ĐATN - TK hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến thủy sản HC6, công suất 600 m³ngày

NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPa.Tổng quan về nước thải chế, tìm hiểu về thành phần tính chất nước thải Lịch sử phát triển của Công ty, Quy trình sản xuất của nhà máyb.Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải.Tổng quan về quá trình và công nghệ xử lý nước thảiMột số công nghệ xử lý nước thải ở Việt Namc.Thành phần tính chất nước thải, đề xuất sơ đồ công nghệ xử lýĐề xuất 02 phương án công nghệ xử lý phù hợpd.Tính toán các công trình đơn vị, khai toán chi phíe.Quá trình vận hành, bảo trì, bảo dưỡngQuy trình vận hành của hệ thống xử lý trên thực tế, bảo trì bảo dưỡng định kì.Các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành.f.Các công trình đơn vị đã thiết kế Bản vẽ PDF đính kèm cuối file

GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN

1.1.1 Vị trí địa lý của Nhà máy

Nhà máy chế biến thủy sản HC6 có diện tích 58.370,7 m², tọa lạc trong Cụm công nghiệp Bình Thành, xã Bình Thành, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp.

Tháp Trong đó, tổng diện tích sử dụng thực hiện dự án là 20.090 m 2

Tổng thể nhà máy có vị trí tiếp giáp nhƣ sau:

 Phía Đông ắc: Giáp với đường nội bộ Cụm công nghiệp rộng 8m Bên kia đường là nhà văn phòng của Công ty TNHH HC;

 Phía Đông Nam: Tiếp giáp với Nhà máy chế biến thủy sản của Công ty Cổ phần Vạn Ý thuộc nhóm Công ty HC;

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí của công ty

1.1.2 Quy mô, công suất Đầu tƣ xây dựng nhà máy chế biến thủy sản với công suất 4.950 tấn sản phẩm/năm

(16,5 tấn sản phẩm/ngày) ứng với 15.000 tấn nguyên liệu/năm (50 tấn nguyên liệu/ngày) Đầu tƣ kho lạnh bảo quản với sức chứa 10.000 tấn thành phẩm

Sản phẩm cá tra fillet đông lạnh không qua tăng trọng giúp bảo đảm chất lượng và trọng lượng tự nhiên của sản phẩm Với kích thước nhỏ gọn, cá tra fillet rất phù hợp cho nhiều món ăn khác nhau, mang lại sự tiện lợi cho người tiêu dùng.

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Chế biến Thủy Sản HC6, công suất 600 m /ngày đêm

SVTH: Nguyễn Lê Thanh Trúc 2

GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân khẩu phần ăn của người tiêu dùng nước ngoài, đủ điều kiện đưa vào các siêu thị nước ngoài

1.1.4 Quy trình công nghệ chế biến thủy sản và bảo quản lạnh

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất cá tra phi lê đông lạnh

(Nguồn: Công ty Cổ phần HC 6)

- CTR: xương cá, đầu cá, vi, ruột và đuôi cá

- CTR: thịt vụn, mỡ, da, xương còn sót lại

Phân cỡ, phân màu Rửa 4

Chờ đông Cấp đông, tách khuôn, mạ băng Đóng gói, bảo quản

Chuyển qua Cty CP TATS HC

GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân

Nguyên liệu đầu vào của nhà máy cá tra được thu mua từ vùng nuôi trồng của Công ty và các hộ dân lân cận Tại khâu tiếp nhận, nguyên liệu phải trải qua quá trình kiểm tra và đánh giá cảm quan, đảm bảo kích cỡ, màu sắc và tình trạng sống nguyên vẹn Chỉ những lô nguyên liệu đạt tiêu chuẩn chất lượng cảm quan tốt và có kết quả kiểm tra kháng sinh đạt yêu cầu mới được đưa vào sản xuất.

Sau khi phân cỡ sơ bộ, cá sẽ được loại bỏ những nguyên liệu không đạt tiêu chuẩn Các nguyên liệu không đạt sẽ được trả lại cho vùng nuôi và các đại lý, trong khi những nguyên liệu đạt chất lượng cảm quan sẽ được đưa vào sản xuất.

Cắt tiết cá là quy trình đầu tiên trong chế biến, bắt đầu bằng việc cân trọng lượng cá để xác định khối lượng Sau đó, công nhân sẽ tiến hành làm chết cá, giúp thuận lợi cho các bước tiếp theo Cuối cùng, máu cá được lấy ra khỏi cơ thể để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Rửa 1: Cá sau khi được cắt tiết sẽ được ngâm rửa bằng nước sạch Thể tích nước dùng để rửa sạch cá dao động từ 1.000 – 1.200 lít Khoảng 400 – 500 kg cá đƣợc rửa sạch thì sẽ thay nước một lần Nhiệt độ nước rửa nguyên liệu khoảng từ 25 – 30 0 C, thời gian ngâm cá từ 30 – 40 phút

Fillet: Tại công đoạn này, công nhân sẽ dùng dao sắc mổ tách thịt cá ra khỏi xương

Công đoạn fillet cá đòi hỏi sự khéo léo và chính xác từ công nhân, nhằm tránh làm hỏng thịt và đứt xương Mỗi công nhân sẽ được quy định một số lượng cá cụ thể để xử lý trong mỗi lần lên bàn fillet, giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Sau khi fillet cá tra với trọng lượng 25kg, xương, đầu cá, vi và ruột sẽ được chuyển đến Nhà máy chế biến thức ăn thủy sản của Công ty Cổ phần Thức ăn Thủy sản HC Miếng cá tra, sau khi được fillet theo kích thước tiêu chuẩn, sẽ được cắt nhỏ hơn để phù hợp với khẩu phần ăn của người tiêu dùng nước ngoài.

Rửa 2: Miếng cá sau khi được fillet sẽ được cho vào thau rửa lần 2 Một thau nước rửa không quá 7kg bán thành phẩm Nhiệt độ nước rửa nguyên liệu khoảng từ 25 – 30 0 C

Sau đó, cá được vớt ra và nước rửa được thay mới

Lạng da cá là quá trình sử dụng thiết bị chuyên dụng để lạng da sau khi cá đã được fillet Kích cỡ cá sẽ quyết định việc điều chỉnh lưỡi dao cho phù hợp Sau khi lạng, cá sẽ được cân để xác định định mức cho công đoạn định hình, thường là 5 kg cá cho một rổ, hoặc theo quy định của ban điều hành sản xuất Da cá sau khi lạng sẽ được thu gom và chuyển đi xử lý.

Nhà máy chế biến thức ăn thủy sản của Công ty Cổ phần Thức ăn Thủy sản HC thực hiện công đoạn định hình bằng cách sử dụng dao vanh để loại bỏ phần thịt đỏ, mỡ, da và xương còn sót lại Sau khi hoàn thành, bán thành phẩm sẽ được lắp đá để duy trì nhiệt độ ổn định.

GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân khoảng nhỏ hơn 10 0 C Bán thành phẩm còn lại sau công đoạn định hình khoảng 3,5 –

Khối lượng mỗi rổ đạt 3,7 kg, trong đó phần thịt, mỡ, da và xương sẽ được chuyển đến Nhà máy chế biến thức ăn thủy sản của Công ty Cổ phần Thức ăn Thủy sản HC.

Rửa 3: Sau công đoạn định hình, bán thành phẩm được rửa lần 3 Nước sạch sẽ được cho vào thau và làm lạnh đến nhiệt độ nhỏ hơn 10 0 C Cá đƣợc cho vào ngâm, sau đó vớt ra chuyển sang công đoạn tiếp theo

Phân cỡ và phân màu cá là hai yếu tố quan trọng trong quy trình chế biến Cỡ cá được xác định bằng số gram mỗi miếng, phân thành các nhóm: 60 – 120g, 120 – 170g, 170 – 220g và 220g trở lên Về màu sắc, cá được phân loại thành 8 màu khác nhau: trắng đục, trắng hồng, trắng chanh, hồng, vàng nhạt, hồng đậm, vàng đạm và vàng nghệ Để đảm bảo chất lượng, các sản phẩm bán thành phẩm trên bàn phân cỡ và phân màu cần được bảo quản ở nhiệt độ dưới 12 độ C.

Rửa 4: Cá sau khi phân cỡ, phân màu sẽ được rửa qua 02 lần nước sạch Nhiệt độ nước rửa nhỏ hơn 10 0 C, thời gian rửa từ 1 – 2 phút, mỗi lần rửa 2 – 3 kg cá/rổ, rửa khoảng 20 – 30 kg bán thành phẩm thì thay nước một lần

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY THỦY SẢN HC6

1.2.1 Nguồn phát sinh và lưu lượng nước thải a Nước thải từ quá trình chế biến nguyên liệu

Theo dữ liệu từ các Nhà máy chế biến thủy sản của HC, quá trình chế biến 1 tấn nguyên liệu sẽ tạo ra khoảng 5,34m³ đến 6m³ nước thải từ các giai đoạn sản xuất, như thể hiện trong Hình 1.3 của sơ đồ quy trình sản xuất cá tra phi lê đông lạnh.

Dự án có công suất chế biến đạt 4.950 tấn sản phẩm mỗi năm, tương đương với nhu cầu sử dụng 50 tấn nguyên liệu mỗi ngày Từ quy trình chế biến này, lượng nước thải phát sinh sẽ được tính toán dựa trên khối lượng nguyên liệu sử dụng hàng ngày.

QChế biến = 50 tấn/ngày x 6m 3 /tấn = 300m 3 /ngày.đêm b Nước thải từ quá trình vệ sinh nhà xưởng:

Theo chủ đầu tư cung cấp, quá trình vệ sinh nhà xưởng và các dụng cụ chế biến sẽ phát sinh khoảng 50 m 3 /ngày.đêm Qvệ sinh = 50m 3 /ngày.đêm

Tổng lượng nước thải phát sinh từ quá trình chế biến và vệ sinh dụng cụ, nhà xưởng:

Q1 = QChế biến + Qvệ sinh = 350m 3 /ngày.đêm c Nước thải từ quá trình sinh hoạt của cán bộ - công nhân viên

Dự án có khoảng 450 người bao gồm:

300 công nhân: làm 2 ca (16 giờ)

130: Lao động thời vụ: làm 2 ca (16 giờ)

20 cán bộ - nhân viên: làm 1 ca (8 giờ)

Theo tiêu chuẩn TCXD 33:2006/BXD, lượng nước sinh hoạt tối thiểu cho công nhân và lao động thời vụ là 45 lít/người/ca, trong khi nhân viên hành chính cần 25 lít/người/ca Ngoài ra, lượng nước thải phát sinh từ mỗi suất ăn tại nhà ăn là 25 lít.

Q Công nhân C0 người x 45lít/người/ca x2ca = 38.700 lít/ngày.đêm = 38,7 m 3 /ngày.đêm

QNhân viên = 20 người x 25 lít/người/ca x1ca = 500 lít/ngày.đêm = 0,5m 3 /ngày.đêm

Q Nhà ăn = 450 suất x 25 lít/suất ăn = 11.250 lít = 11,25m 3 /ngày.đêm

Q2 = QCông nhân + QNhân viên + Q Nhà ăn = 38,7 + 0,5 + 11,25 = 50,45m 3 /ngày.đêm d Nước thải của thuyền viên và làm mát tàu thuyền tại bến bãi

Nguyên liệu cá cho dự án được vận chuyển từ các vùng nuôi về bến bãi và sau đó được chuyển vào nhà xưởng bằng tải Quá trình nhập nguyên liệu tại bến bãi sẽ phát sinh nước thải từ các thuyền viên.

GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân đã thực hiện nghiên cứu với tần suất vận chuyển 1 chuyến/ngày Mỗi sà lan có 4 thuyền viên và thời gian làm việc của các thuyền viên là 0,25 ca Do đó, lượng nước thải sinh hoạt phát sinh từ thuyền viên được tính toán như sau:

Mỗi thuyền viên tiêu thụ khoảng 45 lít nước mỗi ngày, dẫn đến tổng lượng nước tiêu thụ cho 4 người là 180 lít/ngày, tương đương 0,045 m³/ngày Đối với nước làm mát tàu thuyền, không thể xác định chính xác lượng nước thải phát sinh do tàu thuyền hoạt động liên tục trên sông Tiền, dẫn đến việc xả nước làm mát là điều không thể tránh khỏi Mặc dù nước thải sẽ nhanh chóng bị pha loãng và phát tán, nhưng đây vẫn là một nguồn ô nhiễm tiềm ẩn trong tương lai Do đó, chủ dự án cam kết thực hiện các biện pháp quản lý nhằm giảm thiểu tác động này.

Quá trình kiểm tra thành phẩm tại phòng thí nghiệm của dự án phát sinh nước thải có chứa hóa chất và nước thải từ việc vệ sinh dụng cụ thí nghiệm Nước thải chứa hóa chất được coi là chất thải nguy hại, vì vậy cần được thu gom riêng và xử lý cùng với các chất thải nguy hại khác của dự án Lượng nước thải phát sinh ước tính khoảng 0,17 m³ mỗi tháng.

Nước thải phát sinh từ quá trình rửa dụng cụ thí nghiệm không chứa thành phần nguy hại, với lưu lượng khoảng 2,0 m³/tháng (0,067 m³/ngày) Đồng thời, nước thải từ quá trình làm mát tuần hoàn của dàn ngưng cũng cần được quản lý và xử lý đúng cách.

Theo quy trình cân bằng vật chất của Công ty Cổ phần Phát triển HC 2, nước thải từ quá trình làm mát và tuần hoàn dàn ngưng đạt khoảng 5,9m³/ngày đêm Lượng nước này được tuần hoàn liên tục cho dàn ngưng, do đó không phát sinh ra ngoài môi trường.

Quá trình làm mát sẽ gây ra sự bay hơi nước, dẫn đến việc tiêu hao lượng nước sử dụng cho làm mát Do đó, cần định kỳ bổ sung nước để duy trì chu trình tuần hoàn liên tục.

 Tổng lượng nước thải phát sinh tại dự án:

Dự án sẽ thu gom nước thải từ quá trình chế biến thủy sản, vệ sinh nhà xưởng và nước thải sinh hoạt của cán bộ, công nhân viên, thuyền viên/tài công do chúng có thành phần và tính chất tương tự nhau Tổng lượng nước thải phát sinh của dự án sẽ được xác định và xử lý một cách hiệu quả.

Q T = 350 + 50,45 + 0,045 + 0,067 = 400,562 m 3 /ngày.đêm Chọn hệ số an toàn cho trạm xử lý là 1,49

Lưu lượng tính toán cho trạm xử lý:

1.2.2 Thành phần và tính chất nước thải chế biến thủy sản [9]

Độ pH là một trong những thông số quan trọng giúp xác định mức độ ô nhiễm của nước thải và cần thiết cho việc điều chỉnh pH trong xử lý sinh học Nước thải từ các nhà máy chế biến thủy sản thường có độ pH gần với trung tính Ngoài ra, chất rắn lơ lửng cũng là yếu tố cần được xem xét trong quá trình xử lý nước thải.

Hàm lượng chất rắn trong nước thải được chia thành chất rắn hòa tan và chất rắn lơ lửng, trong đó chất rắn lơ lửng là mối quan tâm chính Khi lắng, chúng có thể làm giảm công suất ống nước thải và ảnh hưởng đến hệ thực vật sống ở đáy, trong khi khi nổi, chúng gây đục nước, hạn chế ánh sáng cho đời sống thủy sinh Chất thải từ quá trình chế biến như máu, thịt, xương và vảy cá góp phần lớn vào nồng độ chất rắn lơ lửng Tuy nhiên, hầu hết các chất rắn này dễ lắng, phân hủy và có thể được thu gom, loại bỏ một cách dễ dàng.

Trong ngành chế biến thủy sản, mùi hôi phát sinh chủ yếu do sự phân hủy các chất hữu cơ, dẫn đến sự phát thải của các hợp chất gây mùi như NH3 và H2S Mặc dù những chất này tương đối vô hại, nhưng chúng có thể tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng, gây ra căng thẳng và bệnh tật.

Nitơ và photpho là hai chất dinh dưỡng quan trọng trong nước thải thủy sản Khi nồng độ của chúng quá cao, chúng có thể gây ra hiện tượng tảo phát triển mạnh, dẫn đến tình trạng tảo chết và phân hủy, gây thiếu oxy trong nước, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh Nồng độ nitơ trong nước thải thủy sản thường cao, có thể lên đến 70-110 mg/l, chủ yếu do hàm lượng protein cao từ thịt cá.

Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Xử lý cơ học trong quản lý nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất không hòa tan, được thực hiện tại các công trình như song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc và bể điều hòa.

Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo (Mục

2.1.1 Song chắn rác, lưới chắn rác

Song chắn rác và lưới chắn rác có chức năng giữ lại các cặn bẩn lớn hoặc dạng sợi như giấy, rau cỏ và rác Những loại rác này thường được chuyển đến máy nghiền rác để nghiền nhỏ, sau đó sẽ được đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển đến bể phân hủy cặn.

Song chắn rác là cấu trúc gồm các thanh kim loại có tiết diện hình chữ nhật, tròn hoặc bầu dục Chúng được lắp đặt nghiêng với góc từ 60 đến 90 độ theo hướng dòng chảy, nhằm mục đích ngăn chặn rác và vật thể lạ trong nước.

Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn đƣợc chia làm hai loại:

 Song chắn rác thô (SCR cố định, SCR di động): khoảng cách giữa các thanh từ

 Song chắn rác mịn (SCR cố định, di động, đĩa, trống quay, đai): khoảng cách gữa các thanh từ 10 – 25 mm

Đối với nước thải công nghiệp, lưới lọc được sử dụng là tấm thép mỏng đục lỗ hoặc lõi dây thép đan, với kích thước mắt lưới không lớn hơn 5mm để giữ lại rác thải Lưới lọc thường được áp dụng trong quá trình xử lý sơ bộ, nhằm thu hồi các sản phẩm quý ở dạng chất không tan trong nước thải, như sợi, len và lông động vật.

Hình 2.1 Cấu tạo song chắn rác

(Nguồn: https://naphogadaitin.com/song-chan-rac-xu-ly-nuoc-thai-va-luu-y-khi-lap- dat-su-dung-can-biet/)

Bể lắng cát được lắp đặt sau song chắn rác và trước bể điều hòa, có nhiệm vụ loại bỏ cặn thô và nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tàn và than vụn với kích thước hạt lớn hơn 0,15-0,2mm Việc này giúp bảo vệ các thiết bị cơ khí khỏi sự mài mòn, giảm cặn lắng trong ống, mương dẫn và bể phân hủy, đồng thời giảm tần suất làm sạch bể phân hủy.

2.1.2 Bể lắng (lắng I và lắng II)

Bể lắng đóng vai trò quan trọng trong quá trình làm sạch nước, hoạt động dựa trên nguyên tắc tách cặn bằng trọng lực Tùy theo công suất và chất lượng nước, có nhiều loại bể lắng được áp dụng để đạt hiệu quả tối ưu trong việc xử lý nước.

Bể lắng đợt I là thiết bị quan trọng trong quy trình xử lý nước thải, được đặt trước công trình xử lý sinh học nhằm tách các chất rắn và chất lơ lửng không hòa tan Ngược lại, bể lắng đợt II được lắp đặt sau công trình xử lý sinh học để lắng cặn vi sinh và bùn, giúp làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Một trong những loại bể lắng phổ biến là bể lắng ngang.

Nước được phân phối đều vào bể qua vách tràn thành mỏng hoặc tường đục lỗ, sau đó di chuyển đến khu vực lắng Tại đây, nước sẽ lắng cặn trước khi tiếp tục đến máng thu nước ở đầu ra Cặn nổi được thu gom nhờ màng thu cặn nổi, trong khi nước đã lắng sẽ được dẫn ra ngoài qua ống nước để chuẩn bị cho quá trình lọc Các cặn lắng sẽ được thu gom tại hố thu cặn và xả ra ngoài qua ống xả cặn.

Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch hoặc bê tông cốt thép

Bể lắng ngang được thiết kế với nhiều ngăn, mỗi ngăn có chiều rộng từ 3 đến 6m Mặc dù chiều dài không có quy định cụ thể, nhưng nếu bể quá dài, nước có thể chảy theo chiều xoay Độ dốc đáy bể là 1% Để tiết kiệm diện tích xây dựng, một số quốc gia đã áp dụng thiết kế bể lắng nhiều tầng, thường là 2 hoặc 3 tầng.

Hình 2.2 Cấu tạo bể lắng ngang

(Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2013)

- Bộ phận phân phối nước vào bể;

- Hệ thống thu nước đã lắng;

- Hệ thống thu xả cặn;

Hệ thống xả cặn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hiệu quả hoạt động của bể lắng ngang Cặn thường tập trung ở nửa đầu bể, và nếu không được xả kịp thời, chiều cao lắng nước sẽ giảm Hơn nữa, cặn chứa nhiều chất hữu cơ, khi lên men sẽ tạo ra bọt khí, làm phá vỡ cấu trúc bông cặn và gây đục nước đã lắng.

Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng ngang làm 2 loại:

- Bể lắng ngang thu nước ở cuối + bể phản ứng có vách ngăn hay lớp cặn lơ lửng:

- Bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt + bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng:

 Ưu điểm- nhược điểm: Ưu điểm:

- Gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể hoặc dọc theo chiều dài của bể;

- Hiệu quả xử lý cao với lưu lượng lớn

- Có nhiều hố thu tạo nên những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn, chiếm nhiều diện tích xây dựng

Bể lắng đứng được ứng dụng cho các trạm xử lý nước có công suất lớn hơn 3000m³/ngày đêm khi sử dụng phèn, và cho các trạm không sử dụng phèn với công suất bất kỳ.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống này bắt đầu khi nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể, sau đó đi xuống dưới qua bộ phận hãm để triệt tiêu chuyển động xoáy Nước di chuyển theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, trong khi các hạt cặn rơi ngược chiều dòng nước từ trên xuống Cuối cùng, nước đã lắng trong được thu vào máng vòng xung quanh thành bể và được chuyển sang bể tiếp theo.

Bể lắng đứng thường có dạng hình vuông hoặc hình tròn, với đáy hình nón hoặc hình chóp Chúng có thể được xây dựng từ gạch hoặc bê tông cốt thép Ống trung tâm của bể có thể được làm từ thép cuốn hàn điện hoặc bê tông cốt thép.

Hình 2.3 Cấu tạo bể lắng đứng

(Nguồn: http://www.tailieumoitruong.org/2015/10/be-lang-va-cac-dang-be-lang.html)

Bể lắng được chia thành hai vùng dựa trên chức năng làm việc: vùng lắng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên và vùng chứa nén cặn hình chóp hoặc hình nón ở phía dưới Cặn tích lũy trong vùng chứa nén cặn sẽ được thải ra ngoài định kỳ thông qua ống và van xả cặn.

 Ưu điểm- nhược điểm: Ưu điểm:

- Thiết kế nhỏ gọn, diện tích đất xây dựng không nhiều;

- Thuận tiện trong việc xả bùn hay tuần hoàn bùn, hiệu quả cao đối với cặn bùn sinh học;

- Hiệu quả lắng kém khi lưu lượng cao;

- Chi phí xây dựng tốn kém;

- Chiều cao vùng lắng phải lớn

Bể lắng đứng được áp dụng cho các trạm có công suất nhỏ hơn 20.000 m³/ngày đêm, thường kết hợp với bể phản ứng xoay hình trụ (ống trung tâm) và bể lắng ly tâm.

Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý và hóa học

Phương pháp hóa lý và hóa học chủ yếu được dùng để xử lý nước thải công nghiệp

Các phương pháp xử lý gồm: oxy hóa khử, keo tụ tạo bông, tuyển nổi, hấp phụ, trung hòa, trao đổi ion,…(Mục 1.7.2 nguồn [4])

2.2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

Phương pháp hóa lý xử lý nước thải hoạt động bằng cách thêm vào nước thải một chất phản ứng, chất này sẽ tương tác với các tạp chất bẩn, giúp loại bỏ chúng dưới dạng cặn lắng hoặc hòa tan thành các hợp chất không độc hại.

 Ưu điểm – nhược điểm: Ưu điểm:

- Có khả năng loại các chất độc hữu cơ không bị oxy hóa sinh học

- Hiệu quả xử lý cao hơn

- Kích thước hệ thống xử lý nhỏ hơn

- Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn

- Có thể tự động hóa hoàn toàn

- Có thể thu hồi các chất khác nhau

- Lƣợng bùn sinh ra lớn

- Chi phí cho hóa chất cao

- Nếu dùng các muối sắt sẽ có hiện tƣợng nhuộm màu

Thường được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng, các chất độc hại và vi sinh vật

Một số phương pháp thường được áp dụng trong xử lý hóa lý: a) Keo tụ tạo bông (Mục 11.1.2 nguồn [2])

Quá trình keo tụ diễn ra khi các hạt lơ lửng kết hợp với nhau thông qua việc thêm các hợp chất cao phân tử vào nước Không chỉ đơn thuần là tiếp xúc trực tiếp, mà còn có sự tương tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng, tạo ra hiệu ứng keo tụ hiệu quả.

Chất keo tụ bao gồm các hợp chất tự nhiên và tổng hợp, trong đó chất keo tụ tự nhiên như tinh bột, este, xenlulo và dextrin (C6H10O5)n, còn chất keo tụ vô cơ thường là SiO2 đã được hoạt hóa (xSiO2.yH2O).

Chất keo tụ hữu cơ tổng hợp là [-CH2-CH-CONH2]m poliacrilamit kỹ thuật (PAA),

Chất keo tụ hoạt động dựa trên cơ chế hấp phụ phân tử lên bề mặt hạt keo, tạo ra mạng lưới phân tử keo tụ Sự kết dính giữa các hạt keo được hình thành nhờ lực Van der Waals, dẫn đến cấu trúc ba chiều có khả năng tách nhanh và hoàn toàn khỏi nước Cấu trúc này hình thành do sự hấp phụ của các phân tử keo tụ, tạo cầu nối polymer giữa các hạt Với điện tích âm, các hạt keo thúc đẩy quá trình keo tụ khi kết hợp với hydroxit nhôm hoặc sắt, và việc thêm silicat hoạt tính sẽ làm tăng hiệu quả keo tụ.

2-3 lần vận tốc lắng và tăng hiệu quả lắng trong

Hình 2.6 Cấu tạo bể keo tụ tạo bông

(Nguồn: http://www.gree-vn.com/xu-ly-nuoc-thai-bang-cong-nghe-keo-tu-tao-bong-

 Ưu điểm – nhược điểm: Ưu điểm;

- Tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo hoặc hòa tan với kích thước rất nhỏ, các chất độc hại đối với vi sinh vật

- Khử được độ màu của nước

Hiệu quả của quá trình keo tụ trong xử lý nước thải chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó việc theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ cùng pH của nước thải là yếu tố quan trọng nhất.

- Tạo ra lƣợng bùn nhiều, tốn chi phí xử lý

 Phạm vi áp dụng: phương pháp keo tụ hiệu quả nhất khi được sử dụng để tách các hạt keo phân tán có kích thước 1 – 100 b) Tuyển nổi

Dùng để khử chất lơ lửng, dầu, mỡ có trong nước thải; để tách và cô đặc bùn

 Nguyên lý hoạt động: (Mục 6.2 nguồn [3])

Quá trình xử lý nước thải bắt đầu bằng việc hòa trộn nước đã được lắng với không khí và nén dưới áp lực từ 3,4 đến 4,8 atm, giúp không khí hòa tan bão hòa vào nước Sau khi đạt được trạng thái bão hòa, hỗn hợp nước được đưa vào buồng giảm áp lực đến áp suất khí quyển, khiến khí hòa tan tách ra thành các bọt nhỏ li ti Các cặn lơ lửng và giọt dầu sẽ bám vào bề mặt bọt khí, nổi lên bề mặt nước và được gạt ra ngoài, trong khi cặn nặng sẽ lắng xuống đáy thiết bị, và nước trong được thu hồi ở phần dưới.

GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân đã nghiên cứu về quy trình tuyển nổi, trong đó một phần nước sạch được bơm tuần hoàn vào thùng áp lực Quá trình này kết hợp với không khí để tạo ra sự bão hòa khí, giúp nâng cao hiệu quả trong việc xử lý nước.

Lượng không khí hòa tan bão hòa và giải phóng vào nước trong buồng tuyển nổi tỷ lệ thuận với áp lực nén và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ Ngoài ra, nó còn phụ thuộc vào thành phần các tạp chất hòa tan trong nước thải.

Tuyển nổi với tách không khí từ nước thải phân biệt thành:

- Tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp không khí nước

 Ưu điểm – nhược điểm: Ưu điểm: (Mục 11.2 nguồn [2])

- Phạm vi ứng dụng rộng rãi

- Chi phí đầu tƣ và vận hành không lớn

- Vận tốc nổi lớn hơn vận tốc lắng

- Có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ và hiệu quả cao 95-98% và thu hồi tạp chất

Các lỗ mao quản thường bị bẩn và tắc nghẽn, gây khó khăn trong việc lựa chọn vật liệu với kích thước mao quản khác nhau Điều này ảnh hưởng đến khả năng tạo ra các bọt khí có kích thước đồng đều.

- Không giải quyết được vấn đề độ màu cho nước thải

Hình 2.7 Cấu tạo bể tuyển nổi

(Nguồn: http://www.tailieumoitruong.org/2019/03/be-tuyen-noi-daf-va-cac-phuong- phap-tuyen-noi.html)

GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân c) Hấp phụ

Phương pháp này được sử dụng phổ biến để loại bỏ triệt để các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải sau khi đã qua xử lý sinh học Nó hiệu quả khi nồng độ các chất này không cao, không bị phân hủy bởi vi sinh vật, hoặc khi chúng có tính độc hại cao.

Quá trình hấp phụ diễn ra khi hai pha không hòa tan, gồm pha rắn (chất hấp phụ) và pha khí hoặc pha lỏng, tiếp xúc với nhau Trong quá trình này, dung chất (chất bị hấp phụ) sẽ chuyển từ pha lỏng hoặc pha khí sang pha rắn cho đến khi đạt được nồng độ cân bằng trong dung dịch Các chất hấp phụ phổ biến bao gồm than hoạt tính, tro, xỉ, mạt cưa, silicegen và keo nhôm.

Phương pháp này đạt hiệu quả cao từ 80% đến 95%, có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải đồng thời và thu hồi các chất này Một trong những kỹ thuật quan trọng trong quy trình này là trao đổi ion.

Phương pháp này hiệu quả trong việc loại bỏ các tạp chất ion như Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn, cùng với các hợp chất như Asen, Phospho, Cyanua và chất phóng xạ Nó không chỉ giúp thu hồi các chất có giá trị mà còn đạt được mức độ làm sạch cao, vì vậy thường được áp dụng trong quy trình tách muối trong xử lý nước thải.

2.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Phương pháp này sử dụng hóa chất để biến đổi các hợp chất hoặc chất hòa tan trong nước thải thành các chất có tính trơ về mặt hóa học hoặc các hợp chất kết tủa, nhằm loại bỏ chúng khỏi nước thải.

Thường được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng, các chất độc hại và vi sinh vật a) Phương pháp trung hòa

Nước thải sản xuất từ nhiều ngành công nghiệp thường chứa axit hoặc kiềm, gây ra hiện tượng xâm thực và ảnh hưởng đến quá trình sinh hóa tại các công trình xử lý nước Để bảo vệ nguồn nước và ngăn chặn những tác động tiêu cực này, việc trung hòa nước thải là cần thiết Quá trình trung hòa không chỉ giúp loại bỏ một số kim loại nặng mà còn đảm bảo rằng nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học có pH được điều chỉnh về mức 6,5.

– 8,5 (Mục 12.1 nguồn [2]) b) Phương pháp oxy hóa khử

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Xử lý sinh học là giai đoạn thứ hai trong quy trình xử lý nước thải, diễn ra sau các bước xử lý cơ học và hóa học Phương pháp này dựa vào khả năng của vi sinh vật trong việc oxy hóa và phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải, thực hiện cả trong điều kiện tự nhiên lẫn nhân tạo.

Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên bao gồm hồ sinh vật, hồ sinh học với thực vật nước, cánh đồng tưới và bãi lọc trồng cây Những công trình này đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý nước thải và cải thiện chất lượng môi trường.

Các công trình xử lý trong điều kiện nhân tạo gồm có:

Quá trình vi sinh vật hiếu khí trong các hệ thống như bể bùn hoạt tính (aeroten), mương oxy hóa và bể bùn hoạt tính từng mẻ (S R) là phương pháp hiệu quả để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải.

Quá trình vi sinh vật hiếu khí bám dính vào các giá thể giúp oxy hóa các chất hữu cơ, nhờ sự tham gia của màng sinh học Các hệ thống lọc sinh học như bể lọc sinh học nhỏ giọt, tháp lọc sinh học và bể lọc sinh học cao tải đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình này.

Quá trình vi sinh vật (VSV) kỵ khí lơ lửng được ứng dụng hiệu quả trong việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, như trong bể UAS Bên cạnh đó, VSV kỵ khí dính bám cũng được sử dụng trong các loại bể sinh học kỵ khí, mang lại hiệu quả cao trong xử lý nước thải.

2.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học tự nhiên a) Cánh đồng tưới và bãi lọc

Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới và cánh đồng lọc tận dụng khả năng giữ cặn nước trên mặt đất, cho phép nước thấm qua đất như qua một bộ lọc tự nhiên Quá trình này diễn ra nhờ oxy có trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, giúp các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm Tuy nhiên, khi đi sâu hơn, lượng oxy giảm dần, dẫn đến sự suy giảm trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ.

Số lượng vi sinh vật trong đất của cánh đồng tưới phụ thuộc vào thời tiết trong năm

Vào mùa đông, số lượng vi sinh vật giảm đáng kể so với mùa hè, ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải Nước thải sau khi xử lý sinh học có thể được sử dụng để gieo trồng cây có hạt, cỏ, rau, cũng như các loại cây trồng lớn và nhỏ Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống aerotank.

 Giảm chi phí đầu tƣ và vận hành

 Không thải nước ra ngoài phạm vi diện tích tưới

 Bảo đảm đƣợc mùa cây nông nghiệp lớn và bền

 Phục hồi đất bạc màu

Phương pháp này có nhược điểm là chỉ áp dụng hiệu quả ở những khu vực có lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn, xa khu dân cư, nơi có độ bốc hơi cao và đất thường xuyên thiếu độ ẩm.

Hồ sinh học là phương pháp hiệu quả để xử lý nước thải chứa chất hữu cơ, đặc biệt ở những khu vực có đủ đất Phương pháp này giúp ngăn ngừa ô nhiễm nước ngầm do các hợp chất hữu cơ độc hại và kim loại nặng, theo quy định của cơ quan quản lý môi trường.

 Theo cấu tạo và quy trình vận hành:

- Hồ đóng kín, tích nước thải và xả nước trong theo mùa trong năm;

- Hồ có dòng chảy qua, lưu lượng có thể không đều nhưng sẽ điều tiết theo giờ và ngày

 Theo động học của quá trình xử lý bằng vi sinh:

2.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học nhân tạo a) Quá trình xử lý sinh học hiếu khí

 Bể bùn hoạt tính (Aerotank)

- Nguyên lý hoạt động: (Mục 13.5.1.1 nguồn [2])

Quá trình xử lý trong Aerotank diễn ra khi nước thải được sục khí và hòa trộn với bùn hoạt tính

Các quá trình sinh học xảy ra trong Aerotank chia làm 2 giai đoạn:

 Hấp thụ các chất hữu cơ lên trên bề mặt bùn hoạt tính và khoáng hóa các chất dễ bị oxi hóa với sự tiêu thụ oxy mãnh liệt

 Oxy hóa bổ sung các chất hữu cơ khó phân hủy, tái sinh bùn hoạt tính Ở giai đoạn này, oxy đƣợc tiêu thụ chậm

Aerotank bao gồm hai phần chính: phần tái sinh chiếm 25% thể tích và phần thông khí, nơi diễn ra quá trình xử lý nước thải Phần tái sinh giúp xử lý nước thải có nồng độ cao hơn và nâng cao hiệu suất của hệ thống.

Số lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank không đủ để giảm nhanh các chất hữu cơ trong nước thải Vì vậy, cần tuần hoàn hơn 50% bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bể lắng đợt 2 trở lại bể Aerotank để duy trì nồng độ vi sinh vật cần thiết.

Bùn hoạt tính sau khi xử lý sẽ được chuyển về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác Để đảm bảo bể Aerotank hoạt động hiệu quả, cần có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục.

Hình 2.8 Cấu tạo bể aerotank

(Nguồn: https://hutbephotdongdo.com/xu-ly-nuoc/be-aerotank/)

Aerotank được cấu tạo bằng bê tông cốt thép, thường là các hồ nước lộ thiên, và được trang bị hệ thống sục khí cưỡng bức Thiết kế của chúng có thể gồm 2, 3 hoặc 4 hành lang, với chiều sâu đạt 2 mét.

Aerotank được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí như chế độ thủy động, phương thức tái sinh bùn hoạt tính, tải trọng bùn hoạt tính và số bậc Trong số đó, Aerotank hành lang là loại phổ biến nhất, hoạt động theo mô hình đẩy, khuấy và chế độ kết hợp.

 Hiệu suất xử lý OD lên đến 90%, loại bỏ được Nito trong nước thải

 Vận hành bể Aerotank đơn giản, an toàn

 Thích hợp với nhiều loại nước thải

 Thuận lợi khi nâng cấp công suất đến 20% mà không phải gia tăng thể tích bể

Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo không hoàn toàn loại bỏ tất cả vi khuẩn, đặc biệt là vi trùng gây bệnh Do đó, việc khử trùng nước thải sau giai đoạn xử lý sinh học là cần thiết trước khi xả thải ra môi trường.

- Phạm vi ứng dụng: (Mục 13.5.1.1 nguồn [2])

Trước khi vào bể aerotank, nước thải không được chứa hơn 150 mg/l SS và 25mg/l dầu mỡ Nhiệt độ nước thải dao động trong khoảng 6 – 30 , pH = 6,5-9

Khử trùng nước thải (Mục 1.7.5 nguồn [4])

Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng trong quy trình xử lý nước thải, nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả thải ra môi trường Quá trình này thường diễn ra ở bể tiếp xúc, tuy nhiên, nếu sử dụng phương pháp xử lý sinh học tự nhiên như hồ sinh học hay bãi lọc ngập nước, thì không cần thiết phải khử trùng Các phương pháp khử trùng phổ biến bao gồm sử dụng Clo và các hợp chất chứa Clo, bên cạnh đó, cũng có thể sử dụng ozon hoặc tia hồng ngoại, nhưng cần cân nhắc kỹ về chi phí.

Xử lý bùn cặn của nước thải (Mục 1.7.6 nguồn [4])

Trong quá trình xử lý nước thải, bất kỳ phương pháp nào cũng tạo ra một lượng cặn bã đáng kể, chiếm từ 0.5% đến 1% tổng lưu lượng nước thải Các loại cặn này thường có mùi hôi thối khó chịu, đặc biệt là cặn tươi từ bể lắng đợt I, và có thể gây nguy hiểm về mặt vệ sinh Do đó, việc xử lý cặn bã một cách thích đáng là điều cần thiết.

Nhiệm vụ xử lý bùn cặn bao gồm việc giảm thể tích và độ ẩm của cặn, ổn định và khử trùng cặn, đồng thời tái sử dụng cặn cho nhiều mục đích khác nhau như bón ruộng, cải tạo đất và san lấp.

Rác thải, bao gồm các tạp chất không tan như cặn bã thực vật, giấy và giẻ lau, được giữ lại tại song chắn rác Nếu lượng rác không lớn, chúng có thể được vận chuyển đến bãi rác Ngược lại, nếu lượng rác lớn, chúng sẽ được nghiền nát và chuyển đến bể mêtan để tiếp tục xử lý.

Cát từ bể lắng cát được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác nhƣ san lấp

Cặn tươi từ bể lắng đợt 1 được dẫn đến bể mêtan để xử lý

Một phần bùn hoạt tính từ bể lắng 2 được đưa trở lại aeroten để tham gia vào quá trình xử lý, trong khi phần còn lại sẽ được dẫn đến bể nén bùn nhằm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó chuyển vào bể mêtan để tiếp tục xử lý Đối với các trạm xử lý sử dụng bể Biophin với quá trình vi sinh vật dính bám, bùn lắng từ bể lắng đợt 2, hay còn gọi là màng vi sinh vật, có thể được dẫn trực tiếp đến bể mêtan hoặc quay lại bể lắng đợt 1.

Cặn ra khỏi bể mêtan thường có độ ẩm cao từ 96-97% Để giảm thể tích bùn cặn và làm ráo nước, có thể áp dụng các công trình xử lý tự nhiên như sân phơi bùn và hồ chứa bùn, hoặc các phương pháp nhân tạo như thiết bị lọc chân không, thiết bị lọc ép dây đai, và thiết bị ly tâm cặn Sau khi xử lý, độ ẩm của cặn giảm xuống còn 55-75% Để tiếp tục giảm thể tích bùn cặn, có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau như thiết bị sấy dạng trống, dạng khí nén và băng tải.

Bùn cặn có tỷ lệ từ 25 – 30% và tồn tại dưới dạng hạt, dễ dàng vận chuyển Đối với các trạm xử lý nước thải có công suất nhỏ, việc xử lý bùn cặn có thể thực hiện đơn giản hơn, bao gồm nén bùn và làm ráo nước tại sân phơi bùn, nơi có nền cát và hệ thống thu nước bên dưới.

Bảng 2.1 Hiệu suất xử lý của các phương pháp xử lý nước thải khác nhau

Phương pháp xử lý Mục đích Hiệu suất xử lý (%)

Xử lý sinh học Khử BOD 5 70 – 95

Kết tủa hóa học Al 2 (SO 4 ) 3 hoặc FeCl 3

Lọc nhỏ giọt Amoniac Khử amoniac 70 – 95

Nitrat hóa Amoniac bị oxy hóa thành nitrat 80 – 95

Hấp thụ bằng than hoạt tính

Oxy hóa hóa học (Cl 2 ) Oxy hóa các chất độc hại 50 – 98

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Chế biến Thủy Sản HC6, công suất 600 m³/ngày
Người hướng dẫn	Tiến Sĩ Huỳnh Thị Ngọc Hân, Thạc Sĩ Trần Anh Khoa
Trường học	Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM
Chuyên ngành	Môi trường
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	188
Dung lượng	9,89 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1] Lê Hoàng Nghiêm. Giáo trình môn học Xử lý nước thải, 2016	Khác
[2] Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thanh Phượng, Giáo trình Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp, NXB Xây dựng, 2006	Khác
[3] Trịnh Xuân Lai, Nguyễn Trọng Dương, Xử lý nước thải công nghiệp, NXB Xây dựng, 2009	Khác
[4] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, NX ĐHQG TP.HCM, tái bản lần thứ 5	Khác
[5] Metcalf&Eddy (2003) – Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4 th edditiom – Mc Graw Hill	Khác
[6] Tiêu chuẩn XDVN TCXDVN51:2008, Tiêu chuẩn xây dựng quốc gia TCXDVN 51:2008 về Thoát nước - mạng lưới và công trình bên ngoài	Khác
[13] James P. McQuarrie1 , Joshua P. Boltz2 , June 2011, Moving Bed Biofilm Reactor Technology: Process Applications, Design, and Performance	Khác