Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa

2010
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG X
Ử
LÝ
NƢỚC
THẢI CHO NHÀ
MÁY CHẾ BIẾN SỮA VÀ
CÁC SẢN PHẨM TỪ S
Ữ
A
•
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT
THẢI
(MSMH:
610080)
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến
sữa và các sản phẩm từ sữa với công suất Q
tb
= 500
m
3
/ngày để chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn xả
thải loại B TCVN 5945
Đồ án thiết kế
hệ
thống xử lý
n
ƣ
ớ

c thải ngành
sữa
ngà
Mục
lục
CHƢƠNG
1 Mở
đ
ầ
u
………………………………………
………………….

5
1.1

Tổng
quan về ngành
s
ữ
a……………
…………………………………
………….

5
1.2
Các nguyên li
ệ
u s
ả

n xu
ấ
t s
ữ
a và s
ả
n
ph
ẩ
m
t
ừ
s
ữ
a…………………
………………
6
CHƢƠNG
2
Qui trình s
ả
n
xu
ấ
t
…………………………………………………………
7
2.1
Qui trình sản xuất của các sản
phẩm

từ
s
ữ
a…
……………………………………
7
2.1.1
S
ữa
tƣ
ơ
i

u
ố
ng
………………………………………………………………
7
2.1.2 S
ữ
a
h
ộ
p
………………………………………………………………………
.7
2.1.3 S
ữ
a
chua

……………………………………………………………………
9
2.1.4
Phô mai
và
bơ
………………………………………………………………
.11
2.2 Thuy
ế
t minh các qui
trì
nh……………………
…………………………………
12
2.2.1 Tiêu chu
ẩ
n
hóa
……………………………………………………………
12
2.2.2 Đồng
hóa
………………………………………………………………
……12
2.2.3 Ph
ố
i
tr
ộ

n
………………………………………………………………
…….
12
2.2.4 Ti
ệ
t trùng
UHT
………………………………………………………
…….

12
2.2.5
Ủ
chín
…………………………………………………………………
…….
12
2.2.6
Lạnh đông
……………………………………………………………
…….
.
12
CHƢƠNG
3 Đặ
c
trƣng nƣớ
c
th

ả
i
……………………………………………………
.13
3.1 Các khâu s
ả
n xu
ấ
t gây ô
nhi
ễ
m
……………………………………………………
.13
3.2 Đặc
tính nƣớc
th
ả
i
…………………………………………………………………
13
CHƢƠNG
4
S
ơ
b
ộ
nƣớ
c
th

ả
i nhà
máy
………………………………………………
17
4.1 Yêu c
ầ
u thi
ế
t
k
ế
………………………………………………………
…………….
17
4.2
Đề
xu
ấ
t công
ngh
ệ
…………………………………………………………………
.17
4.3 Tiểu
chuẩn nƣớc
thải loại
B
………………………………………………………
18

4.4 Thuy
ế
t minh công
ngh
ệ
………………………………………………
…………….
18
4.5
Ch
ất lƣợng nƣớc đầ
u
vào c
ủ
a nhà
máy
……………………………………………
.19
CHƢƠNG
5 Tính
toán
………………………………………
………………….

20
5.1 B
ể
tuy
ể
n

n
ổ
i
………………………………………………………………………
20
5.2 B
ể
UASB
…………………………………………………………………………
23
Phục lục, catalogue
Chương 1: Mở đầu
1. Tổng quan về ngành sữa
Ch
ế
bi
ế
n s
ữ
a và các s
ả
n
ph
ẩ
m
t
ừ
s
ữa đã trả
i

qua nhi
ề
u th
ờ
i kì cùng v
ớ
i s
ự
phát tri
ể
n c
ủ
a
khoa
học
kĩ
thuật.
Các quốc gia ở khu vực châu Âu và châu Mỹ là những nhân tố quan
tr
ọ
ng góp
ph
ần tác động đế
n
s
ự
thay đổ
i
trong công
ngh

ệ
ch
ế
bi
ế
n s
ữ
a và các s
ả
n
ph
ẩ
m
t
ừ
s
ữ
a.
Nh
ữ
ng lo
ạ
i s
ữ
a t
ừ
độ
ng v
ật đang đƣợ
c

s
ử
d
ụ
ng trên th
ế
gi
ớ
i
g
ồ
m
có: s
ữ
a dê, s
ữ
a bò, s
ữ
a
cừu. Mỗi
loài động
vật sẽ cho sữa với tính
chất khác nhau, trong đó, phổ
biến nhất ở Việt
Nam là s
ữ
a bò. Do v
ậ
y, trong su
ố

t ph
ầ
n trình bày này ch
ỉ
đề
c
ậ
p t
ớ
i nguyên li
ệ
u là s
ữ
a bò.
Công nghi
ệ
p s
ả
n xu
ấ
t và ch
ế
bi
ế
n
s
ữa đang phát triể
n
không ch
ỉ ở

các nƣớ
c
châu Âu,
châu Mỹ
mà đang phát
triển với
tốc độ
rất nhanh ở
Việt Nam.
Do
đó
,
việc xử lý
nƣớc
thải
ngành s
ữ
a ph
ải
đƣợ
c
quan tâm t
ừ giai
đoạ
n
thi
ế
t k
ế
nhà máy.

Sữa
và
các sản phẩm từ sữa đã gần
g
ũ
i

hơn
với
ng
ƣ
ờ
i

dân, nếu trƣớc những năm
90 chỉ
có 1-
2
nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu
là
sữa đặc
và
sữa bột
(
nhập ngoại), hiện
nay
thị trƣờng sữa
Việt
Nam
đã

có gần
20
hãng nội địa
và
rất nhiều doanh nghiệp phân
phối
sữa chia nhau một thị trƣờng tiềm năng
với
80 triệu
dân.
Về
mức tiêu thụ sữa trung bình của
Việt
Nam hiện nay khoảng
7,8 k
g
/
n
g
ƣ
ờ
i/nă
m
tức
là
đã tăng gấp
12
lần so
với
những năm đầu thập niên

90.
Theo dự báo trong
thờ
i

gian
sắp
tớ
i

mức tiêu thụ sữa sẽ tăng từ 15
-
20%
(
tăng theo thu nhập bình quân). Sản phẩm sữa
là
sản phẩm dinh dƣỡng bổ sung ngoài các bữa ăn hàng ngày,
với
trẻ
em
,

thanh thiếu niên
và
những
ngƣ
ờ
i

trung tuổi

–
sữa có tác dụng lớn hỗ trợ sức khỏe. Trên thị trƣờng
có
rất
nhiều
loại bột ngũ cốc, đồ uống tăng cƣờng sức
khỏe…
nhƣng các sản phẩm này
về chất
lƣợng
và
độ dinh dƣỡng không hoàn toàn thay thế đƣợc
sữ
a.
M
ộ
t dây
chuy
ề
n
s
ả
n xu
ấ
t s
ữ
a có giá tr
ị
trung bình kho
ả

ng vài ch
ụ
c t
ỷ,
đó
là
mộ
t
kho
ả
n
đầu tƣ
không nhỏ chƣa tính đến
các chi phí xây dựng nhà máy. Công
đoạn
quản trị chất
lƣợ
ng
(KSC) nguyên
li
ệu đầu vào
và
đầ
u
ra là h
ế
t s
ứ
c quan
tr

ọ
ng
vì nó
ảnh hƣớng đế
n
ch
ấ
t
lƣợ
ng c
ủa
n
g
ƣ
ờ
i
tiêu dùng,
s
ữa đầ
u
vào nguyên
li
ệu đã
ít
nhƣng chất lƣợng không đả
m
b
ả
o
nên có nhi

ề
u nhà máy khi thu mua
s
ữa
tƣ
ơ
i
về
ph
ả
i b
ỏ đi vì
chất lƣợ
ng
kém, không qua
đƣợc
KCS
đầu
vào gây thất thu. Trong khi sản xuất, việc pha chế các sản
phẩm
từ sữa
cũng còn nhiề
u
b
ấ
t c
ậ
p vì các t
ỉ
l

ệ
vitamin,
ch
ất dinh dƣỡng đƣợ
c
pha
tr
ộn theo hàm
lƣ
ợ
ng,
có thông tin đầy đủ
trên bao bì
Nguồn
cung nguyên liệu không
ổn
định,
chất
l
ƣ
ợ
ng

chƣa đƣợc đảm
bảo nên hầu
h
ế
t
ngu
ồ

n
s
ữa này đƣợ
c
tiêu th
ụ
tr
ự
c ti
ế
p qua các c
ử
a hàng s
ữ
a t
ạ
i các thành
ph
ố
l
ớ
n, còn các
công ty s
ữ
a s
ử
d
ụ
ng ngu
ồ

n s
ữ
a nh
ậ
p ngo
ại
để
ch
ế
bi
ế
n nh
ữ
ng s
ả
n
ph
ẩ
m
c
ủ
a mình, trên
th
ị
trƣờ
ng
hi
ệ
n t
ạ

i có các s
ả
n
ph
ẩm chính nhƣ
sau:
• Sữa
lỏng
(Liquid Milk)-bao
gồm sữa
tƣ
ơ
i,

sữa
đặc
• Sữa bột (Powder Milk)
• Sữa chua (Drink Yoghurt)
•
Sữa có đƣờng
giành cho trẻ em(Sweetened Children Milk)
Khi s
ữ
a thành
ph
ẩm đã xong, các
doanh nghiệ
p
s
ữ

a ph
ả
i s
ử
d
ụ
ng v
ỏ
h
ộp đạ
t
tiêu chu
ẩ
n
để
d
ễ
dàng v
ậ
n chuy
ể
n và b
ả
o qu
ả
n, hi
ệ
n nay th
ị
trƣờ

ng
ch
ỉ
có hai nhà cung
c
ấp độ
c
quy
ề
n
là Tetra Park-Th
ụy Điể
n và Combiblock-
Đứ
c, hai doanh nghi
ệ
p này còn là hai nhà cung
cấp phần lớn dây
chuyển
sữa ở
Việt
Nam.
2. Các nguyên liệu sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa
Đường:
Đƣờng đƣợc dùng để
hiệu chỉnh chất khô và vị ngọt của sản phẩm. Một số
loại
đƣờ
ng t
hƣờng đƣợ

c
s
ử
d
ụn
g
,

nhƣ đƣờng
latose
,

đƣờng
saccaroze, đƣờng glucose,
fructo…
Ch
ỉ
tiêu hóa lý quan tr
ọ
ng
c
ủa đƣờng
là
độ ẩm, hàm
l
ƣ
ợn
g

saccaroze, độ

tro,
độ
m
àu…
Sữa và các sản phẩm từ sữa: Trong sản xuất kem, các loại sữa có thể
đƣợc
sử
dụng
nh
ƣ
sữa
tƣ
ơ
i,

sữa đặc,
sữa
bột nguyên cream…chất
béo từ
sữa nhƣ
cream
,

bơ
,

chất béo
k
han…
Dầu thực vật:

Ngƣời
ta có thể dùng
dầu đậu
nành, dầu dừa,
dầu hƣớng dƣơng hoặc
dầu
cải
để
làm nguyên liệu sản xuất một số loại kem.
Chỉ tiêu hóa lý quan trọng của dầu thực vật: chỉ số acid, chỉ số peroxyc…Hàm
l
ƣ
ợ
ng
dầu
thực vật có thể
chiếm
từ 6 – 10% khối
lƣợng
kem thành phẩm. Dầu thực
vật cũng
đ
ƣ
ợ
c
bảo quản trong
những điều
kiện phù hợp.
Các chất ổn định: Các chất ổn định trong sản xuất kem là những hợp
chất ƣa

nƣ
ớ
c,
thƣờng
có chứa protein hoặc carbonhydrate. Mục đích là để quá trình
lạnh đông
nguyên liệu sản xuất kem, các tinh thể
đá
xuất hiện
sẽ có
kích
thƣớc
nhỏ,
nên kem đƣợc
đồng
nhất. Các chất nhũ hóa:
Chất nhũ hóa thƣờng
là những hợp
chất có tính ƣa nƣớc
và
ƣa
béo.
Trong sữa có
ch
ƣ
a

một
số
chất nhũ hóa, nhƣ

lecithine, protein, phosphate…
nhƣng
với
hàm lƣợng
thấp.
L
òn
g

đỏ trứng gà cũng
là
một chất nhũ hóa thông dụng
trong ngành sản xuất
kem,
nhƣng giá thành
cao.
Các chất tạo hương:
Ngƣời
ta sẽ dùng các
chất có hƣơng khác nhau nhƣ
các
loại
hoa quả
tự nhiên,
hạt
khô (đậu phộng,
hạt
điều, nho khô,
hạt
socola…), mức quả,

nƣ
ớ
c
quả…
vanilla,
dâu, sầu riêng,
socola…
Chất màu: Mục
đích
của
chất màu
là
làm tăng màu
sắc và vẻ hấp dẫn cho kem.Có 2
loại chất màu chính: chất màu tự nhiên và chất màu
tổng
hợp.
Các chất khác: Để bảo quản
chất lƣợng
kem,
ng
ƣ
ờ
i
ta bổ sung thêm một số loại acid
hữu
cơ
nhƣ
acid citric, acid tatric…
để

tạo
độ
chua cần thiết cho kem và ức chế sự phát
triển của một số loại vi sinh có trong kem thành phẩm.
Chương 2: Quá trình sản xuất
2.1 Qui trình
2.1.1Sữa
tƣ
ơ
i
uống
-S
ữa
tƣ
ơ
i

thanh trùng
-Sữa
tƣ
ơ
i

tiệt
trùng
-S
ữ
a hoàn nguyên
Qui trình sản xuất chung
Nh

ậ
n
s
ữ
a
Kiểm
tra
chất
lƣ
ợ
ng
Làm lạnh bảo
qu
ả
n
Gia
nhi
ệ
t
Li tâm làm
s
ạ
ch
Tiêu chuẩn
hóa
Đồng
hóa
Thanh
trùng
Làm

l
ạ
nh
Rót
chai
B
ả
o
qu
ả
n
2.1.2 Sữa hộp
Khái
ni
ệ
m
s
ữ
a h
ộ
p xu
ấ
t phát t
ừ
vi
ệ
c b
ả
o qu
ả

n s
ữ
a vì s
ữ
a là s
ả
n
ph
ẩm giàu dinh
dƣ
ỡ
ng
nên cũng
là
môi trƣờng
thuận lợi cho vi sinh vật phát triển
Theo qui trình s
ả
n
xu
ất,
ng
ƣ
ờ
i
ta chia s
ữ
a
h
ộ

p
thành 2 nhóm:
s
ữa cô đặ
c
và s
ữ
a b
ộ
t.
Công đoạ
n
chung chu
ẩ
n b
ị
nguyên li
ệ
u cho s
ữ
a h
ộ
p
Nhận
s
ữ
a
Lọc Làm
lạnh T
ạ

m
ch
ứ
a
Tiêu chuẩn
hóa
Đồng
hóa
Thanh trùng
Cô
đặc
a.
Sữa cô
đặc
Sau
công đoạ
n
x
ử lý
chung nhƣ
trên,
s
ữa cô đặc đƣợc đƣa qua bộ
ph
ậ
n rót h
ộ
p và ti
ệ
t

trùng.
b. Sữa bột
Sau công đoạ
n
x
ứ lý
chung nhƣ trên, sữa cô đặc đƣợc đƣa qua máy
sấ
y.
S
ữa đƣợ
c
làm
nguội sau sấy, rồi
đóng gói
và
bảo
quản
Qui trình s
ả
n xu
ấ
t
Phối trộn nguyên
li
ệ
u
Đồng
hóa
Thanh

trùng
Ủ
chín
Bổ sung hƣơng
li
ệ
u
Làm
lạnh
đôn
g
,
thổ
i

khí
Rót và khuôn,
que
Làm lạnh sâu, tôi
kem
2.1.3Sữa chua
a. Sữa chua yoghurt
- Yoghurt
dạng
tĩnh
- Yoghurt
d
ạng
độ
ng

- S
ữ
a chua u
ố
ng
Sơ
đồ
công
ngh
ệ
s
ữ
a chua u
ố
ng
Lên men
Phối tr
ộ
n
Chất
ổ
n
đ
ị
nh
đƣ
ờ
ng
Đồ
ng hóa

Thanh trùng
Đồ
ng hóa
Làm l
ạ
nh
Đồ
ng hóa
UHT
Rót
Rót vô
trùng
Rót vô
trùng
Bảo quản 2
tuần
Bảo quản 1
tháng
Bảo quản
vài tháng
Sơ
đồ
công ngh
ệ
s
ữa chua
t
ĩ
nh
và độ

ng
Chu
ẩ
n b
ị
s
ữa để
lên men
C
ấ
y
men
S
ữ
a chua
d
ạng
t
ĩ
nh
S
ữ
a chua
d
ạng
độ
ng
Rót Lên men
Lên
men

Làm l
ạ
nh,
Làm lạnh,
ủ
chín
Trộn
hƣ
ơ
ng
Mứt hoa quả
Rót
Làm lạnh,
ủ
chín
b. Sữa chua kefir
Qui trình s
ả
n xu
ấ
t
s
ữa chua
kefir
cơ bả
n
gi
ố
ng
s

ữa chua
y
o
g
h
ur
t
,

nhƣng nó đƣợ
c
b
ổ
sung
chủng vi sinh vật kefir
2.1.4 Phô mai và
bơ
Qui
trình sản xuất phomat
Nhận s
ữ
a
Làm sạch Tiêu
chuẩn hóa
Thanh trùng
Làm ngu
ộ
i
Cấy men
L

ê
n

men
giai đoạn
2
Cắt quện sữa,
tách n
ƣ
ớ
c
Ép thành bánh
Xử lý mu
ố
i
Ngâm chín
Bao gói
Bảo quản
Qui trình sản
xuất
b
ơ
Nhận cream
Thanh trùng cream
Làm lạnh và ủ chín vật lý cream
Đảo tr
ộ
n
Rửa
hạt

b
ơ
Trộn muối(
nếu
là
bơ
m
ặ
n) Xử lý
hạt
b
ơ
Đóng
gó
i
Bảo qu
ả
n
2.2 Thuyết minh qui
trình
2.2.1 Tiêu chuẩn hóa
Mục đích: Trong phạm vi ở
đây,khi nói đến
tiêu chuẩn hóa
sữa
ng
ƣ
ờ
i
ta chỉ

đề
cập tới 1
ch
ỉ
tiêu đó
là ch
ấ
t béo.
C
ần điề
u
ch
ỉ
nh sao cho thành
ph
ẩm có hàm lƣợng béo nhƣ đã
đị
nh (ví d
ụ
nhƣ
3.2%
hay
3.6%
)
Có thể tiến hành tiêu chuẩn hóa sữa
bằng
2
phƣơng pháp: bằng
máy ly tâm tiêu chuẩn hóa tự
độ

ng
ho
ặ
c b
ằ
ng ph
ố
i tr
ộ
n. T
ố
t nh
ấ
t là làm b
ằ
ng máy ly
tâm-
điề
u
ch
ỉ
nh t
ự
động làm đồ
ng
th
ờ
i
2 nhi
ệ

m v
ụ
là tiêu chu
ẩ
n hóa s
ữ
a và ly tâm làm s
ạ
ch
2.2.2 Đồng hóa
Mục đích: Làm
giảm
kích
thƣớc
các cầu mỡ, làm cho chúng phân bố
đều
chất béo trong sữa,
làm cho s
ữa
đƣợc đồ
ng
nh
ất. Đồ
ng hóa có th
ể
làm tăng độ
nh
ớ
t c
ủ

a
s
ữa lên chút
ít
nhƣng
làm
gi
ảm đáng
kể
quá trình
oxi
hóa, làm tăng chất lƣợ
ng
c
ủ
a s
ữ
a và các s
ả
n
ph
ẩ
m
t
ừ
s
ữ
a
Các sản
phẩm sữa sau

khi
đồng
nhất sẽ
đƣợc
cơ
thể
hấp thụ dễ dàng
2.2.3 Phối trộn
Mục đích: Phối trộn đều các nguyên liệu sữa bột,
nƣớc, đƣờng
RE, chất ổn định,
chất
nhũ
hóa,…nhằm
tạo ra sữa hoàn nguyên có thành phần các chất, tỷ
tr
ọ
n
g
,

độ nhớt nhƣ yêu
cầu, tạo
điề
u
ki
ệ
n thu
ậ
n l

ợi
cho quá trình đồ
ng
hóa
2.2.4 Tiệt trùng UHT (Ultra High Temperature)
Mục đích: Quá trình tiệt trùng ở 138 -140 nhằm tiêu diệt toàn bộ các vi sinh vật có mặt
trong sữa,
đồng
thời góp phần loại bỏ những chất gây mùi khó chịu còn sót lại trong sữa.
Nhờ
vậy thời gian bảo
quản đƣợc
kéo dài,
chất lƣợng
sản
phẩm ổn
định.
2.2.5 Ủ chín (ageing)
Mục đích: Hydrate hóa các chất
ổn
định protein và kết tinh chất béo. Ủ ở 2-5 trong khoảng
4 gi
ờ
2.2.6 Lạnh đông
Mục đích: Thổi
một lƣợng
không khí vào hỗn hợp nguyên liệu
để làm tăng thế
tích của chúng.
L

ạnh đông mộ
t ph
ần nƣớ
c
trong h
ỗ
n h
ợ
p t
ạ
o các tinh th
ể
v
ới kích
thƣớ
c
r
ấ
t nh
ỏ,
đồ
n
nh
ấ
t và
phân b
ố
đề
u
trong h

ỗ
n h
ợ
p.
Chương 3: Công nghệ xử lý
3.1 Các khâu sản xuất gây ra ô nhiễm nguồn nước
Dựa vào qui trình công
nghệ
sản xuất,ta thấy
nƣớc
thải của nhà máy chủ yếu bao gồm

Nƣớ
c
th
ả
i s
ả
n xu
ấ
t:
-
Nƣớc
rửa
bồn, nƣớc
rửa chai,
đóng
chai…
-
Nƣớ

c
súc r
ử
a các s
ả
n
ph
ẩm dƣ bên trong hoặ
c
trên b
ề
m
ặ
t c
ủ
a t
ấ
t c
ả
các
đƣờ
ng
ố
n
g
,

bơ
m
,

bồ
n
ch
ứ
a, thi
ế
t b
ị
công
nghi
ệ
p…
-
Nƣớ
c
th
ả
i t
ừ
n
ồi hơi,
từ
máy l
ạ
nh
- Dầu mỡ rò rỉ từ thiết bị và
động
cơ
- Khâu

ti
ệt trùng
và
đóng hộ
p
s
ữa:
nƣớ
c
r
ử
a có ch
ứ
a s
ữ
a do hao h
ụ
t
- Nhà máy ch
ế
bi
ế
n các s
ả
n
ph
ẩ
m
t
ừ

s
ữ
a: d
ị
ch kh
ử
protein có ch
ứ
a nhi
ề
u latose
-
Nƣớc
thải từ nhà máy sản xuất phomai: loại
nƣớc
này chứa lactose và protein

Nƣớ
c
th
ả
i sinh ho
ạ
t
-
Đặc
tính nƣớ
c
th
ải

trong nhà máy
là
hàm lƣợ
ng h
ữu
cơ
cao, chủ
y
ế
u là
đƣ
ờ
ng,protein,
acid béo và các ch
ấ
t có kh
ả
năng phân hủ
y
sinh
h
ọ
c
Tùy theo công
nghệ
sản xuất ra từng chủng loại sản
phẩm
sữa hay tùy theo công suất
nhà máy, xí nghi
ệ

p mà tính ch
ấ
t hóa lý
c
ủa nƣớ
c
th
ải
cũng
rấ
t khác nhau.
3.2 Đặc trưng
Một số tính chất quan
trọng
của loại
nƣớc
thải
này nhƣ
sau:
-T
ỉ
l
ệ
COD/BOD
5
trong s
ữ
a là 1.4 và trong huy
ế
t thanh là 1.9

-
Lƣợ
ng
th
ả
i theo
t
ổ
ng
nito Kjeldahl ( TKN ) t
ừ
1-20g trong 100ml s
ữ
a
-BOD
5
trong nƣớ
c
th
ả
i nói chung
kho
ả
ng
t
ừ
700 -1600mg/L
-
pH
sau

khi
đồ
ng
nh
ấ
t
kho
ả
ng
7.5-8.8
3.3
Công nghệ xử lý
Theo phân tích thành phần nguồn thải
nhƣ trên,
thì
nƣớc
thải sản xuất sữa và sản phẩm
từ sữa chủ yếu chịu
ảnh hƣởng
chủ yếu bởi các yếu tố
nhƣ
ô
nhiễm
vô cơ,
hữu
cơ, rác, cát
b
ụ
i, d
ầ

u
m
ỡ
…
Vì th
ế các
phƣơng pháp đƣợc đề
xu
ất để
nghiên c
ứ
u kh
ả
năng
xử
lý phù h
ợ
p v
ớ
i ngu
ồ
n
th
ả
i này là:
- Xử lý
bằng phƣơng pháp
cơ
h
ọ

c.
- Xử lý
bằng phƣơng pháp hóa
lý.
- Xử lý
bằng phƣơng pháp sinh
học.
3.3.1
X

ử


lý b
ằng



ph

ƣ

ơ



ng

pháp



cơ


h

ọ c.
Xử lý cơ
học đƣợc
đặt ở
đầu
hệ thống xử lý, nhằm loại bỏ các chất rắn, vô cơ và hữu
cơ,
dầu
mỡ, nhựa, tạp chất nổi,
rác…
Tùy
theo đặc điểm
các loại cặn trong rác thải, các công trình xử lý cơ
học thƣờng đ
ƣ
ợ
c
sử dụng là:
- Song chắn rác ( thô, mịn, tinh )
- Bể lắng cát
- Các loại bể lắng :

lắng đứng,
lắng ngang,
lắng
ly
tâm
…
- Bể
điều hòa lƣu
lƣ
ợ
ng
- Bể trung hòa (acid hoặc kiềm)
- Bể tách dầu mỡ
Việc lựa chọn
phƣơng pháp
xử lý phụ thuộc vào kích
thƣớc
rác,
hạt
lơ lửng, tính chất
hóa lý,
nồng độ hạt
lơ
lửng,
lƣu lƣợng nƣớc
thải và
độ
sạch cần thiết phải
đạt đƣợc
theo yêu

cầu
của nơi tiếp
nhận.
3.3.2
X
ử



lý



b

ằ



ng



ph

ƣ

ơ

n



g



pháp



hóa



lý

Bản chất của quá trình xử lí
nƣớc
thải
bằng
ph
ƣ
ơ
ng

pháp hoá
lí là

áp dụng
các quá trình
vật lý và hoá
học để
loại bớt các chất ô
nhiễm
ra khỏi
nƣớc
thải.
Phƣơng pháp hóa
lý là
một phƣơng pháp
cơ
bản để
xử lý
nƣớc
thải. Các công trình
thích
hợp đƣợc đề xuất
nhƣ
:
- Tuyển nổi
- Keo tụ
-
Tạo
bông
…
Các
phƣơng pháp
này

đƣợc
ứng
dụng để
loại bỏ các
hạt
lơ lửng phân tán (rắn và
lỏng), khí tan,
chất
vô cơ và
hữu
cơ
hòa tan trong nƣớc
thải.
Ƣu điể
m c
ủa phƣơng pháp hóa
lý
so
với các
phƣơng pháp
khá
c
hi
ện
nay
đang áp
dụ
ng
là:
- Có khả

năng loại
bỏ các
chất độc hữu cơ không
oxi
hóa sinh
học.
- Hiệu quả xủ lý cao và
ổn
đ
ị
nh
hơn
- Kích
thƣớc
hệ
thống
xử lý
nhỏ
hơn
- Độ nhạy
đối
với sự
thay đổi
tải
trọng thấp
hơn.
- Có thể tự
động
hóa hoàn toàn.
- Động học của quá

trình hóa
lý
đã đƣợc
nghiên
cứu
kĩ hơn.
-
Phƣơng pháp hóa
lý
không
cần phải theo dõi các
hoạt động
của sinh vật.
- Có thể thu hồi các chất có giá
tr
ị
.
3.3.3

X

ử


lý b
ằ



ng

ph

ƣ

ơ



ng



pháp



hóa



sinh

Bản chất của
phƣơng pháp
này là ứng dụng vi sinh
vật
(VSV) có

trong
n
ƣ
ớ
c
thải, chủ
yếu là vi khuẩn dị
dƣỡng.
Chúng sử dụng chất hữu cơ làm
thức
ăn, chuyển hóa chất hữu cơ,
chất
độc
hại thành
chất
vô cơ, khí
đơn
g
i
ả
n
và
nƣ
ớ
c.
Vì thế,
phƣơng pháp
này
đƣợc
ứng

dụng
và đạt hiêu quả cao khi xử lý
nƣớc
thải có
chứa nhiều chất
hữu
cơ
hòa
tan và một số
chất
vô cơ
nhƣ
H
2
S, NH
3
,
sunfua,
nitrit…
Một số chất
hữu
cơ có
khả năng
đ
ƣ
ợ
c
oxi hóa dễ dàng, còn một số chất khác hoàn toàn
không bị oxi hóa hoặc oxi hóa rất chậm. Dựa vào
đó ngƣời

ta có thể chia ra làm 2 loại: chất
hữu
cơ
dễ
phân hủy sinh học và chất
hữu
cơ
khó phân hủy
sinh học.
Để xác định khả
năng
xử lý
nƣớc
thải
bằng
ph
ƣ
ơ
ng

pháp sinh học,
ta thiết lập tỉ lệ
BOD và COD. Nếu BOD
tp
/COD
>
0.5 ,
nƣớc
thải có khả
năng đƣợc

xử lý
bằng phƣơng
pháp
sinh học. Tuy
nhiên, nƣớc
thải này
không đƣợc
chứa các
chất
độc hại và các tạp chất
muối kim loại
n
ặng
.
Đối với các
chất
vô cơ,
ng
ƣ
ờ
i
ta vẫn phải thiết
lập
ng
ƣ
ỡ
ng
giá trị tối
đa
để

không
gây độc
cho vi sinh.
Có 2
phƣơng pháp chính để
xử lý
nƣớc
thải
bằng phƣơng pháp sinh học
là hiếu khí và
yếm khí.
- Hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh hiếu khí, VSV
đƣợc
gieo cấy trong bùn hoạt tính
hoặc màng sinh học.
- Yếm
khí:
là
phƣơng pháp
xử lý không
cần
oxi.
Chúng còn đƣợc
áp dụng chủ
yếu
để
phân hủy cặn.
Các quá trình sinh học còn có thể diễn ra
trong
điều kiện tự nhiên hay các công trình

nhân tạo.
a. Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên:
Trong điều
kiện tự nhiên, các quá trình sinh học diễn ra trên:
o Các
cánh đồng
tƣ
ớ
i
o
Cánh đồ
ng
l
ọ
c
o Ao sinh học
Tuy nhiên, vì diện tích đất xây
dựng cho
các
công trình
này
thƣờng
lớn, mà nhà
máy
thì
không đáp ứng đủ,
nên các công trình tự nhiên này ít
đƣợc
áp dụng.
b. Xử lý nước thải trong các công trình nhân tạo.

Các công trình nhân
tạo đƣợc tiến hành trong điều
kiện hiếu khí hoặc kị khí, có thể
là các bể sục khí hoặc các thiết bị lọc sinh học.
o Hiếu khí:
 bể
A
er
otan
k
:

nƣớc
thải
đƣợc
sục khí và hòa trộn với bùn hoạt tính. Có rất
nhiều dạng bể
Aerotank
n
hƣ
:
1
bậc
không tái sinh và có tái sinh bùn, 2 bậc
không tái sinh
và
có tái sinh
bùn…
 thiết bị lọc sinh học (nhỏ giọt, cao tải, hoặc lọc với vật liệu lọc ngập
trong

nƣớc): nƣớc
thải
đƣợc
lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi
sinh vật. VSV sẽ oxi hóa các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn
năng
lƣ
ợ
ng
cho sự phát triển.
o Kị khí
(yếm
khí):
đƣợc
ứng
dụng để
lên men cặn tạo thành trong xử lý hóa
sinh nƣớc
thải sản
xuất, cũng nhƣ để
xử lý bậc 1
nƣớc
thải
rất đậm đặc
(BOC
= 4– 5 g/l), chứa các chất
hữu cơ có thể
bị phân hủy bởi các vi sinh yếm khí.
 bể UASB
 bể lọc sinh học kị khí:

thƣờng
là
bƣớc
xử lý
tr
ƣ
ớ
c
xử lý hiếu khí.
Trong các công trình xử lý, kiểu công trình xử lý
đƣợc
chọn phụ thuộc vị trí nhà
máy,
điều
kiện khí hậu, nguồn
cấp nƣớc, lƣu lƣợng
thành phần
nồng độ
ô
nhiễm của nƣớc
thải.
Chương 4: Đề xuất công nghệ
4.1
Yêu cầu thiết kế
L
ƣ
u

lƣơng nƣớc
thải của nhà máy 500m3/h

Nƣớ
c
th
ả
i sau x
ử lý
đạ
t
tiêu chu
ẩ
n lo
ạ
i B (TCVN5945-
2005)
Diện tích đất
xây dựng không hạn
chế
Tiêu chu
ẩ
n
Vi
ệt
Nam TCVN_5945:2005
N
ƣ
ớ
c
th
ả
i công nghi

ệ
p-Tiêu chu
ẩ
n
thải,
quy
định giá trị giới hạn các thông số và
nồng độ
các chất ô nhiễm trong sản xuất
công nghiệp. Trong tiêu
chuẩn quy
định 3 mức thải A, B, C ứng với từng mục
đích
xả
thải vào thủy vực khác nhau:

Nƣớc
thải
đạt
tiêu chuẩn thải loại A: có thể
đổ
vào thủy vực dùng làm
nguồn nƣớc
cho
mục đích sinh
hoạt.

Nƣớc
thải
đạt

tiêu chuẩn thải loại B: có thể
đổ
vào thủy vực nhận thải khác, trừ các thủy
vực
quy
định
nhận nƣớc
thải loại
A.

Nƣớc
thải đạt tiêu chuẩn thải loại C: chỉ
đƣợc
phép thải vào các nơi quy
đ
ị
nh

nhƣ
hồ
chứa nƣớc
thải xây riêng, hoặc
ống dẫn đến
khu xử lý
nƣớc
thải
tập
trung
…
Dƣ

ớ
i

đây
là
các giá
trị giới hạn mà công
nghệ
xử lý phải
đạt đƣợc, trƣớc
khi xả
vảo thủy vực cho phép.
4.2 Tiêu chuẩn nước thải loại B :TCVN 5945-2005
STT
CH
Ỉ
TIÊU
ĐƠN
V
Ị
GIÁ TR
Ị
1
2
3
4
5
6
7
8

pH
SS
BOD
COD
Dầu mỡ
TKN
P
Chloride
mg/L
5.5-9
100
50
80
20
60
6
600
Nước đầu
vào
Hố
thu
gom
và chắn
rác
Rác
Bể
điều
hòa
Th
ổ

i khí
B
ể
trung
hòa
Tuyển
nổi
Nén khí
UASB
Khí biogas
Mƣơng
oxi
hóa
B
ể
ch
ứ
a bùn B
ể
l
ắ
ng II
Máy ép bùn
Bánh bùn
Hệ thống
thoát
nước
Sơ đồ qui trình xử
l
Tuyển nổiTuyển nổi

UASBUASB
AEROTANKAEROTANK
Bể chứa bùn Bể lắng IIBể chứa bùn
4.3
Thuyết minh công
nghệ
-
Nƣớc
thải
của nhà máy đƣợc
tập trung tại hố thu gom
-
Đầu tiên nƣớ
c
th
ải
đƣợ
c
qua h
ố
thu gom và song
ch
ắn rác để
lo
ạ
i b
ỏ
các t
ạ
p ch

ấ
t
lớn nhƣ cát
sỏi bao ni lon
- S
au
đó
n
ƣ
ớ
c
th
ải
đ
ƣ
ợ
c

bơ
m
t
ớ
i b
ể
điều hòa để ổn
đ
ị
nh

lƣu

l
ƣ
ợ
ng
và x
ử
lý. T
ạ
i
đây
có
hệ
th
ố
ng s
ục khí
để
cung
c
ấp
O2 vào
nƣớ
c
cho vi sinh v
ậ
t trong bùn
t
ồ
n
t

ại và
tăng
sinh khố
i chu
ẩ
n b
ị
cho quá trình x
ử
lý sinh h
ọ
c. K
ế
t h
ợ
p châm hóa
chất để
điều chỉnh pH trong khoảng từ 6.5-7.5. Ở
đây
có
đầu
dò pH
nhằm
điểu
ch
ỉnh lƣợ
ng
NaOH và H2SO4 cho vào
-
Nƣớ

c
t
ừ
b
ể
điều hòa đƣợ
c
d
ẫ
n qua b
ể
tuy
ể
n n
ổi
để
lo
ạ
i b
ớ
t d
ầ
u m
ỡ
, váng n
ổ
i, t
ạ
o
điều

kiện cho quá trình xử lý sinh học phía sau. Váng nổi thu lại làm thức
ăn
cho
gia súc
-
Nƣớc
thải sau khi trung hòa sẽ
đƣợc bơm
vào
bể
UASB
để
thực hiện xử lý sinh
học kị khí.
Nƣớc
thải
đƣợc đƣa
vào
từ
đáy bể thông qua hệ thống phân phối
dòng
vào.
Nƣớc
thải chuyển
động
từ
dƣ
ớ
i
lên và đi

qua
một tầng bùn ( lớp vi
sinh vật kị khí lơ
l
ử
n
g
).
Trong
điều kiện kị khí các hợp chất hữu cơ
đƣợc
phân
hủy thành các
chất đơn
g
i
ả
n

hơn,
có khối
l
ƣ
ợ
ng
phân tử nhỏ
hơn.
Khí
tạo
ra sẽ

bám vào các hạt bùn, nổi lên bề mặt, va chạm với
tấm
h
ƣ
ớ
ng
dòng. Nhiệm vụ
của
tấm
h
ƣ
ớ
ng

dòng
là
tách riêng
khí,
bùn
và
nƣớc.
Bùn
đã tách
khí
sẽ
rơi
xuống lại
tầng bùn
lơ lửng. Khí sinh học sẽ
đƣợc

thu bằng hệ
thống
thu khí
-
Nƣớc
thải sẽ theo tấm chảy tràn chảy qua
mƣơng
oxi
hóa nhằm
xử lý
triệt
để
Phospho
-
Nƣớc
sau xử lý sẽ
đƣợc
chảy tràn qua bể lắng 2, bể
lắng đƣợc hoạt động
theo
phƣơng pháp
lắ
ng tr
ọ
ng l
ự
c. T
ạ
p ch
ấ

t s
ẽ
đƣợ
c
l
ắ
ng
xu
ống,
nƣớ
c
s
ẽ
đƣợ
c
ch
ả
y
tràn qua bể khử
trùng để
loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh rồi
đƣợc
thải ra
nguồn
ti
ế
p nh
ậ
n. T
ại

đây có sự
tu
ầ
n hoàn bùn l
ạ
i b
ể
hi
ế
u
khí
- Bùn trong b
ể
l
ắ
ng II, ,b
ể
UASB n
ế
u nhi
ề
u quá s
ẽ
đƣợc bơm
ra
bể
ch
ứ
a bùn. Bùn
dƣ sẽ đƣợ

c
qua máy ép bùn
,
sau đó đem đóng bánh làm thức ăn gia
súc
4.4
Chất lượng nước thải đầu vào của nhà máy
STT
CH
Ỉ
TIÊU
ĐƠN
V
Ị
GIÁ
TR
Ị
1
2
3
4
5
6
7
8
pH
SS
BOD
COD
Dầu mỡ

TKN
P
Chloride
mg/L
4.4-9.4
850
2500
4900
228
27
49
480
Chương 5 : Tính toán
5.1
Tính toán lưu lượng thiết kế
L
ƣ
u

lƣợ
ng
trung bình ngày : Q
ngày
= 500m3/ngày
L
ƣ
u

lƣợng
trung bình giời : Q

h
= = 20.83 m3/h
5.2
Tính toán bể tuyển nổi
Các thông số tính toán
Thông s
ố
Giá tr
ị
Trong kho
ả
ng
Đặc
t
r
ƣn
g
Áp su
ấ
t,kN/m2
170 475 270 340
T
ỉ
s
ố
khí: r
ắ
n
0.03 0.05
Chi

ề
u cao
l
ớp n
ƣ
ớ
c,m
1 3
T
ả
i tr
ọ
ng b
ề
m
ặ
t,m3/m2 ngày
20 325
Th
ời
g
i
a
n

l
ƣu

n
ƣ

ớ
c, phút
- Cột áp lực 0.5 3
M
ức
độ
tu
ầ
n hoàn,%
5 120
(Nguồn:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Tính toán thiết kế công trình-Lâm Minh Triết)
5.2.1 Tính toán kích thước bể
Với bể tuyển nổi không có tuần
hoàn nƣớc,áp
suất yêu cầu cho cột áp lực
đƣợc
tính
theo công thức sau:
=
(Nguồn:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Tính toán thiết kế công trình-Lâm Minh
Triết)
Trong
đó:
•
A/S : tỉ số khí/ chất rắn,mL khí /mg chất rắn
•
f :phần khí hòa tan ở áp suất P, thông thường f= 0.05
•
s
A

: độ hòa tan của khí,mL/L
•
S
a
: hàm lượng bùn,mg/L
•

p : áp suất,atm, được xác đinh bởi
,
P=
Chọn A/S = 0.03
( kPa)
,
S
a
= SS = 850 x ( 1 0 1 =765 mg/L sau khi đi qua song chắn rác )
s
A=
16.4 mL/L
Vậy P = 4.392 atm = 455 kPa
Lƣợ
ng
khí c
ầ
n cung c
ấ
p
0.03 =
A/S= 0.03 => A = 0.03S
Với S là

lƣợng cặn đƣợc
tách ra
trong
1
đơn
vị thờigian
S = Q S
a
= 765 = 266 g/ph
Dƣới
áp
suất 4.392 atm thì lƣợng
khí
dùng để
bão hòa là 70%
 A = = 11.4 g/ph
Khối
lƣợng
riêng không khí = 1.293 kg/m
3

Lƣợng
không khí cần là = = 8.8 10
-3
m
3
/ph = 8.8 (l/ph)
Chọn
• Bể tuyển nổi hình chữ nhật
•

T
ả
i
tr
ọ
ng
b
ề
m
ặ
t L
A
= 50m
3
/m
2
ngày
Diện tích bề mặt tuyển nổi
Chọn
•
Chi
ề
u dài L = 4m
A =
=
à
à
10
m
2

• Chiều
rộng
B = 2.5m
• Chiều cao H = 2.5m
Th
ể
tích b
ể
tuy
ể
n n
ổ
i
V = L B H = 4 2.5 2.5 = 25 m
3
Th
ời
gian
l
ƣ
u

nƣớ
c
c
ủ
a b
ể
tuy
ể

n n
ổ
i
t = =
=
1.2h = 72
phút
/
 Hiệu suất xử lý COD = 50%

Hàm lƣợ
ng
COD sau tuy
ể
n n
ổ
i
4900 ( 1 – 50% ) = 2450 mg/L
 Hiệu suất xử lý BOD = 36%

Hàm lƣợ
ng
BOD sau tuy
ể
n n
ổ
i
2500 (1 – 36% ) = 1600 mg/L
 Hiệu suất xử lý SS = 90%


Hàm
l
ƣ
ợ
ng SS sau tuy
ể
n n
ổ
i
765 ( 1 – 90% ) = 76.5 mg/L
 Hiệu suất xử lý dầu mỡ = 85%

Hàm lƣợ
ng
d
ầ
u m
ỡ
sau tuy
ể
n n
ổ
i
228 ( 1 – 85% ) = 34.2 mg/L
Lƣợng chất
lơ lửng và dầu mỡ
thu đƣợc
mỗi ngày
M
v(ss)

= (765mg/L 90% + 228 85% ) 500m
3
/ngày 1kg/1000g = 441 kg
SS/ngày
5.2.2 Chọn máy cấp
khí
Với
lƣu
l
ƣ
ợ
ng
khí cần cung cấp :A = 8.8 (l/ph) và áp suất là 455kPa ta chọn máy cấp
khí có Q
khí
= 10.10
-3
(m
3
/ph) , P = 500kPa
5.2.3 Tính toán bơm vào bể tuyển nổi
Áp
dụn phƣơng trình bernouly cho
2
mặt
cắt từ bể
điều
hòa vào bể tuyển nổi
z
1

+ + + H
b
= z
2
+ + +
H
b
=
(
z
1
-
z
2
) +( - ) +( - ) +
Với
•
z
1
-z
2
=
2
:
độ
cao chênh
l
ệch giƣa bể điề
u
hòa và b

ể
tuy
ể
n n
ổ
i
• = 0 :
áp năng
của 2 bể
• Hệ số tổn
thất đƣờng
ống = 0.032
•
Tổng
chiều dài
ống
dẫn từ bể
điều
hòa tới bể tuyển nổi = 4m
• Tổn thất qua co 90 : =4x1.1 =4.4
• Tổn thất qua van 2 chiều là = 1x17.3 = 17.3
• Tổn thất qua co
hẹp đột
ngột = 2x0.57=1.14
• Vậy,
tổng
tổn thất là = 4.4 + 17.3+ 1.14 = 22.84
• Vận
tốc bơm vào bể
tuyển nổi là

V = = = = 4.2 m/s
Vậy tổn thất từ mặt cắt 1-1( bể
điều
hòa) tới mặt cắt 2-2( bể tuyển nổi):
=( + ) = ( +22.84) = 23.27
Cột áp bơm
H
b
= 2+23.27 = 25.27
Công
su
ất bơm tuyể
n
n
ổ
i
N =
Với
•
Q = 500
m2/ngày = 5.8x10
-3
m/s
•
Kh
ối
lƣợ
ng
riêng
c

ủa nƣớ
c
= 1000kg/m3
•
Hi
ệ
u
su
ất máy
bơm
= 0.85
N = = 1.68 kW = 2.2 HP
Vậy
chọn bơm
ly tâm có công suất 2.5 HP
5.3
Bể kị khí UASB
5.3.1 Tính toán kích thước bể
Thông số
đầu
vào :
Q = 500m3/ngày
SS = 76.5 mg/L
BOD = 1600 mg/L
COD = 2450 mg/L
Dầu mỡ = 34.2 mg/L
Với hiệu quả xử lí của bể UASB là 70%
thì lƣợng
COD
đầu

ra là
2450 ( 1- 70%) = 735 mg/L
Lƣợ
ng
COD c
ầ
n x
ử
lý là :
2450 – 735 = 1715 mg/L = 1.715 kg/m
3
Lƣợng
COD cần khử trong 1 ngày là
G=1.715 kg/m
3
500m
3
/ ngày = 857.5 kg/ ngày
Chọn tải
trọng
xử lý trong bể UASB: L=7kg/m
3
ngày
đêm