Đồ án xử lý nước thải nhà máy chế biến sữa bằng phương pháp sinh học docx

Đồ án môn học
Hà Hoàng Phơng
Mc lc
m u 3
Ph n I - T ng quan t i li u 4
I - Khỏi ni m v phõn lo i n c th i 4
I.1. Khỏi ni m n c th i 4
I.2. Phõn lo i n c th i 4
II - Cỏc ph ng phỏp x lý n c th i 4
II.1. Ph ng phỏp x lý c h c 4
II.2. Ph ng phỏp hoỏ h c 5
II.3. Ph ng phỏp x lý n c th i b ng bi n phỏp sinh h c 5
III - Quỏ trỡnh phõn h y y m khớ n c th i 8
III.1. C ch c a quỏ trỡnh 8
III.2. Cỏc y u t nh h ng n quỏ trỡnh 10
Ph n II - xu t qui trỡnh x lý 12
I - Thụng tin v ngu n n c th i c n x lý 12
I.1. Dõy chuy n s n xu t v dũng th i 12
I.2. Phõn tớch c i m ngu n n c th i 13
I.3. Yờu c u x lý 13
II - L a Ch n ph ng phỏp x lý n c th i 13
III - L a Ch n Thi t b x lý 14
III.1. Thi t b x lý 14
III.2. B l ng ng 14
III.3. B UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 15
IV - S dõy chuy n x lý n c th i 18
IV.1. S dõy chuy n 18
IV.2. Thuy t minh 18
Ph n III - Tớnh toỏn thi t k 21
I - B l ng s c p 21
I.1. V n t c gi i h n 22

I.2. Kh i l ng c n t o th nh 22
I.3. Tớnh kớch th c b 23
I.4. T ng h p thụng s b l ng s c p 25
II - B UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 26
II.1. Kớch th c b UASB 27
II.2. Th i gian l u c a n c th i 27
II.3. L ng bựn y m khớ t o th nh 28
II.4. L ng biogas t o th nh 28
II.5. Th i gian l u c a bựn 28
II.6. T i tr ng kh i c a b UASB 28
K t lu n 30
T i li u tham kh o 31
mở đầu 34
Phần I - Tổng quan tài liệu 35
I - Khái niệm và phân loại nớc thải 35
I.1. Khái niệm nớc thải 35
I.2. Phân loại nớc thải 35
II - Các phơng pháp xử lý nớc thải 35
II.1. Phơng pháp xử lý cơ học 35
II.2. Phơng pháp hoá học 36
II.3. Phơng pháp xử lý nớc thải bằng biện pháp sinh học 36
III - Quá trình phân hủy yếm khí nớc thải 39
III.1. Cơ chế của quá trình 39
III.2. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình 41
Phần II - Đề xuất qui trình xử lý 43
I - Thông tin về nguồn nớc thải cần xử lý 43
I.1. Dây chuyền sản xuất và dòng thải 43
I.2. Phân tích đặc điểm nguồn nớc thải 44
1
Đồ án môn học

Hà Hoàng Phơng
I.3. Yêu cầu xử lý 44
II - Lựa Chọn phơng pháp xử lý nớc thải 44
III - Lựa Chọn Thiết bị xử lý 45
III.1. Thiết bị xử lý 45
III.2. Bể lắng đứng 46
III.3. Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 46
IV - Sơ đồ dây chuyền xử lý nớc thải 49
IV.1. Sơ đồ dây chuyền 49
IV.2. Thuyết minh 49
Phần III - Tính toán thiết kế 52
I - Bể lắng sơ cấp 52
I.1. Vận tốc giới hạn 53
I.2. Khối lợng cặn tạo thành 53
I.3. Tính kích thớc bể 54
I.4. Tổng hợp thông số bể lắng sơ cấp 56
II - Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 57
II.1. Kích thớc bể UASB 58
II.2. Thời gian lu của nớc thải 59
II.3. Lợng bùn yếm khí tạo thành 59
II.4. Lợng biogas tạo thành 59
II.5. Thời gian lu của bùn 59
II.6. Tải trọng khối của bể UASB 59
Kết luận 61
Tài liệu tham khảo 62
2
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
mở đầu
Công nghệ chế biến sữa được phát triển rất mạnh ở nhiều nước trên thế giới và

gần đây là cả Việt Nam. Đây có thể coi là công nghệ truyền thống, cũng có thể
coi là công nghệ hiện đại vì lịch sử phát triển của công nghệ này đã có từ rất
lâu. ở nhiều trường hợp người ta vẫn làm thủ công bên cạnh những sản phẩm
được sản xuất theo những quy trình hiện đại.
Thế nhưng đằng sau nó, công nghệ chế biến sữa cũng tạo ra một lượng thải
không nhỏ cho môi trường, trong đó, nước thải là một thành phần quan trọng
cần xử lý. Do đó việc xử lý nước thải ở các nhà máy sữa và chế biến sữa phải
được quan tâm ngay từ giai đoạn thiết kế.
Trong cuốn đồ án môn học này, em sẽ trình bày về hệ thống xử lý nước thải
của nhà máy chế biến sữa tươi tiệt trùng, một ngành trong công nghệ chế biến
sữa.
3
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
Phần I - Tổng quan tài liệu
I - Khái niệm và phân loại nước thải
I.1. Khái niệm nước thải
Nước thải là nước sau khi đã được sử dụng với các mục đích khác nhau.
I.2. Phân loại nước thải
Một trong các cách phân loại nước thải là có thể phân loại nước thải theo nguồn
gốc phát sinh ra chúng. Theo cách phân loại này, có các loại nước thải sau:
• Nước thải sinh hoạt.
Là nước thải được thải từ các khu dân cư, khu hoạt động thương mại, khu vực
công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác.
• Nước thải công nghiệp và dịch vụ:
Là nước thải được thải từ các quá trình công nghệ hay dịch vụ có xử dụng nước
và thành phần của nước thải phụ thuộc vào công nghệ hay dịch vụ.
• Nước thải của sản xuất nông nghiệp:
Thường là nước tưới tiêu trong trồng trọt hay nước từ các khu vực chăn nuôi và
trồng trọt: chất hữu cơ, phân hoá học, thuốc trừ sâu.

• Nước thải bệnh viện:
Số lượng vi sinh vật lớn và đa dạng, nhiều vi sinh vật gây bệnh đặc biệt là các
bệnh truyền nhiễm, các hoá chất độc hại, nguy hiểm và có thể có phóng xạ.
• Nước từ các hoạt động thương mại như chợ chứa nhiều chất hữu cơ v à rác.
• Nước mưa nhiễm bẩn:
Độ ô nhiễm của nước mưa phụ thuộc vào độ ô nhiễm của môi trường không
khí, bề mặt khu vực có nước chảy tràn.
II - Các phương pháp xử lý nước thải
Có thể phân loại các phương pháp xử lý nước thải theo đặc tính xử lý như : Xử lý
cơ học, xử lý hóa học, xử lý sinh học.
Tùy tính chất của từng loại nước thải mà trong qui trình xử lý, có thể kết hợp các
phương pháp trên để đạt yêu cầu xử lý với hiệu quả cao.
II.1. Phương pháp xử lý cơ học
Gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không thay đổi tính
chất hóa học và sinh học của nó. Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu
quả của các bước xử lý tiếp theo.
Các phương pháp và thiết bị sử dụng trong xử lý cơ học :
• Song chắn rác : Giúp ngăn chặn các vật cứng, vật nổi đi vào máy bơm, vào các
bể xử lý công đoạn sau.
• Bể lắng : giúp loại bỏ các cặn nặng gây cản trở cho các quá trình sinh học trong
các bể xử lý sinh học.
• Bể tuyển nổi và vớt bọt : giúp loại bỏ dầu mỡ và các chất hoạt động bề mặt gây
cản trở cho các quá trình oxy hóa và khử mầu.
4
Đồ án môn học
Hà Hoàng Phơng
B lc : giỳp loi b cn l lng, lm nc trong trc khi x vo ngun tip
nhn.
B iu hũa : pha loóng v ng nht nng cỏc cht trong nc thi cho
phự hp trc khi x lý.

II.2. Phng phỏp hoỏ hc
Cỏc phng phỏp x lý nc thi gm cú: Trung ho, oxy hoỏ v kh. Tt c cỏc
phng phỏp ny u dựng tỏc nhõn hoỏ hc nờn l phng phỏp gõy ụ nhim th
cp. Ngi ta s dng phng phỏp hoỏ hc kh cỏc cht ho tan v trong cỏc
h thng cp nc khộp kớn. ụi khi phng phỏp ny dựng x lý s b trc
khi x lý sinh hc hay sau cụng on ny l phng phỏp x lý nc thi ln cui
thi vo ngun nc.
Cỏc phng phỏp s dng trong x lý húa hc :
Phng phỏp trung hũa : Dựng cỏc tỏc nhõn húa hc hay trn ln nc thi
a PH v khong 6,5 ữ 8,5 trc khi thi vo ngun nc hoc s dng cho
cụng ngh x lý tip theo.
Phng phỏp oxy húa kh : Dựng cỏc cht oxy húa mnh chuyn cỏc cht
c hi trong nc thi thnh dng ớt c hi hn v tỏch ra khi nc.
II.3. Phng phỏp x lý nc thi bng bin phỏp sinh hc
X lý nc thi bng phng phỏp sinh hc da trờn hot ng sng ca cỏc vi
sinh vt, ch yu l vi khun d dng hoi sinh, cú trong nc thi. Quỏ trỡnh
hot ng ca chỳng cho kt qu l cỏc cht hu c gõy nhim bn c khoỏng
húa, tr thnh nhng cht vụ c, cỏc cht khớ n gin v nc.
Vi sinh vt cú trong nc thi s dng cỏc hp cht hu c v mt s cht khoỏng
lm ngun dinh dng v to ra nng lng. Quỏ trỡnh dinh dng lm cho chỳng
sinh sn, phỏt trin tng s lng t bo (tng sinh khi), ng thi lm sch (cú
th l gn nh hon ton) cỏc cht hu c hũa tan hoc cỏc ht keo phõn tỏn nh.
Do vy, trong x lý sinh hc, ngi ta phi loi b cỏc tp cht thụ ra khi nc
thi trong cỏc cụng on x lý trc ú. i vi cỏc tp cht vụ c cú trong nc
thi thỡ phng phỏp x lý sinh hc cú th kh cỏc cht sunfit, mui amụn,
nitrat - cỏc cht cha b oxy húa hon ton. Sn phm ca cỏc quỏ trỡnh phõn
hy ny l khớ CO
2
, nc, khớ N
2

, ion sunfat
II.3.1. iu kin ca nc thi cú th x lý sinh hc
cho quỏ trỡnh chuyn hoỏ vi sinh vt xy ra c thỡ vi sinh vt phi tn ti
c trong mụi trng x lý. Mun vy thỡ c x lý sinh hc phi tho món cỏc
iu kin sau:
Nc thi khụng cú cht c vi vi sinh vt nh cỏc kim loi nng, dn xut
phenol v cyanua, cỏc cht thuc loi thuc tr sõu v dit c hoc nc thi
khụng cú hm lng axit hay kim quỏ cao, khụng c cha du m.
Trong nc thi, hm lng cỏc cht hu c d phõn hu so vi cỏc cht hu
c chung phi ln, iu ny th hin qua t l giỏ tr hm lng BOD/COD

0,5.
5
Đồ án môn học
Hà Hoàng Phơng
II.3.2. Nguyờn lý ca quỏ trỡnh oxi hoỏ sinh hc
C ch ca quỏ trỡnh:
Quỏ trỡnh oxi hoỏ sinh hoỏ cỏc cht hu c trong mụi trng nc thi chớnh l
quỏ trỡnh phõn hu cỏc cht hu c ca cỏc vi sinh vt.
Quỏ trỡnh ny gm 3 giai on, din ra vi tc khỏc nhau nhng cú quan h
cht ch vi nhau:
Giai on khuych tỏn cht hu c t nc thi ti b mt cỏc t bo vi sinh
vt. Tc ca giai on ny do quy lut khuych tỏn v trng thỏi thu ng
ca mụi trng quyt nh.
Giai on chuyn cỏc cht hu c ú qua mng bỏn thm ca t bo do s
chờnh lch bờn trong v bờn ngoi ca t bo.
Giai on chuyn hoỏ sinh hoỏ cỏc cht trong t bo vi sinh vt to ra nng
lng, tng hp t bo mi v cú th to ra cỏc cht mi.
II.3.3. Tỏc nhõn sinh hc trong quỏ trỡnh x lý
Vai trũ ch yu trong quỏ trỡnh x lý sinh hc l vi sinh vt. H vi sinh vt trong

nc núi chung v trong nc thi núi riờng rt a dng v phong phỳ, ph thuc
vo bn cht ca nc v nc thi cng nh cỏc iu kin v mụi trng.
Thng tron nc thi cú cha nhiu loi: vi khun, nguyờn sinh ng vt,
prụtza
Vi sinh vt tham gia vo quỏ trỡnh x lý nc thi c x dng ch yu di hai
dng:
Bựn Hot tớnh:
L huyn phự vi sinh vt trong nc thi di dng bụng mu nõu vng cú
kớch thc 3-5 àm. Bụng ny khi t hp li vi nhau thỡ d lng. Bựn hot tớnh
cú cu to gm cỏc vi sinh vt, vi khun, cỏc nguyờn sinh ng vt protoza
phỏt trin thnh sinh khi nhy v chc.
Hot tớnh ca vi sinh vt l kt qu ca s vn chuyn oxi vo bụng sinh hc.
Trong iu kin khuy trn v lm thoỏng b vi bựn hot tớnh thụng thng
bụng sinh hc cú mt lp ph trờn b mt c gi b mt hiu khớ. Tớnh cht
lng v nộn ca bựn hot tớnh l hai ch tiờu chớnh ỏnh giỏ s thnh cụng
ca phng phỏp x lý sinh hc bng bựn hot tớnh. Vic to bụng liờn quan
cht ch ti tc phỏt trin ca vi sinh vt v ph thuc vo bn cht ca cht
ụ nhim, nng oxi ho tan v mc chy ri.
Mng sinh hc ( Mng sinh vt)
Mng sinh hc l mt h thng vi sinh vt phỏt trin trờn b mt cỏc vt liu
xp, to thnh mng dy 1ữ3 mm. Mng sinh hc cng bao gm cỏc vi khun,
nm, nguyờn sinh ng vt
Quỏ trỡnh xy ra mng sinh hc thng c xem nh quỏ trỡnh hiu khớ
nhng thc cht l h thng vi sinh vt hiu v ym khớ. Khi dũng nc thi
chy trờn lp mng sinh vt, cỏc cht hu c v oxi ho tan khuych tỏn qua
mng v ú din ra cỏc quỏ trỡnh trao i cht. Sn phm ca quỏ trỡnh trao
i cht thi ra ngoi qua mng. Trong sut quỏ trỡnh, oxi ho tan luụn c b
6
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng

sung từ không khí. Theo thời gian, màng sinh học đầy dần lên, sau một thời
gian màng bung ra và được thay thế bằng một lớp màng khác.
III.3.4. Các phương pháp sinh học xử lý nước thải
III.3.4.1. Phương pháp hiếu khí
Sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí, để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần
cung cấp oxi liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20
0
C ÷ 40
0
C.
Phương trình sinh hoá tổng quát các phản ứng oxi hoá sinh hoá ở điều kiện hiếu
khí:
ENHOHyxCOO
zy
xNOHC
zyx
++






−+=







++++
3222
2
3
4
3
33
(1)
ECONOHCONHNOHC
zyx
++=++
227523
(2)
Ưu điểm của phương pháp hiếu khí :
• Thời gian xử lý nhanh
• Tải trọng lớn (do tốc độ xử lý nhanh)
• Xử lý triệt để BOD hơn phương pháp yếm khí
• Khử Nitơ trong nước thải tốt hơn phương pháp yếm khí
Nhược điểm của phương pháp hiếu khí :
• Lượng bùn phát sinh lớn
• Yêu cầu BOD đầu vào nhỏ (≤500 mg/l)
• Khó phân hủy được một số chất béo, Protein, và chất rắn hữu cơ lơ lửng
• Trong điều kiện tự nhiên, xử lý hiệu quả không cao do thiếu oxy
• Trong điều kiện nhân tạo, tốn nhiều năng lượng cho sục khí, khuấy đảo
Các công nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí :
• Cánh đồng tưới
• Cánh đồng lọc
• Hồ sinh học
• Lọc sinh học hiếu khí
• Bể Aeroten

III.3.4.2. Phương pháp yếm khí
Phương trình sinh hóa tổng quát quá trình phân hủy yếm khí tạo CH
4
:
422
48248224
CH
zyx
CO
zyx
OH
zy
xOHC
zyx






+++






+−=







−−+
Ưu điểm của phương pháp yếm khí :
• Lượng bùn phát sinh nhỏ
• Có thể xử lý BOD đầu vào lớn (>500 mg/l)
• Phân hủy được các chất béo, Protein, và chất rắn hữu cơ lơ lửng
• Tạo ra khí biogas có thể dùng làm nhiên liệu
Nhược điểm của phương pháp yếm khí :
7
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
• Thời gian xử lý chậm
• Thiết bị xử lý lớn
• Cần duy trì ở dải nhiệt độ phù hợp
• Xử lý không triệt để BOD
• Khử Nitơ trong nước thải kém
• Trong quá trình xử lý có sinh ra một số khí có mùi khó chịu
Các công nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí :
• Hồ yếm khí
• Lọc sinh học yếm khí
• Bể ủ khí metan
• Bể UASB
III - Quá trình phân hủy yếm khí nước thải
III.1. Cơ chế của quá trình
Quá trình phân hủy yếm khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ trong điều
kiện không có oxy. Phân hủy yếm khí gồm có 6 quá trình :
• Thủy phân các polymer (1)

o Thủy phân Protein (1A)
o Thủy phân Polysaccarit (1B)
o Thủy phân Lipid (1C)
• Lên men các amino axit và đường (2)
• Phân hủy kị khí các axit béo mạch dài và rượu (3)
• Phân hủy kị khí các axit béo dễ bay hơi (trừ axit axetic) (4)
• Hình thành khí metan từ axit axetic (5)
• Hình thành khí metan từ CO
2
và H
2
(6)
Các quá trình này có thể họp thành 3 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình
phân hủy yếm khí chất hữu cơ :
• Giai đoạn thủy phân :
Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzym do vi khuẩn tiết ra, các phức
chất và chất không tan (như polysaccarit, protein, lipid) chuyển hóa thành các
phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các axit amin, axit béo).
Quá trình này xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước
hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất. Chất béo thủy phân rất chậm.
• Giai đoạn lên men các axit hữu cơ :
Các hợp chất hữu cơ đơn giản sản phẩm của quá trình thủy phân, các chất béo,
polysacarit, protein… sẽ được lên men thành các axit hữu cơ như : axit axetic,
lactic, propionic, butyric… và các chất trung tính như : rượu, andehit, axeton,
các chất khí như : CO
2
, H
2
, H
2

S, NH
3
và một lượng nhỏ khí indol, scatol… Sự
hình thành các axit có thể làm pH giảmmạnh. Thành phần và tính chất của các
sản phẩm phụ thuộc nhiều vào bản chất, thành phần của các chất ô nhiễm có
trong nước thải, phụ thuộc vào khu hệ vi sinh vật cũng như vào điều kiện môi
trường của quá trình hoạt động (t
o
, pH…).
8
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
Cơ chế của quá trình tạo axit trong phân hủy yếm khí được chia làm hai dạng
chính.
• Lên men tạo axit axetic :
2236126
22 HCOCOOHCHOHC ++−→
• Phân cắt axit béo phân tử lượng lớn bằng phản ứng oxy hóa khử kèm
thủy phân :
COOHCHCOOHRCOOHCHCHR
OH
−+− →−−−
322
2
Trong quá trình lên men các axit hữu cơ, các axit amin sẽ được khử amin bằng
quá trình khử hoạc thủy phân để tạo NH
3
và NH
4
+

, một phần sẽ được vi sinh
vật sử dụng để tạo sinh khối, phần còn lại thường tồn tại dưới dạng có thể gây
ức chế quá trình phân giải yếm khí.
• Giai đoạn tạo khí Metan :
Các sản phẩm hữu cơ thu được từ giai đoạn lên men sẽ được khí hóa nhờ các
vi khuẩn metan hóa được gọi chung là vi khuẩn Methanogens. Các vi sinh vật
này có đặc tính chung là chỉ hoạt động trong môi trường yếm khí nghiêm ngặt.
Tốc độ sinh trưởng và phát triển của chúng chậm hơn nhiều so với tốc độ sinh
trưởng của các vi sinh vật khác.
Khí metan được hình thành chủ yếu theo hai cơ chế : Decacboxyl hóa và khử
CO
2
:
• Decacboxyl hóa :
CH
3
COOH CH
4
+ CO
2
4CH
3
CH
2
COOH 7CH
4
+ 5CO
2
2CH
3

(CH
2
)
2
COOH 5CH
4
+ 3CO
2
CH
3
CH
2
OH 3CH
4
+ CO
2
CH
3
COCH
3
2CH
4
+ CO
2

70% khí metan được tạo thành theo cơ chế này.
• Khử CO
2
:
CO

2
+ 4H
2
CH
4
+ 2H
2
O
4NADH
2
4NAD
CO
2
CH
4
+ 2H
2
O
30% khí metan được tạo thành theo cơ chế này.
Trong 2 giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ, COD trong dung dịch hầu
như không giảm. COD chỉ giảm trong giai đoạn metan hóa.
9
2H
2
O
H
2
O
2H
2

O
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
Hình 1.1 : Sự biến đổi các dòng vật chất trong phân hủy yếm khí
Sơ đồ trên mang ý nghĩa tương đối vì không phải tất cả vật chất hữu cơ được chuyển
hóa thành CH
4
mà còn khá nhiều vật chất hữu cơ tồn tại trong những sản phẩm trung
gian và một phần không nhỏ được chuyển thành các loại khí khác nhau. Một phần các
chất hữu cơ không được phân hủy.
III.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
• Nhiệt độ
Khác với quá trình sinh học hiếu khí, các vi sinh vật trong xử lý yếm khí, nhất
là vi khuẩn metan rất mẫn cảm với sự biến động của nhiệt độ môi trường. Quá
10
100% COD
V t ch t h u c c bi tậ ấ ữ ơđặ ệ
Protein Hydrat cacbon Lipid
Axit amin, ngđườ Axit béo
1A 1B 1C
≈ 21%
≈ 39%
5%
S n ph m trung gianả ẩ
Butyric, propionic…
Axit axetic Hydro
2 3
4
Metan
5 6

66% 34%
20%
≈ 0%
20%
11%
23%
35% 11%
12% 8%
70% 30%
Đồ án môn học
Hà Hoàng Phơng
trỡnh phõn hy ym khớ ph thuc nhiu vo nhit ca quỏ trỡnh x lý. Quỏ
trỡnh phõn hy ym khớ thng c tin hnh hai ch : a m (30-40
o
C)
v a núng (55-60
o
C).
pH
Cỏc vi sinh vt trong phõn hy ym khớ hot ng cú hiu q trong vựng pH
trung tớnh 6,5-7,5 v ti u trong khong 7,0-7,2. Nhng trong quỏ trỡnh thy
phõn, do to ra cỏc axit hu c nờn pH cú th gim xung di mc 6,5. Do ú
cn cú s iu chnh pH hoc quỏ trỡnh cp liu m bo pH yờu cu.
Ti trng hu c u vo
Do tc ca quỏ trỡnh metan húa chm hn so vi quỏ trỡnh thy phõn v lờn
men axit hu c nờn nu ti trng hu c u vo quỏ cao s lm gim nhanh
pH, ng thi lm gim hot ng ca cỏc vi khun metan húa. Ngc li, ti
trng hu c quỏ thp s khụng ỏp ng nhu cu dinh dng ca vi sinh vt,
dn n quỏ trỡnh x lý khụng cú hiu qu cao.
Quỏ trỡnh o trn

o trn cú tỏc ng rt ln n tc ca quỏ trỡnh phn ng. Mt mt o
trn s nõng cao s tip xỳc gia vi sinh vt v c cht, do vy y nhanh tc
phn ng. Mt khỏc, khuy trn cũn lm cỏc cht khớ, sn phm ca quỏ
trỡnh khớ húa thoỏt ra, hn ch nh hng ca chỳng ti vi sinh vt.
Nng cỏc kim loi nng
Cỏc kim loi nng khỏc nhau cú nh hng khụng ging nhau n s phỏt trin
ca cỏc vi sinh vt ym khớ. Chỳng cú th gõy ngng tr hon ton quỏ trỡnh
phn ng.
Cỏc tỏc nhõn khỏc
Mt s tỏc nhõn khỏc cng cú nh hng ti quỏ trỡnh phõn hy ym khớ nh :
SO
2
2-
, SO
4
2-
, clorin,
11
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
Phần II - Đề xuất qui trình xử lý
I - Thông tin về nguồn nước thải cần xử lý
I.1. Dây chuyền sản xuất và dòng thải
12
Ti p nh n nguyên li uế ậ ệ
L m l nhà ạ
B o qu n l nhả ả ạ
Chu n hóaẩ
Thanh trùng
L m l nhà ạ

B n ch rótồ ờ
L m nóngà
ng hóaĐồ
Ti t trùngệ
L m ngu ià ộ
Rót, bao gói th nhà
ph mẩ
N c r a v sinh, s a th t thoátướ ử ệ ữ ấ
N c l m l nhướ à ạ
N c l m l nhướ à ạ
S a th t thoátữ ấ
N c thanh trùngướ
N c l m l nhướ à ạ
S a th t thoátữ ấ
N c l m nóngướ à
N c l m nóngướ à
N c thanh trùngướ
N c l m l nhướ à ạ
N c r a chai, s a th t thoátướ ử ữ ấ
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
I.2. Phân tích đặc điểm nguồn nước thải
Theo dây chuyền sản xuất đó, có thể xác định nguồn nước thải từ các quá trình chế
biến bao gồm :
Hoạt động
BOD
5
trung bình
(kg/m
3

)
Tiếp nhận sữa, rửa các can đựng sữa, dọn dẹp vệ sinh 0,31
Làm lạnh sữa, tích trữ, rửa các thùng chứa và dẫn nước 0,23
Khử trùng của sữa và tích trữ 0,35
Đóng chai sữa tiệt trùng 0,13
Rửa chai lọ, khử trùng chai lọ 0,28
Cô đọng nước rửa nhà máy 0,90
Đóng gói lượng sữa thành phẩm 0,90
Lượng nước thải chủ yếu là các loại nước rửa vệ sinh với thành phần chứa nhiều
đường, sữa, protein do thất thoát.
Tính chất của dòng thải được xác định như sau :
 Tỷ lệ COD/BOD
5
= 1,4
 Chỉ số BOD
5
= 1000 mg/l
 Lượng N tổng số = 25 mg/l
 Lượng P tổng số = 5 mg/l
 pH = 7,8 – 8,0
 Lưu lượng Q = 500 m
3
/ngày.đêm
I.3. Yêu cầu xử lý
Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B theo TCVN 5945-
1995 :
 Chỉ số COD ≤ 100 mg/l
 Chỉ số BOD ≤ 50 mg/l
 Hàm lượng N tổng số ≤ 6 mg/l
 Hàm lượng P tổng số ≤ 6 mg/l

 Lượng chất lơ lửng ≤ 100 mg/l
 pH = 5,5 – 9
 t
o
≤ 40
o
C
 ………
II - Lựa Chọn phương pháp xử lý nước thải
Sau khi phân tích các đặc điểm của nguồn nước thải cũng như ưu, nhược điểm của
2 phương pháp xử lý sinh học hiếu khí và yếm khí, ta chọn phương pháp xử lý kết
hợp qua hai bậc :
- Bậc 1 : Xử lý yếm khí
- Bậc 2 : Xử lý hiếu khí
Chọn xử lý bậc 1 bằng phương pháp yếm khí vì các lý do sau :
 Hàm lượng BOD
5
trong nước thải ban đầu cao (1000 mg/l) phù hợp với
xử lý yếm khí hơn. Trong phân hủy yếm khí, phần lớn chất hữu cơ được
phân hủy thành các khí bởi vậy lượng bùn phát sinh nhỏ hơn nhiều so với
13
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
xử lý hiếu khí. Bùn phát sinh do phân hủy yếm khí ít hơn, nhầy hơn, dễ
dàng tách nước hơn so với bùn hiếu khí.
 Trong nước thải có nhiều chất hữu cơ không tan hoặc ở dạng khó
chuyển hóa, chỉ có thể phân hủy bằng phương pháp yếm khí.
Xử lý yếm khí còn có nhiều ưu điểm như : ít tốn năng lượng cho sục khí như xử lý
hiếu khí, khí metan tạo ra có thể dùng làm nguồn nhiên liệu, chi phí xử lý thấp…
nhưng nó cũng còn những hạn chế như :

 Thời gian xử lý dài
 Không phân hủy được triệt để các chất hữu cơ như phân hủy hiếu khí
(BOD của nước thải sau xử lý yếm khí chỉ giảm xuống được 80mg/l)
 ít khử được nitơ
Vì thế, ta bổ xung công đoạn xử lý bậc 2 bằng phương pháp hiếu khí nhằm khắc
phục những hạn chế trên :
 Thời gian xử lý nhanh
 Tăng hiệu quả xử lý chất hữu cơ (giảm BOD xuống đạt tiêu chuẩn)
 Khử nitơ hiệu quả hơn
Do công đoạn xử lý bậc 1 đã giảm cơ bản hàm lượng chất hữu cơ (90-95%) nên
cũng khắc phục được hạn chế của xử lý hiếu khí ở công đoạn 2 là lượng bùn phát
sinh giảm đáng kể.
III - Lựa Chọn Thiết bị xử lý
III.1. Thiết bị xử lý
Chọn bể lắng sơ cấp và thứ cấp là loại bể lắng đứng, có ống phân phối trung tâm.
Chọn thiết bị xử lý kị khí là bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) vì :
- Hiệu suất xử lý cao
- Kết cấu và vận hành đơn giản
- Do vị trí dòng vào phun từ dưới lên, cùng với sự tạo khí trong quá trình hoạt
động của bể nên lớp bùn có thể tự phân tán và tiếp xúc với chất nền mà
không tốn năng lượng cho khuấy đảo.
- Do sinh khối vi sinh vật được giữ lại trong bể, không mất đi theo dòng ra
nên thời gian lưu bùn tăng, mật độ sinh khối trong bể cao, hiệu quả xử lý lớn
hơn.
- Do tính linh động của lớp bùn nên bể UASB không sợ bị tắc như các bể
phân hủy yếm khí bằng vi sinh vật dính bám trên lớp đệm.
- Trở lực nhỏ, ít tốn năng lượng cho bơm
- Giá thành rẻ hơn các phương pháp yếm khí khác.
Chọn thiết bị xử lý hiếu khí là bể aeroten vì :
- Hiệu quả xử lý cao

- Loại bỏ nốt Nitơ trong nước thải
III.2. Bể lắng đứng
Bể có thể xây bằng gạch hoặc bằng bêtông cốt thép, thường có mặt bằng hình tròn.
Giữa bể có ống trung tâm đưa nước vào từ trên xuống, nước ra khỏi ống trung tâm
sẽ tách cặn, nổi lên trên và ra ngoài qua máng thu xung quanh bể, cặn lắng xuống
đáy bể và được định kỳ rút ra.
14
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
Chú thích
1. Máng dẫn nước vào
2. ống trung tâm
3. ống loe
4. Tấm chắn
5. ống hút bùn
6. Máng thu nước ra
7. ống dẫn nước ra
5
2
3
4
7
6
1
Hình 2.1 : Sơ đồ mặt cắt bể lắng đứng
III.3. Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
III.3.1. Cấu tạo bể UASB
Bể có thể xây bằng gạch hoặc bằng bêtông cốt thép, thường có mặt bằng hình chữ
nhật. Để tách khí khỏi nước thải, trong bể có gá thêm các tấm phẳng đặt nghiêng
so với phương ngang ≥35

o
.
Hình 2.2 : Sơ đồ mặt cắt bể UASB
1 - Đường ống đẫn nước thải vào 2 - Bộ phận đo và chỉnh pH
3 - Định lượng chất dinh dưỡng N,P nếu cần 4 - Vùng phản ứng yếm khí
15
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
13
12
14
9
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
5 - Cửa tuần hoàn lại cặn lắng 6 - Tấm chắn khí
7 - Cửa dẫn hỗn hợp bùn và nước sau khi tách
khí
8 - Vùng lắng bùn
9 - Máng thu nước 10 - Đường dẫn khí
11 - Đường nước sau xử lý 12 - Thùng chứa khí
13 - ống dẫn khí đi sử dụng 14 - ống dẫn bùn thải
III.3.2. Hoạt động của bể UASB

Nước thải sau khi điều chỉnh pH trong bể điều hòa, được dẫn theo ống dẫn vào hệ
thống phân phối đều trên diện tích đáy bể. Nước thải từ dưới lên với vận tốc v =
0,6÷0,9 m/h. Hỗn hợp bùn kị khí trong bể hấp thụ chất hữu cơ hòa tan trong nước
thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí (70÷80% metan, 20÷30% cacbonic)
và nước. Các hạt bùn cặn bám vào các bọt khí được sinh ra và nổi lên bề mặt làm
xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng. Khi hạt cặn nổi
lên va phải tấm chắn (6) bị tách khỏi bọt khí và vỡ ra, khí thóat lên trên, cặn rơi
xuống dưới. Hỗn hợp bùn nước đã tách hết khí qua cửa (7) vào ngăn lắng. Hạt bùn
cặn trong ngăn lắng được lắng xuống dưới qua cửa (5) và tuần hoàn trở lại vùng
phản ứng yếm khí. Nước trong được thu vào máng thu (9) bên trên và dẫn sang bể
xử lý hiếu khí (xử lý cấp 2). Khí biogas được thu về thùng chứa rồi theo ống dẫn
khí đốt đi ra ngoài.
Bùn trong bể được hình thành hai vùng rõ rệt : ở chiều cao khỏang 1/4 tính từ đáy
lên, lớp bùn hình thành do các hạt cặn keo tụ có nồng độ 5÷7%; phía trên lớp này
là lớp bùn lơ lửng có nồng độ 1000÷3000 mg/l gồm các bông cặn chuyển động
giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống. Bùn trong bể là sinh
khối đóng vai trò quyết định trong việc phân hủy và chuyển hóa chất hữu cơ.
Nồng độ cao của bùn hoạt tính trong bể cho phép bể làm việc với tải trọng chất
hữu cơ cao.
Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc có hiệu quả đòi hỏi thời
gian vận hành khởi động từ 3 đến 4 tháng. Nếu cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn
tạo metan trước với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thủy lực < 1/2 công
suất thiết kế, thời gian khởi động có thể rút xuống còn 2÷3 tuần.
Lượng cặn dư bằng 0,15÷0,2% lượng COD, tức bằng một nửa cặn được sinh ra so
với khi xử lý hiếu khí. Cặn dư định kỳ xả ra ngoài và có thể tiếp tục đưa đi làm
khô.
Công trình xử lý UASB được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý nước thải có hàm
lượng các chất ô nhiễm hữu cơ cao. Xử lý yếm khí thường không đạt được nồng
độ đầu ra thấp do khi hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải giảm sẽ làm giảm
khả năng trao đổi chât của vi sinh vật phân giải yếm khí .

16
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
Bể UASB thường được bố trí trước các hệ thống xử lý hiếu khí để làm giảm hàm
lượng chất ô nhiễm đến nồng độ thích hợp trước khí tiến hành xử lý hiếu khí. Tốc
độ dòng nước chuyển động đi lên trong hệ thống phải được tính toán để quá trình
xử lý được vận hành tốt, thông thường vận tốc của dòng nước chuyển động đi lên
vào khoảng 0,6 đến 0,9 (m/h).
17
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
IV - Sơ đồ dây chuyền xử lý nước thải
IV.1. Sơ đồ dây chuyền
Hình 2.2 : Sơ đồ dây chuyền xử lý nước thải
1 – Bể điều hòa 2 – Bể lắng sơ cấp 3 – Bể UASB
4 – Bể Aeroten 5 – Bể lắng thứ cấp 6 – Bể khử trùng
7 – Bể thu bùn
IV.2. Thuyết minh
Nước thải qua song chắn rác (1) được tách bỏ rác, vào hố thu (2) rồi qua bể tách
dầu mỡ (3). Tại đây, dầu mỡ có trong nước thải sẽ được tách ra. Tiếp đó, nước thải
đổ vào bể điều hòa (4), có tác dụng điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ các chất
trong nước thải, ngoài ra, trong bể còn tiến hành quá trình trung hòa nước thải và
tăng tính đệm của nước thải. Nước thải tiếp tục qua bể lắng sơ cấp (5) để loại bỏ
các cặn mịn rồi vào bể UASB (6), nước thải sẽ được xử lý cấp 1 bằng phương
pháp kị khí và sinh khí metan trong bể này. Sau đó, nước chuyển sang bước xử lý
cấp hai bằng phương pháp hiếu khí trong bể aeroten (7) có sục khí. Nước ra khỏi
bể aeroten được cho qua bể lắng thứ cấp (8) để loại bỏ bùn hoạt tính bị cuốn theo
nước. Cuối cùng, nước qua bể khử trùng (9) bằng clo trước khi đổ vào nguồn
nhận. Bùn hoạt tính sau lắng được đưa vào bể thu bùn (10), một phần cho hồi lưu
lại bể aeroten, phần bùn dư còn lại được nén, phơi để tách nước rồi đem làm phân

bón. Nước tách bùn được đổ trở lại bể điều hòa.
• Song chắn rác – Lưới chắn rác
Nước thải của các công đoạn chế biến được thu gom chảy vào hệ thống xử lý nước
thải dẫn qua song chắn rác và lưới chắn rác. Đây là nơi xử lý sơ bộ nhằm giữ làm
các vật thô như : que vụn, rẻ rách, vỏ đồ hộp, giấy bao bì, mẩu gỗ, đá vụn Kích
thước của khe lưới chắn rác nhỏ hơn so với kích thước song chắn rác để có thể loại
bớt được cát hạt có kích thước nhỏ hơn .
• Bể điều hoà lưu lượng
Việc bố trí bể điều hoà lưu lượng là rất cần thiết. Nước thải sau khi qua song chắn
rác sẽ theo đường ống dẫn chảy tự động sang bể điều hoà lưu lượng để duy trì
dòng thải ổn định gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao
18
2
1
3
4
5
7
6
Ngu n nh nồ ậ
N c th iướ ả
X lý bùnử
Đồ án môn học
Hà Hoàng Phơng
ng lu lng nc thi gõy ra. Ngoi ra, b iu ho s kt hp khuy trn
nhm mc ớch san bng c lu lng v nng cỏc cht hu c trong nc thi;
giỳp cho quỏ trỡnh x lý sinh hc c vn hnh liờn tc v n nh. Trong quỏ
trỡnh ny s kt hp tuyn ni, tỏch mt s tp cht ni nh cht bộo, cht hot
ng b mt gõy cn tr cho cỏc quỏ trỡnh x lý sinh hc.
B lng s cp

Nc thi nh mỏy ch bin sa cha nhiu cn l lng cỏc cht dng keo v ho
tan. Cụng on x lý ny nhm loi b mt phn ht rn nhm n nh hm lng
cn l lng trong nc thi trc khi tin hnh x lý sinh hoc. Vic tỏch mt phn
cỏc hp cht cn giai on ny s giỳp cho hm lng cn tr nờn n nh, loi
c cỏc thnh phn khụng cú li cho vi sinh vt phỏt trin, m bo quỏ trỡnh x
lý sinh hc t hiu qu cao.
B x lý ym khớ UASB
B x lý ym khớ UASB cú hiu qu x lý rt tt, c bit i vi nc thi cú
hm lng cht ụ nhim hu c cao. Vic thit k v vn hnh d dng, phự hp
vi iu kin nhit m (30 40
o
C). Vi hm lng COD = 1400 (mg/l), BOD
5
=1000 (mg/l) thớch hp cho x lý ym khớ.
B Aeroten
B Aeroten ch hot ng hiu qu vi hm lng cht ụ nhim khụng cao. Nhng
nú li x lý trit cỏc cht thi hu c n nng thp. Do ú thit b x lý
hiu khớ c b trớ ngay sau thit b x lý ym khớ s m bo cho nc thi cú
tiờu chun thi ra ngun tip nhn.
B lng th cp
Chc nng b lng ng cp hai l tỏch bựn hot tớnh ra khi hn hp nc thi,
lm cho ngun nc t trong v chy tip sang b tip xỳc, ng thi lm
c bựn ỏy b n nng mong mun tun hon mt phn tr li b
Areoten.
B kh trựng
Nc thi ó c x lý sinh hc b Areoten v lng cn b lng ng th
cp, nc b ó trong s t chy sang b tip xỳc do chờnh lch cao trỡnh. Ti b
ny, nc c kh trựng bng Clo trc khi x ra ni tip nhn. Kh trựng nc
thi l nhm phỏ hu, tiờu dit cỏc loi vi khun gõy bnh nguy him cha c
hoc khụng th kh b trong quỏ trỡnh x lý nc thi. kh trựng nc thi cú

nhiu phng phỏp: Clo hoỏ, dựng tia t ngoi, in phõn mui n cú Javen
kh trựng, ozon hoỏ, siờu õm. Phng phỏp kh trựng c ỏp dng l dung dch
Clo, Clo cú th dựng kh trựng nc sinh hot v nc thi cụng nghip; ngoi tỏc
dng kh trựng nú cú tỏc dng lm ụng t v lm lng vt cht l lng trong
nc thi.
Nc thi sau khi c x lý lm trong c x vo mng tip nhn.
Mỏy ộp bựn - B cha bựn
19
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
Bùn thải chứa nhiều vi sinh vật, có hàm lượng ding dưỡng khoáng cao. Do đó bùn
được xử lý để phục vụ cho nông nghiệp là rất tốt. Bùn ở bể lắng cấp một và hai
được tháo chảy tự động do áp lực thuỷ tĩnh vào bể chứa. Từ bể chứa, bùn được
đưa sang máy ép bùn băng tải.
Mục đích của ép bùn :
 Giảm khối lượng vận chuyển bùn ra bãi thải hay nơi sản xuất phân vi sinh
 Cặn khô dễ dàng đưa đi chôn lấp hay cải tạo đất hơn cặn dạng nước
 Hạn chế lượng nước thải có thể ngấm vào nơi tiếp nhận
 Giảm được mùi khó chịu và gây độc hại cho môi trường
20
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
Phần III - Tính toán thiết kế
• Một số ký hiệu thường dùng
Q : Lưu lượng nước thải (m
3
/ngày); (m
3
/h);
S : Nồng độ BOD (mg/l) ;

SS : Nồng độ chất rắn lơ lửng (mg/l) ;
t: Thời gian lưu (ngày), (giờ );
T
k
: Tải trọng khối (kgBOD/m
3
.ngày);
F : Tiết diện (m
2
);
V : Thể tích (m
3
);
G : Khối lượng (kg);
v: Vận tốc (m/s);
X : Hàm lượng sinh khối (mg/l) ;
∑N , ∑P : Hàm lượng nitơ, phot pho tổng (mg/l) ;
D,d : Đường kính (m);
ρ : Tỷ trọng (kg/m
3
);
g : Gia tốc trọng trường (m/s
2
);
σ : Khả năng sử dụng BOD của vi sinh vật phân giải yếm khí
(mgBOD/mg.ngày);
ω : Hệ số chuyển BOD thành sinh khối (mg/mgBOD.ngày);
ε : Hệ số tự huỷ yếm khí của bùn (1/ngày);
δ : Hệ số khí hoá của bùn yếm khí (m
3

/kg) ;
I - Bể lắng sơ cấp
Lưu lượng của dòng thải từ nhà máy là : 500 (m
3
/ngày.đêm), như vậy lượng nước
thải là không lớn. Mục đích của bể lắng cấp một chủ yếu nhằm loại các cặn thô và
một phần cặn dạng lơ lửng (d = 0,1 mm) và một số chất dạng nổi trước khi tiến
hành giai đoạn xử lý sinh học .
Các hạt cặn có kích thước d = 0,1 mm có thể tiến hành lắng trọng lực dễ dàng.
Thiết bị xử lý sơ bộ ở công đoạn này là bể lắng đứng dạng hình trụ đáy chóp có
tháo cặn dưới đáy. Bể lắng dạng này có hiệu suất không cao nhưng thích hợp với
dòng thải dưới 2000 (m
3
/ngày).
Nước thải được đường ống dẫn vào ống trung tâm và chyển động xuống dưới.
Phần nước thải và cặn lơ lửng sẽ chuyển động xuống dưới ống trung tâm. Khi
nước thải ra khỏi ống trung tâm sẽ chuyển động đi lên và đi vào các máng thu.
Bùn cặn được lắng xuống đáy bể.
Các thông số cần thiết kế và tính toán cho bể lắng:
- Kích thước bể lắng
- Thời gian lưu của nước thải
- Hiệu quả xử lý
- Tải trọng của bể lắng
- Tải trọng máng thu .

21
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
I.1. Vận tốc giới hạn
Khi thiết kế bể lắng, để đảm bảo cho các hạt cặn không bị dòng nước kéo khỏi bể

lắng, ta phải tiến hành kiểm tra vận tốc của dòng nước gần máng thu không vượt
quá vận tốc giới hạn :
2
1
)1(8






−
=
f
gdk
v
h
ρ
(m/s) (II - 48)
v
h
: Vận tốc giới hạn vùng lắng (m/s).
k : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn : Chọn k = 0,06
ρ : Tỷ trọng của hạt cặn (kg/m
3
) : Chọn ρ = 1,25 (tấn/m
3
)
g : Gia tốc trọng trường (m/s
2

) : g = 9,8 (m/s
2
)
d : Đường kính tương đương của hạt (m)
Các hạt cặn có đường kính trung bình : d = 0,1 (mm);( cần loại khỏi dòng
nước thải).
f: Hệ số mát phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và số Raynold của hạt khi
lắng. Chọn f = 0, 025.
⇒ Vận tốc giới hạn :
069,0
025,0
0001,0.8,9).125,1.(06,0.8
2
1
=






−
=
h
v
(m/s)
Vận tốc của dòng nước chuyển động về máng thu phải nhỏ hơn vận tốc giới hạn
nhằm tránh sự kéo theo cặn ra khỏi bể lắng qua máng thu.
I.2. Khối lượng cặn tạo thành
Ta chọn thời gian lưu của nước trong bể lắng sơ cấp là t

n
= 1 (h).
Theo công thức thực nghiệm về hiệu quả khử BOD
5
và khử cặn lơ lửng của bể
lắng sơ cấp :
tba
t
R
×+
=
(II-48)
Trong đó :
R : Hiệu quả khử BOD
5
hoặc SS (%)
t : Thời gian lưu của nước (h)
a,b : Hằng số thực nghiệm chọn theo bảng :
Chỉ tiêu a (h) b
Khử BOD
5
Khử SS
0,018
0,0075
0,020
0,014
⇒ Hiệu quả khử BOD
5
của bể lắng sơ cấp :
%3,26

1020,0018,0
1
=
×+
=
BOD
R
⇒ Hiệu quả khử SS của bể lắng sơ cấp :
%5,46
1014,00075,0
1
=
×+
=
SS
R
22
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
⇒ Lượng cặn SS được lắng trong bể lắng sơ cấp là :
X
C
= R
SS
× TS = 46,5% × 500 = 232,5 (mg/l)
⇒ Lượng BOD
5
còn lại trong nước thải sau khi qua bể lắng sơ cấp là :
BOD
5

’ = BOD
5
× (1 – R
BOD
) = 1000 × (1 – 26,3%) = 737 (mg/l)
⇒ Khối lượng SS được lắng trong 1 ngày là :
G
C
= X
C
× Q = 232,5 × 500 = 116250 (g/ngày) = 116,25 (kg/ngày)
Thể tích cặn lắng được tính theo công thức :
P
G
V
c
C
.
ρ
=
(m
3
/ngày)
G
C
: Trọng lượng cặn khô (tấn)
ρ
c
: Tỷ trọng của hỗn hợp cặn (bùn lắng) (tấn/m
3

)
Tỷ trọng của hỗn hợp cặn ρ được tính theo công thức :
h
h
v
C
G
Gv
G
ρρρ
+=

G
C
, G
V
, G
h
: trọng lượng cặn tổng, cặn vô cơ, hữu cơ (tấn)
ρ, ρ
v
, ρ
h
: tỷ trọng của cặn tổng, cặn vô cơ, hữu cơ (tấn/m
3
)
Hàm lượng cặn cô cơ : 30%. Tỷ trọng ρ
v
= 2,5 (tấn/m
3

) (II-205)
Hàm lượng cặn hữu cơ : 70%. Tỷ trọng ρ
h
= 1 (tấn/m
3
) (II-205)
Ta có :
1
7,0
5,2
3,01
+=
ρ
 ρ = 1,22 (tấn/m
3
)
P : Nồng độ % cặn khô trong hỗn hợp cặn : P = 5%
⇒ Thể tích cặn lắng (SS) là :
9,1
%5.22,1
10.25,116
3
==
−
C
V
(m
3
/ngày)
⇒ Khối lượng bùn lắng trong bể lắng sơ cấp là :

325,2
%5
==
C
bl
G
G
(tấn/ngày)
I.3. Tính kích thước bể
Theo tính toán để đạt hiệu quả lắng, vận tốc tối đa của dòng nước chuyển động
trong bể không vượt quá vận tốc giới hạn v
gh
= 0,069 (m/s). Vận tốc dòng nước
chuyển động đi lên càng nhỏ sẽ giúp các hạt lắng dễ dàng.
Chọn vận tốc của dòng nước chuyển động đi lên v
nl
= 0,0006 (m/s) ;
Lưu lượng dòng thải là Q = 500 (m
3
/ngày.đêm) ;
⇒ Tiết diện vùng lắng của bể lắng cấp một :
65,9
0006,0360024
500
=
××
==
nl
l
v

Q
F
(m
2
)
⇒ Thể tích hữu ích của bể lắng là :

83,201
24
500
=×=×=
nl
tQV
(m
3
)
⇒ Chiều cao phần nước chảy của bể lắng là :
23
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
2,2360010006,0 =××=×=
nnl
tvh
(m)
Tiết diện của bể bao gồm phần ống phân phối trung tâm. Để không làm ảnh hưởng
tới khả năng lắng của hạt, tốc độ dòng nước chuyển động trong ống trung tâm
xuống đáy bể không được lớn hơn 30 (mm/s)
Chọn vận tốc dòng nước trong ống trung tâm là v
tt
= 20 (mm/s).

⇒ Tiết diện ống trung tâm:
29,0
1020360024
500
3
=
×××
==
−
tt
tt
v
Q
f
(m
2
)
⇒ Đường kính ống phân phối trung tâm :
6,0
29,04
4
=
×
=
×
=
ππ
tt
tt
f

d
(m)
⇒ Tiết diện của bể lắng sơ cấp là :
F = F
1
+ f
tt
= 9,65 + 0,29 = 9,94 (m
2
)
⇒ Đường kính của bể lắng sơ cấp là :
56,3
94,944
=
×
=
×
=
ππ
F
D
(m)
Chuẩn hóa, chọn đường kính bể lắng là D = 3,6 (m)
⇒ Tiết diện của bể lắng sơ cấp là :
18,10
4
6,3
4
22
=

×
==
ππ
D
F
(m
2
)
⇒ Tiết diện vùng lắng của bể lắng là :
F
l
= F – f
tt
= 10,18 – 0,29 = 9,89 (m
2
)
⇒ Vận tốc dòng nước đi lên thực tế trong bể lắng là :
00059,0
89,9.3600.24
500
===
l
nl
F
Q
v
(m/s)
⇒ v
nl
< v

gh
: phù hợp
Chọn đường kính và chiều cao của ống loe :
d
loe
= h
loe
= 1,35 × d
tt
= 1,35 × 0,6 = 0,82 (m)
Đường kính tấm chắn trước miệng ống loe :
d
tc
= 1,3 × d
loe
=1,3 × 0,82 = 1,1 (m)
Thể tích phần đáy nón chứa bùn của bể lắng phải đủ chứa lượng bùn lắng trong
một ngày (bùn được tháo ra 1 lần/ngày).
⇒ Chiều cao vùng chứa bùn h
b
của bể lắng phải thỏa mãn :
9,1
43
1
2
===
cbb
V
D
hV

π
(m
3
)
⇒ Chiều cao tối thiểu vùng chứa bùn h
b
của bể lắng là :
56,0
6,3
9,112
12
22
=
×
×
=
×
×
=
ππ
D
V
h
b
b
(m)
Chọn chiều cao vùng chứa bùn : h
b
= 0,8 m
Chọn chiều cao ống trung tâm : h

tt
= 2,0 m
Chọn khoảng cách từ miệng ống loe đến tấm chắn : h
tc
= 0,2 m
24
§å ¸n m«n häc
Hµ Hoµng Ph¬ng
Chọn chiều cao thành bể nằm trên mặt nước : h
tb
= 0,3 m
⇒ Chiều cao của bể lắng là :
H = h + h
b
+ h
th
+ h
tc
+ h
tb
= 2,2 + 0,8 + 0,2 + 0,3 = 3,5 (m)
⇒ Đường kính máng xung quanh bể :
D
m
= 0,8 × D = 0,8 × 3,6 = 2,9 (m)
Chọn chiều cao máng: h
m
= 0,3(m)
⇒ Tải trọng theo chiều dài máng thu :
9,54

9,2
500Q
=
×
==
ππ
m
ml
D
T
(m
3
/m.ngày )
⇒ Tải trọng bề mặt của bể :
2,49
6,3
50044
22
=
×
×
==
ππ
D
Q
T
bm
(m
3
/m

2
.ngày)
I.4. Tổng hợp thông số bể lắng sơ cấp
Nồng độ BOD
5
sau lắng cấp một :
BOD
5
= 737 (mg/l);
BOD
5
= COD/1,4
SS = 500 (1– 46,5%) = 267,5 (mg/l) ;
Trong quá trình lắng ở bể lắng cấp một, cặn lắng chủ yếu là cát và một số hạt cặn
lơ lửng dạng thô, các chất dạng hoà tan và dạng keo không lắng được ở giai đoạn
này. Hàm lượng N, P trong nước thải chủ yếu dưới dạng hoà tan NH
4
+
, PO
4
3-
và
một số chất hoà tan khác, do đó hàm lượng N và P trong nước thải sau xử lý sơ bộ
bị giảm không đáng kể .
Tổng hợp thông số bể lắng sơ cấp
Thông số Đơn vị
Giá trị
Vào Ra Hiệu quả
COD mg/l 1400 1031,8 26,3%
BOD

5
mg/l 1000 737 26,3%
SS mg/l 500 267,5 46,5%
∑N
mg/l 25 25 0%
∑P
mg/l 5 5 0%
Lượng cặn khô tánh ra kg/ngày 116,25
Lượng bùn lắng tách ra tấn/ngày 2,325
Thời gian lưu của nước h 1
Kích thước bể
Diện tích bể m
2
10,18
Thể tích hữu ích m
3
20,83
Đường kính bể m 3,6
Chiều cao bể m 3,8
Chiều cao lắng m 2,2
Chiều cao nón chứa bùn m 0,8
25