Luận văn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho cơ sở xay bột Ap Lộc Hưng, Trảng Bàng

khí khác). Khí tạo ra không chuyển lên trên theo bề mặt ngay mà dính vào các hạt cặn bùn lơ lửng, chuyển động theo chiều hướng lên trên, tạo ra sự xáo trộn cục bộ. Khi chuyển động lên trên, chúng va vào vật chắn và bị vỡ ra, khí thoát lên trên còn cặn lắng lại xuống dưới. Nước trong được chuyển lên trên và tập trung vào máng chuyển ra ngoài. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong nước thải do hệ vi sinh vật kỵ khí có trong các hạt bùn lơ lửng quyết định. Khi bể vận hành sẽ hình thành hai lớp bùn rõ rệt. Ở chiều cao ¼ bể kể từ đáy lên các hạt bùn sơ cấp được hình thành. Phía trên lớp bùn này là những hạt bùn được tạo ra do sự lắng từ trên xuống hoặc được lấy từ dưới lên. Nồng độ bùn ở đây khoảng 1.000 –3.000mg/l. Trên bề mặt tiếp giáp với pha khí, lượng bùn rất thấp. Sau 2 –3 tháng sự phân lớp bùn mới được hình thành rõ rệt. Phía đáy bể là lớp bùn khá ổn định. Theo định kỳ lượng bùn này được tháo ra. Bể UASB được ứng dụng nhiều trong các công trình xử lý nước thải. Bể UASB có những ưu điểm sau: Hiệu quả xử lý cao Thời gian lưu nước trong bể ngắn. Ít có nhu cầu về năng lượng khi vận hành. Thu được khí CH4 phục vụ cho nhu cầu về năng lượng. Cấu tạo của bể đơn giản, dễ vận hành. Tuy nhiên, bể UASB cũng có những nhược điểm khi vận hành: Khó kiểm soát trạng thái hạt bùn và kích thước hạt bùn. Khó kiểm soát, phân định các tầng hoạt động của bùn cũng như tính chất kỵ khí của hệ thống. Các hạt bùn thường không ổn định và rất dễ bị phá vỡ khi có sự thay đổi về môi trường. Hỗn hợp vi sinh kỵ khí tham gia phân hủy chất hữu cơ trong bể thường tồn tại lẫn lộn trong pha khí, pha lỏng và pha rắn. Người ta tách chất khí ra khỏi bể bằng cách thiết kế các tấm vách trong bể. Hỗn hợp bùn và nước được tách ra bởi ngăn lắng. Bể khí sinh học (Biogas) Bể khí sinh học còn gọi là bể mêtan. Khi lên men, vật chất có trong bể mêtan biến đổi rất mạnh, tạo ra những lớp rất rõ theo chiều cao của bể. Khi vận hành bể mêtan, nước trong được lấy ra liên tục và bổ sung vào nước thải mới, do đó lượng cặn được tạo ra liên tục. Có hai lớp bùn cặn: lớp bùn cặn lơ lửng phía trên và lớp bùn cặn được lắng xuống dưới đáy bể. Phải lấy cặn lắng ở đáy bể ra theo định kỳ hoặc liên tục để tăng khả năng phân hủy vật chất hữu cơ và tăng thể tích hữu ích của bể. Các loại bể mêtan rất thích hợp cho việc xử lý nước thải các xí nghiệp chăn nuôi gia súc, gia cầm. Việc áp dụng các loại bể mêtan thường có những lợi ích rõ rệt như sau: Thu nhận và sử dụng khí mêtan cho nhiều mục đích khác nhau. Thu nhận cặn bùn sau khi lên men để làm phân bón. Cặn bùn này có rất nhiều chất hòa tan rất thích hợp cho cây trồng. Mặt khác do quá trình lên men, nhiều mầm bệnh được tiêu diệt. Tiếp xúc kỵ khí (AC) Hệ thống kỵ khí tiếp xúc bao gồm một bể phản ứng sinh học sinh trưởng lơ lững hoà trộn hoàn toàn, một bể tách khí, một thiết bị tách lỏng – rắn, nơi mà nước xử lý bể sinh học được tách riêng vào trong quá trình tương đối sạch sau xử lý và một bể lắng bùn nơi mà bùn hoàn lưu lại bể sinh học. Như vậy về mặt cơ bản, tiếp xúc kỵ khí là một hệ thống bùn hoạt tính kỵ khí. Thiết bị tách khí dùng để tách CO2 và CH4 để cho chất rắn sinh học lắng được trong bể tách lỏng – rắn. Bể phản ứng sinh học có dạng giống như một bể tiêu hoá kỵ khí. Nhiệt và khí sinh ra trong bể cũng xảy ra tương tự. Điều kiện hoà trộn hoàn toàn có được sự khuấy trộn cơ học tương tự như bể tiêu hoá kỵ khí. Bộ lọc thông thường hay các tấm trợ lắng được sử dụng như là tấm chắn lỏng – rắn. Tiếp xúc kỵ khí được thiết kế và vận hành nhằm duy trì thời gian lưu bùn mong muốn cái đạt đựơc như việc điều chỉnh tỷ lệ hao hụt chất rắn. III.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đời sống của vi sinh vật trong nước thải III.3.4.1. Các vi sinh vật xử lý nước thải Vi khuẩn (Bacteria): Đây là loại vi khuẩn đơn bào, có kích thước nhỏ từ 0.2÷0.5µm, thường có dạng hình que, hình cầu, hình sợi xoắn. Vi khuẩn này sinh sản bằng cách chia đôi tế bào. Chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ và làm sạch nước thải. Các loại vi khuẩn thường gặp trong quá trình xử lý: Zoogle: Vi khuẩn này đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các cụm bông sinh học hay các lớp màng sinh học. Đây là loại vi khuẩn phân bố rộng rãi nhất thế giới. Spherotilus: Loài này thường có màu trắng, chúng xếp với nhau thành dạng hình sợi. Loại này thường tồn tại trong các thiết bị xử lý. Khi chúng phát triển quá mức gây trở ngại cho quá trình xử lý nước. Vi khuẩn chia làm 2 loại theo phương thức dinh dưỡng: Vi khuẩn tự dưỡng và vi khuẩn dị dưỡng Vi khuẩn dị dưỡng: Nhóm vi khuẩn này thường sử dụng chất hữu cơ và cacbon làm chất dinh dưỡng cho quá trình phát triển của chúng. Có 2 loại vi khuẩn dị dưỡng: Vi khuẩn hiếu khí: loài này cần oxi để sống tăng sinh khối vi khuẩn hiếu khí Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O năng lượng Vi khuẩn kị khí: Chúng có thể sống trong điều kiện không có oxi tự do, chúng sử dụng oxi trong các hợp chất nitrat hay sunfat để oxi hóa chất hữu cơ. Chất hữu cơ + NO2- à CO2 + N2 + năng lượng Chất hữu cơ + SO42- à CO2 + H2S + năng lượng Axít hữu cơ + CO2 + H2O + năng lượng Chất hữu cơ CH4 + CO2 + năng lượng Vi khuẩn tự dưỡng: Vi khuẩn loại này có khả năng oxy hóa mạnh chất vô cơ để thu năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn cung cấp cacbon cho quá trình sinh tổng hợp. Trong nhóm này gồm có vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn sắt, vi khuẩn lưu huỳnh các phản ứng diễn ra như sau: Vi khuẩn Niromonas 2NH4+ + O2 à 2NO2- + 4H+ + 2H2O + năng lượng Vi khuẩn Niteobacter 2NO2- + O2 à 2NO2- + năng lượng Các vi khuẩn sắt oxy hóa sắt tan trong nước thành sắt không tan Fe2+ + O2 à Fe3+ + năng lượng Các vi khuẩn khử lưu huỳnh: có khả năng chịu được pH thấp, oxy hóa H2S thành H2SO4 gây ăn mòn đường ống và các công trình ngập nước. Ngoài các vi khuẩn kể trên thì trong nước thải còn có vi khuẩn hoại sinh, chúng thuộc nhóm vi khuẩn di dưỡng hoại sinh. Các loài thường gặp chủ yếu là: Enterobacterium, Streptococus, Micrococcus, Pseudomonas, Spirochatea, Baccilus, Lactobacillus Vi khuẩn hoại sinh dùng chất hữu cơ làm thức ăn, chúng phân hủy chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng, thải ra môi trường chất hữu cơ có cấu tạo đơn giản hơn. Vì vậy mà chúng có khả năng phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải. Protoazoa: Đây là loại vi khuẩn không chỉ tiêu thụ chất hữu cơ có trong nước thải mà chúng còn có khả năng ăn các vi khuẩn khác. Như vậy loài này không những đóng vai trò quan trọng là tách chất hữu cơ mà còn khôi phục khả năng hấp thụ bề mặt của màng sinh học hay bông kết tủa. Tảo (Algae): Tảo thuộc nhóm vi thảo mộc, không có rễ, thân, lá. Chúng được xếp vào loại vi tảo là sinh vật hiếu khí tự dưỡng, cần có ánh sáng để quang hợp để phát triển. Đây là loại thực vật phù du có thể trôi nổi trong nước hay bám vào các giá đỡ. Tảo là sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng CO2 hay bicacbonat làm nguồn cacbon và sử dụng nguồn nitơ, photpho vô cơ để cấu tạo tế bào, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời và thải ra oxy cho môi trường. Quá trình quang hợp diễn ra như sau: CO2 + PO4-2 + NH4+ Tế bào mới (tăng sinh khối) + O2 Tảo thường đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp oxy cho nước thải thông qua quá trình quang hợp, khí oxy giải phóng được sử dụng để oxy hóa chất ô nhiễm trong nước thải, quá trình này thường diễn ra trong các hồ sinh học. Tuy nhiên nếu trong nước thải không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thì thường không có tảo. Trong nước giàu nguồn N, P (đặc biệt là P) sẽ tạo điều kiện tốt cho tảo phát triển. Sự phát triển quá mức này thường gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa làm nước có màu xanh, nâu, đỏ. Tảo thường không gây độc cho nước nhưng khi phát triển nhiều thì ảnh hưởng đến quá trình xử lý vì tảo rất nhẹ nên khó keo tụ và khó lắng. Ảnh hưởng của tảo đến quá trình xử lý nước: Thay đổi hàm lượng oxy trong nước thải theo độ sâu và theo thời gian trong ngày. Gây ra sự chuyển hóa mạnh nitrat trong mùa hè, đồng thời làm xuất hiện nhiều nitrat. Làm biến đổi cân bằng CO2 của nước do tiêu thụ CO2 (quá trình quang hóa) làm thay đổi pH của nước (6,5-9) trên bề mặt nước. Tạo ra vùng thiếu oxy hay axit hơn ở các lớp nước phía dưới bề mặt lớp nước có tảo. Làm giảm chất lượng cảm quan của nước. Xuất hiện một số độc tố trong nước. Nấm và các vi sinh vật khác: Các nhóm vi sinh vật khác như: nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn thường có trong nước thải nhưng không nhiều bằng vi khuẩn. Chúng là những vi sinh vật hiếu khí và vi sinh vật di dưỡng. Một số loài có khả năng phân hủy chất hữu cơ, còn một số loài khác còn có khả năng phân hủy Xenlulozơ đặc biệt là Lignin. Trong đó nấm men phân hủy chất hữu cơ hạn chế, nhưng chúng có thể lên men chuyển hóa đường thành alcol, axit hữu cơ, glixerin trong điều kiện kị khí và phát triển mạnh trong điều kiện hiếu khí. Vai trò của nấm men, nấm mốc cũng như xạ khuẩn thường không quan trọng bằng vi khuẩn, chúng không có khả năng phân hủy chất hữu cơ trong giai đoạn ban đầu. Với kích thước lớn hơn vi khuẩn và tỷ trọng nhẹ, nên khi phát triển chúng thường kết thành lưới nổi lên mặt nước và gây cản trở cho quá trình lắng. Các loài nấm thường gặp trong nước thải: Sarolegia, Leptomus. Những loài này thường gây ảnh hưởng cho quá trình xử lý nước, chúng sống chủ yếu trong các ao hồ và phát triển mạnh vào mùa đông, chúng phát triển thành các khối nhầy trong vòng 90-120 phút có thể làm bít song chắn rác gây cản trở dòng chảy hay tắc nghẽn màng lọc sinh học. III.3.4.2. Sinh trưởng của vi sinh vật trong nước thải: Sinh trưởng của vi sinh vật bao gồm sự tăng trưởng kích thước, số lượng tế bào (quá trình sinh sản), phát triển tăng khối lượng của quần thể sinh vật (tăng sinh khối). Tất cả quá trình biến đổi về hình thái sinh lý diễn ra trong tế bào gọi là quá trình phát triển của tế bào. Trong quá trình xử lý nước thải, sự sinh trưởng của tế bào cũng là quá trình tăng số lượng tế bào và sự thay đổi kích thước của tế bào. Kích thước tế bào dao động quanh một giá trị trung bình, việc tính số lượng tế bào phản ánh được sự tăng sinh khối của vi sinh vật. Các vi sinh vật trong nước thải chủ yếu là vi sinh vật dị dưỡng, để đảm bảo cho vi sinh vật phát triển thì nguồn nước cần phải đảm bảo nguồn chất dinh dưỡng như N, P sao cho BOD : N : P = 100 : 5 : 1. Các nguyên tố khoáng khác như K, Mg, Ca cũng phải cung cấp đủ đảm bảo cho hoạt động của vi sinh vật. Các chất độc trong nước thải phải được khử trước khi xử lý bằng vi sinh vật. Vi sinh vật chủ yếu sinh sản bằng phương pháp nhân đôi tế bào, thời gian phân chia này gọi là thời gian sinh sản, quá trình sinh sản thường kéo dài trong 20 phút hay vài ngày. Tuy nhiên quá trình này kết thúc trong vài ngày vì chúng tùy thuộc vào môi trường. Khi chất dinh dưỡng, pH và nhiệt độ thay đổi ra ngoài giá trị tối ưu thì quá trình sinh trưởng dừng lại. Quá trình sinh trưởng chia làm 5 giai đoạn: Giai đoạn 1: Đây là giai đoạn làm quen hay pha tiềm phát. Giai đoạn 2: Giai đoạn sinh sản theo cách nhân đôi tế bào (theo cấp số nhân) hay còn gọi là pha phát triển theo logarit (pha số mũ). Giai đoạn 3: Giai đoạn chậm dần (pha ổn định). Giai đoạn 4: Giai đoạn ổn định (pha ổn định). Giai đoạn 5: Giai đoạn suy giảm (pha suy vong hay pha nội sinh) hay còn gọi là pha hô hấp nội bào. III.3.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến đời sống của vi sinh vật trong nước thải Một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến vi sinh vật trong nước thải đó là chất độc, đặc biệt là kim loại nặng. Các kim loại được xếp theo mức độ ảnh hưởng như sau: Sb, Ag, Cu, Hg, Co, Ni, Pb, Cr, Zn, Fe. Các kim loại này có nồng độ từ vài phần triệu ppm đến vài phần nghìn ppm thì tác dụng đến sinh trưởng của vi sinh vật. Các kim loại này khi xâm nhập vào tế bào của vi khuẩn, chúng có thể bị giữ lại trong tế bào và phá hủy hệ thống ezim trong tế bào vi sinh vật từ đó làm ảnh hưởng đến tính thẩm thấm của tế bào. Các anion như: xianua, florua, asenat, cromat, bicacbonat đều có các ảnh hưởng tương tự. Các halogen và một số hợp chất hữu cơ khác cũng tham gia vào quá trình phân hủy protein hay thủy phân các thành phần khác của tế bào. Nồng độ muối vô cơ ảnh hưởng đến khả năng hình thành bùn, khi nồng độ muối clorit tăng lên 20g/l sẽ làm giảm chất luợng làm sạch nước thải. Hàm luợng oxy hòa tan trong nước thải >= 2mg/l. Nhiệt độ tùy thuộc vào từng loại vi khuẩn: + Vi khuẩn chịu nhiệt: 50 – 600C + Vi khuẩn không chịu nhiệt: 25 – 270C + Vi khuẩn thích nghi ở nhiệt độ thấp: 10 – 150C + Nhiệt độ tối ưu cho vi khuẩn phát triển không thấp hơn 25 – 270C. Các nguyên tố dinh dưỡng + Nguyên tố vi lượng: Mg: 10.10-5mg/mgBOD Cu: 14,6.10-5mg/mgBOD Zn: 16.10-5mg/mgBOD Mb: 42.10-5mg/mgBOD Ca: 620.10-5mg/mgBOD Na: 5.10-5mg/mgBOD K: 450.10-5mg/mgBOD Fe: 1200.10-5mg/mgBOD CO2-2: 270.10-5mg/mgBOD + Nguyên tố đa lượng cung cấp đầy đủ sao cho: BOD : N : P = 100 : 5 : 1 COD : N : P = 150 : 5 : 1 pH cao quá hay thấp quá sẽ ảnh hưởng đến quá trình phát triển của vi sinh vật, nếu pH 9 sẽ phá hủy trạng thái cân bằng của nguyên sinh chất, dẫn đến sự diệt vong của tế bào vi sinh vật. Do đó pH tối ưu là 6,5– 8,5. III.4. Đặc điểm của nước thải và công nghệ xử lý nước thải thông dụng trong ngành sản xuất tinh bột III.4.1. Đặc điểm nguồn nước thải Nguyên liệu của các nhà máy sản xuất tinh bột thường là khoai mì,ø khoai tây và sắn. Nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột thường là nước rửa củ. Loại nước thải này thường chứa những chất có kích thước lớn khó hòa tan hoặc không hòa tan. Ngoài ra chúng còn chứa nhiều mẫu nguyên liệu. Loại nước thải thứ hai là nước thải tạo ra trong quá trình chế biến tinh bột. Loại nước thải này chứa rất nhiều chất hữu cơ trong đó tinh bột và hợp chất chứa nitơ chiếm số lượng lớn. Do đó COD và BOD của loại nước thải này thường rất cao. III.4.2. Các phương pháp có thể áp dụng cho ngành sản xuất tinh bột III.4.2.1. Xử lý sơ bộ bằng cơ học – hoá lý Song chắn rác, lưới chắn rác: giữ lại các mảnh vỏ khoai tây, khoai mì và sắn. Bể điều hòa, trung hòa: Có trang bị thêm bộ phận khuấy trộn, xáo trộn, san bằng nồng độ ô nhiễm, giảm một phần nồng độ ô nhiễm trong nước thải (COD,SS). Bể lắng (bể lắng đợt I) : làm giảm hàm lượng tinh bột có trong nước thải. Khử trùng nước thải: Đây là quá trình cần thiết đối với mọi loại nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. III.4.2.2. Xử lý sinh học Xử lý sơ bộ bằng phương pháp kỵ khí Phương pháp kỵ khí thường được sử dụng khi nồng độ ô nhiễm hữu cơ lên quá cao (COD > 1000¸ 3000mg/l) vì phương pháp này có thể chịu được tải trọng hữu cơ lớn. Nó giúp làm giảm bớt tải lượng hữu cơ trước khi đưa nước thải sang quá trình xử lý hiếu khí. Các quá trình kỵ khí có thể áp dụng như : quá trình kỵ khí lơ lửng (bể UASB), quá trình kỵ khí dính bám (Bể lọc kỵ khí). Tuy nhiên, ta cũng nên lưu ý rằng quá trình kỵ khí là quá trình rất nhạy cảm với sự thay đổi nồng độ, chi phí xây dựng tương đối tốn kém vì phải bố trí thêm thiết bị thu khí, thời gian thích nghi tương đối dài. Xử lý bằng phương pháp hiếu khí Các quá trình hiếu khí có thể áp dụng để xử lý nước thải trong ngành sản xuất tinh bột bao gồm quá trình tăng trưởng lơ lửng với công trình tương ứng là bể aerotank kết hợp bể lắng đợt II hoặc quá trình tăng trưởng dính bám với công trình tương ứng là bể lọc sinh học (bể lọc sinh học nhỏ giọt hay bể lọc dạng đĩa quay). Cả hai quá trình trên đều có khả năng cho hiệu quả cao nhưng khi áp dụng dạng bể lọc sinh học thì ta tương đối khó đạt được quá trình nitrat hóa ổn định và chi phí xây dựng bể lọc tương đối cao. III.4.3. Công nghệ xử lý nước thải thông dụng trong ngành sản xuất tinh bột Nước thải của các nhà máy sản xuất tinh bột thường chứa các chất như polysaccharid, protein rất dễ phân huỹ và tạo ra mùi khó chịu. Do đó những loại nước thải này thường gây ô nhiễm không chỉ ở môi trường đất, nước, mà cả môi trường không khí. Hàm lượng COD và BOD của loại nước thải này rất cao và tải lượng nước lớn nên thường sử dụng ao sinh học để xử lý các loại nước thải này. Khi sử dụng ao sinh học cho xử lý, thường sử dụng nhiều ao liên tiếp nhau và sử dụng cả lên men yếu khí và hiếu khí nối tiếp nhau. Công nghệ xử lý được sử dụng như sau: Nước vào Song chắn rác Bể lắng 1 Ao kị khí Ao hiếu khí 1 Ao hiếu khí 2 Ao lắng Nước ra Bùn lắng làm phân bón Sơ đồ 4: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải thông dụng của ngành sản xuất bột Theo sơ đồ công nghệ trên, nước thải được loại các tạp chất có kích thước lớn và không hòa tan ở song chắn rác. Sau đó nước thải được đưa qua bể lắng 1, ở bể lắng lượng tinh bột và chất hữu cơ hoà tan có trong nước thải được lắng xuống và sẽ giảm nồng độ ô nhiễm của nước thải. Nước thải được tiếp tục đưa qua ao kị khí 1. Tại đây nước thải vừa được phân huỷ kị khí vừa xảy ra quá trình lắng. Nước thải tiếp tục qua ao hiếu khí 1 và ao hiếu khí 2. Ở hai ao hiếu khí nước thải được cung cấp oxy liên tục để cho các vi sinh vật hiếu khi phân hửy chất hữu cơ, và cuối cùng nước thải ao lắng. Tại đây nước trong sẽ được đưa qua mương dẫn ra nguồn tiếp nhận, phần bùn lắng được lấy ra theo định kỳ. Ở ao lắng này người ta có trồng một số loài thực vật thuỷ sinh vừa có tác dụng xử lý nước thải, vừa có tác dụng như thực vật chỉ thị sinh học. Ở những xí nghiệp công suất không cao, nước thải không nhiều người ta áp dụng bể lên men yếm khí có vật bám lơ lửng, sau đó là các bể aerotank cũng đạt hiệu suất xử lý rất cao. CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ IV.1. Nguồn phát sinh và lưu lượng nước thải IV.1.1. Nguồn phát sinh Nước dùng trong quá trình vo gạo được thải ra ngoài tương đương với lượng nước dùng . Lượng nước này chiếm khoảng 25% lượng nước thải tổng cộng. Trong quá trình vo gạo này cũng thải ra một lượng chất thải rắn (hạt gạo). Lượng nước dùng trong quá trình ngâm gạo vẫn giữ nguyên trong giai đoạn xay gạo. Lượng nước này sẽ được thải ra ngoài trong quá trình làm đặc bột bằng rây vải. Lượng nước thải trong quá trình này chiếm khoảng 25%. Sau mỗi lần xay gạo khoảng 10 phút một lần tuỳ theo lượng gạo xay, nước dùng cho vệ sinh cối xay sẽ được xả thẳng trên sàn sản xuất. Lượng nước này chiếm khoảơc10% lưu lượng tổng. Trong nước thải này chứa rất nhiều tinh bột gạo còn lại trong cối xay. Công đoạn xay gạo và vệ sinh cối xay là nguồn phát sinh lượng tinh bột trong nước thải. Trong quá trình ép bột ủ thành sợi là công đoạn tạo ra tiếng ồn trong dây chuyền sản xuất này. Lượng bột còn sót lại trong máy ép sợi sẽ được vệ sinh bằng nước. Nước thải trong công đoạn này thường có pH biểu thị axit nhẹ do bột đã ủ lên men. Lượng nước thải này chiếm khoảng 10%. Công đoạn luộc sợi bún và bánh canh gây ra lượng nhiệt lớn vì nước trong nồi luộc phải đảm bảo 1000C để sợi bánh không bị nát. Nước thải này cũng chứa một lượng tinh bột và chiếm khoảng 10% lượng nớc thải. Công đoạn vớt bún từ nồi luộc sang xả với nước lạnh. Lượng nước dùng để xả lạnh sẽ được thải ra ngoài với lượng tương đương. Lượng nước thải này chiếm khoảng 20% tổng lượng nước thải. Sau khi vo gạo, ngâm gạo ngập trong nước 10h Xay gạo Bột gạo tươi Làm đặc bột qua ray Bột đa õđược làm đặc Muối Nhồi bột thành khối dẽo, mịn Bột dẽo, mịn Ủ bột Bột đã được ủ Sợi bún Sợi bánh canh Máy ép thành sợi bún Máy ép thành sợi bánh canh Nước thải Nước thải Nồi luộc bún Nồi luộc bánh canh Bún Bánh canh Nước thải Nước thải Nước thải Nhiệt thải Tiếng ồn Sản phẩm Xả với nước lạnh Nước thải Sơ đồ 5: Sơ đồ dòng thải của cơ sở xay bột IV.1.2. Lưu lượng nước thải Lưu lượng nước thải được xác định dựa trên nguồn nước cấp cho cơ sở sản xuất: Tổng lưu lượng nước cấp: Qcấp: 18m3/ngđ Lưu lượng nước cấp sinh hoạt: Qshcấp Cơ sở có 15 người (N = 15) Lấy tiêu chuẩn dùng nước q = 100l/người/ngđ Vậy Qsh = q x N = 100 x 15 = 1500l/ngày = 1,5 m3/ngđ Lưu lượng nước cấp cho sản xuất: Qsxcấp Qsxcấp = Qcấp - Qshcấp = 18 – 1,5 = 16,5 m3/ngđ Lưu lượng nước thải sản xuất QTBng Phân tích sơ đồ dòng thải ở trên, ta thấy lượng nước cung cấp cho việc sản xuất chỉ giữ lại một lượng ít trong hạt gạo và bột, còn lại được thải ra ngoài theo dòng sản xuất. Nên: QTBng = 95% Qsxcấp = 95% * 16,5 = 15,675 m3/ngđ Lưu lượng nước thải sản xuất trung bình trong một giờ: QTBh QTBh = = 1,6 m3/h (Do cơ sở hoạt động 10h mỗi ngày) Lưu lượng nước thải sinh hoạt: Qsh Qsh = 70% Qshcấp = 70% * 1,5 = 1,05 m3/ngđ Tổng lưu lượng nước thải: Q Q = QTBng + Qsh = 16 + 1,05 = 17,05 m3/ngđ (Chọn Q = 18m3/ngày đêm). IV.2. Thành phần tính chất nước thải IV.2.1 Thành phần tính chất nước thải sản xuất Thành phần của nước thải chủ yếu là tinh bột gạo chiếm 80%, protein chiếm 6%, còn lại là cellulose, lipid và một số chất khác. Nhìn chung nước thải sản xuất có các tính chất như sau: Hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải lớn. Trong nước thải thường chứa lượng tinh bột và một số ít hạt gạo các loại này dễ lắng. Ngoài ra trong nước thải của ngành tinh bột có chứa các thành phần hữu cơ khi bị phân hủy lên men chua nồng tạo ra mùi khó chịu và đặc trưng, làm ô nhiễm về mặt cảm quan và không tránh khỏi sự ảnh hưởng đến sức khỏe của người trực tiếp làm việc và người dân xung quanh. Một số chỉ tiêu ô nhiễm được trình bày trong bảng sau: Bảng 1: Nồng độ ô nhiễm của nước thải sản xuất Chỉ tiêu Nồng độ(mg/l) SS 10640 BOD5 3735 COD 9751 N_NH3 0.07 Ptổng 2.39 (Phòng Công nghệ hoá môi trường – Viện Công nghệ hoá học) IV.2.1 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất bẩn hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùnh gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 ¸ 50%); hygro carbon (40 ¸ 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulô; và các chất béo (5 ¸ 10%). Không lấy mẫu nước thải sinh hoạt tại cơ sở để phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm. Nhưng do tính chất của nước thải sinh hoạt không thay đổi nhiều nên có thể lấy giá trị điển hình như sau: Bảng 2: Nồng độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu Nồng độ(mg/l) COD 500 BOD5 250 SS 220 (Trang 32 – Giáo trình Công nghệ Xử lý nước thải – Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga) IV.3. Nguồn tiếp nhận và yêu cầu xử lý IV.3.1. Nguồn tiếp nhận Nguồn tiếp nhận nước thải là ao nước sau nhà. Ao nước có thể tích khoảng 200 m3, không có dòng chảy ra vào, tự thấm. IV.3.2. Yêu cầu xử lý Nước thải sau khi xử lý phải đạt theo TCVN 6985: 2001, cột F1 (xem phụ lục). Giới hạn một số chỉ tiêu ô nhiễm quan trọng được quy định trong tiêu chuẩn này: SS: 70 mg/l COD: 50 mg/l BOD5: 30 mg/l Ptổng: 4 mg/l IV.4. Đề xuất phương án xử lý IV.4.1. Cơ sở đề xuất Hệ thống xử lý nước thải được đề xuất dựa trên các cơ sở sau: Thành phần và tính chất nước thải đầu vào Trong nước thải thường chứa lượng tinh bột, một số ít hạt gạo và các chất hòa tan các loại này dễ lắng. Để giảm bớt thành phần này trong nước thải ta dùng phương pháp lắng tĩnh, sau đó thu hồi lượng tinh bột cho mục đích tái sử dụng. Nước thải có chứa các thành phần hữu cơ cao khi bị phân hủy lên men chua nồng tạo ra mùi khó chịu và đặc trưng. Vì vậy mà ta có áp dụng phương pháp lỵ khí để xử lý loại chất thải này. Lưu lượng nước thải đầu vào Với quy mô hộ gia đình, lưu lượng nước thải đầu vào ít (Q = 18 m3/ngđ). Tiêu chuẩn xả nước ra nguồn tiếp nhận Theo phân tích ở trên (IV.3.1) nguồn tiếp nhận là ao nước sau nhà, không có dòng chảy. Tiêu chuẩn xả nước được chọn là TCVN 6985-2001 cột F1. Chi phí đầu tư ban đầu, chi phí quản lý và vận hành Cơ sở sản xuất với quy mô hộ gia đình nên chi phí xây dựng và chi phí vận hành phải phù hợp để cơ sở có thể áp dụng. Các công trình xử lý phải có nguyên tắc vận hành đơn giản và có thể sử dụng lâu dài. Diện tích mặt bằng trạm xử lý. Diện tích mặt bằng của cơ sở có thể sử dụng để xử lý hiện tại là khoảng 100m2. Các công trình thiết kế tốt nhất nên chiếm diện tích ít để có thể nhân rộng quy trình xử lý nước thải cho các cơ sở khác. Nên các công trình có thể được hộp khối nhằm giảm diện tích. Từ những yếu tố trên, sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cho cơ sở xay bột được trình bày như sau: Nước thải Bể chứa kết hợp với lắng bột Ngăn lọc kị khí 1 Ngăn lọc kị khí 2 Bể tự hoại Ngăn trung gian Ngăn hiếu khí Nguồn tiếp nhận Ngăn lắng bùn Sơ đồ 6: Sơ đồ công nghệ xử lý áp dụng cho cơ sở xay bột Ta có thể kiểm tra, ước tính hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống xử lý đề xuất ở trên cơ sở lý thuyết. Bảng 3: Ước tính khả năng xử lý của các công trình đơn vị Công trình đơn vị COD (mg/l) BOD (mg/l) SS (mg/l) Đầu vào Hiệu suất Đầu ra Đầu vào Hiệu suất Đầu ra Đầu vào Hiệu suất Đầu ra Bể chứa kết hợp lắng bột 9751 2294 3735 350 10640 565 Bể tự hoại 500 30% 350 250 30% 175 220 45% 121 Ngăn lọc kị khí 1 2644 80% 528,8 525 80% 105 686 80% 137,2 Ngăn lọc kị khí 2 528,8 80% 105,76 105 80% 21 137,2 80% 27,44 Ngăn hiếu khí và ngăn lắng 105,76 70% 31,728 21 70% 6,3 27,44 70% 8,232 (Nguồn: từ kết quả phân tích; giáo trình Xử lý nước đô thị và công nghiệp của Lâm Minh Triết; giáo trình Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải của TS. Trịnh Xuân Lai và giáo trình Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa của Trần Đức Hạ ) Theo bảng 3, ta thấy sơ đồ công nghệ xử lý có khả năng xử lý nước thải đạt tới tiêu chuẩn quy định. IV.4.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý Nước thải trong quá trình sản xuất của cơ sở được thu gom dẫn vào bể chứa, ở đây ta kết hợp với quá trình lắng bột để giảm bớt nồng độ ô nhiễm; có 2 bể chứa làm việc theo mẻ luân phiên nhau. Sau khi lắng nước thải từ bể chứa được bơm vào ngăn trung gian cùng với nước thải sinh hoạt đã được xử lý từ hầm tự hoại. Nước thải từ ngăn trung gian qua máng dẫn tự chảy vào ngăn kị khí 1 (được thiết kế theo nguyên tắc hoạt động của bể lọc kị khí UAF). Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong bể diễn ra nhờ hệ vi sinh vật kị khí. Từ ngăn kị khí 1 nước thải tiếp tục qua ngăn kị khí 2 (được thiết kế theo nguyên tắc hoạt động của bể lọc kị khí UAF) nhằm tăng hiệu quả xử lý. Nước thải từ ngăn lọc kị khí 2 sẽ tự chảy tràn vào ngăn hiếu khí. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong ngăn hiếu khí được thực hiện nhờ hệ vi sinh vật hiếu khí. Nước thải sẽ tiếp xúc với hệ vi sinh vật hiếu khí, các vi sinh này sẽ phân huỷ các chất hữu cơ. Oxy được cấp vào từ hệ thống sục khí nhân tạo. Nước thải từ ngăn hiếu khí được dẫn vào ngăn lắng bùn, ở đây diễn ra quá trình lắng bùn do ngăn hiếu khí sinh ra. Nước thải sau khi đã xử lý trong ngăn lắng bùn sẽ được xả ra nguồn tiếp nhận. Lượng bột lắng được từ bể chứa sẽ được lấy ra bảo quản và tái sử dụng. IV.4.3. Chức năng của các công trình đơn vị IV.4.3.1 Bể chứa kết hợp lắng bột Được xây dựïng nhằm chứa nước thải trong quá trình sản xuất, kết hợp với lắng bột nhằm tái sử dụng lại lượng bột trong nước thải và làm giảm nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ. IV.4.3.2. Hầm tự hoại Hầm tự hoại là công trình xử lý nước thải đồng thời thực hiện hai chức năng: lắng nước thải và lên men cặn lắng. Công trình được xây dựng nhằm xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt trước khi di vào ngăn trung gian kết hợp với nước thải sản xuất. Được xây dựng bằng gạch theo hình chữ nhật với hai ngăn: ngăn lắng và ngăn chứa cặn. IV.4.3.3. Ngăn trung gian Ngăn trung gian là ngăn dùng để chứa nước thải sản xuất với nước thải sinh hoạt trước khi đi vào công trình xử lý sinh học. IV.4.3.4. Ngăn kị khí 1 và 2 Nước thải được dẫn vào hệ thống từ dưới đáy bể lên đi qua lớp vật liệu lọc (xơ dừa). Lớp giá thể xơ dừa trong bể hấp thụ chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí (khoảng 70 -80% là metan, 20 -30% là cacbonic) Lớp giá thể xơ dừa trong bể là sinh khối đóng vai trò quyết định trong việc phân hủy và chuyển hóa chất hữu cơ. Quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ với sự tham gia của hệ vi khuẩn kị khí. Các sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí là axit hữu cơ, H2S và chủ yếu là CH4, vì vậy mà quá trình này còn gọi là quá trình lên men kị khí sinh mêtan hay lên men mêtan. IV. 4.3.5. Ngăn hiếu khí Ngăn hiếu khí có cấu tạo gần giống như ngăn lọc sinh học nhưng được cung cấp thêm không khí cho các vi sinh vật phân huỷ chất hữu cơ. Ngăn lọc hiếu khí này hoạt động theo nguyên tắc lọc dính bám. Khí được cấp với áp lực thấp và dẫn vào bể cùng chiều với nước thải đi từ dưới đáy bể lên. Khi nước thải qua khối vật liệu lọc, BOD bị khử và NH4+ bị chuyển hoá thành NO3- trong lớp màng vi sinh vật. Nước đi từ dưới lên, chảy tràn qua ngăn lắng bùn. IV.4.3.5. Ngăn lắng bùn Ngăn lắng bùn là ngăn cuối cùng trong công đoạn xử lý nước thải. Có nhiệm vụ lắng bùn từ ngăn hiếu khí đưa sang. IV.5. Tính toán thiết kế IV.5.1 Thông số thiết kế Lưu lượng nước thải sản xuất QTBng = 16 m3/ngđ Lưu lượng nước thải sản xuất trung bình trong một giờ: QTBh = 1,6 m3/h Lưu lượng nước thải sinh hoạt: Qsh = 1,05 m3/ngđ Tổng lưu lượng nước thải: Q = 17,05 m3/ngđ (Chọn Q = 18 m3/ngđ) Tổng lưu lượng nước thải trung bình trong 1h, Qh Qh = = = 1,8 m3/h (Cơ sở hoạt động trong 10h) IV.5.2. Bể tự hoại Bể tự hoại là công trình xây dựng nhằm xử lý nước thải sinh hoạt. Lưu lượng nước thải sinh hoạt: Qsh = 1,05 m3/ngđ Bảng 4: Thông số đầu vào của bể tự hoại Chỉ tiêu Nồng độ (mg/l) SS 220 BOD5 250 COD 500 (Trang 32 – Giáo trình Công nghệ Xử lý nước thải – Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga) Chọn bể tự hoại có 2 ngăn Thể tích tính toán chung của bể tự hoại lấy không nhỏ hơn lưu lượng nước thải trung bình trong 12 ngày đêm (Điều 7.3.2 – TCXD – 51 – 84), chọn 2 ngày đêm để tính toán, khi đó: W = 1,05ngđ * 2 ngày = 2,1 m3 Thể tích ngăn thứ nhất lấy bằng 75% thể tích tổng cộng: W1 = 0,75 * 2,1 = 1,575 m3 Thể tích ngăn thứ hai bằng 25% thể tích tổng cộng: W2 = 0,25 * 2,1 = 0,525 m3 Chiều sâu công tác ở các ngăn bể tự hoại lấy bằng 1,4 m. Chọn kích thước H * B *L (chiều sâu, chiều rộng, chiều dài) của các ngăn như sau: Ngăn thứ nhất: H1 * B1 * L1 = 1,4 * 1,0 * 1,2 Ngăn thứ hai: H2 * B2 * L2 = 1,4 * 1,0 * 0,5 Bảng 5: Các thông số thiết kế bể tự hoại Thông số Ngăn thứ nhất Ngăn thứ 2 Chiều sâu H, m 1,4 1,4 Chiều rộng B, m 1,0 1,0 Chiều dài L, m 1,2 0,5 Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt sau khi qua bể tự hoại theo bảng sau: Bảng 6: Nồng độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt đầu ra Chỉ tiêu Hiệu suất xử lý của bể tự hoại Nồng độ (mg/l) SS 45% 121 BOD5 30% 175 COD 30% 350 IV.5.2. Bể chứa kết hợp với lắng bột (lắng tĩnh) Do nước thải có lượng SS (chủ yếu là tinh bột gạo) nên dùng bể chứa kết hợp với lắng tĩnh để thu hồi lượng tinh bột cho mục đích tái sử dụng. Được thiết kế với hai bể hoạt động luân phiên nhau. Thể tích của một bể sẽ tương ứng với lượng nước thải được dẫn tới trong thời gian bể kia diễn ra những giai đoạn sau: thời gian lắng bột, thời gian bơm nước sau lắng qua ngăn trung gian và thời gian lấy bột ra khỏi bể. Chọn: Thời gian lắng bột trong bể là 1h Thời gian bơm nước qua ngăn trung gian là 10 phút Thời gian lấy bột ra khỏi bể là 20 phút Vậy thời gian tổng cộng là t = 1,5h Như vậy thể tích bể V = Q x t = 1,6m3/h x 1,5h = 2,4 m3 Chọn chiều cao chứa nước của bể h = 1m Chiều cao phần bảo vệ là hbv = 0,5m Vậy tổng chiều cao của bể là H = 1,5m Bể có hình dạng chữ nhật, chọn kích thước mỗi bể như sau: H * B * L = 1,5 * 1,2 * 2 Các thông số thiết kế của mỗi bể chứa kết hợp lắng bột theo bảng sau: Bảng 7: Các thông số thiết kế của mỗi bể chứa kết hợp với lắng bột Thông số Bể chứa kết hợp lắng bột Chiều sâu H, m 1,5 Chiều rộng B, m 1,2 Chiều dài L, m 2 Bảng 8: Thông số đầu ra của bể chứa kết hợp lắng bột Chỉ tiêu Nồng độ (mg/l) SS 565 BOD5 350 COD 500 (Nguồn: Phòng Công nghệ hoá môi trường – Viện Công nghệ hoá học) IV. 5.3. Ngăn trung gian Ngăn trung gian là ngăn tiếp nhận nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt trước khi vào công trình xử lý nước thải. Chọn thời gian lưu nước trong ngăn trung gian t = 1h Thể tích tối thiểu của ngăn trung gian W W = Qh * 2 = 1,8 * 1 = 1,8 m3 Chọn chiều cao phần chứa nước của ngăn là 1m, Chiều cao phần bảo vệ là 0,5m. Vậy chiều cao tổng cộng H = 1,5m Chọn kích thước của bể như sau: H * B * L = 1,5 * 1,8 * 1,0 Bảng 9: Các thông số thiết kế ngăn trung gian Thông số Bể trung gian Chiều sâu H, m 1,5 Chiều rộng B, m 1,8 Chiều dài L, m 1,0 IV.5.4. Ngăn lọc kị khí 1 Ngăn lọc kị khí 1 được thiết kế dựa trên nguyên tắc hoạt động của bể lọc kị khí UAF. Thông số đầu vào của ngăn kị khí 1 được tính từ hai chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt được hòa trộn ở ngăn trung gian. Thông số đầu vào của ngăn lọc kị khí 1 theo bảng sau: Bảng 10: Thông số đầu vào và ra của ngăn lọc kị khí 1 Chỉ tiêu đầu vào Nồng độ (mg/l) Chọn thiết kế (mg/l) Hiệu suất % Chỉ tiêu đầu ra SS 686 700 80 140 BOD5 525 600 80 120 COD 2644 2700 80 540 (Từ Bảng 6 và 7) Hiệu quả xử lý E (1) Trong đó, E – hiệu quả khử COD hòa tan trong nước thải, % t – thời gian lưu nước trong bể, h Sk và m – các cấu tạo liên quan đến cấu tạo bể và loại vật liệu lọc. Đối với vật liệu lọc dạng xốp nhẹ diện tích bề mặt 98 m2/m3 thì có thể chọn hệ số Sk = 1,0 và m = 0,55 hoặc Sk = 1,0 và m = 0,40 (Chọn Sk = 1,0 và m = 0,55) (Trang 80 – Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ – Trần Đức Hạ). Chọn hiệu quả xử lý E = 80% Theo (1), ta có: t = = = 18,66h Chọn t = 20h Dung tích công tác của bể V : V = = = 36 m3 Tải trọng chất hữu cơ của ngăn lọc kị khí 1 L1 : L1 = = = 1,35 kgCOD/ngđ Chọn chiều cao phần chứa nước là 4m, chiều cao bảo vệ là 0,5m. Vậy chiều cao tổng cộng là 0,5m Chọn ngăn lọc kị khí 1 có kích thước như sau : H * B * L = 4,5 * 3 * 3 Chiều cao lớp vật liệu lọc không nhỏ hơn 2m (Trang 80 – Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ – Trần Đức Hạ). Chọn chiều cao lớp vật liệu lọc là 2m Bảng 11: Các thông số thiết kế ngăn lọc kị khí 1 Thông số Ngăn lọc kị khí 1 Chiều cao H, m 4,5 Chiều rộng B, m 3 Chiều dài L, m 3 Chiều cao lớp vật liệu lọc, m 2,0 Xác định lượng khí và lượng bùn sinh ra của ngăn kị khí 1: Lượng khí sinh ra khi loại bỏ 1 kg COD là 0,5 m3 Lưu lượng không khí sinh ra tại ngăn kị khí 1 trong một ngày là: Qkhí = 0,5 m3/kg COD * L1 /2 = 0,5 m3/kg COD * 1,35/2 kg COD/m3 vật liệu lọc ngđ = 0,3375 (m3/ngđ) Trong đó thành phần khí CH4 chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra: QCH4 = 0,7 * 0,3375 = 0,23625 m3/ngđ Lượng bùn sinh ra khi loại bỏ 1 kgCOD là: 0,05 – 0,1 kg. Lbùn = 0,05 kg/ kg COD loại bỏ * L1/2 kg COD/ngđ = 0,05 * 1,35/2 = 0,03375 kg /ngđ IV.5.6 Ngăn lọc kị khí 2 Bảng 12 : Thông số đầu vào và ra của ngăn lọc kị khí 2 Giá trị đầu vào Nồng độ (mg/l) Hiệu suất % Giá trị đầu ra SS 140 80 28 BOD5 120 80 24 COD 540 80 108 Thông số thiết kế của ngăn lọc kị khí 2 tương tự ngăn lọc kị khí 1 Tải trọng chất hữu cơ của ngăn lọc kị khí 2 L2 : L2 = = = 0,27 kgCOD/m3 vật liệu lọc. ngđ Xác định lượng khí và lượng bùn sinh ra của ngăn lọc kị khí 2: Lượng khí sinh ra khi loại bỏ 1 kg COD là 0,5 m3 Lưu lượng không khí sinh ra tại mỗi bể trong một ngày là: Qkhí = 0,5 m3/kg COD * L2 /2 = 0,5 m3/kg COD * 0,27/2 kg COD/ngđ = 0,0675 (m3/ngđ) Trong đó thành phần khí CH4 chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra: QCH4 = 0,7 * 0,0675 = 0,04725 m3/ngđ Lượng bùn sinh ra khi loại bỏ 1 kgCOD là: 0,05 ¸ 0,1 kg. Lbùn = 0,05 kg/ kg COD loại bỏ * L2/2 kg COD/ngđ Lbùn = 0,05 kg/ kg COD loại bỏ * 0,27/2 kg COD/ngđ = 0,00675 kg /ngđ IV.5.5. Ngăn hiếu khí Ngăn hiếu khí là ngăn cuối cùng trong quy trình xử lý nước thải của cơ sở xay bột. Được thiết kế nhằm đảm bảo các thông số đầu ra luôn đạt tiêu chuẩn xả thải quy định. Bảng 13: Thông số tính toán đầu vào của ngăn hiếu khí Chỉ tiêu đầu vào Nồng độ (mg/l) Chọn thiết kế Hiệu suất % Chỉ tiêu đầu ra SS 28 28 70 8,4 BOD5 24 30 70 9 COD 108 108 70 32,4 (Từ bảng 11) Lưu lượng nước thải Q = 18 m3/ngày Thông số thiết kế của ngăn hiếu khí giống như hai ngăn kị khí, được cung cấp oxy từ máy sục khí. Hệ số tạo cặn từ BOD: (Công thức 5-24 – Sách XLNT của Trịnh Xuân Lai) Trong đó: qc : tuổi của bùn, chọn qc = 15 ngày (Bảng 6-1, Sách XLNT – Trịnh Xuân Lai) kd : hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,05 Y : hệ số sinh trưởng cực đại, Y = 0,5 Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD: Px = Yb*Q*(S0-S)*10-3 Px = 0,29*18*(30 -9)*10-3 = 0,110(kg/ngày) Trong đó: S0, S là thông số BOD vào và BOD ra, mg/l Lưu lượng không khí cần thiết Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn: = = 0,3997 » 0,4 OC0: Lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 200C Q : Lưu lượng nước thải cần xử lý, Q = 18m3/ngày f : Hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hay BOD20, f = 0,68 (f = 0,46 ¸ 0,68) Px: Phần tế bào xả hàng ngày ra theo bùn dư, Px = 0,110kg/ngày 1,42: hệ số chuyển đổi tế bào sang COD Lượng oxy cần trong điều kiện thực ở 200C b : hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải thường lấy b = 1 : Nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20 0C, Cd: Nồng độ oxy duy trì trong ngăn hiếu khí, C1 = 2mg/l T : Nhiệt độ của nước thải, T » 20 0C a : hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước ngăn có giá trị từ 0,6 -0,94, chọn a = 0,8 (kgO2/ngày) Lưu lượng không khí cần thiết để cấp cho ngăn hiếu khí: f : Hệ số an toàn thường lấy 1,5¸2, chọn f = 1,5 OU = Ou*h : Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí. Ou : Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 khí ở độ sâu ngập nước h = 4m. Ou= 7gO2/m3khí 1m sâu (Theo bảng 7-1, sách XLNT – Trịnh Xuân Lai). h : độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí. h =4 m OU = 7*4 = 28 (g/m3) = 34,3 (m3/ngày) = 3,97*10-4 (m3/s) IV.5.6. Ngăn lắng bùn: Chọn thời gian lưu nước trong ngăn lắng là t =1h Dung tích phần lắng được xác định như sau: Wct = Qh * t = 1,8*1 = 1,8m3 Chọn vận tốc nước dâng v = 0,5mm/s Vậy tiết diện ngăn lắng được xác định như sau: Fct = m2 Chiều cao phần công tác của ngăn lắng xác định theo công thức h1 = Diện tích tiết diện ống trung tâm của ngăn lắng f = m2 Đường kính ống trung tâm Dống = 1,12 = 0,1446 » 0,15m Chọn ngăn vuông: B x L = 1*1 (m) Chọn chiều cao tổng cộng của bể lắng: H = 2,7m Trong đó : Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng: h1 = 0,3m Chiều cao phần hình trụ chứa nước: h2 = 1,8 m Chiều cao phần hình chóp (góc nghiêng 450): h3 = 0,6m Chiều cao ống trung tâm Htt Htt = h1 + h2 = 0,3 + 1,8 = 2,1m Tính máng thu nước: Chiều dài máng (bằng 80% chiều dài bể): l = 0,8*1 = 0,8 m Tổng chiều dài máng: L = 4*0,8 = 3,2m Tải trọng thu nước lên 1m chiều dài máng m3/m.ngày Chọn tấm thu nước hình răng cưa, kích thước như sau: Chiều cao máng răng cưa, chọn Hmáng =200mm Chiều rộng hình chữ V là 60mm Chiều cao hình chữ V là 60mm Khoảng cách giữa hình chữ V là 40mm. Thông số thiết kế ngăn lắng bùn theo bảng sau: Bảng 14: Thông số thiết kế ngăn lắng bùn Thông số Giá trị Chiều cao, m 2,7 Chiều rộng, m 1 Chiều dài,m 1 IV.5.6.1 Tính đường ống Đường kính của ống dẫn được xác định như sau: D = Trong đó: D: Đường kính ống. Q: Lưu lượng khí hoặc nước lớn nhất. v: Vận tốc dòng khí hoặc dòng nước trong ống. Đường kính ống dẫn nước Các ống dẫn nước chính khi không sử dụng bơm Lưu lượng nước thải Q = 1,8 m3/h = 0,0005 m3/s. Chọn vận tốc nước chảy trong ống là 0,8 m/s Suy ra: D = = 0,028m. Sử dụng ống nhựa PVC f 50. IV.5.6.2. Tính bơm nước thải từ bể chứa lên ngăn trung gian Xác định cột áp của bơm. Viết phương trình Becnully cho bể chứa lên ngăn trung gian. Z1 + Trong đó: P1, P2 : Là áp suất trên mặt thoáng của bể chứa và ngăn trung gian, lấy P1 = P2 = Pkk, N/m2. V1, V2 : Lần lượt là vận tốc trong ống hút và ống đẩy, lấy V1 = V2, m/s Sh: Tổng tổn thất bao gồm tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường trong đoạn ống dẫn từ bể chứa đến ngăn trung gian, lấy Sh = 1m. Suy ra: H = DZ + Sh = 1,4 +1 = 2,4mH2O Với: DZ: là khoảng cách từ mặt nước bể chứa đến bể trung gian, DZ = 1,4m. Xác định công suất của bơm. Theo tài liệu (5) công suất bơm xác định như sau: N = , KW Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải cần bơm, Q = 2,7*10-3 m3/s. r : Khối lượng riêng của chất lỏng, r = 1000 kg/m3. h : Hiệu suất của bơm, h = 0,73 – 0,93 , chọn h = 0,8. H : Chiều cao cột áp của bơm, H = 2,4 m.H2O. Vậy công suất của bơm là: N = = 0,0794 KW Công suất thực tế của bơm là: NT = 1,2N = 1,2 x 0,0794 = 0,095 KW. Chọn hai bơm để bơm nước thải từ bể chứa lên ngăn trung gian: mỗi bơm hoạt động ở mỗi bể chứa Q = 2,7 l/s. H = 2,4 m.H2O. N = 0,095 KW. IV.6. Khai toán IV.6.1. Các hạng mục xây dựng Stt Hạng mục Số lượng Kích thước 1 Hầm tự hoại 1 cái V=2,55m3; HxBxL=1,5*1*1,7(m) 2 Bể chứa kết hợp lắng bột 2 cái V=3,6m3; H*B*L=1,5*1,2*2(m) 3 Ngăn trung gian 1 cái V=2,7m3; H*B*L=1,5*1,8*1(m) 4 Ngăn lọc kị khí 1 1 cái V=40,5m3; H*B*L=4,5*3*3(m) 5 Ngăn lọc kị khí 2 1 cái V=40,5m3; H*B*L=4,5*3*3(m) 6 Ngăn hiếu khí 1 cái V=40,5m3; H*B*L=4,5*3*3(m) 7 Ngăn lắng bùn 1 cái HxBxL=2,7*1*1(m) Chú thích: V (thể tích), H (chiều cao), B (chiều rộng), L (chiều dài) Các hạng mục lắp đặt Stt Hạng mục Số lượng Đặc tính kỹ thuật 1 Bơm nước thải 2 cái Q=1,8 m3/h; H=2,4m; N=0,095kw 2 Máy thổi khí 1 cái N = 1 kW; Qkk = 0,02382 m3/phút 3 Hệ thống đường ống công nghệ 1 hệ thống Ống inox, PVC, van và các phụ kiện kèm theo 4 Các vật tư khác 1 hệ Máng răng cưa, ống trung tâm bằng nhựa PVC 5 Vật liệu lọc 36m3 sơ dừa và 18m3 đá 1mm IV.6.2. Dự trù kinh phí thực hiện Các hạng mục xây dựng Stt Hạng mục Số lượng Đơn giá Thành tiền 1 Hầm tự hoại 1 cái 2.295.000 2.295.000 2 Bể chứa kế hợp lắng bột 2 cái 3.240.000 6.480.000 3 Ngăn trung gian 1 cái 2.430.000 2.430.000 4 Ngăn lọc kị khí 1 1 cái 36.450.000 36.450.000 5 Ngăn lọc kị khí 2 1 cái 36.450.000 36.450.000 6 Ngăn hiếu khí 1 cái 36.450.000 36.450.000 7 Ngăn lắng bùn 1 cái 2.430.000 2.430.000 Tổng cộng (Cxd) 122.985.000 Các hạng mục lắp đặt Stt Hạng mục Số lượng Đơn giá Thành tiền 1 Bơm nước thải 2 cái 2.500.000 5.000.000 2 Máy nén khí (PUMA) 1 cái 3.000.000 3.000.000 3 Vật liệu lọc sơ dừa 36m3 3.000.000 3.000.000 4 Vật liệu lọc sỏi 1mm 18m3 4.500.000 4.500.000 5 Các vật tư khác 1 hệ 1.000.000 1.000.000 Tổng cộng (Clđ) 16.500.000 Tổng hợp kinh phí Stt Hạng mục Kí hiệu Thành tiền 1 Các hạng mục xây dựng Cxd 122.985.000 2 Các hạng mục lắp đặt Clđ 16.500.000 Tổng C = Cxd+Clđ 139.485.000 Chi phí điện năng (C) Lượng điện năng tiêu thụ trong 1h Stt Tên thiết bị Số thiết bị hoạt động Công suất (kw) Điện năng tiêu thụ (kw/h) 1 Bơm nước thải từ bể chứa sang ngăn trung gian 2 0.095 0.19 5 Máy thổi khí 1 1 1 Tổng  (N, kW) 1.19 Chi phí điện năng tiêu thụ trong ngày: C = N*Gđ*h Trong đó: N : Tổng công suất điện tiêu thụ trong giờ, N = 1.19 kW Gđ : Giá điện sử dụng, Gđ = 1000 (đồng/kW) h : Thời gian sử dụng thiết bị, h = 10 (giờ) C = (1,19 * 1000)*10 = 11.900 (đồng/ngày) Giá thành xử lý 1m3 nước thải Khấu hao công trình xây dựng trong 1 năm (tỷ lệ khấu hao: 6% (XLNT – Hoàng Huệ)) K1 = 122.985.000 đồng * 6% = 7.379.100 đồng Khấu hao công trình thiết bị trong 1 năm (tỷ lệ khấu hao: 2% (XLNT – Hoàng Huệ)) K2 = 16.500.000 đồng * 2% = 330.000 đồng Tổng chi phí quản lý trong 1 năm S = K1 + K2 + C*365 S = 7.379.100 + 330.000 + 11.900*365 S = 12.052.600 đồng Chi phí xử lý 1m3 nước thải » 1835 đồng/m3. Vậy chi phí xử lý nước thải cho cơ sở xay bột là 1835 đồng cho 1m3 nước thải. Một ngày, tiền xử lý nước thải là 33.030 đồng. KẾT LUẬN Hiện nay, Cơ sở xay bột của gia đình ông Lê Văn Châu có quy mô sản xuất khá lớn trong ấp Lộc Hưng, Trảng Bàng - Tây Ninh. Hoạt động sản xuất của cơ sở đã gây ô nhiễm môi trường nước cao, nhất là việc thải trực tiếp ra ao hồ sau nhà với một lượng nước thải có nồng độ ô nhiễm cao: COD 2294mg/l, BOD 350mg/l, SS 565mg/l. Đặc tính nước thải của cơ sở xay bột là có thành phần ô nhiễm chất hữu cơ cao. Vì vậy việc lựa chọn phương pháp xử lý sinh học là rất phù hợp. Lượng nước thải của cơ sở hoàn toàn có khả năng xử lý bằng phương sinh học đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn Việt Nam 6985-2001.