bể tuyển nổi: (m) Thể tích vùng tuyển nổi: m3 chọn V = 15 m3 Giả sử: Chiều dài vùng phân phối nước vào là, Lvào = 0,6 m Chiều dài vùng thu nước là, Lthu = 0,6 m Vậy chiều dài tổng cộng là: LTc = L + Lvào + Lthu =3,3+0,8+ 0,8 = 4,9 (m) Chọn chiều dài bể là: LTc= 5 (m) Thể tích xây dựng bể tuyển nổi. (m3) Tính lượng khí cấp vào bể: Lưu lượng không khí cần cung cấp vào bể. (m3/h) = 0,028 (m3/s) Trong đó: I: Là cường độ thổi khí. F: Là diện tích bể Tính toán ống cấp khí: Ống chính: Chọn vận tốc nước trong ống voc = 8 m/s. Đường kính ống chính: (m) = 67 (mm). Ống nhánh: Chọn vận tốc nước trong ống von = 8 m/s. Chọn hai ống nhánh đặt dọc bể. Lưu lượng không khí cần cung cấp cho mỗi ống: q = (m/s). Đường kính ống nhánh:(m) = 47 (mm). Khoảng cách giữa hai ống nhánh là: (m). Chiều dài ống nhánh là: lo = 5 - 2 = 3 m. Trên mỗi ống nhánh gắn 4 đĩa phân phối khí với đường kính đĩa là 60 mm. Máng thu váng nổi: Máng thu. Chiều dài máng thu váng nổi. Lm = B = 3 m Chiều cao, h = 300 mm, chiều rộng r = 500 mm Độ dốc i = 2% Lượng chất lơ lững và dầu mỡ thu được mỗi ngày: Với hàm lượng chất rắn có trong bùn là 3,4%, và khối lượng riêng là 1,0072 kg/m3 Lượng cặn tươi phải xử lý mỗi ngày: qc = Lưu lượng cặn vào máng. q = qc = 3,58 (m3) Đường kính ống xả váng: Φ = 100 mm Bể lắng ngang Bể hoạt động từ mẻ Diện tích của bể trên mặt bằng ứng với lưu lượng lớn nhất theo công thức: m2 Trong đó: :là lưu lượng trung bình ngày, =Qh=15m3 L: là tải trọng thiết kế ứng với lưu lượng trung bình ngày, L=33 m3/m2/ngd=1,4 m3/m2/giờ (Bảng TK-4 trang 135 sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết) Thể tích bể lắng : V=F×H=10,7×2=21,4 m3 Thể tích bể tách dầu hiện hữu là: L × B × H= 12,3 × 3 × 2 =73,8 m3 Thể tích bể tuyển nổi là: L × B × H= 5 × 3 × 2,3 =34,5 m3 Thể tích còn lại của bể tách dầu hiện hữu sau khi cải tạo thành bể tuyển nổi là: L × B × H= 7 × 3 × 2 =42 m3 Chọn thể tích bể lắng là: L × B × H= 7 × 3 × 2,3 =48,3 m3 Tổng thể tích ngăn chứa cặn của bể lắng: m3 Trong đó: Ctc =hàm lượng trong nước thải ban đầu, Ctc=700mg/l Q = lưu lượng trung bình giờ,Q=15/24=m3/h E = hiệu suất lắng tổng cộng, E=60% T = thời gian giữa 2 lần xả cặn, t=8h P = độ ẩm của cặn tươi ở bể lắng đợt 1, P=95% 5.2.4.2 Nước thải ra từ dòng nước thải rửa khoai tây a. Song chắn rác thô Kích thước mương đặt song chắn Chọn tốc độ dòng chảy trong mương vs = 0,3 m/s (qui phạm v = 0,3 – 0,6 m/s) Qua khảo sát thực địa, độ sâu đáy cống cuối cùng của mạng lưới thoát nước thải là H = 1,5 m. Chọn kích thước mương: rộng x sâu = B x H = 0,3m x 0,3m = 0,09 m2 Ta có Qhmax =34m3/h Như vậy chiều cao lớp nước trong mương là: H=Qh/(3600.Vs.B)=34/(3600.0,3.0,3) =0,104 m Chọn kích thước thanh rộng x dày = b x d = 5mm x 15mm và khe hở giữa các thanh là w = 15mm Kích thước song chắn rác Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở m = n + 1 Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n*b + (n +1)*w 300 = n*5 + (n +1)*15 Suy ra n = 14,25 Chọn n = 15 thanh Khoảng cách giữa các thanh bây giờ sẽ được điều chỉnh lại như sau: 300 = 15*5 + (15 + 1)*w Suy ra w = 14,06mm Tổn thất áp lực qua song chắn Tổng tiết diện các khe song chắn, A: A = (B – b*n)*h Trong đó: B = Chiều rộng mương đặt song chắn, m b = Chiều rộng thanh song chắn, m n = Số thanh h = Chiều cao lớp nước trong mương, m A = (0,3m – 0,005m*15 thanh)*0,104m = 0,0234m2 Vận tốc dòng chảy qua song chắn: V=Q/A=9,44 l/s /0,0234m2 =0,403 m/s Tổn thất áp lực qua song chắn: HL= 1/0,7*(V2-vs2)/2g =1/0,7*(0,4032-0,32)/(2*9,81) = 0,00527m = 5,27mm (tổn thất áp lực cho phép) àChọn thanh thứ 2 có khe hở giữa các khe là 10mm Kích thước song chắn rác Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở m = n + 1 Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n*b + (n +1)*w 300 = n*5 + (n +1)*10 Suy ra n = 19,33 Chọn n = 20 thanh Khoảng cách giữa các thanh bây giờ sẽ được điều chỉnh lại như sau: 300 = 20*5 + (20 + 1)*w Suy ra w = 9,52mm Tổn thất áp lực qua song chắn Tổng tiết diện các khe song chắn, A: A = (B – b*n)*h Trong đó: B = Chiều rộng mương đặt song chắn, m b = Chiều rộng thanh song chắn, m n = Số thanh h = Chiều cao lớp nước trong mương, m A = (0,3m – 0,005m*20 thanh)*0,104m = 0,0208m2 Vận tốc dòng chảy qua song chắn: V=Q/A=9,44 l/s /0,0208m2 =0,453 m/s Tổn thất áp lực qua song chắn: HL= 1/0,7*(V2-vs2)/2g =1/0,7*(0,4532-0,32)/(2*9,81) = 0,00838m = 8,38mm (tổn thất áp lực cho phép) b. Song chắn rác tinh Chọn kích thước giữa các khe của song chắn rác là 2mm. Chọn song chắn rác tinh có sẵn trên thị trường. Bảng 5.4: Các thông số thiết kế lưới chắn rác tinh Thông số Lưới cố định Lưới quay Hiệu suất xử lý cặn lơ lửng Tải trọng l/m3/phút Kích thước mắc lưới mm Tổn thất áp lực m Công suất môtơ HP Chiều dài trống quay m Đường kính trống m 5÷25 400÷1200 0,2÷1,2 1,2÷2,1 - - - 5÷25 600÷4600 0,25÷1,5 0,8÷1,4 0,5÷3 1,2÷3,7 0,9÷1,5 Chọn lưới chắn rác dạng lưới quay có kích thước mắc lưới d = 0,5 mm với tải trọng La=3800 l/m3/phút với hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 40% Chọn kích thước song chắn rác tinh L =1000mm D = 1000mm Ta có diện tích bề mặt lưới yêu cầu Số lưới chắn rác N=A/(3,14*R2)=0,0868/(3,14*0,62)=0,0767 Chọn 1 cái . Tải trọng làm việc thực tế LA=Qb/(3,14*R2n)=165,87l /phut.m2 Bảng 5.5: Tổng hợp tính toán SCR tinh Thông số Giá trị Qmax (m3/h ) 18,75 Tải trọng La l/m3/phút 165,87 Kích thước mắc lưới (mm) 0,5 L (mm) 1000 D (mm) 1000 Số lưới (cái) 1 c. Bể lắng sơ bộ: Chiều dài bể lắng ngang được tính theo công thức: m Trong đó: v = Tốc độ lắng tính toán trung bình của hạt cặn lơ lửng đối với bể lắng ngang và li tâm. V = 5÷10 mm/s, chọn v =5mm/s. H = chiều sâu tính toán của vùng lắng (từ mặt trên lớp trung hòa đến mặt thoáng của bể), m, theo TCXD- 51-84 điều 6.5.9 H =1,5-3m trong nhiều trường hợp có thể lấy đến 4m. Chọn H =1,5 m K= hệ số phụ thuộc kiểu bể lắng, có thể lấy K = 0,5 đối với bể lắng ngang, K=0,4 đối với bể lắng li tâm, K = 0,3 đối với bể lắng đứng. U0 = độ thô của hạt cặn lơ lửng, có thể tính theo công thức: mm/s t = thời gian lắng xác định bằng thực nghiệm. Khi thiếu số liệu thực nghiệm ta có thể lấy theo bảng 3-23(TCXD-51-84). Chọn n=0,25 hiệu quả lắng 60%, nồng độ chất lơ lửng là 680mg/l, t=580s α = hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ của nước thải đối với độ nhớt lấy theo bảng 3-24 TCXD51-84 ứng với t=250C, ta có α=0,9. = thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải lấy theo bảng 3-25 TCXD-51-84, =0m/s n= hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lững. Chọn n=0,25 đối với chất lơ lững của nước thải có khả năng kết dính (KH/h)n trị số tính toán đối với các bể lắng, phụ thuộc vào chiều cao bể lắng H và kiểu bể lắng lấy theo bảng 3-26 (TCXD-51-84, điều 6.5.4.). với H=3,2 (KH/h)n=1,11 (đối với bể lắng ngang) Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang được tính theo công thức: m2 Trong đó:Qmax.s = lưu lượng giây lớn nhất của nước thải Bơm nước thải có lưu lượng là 32m3/h = 0,0089m3/s Trường hợp 2 bơm hoat động Qmax.s= 0,0178 v = tốc độ tính toán trung bình của nước thải, v = 6mm/s = 0,006m/s Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang sẽ là: m Thể tích bể lắng ngang: W=L×B×H=11,65×2,4×1,5= 41,94 m3 Thể tích bể lắng hiện hữu là: W=L×B×H=12,3×4,3×2 = 98,4 m3 Như vậy ta vẫn giữ nguyên bể lắng Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã tính toán: h Tổng thể tích ngăn chứa cặn của bể lắng: m3 Trong đó: Ctc =hàm lượng trong nước thải ban đầu, Ctc= 620 mg/l Q = lưu lượng trung bình giờ,Q =18,125m3/h E = hiệu suất lắng tổng cộng, E = 60% t = thời gian giữa 2 lần xả cặn, t = 8h P = độ ẩm của cặn tươi ở bể lắng đợt 1, P=95% d. Tính bể điều hòa W=L×B×H=12,3×9×4,5=498,15 m3 Thời gian lưu ở bể điều hòa h Vậy giữ nguyên bể điều hòa e. Bể UASB UASB (Upward-flow Anaerobic Sludge Blanket) là công trình xử lý kỵ khí được ứng dụng rộng rãi nhất. Tải trọng hữu cơ thích hợp trên các thiết bị UASB xử lý nước thải công nghiệp khoảng 8 đến 15 kg COD/m3.ngày. Hiệu quả xử lý COD tương đối cao, trung bình vào khoảng 43-78% trong đa số các trường hợp. Điều này cho thấy rằng xử lý kị khí có khả năng ứng dụng rộng rãi để giảm thiểu các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong nước thải công nghiệp của nhiều loại hình sản xuất. Bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể với hàm lượng 30kgSS/m3 Tỉ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể UASB=0,75 Tải trọng bề mặt phần lắng 12m3/m2.ngày, Ở tải trọng thể tích L0= 3kgCOD/m3.ngày, hiệu quả khử COD đạt 70% và BOD đạt 75%. Lượng bùn phân hủy kị khí cho vào ban đầu có TS =5% Y= 0,04 g/VSS/gCOD, kd = 0,025 ngày-1, = 60 ngày. Bảng 5.6: Tính chất nước thải đầu vào và đầu ra của bể UASB Đặc tính Đơn vị Nước vào Nước ra Hiệu quả % BOD5 mg/L 488 122 75 COD mg/L 761 228 70 SS mg/L 244 195 20 Ntổng mg/L 54 41 20 Chọn hiệu quả làm sạch COD: Lượng COD cần khử: CODkhử = CODvào- CODra = 761 - 228 = 533 mg/l. Lượng COD cần khử trong 1 ngày: G = Q x CODkhử = 450 x 533 x 10-3 = 239,85 kg/ngày. Dung tích xử lý yếm khí cần thiết: . Trong đó chọn L = 3 kgCOD/m3.ngày, là tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB (theo XLNT đô thị và công nghiệp, Lâm Minh Triết). Thể tích hiện hữu: W=L×B×H=17,3×8×6,5=899,6m3 Thể tính bể hiện hữu đáp ứng yêu cầu xử lý. Như vậy giữ nguyên bể UASB Lượng bùn nuối cấy ban đầu cho vào bể (TS= 5%): tấn Trong đó: CSS : hàm lượng bùn trong bể, kg/m3 Vr: Thể tích ngăn phản ứng TS: Hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy, % Hàm lượng COD của nước thải sau xử lý kị khí: CODra = (1-ECOD)x CODvào =(1-0,70)x 759mg/l = 228 mgCOD/l Hàm lượng BOD của nước thải sau xử lý kị khí: BODra= (1-EBOD)x BODvào= (1-0,75)x 486 mg/l = 122 mgBOD/l Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày: Thể tích khí metan sinh ra mỗi ngày: Trong đó: : thể tích khí mêtan sinh ra ở điều kiện chuẩn ( nhiệt độ 0oC và 1 atm) Q: lưu lượng bùn vào bể kị khí, m3/ngày Px: sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, kgVS/ngày 350,84: hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí mêtan sản sinh từ 1kg BODL chuyển hoàn toàn thành khí mêtan và CO2, lít CH4/kgBODL Lượng bùn dư bơm ra mỗi ngày: Lượng chất rắn từ bùn dư: MSS = Qw x CSS = 0,17 x 30 = 5,1 kgSS/ngày. Bể aerotank Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí. Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào bể không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ, và nhằm duy trì nồng độ bùn giúp cho quá trình xử lý do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bể lắng đợt 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể Aerotank Bảng 5.7: Các thông số cơ bản tính toán bể Aerotank kiểu xáo trộn hoàn toàn Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian lưu bùn, Ngày 5-15 Tỉ số F/M Kg/Kg.ngày 0,2-0,6 Tải trọng thể tích KgBOD5/m3 ngày 0,8-19 Nồng độ MLSS, X mg/l 2500-4000 Tỉ số thể tích bể / lưu lượng giờ, V/Q Giờ 3-5 Tỉ số tuần hoàn bùn hoạt tính, Qth /Q 0,25-1 ( Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết - trang 143 ) Các thông số thiết kế: Lưu lượng nước thải: Qtbngđ = 450 m3/ngày Lưu lượng nước thải trung bình giờ: = 18,75 m3/h Hàm lượng BOD5 ở đầu vào = 122 mg/l Hàm lượng BOD5 ở đầu ra = 18 mg/l Hàm lượng COD ở đầu vào = 228 mg/l Cặn lơ lửng đầu vào SS = 146 mg/l ( gồm 65% cặn có thể phân hủy sinh học ) Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi ( nồng độ vi sinh vật ban đầu ), X0 = 0. Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi ( MLVSS ) với lượng chất rắn lơ lửng ( MLSS) có trong nước thải là ( Độ tro của bùn hoạt tính là Z = 0,3) Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn ( tính theo chất rắn lơ lửng ) là 10.000 mg/l. Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính XTSS = 2000 mg/l Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn Xth = 7000 mg/l. Thời gian lưu bùn trong hệ thống, Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 (BOD hoàn toàn) là 0,68. Hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,072 ngày-1 Hệ số sản lượng tối đa (tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu thụ), Y = 0,6 kg VSS/kg BOD5 Tính kích thước của bể Thể tích bể Aerotank: Trong đó: Qt là lưu lượng nước đầu vào mỗi bể: Qt = 450 m3/ngày Y là hệ số sản lượng cực đại Y = 0,6. X là nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aerotank, X = 2000 mg/l kd là hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,072 ngày-1 là thời gian lưu bùn trong hệ thống, = 15 ngày . Thể tích thực tế: W=L×B×H=17,4×8×4,5=626,4 m3 Bể Aerotank hiện hữu co khả năng xử lý nước thải theo hiệu xuất đã tính toán.Giữ nguyên bể aerotank Lượng bùn phải xả ra mỗi ngày Tính hệ số tạo bùn từ BOD5 Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 (tính theo MLVSS) Px (VSS) = Yobs * Qt * (S0-S)= 0,35 * 450 * (122 – 18 )*10-3 = 16,38 kgVSS/ngày Tổng cặn lơ lửng sinh ra trong một ngày Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi P xả = Tính lượng bùn xả ra hằng ngày Qw từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn bùn: Trong đó: X là nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X = 2000 mg/l là thời gian lưu bùn, = 10 ngày Qe là lưu lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng II (lượng nước thải ra khỏi hệ thống). Xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên ta có: Qe = Qt = 450 m3/ngày. Xe là nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống, ta có: Xe = 0,7 * SSra = 0,7 * 29 = 20,3 mg/l Xr = 7000 mg/l Tính hệ số tuần hoàn từ phương trình cân bằng vật chất Từ phương trình cân bằng vật chất: X * ( Qt + Qr) = XrQr + XrQw Vậy Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng thể tích của bể Chỉ số F/M: Trong đó: X là hàm lượng SS trong bể, X = 2000 mg/l là thời gian lưu nước, = 4,35/24= 0,18 ngày ngày-1 Giá trị này nằm trong khoảng cho phép F/M = 0,2 – 0,6 ngày-1 Tốc độ oxy hóa của 1g bùn hoạt tính: Tải trọng thể tích của bể Aerotank: Giá trị này nằm trong khoảng cho phép L = 0,8 – 19 kgBOD5/m3 ngày g. Bể lắng 2: Chiều dài × chiều rộng × chiều cao : L × B × H= 8 × 8 × 3,8 =243,2 m3 Vậy thời gian lưu nước trong bể là: h Thể tích bể lắng hiện hữu phù hợp với hiệu suất tính toán. Vẫn giữ nguyên bể lắng h. Bể nén bùn: Chức năng: Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư bằng cách lắng (nén) cơ học để làm giảm độ ẩm thích hợp (94 – 96%) sau đó có thể đưa vào máy ép bùn. Tính toán bể nén bùn: Lưu lượng bùn dư từ lắng sau bể tuyển nổi, lắng I và bể lắng 2: Qbùn = 0,252+ 1,08*3 + 24 = 27,5 (m³/ngày) Thể tích hiện hữu của bể nén bùn là: L × B × H= 5 × 4× 4,5 =90m3 Vậy thể tích bể nén bùn hiện hữu có thể nén được thể tích bùn 27,5 (m3/ngày) Lượng hóa chất sử dụng cho máy ép bùn: Lượng bùn cần ép: W = 27,5 kg/ngày Thời gian vận hành: 1 h/ngày Lưu lượng bùn ép trong 1 giờ: 27,5/1 = 27,5 (kg/h) Liều lượng polymer: 5 kg/tấn bùn Liều lượng polymer tiêu thụ: Lượng polymer tiêu thụ trong 1 ngày: 0,1375 (kg/ngày) Hàm lượng polymer sử dụng: 0,2% Lựơng dung dịch châm vào: 13,475 (l/h) i. Bể khử trùng: Thể tích bể hiện hữu: L × B × H= 4 × 4× 3,8 =60,8 m3 Thời gian lưu nước trong bể khử trùng là Vậy bể khử trùng đạt hiệu suất khử trùng. Giữ nguyên bể khử trùng. Lượng hóa chất dùng khử trùng: Lưu lượng thiết kế:450 m3/ngày.đêm Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải kg/ngày Trong đó: Q = Lưu lượng thiết kế, Q = 450 m3/ngày.đêm a = Liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD-51-84 Nước thải sau xử lý cơ học: a = 10g/m3 Nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn: a = 3g/m3 Nước thải sau xử lý sinh học không hoàn toàn: a = 5g/m3 Nồng độ dung dịch NaOCl = 10% Lượng NaOCl 10% cần châm vào bể khử trùng =1,35/0,1 = 13,5 l/ngày = 0,56 l/h Lựơng NaOH dùng trong 1 ngày: (13,5l x 10g)/0,1l = 1350g = 1,35 kg/ngà 5.2.5 Tính toán kinh tế phương án cải tạo 5.2.5.1 Chi phí đầu tư a. Chi phí xây dựng các công trình Bảng 5.8: chi phí xây dựng các công trình Hạng mục công trình Số lượng Vật liệu Thể tích Đơn vị Đơn giá(*1000 VND Thành tiền(*1000 VND) Bể tuyển nổi 1 BTCT 2,97 m3 2000 5940 Bể lắng sơ cấp 1 BTCT 4,05 m3 2000 8100 Tổng cộng 14040 b. Chi phí máy móc thiết bị: Song chắn rác Bảng 5.9: Chi phí song chắn rác Thiết bị Vật liệu Tính năng Số lượng Đơn vị Đơn giá(*1000 VND) Thành tiền Lưới chắn rác Inox Kích thước mắc lưới 5mm 2 cái 2500 5000 SCR thô Inox Kích thước mắc lưới 10-15 mm 2 cái 2500 5000 SCR tinh Thép không rỉ Công suất 0,046 tấn/h 1 cái 15000 15000 Tổng cộng 20.000 Bể lắng sơ cấp Bảng 5.10: Chi phí bể lắng sơ cấp Thiết bị Vật liệu Số lượng Đơn vị Đơn giá (*1000 VND Thành tiền ( *1000 VND) Thiết bị gạt bùn cặn và động cơ Sắt thép 1 cái 20000 20000 Máy bơm bùn inox 1 cái 45000 45000 Tổng cộng 65000 Bể tuyển nổi Máy thổi khí tận dụng từ máy thổi khí bể aerotank Bảng 5.11: Chi phí xây dựng bể tuyển nổi Thiết bị Vật liệu Số lượng Đơn vị Đơn giá (*1000 VND Thành tiền ( *1000 VND) Thiết bị gạt dầu ,cặn và động cơ Sắt thép 1 cái 20000 20000 Bồn chứa cặn dầu Composit 1 cái 2000 2000 Đĩa khí Nhựa 8 cái 50 400 Đường ống dẫn khí d = 68 Sắt 20 m 55 1100 Đường ống dẫn khí d=47mm Sắt 20 m 35 700 Máy bơm bùn inox 1 cái 45000 45000 Tổng cộng 69200 c. Chi phí xây dưng tổng cộng V=VXD+VTB= 14.040.000 + 65.000.000+69.200.000+ 20.000.000=168.240.000 VND 5.2.5.2 Chi phí vận hành a. Chi phí công nhân vận hành: Bảng 5.12: chi phí về công nhân vận hành Đơn vị tính 1000 VNĐ Biên Chế Số người Mức lương (VNĐ/ngày) Thành tiền (VNĐ/ngày) Công nhân vận hành 2 90 180 Công nhân cơ khí 1 80 80 Công nhân điện 1 90 90 Tổng cộng 350 Chi phí phải trả cho công nhân: V1= 350.000 (VNĐ/ngày). b. Chi phí hóa chất Hóa chất NaOCl: 13,5kg/ngày.30.000 VND = 405.000 VND Hóa chất polimer : 0,1375 kg/ngày.100.000VND = 13.750 VND Tổng chi phí hóa chất:V3 = 405.000 + 13.750 = 463.750 (VND/ngày) c. Chi phí điện năng tiêu thụ Điện năng tiêu thụ hiện tại của hệ thống xử lý trung bình là: W=350 kg/ ngày Điện năng tiêu thụ của các thiết bị cải tạo là: Bảng 5.13: chi phí về điện năng tiêu thụ STT Tên thiết bị Số lượng Kw/h Thời gian hoạt động/ngày Điện năng tiêu thụ Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Máy thỏi khí 1 3.9 3h 11,7 1000 11700 2 Động cơ gạt bùn bể lắng 1 1,4 3h 4,2 1000 4200 3 Động cơ gạt dầu bể tuyển nổi 1 1,9 3h 5,7 1000 5700 4 Bơm bùn bể lắng 1 0.7 3h 2,1 1000 2100 Tổng cộng: 23,7kg = 23700 VND Điện Năng tiêu thụ tổng cộng là: W=350+23,7= 326,3 kg/ngàyđêm= 326.300 VND Chi phí vận hành tổng cộng là: 350.000+463.750+326.300=1.140.050 VND Chi phí xử lý cho 1 m3 nước thải: G =VND/m3 Chương 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN Ngành sản xuất khoai tây chiên là ngành mới và đầu tiên tại Việt Nam, đem lại hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp và cho đất nước, giải quyết được công việc cho hàng nghìn lao động và đặc biệt là giải quyết đầu ra cho nông dân trồng khoai tây tạo thu nhập ổn định cho người nông dân. Cung cấp cho thị trường thực phẩm thêm những sản phẩm mới, đặc biệt Công ty Pepsico Việt Nam là công ty đầu tiên ở Việt Nam sản xuất khoai tây chiên, mở ra một hướng kinh doanh mới cho các nhà đầu tư trong một lĩnh vực mới đầy tìm năng kinh tế. Vấn đề sản xuất và chế biến khoai tây chiên đã ảnh hưởng đến nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường nếu các công ty không có biện pháp thì sẽ gây ảnh hưởng về môi trường nghiêm trọng. Trong quá trính sản xuất đã thải vào môi trường một lượng lớn nước thải có hàm lượng BOD, COD, SS, dầu rất cao cần được xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra ngoài hệ thống thoát nước chung. Nước thải từ quá trình sản xuất khoai tây có những đặc tính là dầu rất cao, nhiều rác (vỏ và những lát khoai tây nhỏ), lát khoai tây mỏng và vỏ dễ nổi lên trên mặt còn những lát dày và đất cát thì chìm xuống xuống dưới. Khi xử lý nước thải cần chú ý phải tách hoàn toàn các chất rắn ra trước khi xử lý sinh học, và tách dầu ra khỏi nước thải để nước thải qua các công trình xử lý sinh học được xử lý tốt không ức chế hoạt động và sự phát triển của vi sinh vật. Nếu thực hiện tốt hai vấn đề trên thì hiệu quả xử lí của các công trình phía sau sẽ rất cao. Phương án cải tiến hệ thông xử lý nước thải trên là hợp lí, đảm bảo được hệ thống xử lý nước đạt tiêu chuẩn nước thải loại A tiêu chuẩn TCVN 5945-2005 và có thể dễ dàng thi công xây dựng cải tạo với chi phí đầu tư thấp nhất và dễ dàng quản lí vận hành hệ thống sau khi đã thi công xong hệ thống Bảng 6.1. Thông số nước thải sau khi xử lý Thông số đầu ra Đơn vị (mg/l) TCVN 5945-2005 Cột A (mg/l) COD 46 50 BOD 18 30 SS 39 50 Dầu mỡ 9 10 N 14 15 6.2 KIẾN NGHỊ Hệ thống xử lý nước thải của công ty hoạt động không hiệu quả, chất lượng nước thải thải ra ngoài còn nhiễm nhiều dầu mỡ ảnh hưởng đến các công trình xử lý sinh học phía sau dẫn đến không đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-2005 loại A khi xả thải (mặc dù giai đoạn đầu khi đưa vào hoạt động vẫn đạt được tiêu chuẩn loại A TCVN 5945-2005 như đã thiết kế vì lượng bùn và dầu phát sinh ra còn quá ít do nhà máy hoạt động với tần suất còn thấp).Do đó, quý công ty cần đầu tư xây dựng, sửa chữa, cải tạo hệ thống xử lí nước thải, nhất là nên thay thế bể tách dầu hiện có hoạt động không hiệu quả bằng bể tuyển nổi và một vài công trình nhỏ lẻ khác như đã đề xuất ở trên để nước thải từ quá trình hoạt động sản xuất của quý công ty không ảnh hưởng đến môi trường và đời sống sức khỏe của nhân dân khu vực xung quanh nhà máy, làm môi trường khu công nghiệp được xanh sạch đẹp, vừa chấp hành tốt pháp luật vừa nâng cao hình ảnh và danh tiếng của công ty trên thương trường và trong thị hiếu của người tiêu dùng thu hút được nhiều người tiêu dùng. Kính đề nghị quý công ty chấp nhận phương án cải tiến trên và đồng ý cho tiến hành xây dựng cải tạo hệ thống xử lý để nhanh chóng đưa hệ thống xử lý nước thải vào hoạt động xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra ngoài. Dầu tách ra từ nước thải quý công ty có thể bán lại cho các cơ sở tái chế vừa có thu nhập kinh tế vừa tiết kiệm được chi phí xử lý. Hoặc là có thể sử dụng dầu thải để tách thành glycerin đem bán hoặc sản xuất các sản phẩm như xà phòng, nến (đèn cầy),dầu mỡ tra máy móc, đem lại khoảng thu về cho công ty góp phần giảm chi phí xử lý nước thải cho công ty. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lâm Minh Triết, 2002. Xử Lý Nước Thải. Trường Đại Học Xây Dựng 2. Trịnh Xuân Lai, 2000. Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải. Nhà Xuất Bản Xây Dựng 3.Bộ Xây Dựng. Tiêu Chuẩn Xây Dựng TCXD-51-84- Thoát Nước Mạng Lưới Bên Ngoài Và Công Trình. Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh. 4. Hoàng Huệ, 1996. Xử lý nước thải. NXB Xây Dựng. 5. Hoàng Huệ, Trần Đức Hạ, 2002. Thoát nước, Tập II. Xử lý nước thải. NXB Khoa học kỹ thuật. 6. Công ty Pepsico Việt Nam,2007. Báo Cáo Đánh Giá Tác Động Môi Trường Nhà Máy Sản Xuất Và Chế Biến Thực Phẩm Đóng Gói Pepsico Việt Nam. 7. Lâm Minh triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, 2006. Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. NXB Đại học Quốc gia TP.HCM. PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ HÌNH ẢNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI CÔNG TY VÀ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM HÌNH 1. BỂ TÁCH DẦU HÌNH 2. BỂ LẮNG SƠ CẤP HÌNH 3. BỂ LẮNG 2 HÌNH 4. HỐ THU GOM NƯỚC THẢI CHỨA DẦU HÌNH 5. RÁC TRONG NƯỚC THẢI HÌNH 6. MÔ HÌNH BỂ TUYỂN NỔI HÌNH 7. RÁC THẢI HÌNH 8. SỤC KHÍ BỂ TUYỂN NỔI HÌNH 9. HỆ THỐNG THANH GẠT HÌNH 10. HỆ THỐNG THANH GẠT HÌNH 11. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM PHỤ LỤC 2 TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5945:2005 Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải Industrial waste water – Discharge standards TCVN 5945:2005 thay thê cho TCVN 5945:1995, TCVN 6980:2001, TCVN 6981:2001, TCVN 6982:2001, TCVN 6983:2001, TCVN 6984:2001, TCVN 6985:2001, TCVN 6986:2001, TCVN 6987:2001. 1.Phạm vi áp dụng 1.1. Tiêu chuẩn này qui định giá trị giới hạn các thông số và nông độ các chât ô Nhiễm tromg nước thải của cơ sở sản xuất, chê biên, kinh doanh dịch vụ, (gọi chung là “nước thải công nghiệp”). 1.2. Tiêu chuẩn này dùng để kiểm soát chất lượng nước thải công nghiệp khi Thải vào các thủy vực có mục đích sử dụng nước cho sinh hoạt, thủy vực có các Mục đích sử dụng nước với yêu câu chât lượng nước thâp hơn, hoặc vào các nơi Tiếp nhận nước thải khác. 2.Giá trị giới hạn 2.1. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải công nghiệp khi đổ vào các vực nước không vượt quá các giá trị tương ứng qui định trong bảng 1. 2.2. Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chât ô nhiễm Bằng hoặc nhỏ hơn giá trị qui định trong cột A có thể đổ vào các vực nước Thường được dùng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt. 2.3. Nước thải công nghiệp có giá trị các thông sô và nồng độ các chât ô nhiễm Lớn hơn giá trị qui định trong cộtt A nhưng nhỏ hơn hoặc bằng giá trị qui định trong cộtt B thì được đổ vào các vực nước nhận thải khác trừ các thủy vực qui định ở cột A. 2.4. Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm Lớn hơn giá trị quy định trong cột B nhưng không vượt quá giá trị qui định trong Cột C chỉ được phép thải vào các nơi được qui định (như hồ chứa nước thải được xây riêng, cống dẫn đến nhà máy xử lý nước thải tập trung) 2.5. Thành phần nước thải có tính đặc thù theo lĩnh vực/ngành công nghiệp của Một số hoạtt động sản xuấtt, kinh doanh dịch vụ cụ thể được qui định trong các tiêu chuẩn riêng. 2.6. Phương pháp lây mẫu, phân tích, tính toán, xác định từng thông số và nồng Độ cụ thể của các chât ô nhiễm được qui định trong các TCVN hiện hành hoặc do cơ quan có thẩm quyền quy định. TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn A B C 1 Nhiệt độ oC 40 40 45 2 pH - 6 đến 9 5,5 đến 9 5 đến 9 3 Mùi - Không khó chịu Không khó chịu - 4 Màu sắc, Co-Pt ở pH = 7 20 50 - 5 BOD5 (20 OC) mg/l 30 50 100 6 COD mg/l 50 80 400 7 Chất rắn lơ lững mg/l 50 100 200 8 Asen mg/l 0,05 0,1 0,5 9 Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 0,01 10 Chì mg/l 0,1 0,5 1 11 Cadimi mg/l 0,005 0,01 0,5 12 Crom(IV) mg/l 0,05 0,1 0,5 13 Crom(III) mg/l 0,2 1 2 14 Đồng mg/l 2 2 5 15 Kẽm mg/l 3 3 5 16 Niken mg/l 0,2 0,5 2 17 Mangan mg/l 0,5 1 5 18 Sắt mg/l 1 5 10 19 Thiếc mg/l 0,2 1 5 20 Xianua mg/l 0,07 0,1 0,2 21 Phenol mg/l 0,1 0,5 1 22 Dầu mỡ khoáng mg/l 5 5 10 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 30 24 Clo dư mg/l 1 2 - 25 PCBs mg/l 0,003 0,01 0,05 26 Hóa chất bảo vệ thực vat:Lân hửu cơ mg/l 0,3 1 27 Hóa chất bảo vệ thực vật:Clo hửu cơ mg/l 0,1 0,1 28 Sunfua mg/l 0,2 0,5 1 29 Florua mg/l 5 10 15 30 Clorua mg/l 500 600 1000 31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 5 10 15 32 Tổng nitơ mg/l 15 30 60 33 Tổng phôtpho mg/l 4 6 8 34 Coliform MPN/100ml 3000 5000 - 35 Xet nghiệm sinh học (bioassay) mg/l 90% cá sống sót sau 96 giờ trong 100% nước thải - 36 Tổng hoạt động phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 - 37 Tổng hoạt động phóng xạ β Bq/l 1 1 - PHỤ LỤC 3 CÁC BẢN VẼ THIẾT KẾ Bản vẽ số : Mặt bằng công nghệ Bản vẽ số 2: Mặt cắt công nghệ Bản vẽ số 3: Mặt bằng công nghệ Bản vẽ số 4 Chi tiết hố thu gom Bản vẽ số 5: Chi tiết bể điều hòa Bản vẽ số 6: Chi tiết bể UASB Bản vẽ số7 : Chi tiết bể aerotank Bản vẽ số 8: Chi tiết bể lắng 2 Bản vẽ số 9: Chi tiết bể khử trùng Bản vẽ số 10: Chi tiết bể nén bùn Bản vẽ số 11: chi tiết bể tuyển nổi cải tạo từ bể tách dầu Bản vẽ số 12: Chi tiết bể lắng sơ bộ 2 cải tạo từ bể tách dầu