TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THỦY SẢN
Tổng quan nghành chế biến thủy sản ở Việt Nam
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm ướt, bị ảnh hưởng bởi gió, mưa, địa hình và thổ nhưỡng, tạo điều kiện cho hệ thống sông ngòi phong phú Tổng chiều dài các con sông lên tới 41.000 km, không kể đến các suối.
Theo thống kê của Bộ Thủy sản, Việt Nam hiện có hơn 1.470.000 ha mặt nước sông có thể sử dụng cho nuôi trồng thủy sản, cùng với khoảng 544.500.000 ha ruộng trũng và 56.200.000 ha hồ Đến nay, cả nước đã xây dựng 650 hồ, đập vừa và lớn, cùng 5.300 hồ và đập nhỏ với tổng dung tích khoảng 12 tỷ m³ Đặc biệt, Việt Nam sở hữu nhiều hồ lớn như hồ Tây (10 – 14 triệu m³), hồ Thác Bà (3.000 triệu m³) và hồ Cẩm Sụn (250 triệu m³).
Việt Nam sở hữu bờ biển dài hơn 3200 km với nhiều vịnh thuận lợi và hệ thống sông ngòi, ao hồ phong phú, tạo điều kiện lý tưởng cho ngành nuôi trồng, đánh bắt và chế biến thủy hải sản Các loài như rong biển, thủy sản thân mềm, cá và giáp xác là nguồn protit quý giá, giàu vitamin và nguyên tố vi lượng, phục vụ cho ngành công nghiệp Biển Việt Nam thuộc vùng nhiệt đới, mang lại nguồn lợi phong phú với khoảng 1300 loài thực vật thủy sinh, bao gồm 8 loài cỏ biển và gần 650 loài rong, cùng với khoảng 9250 loài động vật, trong đó có 470 loài động vật nổi và 6400 loài động vật đáy.
2000 loài cá, 5 loài rùa biển, 10 loài rắn biển Tổng trử lượng cá ở tầng trên vùng biển Việt Nam khoảng 1.2 – 1.3 triệu tấn, khả năng khai thác cho phép là 700-
Việt Nam có nguồn lợi thủy sản ước tính khoảng 800 nghìn tấn mỗi năm, trong đó tôm he đạt khoảng 55-70 nghìn tấn, với khả năng khai thác cho phép là 50 nghìn tấn Các nguồn lợi giáp xác khác đạt 22 nghìn tấn, trong khi nguồn lợi nhuyễn thể (mực) khoảng 64-67 nghìn tấn, với mức khai thác cho phép là 13 nghìn tấn Tổng nguồn lợi thủy sản chủ yếu từ tôm và cá lên tới khoảng 3 triệu tấn mỗi năm, nhưng hiện tại mới chỉ khai thác được khoảng 1 triệu tấn.
Ngành chế biến thuỷ sản Việt Nam đã đóng góp quan trọng vào thành tích chung của ngành thuỷ sản, cùng với nuôi trồng và khai thác thuỷ sản Nguồn ngoại tệ chủ yếu từ ngành này chủ yếu đến từ mặt hàng đông lạnh, chiếm khoảng 80% tổng giá trị xuất khẩu Trong giai đoạn 1991-1995, ngành chế biến thuỷ sản đã thu về 13 triệu USD, tăng 529,24% so với kế hoạch 5 năm (1982-1985) và tăng 143% so với kế hoạch 5 năm (1986-1990), cho thấy sự phát triển mạnh mẽ và tiềm năng của ngành trong tương lai.
Trong 15 năm qua, ngành kinh tế quốc doanh Việt Nam đã ghi nhận tốc độ tăng trưởng ấn tượng, với mức trung bình đạt trên 21% mỗi năm trong giai đoạn 1991-1995 Đặc biệt, vào năm 1995, tổng kim ngạch xuất khẩu của ngành đạt 550 triệu USD, nhờ vào việc xuất khẩu 127.700 tấn sản phẩm, tăng 156,86% so với năm trước đó.
Tính đến năm 1990, Việt Nam đã xuất khẩu thủy hải sản đến 25 quốc gia, trong đó 75% lượng hàng được cung cấp cho các thị trường Nhật Bản, Singapore, Hong Kong và EU, với doanh thu đạt 30 triệu USD mỗi năm Sản phẩm thủy hải sản của Việt Nam xếp thứ 19 về sản lượng, thứ 30 về kim ngạch xuất khẩu, và đứng thứ năm về nuôi tôm trên toàn cầu.
Ngành chế biến thuỷ sản đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực thuỷ sản, với cơ sở vật chất phát triển và đội ngũ quản lý dày dạn kinh nghiệm Sản lượng xuất khẩu đạt từ 120.000 đến 130.000 tấn mỗi năm, cùng với tổng dung lượng kho bảo quản lạnh đáng kể.
230 ngàn tấn, năng lực sản xuất nước đá là 3.300 tấn/ ngày, đội xe vận tải lạnh
Tại Thuận An, An Giang, có hơn 1000 tàu vận tải với trọng tải trên 4000 tấn, trong đó có khoảng 28 tàu vận tải lạnh với tổng trọng tải 6150 tấn Ngành chế biến nước nắm duy trì sản lượng khoảng 150 triệu lít mỗi năm Để nâng cao giá trị xuất khẩu, ngành đang chuyển từ việc bán nguyên liệu sang xuất khẩu các sản phẩm tươi sống, sản phẩm ăn liền và sản phẩm bán lẻ siêu thị Tuy nhiên, giá trị hàng đông lạnh của Việt Nam chỉ đạt 50-67% so với giá trị tương tự của Trung Quốc, Đài Loan và Thái Lan Hiện cả nước có khoảng 168 nhà máy chế biến đông lạnh với tổng công suất khoảng 100.000 tấn sản phẩm mỗi năm.
Quy trình công nghệ chế biến hàng động lạnh tại Việt Nam hiện nay chủ yếu tập trung vào sơ chế và bảo quản đông lạnh Các hoạt động chính bao gồm việc thu hoạch tôm, cá từ biển, sau đó tiến hành sơ chế, đóng gói, cấp đông và bảo quản lạnh trước khi xuất khẩu Đáng chú ý, phần lớn các nhà máy và cơ sở chế biến thủy hải sản đông lạnh được xây dựng trong thời gian gần đây.
1975, tập trung vào những năm 80 cho nên còn tương đối mới, trang bị bằng máy caỏp ủoõng kieồu tieỏp xuực 2 baờng chuyeàn.
Tổng quan về xí nghiệp chế biến thủy sản XNK Thuận An 1, An Giang.5 1 Giới thiệu chung về công ty
2.2.1 Giới thiệu chung về công ty
- Tên cơ sở: Xí nghiệp chế biến thủy sản Thuận An 1, An Giang.
- Địa chỉ: Ấp Bình Hưng 2, xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú, tỉnh An Giang
- Năm bắt đầu hoạt động : 1997.
- Tình hình sản xuất kinh doanh:
Bảng 2.1 Tình hình sản xuất kinh doanh
Sản phẩm Mực, Ghẹ, Cá Tôm, Mực, Ghẹ Tôm
Sản lượng 1500 tấn 2800 tấn 3080 tấn
Kim ngạch 12.000.000 USD 20.645.000 USD 22.709.500 USD Thị trường Châu Âu, Nhật,
Myõ, Chaâu AÂu, Nhật, Hàn Quốc
Myõ, Chaâu AÂu, Nhật, Hàn Quốc
Tổng số công nhân sản xuất: 363 người.
Số lượng công nhân tại thời điểm cao nhất/ca sản xuất: 363 người
Khu tiếp nhận nguyên liệu: 12 người.
Khu vực sơ chế: 98 người.
Khu vực chế biến: 121 người.
Khu vực cấp đông bao gói: 26 người.
Khu vực băng chuyền IQF: 24 người.
Tóm tắt hiện trạng sản xuất
Tổng diện tích các khu vực sản xuất chính: 2.916,34 m 2 Trong đó:
Khu vực sản xuất khác: 1232,00m 2
Hiện trạng cơ sở vật chất của nhà xưởng được thiết kế với kết cấu khung thép tiền chế vững chắc, tường xây bằng gạch thu hồi và mái lợp bằng tol mạ kẽm Bên trong, nhà xưởng được ốp gạch men cao 1,25m, tạo sự sạch sẽ và dễ dàng vệ sinh Các vách ngăn được làm từ nhôm và kính, mang lại không gian hiện đại và thông thoáng.
Nền bằng đá mài màu trắng, trần tấm nhôm sóng Trang bị các thiết bị lạnh, quạt thông gió.
Bảng 2.2 Trang thiết bị trong công ty
STT Tên trang thiết bị Nước sản xuaát
Số lượng Năm đưa vào sử duùng
1 Heọ thoỏng caỏp ủoõng tieỏp xuực
1taán/meû Sabro – HM128L Đan Mạch 04 bộ 1997
2 Hệ thống kho trữ đông 200 tấn Capland 15HP Mỹ 04 bộ 1997
3 Heọ thoỏng haỏp- Caỏp ủoõng IQF
500kg/h-Carnitech-Mycom Đan Mạch 1 bộ 2002
4 Hệ thống kho trữ đông 150 taán Bitzer + Surely Đức + Nhật 01 bộ 2002
Hệ thống xử lý, lọc nước
60m 3 /giờ Đài Loan Nhật Vieọt Nam Đan Mạch Vieọt Nam Vieọt Nam
Nhận xét chung về hiện trạng hoạt động của các thiết bị: Các loại trang thiết bị đang hoạt động tốt.
2.3.3.1 Nguồn nước sử dụng cho khu vực sản xuất
Nguồn nước hiện tại được sử dụng là nước giếng khoan với độ sâu 140m Để đảm bảo chất lượng nước cung cấp cho khu vực sản xuất, bao gồm cả khu vực sản xuất nước đá, đã áp dụng các phương pháp kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.
- Hệ thống có lắng lọc với 01 bể chứa có dung tích 400m
- Hệ thống khử trùng dùng Chlorine định lượng.
- Tự sản xuất: đá vẩy với công suất 15tấn/ngày.
- Mua ngoài: đá cây với công suất 120tấn/ngày.
2.3.3.3 Hệ thống xử lý chất thải
Mô tả tóm tắt hệ thống thoát, xử lý nước thải: Nước thải Mương nổi ống PVC chìm Cống ngầm Hầm xử lý Ao xử lý Sông.
Chất thải rắn: Chất thải rắn chứa trong thùng nhựa đậy nắp kín, vận chuyển ra bãi đổ.
Bảng 2.3 Danh mục các loại hoá chất
Tên hoá chất Nước sản xuất Mục đích sử dụng
Chlorine bột, nước Nhật Khử trùng bề mặt tiếp xúc sản phẩm , xử lý nước.
Muối ăn Việt Nam Bảo quản, ngâm quay
Quy trình sản xuất tại công ty
2.4.1 Đặc tính nguyên liệu – nhiên liệu
Công ty chủ yếu nhận nguồn nguyên liệu từ các loại hải sản như tôm, cua, cá và mực để chế biến sản phẩm đông lạnh xuất khẩu Số lượng nguyên liệu vận chuyển từ các địa phương về công ty luôn biến động theo đơn đặt hàng và nhu cầu thị trường.
2002 công ty chế biến chủ yếu mặt hàng tôm đông lạnh
Các loại thủy hải sản tươi sống rất dễ hỏng và giảm chất lượng nếu không được vận chuyển và bảo quản đúng cách Vì vậy, công ty sử dụng xe lạnh chuyên dụng để vận chuyển và giao nhận thủy hải sản, đồng thời bảo quản trong kho lạnh theo thời gian quy định nghiêm ngặt.
Nhiên liệu chủ yếu được sử dụng trong sản xuất là dầu DO cho lò hơi và máy phát điện, bên cạnh đó, nước cũng được dùng để rửa nguyên liệu Công ty sử dụng hóa chất khử trùng Chlorine trong chế biến thủy sản đông lạnh nhằm bảo quản sản phẩm và đảm bảo vệ sinh nhà xưởng theo tiêu chuẩn ngành.
Hình 2.1 Quy trình chế biến tôm vỏ lặt đầu (HLSO) đông lạnh
Ngaâm Ngaâm, quay Rửa lần 3
Bao gói, bảo quản Mạ băng
Bao gói, bảo quản Mạ băng
Nước thải rửa Nước thải rửa
Hình 2.2 Quy trình chế biến tôm thịt (PD, PUD, PTO) đông lạnh
Bao gói, bảo quản Tách khuôn, mạ băng
Phân cỡ hạng Nước thải rửa
Nước thải ngâmNước thải rửa
Vấn đề gây ô nhiễm của công ty
Công ty chế biến thủy sản cần chú trọng đến ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất, bao gồm ô nhiễm do khí thải, bụi và mùi hôi Ngoài ra, việc xử lý chất thải rắn và nước thải cũng là những vấn đề quan trọng cần được giải quyết để bảo vệ môi trường.
2.5.1 Ô nhiễm do khí thải, bụi, mùi Ô nhiễm mùi phát sinh từ chất thải rắn, các chất này là phế liệu bỏ ra từ nguyên liệu chính (đầu tôm, vây cá, xương cá,…) Nếu để lâu ngày sẽ diễn ra quá trình phân hủy làm phát sinh mùi hôi, ảnh hưởng đến môi trường bên trong và ngoài nhà máy Do đó cần xử lý triệt để lượng chất thải rắn phát sinh nhằm hạn cheỏ oõ nhieóm muứi.
Khí thải từ nhà máy chủ yếu phát sinh từ lò hơi sử dụng dầu DO, máy phát điện và các máy nén khí trong thiết bị đông lạnh, với các loại khí như NH3.
Mặc dù NO2, SO2, bụi và H2S có thể gây ô nhiễm, nhưng mức độ ô nhiễm không nghiêm trọng và có thể được kiểm soát hiệu quả nếu công ty chú trọng đến việc bảo trì và sửa chữa thiết bị định kỳ.
2.5.2 Ô nhiễm do chất thải rắn
Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải rắn trong quá trình sản xuất, công ty đã thực hiện biện pháp tách riêng chất thải rắn từ khu vực sản xuất và chất thải sinh hoạt Chất thải rắn từ sản xuất sẽ được đưa ra ngoài nhà máy và xử lý theo quy định hiện hành Đồng thời, chất thải từ bao bì, đóng gói và chất thải sinh hoạt sẽ được tập trung tại một vị trí riêng, sau đó được cơ quan quản lý công trình vệ sinh công cộng mà công ty hợp đồng vận chuyển đến bãi đỗ.
Nguồn nước thải phát sinh trong quá trình hoạt động.
Nước thải sản xuất chủ yếu phát sinh từ quá trình rửa nguyên liệu trong việc tiếp nhận và sơ chế hải sản, với mức độ ô nhiễm cao nhất.
Nước thải vệ sinh công nghiệp là lượng nước được sử dụng hàng ngày cho việc rửa sàn nhà, máy móc, thiết bị và xe cộ.
Nước thải sinh hoạt : Nước thải ra từ việc tắm giặt, vệ sinh của toàn bộ công nhân, cán bộ trong xí nghiệp.
Cả 3 loại nước thải trên được thoát chung đến khu vực xử lý nước của công ty Tổng lưu lượng của 3 loại nước thải này dao động khoảng 400 m 3 /ng.đ (Nguồn từ công ty)
Sau đây là bảng kết quả phân tích các thông số ô nhiễm trong nước thải được lấy từ mương thoát nước thải.
Bảng 2.4 Các thông số ô nhiễm trong nước thải
STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Tiêu chuẩn
5 Tổng cặn lơ lửng SS mg/L 300 < 100
Nguồn : Phòng thí nghiệm khoa Môi Trường – Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM
Do hạn chế về thời gian và kinh phí trong quá trình thực hiện luận văn, nghiên cứu chỉ tập trung vào việc khảo sát sự biến thiên của các thông số như COD, BOD5, SS và pH Nếu có cơ hội nghiên cứu tiếp theo, sẽ mở rộng khảo sát để bao gồm hàm lượng Nitơ và Photpho.
Kết quả phân tích nước thải của công ty cho thấy rằng nước thải không đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường Vì vậy, việc thiết kế trạm xử lý nước thải cho công ty là cần thiết và cấp bách.
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo khỏi nước thải Các công trình xử lý cơ học bao gồm nhiều thiết bị và quy trình khác nhau nhằm cải thiện chất lượng nước thải trước khi tiếp tục xử lý hóa học hoặc sinh học.
Song chắn rác là thiết bị dùng để ngăn chặn các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc dạng sợi như giấy, rau cỏ và rác Các loại rác này sẽ được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đó được đưa trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn (bể mêtan) Đối với các tạp chất có kích thước nhỏ hơn 5 mm, thường sử dụng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác bao gồm các thanh kim loại có tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục Song chắn rác được chia thành hai loại: di động và cố định, và thường được đặt nghiêng một góc từ 60 đến 90 độ theo hướng dòng chảy.
Bể lắng là thiết bị quan trọng trong quá trình tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn nước Các chất lơ lửng nặng sẽ lắng xuống đáy bể, trong khi những chất nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước Sau đó, các thiết bị thu gom sẽ vận chuyển cặn lắng và nổi đến công trình xử lý cặn, giúp đảm bảo hiệu quả trong việc xử lý nước thải.
Bể lắng có thể được phân loại dựa trên chức năng và vị trí, bao gồm bể lắng đợt 1 được đặt trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 nằm sau công trình xử lý sinh học.
Có hai loại bể lắng chính dựa trên nguyên tắc hoạt động: bể lắng hoạt động gián đoạn và bể lắng hoạt động liên tục.
Bể lắng có thể được phân loại dựa trên cấu tạo, bao gồm các loại như bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm và một số loại bể lắng khác.
Bể lắng đứng có hình dạng tròn hoặc chữ nhật, thường được sử dụng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 20.000 m³/ngày Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và di chuyển theo phương thẳng đứng từ dưới lên Để đảm bảo hiệu quả lắng, vận tốc dòng nước phải nhỏ hơn vận tốc lắng của các hạt Nước trong sẽ được thu gom ở máng phía trên, trong khi cặn lắng sẽ được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới.
Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật, với tỷ lệ chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn 1:4 và chiều sâu tối đa 4m Loại bể này thường được sử dụng cho các trạm xử lý nước thải có công suất lớn hơn 15.000 m³/ngày Trong bể, nước thải di chuyển theo phương ngang từ đầu đến cuối bể, sau đó được dẫn đến các công trình xử lý tiếp theo Vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể lắng cần được kiểm soát, không được vượt quá mức quy định.
40 mm/s Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể
Bể lắng ly tâm có hình dạng tròn với đường kính từ 16 đến 40 m, có thể lên tới 60 m, và chiều cao làm việc khoảng 1/6 đến 1/10 đường kính Thiết bị này thường được sử dụng cho các trạm xử lý nước có công suất lớn hơn 20.000 m³/ngày Trong bể, nước chảy từ trung tâm ra xung quanh thành bể, trong khi cặn lắng được dồn vào hố thu cặn ở trung tâm đáy bể thông qua hệ thống cào gom cặn Đáy bể được thiết kế với độ dốc từ 0,02 đến 0,05, và dàn quay hoạt động với tốc độ 2-3 vòng mỗi giờ, trong khi nước sạch được thu vào máng dọc theo thành bể phía trên.
Bể vớt dầu mở là thiết bị quan trọng trong việc xử lý nước thải công nghiệp có chứa dầu mở, giúp tách các tạp chất nhẹ ra khỏi nước thải Đối với nước thải sinh hoạt, việc sử dụng bể vớt dầu mở cũng mang lại hiệu quả trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm.
Thuận An 1 An Giang hàm lượng dầu mở không cao thì việc vớt dầu mở thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi.
Bể lọc là thiết bị dùng để tách các chất lơ lửng nhỏ trong nước thải, chủ yếu cho các loại nước thải công nghiệp Nước thải được đưa qua lớp lọc đặc biệt hoặc vật liệu lọc, trong đó quá trình phân riêng diễn ra nhờ vách ngăn xốp, cho phép nước đi qua và giữ lại các chất phân tán Quá trình này được thúc đẩy bởi áp suất cột nước.
Phương pháp xử lý cơ học có khả năng loại bỏ tới 60% tạp chất không hòa tan trong nước thải và giảm BOD lên đến 30% Để nâng cao hiệu suất của các công trình xử lý cơ học, có thể áp dụng các biện pháp như thoáng sơ bộ và thoáng gió đông tụ sinh học, giúp cải thiện hiệu quả xử lý đạt tới 75% về hàm lượng chất lơ lửng và 40-50% về BOD.
Các công trình xử lý cơ học bao gồm bể tự hoại, bể lắng hai vỏ và bể lắng trong có ngăn phân huỷ, đều có chức năng vừa lắng vừa phân huỷ cặn lắng hiệu quả.
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý bao gồm việc sử dụng các quá trình vật lý và hoá học để thêm chất phản ứng vào nước thải, nhằm tác động lên các tạp chất bẩn Quá trình này dẫn đến sự biến đổi hoá học, tạo ra các chất mới dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan không độc hại, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lý hoá lý có thể được thực hiện độc lập hoặc kết hợp với các phương pháp cơ học, hoá học và sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hiện đại.
Các phương pháp hóa lý phổ biến trong xử lý nước thải bao gồm keo tụ, tuyển nổi, đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc Những kỹ thuật này đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ tạp chất và cải thiện chất lượng nước thải.
3.2.1 Phương pháp đông tụ và keo tụ
Quá trình lắng chỉ có khả năng tách các hạt rắn huyền phù, nhưng không thể loại bỏ các chất gây ô nhiễm ở dạng keo và hòa tan do kích thước quá nhỏ của chúng Để tách hiệu quả các hạt rắn này, cần tăng kích thước của chúng thông qua sự tương tác giữa các hạt phân tán, giúp tăng tốc độ lắng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng yêu cầu trung hòa điện tích của chúng và liên kết chúng lại với nhau Quá trình trung hòa điện tích được gọi là đông tụ (coagulation), trong khi quá trình hình thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ được gọi là keo tụ (flocculation).
Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau :
Me(OH) 2+ + HOH Me(OH) + + H +
Me(OH) + + HOH Me(OH)3 + H +
Chất đông tụ phổ biến thường là muối nhôm, muối sắt hoặc sự kết hợp của cả hai Việc lựa chọn chất đông tụ phù hợp cần dựa trên thành phần, tính chất hóa lý, giá thành, nồng độ tạp chất trong nước và mức pH của nước.
Các muối nhôm như Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)2Cl, Kal(SO4)2.12H2O và NH4Al(SO4)2.12H2O thường được sử dụng làm chất đông tụ Trong đó, sunfat nhôm là lựa chọn phổ biến nhất do hiệu quả hoạt động trong khoảng pH từ 5 đến 7.5, khả năng tan tốt trong nước, có thể sử dụng ở dạng khô hoặc dung dịch 50%, và giá thành hợp lý.
Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ: Fe(SO)3.2H2O, Fe(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3 Hiệu quả lắng cao khi sử dụng dạng khô hay dung dịch 10 -15%.
Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng trong nước thông qua việc thêm các chất cao phân tử Khác với đông tụ, keo tụ không chỉ dựa vào sự tiếp xúc trực tiếp mà còn phụ thuộc vào tương tác giữa các phân tử chất keo tụ hấp phụ trên hạt lơ lửng.
Sự keo tụ đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình hình thành bông hydroxyt nhôm và sắt, giúp tăng tốc độ lắng của chúng Việc sử dụng chất keo tụ không chỉ giảm lượng chất đông tụ cần thiết mà còn rút ngắn thời gian đông tụ và nâng cao hiệu quả lắng.
Cơ chế hoạt động của chất keo tụ dựa vào sự hấp phụ của các phân tử chất keo lên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử Lực đẩy Vanderwalls giúp kết dính các hạt keo lại với nhau Khi có sự tác động của chất keo tụ, các hạt keo hình thành cấu trúc ba chiều, cho phép tách nhanh chóng và triệt để khỏi nước.
Chất keo tụ thường được sử dụng có thể là hợp chất tự nhiên hoặc tổng hợp Các chất keo tự nhiên bao gồm tinh bột, ete, xenlulo, dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O).
Phương pháp tuyển nổi là kỹ thuật hiệu quả để tách các tạp chất rắn hoặc lỏng không tan ra khỏi pha lỏng, thường được áp dụng trong xử lý nước thải để loại bỏ chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Ưu điểm nổi bật của tuyển nổi so với phương pháp lắng là khả năng loại bỏ hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, giúp tiết kiệm thời gian xử lý Sau khi các hạt nổi lên bề mặt, chúng có thể dễ dàng được thu gom bằng thiết bị vớt bọt.
Quá trình tuyển nổi diễn ra khi các bọt khí nhỏ, thường là không khí, được sục vào pha lỏng Các bọt khí này kết dính với hạt, và khi lực nổi của chúng đủ mạnh, hạt sẽ cùng nổi lên bề mặt Kết quả là các hạt sẽ tập hợp lại thành các lớp bọt có hàm lượng hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
Sau khi xử lý sinh học, phần lớn vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt, với số lượng giảm xuống còn 5% trong các công trình sinh học nhân tạo như Aerophin hay Aerotank, và chỉ còn 1-2% trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc Tuy nhiên, để tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần được khử trùng bằng các phương pháp như chlor hóa, ozon hóa, điện phân hoặc tia cực tím.
3.2.3.1 Phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Chlor hoá
Clor được thêm vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi, với lượng Clor 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, Clor phải được trộn đều với nước và thời gian tiếp xúc tối thiểu là 30 phút trước khi xả ra nguồn Hệ thống Clor hoá nước thải bao gồm thiết bị Clorato, máng trộn và bể tiếp xúc, trong đó Clorato chuyển Clor hơi thành dung dịch Clor Thiết bị Clorato được chia thành hai nhóm: nhóm chân không và nhóm áp lực Clor hơi được vận chuyển đến trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp, và cần có kho lưu trữ cho các banlon này Phương pháp sử dụng Clor hơi ít phổ biến hơn.
3.2.3.2 Phương pháp Clor hoá nước thải bằng Clorua vôi
Hệ thống này được áp dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1000 m³/ngày, bao gồm các công trình và thiết bị như thùng hòa trộn, chuẩn bị dung dịch Clorua vôi, thiết bị định lượng, máng trộn và bể tiếp xúc.
Clorua vôi được hòa trộn sơ bộ trong thùng hòa trộn để đạt dung dịch 10-15%, sau đó được chuyển sang thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôi với liều lượng xác định vào hòa trộn với nước thải Trong các thùng trộn, Clorua vôi được khuấy đều với nước cấp bằng cánh khuấy gắn với trục động cơ điện.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 21 1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên
Phương pháp xử lý sinh học là kỹ thuật sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải Các vi sinh vật này tiêu thụ hợp chất hữu cơ và khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng, đồng thời tạo ra năng lượng Trong quá trình này, chúng hấp thụ chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, dẫn đến sự gia tăng sinh khối Quá trình phân hủy chất hữu cơ do vi sinh vật thực hiện được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Xử lý sinh học có thể diễn ra trong điều kiện hiếu khí (có oxy) hoặc kỵ khí (không có oxy).
Phương pháp xử lý sinh học là giải pháp hiệu quả để làm sạch triệt để nước thải có chứa chất hữu cơ hòa tan hoặc phân tán nhỏ Thông thường, phương pháp này được áp dụng sau khi đã loại bỏ các tạp chất thô có trong nước thải.
Quá trình xử lý sinh học gồm các bước
- 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.
3.3.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiên người ta xử lí nước thải trong ao, hồ( hồ sinh vật) hay trên đất (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc…).
Hồ sinh học, bao gồm các ao hồ tự nhiên và nhân tạo, được sử dụng để xử lý nước thải thông qua phương pháp sinh học Trong hồ, vi sinh vật như vi khuẩn và tảo thực hiện quá trình oxy hóa các chất hữu cơ, tương tự như cách làm sạch nguồn nước mặt Oxy trong hồ được cung cấp từ quá trình quang hợp của rêu tảo, giúp duy trì sự cân bằng sinh thái và cải thiện chất lượng nước.
Hồ Thuận An 1 tại An Giang cần duy trì sự cân bằng sinh thái để hoạt động hiệu quả, trong đó vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc oxy hóa các chất hữu cơ Rong tảo sẽ tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon được sinh ra từ quá trình phân huỷ Để hồ hoạt động bình thường, cần giữ pH và nhiệt độ ở mức tối ưu, với nhiệt độ không được thấp hơn 6°C.
Theo bản chất của quá trình sinh hoá, hồ sinh vật được phân loại thành ba loại chính: hồ hiếu khí, hồ sinh vật tuỳ tiện (Faculative) và hồ sinh vật yếm khí.
Hồ sinh vật hiếu khí
Quá trình xử lý nước thải diễn ra trong môi trường giàu oxy, được cung cấp qua mặt thoáng, nhờ vào quang hợp của tảo hoặc thông qua hệ thống thiết bị cấp khí để làm thoáng cưỡng bức Độ sâu của hồ sinh vật hiếu khí thường dao động từ 0,5 đến 1,5 mét.
Hồ sinh vật tuỳ tiện
Hồ sinh vật tùy tiện có độ sâu từ 1,5 đến 2,5m, nơi diễn ra hai quá trình quan trọng: oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ Trong môi trường này, vi khuẩn và tảo tương tác với nhau, đóng vai trò then chốt trong việc chuyển hoá các chất.
Hồ sinh vật yếm khí:
Hồ xử lý nước thải có độ sâu trên 3m, chứa hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí, thực hiện nhiều phản ứng hoá sinh học để phân huỷ các hợp chất hữu cơ phức tạp thành chất đơn giản hơn Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể đạt tới 70% Tuy nhiên, nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn còn BOD cao, do đó loại hồ này chủ yếu được áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và thường là hồ bậc 1 trong hệ thống xử lý nhiều bậc.
3.3.1.2 Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc
Cánh đồng tưới là những khu vực canh tác có khả năng tiếp nhận và xử lý nước, ánh sáng mặt trời và không khí Dưới tác động của hoạt động sống thực vật, chất thải được hấp thụ và giữ lại trong đất, sau đó được các vi khuẩn phân hủy thành các chất đơn giản cho cây trồng hấp thụ Nước thải thấm vào đất, một phần được cây sử dụng, phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước, bổ sung cho nguồn nước hoặc ra sông.
3.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 3.3.2.1 Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo dùng để xử lý nước thải, trong đó nước được lọc qua vật liệu rắn có lớp màng vi sinh vật Các thành phần chính của bể lọc sinh học bao gồm: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, cùng với hệ thống phân phối khí cho bể lọc.
Quá trình oxy hóa chất thải trong bể lọc sinh học diễn ra mạnh mẽ hơn so với cánh đồng lọc, với sự tham gia của màng vi sinh vật và xác vi sinh vật chết Nước thải được tách khỏi các chất rắn trong bể lắng lần hai Để duy trì quá trình oxy hóa sinh hóa ổn định, oxy được cung cấp cho bể lọc thông qua thông gió tự nhiên hoặc nhân tạo Vật liệu lọc trong bể lọc sinh học có thể bao gồm nhựa plastic, xỉ vòng gốm và đá granit.
Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể có dạng hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng, bể lọc sinh học nhỏ giọt làm việc theo nguyên tắc sau:
Nước thải sau bể lắng đợt 1 được đưa vào thiết bị phân phối, tưới đều lên toàn bộ bề mặt bể lọc Sau khi lọc, nước thải chảy vào hệ thống thu nước và được dẫn ra khỏi bể Oxy được cung cấp chủ yếu qua các lỗ xung quanh thành bể.
Bể sinh học nhỏ giọt sử dụng vật liệu lọc chủ yếu là các hạt cuội và đá với đường kính từ 20 đến 30 mm Tải trọng nước thải của bể dao động từ 0,5 đến 1,5 m³/m³ vật liệu lọc/người Chiều cao lớp vật liệu lọc đạt từ 1,5 đến 2m, mang lại hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu chuẩn BOD lên đến 90% Hệ thống này phù hợp cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1000 m³/người.
Bể lọc sinh học cao tải
Bể lọc sinh học cao tải được thiết kế và quản lý khác biệt so với bể lọc sinh học nhỏ giọt, với nước thải được tưới lên bề mặt bể thông qua hệ thống phân phối phản lực, giúp tối ưu hóa hiệu suất lọc.
Một số công nghệ xử lý nước thải thủy sản ở Việt Nam
3.4.1 Hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp đông lạnh Việt Thắng, Nha Trang
GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Beồ gom buứn Máy thổi khí
Dd khử trùng buứn buứnSong chắn rác bùn
Hình 3.3 Hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp đông lạnh Việt Thắng
3.4.2 Hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp chế biến thủy sản Ngô Quyền, Rạch Giá, Kiên Giang, công suất 520 m 3 /ngày đêm
GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
SVTH : Phan Văn Dũng Trang 28
Máy ép bùn Beồ hieỏu khớ
Sân phơi cát Song chắn rác
Máy thổi khí buứn buứn buứn
3.4.2 Hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp chế biến thủy sản Ngô Quyền, Rạch Giá, Kiên Giang, công suất 520 m 3 /ngày đêm
Hệ thống xử lý nước thải công ty chế biến thủy sản xuất khẩu Nha
Bể chứa bùn buứn buứn
Hình 3.5 Hệ thống xử lý nước thải công ty chế biến thủy sản xuất khẩu Nha
Hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp đông lạnh thủy hải sản Cofidec 31 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Hình 3.6 Hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp đông lạnh thủy hải sản Cofidec
CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ
Đề xuất và lựa chọn phương án xử lý
Dựa vào đặc điểm, nồng độ ô nhiễm và kết quả nghiên cứu thực nghiệm, quy trình công nghệ xử lý nước thải cho xí nghiệp chế biến thủy sản Thuận An I, An Giang được đề xuất như sau.
Sơ đồ công nghệ đề xuất : phương án 1
GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Nguồn tiếp nhận Hóa chất khử trùng
Ghi chuù: Đường nước Đường bùn Đường khíBùn thải
GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Beồ laộng 1 Bể vớt dầu mỡ
Bể khử trùng Hóa chất khử trùng
Ghi chuù: Đường nước Đường bùnBùn thải
Tính toán các công trình đơn vị
Các thông số thiết kế
Yêu cầu sau xử lý đạt tiêu chuẩn
Thuyeỏt minh quy trỡnh coõng ngheọ
Nước thải từ khu sản xuất được dẫn qua cống thoát nước và hố thu gom, nơi loại bỏ rác và tạp chất lớn hơn 16 mm Sau đó, nước thải được bơm vào bể điều hoà để ổn định lưu lượng và nồng độ trong 4 giờ, với hệ thống xáo trộn bằng khí nén Tiếp theo, nước thải chảy vào bể lắng đứng đợt 1, nơi các tạp chất thô không hòa tan lắng xuống đáy bể nhờ trọng lượng riêng Sau 2,6 giờ, nước thải được chuyển sang bể tuyển nổi, nơi các bọt khí giúp loại bỏ cặn lơ lửng và khó lắng, trước khi tiếp tục chảy vào bể aerotank.
Tại bể Aerotank, nước thải được trộn với bùn hoạt tính từ bể lắng đợt 2, cùng với oxy từ máy thổi khí, để oxy hóa các chất hữu cơ dễ bị phân hủy Quá trình hiếu khí diễn ra nhằm loại bỏ các tạp chất trong nước thải.
Chất hữu cơ CO2 + H2O + Vi sinh vật mới
Sau thời gian làm việc là 7 giờ, nước thải sẽ được chảy vào bể lắng đứng đợt
2 Tại bể này, lượng bùn cặn sẽ lắng xuống và được bơm vào sân phơi bùn, một phần lượng bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể Aerotank đảm bảo lượng vi sinh trong bể Sau khi ra khỏi bể lắng đứng đợt 2, nước thải sẽ được khử trùng bằng chlorua và được tiếp xúc với thời gian lưu nước là 30 phút Sau khi ra khỏi bể tiếp xúc khử trùng, nước thải đạt tiêu chuẩn loại B, được xả vào nguồn tiếp nhận Tại
Sân phơi bùn sẽ thu gom nước tuần hoàn và bơm về hố xử lý nước thải Bùn sau khi phơi sẽ được vận chuyển đến bãi đổ.
Để đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc cho các công trình, cần giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn như vỏ tôm, vẫy cá và xương Việc này giúp tránh nghẹt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn.
Theo tài liệu “Xử lý nước thải_Lâm Minh Triết&Trần Hiếu Nhuệ năm 1978” thì song chắn rác được tính như sau:
- Chiều sâu lớp nước trong mương đặt song chắn được lấy bằng chiều sâu lớp nước trong mương dẫn h1 = 0,03 m
- Số khe hở n giữa các thanh song chắn rác được xác định theo công thức: q = W.vs = b.n.h1.vs n v s h b q
Trong đó: qmax : Lưu lượng tối đa của nước thải , m 3 /s qmax=0,007 m 3 /s. b : Chiều rộng khe hở giữa các thanh , chọn b = 0,016m
W : Tiết diện ướt của song chắn , m 2 vs : Tốc độ nước qua song chắn rác , m/s Chọn vs = 0,7 m/s h1 : Chiều sâu lớp nước qua song chắn ,m Chọn h1 = 0,03 m
Công thức trên không tính tới độ thu hẹp của dòng chảy khi dùng cào Để tính tới độ thu hẹp ta dùng hệ số k0 = 1,05
= 0 , 016 0 , 007 0 , 03 0 , 7 1,05 ,8 21 khe Chiều rộng tổng cộng của song chắn là :
Bs = s.( n – 1) + b.n Trong đó : s: Chiều dầy mỗi thanh Ta chọn thanh hình chữ nhật với s = 0,008m
Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
Tổn thất áp lực qua song chắn được xác định bằng công thức hs = 2 v g 2 K, trong đó v là tốc độ nước chảy trong mương trước song chắn, với giá trị v tối đa là 0,7 m/s.
K: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do vướng mắc rác.
= 3,36 0,7 – 1,32 = 1,032 g : Gia tốc trọng trường , g= 9,82 m/s 2 : Hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn rác, phụ thuộc vào hình dạng, tiết diện của thanh.
: Góc nghiêng đặt song chắn, = 60 0 s : Chieàu daày moãi thanh, s = 0,008m b : Chiều rộng mỗi khe hở, b = 0,016m
: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của song chắn rác Chọn 2,42 (theo “bảng 4-1, trang 69” tài liệu Xử lý nước thải_Lâm Minh Triết&Trần
4 sin60 0 = 0,83 Tổn thất áp lực được xác định như sau : hs = 0,83 2 0 9 , 7 , 81 2 1,032 = 0,21m Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác là :
Trong đó : h1 : Chiều sâu lớp nước qua song chắn , m , h1 = 0,3m hs : Tổn thất áp lực của song chắn , hs = 0,021m hbv : Chiều sâu bảo vệ , chọn hbv = 0,3m.
Hình 4.1 Song chắn rác Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác là :
Thuận An 1 An Giang l1 : Chiều dài trước song chắn ,
L B s k m l2 : Chiều dài sau song chắn
(Với H là chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn và 60 0 là góc nghiêng đặt song chaén)
Bảng 4.1 Các thông số thiết kế song chắn rác
Teõn thoõng soỏ ẹụn vũ Soỏ lieọu thieỏt keỏ
Chiều dài mương đặt song chắn m 0,63
Chiều sâu mương đặt song chắn m 0,35
Tổn thất áp lực qua song chắn m 0,21
Giúp các công trình sau không phải thiết kế âm sâu dưới đất.
Kích thước hố thu nước L x B x H = 2m x 1m x 1,5m
Bơm nước thải vào bể điều hoà
: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 , chọn = 0,8
Chọn máy bơm có công suất : 0,45 (kW)
Chọn 2 bơm, mỗi bơm có công suất 1Hp.
Bảng 4.2 Các thông số thiết kế hố thu gom
Tên thông số Đơn vị Kích thướt
Chức năng của bể điều hòa là kiểm soát cả lưu lượng và chất lượng nước thải, nhằm giảm thiểu biến động về lưu lượng và nồng độ chất thải, từ đó đảm bảo hoạt động ổn định cho các công trình xử lý phía sau Để xác định dung tích bể điều hòa, cần có dữ liệu về độ biến thiên lưu lượng nước thải theo từng khoảng thời gian trong ngày và lưu lượng trung bình hàng ngày Tuy nhiên, do không có điều kiện khảo sát cụ thể về độ biến thiên lưu lượng nước thải của nhà máy, chúng ta chỉ có thể tính toán dung tích bể điều hòa một cách gần đúng.
Lưu lượng nước thải trung bình Q = 400 m 3 /ngày và trạm xử lý nước thải hoạt động liên tục 24/24 giờ.
Chọn thời gian lưu nước xáo trộn tại bể t = 6h.
Thể tích Bể điều hoà:
V = Qh tb x t = 16,67 x 6 = 100,2 m 3 Trong đó: tb
Q h : Lưu lượng giờ lớn nhất, m 3 /h t: Thời gian lưu nước (t = 4÷ 8h), ta chọn t = 6h Diện tích Bể điều hoà xác định:
Chọn chiều sâu Bể điều hoà h = 4,5 m.
Chọn chiều cao bảo vệ là 0,5m.
Vậy chiều cao tổng cộng:
H = 4,5 + 0,5 = 5 m Thể tích thực bể điều hoà:
Lượng khí cấp cho bể:
R: tốc độ nén khí tại bể điều hoà, chọn R lít/m 3 phút = 0,015 m 3 / m 3 phuựt(m 3 theồ tớch).
Vdh: Thể tích bể điều hoà, m 3
Vận tốc khí trong ống: v = 6 ÷ 9 m/s
Tieỏt dieọn oỏng phaõn phoỏi khớ chớnh: mm v m
Trong bể bố trí 4 đường ống nhánh phân phối khí, cách thành bể 0,5m, cách đáy 0,2m.
Khoảng cách giữa các ống nhánh: n m l B 0 , 9
Tiết diện ống khí nhánh: v m
Qk: Lưu lượng khí trên ống nhánh, Qnhánh = 0 , 4 03 0 , 0075 m 3 /s Đường kính các lỗ phân phối khí vào bể điều hòa : dlỗ = 2 – 5 mm Chọn dlỗ = 5mm
Vận tốc khí qua lỗ phân phối khí: Vlỗ: 15 – 20 (m/s) Chọn Vlỗ = 15 mm.
Lưu lượng khí qua 1 lỗ phân phối:
Soá loã treân 1 oáng: 0 , 0075 1 , 06 3600 25 , 47 lo ong q
Số lỗ trên 1m chiều dài ống: n 3 26 , 5 7 , 43 8 lỗ
Máy thổi khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí được xác định theo công thức:
H0 = hd + hc + hf + H = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9mTrong đó:
Tổn thất áp lực dọc theo chiều dài ống và tại các điểm uốn, khúc quanh không vượt quá 0,5m hf, trong khi tổng tổn thất qua các lỗ phân phối tương ứng với chiều cao ngập nước của Bể điều hòa, H = 4m Áp lực của máy thổi khí được tính theo đơn vị Atmotphe.
Công suất của máy thổi khí:
G: Khối lượng của dòng khí, kg/s s kg Q
Qk: Lưu lượng không khí, Qk = 0,03m 3 /s
: Khối lượng riêng không khí, 1 , 3 kg / s R: Hằng số lý tưởng, R = 8,314 KJ/Kmol 0 K T: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí t = 27 0 C T = 27 +273 = 300 0 K
P1: Aùp suất tuyệt đối không khí đầu vào, P1 = 1atm
P2:Áp suất tuyệt đối không khí đầu ra, P2 = Pm + 1 = 0,48 + 1 = 1,48 atm.
k n k k: Hệ số đối với không khí, k = 1,395 e: hiệu suất của máy ép khí, n = 0,7 ÷ 0,9, chọn e = 0,8 kW
Bơm nước thải Đường ống dẫn nước: v m
chọn ống PVC ị90 mm v: Vận tốc chạy trong ống, chọn v = 1,5 m/s Q: Lưu lượng nước thải, Q = 16,67 m 3 /h = 4,6.10 -3 m 3 /s Coâng suaát bôm:
Q: Lưu lượng nước thải, Q = 400 m 3 /h = 4,6.10 -3 m 3 /s H: Chiều cao cột áp, H = 10m
: Hiệu suất máy bơm, chọn 0 , 8 Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán)
Nthực = 1,2 x N = 1,2 x 0,53 = 0,672kW Chọn 2 bơm, mỗi bơm có công suất 1 Hp.
Bảng 4.3 Các thông số thiết kế bể điều hòa
Thông số Đơn vị Giá trị
+ Chiều cao + chiều cao bảo vệ
Tiết diện ống khí nhánh
Tieỏt dieọn oỏng phaõn phoỏi khớ chớnh Đường ống dẫn nước m m m m m m
Khử phần lớn chất rắn lơ lửng giúp giảm tải lượng chất hữu cơ, từ đó đảm bảo điều kiện hoạt động tối ưu cho các công trình đơn.
Thuận An 1 An Giang vị phái sau Qua đó cũng khử được một phần hàm lượng đáng kể N, P có trong nước thải.
Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng:
Trong đó: v: Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng. v = 0,0285 (m/phuùt) = 0,000475(m/s) Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm:
Trong đó: vtt: Tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 (mm/s) (điều 6.5.9 TCXD – 51 – 84)
Diện tích tổng cộng của bể lắng:
4 = 3,6 (m) Đường kính ống trung tâm:
d F m Đường kính ống loe: dloe = 1,35.dtt = 1,35 0,55 = 0,743m = 0,74m Đường kính tấm chắn: dchaén = 1,3.dloe = 1,3 0,743 = 0,966m = 0,97m Đường kính hố thu bùn:d = (20 – 25%)D chọn d = 0,5m
Chiều sâu hữu ích bể lắng H = 3m.
Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,6m.
Chieàu cao hoỏ thu buứn hh = 0,4 m.
Chiều cao lớp trung hoà hth = 0,2m.
Chiều cao an toàn hbv = 0,5m.
Vậy chiều cao tổng cộng bể lắng đợt I:
Htc = H + hb + hh + hbv + hth = 3 + 0,6 + 0,4 + 0,5 +0,2 = 4,7 m Chieàu cao oáng trung taâm: h = 60%H = 60% x 3m = 1,8m Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng:
Thời gian lưu nước: h h m m Q t V TB h
Tải trọng máng tràn: ngày m m ngày m m m ngày m D
Tính máng thu nước và máng răng cưa
Vận tốc trong máng : Vm = 0,6 0,7 m/s
Chọn Vm = 0,7m/s Diện tích mặt cắt ướt của dòng chảy trong máng:
Thuận An 1 An Giang Đường kính trong máng thu nước bằng 0,8 đường kính bể d = 0,8 x D = 0,8 x 3,6 = 2,88 m Chiều cao hmáng = 0,3 m
Chiều dày thành máng bằng bêtông cốt thép, b = 0,1m Đường kính ống dẫn nước vào:
Tính máng răng cưa Đường kính máng răng cưa bằng 0,8 đường kính bể
Dmáng = 0,8 x D = 0,8 x 3,6 = 2,88 m Chiều dài máng răng cưa: l Dmáng 3 , 14 2 , 88 9 , 04 m
Chọn 4 răng cưa / 1m chiều dài, vậy ta có 36 răng cưa
Lưu lượng nước qua 1 khe là: khe h n m q Q
Trong đó q: Lưu lượng nước qua mỗi khe.
H: Chiều cao lớp nước qua khe.
Cd: Hệ số lưu lượng Cd =0,6 Giải phương trình trên ta được H = 0,025(m) = 25(mm).
Vậy chọn chiều cao của mổi khe là 75 (mm).
Chiều cao tổng cộng máng răng cưa 260(mm).
Vật liệu làm máng răng cưa là inox 2,5mm.
Tốc độ quay thanh gạt: phút vòng/ 05 , 0 02 ,
Chọn tốc độ 0,03 vòng/phút theo tài liệu "Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải" của TS Trịnh Xuân Lai Đáy bể lắng được thiết kế nghiêng với độ dốc i = 0,09.
Hiệu quả khử SS và BOD: bT a
Trong đó: a, b: Hệ số thực nghiệm tra bảng 4-5 (tài liệu Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai)
Lượng cặn lắng theo trọng lượng khô:
Mbuứn = Q h tb x SS x RSS = 16,67 x 300 x 0,58 = 2,9 kg/h Thể tích bùn cặn sinh ra trong 1 giờ:
: Tỉ trọng của cặn lắng ở Bể lắng 1(theo tài liệu Tính toán thiếtkế các công trình xử lý nước thải NXB – Xây dựng TS Trịnh Xuân Lai)
: Khối lượng riêng của nước ở 20 0 C
Cbùn = 5%: Nồng độ của cặn lắng ở bể lắng1
Thể tích phần chứa bùn:
Vbuứn = 3 , 6 4 3 , 14 0 , 7 1,98 m 3 Thời gian lưu bùn: t = 0 1 , , 98 29 6 , 82 h Chọn thời gian xả bùn là 30 phút
Lưu lượng bùn xả phút m
Bùn được bơm ra với vận tốc khoảng 1-2 m/s. Đường kính ống thu bùn: mm v m
Hàm lượng SS còn lại:
SS = 300 – 300 x 60% = 120 mg/l Hàm lượng BOD5 còn lại:
BOD5 = 767 – 767 x 36% = 490,88 mg/l Hàm lượng COD còn lại:
Bảng 4.4 Các thông số thiết kế bể lắng I
Thông số Đơn vị Kích thướt Đường kính bể m 3,6 Đường kính bể m 0,55 Đường kính ống loe m 0,74 Đường kính tấm chắn m 0,97
Chiều cao tổng cộng bể m 4,7
Chieàu cao oáng trung taâm m 1,8 Đường kính ống dẫn nước m 0,09
Tính áp lực hoạt động trong bồn áp lực
Bảng 4.5 Các thông số tính toán bể thuyể nổi
Thoâng soá Đơn vị Khoảng giá trị
Tải trọng bề mặt l/m 2 phút 8 – 160
Thời gian lưu nước bồn áp lực phút 1 - 3
Tính áp lực nén trong bình P
Tỉ số khí/chất rắn A/S = 0,03 mg khí /mg chất rắn đạt hiệu quả tối ửu. Độ hòa tan của không khí sa ,4 ml/l.
Tỉ số bảo hòa f = 0,5. Ơû tải trọng bề mặt tuyển nổi 48 m 3 /m 2 ngày đạt hiệu quả khử cặn lơ lửng 90%, khử dầu mỡ đạt 85%.
34 , 2 p atm = 174,6 kPa Thể tích cột áp lực:
Chọn chiều cao cột áp H = 2m Vậy đường kính cột áp lực:
Bình làm bằng thép, có van an toan xả khí dư.
Thời gian lưu nước trong bồn áp lực:
Chọn bể tuyển nổi hình tròn.
Chọn thời gian lưu nước: 40 phút.
Theồ tớch beồ tuyeồn noồi:
Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3m.
Chieàu cao phaàn thu buứn: htb = 0,6m.
Dieọn tớch beồ tuyeồn noồi:
F V m 2 Đường kính bể tuyển nổi:
Kiểm tra lại thời gian lưu nước: t = V Q 2 16 , 8 , 67 4 60 40 , 3 phuùt.
Lưu lượng khí cần phut l S
Lượng khí dùng để bão hòa thường là 70%
S: lượng cặn lấy ra trong 1 phút, tính bằng gam phút phút g h m m l l g
Chọn máy bơm gió Q 9 l / phút ; p 280 , 5 kPa
Tính toán máy bơm nước cho bình áp lực Áp suất cần thiết là p 2 , 36 atm 24 mH 2 O Đối với máy bơm nước cho bình áp lực H 50 m Chọn H = 50m.
Lưu lượng bơm tuần hoàn Q th Q / 3 400 / 3 m 3 / h
: Là khối lượng riêng của nước = 1000 kg/m 3
H: Là cột áp của bơm, mH2O H = 30m hay 3atm.
: Là hiệu suất máy bơm, thường từ 0,6 – 0,93 Chọn = 0,6. Công suất thực của máy bơm:
: Là hệ số an toàn của bơm, với:
Hàm lượng COD sau tuyển nổi:
Hàm lượng BOD sau tuyển nổi:
Hàm lượng SS sau tuyển nổi:
126 (1 – 0,9) = 12,6 mg/lChọn máng tràn có bề rộng 0,3m. m D d máng 2 0 , 3 2 , 3 2 0 , 3 1 , 7
Tải trọng máng tràn: ngày m d m a Q mang tb 74 , 9 /
Chọn chiều cao của mổi khe là 75 (mm).
Chiều cao tổng cộng máng răng cưa 260(mm).
Khoảng cách giữa 2 khe 60 (mm).
Vật liệu làm máng răng cưa là inox 2,5mm.
Tính toán đường ống dẫn nước
Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v 1 m / s
Lưu lượng nước thải Q 16 , 67 m 3 / h Đường kính ống chính là: v m d Q 0 , 077
Chọn ống thép không rỉ, đường kính trong dt = 80mm. Đường kính ống tuần hoàn: m d 0 , 042
Chọn ống thép không rỉ, đường kính trong dt = 42mm.
Tính toán ống dẫn bùn
Hiệu suất bể tuyển nổi khử chất rắn lơ lửng (SS) đạt 90%, tức là 10% chất rắn lơ lửng sẽ được tuyển nổi hoặc lắng xuống đáy bể, trong khi 50% còn lại vẫn lơ lửng trong nước thải đầu ra Giả sử có 10% cặn lơ lửng trong nước thải không được tuyển nổi mà lắng xuống, sẽ tạo thành bùn cặn Khối lượng chất rắn lơ lửng lắng sẽ được tính theo công thức: ngày kgSS l mg ngày m.
Cặn tươi thường có hàm lượng chất rắn là TSv = 3,4% khối lượng riêng của cặn tươi 1,0072kg/l.
Thể tích bùn tươi cần xử lí mỗi ngày: ngày l m kgcan kgcan kgSS ngày
Chọn vận tốc bùn chảy trong ống là 1m/s.
Chọn thời gian rút bùn là 10 phút, sau một ngày rút bùn 1 lần.
Đường kính ống thu bùn: phút m m v
Chọn ống thép không rỉ với đường kính trong là 0,055mm để đảm bảo độ bền và chất lượng Đối với hệ thống dẫn váng nổi, sử dụng ống dẫn có đường kính 55mm để kết nối với bể chứa váng nổi, tương tự như ống dẫn cặn lắng.
Tính toán vật liệu làm thép cho bồn áp lực
Bồn áp lực làm việc với áp suất trong
Vật liệu làm bồn áp lực: thép CT3
Các trị số của thép: Ứng suất kéo k 380 10 6 N / mm 2 Ứng suất chảy c 240 10 4 N / mm 2 Heọ soỏ hieọu chổnh: 1
Tốc độ gỉ: 0,006mm/năm ( C a 1 10 3 , C b 0 ) Áp suất cho phép của thép
Với n k ,n c : Hệ số an toàn; n k 2 , 6 ; n c 1 , 5 ; 1
Vậy ta chọn áp suất cho phép 146.10 6 N/mm 2 Áp lực của bồn áp lực P 1 2 , 36 atm 0 , 229 10 6 N / mm 2 Áp lực thủy tĩnh P 2 gH
: Khối lượng riêng của nước, 1000 kg / m 3 g : Gia tốc trọng trường, g 9 , 81 m / s 2
H : Chiều cao cột nước bồn áp lực, H 5 , 4 m Áp suất tính toán bồn áp lực:
Chiều dày bồn áp lực:
C a : Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học, C a 1 mm
C b : Hệ số bổ sung do ăn mòn cơ học, C b 0 mm
C c : Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo lắp ráp, C c 0 mm
C b : hệ số bổ sung để qui tròn kích thước, C 0 3 , 33 mm mm
Công thức chỉ đúng khi:
Chiều dày đáy và nắp:
Chọn vật liệu làm đáy và nắp cùng loại vật liệu làm thân.
Chọn đáy và nắp có dạng elip tiêu chuẩn Với D = 500mm.
Đối với đáy elip tiêu chuẩn R t D t 500 mm
Chiều dày đáy và nắp mm
Tương tự như khi tính bề dày thân: mm
S'0,6713,335Bề dày đáy và nắp cần thỏa mãn:
Kiểm tra áp suất dư cho phép tính toán:
Bảng 4.6 Các thông số thiết kế bể tuyển nổi
Thông số Đơn vị Kích thướt (số lượng)
Chiều cao + bảo vệ m 2,8 Đường kính bể m 2,3 Đường kính ống dẫn nước chính m 0,08 Đường kính ống nước tuần hoàn m 0,042
Bể lắng 2 và bể Aerotank có mối liên hệ chặt chẽ và được coi là hai bộ phận không thể tách rời trong hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ bùn hoạt tính Vì vậy, quá trình tính toán cho cả hai bể cần được thực hiện đồng thời để đảm bảo hiệu quả hoạt động của toàn bộ công trình.
Các thông số đầu vào của bể aerotank:
Yêu cầu đối với nước xả ra nguồn (sau bể lắng 2) theo tiêu chuẩn
(Dựa vào sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước
Ta chọn các thông số thiết kế bể Aerotank như sau:
Bảng 4.7 Các thông số tính toán bể aerotank
Nồng độ bùn trong bể So = 400mg/l
Hàm lượng bùn hoạt tính sinh ra trong bể aerotank
MLVSS = 3000mg/l (MLVSS chọn bằng 2800-4000mg/l) Hàm lượng bùn tuần hoàn 8000 mgVSS/l (nồng độ bùn tuần hoàn thường 4000 – 12000mg/l) Thời gian lưu bùn trung bình trong bể aerotank
Hàm lượng BOD20 trong nước thải đầu ra 65%
Hàm lượng vi sinh đầu vào Xo = 0
Hệ số sản lượng Y = 0,5mg bùn/ mg BOD5 bị tiêu thụ bởi vi sinh (Y thường từ 0,4
– 0,8) Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,06/ngày
Tính nồng độ BOD 5 hoà tan trong nước thải đầu ra
BOD5 (ra) = BOD5 (hoà tan trong nước đầu ra)+BOD5 (của chất lơ lửng đầu ra)
BODL = 30mgSS/l ×1,42mg BOD20/mgSS × 0,65mg SS phaân huûy = 27,7mg/l BOD5 = 0,68 x BODL = 0,68 x 27,7 mg/l = 18,8 mg/l
BOD5 hoà tan dòng ra:
Hiệu quả xử lý BOD5 tính theo tổng cộng:
Xác định thể tích bể aerotank
Y: Hệ số sản lượng tế bào, đây là một thông số động học xác định bằng thực nghiệm Ở trên ta đã chọn Y = 0,6mg VSS/mg BOD5.
So: Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aerotank.
S: Hàm lượng BOD5 hoà tan của nước thải ra khỏi bể âerotank X: Hàm lượng chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính (MLVSS).
Kd: Hệ số phân hủy nội bào – đây cũng là thông số động học được xác định bằng thực nghiệm, chọn Kd = 0,06 ngày -1
Từ trên ta suy ra:
Thời gian lưu nước trong bể Aerotank h ngày ngày m m Q
Tính toán đường ống dẫn nước vào bể:
Vận tốc nước chảy trong ống chọn 0,7m/s (0,6 – 0,9m/s) Lưu lượng nước thải theo giờ là 12,5m 3 /h Đường kính ống dẫn nước: mm v m d Q nuoc 0 , 091 90
Chọn ống dẫn nước PVC ị 90
Chọn chiều cao hữu ích H 4 , 5 m ; h bv 0 , 5 m
Theồ tớch thieỏt keỏ cho beồ aerotank : L x B x H tc = 7 x 5,3 x 5 = 185,5m 3
Lưu lượng bùn dư cần xả bỏ mỗi ngày
Hệ số sản lượng quan sát Y obs mg k mg
Lượng bùn gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS: ngày kgVSS kg g
Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra mỗi ngày ngày
Lượng bùn dư cần xử lí mỗi ngày
Lượng bùn dư cần xử lí = Tổng lượng bùn – lượng SS trôi ra khỏi lắng 2
Lượng bùn xả thải ra khỏi hệ thống:
Xuất phát từ công thức: e w r c Q X QX
Vr: Theồ tớch beồ aerotank.
X: Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể X = 3000mg VSS/l.
Xe: Nồng độ sinh khối đầu ra, giả sử sau lắng 2, SS giảm 80% l mg
Qw: Lưu lượng bùn thải.
Q: Lưu lượng nước xả tại nguồn.
Lưu lượng bùn tuần hoàn
Lập cân bằng vật chất
Qr: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn.
Xo: Hàm lượng cặn lơ lững đầu vào Aerotank.
X: Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank.
Xr: hàm lượng của lớp bùn lắng hoặc bùn tuần hoàn.
X o : Thường rất nhỏ nên coi như X o = 0.
Tỉ số tuần hoàn bùn
Lưu lượng bùn tuần hoàn: h m ngày m Q
Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể aerotank
Tải trọng thể tích LBOD ngày m kgBOD ngày l mgBOD V
Tổ soỏ F/M: ngày mgVSS mgBOD X
Lượng oxy cung cấp cho bể aerotank
Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lí BODL ở 20 o C ngày kgO f P
Lượng oxy chọn nhiệt độ nước thải là 30 o C ngày
Cs20 = 9,08mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20 o C.
Cs30 = 7,94mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 30 o C.
Cl = 2 mg/l nồng độ oxy duy trì trong bể aerotank.
Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm trong nước thải phụ thuộc vào hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng và hình dáng kích thước bể Giá trị của hệ số này nằm trong khoảng từ 0,6 đến 0,94, và được chọn là 0,8.
: Hệ số hiệu chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối Đối với nước thải, 1
Lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể t kk
Lượng oxy thực tế cần cung cấp cho bể là 3,6 kg O2/ngày Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối được xác định, với độ sâu ngập nước của thiết bị là 4 m và chiều sâu bể là 5 m.
(Tra bảng 7-1, trang 112 “ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải” - Trònh Xuaân Lai)
OU = Ou h = 7 4,5 = 31,5(g O2/m 3 ) f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5
Lượng không khí cần thiết cho máy thổi khí phút L ngày m
Kiểm tra lượng khí cấp vào bể Aerotank
Lượng khí cần để khử 1 kg BOD5
Tính toán máy thổi khí cho aerotank Áp lực cần thiết của máy nén khí (tính theo m cột nước) m h h h H