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
Giới thiệu dự án
- Chủ dự án: CÔNG TY TNHH THỰC PHẨM 3FV
- Đại diện : Ông Nguyễn Quốc Việt Chức vụ: Giám đốc
- Địa điểm kinh doanh: xã An Lập, huyện Dầu Tiếng, tỉnh Bình Dương
Vị trí địa lý của dự án
Sơ đồ vị trí khu đất dự án: xem bản vẽ đính kèm phụ lục
Dự án tọa lạc tại xã An Lập, huyện Dầu Tiếng, tỉnh Bình Dương
Hình 1.1 Vị trí khu đất dự án
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 2
Mục tiêu của dự án
Xây dựng nhà máy giết mổ và chế biến gia cầm với công suất 24.000 con/ngày, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và bảo vệ môi trường Nhà máy chủ yếu phục vụ nhu cầu tiêu thụ thực phẩm trong nước và xuất khẩu.
Khối lượng và quy mô các hạng mục công trình của dự án
Các hạng mục công trình chính
Mặt bằng tổng thể của dự án: xem bản vẽ đính kèm phụ lục
Dự án bao gồm các hạng mục công trình chính như khu nhà xưởng và văn phòng, cùng với các hạng mục phụ trợ thiết yếu như hạ tầng giao thông, hệ thống cấp thoát nước, sân bãi và cây xanh.
Chi tiết các hạng mục công trình được trình bày chi tiết qua bảng sau:
Bảng 1.1 Các hạng mục công trình chính của dự án
STT Hạng mục Diện tích (m 2 ) Tỷ lệ (%)
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 3
STT Hạng mục Diện tích (m 2 ) Tỷ lệ (%)
7 Hệ thống xử lý nước ngầm 133 1,27
8 Nhà xưởng (khu vực giết mổ và chế biến) 2.425 23,09
12 Nhà vệ sinh công nhân 48 0,46
14 Hệ thống xử lý nước thải 338 3,22
15 Bãi xe chở gia cầm 200 1,9
17 Diện tích giao thông sân bãi 4.088,9 38,94
Công nghệ sản xuất, vận hành
Dự án có 2 quy trình chính:
- Quy trình giết mổ gia cầm
- Quy trình chế biến gia cầm tẩm ướp gia vị
Nhà máy giết mổ của Công ty cổ phần 3F Việt sẽ ban đầu chỉ tập trung vào việc giết mổ gà nuôi tại trang trại của công ty Trong vòng 03 năm tới, công ty dự kiến mở rộng sang chăn nuôi vịt, từ đó nhà máy sẽ thực hiện cả giết mổ và chế biến gà lẫn vịt Công suất tối đa của nhà máy đạt 24.000 con/ngày, trong đó giết mổ và chế biến vịt sẽ chiếm khoảng 10%-15% tổng công suất Nhà máy hoạt động chủ yếu vào ban ngày từ 6h sáng đến 6h tối, chỉ mở cửa thêm vào ban đêm khi có nhu cầu khách hàng tăng cao.
Nhà máy giết mổ gia cầm hoạt động với tần suất tối đa 2.000 con/giờ và không lưu trữ gia cầm sống tại chỗ Các xe chở gia cầm, có công suất tối đa 2.000 con/xe, được vận chuyển từ các trang trại ở Xuân Lộc, Bình Dương, Đăk Nông về nhà máy với khoảng cách tối thiểu 1 giờ giữa mỗi chuyến để tránh ùn tắc Xe vận chuyển sẽ được đậu tại bãi xe riêng, và gia cầm sẽ được giữ trên xe khoảng 30 phút trước khi tiến hành giết mổ.
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 4
Như vậy tổng số gia cầm được nhập về Nhà máy mỗi ngày tối đa là 24.000 con
Gia cầm tại trang trại của Công ty được kiểm soát chặt chẽ từ khâu chọn giống đến khi trưởng thành, đảm bảo nguồn gốc rõ ràng và có chứng nhận kiểm dịch thú y Điều này giúp đảm bảo sức khỏe của gia cầm đạt tiêu chuẩn cho quá trình giết mổ.
Thông thường gia cầm nhập về dùng lồng nhốt có thể tích 60 cm x 90 cm x 35 cm chứa tối đa 15 con trưởng thành
Khi gia cầm sống được đưa về, cán bộ thú y sẽ kiểm tra các giấy tờ liên quan và tình trạng sức khỏe trước khi chuyển vào khu vực giết mổ Những trường hợp gia cầm bị thương trong quá trình vận chuyển hoặc nuôi nhốt sẽ được ưu tiên đưa đi giết mổ ngay lập tức.
Trước khi tiến hành giết mổ gia cầm, cần ngừng cho ăn ít nhất 6 giờ để tránh tình trạng vỡ ruột, gây ô nhiễm thịt trong quá trình này.
Trong quá trình vận chuyển, tỷ lệ gia cầm chết do ngộp hoặc giẫm đạp chỉ chiếm khoảng 0,1% - 0,3% Những gia cầm này sẽ được thu gom và chế biến thành thức ăn chăn nuôi.
Trước khi xe vận chuyển gia cầm và lồng nhốt gia cầm rời khỏi Nhà máy, quy trình vệ sinh sẽ được thực hiện bằng cách phun xịt nước áp lực cao trong 20 phút, sau đó tiến hành xịt khử trùng với dung dịch Chloramin B 0,5% Phân gà và chất bẩn sẽ được thu gom qua mương và đưa về hệ thống xử lý nước thải tập trung để xử lý tiếp.
Quy trình công nghệ giết mổ gia cầm của dự án được trình bày tóm tắt như trong hình 1.2
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 5
Hình 1.2 Quy trình giết mổ gia cầm
Gia cầmlông Treo gia cầm lên chuyền Đánh lông
Gây ngất Cắt tiết Nhúng nước nóng
Móc lòng, móc da chân
Làm sạch Làm lạnh bằng đá vảy Treo ráo gia cầm Đóng gói
Gia cầm bọng nguyên con Gia cầm phá lóc
Chất thải rắn Chất thải rắn Nước thải Nước thải
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 6
Thuyết minh quy trình giết mổ gia cầm
Gia cầm từ xe vận chuyển được công nhân bắt vào lồng để đưa vào nhà máy giết mổ
Gia cầm được bắt nhẹ nhàng ra khỏi lồng và treo 2 chân lên móc treo Mỗi con trên 1 móc
Chiều cao của dàn treo là 1,5m, dàn treo được làm bằng thép không rỉ
Gia cầm được xử lý bằng cách treo lên và sử dụng máy gây ngất với nguồn điện 220V/1/200W Quá trình gây mê diễn ra qua một bể nước bằng nhựa composite cách điện, với dòng điện 5 – 10V, cùng thiết bị kiểm soát hiệu điện thế liên tục và điều khiển xung ON-OFF bằng điện tử, đảm bảo an toàn cho công nhân trong quá trình thao tác.
Sau khi gia cầm được gây mê, công nhân sẽ thực hiện quy trình cắt tiết Quá trình này diễn ra tại tĩnh mạch trong khoảng 2,5 phút Dưới chuyền treo gà, có máng hứng tiết bằng inox và ống xả tiết được lắp đặt dưới đáy máng để thu gom tiết một cách hiệu quả.
Mục đích: cho tiết trong gia cầm chảy hết ra ngoài để thịt có màu sáng không đọng máu trong thịt
Gia cầm sau khi cắt tiết di chuyển trên dây chuyền cho tiết chảy ra hết sau đó đi vào bồn trụng nước nóng
Tiết sẽ được thu gom và bán cho các đơn vị có nhu cầu để chế biến thức biến thức ăn chăn nuôi …
Sau khi gia cầm được cắt tiết, chúng sẽ được di chuyển trên dây chuyền để đảm bảo tiết chảy ra hoàn toàn Tiếp theo, gia cầm sẽ được đưa vào bồn trụng nước nóng, nơi nước được gia nhiệt bằng rờ le điện trở với nhiệt độ khoảng 60 độ C.
Nhiệt độ 65 độ C trong khoảng thời gian tiếp xúc từ 30 đến 70 giây là lý tưởng để đánh lông, đảm bảo không làm rách da trong quá trình sử dụng máy đánh lông.
Quá trình trụng nước nóng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi vặt lông Thời gian trụng cần được xác định một cách hợp lý để sản phẩm đạt được độ sạch mà không làm rách da.
Máy trụng gia cầm được thiết kế theo nguyên lý liên tục, kết hợp với hệ thống sục khí, giúp trụng đều tất cả các phần của gia cầm Nhiệt độ và lưu lượng nước trụng được điều khiển hoàn toàn tự động, đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi đánh lông đạt tiêu chuẩn cao Quá trình đánh lông bằng máy mang lại hiệu quả làm sạch tối ưu.
Sau khi trụng lông, gia cầm được chuyển vào máy đánh lông tự động bằng Inox Máy có vách lắp đĩa đánh lông, mỗi vách gồm ba dãy với Motor điều khiển độc lập Đĩa đánh lông được trang bị 6 lỗ lắp ngón tay cao su dài 175mm Ngoài ra, máy còn có máng hứng lông, và lông sau khi thu gom sẽ được sử dụng để chế biến thức ăn chăn nuôi.
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 7
Trong hệ thống giết mổ gia cầm, sản phẩm đạt tiêu chuẩn cần phải sạch lông và không bị dập hay rách da Công đoạn làm sạch lông là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Sau khi gia cầm được đưa qua máy đánh lông, chúng sẽ được làm sạch Nếu có con nào chưa đạt yêu cầu, công nhân sẽ tiến hành vệ sinh lại ngay sau công đoạn đánh lông.
Móc lòng, móc da chân
TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học, hay còn gọi là xử lý bậc I, nhằm tách rời chất rắn, cặn, và các chất không hòa tan cũng như một phần chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Quá trình này giúp điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải, đóng vai trò như một bước đệm quan trọng để loại bỏ tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan trong nước thải thủy sản.
- Đảm đảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo
- Loại bỏ cặn nặng như: vỏ tôm, xương cá, cá
- Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải
Nâng cao chất lượng và hiệu quả trong các bước xử lý tiếp theo là rất quan trọng, đặc biệt đối với hệ thống xử lý nước thải đô thị và công nghiệp Xử lý cơ học đóng vai trò thiết yếu như là bước khởi đầu, giúp chuẩn bị cho các giai đoạn xử lý sau, đặc biệt là xử lý sinh học và xử lý hóa lý Phương pháp này không chỉ đơn giản và tiết kiệm chi phí mà còn mang lại hiệu quả cao trong việc loại bỏ chất lơ lửng.
2.1.1 Song chắn rác và lưới chắn rác a Song chắn rác[5], [8]
Song chắn rác là thiết bị quan trọng dùng để giữ lại các tạp chất lớn như rác, vỏ đồ hộp, đá, gỗ, giẻ, giấy, túi nilon và thân cây trong nước thải, giúp bảo vệ máy bơm và các thiết bị xử lý phía sau hoạt động ổn định Thiết bị này thường được lắp đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất, với góc nghiêng từ 60 đến 70 độ Song chắn rác có thể được thiết kế cố định hoặc di động và có thể kết hợp với máy nghiền nhỏ để tăng hiệu quả xử lý.
Song chắn được cấu tạo từ các thanh kim loại bằng thép không gỉ với kích thước 5 x 20mm, được đặt cách nhau từ 20 đến 50mm trong một khung thép hàn hình chữ nhật Thiết kế cho phép các thanh này dễ dàng trượt lên xuống dọc theo hai khe ở thành mương dẫn, với vận tốc nước qua song chắn không vượt quá 0,6 m/s.
Qmax) Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắc rác được chia thành 2 loại:
- Song chắc rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm
- Song chắc rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm Ưu điểm
- Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt, độ bền cao
- Lọc được các loại rác kích thước lớn Hiệu suất cao
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 11
- Không lọc được rác có kích thước nhỏ Xử lý rác thứ cấp
- Tổn thất áp lực của dòng chảy khi đi qua song chắn rác b Lưới chắn rác[5], [8]
- Khung tai kéo, thanh lưới
- Chặn ngược, chặn mút, chặn đứng
- Thanh giằng đai gia cố rãnh nhựa lưới
Nguyên lý hoạt động của lưới chắn rác là giữ lại các rác thải có kích thước vừa và lớn, chẳng hạn như giẻ, rau, chai nhựa và nilon, khi nước thải chảy qua.
Lưới lọc sử dụng cho nước thải công nghiệp thường là tấm thép mỏng đục lỗ hoặc lõi dây thép đan, với kích thước mắt lưới từ 0,5 đến 1,0 mm, nhằm chặn giữ rác thải Thiết bị này thường được áp dụng trong quá trình xử lý sơ bộ để thu hồi các sản phẩm quý dạng chất lỏng không tan trong nước thải, như trong ngành dệt, xenluloza, giấy và da Các chất bị giữ lại bao gồm sợi gỗ, len và lông động vật Để duy trì hiệu quả, rác thải cần được cào ra khỏi mặt lưới thường xuyên, nhằm tránh tình trạng tắc nghẽn dòng chảy.
Hình 2.1 (1) Song chắn rác tinh; (2) song chắn rác thô [8]
2.1.2 Bể thu và tách dầu mỡ a Bể thu dầu: được xây dựng trong khu vực bãi đỗ và cầu rửa ô tô, xe máy, bãi chứa dầu và nhiên liệu, nhà giặt tẩy của khách sạn, bệnh viện hoặc các công trình công cộng khác b Bể tách dầu mỡ: dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật, các loại dầu, có trong nước thải Bể tách mỡ thường được bố trí trong các bếp ăn của khách sạn, trường học, bệnh viện… xây bằng gạch, BTCT, thép, nhựa composite… và bố trí bên trong nhà, gần các thiết bị thoát nước hoặc ngoài sân gần khu vực bếp ăn để tách dầu mỡ trước khi xả vào hệ thống thoát nước bên ngoài cùng với các loại nước thải khác c Bể tách dầu ngang: Nguyên lí hoạt động: có thiết kế tương đối giống bể lắng ngang Nước thải đi vào đầu bể và thu nước cuối bể Trước máng thu nước của bể có đặt tấm chắn dầu và cặn nổi Bề mặt bể có thiết bị cào dầu Dầu được thu hồi và xử lý
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
Bể tách dầu dạng tròn hoạt động bằng cách cho nước thải đi vào từ dưới lên qua ống giữa bể, giúp dầu nổi lên bề mặt Nước sạch dầu được thu qua máng chắn dầu ở đáy bể và tiếp tục đi lên các công trình xử lý tiếp theo Dầu sau đó được thu gom và xử lý Ưu điểm của bể này là hiệu quả trong việc tách dầu ra khỏi nước thải.
- Giúp cho hệ thống xử lý không bị nghẹt
- Giữ lại các váng mỡ nổi trên bề mặt, ngăn dầu mỡ thừa dính bám gây tắc đường ống
- Giúp cho các quá trình sinh học phía sau hoạt động tốt hơn
Dầu mỡ không được xử lý đúng cách có thể gây ra mùi hôi khó chịu và tạo bọt trong bể điều hòa, ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của vi sinh vật.
Hình 2.2 Bể tách dầu mỡ [8]
Bể lắng cát có nhiệm vụ quan trọng trong việc loại bỏ cặn thô và nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, và các tạp chất khác, nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí khỏi sự mài mòn Việc này giúp giảm thiểu lượng cặn nặng trong các giai đoạn xử lý tiếp theo Bể lắng cát thường được đặt sau song chắn và lưới chắn, cũng như trước bể điều hòa và bể lắng đợt I để đạt hiệu quả tối ưu.
Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ các cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn và vỏ trứng, nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí khỏi sự mài mòn và giảm tải cặn nặng trong các công đoạn xử lý tiếp theo Hiện nay, bể lắng cát được chia thành ba loại chính: bể lắng cát ngang, bể lắng cát tổi khí và bể lắng cát ly tâm.
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 13
Hình 2.3 Bể lắng cát ngang [8]
Bể điều hòa có công dụng khắc phục các vấn đề do sự biến động về lưu lượng và nồng độ nước thải, đảm bảo hiệu quả cho các công trình xử lý phía sau, đồng thời giảm chi phí và kích thước thiết bị Trong nhiều ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không ổn định theo thời gian, gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động của mạng lưới và các công trình xử lý Bể điều hòa giúp duy trì dòng thải và nồng độ ổn định, giảm thiểu sự cố vận hành và nâng cao hiệu suất xử lý sinh học Có hai phương án bố trí bể điều hòa: trên dòng thải và ngoài dòng thải Phương án trên dòng thải giúp giảm đáng kể dao động thành phần nước thải, trong khi phương án ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ Bể điều hòa được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.
- Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng
- Bể điều hòa lưu lượng
- Cần xáo trộn và thổi khí cho toàn bộ khối thể tích để tránh cặn lắng
- Bể lắng cát nên đặt trước để điều hòa và hạn chế cặn lắng xuống đáy nhằm giảm nhu cầu năng lượng khuấy
- Thổi khí nhằm tránh nước thải lên men kị khí và gây mùi Để tạo điều kiện hiếu khí, tốc độ thổi khí là 10 - 15 m 3 khí/phút.m 3 Ưu điểm
- Xử lý sinh học cao, pha loãng các chất gây ức chế sinh học và pH được ổn định
- Chất lượng đầu ra và hiệu quả nén bùn của bể lắng đợt 2 được cải thiện do bông cặn đặc chắc hơn
- Diện tích bề mặt lọc giảm, hiệu quả lọc được nâng cao, và hơn nữa chu kỳ rửa lọc
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 14 đồng đều hơn do tải lượng thủy lực thấp hơn
Trong xử lý hóa học, việc duy trì ổn định tải lượng giúp kiểm soát hiệu quả giai đoạn chuẩn bị và châm hóa chất, từ đó nâng cao độ tin cậy của toàn bộ quá trình.
- Diện tích mặt bằng hoặc chỗ xây dựng cần phải tương đối lớn
- Bể điều hòa ở những chỗ gần khu dân cư cần được che kín để hạn chế mùi
- Đòi hỏi phải khuấy trộn và bảo dưỡng
Các yếu tố ảnh hưởng
Để đảm bảo hiệu quả trong quá trình xử lý, cần đặt trước lắng 1 khi nồng độ chất lơ lửng (SS) dưới 250 – 400 mg/l Việc khuấy trộn là cần thiết để ngăn chặn sự lắng đọng của cặn, đồng thời thổi khí cũng giúp ngăn hình thành mùi khó chịu.
- Đặt sau lắng 1 và trước xử lý sinh học khi SS cao > 400 mg/l Ít gây ra sự tích lũy ván nổi và cặn lắng
Bể lắng được sử dụng để tách các chất không tan lơ lửng trong nước thải dựa trên sự khác biệt về trọng lượng của các hạt cặn Quá trình này có thể được bố trí nối tiếp và đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải, thường diễn ra sau hoặc trước khi xử lý sinh học Để tăng cường hiệu quả lắng, có thể bổ sung chất đông tụ sinh học.
Phương pháp xử lý hóa học
Phương pháp xử lý nước thải hóa học chuyển đổi các chất ô nhiễm thành các chất ít ô nhiễm hơn hoặc không ô nhiễm thông qua các phản ứng hóa học Các chất oxy hóa như ozon, H2O2, O2 và Cl2 được sử dụng để oxy hóa các chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải Tuy nhiên, do chi phí xử lý cao, phương pháp này thường chỉ được áp dụng cho các loại nước thải có chứa các chất khó phân hủy sinh học, chẳng hạn như nước rỉ rác, nước thải dệt nhuộm và nước thải giấy.
Xử lý sơ bộ nước thải là bước quan trọng trước khi tiến hành xử lý sinh học, hoặc có thể được thực hiện sau công đoạn này như một phương pháp cuối cùng để đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi thải vào nguồn tiếp nhận.
- Khử màu, khử mùi, tiệt trùng nước
Các yếu tố ảnh hưởng
- pH: sự dao động pH làm giảm hiệu quả xử lý
- Nồng độ các chất ô nhiễm: ảnh hưởng đến hiệu suất và liều lượng hóa chất
- Ảnh hưởng của các phản ứng tỏa nhiệt, tạo các cặn và muối hòa tan
- Tốc độ hòa tan các chất vào nước, tốc độ khuấy trộn
Nước thải chứa axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa để đưa pH về khoảng 6,5 – 8,5 trước khi thải ra môi trường hoặc sử dụng trong các công nghệ xử lý tiếp theo Có nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện quá trình trung hòa nước thải này.
- Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải với nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm
- Bổ sung các tác nhân hóa học
- Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa
Việc chọn phương pháp trung hòa phụ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ nước thải, khả năng sẵn có, cũng như chi phí của hóa chất sử dụng.
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
Nguyễn Thị Ngọc Linh 18 thực hiện quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được hình thành, với lượng bùn phụ thuộc vào nồng độ, thành phần của nước thải và loại, lượng các tác nhân được sử dụng trong quá trình này.
2.2.2 Phương pháp oxy hóa khử Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như Clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, penmanganat kali, bicromat kali, peoxythydro (H2O2), ozon, pyroluzit (MnO2),… Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Hoạt động của các chất oxy hóa được xác định bởi đại lượng thế oxy hóa Trong các chất được biết trong tự nhiên, flour là chất oxy hóa mạnh nhất, nhưng cũng chính vì vậy mà nó không được ứng dụng trong thực tế
Trong quá trình xử lý nước thải tại các công trình sinh học nhân tạo như Aerophin hay Aerotank, số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5%, và trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc, chỉ còn 1-2% Để tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần được khử trùng bằng các phương pháp như Clo hóa, Ozon hóa, điện phân hoặc tia cực tím Clo được thêm vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi, với lượng Clo hoạt tính cần thiết là 10 g/m³ cho nước thải sau xử lý cơ học và 5 g/m³ cho nước thải đã xử lý sinh học hoàn toàn Để đảm bảo hiệu quả khử trùng, Clo phải được trộn đều với nước và thời gian tiếp xúc giữa nước và hóa chất cần ít nhất là 30 phút trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Phương pháp xử lý hóa lý
Phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải là việc thêm chất phản ứng vào nước thải, giúp loại bỏ tạp chất bẩn dưới dạng cặn lắng hoặc hòa tan không độc hại Các kỹ thuật phổ biến như keo tụ, hấp phụ, trích ly và tuyển nổi được áp dụng để loại bỏ các hạt lơ lửng và chất hữu cơ, vô cơ hòa tan Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm trong việc cải thiện chất lượng nước thải.
- Loại được các hợp chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học
- Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật
- Có thể thu hồi các chất khác nhau Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn
Công dụng của quá trình lắng là giảm độ đục, khử màu và loại bỏ các chất ô nhiễm hòa tan như kim loại nặng, cặn lơ lửng và vi sinh vật nhỏ Tuy nhiên, quá trình này chỉ tách được các hạt rắn huyền phù mà không loại bỏ được các chất gây ô nhiễm dạng keo và hòa tan, do kích thước của chúng rất nhỏ (10^-7 – 10^-8) Để tách hiệu quả các hạt rắn này, cần tăng kích thước của chúng thông qua sự tương tác giữa các hạt phân tán, tạo thành tập hợp hạt lớn hơn, từ đó tăng tốc độ lắng Việc thêm một số hóa chất như phèn nhôm vào nước thải sẽ hỗ trợ trong quá trình này.
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
Nguyễn Thị Ngọc Linh 19 đã nghiên cứu về các chất như sắt và polymer, cho thấy chúng có khả năng kết dính các chất khuếch tán trong dung dịch Nhờ vào đặc tính này, các hạt sẽ tạo thành kích thước lớn hơn và tỷ trọng lớn hơn, từ đó giúp quá trình lắng xuống diễn ra nhanh chóng hơn.
Các chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,
Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O); phèn sắt (Fe2(SO4)3.2H2O;
Các chất keo tụ như Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3, cùng với các chất keo tụ không phân ly có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp, đóng vai trò quan trọng trong quá trình keo tụ và lắng bông cặn Sử dụng các chất keo tụ cao phân tử giúp nâng cao hiệu quả đáng kể của quá trình này Trong số đó, Al2(SO4)3 được ưa chuộng hơn do khả năng tan dễ dàng trong nước.
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
Muối sắt thường dùng: FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + HCl
Muối sắt vượt trội hơn so với muối nhôm nhờ khả năng hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ thấp, có khoảng pH tối ưu rộng, độ bền cao và kích thước bông keo tụ đa dạng Ngoài ra, muối sắt còn có khả năng khử mùi vị khi có H2S, mang lại nhiều lợi ích trong xử lý nước.
Nhược điểm: tạo các phức hòa tan nhuộm màu qua phản ứng của các cation sắt với một số hợp chất hữu cơ
Liều lượng tối ưu của chất keo tụ được xác định thông qua thí nghiệm Jartest Phương pháp này áp dụng hiệu quả trong việc xử lý nước và khử màu nước thải, vì sau khi tạo bông cặn, các bông cặn lớn sẽ lắng xuống, giúp loại bỏ các chất phân tán không tan gây ra màu sắc trong nước.
Hình 2.8 Quá trình hình thành bông cặn [8]
Trao đổi ion là phương pháp hiệu quả để thu hồi cation và anion thông qua các chất trao đổi ion, bao gồm cả chất vô cơ và hữu cơ Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên như zeolit, kim loại, khoáng chất và đất sét, trong khi các chất vô cơ tổng hợp như silicagen và các oxit kim loại khó tan Chất hữu cơ tự nhiên như axit humic và than đá, cùng với nhựa tổng hợp có bề mặt riêng lớn, cũng được sử dụng trong quá trình này Phương pháp này thường được áp dụng để loại bỏ các kim loại nặng như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, cũng như các hợp chất độc hại như Asen, photpho, Cyanua và các chất phóng xạ khỏi nước.
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 20
Mục đích của tuyển nổi là tách các tạp chất rắn không tan hoặc tan có khả năng lắng kém bằng cách kết dính vào bọt khí nổi lên Phương pháp này cũng được áp dụng để tách các chất lỏng có tỷ trọng nhỏ hơn chất lỏng nền, nhằm loại bỏ dầu mỡ, cặn lơ lửng, và nén bùn sinh học Hiệu quả của quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào tỷ số thể tích khí trên khối lượng chất rắn (A/S), tỷ số này thay đổi theo loại chất rắn lơ lửng.
Quá trình tuyển nổi diễn ra bằng cách sục bọt khí nhỏ vào pha lỏng, giúp các bọt khí kết dính với hạt cặn Khi khối lượng riêng của bọt khí và cặn nhỏ hơn nước, cặn sẽ nổi lên bề mặt Để nâng cao hiệu suất tạo bọt, các chất tạo bọt như eresol và phenol thường được sử dụng nhằm giảm năng lượng bề mặt phân pha Tùy thuộc vào phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi có thể được chia thành nhiều dạng khác nhau.
Tuyển nổi bằng khí phân tán là phương pháp sử dụng khí nén thổi trực tiếp vào bể, tạo ra các bọt khí có kích thước từ 0,1 đến 1 mm Quá trình này gây xáo trộn hỗn hợp khí - nước chứa cặn, giúp cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính và nổi lên bề mặt.
Tuyển nổi chân không là phương pháp bão hòa không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không Tuy nhiên, hệ thống này ít được áp dụng trong thực tế do khó vận hành và chi phí cao.
Tuyển nổi khí hòa tan là quá trình sục không khí vào nước dưới áp suất cao từ 2 đến 4 at, sau đó giảm áp để giải phóng khí Khi không khí thoát ra, nó tạo thành các bọt khí có kích thước khoảng 20 micromet.
Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hóa học Ưu điểm
Có khả năng loại bỏ hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng xuống nhanh chóng Khi các hạt này nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom dễ dàng bằng bộ phận vớt bọt.
- Tốc độ của quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng và có khả năng giữ cho bùn cặn có độ ẩm thấp hơn
- Vốn đầu tư và chi phí vận hành không lớn Phạm vi ứng dụng rộng rãi
Các lỗ mao quản thường bị bẩn và tắc nghẽn, gây khó khăn trong việc lựa chọn vật liệu có kích thước mao quản khác nhau, nhằm đảm bảo tạo ra các bọt khí có kích thước đồng đều.
- Không giải quyết được vấn đề độ màu cho nước thải
Phương pháp tuyển nổi được áp dụng để tách các tạp chất rắn hoặc lỏng phân tán không tan và tự lắng kém khỏi pha lỏng.
Phương pháp sinh học
Xử lý sinh học là giai đoạn xử lý thứ hai, diễn ra sau xử lý cơ học hoặc hóa học, nhằm loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học Phương pháp này sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ, biến chúng thành nguồn dinh dưỡng và năng lượng Tùy thuộc vào loại vi khuẩn là hiếu khí hay kỵ khí, các công trình xử lý sinh học sẽ được thiết kế khác nhau Quá trình này bao gồm nhiều bước để đảm bảo nước thải được làm sạch hoàn toàn.
- Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh
- Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải
- Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng
Tùy thuộc vào khả năng tài chính và diện tích đất, người ta có thể lựa chọn sử dụng hồ sinh học hoặc xây dựng bể nhân tạo để xử lý nước thải Có hai loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học: xử lý trong điều kiện tự nhiên và xử lý trong điều kiện nhân tạo.
Phương pháp này dựa trên khả năng tự làm sạch của nguồn nước và đất, nhằm tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hòa tan Nước thải được xử lý trong các ao hồ sinh vật hoặc trên đất thông qua các cánh đồng tưới và cánh đồng lọc.
- Đảm bảo hiệu suất xử lý cao và ổn định
- Chi phí đầu tư xây dựng thấp Yêu cầu kỹ năng vận hành không cao so với các công trình thông thường khác
Công nghệ xử lý này có tuổi thọ vượt trội hơn so với các thiết bị điện và cơ khí, đồng thời ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như quy trình xây dựng và thiết bị sử dụng.
- Có khả năng tuần hoàn, tái sử dụng tối đa nước sau xử lý và các sản phẩm có ích
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 22 từ chất gây ô nhiễm
- Có thiết kế đơn giản, phổ biến với bất kì quy mô nào từ nhỏ đến lớn Tạo cảnh quan
- Yêu cầu vệ sinh định kỳ bùn lắng Giá thành xây dựng có thể tăng đáng kể
- Ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết Các vấn đề về mùi
- Có thể mất khả năng xử lý do sự quá tải về chất rắn hoặc amonia
Hồ sinh vật, hay còn gọi là hồ oxy hoá, là các ao hồ tự nhiên dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Trong hồ, vi khuẩn, tảo và các sinh vật thủy sinh thực hiện quá trình oxy hoá các chất hữu cơ, tương tự như làm sạch nguồn nước Vi sinh vật sử dụng oxy từ rêu tảo và không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, trong khi rong tảo tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon từ sự phân huỷ Để hồ hoạt động hiệu quả, cần duy trì giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Ngoài việc xử lý nước thải, hồ sinh vật còn mang lại nhiều lợi ích khác.
- Nuôi trồng thủy sản Cung cấp nguồn nước tưới cho cây trồng
- Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị
Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc
Cánh đồng tưới là những khu vực canh tác có khả năng tiếp nhận và xử lý nước thải thông qua vi sinh vật, ánh sáng mặt trời và không khí Quá trình xử lý diễn ra khi chất thải được hấp thụ và giữ lại trong đất, sau đó vi khuẩn phân hủy chúng thành các chất dinh dưỡng đơn giản cho cây trồng Nước thải sau khi ngấm vào đất sẽ được cây sử dụng một phần, trong khi phần còn lại sẽ chảy vào hệ thống tiêu nước để ra sông hoặc bổ sung cho nguồn nước Có hai loại cánh đồng tưới chính.
- Cánh đồng tưới công cộng, chức năng chủ yếu là xử lý nước thải, còn phục vụ cho nông nghiệp là thứ yếu
- Cánh đồng tưới nông nghiệp, phục vụ nông nghiệp và xử lý nước thải là những mục tiêu thống nhất
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 23
Hình 2.10 Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học [8] b Xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo
Màng sinh vật bao gồm vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tùy tiện và động vật nguyên sinh, hình thành quanh hạt vật liệu lọc hoặc trên bề mặt giá thể, giúp hấp thụ chất hữu cơ Các công trình xử lý nước thải chủ yếu là bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học và bể lọc sinh học có vật liệu lọc nước Có hai loại công trình xử lý nước thải theo nguyên lý bám dính: loại có vật liệu lọc tiếp xúc không ngập trong nước với chế độ tưới nước theo chu kỳ và loại có vật liệu lọc tiếp xúc ngập trong nước.
Bể lọc sinh học là một công trình nhân tạo, nơi nước thải được xử lý qua vật liệu rắn có lớp màng vi sinh vật Các thành phần chính của bể bao gồm vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, cùng với hệ thống phân phối khí Quá trình oxy hóa chất thải trong bể diễn ra mạnh mẽ hơn so với cánh đồng lọc, với màng vi sinh vật và xác vi sinh vật chết được tách ra tại bể lắng đợt 2 Để duy trì quá trình oxy hóa sinh hóa ổn định, oxy được cung cấp qua thông gió tự nhiên hoặc nhân tạo Vật liệu lọc có thể là nhựa Plastic, xỉ vòng gốm hoặc đá Granit.
Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước
Bể lọc sinh học, hay còn gọi là Bioten, hoạt động dựa trên nguyên lý lọc dính bám với vật liệu lọc ngập trong nước Cấu trúc của bể này tương tự như bể lọc sinh học và Aerotank, trong đó vật liệu lọc thường được đóng thành khối Khí được cung cấp với áp lực thấp, dẫn vào bể theo chiều nước thải hoặc ngược lại, giúp quá trình xử lý nước thải diễn ra hiệu quả Khi nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, BOD sẽ bị khử và NH4+ được chuyển hóa.
NO3 - trong lớp màng sinh vật Nước đi từ dưới lên, chảy vào máng thu và được dẫn ra ngoài
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí dựa vào khả năng của vi sinh vật trong việc phân hủy và oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải Quá trình này bao gồm ba giai đoạn chính, giúp cải thiện chất lượng nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Giai đoạn 1: Oxi hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào
Giai đoạn 2: (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào
Giai đoạn 3 của quá trình dị hóa là hô hấp nội bào, diễn ra khi tế bào thiếu hụt cơ chất Trong giai đoạn này, tế bào bắt đầu tự oxi hóa chất liệu của mình để duy trì hoạt động Một phương pháp quan trọng trong quá trình này là bể hiếu khí bùn hoạt tính, hay còn gọi là bể Aerotank.
Bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính được cấp khí liên tục để trộn đều, giữ cho bùn lơ lửng trong nước thải và cung cấp đủ oxy cho vi sinh vật Vi sinh vật này đóng vai trò quan trọng trong việc oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải.
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
Nguyễn Thị Ngọc Linh 24 cho biết rằng vi khuẩn và vi sinh vật trong bùn hoạt tính sử dụng chất nền (BOD) và dinh dưỡng (N, P) để chuyển hóa thành các chất trơ không hòa tan và tế bào mới Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong bể Aerotank không đủ để giảm nhanh các chất hữu cơ, vì vậy cần tuần hoàn một phần bùn đã lắng từ bể lắng đợt 2 về bể Aerotank để duy trì nồng độ vi sinh vật Phần bùn hoạt tính dư sẽ được chuyển đến bể nén bùn hoặc các công trình xử lý khác.
- Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90% Loại bỏ được Nito trong nước thải
- Vận hành đơn giản an toàn Thích hợp với nhiều loại nước thải
- Thuận lợi khi nâng cấp công suất lên đến 20% mà không phải tăng thể tích bể
Công trình có thể tích lớn và chiếm nhiều diện tích, dẫn đến chi phí xây dựng và đầu tư thiết bị cao Bên cạnh đó, chi phí năng lượng cho quá trình sục khí cũng tương đối lớn, và không có khả năng thu hồi năng lượng hiệu quả.
- Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ
Các yếu tố ảnh hưởng
- Lượng oxy hòa tan trong nước, pH, nhiệt độ, và nồng độ chất lơ lửng của nước thải
- Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật
- Nồng độ chất bẩn hữu cơ trong nước thải Các chất độc tính trong nước thải
Hình 2.11 Cơ chế hoạt động của cụm bể Anoxic - Aerotank [8] b Mương oxy hóa
Mương oxy hóa là phiên bản nâng cấp của Aerotank, hoạt động trong điều kiện hiếu khí kéo dài, sử dụng bùn hoạt tính tuần hoàn trong mương để tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải.
Nguyên lý hoạt động: nước thải từ bể lắng đợt I được dẫn vào mương oxy hóa
Phương pháp xử lý bùn cặn
Xử lý bùn cặn trong quá trình xử lý nước thải có nhiệm vụ quan trọng là giảm thể tích và độ ẩm của cặn, đồng thời ổn định và khử trùng cặn Sau khi xử lý, bùn cặn có thể được sử dụng lại cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm làm nguyên liệu chế biến thức ăn gia súc, sản xuất phân bón và cải tạo đất.
Cát từ bể lắng được dẫn đến phân phơi bùn để làm ráo nước và sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau Cặn tươi từ bể lắng 1 và bùn hoạt tính dư từ bể lắng 2 được chuyển đến bể nén bùn để giảm độ ẩm và thể tích, sau đó tiếp tục vào bể mêtan để xử lý Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm cao (96-97%), do đó cần sử dụng các công trình tự nhiên như sân phơi bùn, hồ chứa bùn hoặc thiết bị nhân tạo như máy ép dây đai và thiết bị ly tâm để làm ráo nước, đạt độ ẩm 55-57% Để giảm thêm thể tích bùn cặn, có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với các thiết bị như máy sấy dạng trống hoặc băng tải, giúp độ ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển Đối với các trạm xử lý nhỏ, quá trình xử lý bùn có thể đơn giản hơn với việc nén và làm ráo nước trên sân phơi bùn có hệ thống thu nước bên dưới.
GVHD: TS Huỳnh Thị Ngọc Hân
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Linh 31