Tổng quan
Địa điểm xây dựng
- Tên: Công ty cổ phần Thực phẩm dinh dưỡng Đồng Tâm
- Giấy phép đầu tư số 4103000028
- Địa chỉ văn phòng công ty : 208 Nguyễn Thái Bình, phường 12, quận Tân Bình,
- Lĩnh vực kinh doanh: Sản xuất chế biến thực phẩm dinh dưỡng
Để đáp ứng nhu cầu phát triển của thị trường và cạnh tranh trong ngành sữa, công ty đã hợp tác với công ty cổ phần sữa Quốc tế nhằm xây dựng nhà máy sản xuất sữa với công suất 400m³/ngày đêm tại huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.
Lịch sử thành lập và phát triển
Ngày 29-3-2000, Công Ty Cổ Phần Thực Phẩm Dinh Dưỡng Đồng Tâm chính thức được thành lập Đến ngày 17-9-2002, công ty thay đổi thương hiệu thành: NUTIFOOD – đánh dấu một bước phát triển mới, khẳng định một quá trình nổi bật, tăng trưởng nhanh và ổn định
Thành công hiện tại của thương hiệu Nutifood đến từ sự kết hợp hài hòa giữa chất lượng sản phẩm được duy trì và cải tiến liên tục cùng với đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp và tận tâm.
Đinh Thị Minh nhấn mạnh rằng để đạt được sự phát triển bền vững, cần có giá cả hợp lý, phù hợp với nhiều tầng lớp xã hội Hệ thống phân phối cần được tổ chức một cách khoa học, cùng với các chương trình quảng bá hiệu quả nhằm xây dựng hình ảnh thương hiệu thành công.
Slogan của Công ty “Vì tương lai Việt” thể hiện cam kết mạnh mẽ trong việc nâng cao "tố chất giống nòi", nhằm phát huy tối đa tiềm năng và thể trạng của con người Việt Nam.
1.2.2 Những thành tích nổi bật
Nutifood không ngừng nỗ lực vì cộng đồng, đổi mới và đa dạng hóa sản phẩm, đặc biệt chú trọng vào chất lượng, điều này đã giúp công ty đạt được nhiều thành tích và giải thưởng nổi bật.
Top 5 Hàng Việt Nam Chất Lượng cao ngành hàng sữa năm 2002, 2003,2004 Giải thưởng Sao Vàng Đất Việt năm 2003
Bằng khen và chứng nhận Top 100 thương hiệu hàng đầu được trao bởi báo Sài Gòn Tiếp Thị, Trung tâm Xúc tiến Thương mại Tp HCM và sự bình chọn của người tiêu dùng Ngoài ra, thương hiệu còn nhận chứng nhận Thương hiệu Việt ưa thích nhất từ báo Doanh nhân Cuối tuần.
Bằng đơn vị có thành tích xuất sắc trong phát triển sản phẩm và thương hiệu tham gia hội nhập kinh tế quốc tế
Nutifood được bình chọn trao giải 20 doanh nghiệp thương hiệu mạnh nhất Việt Nam ngày 14-5-2005.
1.2.3 Các sản phẩm chính của Công ty
Nutifood chuyên sản xuất và kinh doanh các loại thực phẩm dinh dưỡng, bao gồm
Nhóm bột dinh dưỡng dành cho trẻ ăn dặm
Nhóm sữa bột dinh dưỡng
Nhóm sản phẩm dinh dưỡng cao năng lượng
Nhóm sản phẩm dinh dưỡng hỗ trợ điều trị
Nhóm sản phẩm sữa uống tiệt trùng (UHT)
1.2.4 Công nghệ sản xuất sữa
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 11
1.2.4.1 Nguyên nhiên liệu và hóa chất sử dụng a Sữa nguyên liệu
Thành phần hóa học của sữa bao gồm:
- Các protein : 3,52% (Trong đó casein chiếm 3/4)
- Chất khoáng : 0,65% gồm các kim loại như Ca, Mg, K, Na, Zn, Fe, Cu,… Sunfat, bicacbonat và một số chất khác
- Axit : 0,18% gồm axit citric, foocmic, axetic, lactic, oxalic
- Các enzym như proteaza, catalaza, phosphataza, lipaza
- Các vitamin A, C, D, Thiamin, riboflavin… b Nước
- Nước dùng cho quá trình sản xuất sữa
- Tạo hơi, ngưng tụ, cô đặc
- Nước vệ sinh nhà xưởng, thiết bị
- Nước sinh hoạt c Hóa chất
Cleaning agents such as nitric acid and lye, disinfectants like hydrogen peroxide and acetic acid, neutralizing substances including sulfuric and nitric acids, cooling agents such as CFCs and ammonia, along with mineral oil products and fuels, play significant roles in various industrial and household applications.
Nhiên liệu có tác dụng cung cấp nhiệt cho sản phẩm như
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 12
1.2.4.2 Dây chuyền sản xuất sữa kèm dòng thải
Hình 1.1 Quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng [ 2]
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 13
1.3 Vấn đề môi trường tại Công ty
1.3.1 Vấn đề môi trường trong sản xuất sữa
Hình 1.2.Quy trình sản xuất sữa đặc [ 2]
Gia nhiệt sơ bộ,chuẩn hóa thành phần
Nước rửa Đóng hộp Nước rửa Nước thải
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 14
Quá trình sản xuất sữa khô và các sản phẩm từ cacao có thể tạo ra chất thải và khí thải đặc biệt, bao gồm mùi khó chịu từ dây chuyền sản xuất Bên cạnh đó, việc sử dụng chất làm lạnh cũng có nguy cơ rò rỉ, ảnh hưởng đến môi trường.
Các chất làm lạnh có thể bị phát tán trong trường hợp rò rỉ hoặc sự cố Hệ thống lò hơi sử dụng dầu FO, DO là nguồn thải gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, do khi đốt dầu sẽ thải ra các khí ô nhiễm như bụi, tro, muội, và các khí sulfua, đặc biệt là SO2, CO, NOx, cùng với VOC (các chất hữu cơ bay hơi).
Tiếng ồn chủ yếu phát sinh từ quạt thông gió, thiết bị lạnh và từ khâu vận chuyển hàng hoá
* Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí
Quá trình sản xuất sữa bột tạo ra các chất thải đặc biệt, được xử lý hiệu quả bằng túi lọc bụi hoặc máy lọc.
Để ứng phó hiệu quả với sự cố rò rỉ chất làm lạnh như CFC và amoniac, cần thiết lập một kế hoạch hành động rõ ràng Nếu sử dụng CFC hoặc HCFC làm chất làm lạnh, hãy tuân thủ các hướng dẫn cụ thể từ Cục bảo vệ môi trường Thụy Điển về "Các thiết bị làm lạnh và bơm nhiệt sử dụng CFC/HCFC".
Phế thải bao gồm một lượng lớn chất hữu cơ, sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất, nguyên liệu thô loại bỏ và đồ bao gói thừa, cùng với chất thải độc hại như cặn dầu từ máy móc Chất thải rắn được thu gom và thiêu huỷ tại bãi rác, trong khi bao bì thừa được ép trước khi loại bỏ Các dư phẩm này cũng được tận dụng trong ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi.
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 15
Chế biến dư phẩm thành các sản phẩm phụ phục vụ cho con người Giảm thiểu lượng phế thải và tái sinh bao bì đóng gói dư thừa
Nước thải phát sinh từ các nguồn gốc như sau:
- Nước thải sản xuất từ nhà máy
Qua phân tích dây chuyền công nghệ, nhận thấy rằng lượng nước thải chủ yếu phát sinh từ các khâu sản xuất, bao gồm nước rửa thiết bị và nước rửa sàn Nước thải này chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, dư lượng chất tẩy rửa và chất sát khuẩn, dẫn đến sự biến động lớn về pH.
Nước thải từ các nhà máy sữa có nồng độ và thành phần biến đổi tùy thuộc vào quy mô và loại sản phẩm được sản xuất Ở những cơ sở sản xuất đa dạng, việc chuyển đổi giữa các sản phẩm khác nhau làm tăng nguy cơ về lượng chất tiêu thụ oxy và nước thải so với những nơi chỉ sản xuất ít loại sản phẩm.
Bảng 1.3: Đặc tính nước thải chung của nhà máy sữa
STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả
Bảng 1.4: QCVN24 : 2009 – Quy chuẩn nước thải quốc gia về nước thải công nghiệp
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 16
STT Thông số Đơn vị
3 Mùi - Không khó chịu Không khó chịu
Cột A xác định giá trị C cho các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận, nhằm bảo vệ các nguồn nước được sử dụng cho mục đích sinh hoạt.
Các phương pháp xử lý nước thải sản xuất
2.1.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Quá trình xử lý cơ học, hay còn gọi là xử lý sơ bộ, được thực hiện ở giai đoạn đầu nhằm loại bỏ các tạp chất không tan.
Sinh viên Đinh Thị Minh đã đề cập đến việc xử lý nước, trong đó bao gồm các tạp chất vô cơ, hữu cơ và các chất lơ lửng Các phương pháp xử lý cơ học được áp dụng để loại bỏ những tạp chất này, nhằm cải thiện chất lượng nước.
Thiết bị chắn rác, bao gồm song chắn rác và lưới chắn rác, có chức năng giữ lại các loại rác thô như giấy, rau, cỏ, nhằm đảm bảo hoạt động ổn định cho máy bơm và các công trình xử lý nước thải Cấu tạo của chúng thường gồm các thanh song song hoặc tấm lưới đan bằng thép, với kích thước mắt lưới và khoảng cách giữa các thanh khác nhau, giúp phân loại rác thành thô, trung bình và tinh.
Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta có thể chia làm 2 loại: loại làm sạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới
Thiết bị nghiền rác có chức năng cắt và nghiền vụn rác thành các hạt nhỏ trong nước thải, giúp ngăn ngừa tắc ống và bảo vệ bơm Tuy nhiên, việc sử dụng thiết bị này thay cho thiết bị chắn rác có thể gây khó khăn cho các giai đoạn xử lý tiếp theo, do lượng cặn tăng lên có thể dẫn đến tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong bể Do đó, cần cân nhắc kỹ lưỡng trước khi quyết định sử dụng thiết bị nghiền rác.
Đơn vị này được thiết kế để giải quyết các vấn đề phát sinh từ sự biến động lưu lượng và tải lượng dòng vào, nhằm đảm bảo hiệu quả cho các công trình xử lý tiếp theo Nó không chỉ đảm bảo chất lượng đầu ra sau xử lý mà còn giúp giảm chi phí và kích thước của các thiết bị liên quan.
Có 2 loại bể điều hòa:
Bể điều hòa lưu lượng
Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng
Bể điều hòa có thể được bố trí trên dòng thải hoặc ngoài dòng thải xử lý Việc bố trí bể điều hòa trên dòng thải giúp giảm đáng kể sự dao động của thành phần nước thải trước khi vào các công đoạn xử lý tiếp theo.
Để giảm thiểu dao động trong dòng thải, việc xác định vị trí tối ưu cho bể điều hòa là rất quan trọng Vị trí này cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, dựa trên loại hình xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom và đặc điểm của nước thải.
Bể lắng cát có nhiệm vụ quan trọng trong việc loại bỏ các cặn thô và nặng như cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro và than vụn Việc này giúp bảo vệ các thiết bị cơ khí khỏi sự mài mòn và giảm thiểu lượng cặn nặng trong các công đoạn xử lý tiếp theo.
Bể lắng cát gồm những loại sau:
Bể lắng cát ngang có thiết kế với dòng nước chảy thẳng theo chiều dài, thường có hình chữ nhật và được trang bị hố thu ở đầu bể.
Bể lắng cát đứng hoạt động bằng cách dẫn dòng nước chảy từ dưới lên trên qua thân bể, với nước được dẫn vào bể qua ống tiếp tuyến ở phần dưới hình trụ Chế độ dòng chảy trong bể khá phức tạp, khi nước không chỉ chuyển động vòng mà còn xoắn theo trục và tịnh tiến đi lên Trong quá trình này, các hạt cát sẽ dồn về trung tâm và rơi xuống đáy bể.
Bể lắng cát tiếp tuyến là một loại bể có thiết diện hình tròn, nơi nước thải được dẫn vào từ tâm ra thành bể Nước thải sau đó được thu gom qua máng tập trung và dẫn ra ngoài.
Bể lắng cát làm thoáng được cải tiến bằng cách lắp đặt dàn thiết bị phun khí, giúp ngăn chặn sự lẫn lộn của chất hữu cơ trong cát Thiết bị này được đặt sát thành bên trong bể, tạo ra dòng xoắn ốc quét đáy với vận tốc đủ để chỉ cho phép cát và các phân tử nặng lắng xuống, từ đó tăng cường hiệu quả xử lý.
Lắng là phương pháp hiệu quả và đơn giản nhất để loại bỏ các chất bẩn không hòa tan trong nước thải Tùy thuộc vào chức năng và vị trí, bể lắng có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn, chất bẩn lơ lửng không hòa tan
Bể lắng đợt 2 là thiết bị quan trọng được lắp đặt sau hệ thống xử lý sinh học, nhằm mục đích lắng đọng các cặn vi sinh và bùn, giúp làm trong nước trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 23
Bể lắng được phân loại dựa trên chiều dòng chảy của nước, bao gồm các loại như bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian).
Nước thải đầu vào
Bảng 3.1: Nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải của nhà máy
Thông số Đơn vị Giá trị trung bình Giá trị cao nhất
Các yêu cầu thiết kế
3.2.1 Công suất và diện tích của hệ thống xử lý
- Lưu lượng nước thải của Công ty: 400 m 3 /ngày
Hệ thống sẽ được thiết kế để tối ưu hóa không gian, tận dụng các đường ống hiện có, đồng thời đảm bảo rằng nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN 24-2009.
3.2.2 Chất lượng nước thải sau khi xử lý:
- Nước thải sau khi xử lý đạt chuẩn loại A theo TCVN 5945-2005
Thông số Đơn vị Loại A( QCVN 24-2009 ) pH 6 - 9
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 40
3.2.3 Chi phí đầu tư xây dựng
Chi phí đầu tư cho xây dựng, thiết bị máy móc, hóa chất và công nhân vận hành cần được tính toán một cách hợp lý Chi tiết về các khoản chi phí này sẽ được trình bày cụ thể trong chương dự toán kinh phí.
Các công trình xử lý nước thải cần được thiết kế sao cho nước thải có thể chảy tự nhiên từ công trình này sang công trình khác, giúp giảm thiểu chi phí cho việc sử dụng bơm chuyển tiếp.
+ Đảm bảo được các yêu cầu thiết kế và chất lượng nước thải sau xử lý có tính ổn định cao
+ Hệ thống đơn giản, dễ vận hành, dễ bảo dưỡng
Không tạo ra ô nhiễm thứ cấp như tiếng ồn và mùi hôi, giúp bảo vệ môi trường sống và làm việc, cũng như đảm bảo an toàn cho khu vực xử lý và các khu vực lân cận.
+ Giá thành phù hợp, đặc biệt là công nghệ hiện đại, không lạc hậu
+ Công suất của hệ thống thiết kế có tính mở rộng sản xuất của công ty
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 41
3.3 Đề xuất công nghệ xử lý
Nước thải trước xử lý
HỐ THU GOM VÀ CHẮN RÁC RÁC
BỂ ĐIỀU HÒA THỔI KHÍ
Bọt váng nổi làm thức ăn cho gia súc
BỂ TUYỂN NỔI KHÍ NÉN
BỂ KHỬ TRÙNG Clorua vôi
Hình 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 42
3.3.1 Thuyết minh quy trình công nghệ:
- Nước thải của các khu vực trong nhà máy theo đường cống thoát tập trung lại tại khu vực xử lý nước thải
Nước thải đầu tiên sẽ được đưa qua hố thu gom, nơi mà các tạp chất lớn như đá, sỏi và bao nylon sẽ bị giữ lại nhờ vào thiết bị chắn rác Các tạp chất này sau đó sẽ được vận chuyển lên bằng vít tải và chuyển vào thùng rác.
Nước thải được bơm đến bể điều hòa để ổn định lưu lượng xử lý, nơi có hệ thống sục khí cung cấp O2 cho vi sinh vật trong bùn, giúp tăng sinh khối chuẩn bị cho quá trình xử lý sinh học Đồng thời, hóa chất được châm vào để trung hòa nước thải, điều chỉnh pH trong khoảng 6,5 – 7,5, phù hợp cho sự phát triển của vi sinh vật Đầu dò pH được sử dụng để điều chỉnh lượng H2SO4 hoặc NaOH nhằm trung hòa nước thải hiệu quả.
Nước từ bể điều hòa được dẫn qua bể tuyển nổi để loại bỏ dầu mỡ và váng nổi, giúp cải thiện quá trình xử lý sinh học sau đó Bọt váng nổi sau khi thu gom sẽ được sử dụng làm thức ăn cho gia súc.
Nước thải sau khi trung hòa được bơm vào bể UASB để xử lý sinh học kỵ khí Bể này có một cửa vào nước thải và ba cửa ra cho khí, nước và bùn Nước thải được đưa vào từ đáy bể qua hệ thống phân phối, di chuyển từ dưới lên và đi qua lớp bùn vi sinh vật kỵ khí Trong điều kiện kỵ khí, các chất hữu cơ bị phân hủy thành hợp chất nhỏ hơn, tạo ra sự xáo trộn Khí sinh ra sẽ bám vào các hạt bùn và nổi lên bề mặt, va chạm với tấm hướng dòng để tách khí, bùn và nước Bùn tách khí sẽ rơi trở lại tầng bùn lơ lửng, trong khi khí sinh học được thu thập qua hệ thống thu khí.
Nước thải được dẫn qua bể Aerotank để xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí, nơi diễn ra quá trình tuần hoàn một phần bùn nước.
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 43 từ bể lắng (chứa sinh khối)
Nước sau khi được xử lý sẽ chảy qua bể lắng 2, nơi hoạt động theo nguyên tắc lắng trọng lực để loại bỏ các tạp chất Sau khi lắng, nước sẽ được dẫn qua bể khử trùng, nơi sử dụng hóa chất clorua vôi để tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Tại bể khử trùng, có bơm tuần hoàn bùn nước trở lại bể hiếu khí để đảm bảo quá trình xử lý nước tiếp tục hiệu quả.
Bùn trong các bể kỵ khí, hiếu khí và bể lắng nếu tích tụ quá nhiều sẽ được chuyển vào bể chứa bùn Bể chứa bùn bao gồm hai ngăn: một ngăn để chứa bùn tuần hoàn bơm về bể Aerotank và một ngăn để chứa bùn dư Bùn dư sẽ được bơm qua bể nén bùn nhằm giảm độ ẩm trước khi được đưa vào máy ép bùn để cô đặc và tạo thành bánh bùn.
IV Tính toán thiết kế dây chuyền xử lý nước thải cho nhà máy sữa
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 44
4.1 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong dây truyền xử lý nước thải
* Tính toán các lưu lượng thiết kế
- Lưu lượng trung bình ngày: Q ng tb 400m 3 /ngày đêm.
- Lưu lượng trung bình giờ: 16, 67 3 /
- Lưu lượng ngày lớn nhất: Q ng max Q ng tb k ng max
Trong đó: max k ng : hệ số không điều hòa ngày của nước thải (Điều 2.1.2 - TCXD - 51- 84)
Q ng max Q ng tb k ng max 400 1, 3 520m 3 /ngày đêm.
- Lưu lượng giờ lớn nhất: ax ày
Kch: là hệ số không điều hòa chung của nước thải chọn tham khảo theo kinh nghiệm Kch=2-3; chọn Kch=3
Thiết bị chắn rác là một sọt nhỏ được treo vào ròng rọc, giúp dễ dàng kéo lên để lấy rác khi đầy Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc tách các loại rác và tạp chất thô có kích thước lớn trong nước thải trước khi đưa vào các công trình xử lý tiếp theo Việc sử dụng thiết bị chắn rác trong các hệ thống xử lý nước thải giúp ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn đường ống và hư hỏng bơm, từ đó đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành của hệ thống.
- Độ sâu của đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn của nhà máy là
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 45
- Ống dẫn nước vào có Φ 200
- Chọn lưới chắn rác làm bằng tấm inox dày 1mm, có kích thước dài ×rộng 0,5m×0,5m, đục lỗ tròn đường kính 5mm
→ Thiết bị chắn rác có kích thước 0,5×0,5×0,7m
- Hàm lượng chất lơ lửng, COD và BOD của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4% còn lại:
SS 1 000 mg l/ x (100 – 4)% 960mg l/ + COD = 5000mg/l x (100 – 4)% = 4800mg/l
Thể tích hố thu gom được tính theo công thức: V Q h max t
: lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất vào hố thu gom t: thời gian lưu của nước thải trong hố thu là 15 –30 phút chọn t = 15phút 7
- Chọn chiều sâu hữu ích của hố thu gom h i = 2m, chiều cao bảo vệ bằng với chiều sâu của mương đặt song chắn h bv = 0,5m
- Diện tích hố thu gom: 12,5 6, 25 2 i 2
- Chọn hố thu gom có dạng hình vuông
⇒ Chiều dài mỗi cạnh là B = 2,5m
Nước thải từ hố thu gom sẽ được bơm trực tiếp qua bể điều hòa với lưu lượng
- Chọn 2 bơm EBARA có ký hiệu DW200, hoạt động thay phiên
- Các thông số của bơm:
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 46
+ Công suất của bơm: N =1,5 KW = 2 HP
Nước thải được trung hòa ngay trong bể điều hòa, nơi lắp đặt thiết bị điều chỉnh pH tự động (pH controller) để duy trì mức pH từ 6,5 đến 7,5, đảm bảo điều kiện tối ưu cho hoạt động của công trình sinh học phía sau.
Việc sử dụng bể điều hòa trong xử lý nước thải mang lại nhiều lợi ích quan trọng Bể điều hòa giúp ổn định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý sinh học Nó giảm thiểu hiện tượng sốc vi sinh vật do tải trọng đột ngột, đồng thời pha loãng các chất ức chế quá trình xử lý và ổn định pH của nước thải mà không cần sử dụng nhiều hóa chất.
Nâng cao hiệu quả lắng cặn trong các bể lắng giúp duy trì tải trọng chất rắn ổn định, đảm bảo cung cấp nước liên tục vào bể sinh học ngay cả trong thời gian không có nước thải về trạm xử lý.
Tính toán thiết kế các công trình đơn vị
* Tính toán các lưu lượng thiết kế
- Lưu lượng trung bình ngày: Q ng tb 400m 3 /ngày đêm.
- Lưu lượng trung bình giờ: 16, 67 3 /
- Lưu lượng ngày lớn nhất: Q ng max Q ng tb k ng max
Trong đó: max k ng : hệ số không điều hòa ngày của nước thải (Điều 2.1.2 - TCXD - 51- 84)
Q ng max Q ng tb k ng max 400 1, 3 520m 3 /ngày đêm.
- Lưu lượng giờ lớn nhất: ax ày
Kch: là hệ số không điều hòa chung của nước thải chọn tham khảo theo kinh nghiệm Kch=2-3; chọn Kch=3
Thiết bị chắn rác là một sọt nhỏ treo vào ròng rọc, giúp dễ dàng kéo lên để lấy rác khi đầy Nó có nhiệm vụ tách các loại rác và tạp chất thô lớn trong nước thải trước khi đưa vào các công trình xử lý Việc sử dụng thiết bị này trong các hệ thống xử lý nước thải giúp ngăn ngừa tắc nghẽn đường ống và hỏng hóc bơm, đảm bảo an toàn và vận hành hiệu quả cho hệ thống.
- Độ sâu của đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn của nhà máy là
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 45
- Ống dẫn nước vào có Φ 200
- Chọn lưới chắn rác làm bằng tấm inox dày 1mm, có kích thước dài ×rộng 0,5m×0,5m, đục lỗ tròn đường kính 5mm
→ Thiết bị chắn rác có kích thước 0,5×0,5×0,7m
- Hàm lượng chất lơ lửng, COD và BOD của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4% còn lại:
SS 1 000 mg l/ x (100 – 4)% 960mg l/ + COD = 5000mg/l x (100 – 4)% = 4800mg/l
Thể tích hố thu gom được tính theo công thức: V Q h max t
: lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất vào hố thu gom t: thời gian lưu của nước thải trong hố thu là 15 –30 phút chọn t = 15phút 7
- Chọn chiều sâu hữu ích của hố thu gom h i = 2m, chiều cao bảo vệ bằng với chiều sâu của mương đặt song chắn h bv = 0,5m
- Diện tích hố thu gom: 12,5 6, 25 2 i 2
- Chọn hố thu gom có dạng hình vuông
⇒ Chiều dài mỗi cạnh là B = 2,5m
Nước thải từ hố thu gom sẽ được bơm trực tiếp qua bể điều hòa với lưu lượng
- Chọn 2 bơm EBARA có ký hiệu DW200, hoạt động thay phiên
- Các thông số của bơm:
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 46
+ Công suất của bơm: N =1,5 KW = 2 HP
Nước thải được trung hòa trong bể điều hòa, nơi lắp đặt thiết bị điều chỉnh pH tự động (pH controller) để duy trì pH trong khoảng 6,5 – 7,5, đảm bảo điều kiện tối ưu cho hoạt động của công trình sinh học phía sau.
Việc sử dụng bể điều hòa trong xử lý nước thải mang lại nhiều lợi ích quan trọng Bể điều hòa giúp ổn định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm, từ đó tăng cường hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Nhờ khả năng giảm thiểu hiện tượng vi sinh vật bị sốc do tải trọng đột ngột, bể điều hòa còn pha loãng các chất gây ức chế và ổn định pH của nước thải mà không cần sử dụng nhiều hóa chất.
Nâng cao hiệu quả lắng cặn ở các bể lắng là cần thiết để duy trì tải trọng chất rắn ổn định Điều này giúp đảm bảo việc cấp nước vào bể sinh học diễn ra liên tục ngay cả khi không có nước thải đổ về trạm xử lý.
Trong bể điều hòa, việc lắp đặt thiết bị khuấy trộn hoặc cấp khí là cần thiết để tạo ra sự xáo trộn đồng đều các chất ô nhiễm trong toàn bộ thể tích nước thải, từ đó ngăn chặn hiện tượng lắng cặn Đồng thời, quá trình này cũng hỗ trợ oxy hóa một phần các chất bẩn, nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.
Thể tích của bể điều hòa: V Q h max t
Trong đó: t : Thời gian lưu nước thải trong bể điều hòa t =4 ÷12h, 7 chọn t = 6h ax m
Q h : Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất, max 520 3
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 47
Kích thước bể điều hòa:
Chọn bể điều hòa hình chữ nhật
+ Chọn chiều cao hữu ích của bể Hi = 4 m
+ Chọn chiều cao bảo vệ là: H bv = 0,5 m
→ Chiều cao tổng cộng (chiều cao xây dựng) của bể: xd i bv
Thể tích thực tế của bể điều hòa:
- Diện tích bể điều hòa: F B L 4,5 7, 2 32, 4m 2
*Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa:
Lượng không khí cần thiết: Q khí Q ng max a
Trong đó: a: lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a = 3.74m 3 khí/m 3 nước thải 13
Q Q a m ngày đêm ngày đêm m ncthai
Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính: v ống = 2 – 3 m/s
→ Chọn vận tốc khí trong ống chính: v ống = 3 m/s
Đường kính ống phân phối chính g
Chọn ống sắt tráng kẽm với đường kính thương mại φ ốngchính 4mm
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 48
Chọn hệ thống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, gồm 4 ống dọc theo chiều rộng bể, khoảng cách giữa các ống là 2m
Lưu lượng khí trong các ống nhánh: 81, 03 3
Chọn vận tốc khí trong ống dẫn khí nhánh v ống = 2 - 3 m/s, chọn v ống = 2 m/s
Đường kính các lỗ: dlỗ = 2 - 5 mm, chọn dlỗ = 4 mm
Vận tốc khí qua lỗ v lỗ = 5 – 20 m/s Chọn vlỗ = 15 m/s
Lưu lượng khí đi qua lỗ
Số lỗ trên một ống:
Số lỗ trên 1m dài: Để dễ quản lý, ta sử dụng chung máy thổi khí cho bể điều hòa và bể Aerotank
Do đó máy thổi khí được tính ở phần sau trong phần tính toán chi tiết bể Aerotank
*Tính toán các ống dẫn nước vào bể điều hòa
Nước thải được bơm từ hố thu gom vào bể điều hòa
Chọn vận tốc nước vào bể là 2m/s, như vậy đường kính ống là:
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 49
⇒ chọn ống dẫn nước thải vào bể điều hòa là ống PVC có φ = 76
Từ bể điều hòa, nước thải được bơm qua các công trình đơn vị phía sau với lưu lượng trung bình là Q = 16,7 m3/h ( theo 4.1)
Chọn 2 bơm EBARA có ký hiệu DW150, làm việc thay phiên nhau, các thông số của bơm:
- Hiệu suất xử lý của bể điều hòa
Hàm lượng BOD 5 đầu ra : 2400 × (1-5%) "80 mg/l
Hàm lượng COD đầu ra : 4800 × (1-5%) = 4560 mg/l
Hàm lượng SS đầu ra: 960 x (1 – 10%) = 864 mg/l
+ Hiệu suất khử dầu mỡ: 10%
Hàm lượng dầu mỡ đầu ra: 200 x (1 – 10%) = 180 mg/l
4.1.4 Bể tuyển nổi khí hòa tan
Mục đích: Loại các tạp chất không tan và khó lắng, hay các chất hoạt động bề mặt, thu hồi lượng chất hữu cơ có thể tái sử dụng
Các thông số đầu vào:
Lưu lượng Q ng tb 400m 3 /ngày đêm.
Nồng độ chất rắn lơ lửng SS 4 mg/l
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 50
Nồng độ dầu mỡ = 180 mg/l
Các thông số tính toán:
Bảng 4.1.Các thông số tính toán
Thông số Giá trị Áp suất, kN/m2 170 ÷ 475
Tải trọng bề mặt, m 3 /m 2 ngày 20 ÷ 325
Thời gian lưu nước, phút
- Ta tính bể tuyển nổi không có tuần hoàn nước:
(Nguồn: Xử lý nước thiên nhiên cho sinh hoạt và công nghiệp – Trịnh Xuân Lai) Trong đó:
+ : tỷ số mg khí/mg chất rắn A 0, 03 0, 05
+ f: tỉ số bão hòa, chọn f =0,5
+ Ck: độ hòa tan của khí (ml/l), phụ thuộc vào nhiệt độ lấy theo bảng:
Bảng 4.2 Độ hòa tan của khí
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 51 t 0 (0c) 0 10 20 30
+ C c =Hàm lượng chất rắn lơ lửng, Cc = SS = 864mg/l
+ P a = Áp suất trong bình áp lực (atm) được xác định bằng:
Thể tích cột áp lực:
Chọn chiều cao cột áp lực là H = 2m Vậy đường kính cột áp lực:
Lưu lượng khí cung cấp:
S: lượng cặn tách ra trong 1 phút
Dưới áp lực dư = 336,5 (kPa), lượng khí dùng để bão hòa chọn 70% P
⇒ Lưu lượng khí cung cấp:
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 52
Diện tích bề mặt tuyển nổi:
Với a: tải trọng bề mặt tuyển nổi, a = 20 ÷ 325(m 3 /m 2 ngày)
+ Chọn bể tuyển nổi hình chữ nhật
+ Chiều cao ngăn tạo bọt khí ( ngăn tuyển nổi), h T = 1,6 m;
+ Chiều cao vùng lắng, h L = 0,7 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m
⇒ Tổng chiều cao của bể: H = h T + hL + hbv =1,6 + 0,7 + 0,3 = 2,6(m)
Thể tích thực bể tuyển nổi: V= B × L × H = 15,6 m3
Thời gian lưu nước trong bể:
→ Ta thấy thời gian nằm lưu trong khoảng 20 ÷ 60 phút, nên việc chọn các thông số trên là hợp lý
Hiệu suất xử lý của bể tuyển nổi:
→Hàm lượng BOD 5 đầu ra : 2280 × (1 - 40%) 68 mg/l
→Hàm lượng COD đầu ra : 4560 × (1-50%) = 2280 mg/l
→Hàm lượng SS đầu ra: 864 x (1 – 90%) mg/l
+ Hiệu suất khử dầu mỡ: 10%
→Hàm lượng dầu mỡ đầu ra: 180 x (1 – 85%) = 27 mg/l
- Lượng chất lơ lửng và dầu mỡ thu được mỗi ngày :
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 53
1000 0 tb ss dm ng v ss
Lượng dầu mỡ bọt váng này rất giàu chất dinh dưỡng, sẽ được thu gom dùng làm thức ăn cho gia súc
Chọn bơm và máy cấp khí
- Với lưu lượng khí cung cấp: A= 10,3( l/phút)
+ Chọn máy cấp khí có Q khí = 11.10
Các thông số đầu vào:
Lưu lượng Q ng tb 400m ng 3 ày.đêm Hàm lượng SS = 86 mg/l
Nồng độ COD = 2280 mg/l Nồng độ BOD 5 = 1368 mg/l Nồng độ dầu mỡ = 27 mg/l
Nước thải từ bể tuyển nổi được bơm vào bể kị khí UASB, nơi quá trình xử lý diễn ra nhờ sự phân hủy của vi sinh vật kị khí Các vi sinh vật này chuyển đổi chất hữu cơ trong nước thải thành khí sinh học, trong đó các chất hữu cơ chính là nguồn dinh dưỡng cho chúng.
Hiệu quả xử lý nước thải phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ pH, cùng với các yếu tố sinh vật như số lượng và khả năng hoạt động phân hủy của quần thể vi sinh vật trong bể Mức độ xử lý theo chỉ số COD đạt từ 60% đến 80%.
Để đảm bảo sự ổn định trong quá trình xử lý yếm khí tại bể UASB, cần duy trì tỉ lệ chất dinh dưỡng Nitơ và Photpho theo COD với tỷ lệ COD : N : P là 150 : 5 : 1, cùng với việc kiểm soát giá trị pH.
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 54 nằm trong khoảng 6,8 – 7,5
Nước thải nhà máy sữa là loại nước thải giàu chất dinh dưỡng nên ta không cần châm chất dinh dưỡng trước khi vào bể UASB
Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo bể UASB
1: Dẫn nước thải vào bể
2: hệ thống phân phối đều nước thải vào bể
3: lớp bông bùn hoạt tính kị khí
6: Máng thu nước sau lắng
8: Ống dẫn hỗn hợp khí biogas
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 55 a, Kích thước bể
Với hiệu quả xử lý của bể UASB là 70% thì nước thải sau khi ra khỏi bể sẽ có hàm lượng COD là:
Lượng COD cần khử: G COD 2280 684 1596 mg l /
Lượng COD cần khử trong một ngày
Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB, L = 7(kgCOD/m 3 ngđ)
(Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Lâm Minh Triết)
Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết
Để giữ lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng trong bể phải giữ trong khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h Chọn vận tốc v n = 0,7m/h
Diện tích bề mặt của bể:
Chiều cao phần xử lý yếm khí ( phần phản ứng):
Tổng chiều cao bể: H bể =H1 + H2 + H3
+ H2: chiều cao phần lắng (H2 ≥ 1m), chọn H2 = 1,5m
+ H3: chiều cao bảo vệ, chọn H 3 =0,5m
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 56
Vậy kích thước xây dựng bể UASB là: L × B × H bể = 8 × 3 × 5,9m
Thời gian lưu nước trong bể từ 4 đến 12 giờ
T nằm trong khoảng thời gian cho phép ⇒ chọn T = 7,78h
Trong bể thiết kế 2 ngăn lắng Nước đi vào các ngăn lắng sẽ được tách bằng các tấm chắn khí
Tấm chắn khí đặt nghiêng một góc α ( với α = 45 0 ÷60 0 ) Chọn α U 0
Gọi H lắng : chiều cao toàn bộ ngăn lắng
Thời gian lưu nước trong ngăn lắng (tlắng ≥1h)
Q Q ( thỏa mãn yêu cầu) b, Tấm chắn khí và tấm hướng dòng
Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí là b
Vận tốc nước qua khe vào ngăn lắng v qua khe = 9 – 10 m/h, chọn v qua khe = 9 m/h
Trong bể UASB ta bố trí 2 tấm hướng dòng và 8 tấm chắn khí, các tấm này được
Sinh viên Đinh Thị Minh đã nghiên cứu về việc đặt song song và nghiêng các vị trí thu khí trong bể với góc 55 độ so với phương ngang Kết quả cho thấy, theo mặt cắt chiều dài bể, sẽ có ba vị trí thu khí được xác định.
Hình 4.2 Tấm chắn khí và tấm hướng dòng
Chiều dài bể Tấm h-ớng dòng
Khoảng cách giữa hai tấm chắn khí
Khoảng cách giữa tấm chắn khí và tấm h-ớng dòng
Tấm chắn khí phía dưới:
+ Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn khí lấy bằng 0,4m
+ Chiều rộng của tấm chắn khí: 1 0, 4 3 0 1, 73 sin 55
Tấm hướng dòng: được đặt nghiêng so với phương ngang một góc ϕ và cách tấm chắn khí dưới là 120mm
Hình 4.3 Tấm hướng dòng trong UASB
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 58
Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn dưới:
Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10 – 20 cm Chọn mỗi bên nhô ra 15cm
Chiều dài tấm hướng dòng: B=3m c, Tính máng thu nước
*Máng thu nước bê tông
Bố trí hai máng thu nước kết hợp với máng răng cưa ở giữa hai ngăn lắng và dọc theo chiều rộng của bể là rất quan trọng Máng bê tông cốt thép dày 65mm, được trang bị máng răng cưa bằng thép không gỉ, được đặt dọc bể giữa các tấm chắn khí Máng này có độ dốc hợp lý để đảm bảo hiệu quả thu nước.
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 59
5% để nước chảy dễ dàng về phần cuối máng Tại đây có đặt ống thu nước có φ90 bằng thép để dẫn nước sang bể Aerotank
Máng thu nước có tiết diện hình chữ nhật b×h với b = 2h
Chiều dài máng thu bằng chiều rộng của bể: B=3m
Chọn vận tốc nước qua máng thu v = 0,3m/s
Lưu lượng vào một máng:
Diện tích máng thu nước:
Ước tính mực nước qua máng thu chỉ cao đến mức H n =0,7h
Diện tích mặt cắt của máng thu nước:
Chiều cao của máng thu:
Chiều rộng máng thu: b = 2h = 30cm
*Máng răng cưa: Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V
- Chiều cao một răng cưa: 60mm
- Dài đoạn vát đỉnh răng cưa: 40mm
- Chiều cao cả thanh: 260mm
- Khe dịch chỉnh: 2 khe dịch chỉnh cách nhau 450mm
Hình 4.4 Sơ đồ tấm răng cưa thu nước
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 60
40 60 6000 khe dịch chuyển d Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí
- Lượng sinh khối hình thành:
P x : lượng sinh khối hình thành (kgVS/ngày)
Y: Hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào tính chất nước đầu vào Đối với nước thải nhà máy sữa dễ bị axit hóa thì Y= 0,03kgVS/kgCOD
S o : nồng độ COD vào bể UASB (mg/l)
S: nồng độ COD ra khỏi bể UASB (mg/l)
Q: lưu lượng nước thải vào bể UASB (m 3 /ngày)
k d : hệ số phân hủy nội bào (ngày -1 )
θ c : thời gian lưu bùn (ngày)
Thể tích khí sinh ra mỗi ngày
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 61
V : thể tích khí methane sinh ra trong điều kiện chuẩn ( 0 0 C , 1atm)
+ Q: lưu lượng nước vào bể UASB
+ P x : Lượng sinh khối hình thành (kgVS/ngày)
+ 350,84: Hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng sinh khí sinh ra từ 1kg COD chuyển hoàn toàn thành khí CH4 và CO2 (lítCH4/kgCOD)
+ Chọn vận tốc khí trong ống v khí = 10m/s
+ Đường kính ống dẫn khí
Chọn đường kính ống dẫn khí φ = 21mm
Kiểm tra vận tốc khí:
D e Tính lượng bùn sinh ra và ống xả bùn
- Lượng bùn dư bơm ra mỗi ngày:
+ C ss : hàm lượng chất rắn từ bùn nuôi cấy ban đầu
+ 0,75: MVSS/MLSS của bùn trong bể UASB
Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 75%)
Lượng chất rắn từ bùn dư: w 0, 26 30 7,8 / ày ss SS
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 62
Hệ thống ống thu bùn dư chọn thời gian lấy bùn dư là 3 tháng một lần
Khối lượng bùn mỗi lần thu là:
M thu kgSS ng ng kgSS
Thể tích bùn thu được mỗi lần:
Chọn thời gian xả bùn là 3 giờ, lưu lượng bùn xả ra:
Lượng bùn được bơm ra qua hệ thống ống thu bùn với vận tốc 1 m/s Để xác định đường kính cần thiết của ống thu bùn, cần tính toán lưu lượng bùn thu.
Để kiểm tra hoạt động bên trong của bể, cần lắp đặt các van lấy mẫu dọc theo chiều cao của bể Các mẫu thu được từ mỗi van sẽ giúp ước đoán lượng bùn tại độ cao tương ứng Dựa vào kết quả đo đạc và màu sắc của bùn, chúng ta có thể thực hiện những điều chỉnh cần thiết.
Trong điều kiện ổn định, tải trọng bùn duy trì không đổi, dẫn đến sự gia tăng mật độ bùn một cách đồng đều Quá trình lấy mẫu bùn được thực hiện hàng ngày để theo dõi sự biến đổi này.
Khi mở van, cần điều chỉnh để bùn chảy ra từ từ, nhằm thu được mẫu bùn tương tự như trong bể Nếu mở van quá lớn, nước sẽ thoát ra nhiều hơn Thể tích mẫu thường được lấy trong khoảng 500 đến 1000ml.
Bể cao 5,9m do đó dọc theo chiều cao bể đặt 6 van lấy mẫu, các van đặt cách nhau 0,75m Van dưới cùng đặt cách đáy 1,2
Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng có Φ 27(Φ trong = 20) g Hệ thống phân phối nước trong bể
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 63
Nước từ bể tuyển nổi được bơm qua bể UASB theo đường ống chính với lưu lượng là Q = 400m 3 /ng.đ = 16,7m 3 /h
Với loại bùn dạng hạt, tải trọng > 4kgCOD/m 3 ngày thì số điểm phân phối nước trong bể cần thỏa mãn ≈ 2 m 2 /đầu phân phối ( Nguồn: bảng 10-2, Lâm Minh Triết, Nguyễn
Thanh Hùng và Nguyễn Phước Dân đã thực hiện tính toán và thiết kế cho các công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp Nghiên cứu này được xuất bản bởi NXB Đại học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, cung cấp những kiến thức quan trọng về quy trình và công nghệ trong xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
Số đầu phân phối cần: 24 2 2 12
2 â m m d u đầu → Chọn 12 đầu phân phối
Bố trí đường ống công nghệ
- Nguyên tắc bố trí đường ống công nghệ
Sinh viên: Đinh Th ị Minh Page 86
• Đường ống được bố trí sao cho dễ quản lý và sửa chữa khi cần
+ Đường ống không nên bố trí cắt chéo nhau gây khó khăn cho việc lắp đặt và quản lý
+ Khi bố trí ban đầu cần quan tâm tới việc có thể lắp ráp thêm đường ống khi cần nâng cao lưu lượng xử lý sau này.