Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường công suất 600 m3/ngđ.

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý Thầy Cô trường Đại Học Tài
Nguyên Và Môi Trường Tp. Hồ Chí Minh, những người đã dìu dắt em tận tình, đã truyền
đạt cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian em học tập tại
trường.
Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến tất cả các Thầy, Cô Khoa Môi Trường đã tận
tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đồ án tốt
nghiệp này.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Biện Văn Tranh đã tận tình hướng dẫn
và cung cấp những kinh nghiệm quý báu giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Tôi xin cảm ơn gia đình, những người thân đã cho tôi những điều kiện tốt nhất để
học tập trong suốt thời gian dài.
Ngoài ra tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả những người bạn của tôi, những người
đã gắn bó, cùng học tập và giúp đỡ tôi trong những năm qua cũng như trong suốt quá
trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Với lần đầu làm đồ án, kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ
án này còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của Thầy Cô và bạn bè
nhằm rút kinh nghiệm cho công việc sắp tới.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2013
Sinh viên
Lê Ngọc Giàu
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 1
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
MỤC LỤC
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 2
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất

600m3/ngđ
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 : 10 quốc gia sản xuất đường mía lớn nhất thế giới 7
Hình 3.1 Song chắn rác tinh 13
Hình 3.2 Song chắn rác thô 13
Hình 3.3 Lưới lọc 13
Hình 3.4 Bể lắng cát 14
Hình 3.5 Bể điều hòa 15
Hình 3.6 Bể lắng đứng 16
Hình 3.7 bể lắng ngang 17
Hình 3.8 Keo tụ tạo bông 18
Hình 3.9 : Hồ sinh vật 21
Hình 3.10 : Hồ sinh vật hiếu khí 22
Hình 3.11 : Bể lọc sinh học 23
Hình 3.12 : bể lọc sinh học nhỏ giọt 24
Hình 3.13 Bể Aerotank 25
Hình 3.14 Bể UASB 26
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 3
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Nước ta có điều kiện tự nhiên vô cùng thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp, diện
tích trồng mía làm nguyên liệu phục vụ cho ngành sản xuất đường mía vì vậy cũng rất
rộng lớn.Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị
trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta.Trong năm 1998, cả nước được 700.000 tấn
đường đáp ứng được nhu cầu tiêu dung trong nước.

Trước năm 1990, hầu hết các trang thiết bị máy móc, dây chuyền công nghệ trong các
nhà máy đường đều cũ kĩ, lạc hậu trình độ chất lượng sản phẩm còn thấp. Trong những
năm gần đây, do sự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhà máy đường đã không
ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và giải quyết được cho
rất nhiều người lao động có việc làm.
Bên cạnh sự phát triển về kinh tế thì vấn đề môi trường rất quan trọng.Nước thải của
ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một lượng lớn chất hữu cơ bao gồm Cacbon,
Nitơ, Photpho. Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật gây mùi thối làm ô nhiễm
các nguồn tiếp nhận.
Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp mía đường ở dạng vô cơ.
Khi thải ra môi trường tự nhiên các chất này có khả năng lắng và tạo thành một lớp dày ở
đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật làm thức ăn cho cá. Các bùn lắng này chứa các chất
hữu cơ làm cạn kiệt oxy có trong nước và tạo thành các khí như H
2
S, CO
2
, CH
4
.Ngoài ra
trong nước thải còn chứa một lượng đường khá lớn gây ô nhiễm nguồn nước.
Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trường, đề tài xử lý nước thải mía
đường mang tính chất thực tế. Đề tài sẽ góp phần đưa ra quy trình xử lý cho loại nước
thải này, giúp nhà máy có thể tự xử lý trước khi đưa ra cống thoát nước chung, nhằm
thực hiện đúng những quy định về môi trường của nhà nước.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 4
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
1.2. MỤC ĐÍCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN:
Ứng dụng thực tiễn và lý thuyết để thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường.

1.3. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
Khi thực hiện đồ án này, em sử dụng phương pháp tổng hợp tài liệu và kham khảo giáo
trình xử lý nước thải.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 5
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG
2.1. TỒNG QUAN VỀ NGÀNH MÍA ĐƯỜNG THẾ GIỚI
Sản xuất đường không phải là ngành kinh tế có lợi thế kinh tế vi mô nhưng đường là
một nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Công
nghiệp sản xuất mía đường phù hợp với các nước đang phát triển nằm ở giai đoạn đầu
của thời kì công nghiệp hóa.
Hiện nay đường được sản xuất chủ yếu từ mía và củ cải đường. Brazil là nước sản
xuất và xuất khẩu đường lớn nhất thế giới, tiếp đến là Ấn Độ, Thái Lan…Trên thế giới
có hơn 100 quốc gia sản xuất đường, 80% trong số đó được làm từ cây mía và được
trồng chủ yếu ở các vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới.
Hình 2.1 : 10 quốc gia sản xuất đường mía lớn nhất thế giới
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 6
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
2.2. TỒNG QUAN VỀ NGÀNH MÍA ĐƯỜNG VIỆT NAM
Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, nhiều vùng đất đai từ Bắc đến Nam rất
thuận tiện cho phát triển trồng mía, nhất là các tỉnh ven miền Trung và Đông Nam Bộ.
Cây mía và nghề làm mật đường ở Việt Nam đã có từ rất xa xưa, nhưng công nghiệp
mía đường mới bắt đầu từ thế kỷ thứ XX. Năm 1990 cả nước có 9 nhà máy đường mía
với công suất 11.000 tấn mía/ ngày và 2 nhà máy tinh luyện công suất nhỏ, thiết bị và
công nghệ lạc hậu. Đến nay nước ta có khoảng 40 nhà máy đang hoạt hoạt động, trong

đó có 35 công ty nhà nước.Trong đó, có 5 nhà máy đường có vốn đầu tư từ nước
ngoài với công suất bình quân 4.500 tấn.Phần lớn các nhà máy có quy mô nhỏ, có khi
đạt 700 – 1.000 tấn mía / ngày.
Ngành công nghiệp mía đường vẫn là một ngành quan trọng ở nước ta bởi nó góp
phần đáp ứng lượng đường tiêu thụ cho khu vực và cả nước, tạo điều kiện cho các
ngành kinh tế phát triển, tận dụng đất hoang đồi trọc và đất nông nghiệp có hiệu quả
thấp so với trồng mía , tạo công ăn việc làm…
Phát triển mía đường là một định hướng đúng đắn và quan trọng.Tuy nhiên sản xuất
đường sử dụng một lượng lớn nước và cũng thải ra một lượng không nhỏ nước thải
giàu chất hữu cơ dễ chuyển hóa, gây ô nhiễm môi trường đặc biệt là môi trường
nước.Hiện nay chủ yếu có ba phương pháp làm trong : bằng vôi, sunfit và cacbonat.
Phương pháp dùng vôi hầu hết còn dùng trong các cơ sở sản suất nhỏ, trình độ kém.
Công nghiệp sản xuất mía đường là ngành gây ô nhiễm khá lớn do công nghệ lạc hậu
rò rỉ nhiều lại không có bất cứ thiết bị xử lý nào, trong số các chất ô nhiễm có bụi khói
lò hơi, bùn lọc, nước thải, khí thoát ra từ các tháp phản ứng sunfit hóa và cacbonat
hóa. Riêng bã mía được dùng làm nhiên liệu để sản suất giấy bìa còn mật rỉ được lên
mem để chế biến cồn.
Đã có một vài nghiên cứu về xử lý nước thải và tái sử dụng chất thải của ngành mía
đường.Song việc ứng dụng và triển khai và ứng dụng còn nhiều bất cập.Nhiều hệ
thống xử lý được xây dựng với vốn đầu tư lớn nhưng hoạt động không hiệu quả hoặc
hoạt động gây tốn kém và làm nản long các nhà sản xuất.Trong tình hình đó việc đầu
tư nghiên cứu kế thừa và lựa chọn quy trình công nghệ xử lý khả thi rất cần thiết.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 7
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
2.3. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA NƯỚC THẢI MÍA ĐƯỜNG
Dựa vào quy trình sản xuất đường, chúng ta có thể chia nước thải của ngành thành các
nhóm sau:
• Nước thải từ khâu ép mía

 Đối với bã mía(chiếm 25-30% trọng lượng mía đem ép)
Thành phần Tỷ lệ
Nước 49%
Xơ 48% (45-55%
xellulose)
Đường khử 2,5%
 Đối với mật rỉ(chiếm 3-5% trọng lượng mía đem ép)
 Đối với bùn lọc(1,5-3%)
Nói chung nước thải từ khâu ép
mía có nồng độ BOD cao, có
chứa nhiều chất dinh dưỡng
• Nước thải rửa
lọc,làm mát,rửa thiết
bị và sửa sàn
Nước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá trị BOD và các chất lơ lửng cao.
Nước làm mát được dùng với lượng lớn và thường được tuần hoàn hầu hết hoặc một
phần trong quy trình sản xuất. Nước làm mát thường nhiễm bẩn một số chất hữu cơ
bay hơi từ nước đường đun sôi trong nồi nấu hoặc nồi chân không. Nước chảy tràn từ
các tháp làm mát thường có giá trị BOD thấp. Tuy nhiên, do chế độ bảo dưỡng máy
móc kém và điều kiện vận hành không tốt nên có lượng đường đáng kể thất thoát
trong nước làm mát. Lượng nước này sẽ được thải đi.
Nước rò rỉ và nước rửa tràn, rửa thiết bị tuy có lưu lượng thấp và được xả định kỳ
nhưng có hàm lượng BOD và SS rất cao.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 8
Thành phần Tỷ lệ
Nước 20%
saccarose 35%
Đường khử 20%
Protein 5%

Tro 15%
Sáp 1%
Bột 4%
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
• Nước thải khu lò hơi
Nước thải khu lò hơi được xả định kỳ, với đặc điểm là chất rắn lơ lửng cao
và giá trị BOD thấp, nước thải mang tính kiềm.
Bảng tổng kết chất lượng nước thải mía đường
STT Chỉ
tiêu
Đơn
vị
Giá trị
Trung
bình
Khoảng
giá trị
1 pH mg/L 7.5 7 – 8.5
2 SS mg/L 1200 900 –
1400
3 BOD mg/L 4000 1600 –
10000
4 COD mg/L 1200 2200 –
15000
2.4. ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI MÍA ĐƯỜNG
Hiện nay, đa số các nhà máy đường và nhiều hình thức sản xuất tư nhân chưa có hệ
thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và
chất dinh dưỡng cao nước thải mía đường đã và đang làm gây ô nhiễm cao cho các
nguồn tiếp nhận.

Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sacroza và các loại đường khử như
glucose và fructose.
Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây kiệt oxy trong
nước, làm ảnh hường đến các hoạt động của quần thể vi sinh vật trong nước.
Trong quá trình sản xuất đường, ở nhiệt độ cao hơn 55
0
C các loại đường glucose và
fructose bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền, Ở nhiệt độ cao hơn 200
0
C,
chúng chuyển thành caramen ( C
12
H
18
O
9
)n. Đây là dạng bột chảy hoặc tan vào nước,
có màu nâu sẫm vị đắng. Phần lớn các sản phẩm phân hủy của đường khử có phân tử
lượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh, Để chuyển hóa chúng, vi sinh phải phân rã
chúng thành nhiều mảnh nhỏ để thấm vào tế bào, Quá trình phân hủy các sản phẩm
đường khử đòi hỏi thời gian phân hủy dài hơn, nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tự làm
sạch trong nguồn tiếp nhận. Các chất lơ lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 9
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
xuống đáy nguồn nước, Quá trình phân hủy kị khí các chất này sẽ làm cho nước có
màu đen và co mùi H
2
S.

GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 10
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
CHƯƠNG 3
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI MÍA ĐƯỜNG
3.1. PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
Mục đích là tách chất rắn, cặn ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, phân
riêng. Có thể dùng song chắn rác để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và
giảm khối tích của các công trình xử lý tiếp theo. Do đó phải lắng sơ bộ trước rồi đưa
sang công trình xử lý tiếp theo.
Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công trình phía sau, còn phần chất rắn được
đem đi ủ để làm phân bón.
3.1.1. Song chắn rác:
 Nhiệm vụ:
- Khử cặn rắn thô (rác) như bã mía, nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây…
- Bảo vệ bơm, van đường ống cánh khuấy.
 Phân loại:
- Kích thước: thô, trung bình, mịn
- Hình dạng : song chắn, lưới chắn
- Phương pháp làm sạch: thủ công, cơ khí, phun nước áp lực
- Bề mặt lưới chắn: cố định, di động.
 Hiệu quả:
Nước thải qua song chắn rác có thể giảm được 4% SS và BOD.
 Ưu điểm:
- Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt
- Giữ lại tất cả các tạp vật lớn
 Nhược điểm:
- Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn.
- Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian.

- Phải xử lý rác thứ cấp
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 11
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
Hình 3.1 Song chắn rác tinh Hình 3.2 Song chắn rác thô
3.1.2. Lưới lọc rác
 Nhiệm vụ:
Đối với nước thải công nghiệp, có thể sử dụng là loại lưới lọc là tấm thép mỏng đục lỗ
hoặc lõi dây thép đan với kích thước mắt lưới không lớn hơn 5mm để chắn giữ rác.
Thông thường lưới lọc dùng để xử lý sơ bộ, thu hồi các sản phẩm có giá trị ở dạng
chất không tan trong nước thải công nghiệp như công nghiệp dệt, xenluloza, giấy, da.
Các chất bị giữ lại là : sợi gỗ, len, lông động vật.
 Phân loại:
Lưới lọc phân biệt theo phương pháp phẳng và trụ, theo phương pháp làm sạch thì
phân thành khô và ướt. Loại khô làm sạch bằng bàn chải sắt, loại ướt làm sạch bằng
thủy lực.
Hình 3.3 Lưới lọc
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 12
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
3.1.3. Bể lắng cát
 Nhiệm vụ:
- Loại bỏ các hạt cặn lớn vô cơ như cát sỏi. kích thước hạt lớn hơn 200 µm (0.2
mm)
- Bảo vệ các trang thiết bị cơ khí động ( bơm) tránh bị mài mòn.
- Giảm cặn lắng trong ống, mương dẫn và bể phân hủy
 Hiệu suất:
Nước thải qua bể lắng cát có thể giảm đươc 5% SS và BOD.

 Phân loại:
Theo nguyên tắc chuyển động của dòng nước trong bể lắng cát người ta phân ra thành
bể lắng cát ngang, bể lắng cát ngang nước chuyển động vòng, bể lắng cát đứng dòng
chảy từ dưới lên, bể lắng cát thổi khí….
Hình 3.4 Bể lắng cát
3.1.4. Bể điều hòa
 Nhiệm vụ:
- Giảm bớt sự dao động của hàm lượng chất bẩn trong nước thải
- Tiết kiệm hóa chất để trung hòa nước thải.
- Ổn định lưu lượng.
- Giảm và ngăn cản nồng độ các chất độc hại đi vào công trình xử lý sinh học
tiếp theo.
Để đảm bảo hòa trộn điều nồng độ các chất bẩn trong nước thải và ngăn ngừa sự lắng,
trong bể điều hòa cần đặt các thiết bị khuấy trộn
 Hiệu quả:
Nước thải qua bể điều hòa có thể giảm được 5%ss và 35% BOD.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 13
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
 Phân loại:
- Bể điều hòa lưu lượng
- Bể điểu hòa chất lượng.
Hình 3.5 Bể điều hòa
Bể lắng
 Nhiệm vụ:
Tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất
lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt
nước hoặc tiếp tục theo dòng nước đến công trình xử lý tiếp theo. Dùng những thiết bị
thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn ) tới công trình xử lý

cặn.
• Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1
trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học.
• Dựa vào nguyên tắc hoạt động: người ta có thể chia ra các loại bể lắng như: bể
lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục.
• Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau: bể lắng đứng, bể
lắng ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 14
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
 Bể lắng đứng
Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng. Bể lắng đứng
thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 15.000 m
3
/24h. Nước thải được dẫn
vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng. Vận tốc dòng
nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng. Nước trong được tập
trung vào máng thu phía trên. Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía
dưới.
Nước thải qua bể lắng đứng có thể giảm được 40%SS và 20-40%BOD.
Hình 3.6 Bể lắng đứng
 Bể lắng ngang
Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài
không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m. Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý có
công suất lớn hơn 15.000 m
3
/ 24h. Trong bể lắng nước thải chuyển động theo phương
ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo, vận tốc
dòng chảy trong vùng công tác của bể không được vượt quá 40 mm/s. Bể lắng ngang

có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể.
Nước thải qua bể lắng ngang có thể giảm được 60%SS và 20-40% BOD.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 15
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
Hình 3.7 bể lắng ngang
 Bể lắng li tâm
Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng. Bể lắng ly tâm được dùng cho các
trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m
3
/ngàyđêm. Trong bể lắng nước chảy từ
trung tâm ra quanh thành bể. Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở
trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc
45
0
. Đáy bể thường được thiết kế với độ dốc i = 0,02 – 0,05. Dàn quay với tốc độ 2-3
vòng trong 1 giờ. Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên.
3.1.5. Bể lọc
 Nhiệm vụ:
Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải
đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc. Bể này được sử dụng chủ yếu cho
một số loại nước thải công nghiệp. Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách
ngăn xốp, nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại. Quá trình diễn ra dưới tác dụng
của áp suất cột nước.
 Hiệu quả:
Nước thải qua bể lắng cát có thể giảm được 50-60%SS.
3.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HÓA LÝ
Nước thải mía đường còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước
nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học thông thường vì tốn

nhiều thời gian và hiệu quả không cao. Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 16
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
bỏ chúng. Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn,… kết
hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Nguyên tắc của phương pháp này là : cho vào trong nước thải các hạt keo mang điện
tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và chất
hữu cơ có trong nước thải mang điện tích âm, còn các hạt nhôm hidroxid và sắt
hidroxy được đưa vào mang điện tích dương). Khi thế điện động của nước bị phá vỡ,
các hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn
hơn và dễ lắng hơn.
Phương pháp này loại bỏ được hầu hết các chất bẩn có trong nước thải. Tuy nhiên chi
phí xử lý cao.
3.2.1. Phương pháp keo tụ
Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào
nước. Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp
xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ
trên các hạt lơ lửng .
Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tự
nhiên là tinh bột, ete, xenlulozơ, dectrin (C
6
H
10
O
5
)
n
và dioxyt silic hoạt tính

(xSiO
2
.yH
2
O).
Hình 3.8 Keo tụ tạo bông
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 17
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
3.2.2. Phương pháp tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc
lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong xử lý nước thải, tuyển
nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm
cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn
các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề
mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là
không khí ) vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập
hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập
hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng
ban đầu .
3.2.3. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các
chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có
chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Những chất này không phân huỷ bằng con
đường sinh học và thường có độc tính cao. Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi
phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là
hợp lý hơn cả.
Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp

và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro, rỉ, mạt cưa …).
Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít
được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn. Chất hấp
phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưng chúng cần có các tính chất xác định như :
tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để có
thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi. Ngoài ra, than
phải bền với nước và thấm nước nhanh. Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác
thấp đối với phản ứng oxy hóa bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng
bị oxy hoá và bị hoá nhựa. Các chất hoá nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việc
tái sinh nó ở nhiệt độ thấp.
3.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC
Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng phân
hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng
làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 18
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các công trình khác nhau. Và tùy theo khả năng về
tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể
nhân tạo để xử lý.
Có các phương pháp sau:
 Phương pháp xử lý hiếu khí :
Nước thải từ các hầm chứa được bơm vào bể điều hòa. Cung cấp oxy cho vi sinh
vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển. Các vi sinh vật hiếu khí sử
dụng các chất hữu cơ, các nguồn N và P cùng với một số nguyên tố vi lượng khác làm
nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối. Bên cạnh đó quá
trình hô hấp nội bào cũng diễn ra song song, giải phóng CO
2
và nước. Cả hai quá trình

dinh dưỡng và hô hấp của vi sinh vật đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu oxy hòa tan
trong nước, người ta thường sử dụng hệ thống sục khí bề mặt bằng cách khuấy đảo
hoặc bằng hệ thống khí nén.
Từ bể điều hòa, nước thải được đưa vào Bể sinh học hiếu khí để được hòa trộn
với bùn vi sinh hoạt tính để tạo thành hỗn hợp vi sinh và nước thải. Vi sinh vật hiếu
khí trong hỗn hợp bùn hoạt tính sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải dưới
dạng thức ăn thành các hợp chất đơn giản hơn và vô hại với môi trường. Hỗn hợp vi
sinh và nước thải được chảy vào Bể lắng, nơi bùn hoạt tính được lắng lại và nén ở đáy
bể. Bùn lắng được tuần hoàn (khoảng 25-80 % tổng lưu lượng) vào bể sinh học hiếu
khí để duy trì nồng độ vi sinh ổn định trong bể.
Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có oxy. Quá trình
xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn :
Oxy hóa các chất hữu cơ :
C
x
H
y
O
z
+ O
2

 →
Enzyme
CO
2
+ H
2
O + H
Tổng hợp tế bào mới :

C
x
H
y
O
z
+ O
2
+ NH
3
 →
Enzyme
Tế bào vi khuẩn (C
5
H
7
O
2
N) + CO
2
+ H
2
O - H
Phân hủy nội bào :
C
5
H
7
O
2

N + O
2

 →
Enzyme
5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3
+ H
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 19
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
Công đoạn xử lý cuối cùng là xử lý và thải bỏ bùn từ bể lắng. Bùn từ bể lắng
được bơm vào bể phân hủy bùn hiếu ký nơi phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong
bùn trong môi trường hiếu khí.
Sau xử lý, bùn chỉ còn chứa chất vô cơ và các chất rắn vi sinh.
Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên.
 Hồ sinh vật
Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy
hoá, hồ ổn định nước thải, … xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học. Trong hồ
sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo
và các loại thủy sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt. Vi
sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ
không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO
2
, photphat và nitrat

amon sinh ra từ sự phân huỷ, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ hoạt động
bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp hơn
6
0
C.
Theo bản chất quá trình sinh hoá, người ta chia hồ sinh vật ra các loại hồ hiếu
khí, hồ sinh vật tuỳ tiện (Faculative) và hồ sinh vật yếm khí.
Hình 3.9 : Hồ sinh vật
 Hồ sinh vật hiếu khí
Quá trình xử lí nước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy, oxy được cung cấp
qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoáng cưỡng bức nhờ
các hệ thống thiết bị cấp khí. Độ sâu của hồ sinh vật hiếu khí không lớn từ 0,5-1,5m.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 20
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
Hình 3.10 : Hồ sinh vật hiếu khí
 Hồ sinh vật tuỳ tiện
Có độ sâu từ 1.5 – 2.5m, trong hồ sinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước có
thể diễn ra hai quá trình: oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ.
Trong hồ sinh vật tùy tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hổ đóng vai trò cơ bản
đối với sự chuyển hóa các chất.
 Hồ sinh vật yếm khí
Có độ sâu trên 3m, với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt
buộc và kỵ khí không bắt buộc. Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hoá
sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn
giản, dễ xử lý. Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70%. Tuy nhiên nước thải
sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý
nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc.
 Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước
thải. Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt
trời, không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải bị hấp
thụ và giữ lại trong đất, sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng
thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ. Nước thải sau khi ngấm vào đất, một
phần được cây trồng sử dụng. Phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc
bổ sung cho nước nguồn.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 21
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo
 Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó nước thải được lọc qua vật liệu
rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật. Bể lọc sinh học gồm các phần chính như
sau: 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, hệ thống phân phối khí cho bể lọc.
Quá trình oxy hóa chất thải trong bể lọc sinh học diễn ra giống như trên cánh
đồng lọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều. Màng vi sinh vật đã sử dụng và xác vi
sinh vật chết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt 2. Để đảm
bảo quá trình oxy hoá sinh hóa diễn ra ổn định, oxy được cấp cho bể lọc bằng các biện
pháp thông gió tự nhiên hoặc thông gió nhân tạo. Vật liệu lọc của bể lọc sinh học có
thể là nhựa Plastic, xỉ vòng gốm, đá Granit……
Hình 3.11 : Bể lọc sinh học
 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 về thiết bị phân phối, theo chu kỳ tưới đều nước
trên toàn bộ bề mặt bể lọc. Nước thải sau khi lọc chảy vào hệ thống thu nước và được
dẫn ra khỏi bể. Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗ xung quanh thành bể.

 Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội, đá …
đường kính trung bình 20 – 30 mm. Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5 m
3
/m
3
vật liệu lọc /ngàyđêm). Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1.5 – 2m. Hiệu quả xử lý nước
thải theo tiêu chuẩn BOD đạt 90%. Dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất
dưới 1000 m
3
/ngàyđêm.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 22
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
Hình 3.12 : Bể lọc sinh học nhỏ giọt
 Bể lọc sinh học cao tải
Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt,
nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực. Bể có tải trọng 10 – 20 m
3
nước thải/1m
2
bề mặt bể /ngàyđêm. Nếu trường hợp BOD của nước thải quá lớn người
ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch. Bể được thiết kế cho các
trạm xử lý dưới 5000 m
3
/ngàyđêm
 Bể Aerotank
Tùy thuộc vào loại chất ô nhiễm có thể sử dụng bể aerotank với các vi sinh vật
được nuôi cấy trong bùn hoạt tính để oxy hóa chất hữu cơ trong điều kiện nhân tạo.
Mô hình này được thực hiện bằng cách cung cấp oxy cho vi sinh vật sinh trưởng và

phát triển qua việc tiêu thụ chất hữu cơ .
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và
khoáng hóa chất hữu cơ chứa trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ
lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ
phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể aerotank hoạt động. Sau bể aerotank
nước thải vào bể lắng đợt 2 để tách bùn hoạt tính. Ơ đây, một phần bùn lắng được đưa
trở lại bể aerotank để tạo mầm vi sinh vật trong bể, phần khác đưa tới bể nén bùn.
Khối lượng bùn tuần hoàn và lượng không khí cần cung cấp phụ thuộc vào mức
độ yêu cầu xử lý của nước thải.
Hiệu quả xử lý BOD
5
=90-95%.
Việc lựa chọn công nghệ xử lý tùy theo thành phần tính chất nước thải, chi phí
đầu tư quản lý và diện tích mặt bằng khu xử lý .
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 23
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
Hình 3.13 Bể Aerotank
-Phương pháp xử lý kỵ khí :
Sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện yếm khí không hoặc có
lượng O
2
hòa tan trong môi trường rất thấp, để phân hủy các chất hữu cơ.
Bốn giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí :
 Thủy phân : Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các
phức chất và các chất không tan (như polysaccharide, protein, lipid) chuyển hóa thành
các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các acid amin, acid béo).
 Acid hóa : Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành
chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, rượu, acid lactic, methanol, CO

2
, H
2
, NH
3
, H
2
S
và sinh khối mới.
 Acetic hóa : Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành
acetat, H
2
, CO
2
và sinh khối mới.
 Methane hóa : Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kỵ khí. Acid acetic, H
2
,
CO
2
, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO
2
và sinh khối mới.
 Bể UASB
UASB là bể xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn, phát triển mạnh
ở Hà Lan. Xử lý bằng phương pháp kị khí là phương pháp được ứng dụng để xử lý các
loại chất thải có hàm lượng hữu cơ tương đối cao, khả năng phân hủy sinh học tốt,
nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng mới.
Vì quá trình phân hủy kị khí dưới tác dụng của bùn hoạt tính là quá trình sinh
học phức tạp trong môi trường không có oxi, nên bùn nuôi cấy ban đầu phải có độ

hoạt tính methane. Độ hoạt tính methane càng cao thì thời gian khởi động (thời gian
vận hành ban đầu đạt đến tải trọng thiết kế) càng ngắn. Bùn hoạt tính dùng cho bể
UASB nên lấy bùn hạt hoặc bùn lấy từ một bể xử lý kị khí là tốt nhất, có thể sử dụng
bùn chứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bể tự hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng.
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 24
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường cho nhà máy A có công suất
600m3/ngđ
Bể UASB là một bể xử lý với lớp bùn dưới đáy, có hệ thống tách và thu khí,
nước ra ở phía trên. Khi nước thải được phân phối từ phía dưới lên sẽ đi qua lớp bùn,
các vi sinh vật kỵ khí có mật độ cao trong bùn sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong
nước thải. Bên trong bể UASB có các tấm chắn có khả năng tách bùn bị lôi kéo theo
nước đầu ra.
Cả ba quá trình phân hủy - lắng bùn - tách khí được lắp đặt trong cùng một công
trình. Sau khi hoạt động ổn định trong bể UASB hình thành loại bùn hạt có mật độ vi
sinh rất cao, hoạt tính mạnh và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng
lơ lửng.
Hình 3.14 Bể UASB
 Bể sinh học theo mẻ SBR
Hệ thống xử lý sinh học từng mẻ bao gồm đưa nước thải vào bể phản ứng và tạo
các điều kiện cần thiết như môi trường thiếu khí (không có oxy, chỉ có NO3-), kị khí
(không có oxy), hiếu khí (có oxi, NO3- ) để cho vi sinh tăng sinh khối, hấp thụ và tiêu
hóa các chất thải hữu cơ trong nước thải.
Chất thải hữu cơ (C,N,P) từ dạng hòa tan sẽ chuyển hóa vào sinh khối vi sinh và
khi lớp sinh khối vi sinh này lắng kết xuống sẽ còn lại nước trong đã tách chất ô
nhiễm, chu kỳ xử lý trên lại tiếp tục cho một mẻ nước thải mới.
Thực chất của phương pháp hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để
gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo các dạng
chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Theo giai đoạn và
mức độ xử lý, phương pháp hoá học sẽ có tác dụng tăng cường quá trình xử lý cơ học

hoặc sinh học. Những phản ứng diễn ra trong quá trình này có thể là phản ứng oxy
GVHD : Biện Văn Tranh
SV : Lê Ngọc Giàu Page 25