TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG Báo cáo đồ án môn học THIẾT KẾ BỂ UASB TRONG QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN I Mục lục Trang Mục lục Danh sách ký hiệu I II I- Giới thiệu chung II- Công nghệ chế biến thủy hải sản tính chất dòng nước thải III- Công nghệ xử lý kỵ khí cho nước thải ngành chế biến thủy sản III.1- Nguyên lý phương pháp xử lý kỵ khí III.2- Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy kỵ khí III.3- So sánh xử lý kỵ khí xử lý hiếu khí 10 III.4- So sánh UASB công nghệ xử lý kỵ khí khác 10 III.5- Lựa chọn công nghệ xử lý cho toán đặt 12 IV- Tính toán thiết kế bể UASB 17 IV.1- Kích thước bể 17 IV.2- Tấm chắn khí hướng dòng 18 IV.3- Máng thu nước 20 IV.4- Thu khí 21 IV.5- Lấy mẫu 22 IV.6- Ống xả bùn 23 IV.7- Hệ thống phân phối nước bể 23 IV.8- Bơm 25 V-Tính kinh tế 26 VI- Đánh giá nhận xét 28 Phụ lục: Năng lượng từ Biogas Tài liệu tham khảo II Danh sách ký hiệu UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): Bể phân hủy kỵ khí kiểu đệm bùn với dòng chảy ngược COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hóa SS (Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng VSS (Volatile Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng bay HRT (Hydrolic Retention Time): Thời gian lưu nước SRT (Solids Retention Time): Thời gian lưu bùn IC50 (Inhibitory Concentration 50%): Nồng độ ảnh hưởng 50% số cá thể III Giới thiệu chung I- GIỚI THIỆU CHUNG Môi trường ô nhiễm môi trường vấn đề nước giới quan tâm đặc biệt Bảo vệ môi trường trở thành vấn đề toàn cầu, quốc sách hầu hết quốc gia giới Môi trường ảnh hưởng đến sống người diễn biến theo chiều hướng xấu Nguồn gốc biến đổi hoạt động kinh tế, phát triển xã hội loài người Các hoạt động mặt làm cải thiện chất lượng sống người, mặt khác lại tạo hàng loạt khan hiếm, cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái môi trường khắp nơi giới Môi trường Việt Nam mức báo động Có thể nói, việc bảo vệ môi trường Việt Nam giai đoạn đầu, phần lớn quy trình thiết bò công nghệ lạc hậu, sản xuất gia tăng yếu tố môi trường chưa trọng Chính điều dẫn đến xuống cấp liên tục môi trường: ô nhiễm môi trường nước, chất lượng không khí suy giảm, diện tích đất nông lâm nghiệp thu hẹp… Trước thực trạng môi trường sức ép quyền, cộ ng đồng dân cư, nhiều công ty, nhà máy, xí nghiệp có biện pháp phương hướng để giảm lượng chất thải xử lý chúng trước thải vào môi trường Ngành thủy sản ngành giàu tiềm củ a nước ta Với bờ biển dài, hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày đặc, khí hậu nhiệt đới, việc nuôi trồng đánh bắt hải sản trở nên thuận lợi Song song với nó, ngành công nghiệp chế biến thủy sản phát triển mạnh mẽ, bước đầu tiếp cận trình độ khu vực đóng góp nhiều cho kinh tế đất nước Tuy nhiên, kèm với gia tăng sản phẩm, góp phần phát triển kinh tế, vấn đề ô nhiễm môi trường sinh từ trình chế biến ngành thực cần xem xét Do đặc điểm công nghệ mình, ngành chế biến thủy sản sử dụng lượng nước lớn trình chế biến, trung bình khoảng 50÷70 H 2O/tấn sản phẩm Vì ngành thải lượng nước thải lớn với chất thải rắn khó phân hủy Sự ô nhiễm nguồn nước ngành chế biến thủy sản thải trực tiếp môi trường mối quan tâm hàng đầu nhà quản lý môi trường SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH Giới thiệu chung Do đó, việc nghiên cứu xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản yêu cầu cấp thiết đặt người làm công tác bảo vệ môi trường mà tất người Bài báo cáo đồ án môn học xem bước khởi đầu thể mối quan tâm Công nghệ sản xuất ngành chế biến thủy sản đặc tính ô nhiễm nước thải ngành đề cập đến phần II Phần III cân nhắc, đánh giá, chọn lựa phương pháp xử lý để đề xuất quy trình thích hợp cho việc xử lý nước thải ngành Phần IV trình bày tính toán chi tiết để thiết kế bể UASB với thiết bò phụ trợ tương xứng cho trường hợp cụ thể Phần V xem xét tính kinh tế thiết bò Và cuối cùng, phần IV đánh giá ưu điểm nhược điểm việc thiết kế SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH Công nghệ chế biến thủy hải sản tính chất dòng nước thải II- CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY HẢI SẢN VÀ TÍNH CHẤT DÒNG NƯỚC THẢI Nền công nghiệp thuỷ hải sản bao gồm giai đoạn chế biến khâu tung thò trường Các loại cá biển, tôm cua, rong tảo biển…qua chế biến cho sản phẩm dầu cá, thòt cá… Nguồn vào Quá trình chế biến Nguồn nước thải Sản phẩm đánh bắt Loại bỏ sản phẩm dư thừa Phân loại cân nặng Nước Nước Chlorinated Chuẩn bò Làm cá, đánh vảy, lấy thòt philê, bỏ da làm ruột Loại bỏ da, xương, máu, đầu, ruột, thòt cá ươn Làm kiểm tra lại Nước mắm, nước sốt cá, dầu, thòt cá ươn, bao bì không dùng… Giai đoạn thành phẩm Nước sốt cá, nước mắm … Các hợp chất khác Thí dụ: nước mắm… Giai đoạn đóng hộp Đông lạnh, vô lon, đóng chai Tươi Nguyên liệu dùng để đóng gói Đông lạnh Đóng gói gởi Sản phẩm cụ thể Loại bỏ thòt ươn, tỉa Vô lon Đồ phế thải, hạn sử dụng, sản phẩm bò trả lại Hình 1: Giản đồ dây chuyền chế biến thủy sản thông dụng SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH Công nghệ chế biến thủy hải sản tính chất dòng nước thải Trên giản đồ mô tả dây chuyền chế biến thuỷ hải sản Dây chuyền chế biến thực tế thay đổi đôi chút phụ thuộc loại sản phẩm, cách chế biến…Tuy nhiên giản đồ cho ta nhìn bao quát dây chuyền chế biến thuỷ hải sản thông dụng thường gặp Khâu xử lý nước thải ngày tốn yêu cầu xử lý chất thải đặt ngày nghiêm ngặt Thêm vào vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, nguyên liệu tái chế, giá thò trường, suất, cạnh tranh gắt gao đặt nhiều áp lực lên vai công nghiệp chế biến thuỷ hải sản, để có môi trường sản xuất cách thức kinh doanh tốt Hầu trình chế biến thuỷ hải sản đòi hỏi tiêu chuẩn cao nước công cụ tẩy rửa Vì lượng nước dùng cho khối sản phẩm thiếu hụt mau chóng lượng sản phẩm tăng lên Những nguồn nước thải chủ yếu:  Nhập kho vận chuyển  Làm  Đông lạnh xả đá  Chế biến nước mắm  Dụng cụ xòt  Làm lạnh  Tẩy rửa thiết bò sàn nhà Các chất hữu có nước thải bắt nguồn từ khâu làm cá Thí dụ máu cá, ruột cá Mức độ hàm lượng nước thải khu vực sản xuất khác nhau, tùy thuộc vào loại sản phẩm, cách chế biến sản phẩm Nước dùng để làm cá vốn dó phải đạt yêu cầu cao vệ sinh Các nghiên cứu cho thấy nước dùng rộng rãi nhiều khu vực, từ đến 30 lít nước cho kilô-gram sản phẩm Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước dùng Như cách chế biến, đánh vảy làm cá, thể loại sản phẩm lượng nước dùng tối thiểu khu vực (Môi trường sản xuất Canada, 1994) Tính tổng lượng nước dùng để làm cá so bé nhỏ so với lượng nước tính kilô-gram sản phẩm Giai đoạn xả đá không tiêu tốn 50% tổng lượng nước dùng Phỏng chừng lượng nước dùng khoảng đến 10 lít cho kilô -gram sản phẩm tiêu biểu dây chuyền chế biến rộng rãi với thiết bò tự động hay tự động hoá cần bổ sung thêm lượng nước SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH Công nghệ chế biến thủy hải sản tính chất dòng nước thải Nước thải từ khâu làm cá, tôm, cua… có chứa nhiều BOD, bao gồm dầu mỡ nitrogen Tài liệu nghiên cứu trình chế biến thuỷ hải sản cho thấy, lượng BOD 166 kg sản phẩm (Môi trường sản xuất Canada, 1994) Trong lấy thòt cá phi-lê, lượng BOD tính khoảng 12 đến 35 kg cho sản phẩm (UNEP,1998) BOD sinh từ khâu làm cá nitrogen bắt nguồn chủ yếu từ máu cá dòng nước thải (Môi trường sản xuất Canada, 1994) Một số số liệu tính chất nước thải ngành chế biến thủy sản sau: Bảng 1: Thành phần tính chất nước thải nhà máy chế biến hải sản Bà Ròa_Vũng Tàu Chỉ tiêu Mức độ – Lưu lượng 30 – 50 m3/tấn SP – BOD5 1000 – 2000 mg/l – Tổng chất rắn lơ lửng 1500 – 2000 mg/l – Tổng Nitơ 75 – 230 mg/l – Tổng Phốtpho – 10 mg/l – pH 6,6 – 7,9 Bảng 2: Thành phần tính chất nước thải xí nghiệp đông lạnh Cầu Tre Chỉ tiêu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu – pH 5.28 6.62 6.23 7.29 – Độ kiềm, mg/l CaCO3 36 80 76 76 – Độ acid, mg/l CaCO3 78 28 44 22 – SO42-, mg/l 23 13 14 14 – PO43-, mg/l 0.25 0.06 0.57 0.39 – SS, mg/l 350 96 321 286 – N- amonia, mg/ 12.66 21.52 28.5 15.83 – N- NO3-, mg/l 0.04 0.04 0.03 0.02 – N- hữu cơ, mg/l 94.95 69.63 107.61 85.46 – Cl-, mg/l 4060 3212 1592 1580 – Độ màu, Pt-Co 867 337 969 422 – Độ đục, FTU 389 216 245 120 _ COD, mg/l 1110 1442 1573 986 SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH Công nghệ chế biến thủy hải sản tính chất dòng nước thải Ghi chú: Mẫu 1: Nước thải phân xưởng hải sản đông lạnh (cống chung 1) Mẫu 2: Nước thải xả chung Mẫu 3: Nước thải phân xưởng hải sản đông lạnh (cống chung 2) Mẫu 4: Cống xả phân xưởng hải sản đông lạnh Tùy theo đặc tính nguyên liệu sử dụng, tùy công nghệ chế biến, tùy theo loại mặt hàng mà nước thải có tính chất khác Tuy nhiên sai khác không lớn, tiêu thường dao động sau: – COD: 16002300 mg/l – BOD5: 12001800 mg/l – Hàm lượng Nitơ cao (50120 mg/l) chứng tỏ mức độ ô nhiễm chất dinh dưỡng cao – Trong nước thường chứa vụn thủy sản dễ lắng, SS> 200 mg/l – Nước thải chứa chủ yếu chất thải hữu với phần lớn protein chất béo, chất béo khó phân hủy vi sinh vật, chất hữu khác bò phân hủy tạo sản phẩm trung gian phân hủy acid béo không bão hòa tạo mùi khó chòu đặc trưng, làm ô nhiễm mặt cảm quan ảnh hưởng sức khỏe công nhân trực tiếp làm việc Nói tóm lại, nước thải ngành chế biến thủy sản vượt nhiều lần so với quy đònh cho phép xả vào nguồn loại B quốc gia, lưu lượng nước thải đơn vò sản phẩm lớn, cần có biện pháp khắc phục để ngăn ngừa ảnh hưởng xấu ô nhiễm Chúng ta biết rằng, lượng nước lớn làm liên kết chất hữu cách mạnh mẽ Vì giảm lượng nước dùng đến mức tối đa làm giảm lượng BOD nước thải Một dây chuyền chế biến thuỷ hải sản Canada cho biết họ lắp ghép dây chuyền lấy ruột cá salmon với thiết bò “hút bụi” Kết làm giảm lượng nước dùng hiệu đến 90% - 95% Từ 28 đến 75 lít nước cho kilô-gram sản phẩm cần khoảng 3.5 lít nước (Môi trường sản xuất Canada, 1994) Tuy nhiên thiết bò tiêu tốn nhiều điện (UNEP,1998) SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH Công nghệ chế biến thủy hải sản tính chất dòng nước thải Giảm lượng nước thải có nghóa giảm lượng hữu cơ, với chiến lược tiêu biểu giảm liên kết sản phẩm với dòng nước mạnh, tốt tách riêng chúng Một phần khác giảm lượng nước dùng đến mức tối đa hệ thống sấy thời Nước dùng khâu sấy cuối sau tái sử dụng cho giai đoạn làm cá, kỹ thuật vận chuyển khô phơi khô trước làm cá (Môi trường Sản Xuất Canada, 1994) Những kỹ thuật chứng tỏ lượng nước chất thải có giảm Trong tình hình nước ta nay, cách thức tương tự khó có điều kiện áp dụng Do đó, trước mắt theo phương thức truyền thống xử lý cuối đường ống, xử lý nguồn nước thải sau trình sản xuất Phần tiếp sau trình bày phương án xử lý nước thải ngành chế biến thủy hải sản vi sinh vật, trình xử lý kỵ khí bể UASB đóng vai trò chủ chốt để giảm lượng ô nhiễm hữu cách đáng kể, tạo điều kiện hoạt động tốt cho bể sục khí hiếu khí bể Aerotank sau nhằm đảm bảo nước thải đầu đạt tiêu chuẩn SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH Tính toán thiết kế bể UASB IV- TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ UASB Hỗn hợp nước thải sau qua công trình xử lý sơ để đến bể UASB đạt tính chất sau: pH = 7.5 Tổng N = 30 mg/l COD = 1500 mg/l Tổng P = mg/l BOD5 = 1200 mg/l Q = 300 m3/ngày = 12,5 m3/h SS = 300 mg/l Độ kiềm = 2000 mg/l CaCO3 Hàm lượng chất khác không đáng kể Yêu cầu nước thải trước vào công trình xử lý hiếu khí tiêu COD cần đạt 450 mg/l IV.1- Kích thước bể  Hiệu suất xử lý UASB: E  (1500  450) mg / l  70% 1500mg / l Lượng COD cần khử ngày: G = (1500 – 450) mg/l300 m3/ngày103 l/m310-6 kg/mg = 315 kg COD/ngày  Tải trọng khử COD: Chọn L = kg COD/m3.ngày  Dung tích xử lý yếm khí cần: V  G 315 kg COD / ngày   63 m 3 L kg COD / m ngày Tốc độ nước lên bể: v = 0,6  0,9 m/h để đảm bảo bùn bể trì trạng thái lơ lửng [1] Chọn v = 0,9 m/h  Diện tích bề mặt bể: F Q 300 m3 / ngày   13,88 m2 v 0,9 m/h  24 h/ ngày Chọn bể có tiết diện hình vuông Vậy kích thước tiết diện bể: a  a = 3,8 m  3,8 m SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 17 Tính toán thiết kế bể UASB  Chiều cao phần xử lý yếm khí: H1  V 63 m   4,36 m  4,4 m F (3,8  3,8) m Chọn chiều cao phần lắng H2 = 1,3 m (H2 > m) Chọn chiều cao bảo vệ H3 = 0,3 m  Chiều cao tổng thể bể Hbể Hbể = H1  H2  H3 = 4,4 m  1,3 m  0,3 m = 6,0 m  Trong bể thiết kế ngăn lắng Tấm chắn khí đặt nghiêng góc  (với  = 450÷ 600) Chọn  = 500 Gọi Hlắng: chiều cao toàn ngăn lắng tg500 = H lắng  H a  Hlắng = Kiểm tra:   H lắng  H H bể  30% m  0,3 m  38% > 30% (Thỏa yêu cầu) 6m Thời gian lưu nước ngăn lắng (tlắng  1h) tlắng=  a tg500 – H3 = 2,3 m – 0,3 m = m Vlắng Q = 0,5  a  H lắng Q = 0,5  3,8 m  m  1,16 h > h (Thỏa yêu cầu) 12,5 m / h Thời gian lưu nước bể (HRT = 4÷12 h) HRT = a  ( H bể  H ) 3,8 m  (6  0,3) m =  6,58 h (Thỏa yêu cầu) Q 12,5 m / h IV.2- Tấm chắn khí hướng dòng Khoảng cách chắn khí: b  Vận tốc nước qua khe vào ngăn lắng (vqua khe = 9÷10 m/h) [1] Chọn vqua khe = 10 m/h Ta có: vqua khe = Q 12,5 m / h = =10 m/h  S khe khe  3,8 m  b m  b = 0,16 m = 160 mm SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 18 Tính toán thiết kế bể UASB  Tấm chắn khí: Gồm inox dày 3mm, đặt đối xứng với nên cần tính cho bên (Xem hình 4) Hình 4: Nguyên lý thiết kế UASB Tấm chắn khí Dài = a = 3,8 m Rộng = (H lắng  H )  (H  H ) sin50 = H lắng  H sin50 = 2m  1,3m =0,91 m sin500  Chọn rộng = 0,9 m SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 19 Tính toán thiết kế bể UASB Tấm chắn khí Đoạn xếp mí chắn khí lấy 0,3 m Dài = a = 3,8 m Rộng = 0,3m + H2  H3 1,3m  0,3m = 0,3m + =2,39 m sin 500 sin50  Chọn rộng = 2,4 m  Tấm hướng dòng: Là inox dày 3mm chấn dọc lắp đặt theo hình Dài = a = 3,8 m Rộng = 0,4 m (chọn) cho bên. Góc tạo  = 1200 IV.3- Máng thu nước  Máng bê tông Máng thu nước thiết kế theo nguyên tắc máng thu bể lắng Vận tốc nước chảy máng: 0,60,7 m/s [4] Chọn Vmáng = 0,6 m/s Diện tích mặt cắt ướt máng: Q (12,5 / 3600) m3 / s  A= = 5,8.10-3 m2 = 100 mm  58 mm Vmáng 0,6 m / s  Chọn chiều ngang máng 100 mm chiều cao máng 100 mm Máng bêtông cốt thép dày 65 mm, có lắp thêm máng cưa thép không gỉ, đặt dọc bể, chắn khí Máng có độ dốc 1% để nước chảy dễ dàng phần cuối máng Tại có đặt ống thu nước 90 nhựa PVC cứng để dẫn nước sang bể Aerotank.  Máng cưa: Máng cưa thiết kế có khe/m dài, khe tạo góc 900 với thông số thể sau: SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 20 Tính toán thiết kế bể UASB Hình 5: Máng cưa Như bên thành máng, với chiều dài 3,8m có 15 khe Tổng số khe dọc theo máng bê tông 15 × = 30 khe Lưu lượng nước chảy qua khe: Qkhe = 12,5m3 / h Q = =0,0116.10-3 m3/s.khe Số khe 3600s / h  30khe Ta có:Qkhe = 5  Cd  2g  H  tg  1,42 H = 0,0116.10-3 m3/s 15 Với Cd: hệ số lưu lượng, Cd = 0,6 g: gia tốc trọng trường (m/s2) : góc khía chữ V,  = 900 H: mực nước qua khe (m)  H = 0,023 m = 23 mm < 50 mm chiều sâu khe  Đạt yêu cầu Tải trọng thu nước m dài mép máng: 12,5m3 / h q= =0,457.10-3 m3/s.m 3600s/ h  3,8m  IV.4- Thu khí Lượng khí sinh ra: 0,5 m3/ kg CODloại bỏ [8] Qkhí = 0,5 m3/ kg CODloại bỏ  315 kg CODloại bỏ /ngày = 157,5 m3/ ngày = 6,5625 m3/ h SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 21 Tính toán thiết kế bể UASB Lượng khí CH4 sinh ra: 0,35 m3 CH4/ kg CODloại bỏ [8] QCH4 = 0,35 m3 CH4/ kg CODloại bỏ  315 kg CODloại bỏ /ngày = 110,25 m3/ ngày Hệ thống thu khí gồm ống đặt đối xứng phía bể Vận tốc khí ống dẫn không hạn chế, đường kính ống thu khí cần đảm bảo cho khí thoát dễ dàng [9]  Chọn ống inox có þ60 (þtrong50) để làm ống thu khí Kiểm tra vận tốc khí: Vkhí = Q khí (6,5625/(2  3600)) m3 / s (6,5625/(2  3600)) m / s = = = 0,46 m/s (Chấp S (2 / 4) m2 ((50.103 ) / 4) m nhận được) Ngoài ra, khí tách không đồng theo thời gian nên mạng lưới dẫn gas cần đặt bình gas để điều chỉnh lưu lượng áp lực mạng Việc đồng thời khống chế diện tích mặt phân pha khí lỏng Diện tích cần lớn để khí dễ dàng tách bay lên IV.5- Lấy mẫu Để biết hoạt động bên bể, dọc theo chiều cao bể ta đặt van lấy mẫu Với mẫu thu van, ta ước đoán lượng bùn độ cao đặt van Sự ước đoán cần thiết muốn biết tải trọng thực bùn thời gian lưu bùn bể bao nhiêu, từ mà có điều chỉnh thích hợp Trong điều kiện ổn đònh, tải trọng bùn gần không đổi, mật độ bùn tăng lên đặn Nhưng trường hợp đó, việc lấy mẫu đề nghò thực đặn Khi mở van, cần điều chỉnh cho bùn từ từ để đảm bảo thu bùn gần giống bể mở lớn nước thoát nhiều Thông thường lấy 50÷150 ml mẫu vào lần cách 1h Bể cao 6m, dọc theo chiều cao bể đặt van lấy mẫu, van đặt cách 1m Van đặt cách đáy 1m Xem hình Chọn ống van lấy mẫu nhựa PVC cứng 27 SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 22 Tính toán thiết kế bể UASB IV.6- Ống xả bùn Lượng bùn sinh ra: 0,05 kg VSS / kg COD loại bỏ [8] Mbùn = 0,05 kg VSS / kg COD loại bỏ  315 kg CODloại bỏ /ngày = 15,75 kg VSS / ngày Bùn bể dạng hạt, mật độ bùn phần xử lý kỵ khí 50÷70 g/l [1], tỷ trọng bùn nằm khoảng 1,05÷1,8 [9] Bùn xả nhờ áp lực thủy tónh thông qua ống inox þ60 có đục lỗ þ, đặt cách đáy 1,5m, độ dốc 2% Thời gian xả bùn: 1-3 tháng/lần Thể tích bùn tạo thành thời gian không đáng kể so với thể tích bể IV.7- Hệ thống phân phối nước bể Theo [8], với loại bùn dạng hạt, tải trọng > kg COD / m 3.ngày số điểm phân phối nước bể cần thỏa  m2/ đầu phân phối Số đầu phân phối cần: (3,8  3,8)m =7,22 đầu 2m / đầu  Chọn đầu phân phối Nước từ bể tuyển bơm qua bể UASB theo đường ống chính, phân phối ống nhánh nhờ hệ thống van đồng hồ đo lưu lượng đặt ống Đầu ống cắm trực tiếp điểm phân phối, cách sàn 0,2 m Đường ống dẫn nước vào cách sàn đáy 0,5 m Sơ đồ bố trí mặt thể theo hình sau: SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 23 Tính toán thiết kế bể UASB Hình 6: Hệ thống phân phối nước bể UASB  Vận tốc nước ống (là ống đẩy bơm): Vchính=1,5÷2,5 m/s Chọn Vchính= m/s  Đường kính ống chính: 4Q  (12,5 / 3600)m / s Dchính = = =0,047 m = 47 mm .Vchính  2m/s  Sử dụng ống inox þ60 (þtrong50) làm ống SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 24 Tính toán thiết kế bể UASB Kiểm tra vận tốc nước ống chính: Vchính =  Q S (12,5 / 3600)m / s (12,5 / 3600)m3 / s = = =1,78 m/s ((50.103 )2 / 4)m2 (2 / 4)m Vận tốc nước ống nhánh: Vnhánh=1÷3 m/s Chọn Vnhánh=1,5 m/s Lưu lượng nước ống nhánh: Qnhánh = Q 12,5 m / h  =1,389 m3/h  1,4 m3/h 9  Đường kính ống nhánh: Dnhánh = 4Q nhánh  (1,4 / 3600)m / s = =0,018 m = 18 mm .Vnhánh   1,5 m / s  Sử dụng ống inox þ21(þtrong15) để dẫn nước phân phối bể UASB Kiểm tra vận tốc nước ống nhánh: Vnhánh = Q S nhánh = (1,4 / 3600)m3 / s (1,4 / 3600)m / s = = 2,2 m/s ((15.103 )2 / 4)m2 (2 / 4)m IV.8- Bơm Lưu lượng cần bơm Q = 12,5 m3/h Cột áp bơm: H = Z   h (m H2O) Z: khoảng cách từ mặt nước bể tuyển đến mặt nước bể UASB h: tổng tổn thất bơm, bao gồm tổn thất cục bộ, tổn thất dọc đường ống, tổn thất qua lớp bùn lơ lửng bể UASB Do phân phối nước vào điểm ống nên đường kính  nhỏ, tồng chiều dài đường ống lớn, nhiều cút, tê nên tổn thất h tương đối lớn. Một cách gần đúng, chọn Z = m H2O h = 16 m H2O  H = + 16 = 20 m H2O Công suất yêu cầu trục bơm: N= Q..g.H (12,5 / 3600)m / s  1000kg / m  9,81m / s  20m = = 0,91 kW 1000. 1000 0,75 Vậy chọn bơm ly tâm công suất 1,5 kW (2 HP) SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 25 Tính kinh tế V- TÍNH KINH TẾ STT Đơn giá Số lượng Thành tiền 000 000đ/m3 87 m3 87 000 000đ 50 000đ/m3 720 kg 36 000 000đ 000 000đ/cái 000 000đ Đồng hồ đo lưu lượng Þ21 60 000đ/cái 540 000đ Van nước inox Þ21 110 000đ/cái 990 000đ 30 000đ/kg 238 kg Van bùn đồng thau Þ60 150 000đ/cái 300 000đ Ống nhựa lấy mẫu Þ27 4000đ/m 10 m 40 000đ Van nhựa lấy mẫu Þ27 15 000đ/cái 75 000đ 10 Cút inox Þ21 30 000đ/cái 20 600 000đ 11 Máng cưa thép không gỉ 12 000đ/kg 19 kg 228 000đ Hạng mục Xây dựng Bê tông cốt thép Tấm chắn khí, hướng dòng inox Bơm ly tâm 2HP Ống inox (khí, nước, bùn) 12 Các khoản phụ khác 140 000đ 000 000đ Tổng cộng: 150 000 000đ Trong đó, chi tiết hạng mục tính sau: Hạng mục 1: Thể tích bể: 6m ×3,8m ×3,8m = 86,64 m3 Chi phí xây dựng: 000 000đ/m3 bao gồm móng, gia công bề mặt chống thấm, máng thu nước, trụ đỡ, lắp ống… Thành tiền: 000 000đ/m3 ×87 m3 = 87 000 000đ Hạng mục 2: Tấm chắn khí trên: (3,96m ×2,48m ×0,003m)×2 = 59.10-3 m3 Tấm chắn khí dưới: (3,96m ×0,9m ×0,003m)×2 = 21,4.10-3 m3 Tấm hướng dòng: (3,96m ×0,4m ×0,003m)×2 = 9,6.10-3 m3 Tất làm inox 8000 kg/m3 với đơn giá 50 000đ/kg Khối lượng inox dùng: (59.10-3 m3 + 21,4.10-3 m3 + 9,6.10-3 m3 )× 8000 kg/m3 = 720 kg SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 26 Tính kinh tế Thành tiền: 50 000đ/kg × 720 kg = 36 000 000đ Hạng mục 6: Ống thu khí inox (Þ60, dày 5mm, dài 10 m): 8,64.10-3 m3 Ống dẫn nước inox (Þ21, dày 3mm, dài 30 m):5,1.10-3 m3 Ống xả bùn ống dẫn nước inox (Þ60, dày 5mm, dài 18 m): 16.10-3 m3 Tổng lượng inox dùng cho đường ống: (8,64.10-3 m3+ 5,1.10-3 m3 +16.10-3 m3 ) × 8000 kg/m3 = 238 kg Đơn giá: 30 000đ/kg Thành tiền: 30 000đ/kg ×238 kg = 140 000đ Hạng mục 11: Máng cưa thép không gỉ (7,6 m ×0,2 m × 0,0015 m) Khối lượng thép sử dụng: (7,6 m ×0,2 m × 0,0015 m)× 8000 kg/m3 = 18,24 kg Đơn giá: 12 000đ/kg Thành tiền: 12 000đ/kg ×19 kg =228 000đ Hạng mục 12: Các khoản phụ khác bao gồm lan can dọc thành bể, thang, phần ống cút thu nước dẫn qua bể Aerotank, T loại … SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 27 Đánh giá nhận xét VI- ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT Có nhiều phương án đề để xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản, phương án có điểm mạnh riêng Phương án trình bày báo cáo có điểm đáng lưu ý sau: – Với hàm lượng chất hữu cao tương đối dễ phân hủy, chọn phương thức xử lý vi sinh vật qua giai đoạn xử lý yếm khí xử lý hiếu khí phù hợp, đảm bảo COD, BOD đầu đạt tiêu chuẩn thải loại B TCVN 5945-1995 Nếu dùng Aerotank thông thường không khử hết – Bể tuyển quy trình điểm đáng lưu ý Nước thải thủy sản vốn dó chứa nhiều cặn vụn dễ lắng chất béo (mỡ cá, dầu chiên rán…)_ trở ngại trình vận hành UASB (đã đề cập đến phần III), bể tuyển khí hòa tan kết hợp với lắng giải đồng thời trở ngại bể lắng thông thường không giải trọn vẹn Bể tuyển có ưu điểm bật vốn đầu tư chi phí vận hành không lớn, thiết bò đơn giản , có độ lựa chọn tạp chất, tốc độ trình tuyển cao trình lắng có khả cho bùn cặn có độ ẩm thấp – Cặn tươi thu từ bể tuyển tương đối nhiều, dễ phân hủy Thay đem làm thức ăn gia súc, ta cho chúng tiếp tục phân hủy bể mêtan, vừa thu hồi biogas làm nhiên liệu, vừa giảm chi phí vận chuyển hàng ngày để đưa cặn nơi khác, tạo vòng khép kín quy trình xử lý – Bùn từ bể mêtan, bể UASB, bể lắng đợt có độ ẩm cao Cụm bể nén bùn máy lọc ép băng tải đề nghò để làm khô bùn cặn Hiện việc làm khô cặn máy lọc ép băng tải phổ biến quản lý đơn giản, tốn điện mà hiệu suất chấp nhận Đáng quan tâm không tốn nhiều diện tích sân phơi bùn nhà máy chế biến thủy hải sản thực tế có diện tích không lớn Trong toàn quy trình hệ thống xử lý nước thải phương án đề trên, bể UASB xem công trình trọng tâm, xử lý phần lớn chất ô nhiễm Do thiết kế bể UASB cần hoàn chỉnh để đáp ứng vai trò đề Phần thiết kế phần thỏa yêu cầu SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 28 Đánh giá nhận xét – Hệ thống phân phối nước tương đối phức tạp, chi phí cao kiểm soát chặt chẽ lưu lượng nước vào điểm nhờ van đồng hồ đo lưu lượng đặt ống, đảm bảo phân phối nước đều, không tạo vùng “chết” bể – Các thông số thiết kế tính toán dựa tải trọng kg COD/m 3.ngày, mức thấp so với bể UASB thông thường Tuy nhiên dễ dàng đạt ổn đònh, xử lý hiệu dù thời gian đầu chi phí đầu tư có cao – Các hướng dòng, chắn khí tháo lắp dễ dàng, không gắn cố đònh vào tường nên đơn giản cho việc vệ sinh bể, sửa chữa có cố – Khí sinh thu hồi toàn bộ, dọc theo chiều cao bể có van lấy mẫu… Như vậy, hoạt động bên bể theo dõi kỹ càng, từ mà có biện pháp kòp thời, cụ thể có cố xảy Mọi diễn biến bể nắm bắt kiểm soát Tóm lại, theo xu nay, ô nhiễm chất hữu ngày trầm trọng, đặc biệt áp dụng công nghệõ sản xuất làm nguồn nước thải trở nên đậm đặc phương pháp xử lý vi sinh vật kỵ khí trở nên hiệu quả, UASB xem khả thi nguyên lý vận hành tương đối đơn giản tính kinh tế cao Do cần tiếp tục sâu nghiên cứu để tối ưu hóa UASB, đáp ứng nhu cầu tương lai SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 29 Phụ lục Phụ lục Năng lượng từ Biogas Biogas sinh từ bể UASB bể mêtan hỗn hợp khí gồm khí sau: – Mêtan CH4: 6070% – Carbon dioxide CO2: 3040% – Hydrogen Sulphide H2S  1% Trong CH2 cung cấp nhiệt lượng cao ( 9000 kcal/m3) Thông thường sản phẩm biogas cung cấp nhiệt lượng khoảng 45006300 kcal/m3 Hesse (1982) ước tính đốt hoàn chỉnh m3 biogas có thể: Chạy động HP Cung cấp 1,25 kWh điện Cung cấp nhiệt để nấu bữa ăn ngày cho người Cung cấp cho bóng đèn 60 W Chạy tủ lạnh công suất 1m3 khoảng h Vì m3 biogas tương đương 0,4 kg dầu diesel hay 0,6 kg xăng hay 0,8 kg than Như với lượng khí sinh bể UASB 157,5 m3/ngày (CH4 110,25m3/ngày), ta thu giữ lại cung cấp lượng cho việc chạy máy bơm, thắp sáng, nấu ăn… đáp ứng phần không nhỏû nhu cầu lượng cho khu vực xử lý nước thải nhà máy SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 30 Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo [1] Trònh Xuân Lai_ Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải NXB Xây Dựng [2] Trần Hiếu Nhuệ_ Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp NXB Khoa Học Kỹ Thuật [3] Trần Văn Nhân, Ngô thò Nga_ Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1999 [4] Nguyễn Ngọc Dung_ Xử lý nước cấp NXB Xây dựng, 1999 [5] Lâm Minh Triết (chủ biên)_ Xử lý nước thải đô thò công nghiệp Tính toán thiết kế công trình CEFINEA_ Viện Môi trường Tài nguyên, 11/2002 [6] Phan Thu Nga_ Nghiên cứu thực nghiệm công nghệ xử lý nước thải công nghệ chế biến thủy sản công ty Seaspimex Luận văn cao học, 1995 [7] Trònh Xuân Lai_ Cấp nước, tập 2, xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt công nghiệp NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2002 [8] Josepph F.Malina, Frederick G Pohland_ Design of anaerobic processes for the treatment of industrial and municipal wastes [9] Metcalf & Eddy_ Waste water engineeringTreating, Disposal, Reuse MccGraw-Hil, Third edition, 1991 [10] Các trang web nước nhiều tài liệu khác SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 31 ... đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 13 Công nghệ xử lý kỵ khí cho nước thải ngành chế biến thủy sản Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải. .. nghệ xử lý kỵ khí cho nước thải ngành chế biến thủy sản III.5- Lựa chọn công nghệ xử lý cho toán đặt a) Lựa chọn quy trình công nghệ Có nhiều phương án để xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản. .. đề xuất quy trình xử lý sau: SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH 12 Công nghệ xử lý kỵ khí cho nước thải ngành chế biến thủy sản Nước thải SCR 16 mm Nước tách bùn Bể gom LCR mm LCR mm Sục khí Nước hòa