hệ thống xử lý nước thải công ty sản xuất kem

án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất kem và nguồn nước thải
cần xử lý
1. Giới thiệu chung
Ngày nay, kem đã trở thành sản phẩm quen thuộc với người tiêu dùng và được
yêu thích bởi các lứa tuổi khác nhau. Có nhiều loại kem. Bylund Gosta (1995) đề
nghị phân loại kem bốn nhóm như sau:
- Kem được sản xuất từ sữa.
- Kem được sản xuất từ chất khô không béo của sữa và dầu thực vật.
- Kem được sản xuất từ nước ép trái cây có bổ sung thêm thành phần
chất béo và chất khô không béo của sữa.
- Kem được sản xuất từ nước ép trái cây và đường.
Hai nhóm sản xuất đầu tiên là phổ biến nhất và chiếm khoảng 80÷90%
tổng sản lượng kem trên toàn thế giới.
2. Nguyên liệu trong sản xuất kem
 Sữa và các sản phẩm từ sữa
Trong sản xuất kem người ta có thể sử dụng các dạng nguyên liệu như sữa
tươi, sữa cô đặc, sữa bột nguyên cream, sữa bột gầy, chất béo từ sữa như cream,
bơ hay chất béo khan…Việc lựa chọn dạng nguyên liệu thích hợp cho sản xuất sẽ
phụ thuộc vào dạng sản phẩm kem, giá thành nguyên liệu và nguồn cung ứng.
Mỗi loại nguyên liệu sẽ dược bảo quản trong những điều kiện thích hợp tương
ứng.
 Dầu thực vật
Người ta có thể sử dụng dầu đậu nành, dầu dừa, dầu hướng dương hoặc
dầu cải làm nguyên liệu sản xuất một số loại kem. Các chỉ tiêu hóa lý quan trọng
của dầu thực vật: chỉ số acid, chỉ số peroxude, chỉ số iod. Hàm lượng dầu thực vật
có thể chiếm từ 6 – 10% khối lượng kem thành phẩm. Dầu thực vật cũng cần
được bảo quản trong các điều kiện thích hợp.
 Đường
Đường được dùng để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô và vị ngọt của sản

phẩm, một số loại đường được sử dụng như đường latose, đường saccharose,
đường nghịch đảo, glucose và siro glucose-fructose. Chỉ tiêu hóa lý quan trọng
của đường là độ ẩm, hàm lượng saccharose, độ tro và độ màu.
 Chất nhũ hóa
Các chất nhũ hóa thường là những phân tử có nhóm ahức ưa nước và ưa
béo. Trong sữa có chứa một số chất nhũ hóa (lecithine, protein, phasphate…)
nhưng với hàm lượng thấp. Trong sản xuất kem, lòng đỏ trứng là một chất nhũ
hóa thông dụng nhưng có giá thành khá cao.
 Chất ổn định
Trong sản xuất kem, chất ổn định là những hợp chất ưa nước. Nhờ vậy
rong quá trình lạnh đông hỗn hợp nguyên liệu sản xuất kem, các tinh thể đá xuất
hiện sẽ có kích thước nhỏ và kem trở nên đồng nhất. Chất ổn định thường có bản
chất là protein hoặc carbohydrate.
 Chất tạo hương

1
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Người ta sử dụng các chất mùi khác nhau như vanilla, mùi cam, sầu riêng,
dâu, mùi chocolate…hoặc các loại trái cây, một số loại hạt (đậu phộng,
điều…),dịch chocolate, bột ca cao.
 Chất màu
Chất màu có chức năng tạo màu sắc hấp dẫn cho kem. Có hai nhóm chất
màu: chất màu tự nhiên và chất màu tổng hợp.
 Những nguyên liệu khác
Người ta sử dụng các acid hữu cơ (acid citric, acid tatric) để tạo độ chua
thích hợp cho kem và ức chế sự phát triển của một số vi sinh vật có trong sản
phẩm
3. Quy trình công nghệ sản xuất kem
Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất kem

2
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả


Nguyên li u ph :ệ ụ
Ch t t o nh ,ch t n ấ ạ ũ ấ ổ
nh, mùi,…đị
Chu n bẩ ị
Nguyên li u chính:ệ
s a, cream,… ữ
Chu n bẩ ị
Ph i tr nố ộ
ng hóaĐồ
U chín
Thanh trùng
L nh ông s bạ đ ơ ộ
Rót h p/lyộ
L nh ông ạ đ
k t thúcế
X p vào thùngế
H p/lyộ
Thùng
Kem h p/lyộ
khuônĐổ
L nh ông (giai ạ đ
o n trung gian)đ ạ
t que Đặ
vào khuôn
L nh ôngạ đ

k t thúcế
Que
Tháo khuôn
T o màng bao ạ
chocolate
Bao gói
X p vào thùngế
Kem que
Bao bì
Thùng
3
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Thuyết minh quy trình sản xuất
 Chuẩn bị nguyên liệu
Các nguyên liệu được định lượng theo đúng công thức phối trộn cho mỗi
loại kem. Các chất béo như cream, bơ, dầu thực vật…phải được gia nhiệt lên 35-
50
o
C
 Phối trộn
Các nguyên liệu sẽ được lần lượt cho vào thiết bị khuấy trộn theo một trật
tự nhất định. Mục đích là làm cho hỗn hợp nguyên liệu trở nên đồng nhất. Nhiệt
độ ở 50-65
o
C
 Đồng hóa
Do hỗn hợp nguyên liệu có chứa chất béo với hàm lượng cao, quá trình
đồng hóa sẽ làm giảm kích thước các hạt béo và phân bố đều chúng trong hỗn
hợp. Ap lực ở giai đoạn đầu thường chọn 200bar. Hỗn hợp được gia nhiệt lên 65-

75
o
C trước khi vào thiết bị đồng hóa.
 Thanh trùng
Quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt hoặc ức chế hệ vi sinh vật và enzym
trong nguyên liệu. Nhiệt độ 83-85
o
C trong thời gian 15 giây.
Trong thực tế sản xuất, quá trình đồng và thanh trùng được tiến hành xen
kẽ nhau. Đầu tiên hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt để
hiệu chỉnh nhiệt độ, sau đó được dẫn vào thiết bị đồng hóa. Tiếp theo, hỗn hợp
nguyên liệu được quay trở về thiết bị trao đổi nhiệt để thanh trùng và làm nguội.
 U chín
Các biến đổi quan trọng diễn ra trong quá trình ủ chín bao gồm:
- Các chất ổn định protein sẽ được hydrate hóa hoàn toàn
- Một phần chất béo sẽ kết tinh
- Một số phân tử protein sẽ hấp thụ lên bề mặt tiếp xúc giữa các hạt béo
và pha liên tục trong hỗn hợp.
Kết quả là kem thu được sau quá trình lạnh đông sẽ có cấu trúc mịn và
đồng nhất.
Nhiệt độ từ 2-4
o
C. thời gian từ 4-24 giờ. Hỗn hợp nguyên liệu phải được
làm lạnh về 2-4
o
C trước khi đưa vào thiết bị ủ chín.
 Lạnh đông sơ bộ
Quá trình lạnh đông sơ bộ có 2 mục đích quan trọng sau đây:
- Thổi một lượng không khí vào hỗn hợp nguyên liệu để làm tăng thể
tích của chúng.

- Lạnh đông một phần nước trong hỗn hợp tạo các tinh thể đá với kích
thước thật nhỏ và đồng nhất, đồng thời phân bố đều các tinh thể đá này trong hỗn
hợp.
Sau quá trình lạnh đông sơ bộ ta thu được kem bán thành phẩm với cấu
trúc rất mềm và xốp. Tiếp theo, tùy thuộc vào dạng sản phẩm mà quá trình tạo
hình sẽ được thực hiện theo những phương pháp khác nhau.
Sản xuất kem que
Kem bán thành phẩm với nhiệt độ từ -2
o
C đến -4
o
C được đem đi đổ khuôn.
Trong giai đoạn này, các que kem sẽ được cho vào khuôn. Kem có thể được đem
nhúng trong dung dịch chocolate (40
o
C), rồi đưa vào thiết bị bao gói. Kem que
bao gói được xếp vào thùng carton rồi đem bảo quản, nhiệt độ -28
o
C.

4
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Các khuôn sau khi được tháo kem sẽ được vệ sinh lần lượt bằng chất tẩy
rữa công nghiệp, nước nóng và nước lạnh rồi theo băng tải quay về vị trí gót kem
bán thành phẩm để chuẩn bị cho một chu trình mới
Sản xuất kem hộp
Kem bán thành phẩm sẽ được một thiết bị định lượng theo phương pháp
thể tích cho vào hộp chứa. Tiếp theo các hộp kem sẽ được đóng nắp rồi đưa vào
thiết bị lạnh đông. Ngoài phương pháp lạnh đông bằng cách nhúng các hộp kem

trong bồn chứa tác nhân lạnh, người ta có thể thực thiện quá trình trong phòng
lạnh đông hoặc sử dụng phương pháp lạnh đông tiếp xúc.
 Kem thành phẩm
Kem thành được bảo quản trong phòng lạnh -30
o
C. sản phẩm kem phải
được bảo quản trong điều kiện đúng qui địmh để tránh những biến đổi và hư hỏng
về mặt chất lượng.
Tại cơ sở sản xuất, nhiệt độ bảo quản kem tốt nhất là -30
o
C. Trong quá
trình vận chuyển sản phẩm từ nhà máy đến đại lý bán hàng hoặc siêu thị, người ta
cần sử dụng các xe lạnh có nhiệt độ -25
o
C. Riêng người tiêu dùng nên trữ kem
trong tủ đông có nhiệt độ không lớn hơn - 18
o
C. Người ta đánh giá chất lượng
kem thông qua các chỉ tiêu cảm quan, vi sinh và hóa lý
4. Các nguồn phát sinh nước thải
Các nguồn gây ô nhiễm gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt trộn
lẫn vào nhau.
Lưu lượng nước thải: 500 m
3
/ngày đêm
Bảng I.1: Tính chất và thành phần nước thải
Nồng độ (mg/l)
PH 5,5 – 10,5
SS 450
BOD 1250

COD 1800
Dầu mỡ 150
TKN 40
Tổng P 8
5. Sự cần thiết phải xử lý nước thải
Nước thải sản xuất kem ô nhiễm hữu cơ cao (BOD và COD cao). Hàm lượng
N và P trong nước thải gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước
thải, làm thiếu oxy trong nước, ảnh hưởng đến đời sống các thủy sinh vật, xảy ra
quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong nước, gây mùi hôi thối.
Các chất lơ lững trong nước gây độ đục cho nguồn nước tiếp nhận.

5
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Các chất béo tạo lớp váng trên mặt nước, gây thiếu oxy trong nước gây mùi
khó chịu
Ngoài ra nước thải còn chứa một số chất tẩy rữa từ quá trình vệ sinh nhà, máy
móc, thiết bị…
Vì vậy cần có biện pháp kiễm soát ô nhiễm nước thải, trong đó xử lý nước
thải là một trong những yêu cầu hết sức cần thiết
6. Yêu cầu xử lý
Nước thải sau khi xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 5945 – 1995.
Bảng I.2: Yêu cầu nồng độ các chất sau khi xử lý
Nồng độ (mg/l)
PH 5,5 – 9
SS 100
BOD 50
COD 100
Dầu mỡ 10
TKN 60

Tổng P 6
Chương 2: Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải
Để xử lý nước thải thường ứng dụng các phương pháp xử lý như sau: xử
lý cơ học, hóa học, hóa – lý và sinh học. Nếu việc xả nước thải vào nguồn nước
với yêu cầu xử lý cao thì tiến hành bước xử lý bổ sung sau khi đã xử lý sinh học.
Trong quá trình xử nước thải ở các công xử lý khác nhau có tạo ra một
lượng lớn các loại cặn: rác ở song chắn rác, cát ở bể lắng cát, cặn tươi ở bể lắng
đợt 1, bùn hoạt tính dư (hoặc màng sinh vật) ở bể lắng đợt 2, cặn ở bể tiếp xúc…
cặn cần xử lý hợp lý để không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
1. Xử lý nước thải bằng các phương pháp cơ học
Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hòa tan chứa trong nước
thải. Xử lý cơ họa nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp
theo. Các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các loại.
 Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn
kích thước lớn có nguồn gốc hữu cơ.
 Bể lắng cát nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát có trong
nước thải.
 Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi
chứa trong nước thải. Để xử lý nước thải của một vài dạng công nghiệp, sử dụng
một số công trình đặc biệt như: bể vớt mỡ, bể vớt dầu,… Khi cần xử lý nước thải
ở mức độ cao (xử lý bổ sung) có thể ứng dụng các bể lọc, lọc cát…
Giai đoạn xử lý cơ học nước thải công nghiệp, thông thường có bể điều
hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ bẩn của nước thải.
2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và hóa – lý

6
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Phương pháp này được ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Các
phương pháp xử lý hóa học và hóa – lý bao gồm: trung hòa – kết tủa cặn, oxy hóa

khử, keo tụ bằng phèn nhôm, phèn sắt, tuyển nổi và hấp phụ…
3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Cơ sở của phương sinh học nước thải là dựa vào khả năng oxy hóa các
liên kết hữu cơ dạng hòa tan và không hòa tan của vi sinh vật -chúng sử dụng các
liên kết đó như là nguồn thức ăn
Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên gồm có: Hồ sinh
vật; hệ thống xử lý bằng thực vật nước (lục bình, lau, rong tảo…); cánh đồng tưới;
cánh đồng lọc; đất ngập nước.
Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm có: Bể lọc
sinh học các loại; quá trình bùn hoạt tính (aerotank); lọc sinh học tiếp xúc dạng
trống quay (RBC); hồ sinh học thổi khí; mương oxy hóa,…
4. Xử lý nước thải mức độ cao (xử lý bổ sung)
Xử lý nước thải ở mức độ cao được ứng dụng trong các trường hợp yêu
cầu giảm thấp nồng độ bẩn (theo chất lơ lững, BOD, COD, nitơ, photpho, và các
chất khác…) sau khi đã xử lý sinh học, trước khi xả vào nguồn nước. Nước thải
sau khi xử lý ở mức độ cao có thể ứng dụng lại trong các quá trình công nghệ của
nhà máy và do đó giảm được lượng nước thải xả vào nguồn nước, giảm nhu cầu
sử dụng nước cho sản xuất
Các phương pháp xử lý gồm có: Lọc, tuyển nổi, keo tụ, hấp phụ bằng than
hoạt tính, phương pháp sinh học (quá trình nitrat hóa và khử nitrat), trao đổi ion,
phương pháp hóa học (dùng vôi, sunfat nhôm, sufat sắt).

5. Khử trùng bằng nước thải
Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải
nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước.
Để khử trùng có thể dùng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành
khử trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc,…nhưng cần phải cân nhắc kỹ về
mặt kinh tế.
6. Xử lý cặn của nước thải
Nhiệm vụ của xử lý cặn là: Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn; ổn định

cặn; khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau
Tất cả các loại cặn có thể có ở các công trình xử lý gần như được dẫn đến
bể mêtan. Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96% đến 97%. Để giảm thể tích cặn và
làm ráo nước có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như:
sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thiết bị lọc chân không,
thiết bị lọc ép, thiết bị ly tâm cặn…. Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55% đến 75%.
Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều
dạng thiết bị khác nhau: thiết bị sấy dạng khí nén, băng tải…. Sau khi sấy, độ ẩm
còn 25% đến 30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển.
Đối với các trạm xử lý nước thải công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến
hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát

7
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Chương 3: Lựa chọn quá trình công nghệ xử lý nước thải
I. Cơ sở lựa chọn các phương án xử lý
1. Cơ sở lựa chọn bể tuyển nổi:
Trong nước thải ngành sản xuất kem, các hạt cặn lơ lững và các hạt chất
lỏng (dầu, mỡ) có hàm lượng cao. Nếu không được xử lý, ngoài ảnh hưởng đến
nguồn tiếp nhận, thì lượng dầu mỡ trong nước thải sẽ gây ức chế các quá trình
hoạt động của vi sinh vật, làm giảm hiệu quả quá trình xử lý ở bể sinh học
Thiết bị tuyển nổi dùng để tách cặn hoặc dầu mỡ ra khỏi nước. Đặc điễm
nước thải sản xuất kem có nhiều cặn nhẹ (hữu cơ) khó lắng; và ưu điểm của
phương pháp tuyển nổi so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các
hạt nhẹ, lắng chậm đồng thời giảm thời gian lắng và dung tích bể
Theo kết quả thực nghiệm cho mô hình tuyển nổi không tuần hoàn (theo tài
liệu XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP – TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH –
LÂM MINH TRIẾT, NGUYỄN THANH HÙNG, NGUYỄN PHƯỚC DÂN) thì:
Hiệu quả khử cặn lơ lững là 90%

Khử dầu mỡ là 85%
Hàm lượng COD qua lưới chắn rác và bể tuyển nổi giảm 50% và
BOD giảm 36%
Vì vậy để hệ thống hoạt động có hiệu quả cần thiết phải thiết kế bể tuyển
nổi đồng thời giảm tải trọng cho các công trình xử lý sau
2. Cơ sở lựa chọn xử lý kỵ khí UASB
Đặc điểm của nước thải sản xuất kem có nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy
rất cao
Nguyên lý của phương pháp xử lý kỵ khí
Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ
có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo sản phẩm cuối cùng là khí
CH
4
và CO
2
(trường hợp nước thải không chứa NO
3
-
và SO
4
2-
)
So sánh giữa UASB và các công nghệ xử lý kỵ khí khác
Trong phương pháp xử lý kỵ khí có các công nghệ như: hồ sinh họa kỵ
khí, lọc sinh học kỵ khí, bể với lớp vật liệu trương nở, bể với lớp bùn lơ lững
dòng hướng lên UASB… đều đạt hiệu quả khá cao. Mỗi thiết bị có những ưu
nhược điểm riêng của nó.
Bảng III.1: So sánh giữa các phương pháp xử lý kỵ khí
Quá trình Thuận lợi Bất lợi
Hồ kỵ khí - Rẻ

- Hầu như không đòi hỏi quản
lý thường xuyên, bảo trì, vận
hành đơn giản
- Cần có một diện tích rất lớn .
- Gây mùi thối rất khó chịu.
- Không thu hồi được khí sinh
học sinh ra .
Phân hủy kỵ khí
xáo trộn hoàn
toàn
- Thích hợp nước thải có hàm
lượng SS cao.
- Đảm bảo tính chất nước thải
-Tải trọng thấp .
-Thể tích thiết bị lớn để đạt
SRT cần thiết .

8
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

(vật chất, PH, nhiệt độ) đồng
đều trong thiết bị.
-Sự xáo trộn trở nên khó khi
hàm lượng SS quá lớn .
Tiếp xúc kỵ khí Thích hợp với nước thải có
hàm lượng SS từ trung bình
đến cao.
-Tải trọng trung bình .
-Vận hành tương đối phức tạp
Lọc kỵ khí - Vận hành tương đối đơn giản.

- Phù hợp cho các loại nước
thải có hàm lượng COD từ thấp
đến cao .
-Không phù hợp với loại nước
thải có hàm lượng SS cao .
-Dễ bị bít kín .
UASB - Vốn đầu tư và chi phí vận
hành thấp.
- Thiết bị đơn giản, chiếm ít
diện tích.
- Phù hợp cho các loại nước
thải có hàm lượng COD từ thấp
đến cao .
- Có thể đạt được tải trọng rất
cao .
-Không phù hợp với loại nước
thải có hàm lương SS cao .
Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ
khác do nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất. Mặt khác
UASB được quan tâm hơn cả là vì đối với nước thải khoai mì:
- UASB có khả năng xử lý nước thải hữu cơ với tải trọng cao, nhưng
ít tốn năng lượng. Hiệu quả xử lý cao từ 60 – 90 % theo COD.
- Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích.
- Lượng bùn sinh ra ít.
- Có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt
động.
- Hàm lượng cặn lơ lững thấp sau khi qua bể tuyển nổi, nên không
ảnh hưởng đến UASB.
3. Cơ sở lựa chọn xử lý hiếu khí aerotank
Sau khi xử lý kỵ khí, nước thải được tiếp tục xử lý sinh học hiếu khí (nồng

độ BOD/COD = 0,87). Trong xử lý hiếu khí có nhiều công trình khác nhau. Chọn
quá trình xử lý sục khí trong bể Aerotank hoặc quá trình xử lý hiếu khí trong bể
Biophin
So sánh về mặt kỹ thuật bể Aerotank và bể Biophin
Bể Aerotank (phương án 1) Bể Biophin (phương án 2)
- Sử dụng phương pháp xử lý bằng
vi sinh
- Quản lý đơn giản
- Dể khống chế các thông số vận
hành
- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh
vật
- Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi
sinh
- Quản lý đơn giản
- Khó khống chế các thông số vận
hành
- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh
vật, hình thành màng vi sinh vật
- Cấu tạo phức tạp hơn

9
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

- Cấu tạo đơn giản hơn
- Không tốn vật liệu lọc
- Cần phải cấp không khí thường
xuyên cho vi sinh vật hoạt động
- Phải hoàn lưu bùn ngược lại bể
Aerotank

- Không gây ảnh hưởng đến môi
trường
- Hiệu quả xử lý COD, BOD , SS
tốt hơn bể Biophin
- Tốn vật liệu lọc
- Ap dụng phương pháp thoáng gió tự
nhiên, không cần có hệ thống cấp
không khí
- Không cần hoàn lưu bùn ngược lại
bể Biophin
- Đối với vùng khí hậu nóng ẩm, về
mùa hè nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể
xâm nhập và phá hoại trong bể. Ruồi,
muỗi sinh sôi gây ảnh hưởng đến công
trình và môi trường sống xung quanh.
- Hiệu quả xử lý COD, BOD , SS
không bằng bể Aerotank
Một cách tổng quát, thì cả hai phương án trên đều là những mô hình xử lý
nước thải đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. Hai phương án đều có thể
quản lý và vận hành dễ dàng trong điều kiện của nước ta. Đối với dây chuyền xử
lý nước thải sử dụng bể Aerotank thì ta chú ý đến liều lượng bùn, lưu lượng khí
….Còn đối với dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể Biophin thì ta chú ý đến
khả năng xử lý của lớp vật liệu lọc, vê sinh và thay thế lớp vật liệu lọc.
So sánh về diện tích xây dựng: diện tích xây dựng bể Aerotank tương đối
nhỏ hơn diện tích xây dựng bể Biophin. Thi công dễ.
Điều kiện quản lý, vận hành và sửa chữa bể Aerotank dễ hơn bể lọc sinh
học
Phương án 1 dễ dàng nâng công suất của trạm xử lý nước thải khi cần thiết
Như vậy: Sau khi phân tích và so sánh, thì ta chọn phương án 1

10
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

II. Quy trình xử lý nước thải
1. Phương án 1:

11
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Hình III.1: Qui trình xử lý nước thải 1
2. Phương án 2

Máy th i khíổ
Máy th i khíổ
Ngu n ti p nh nồ ế ậ
Song ch n rác ắ
H m ti p nh nầ ế ậ
B tuy n n i ể ể ổ
B tuy n n iể ể ổ
Dinh d ngưỡ
B UASBể
B Aerotankể
B l ng t IIể ắ đợ
Ch nh PHỉ
N c th iướ ả
B kh trùng Cloể ử
B ch a d u mể ứ ầ ỡ
D u ầ
mỡ
Làm th c n ứ ă

gia súc
B ể
ch a ứ
bùn
Bùn dư
Bùn dư
Bùn tu n ầ
hoàn
B nén ể
bùn
Máy ép
bùn
Bánh bùn
N c tách bùn ướ
Chú thích
ng ng d n n c th i Đườ ố ẫ ướ ả
ng ng d n bùnĐườ ố ẫ
ng ng d n khíĐườ ố ẫ
ng ng d n n c tách bùn Đườ ố ẫ ướ
12
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Hình III.2: Qui trình xử lý nước thải 2

Máy th i khíổ
Ngu n ti p nh nồ ế ậ
Song ch n rác ắ
H m ti p nh nầ ế ậ
B tuy n n iể ể ổ
B i u hòaể đ ề

B UASBể
B Biophinể
B l ng t IIể ắ đợ
N c th iướ ả
B kh trùng Cloể ử
B ch a d u mể ứ ầ ỡ
D u ầ
mỡ
Làm th c n ứ ă
gia súc
B ể
ch a ứ
bùn
Bùn dư
Bùn dư
B nén ể
bùn
Máy ép
bùn
Bánh bùn
N c tách bùn ướ
Chú thích
ng ng d n n c th i Đườ ố ẫ ướ ả
ng ng d n bùnĐườ ố ẫ
ng ng d n khíĐườ ố ẫ
ng ng d n n c tách bùn Đườ ố ẫ ướ
Dinh d ngưỡ
Ch nh PHỉ
13
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

3. Thuyết minh qui trình công nghệ 1 và giới thiệu các công trình xử lý
Toàn bộ nước thải từ các công đoạn sản xuất, khu sinh hoạt của công
nhân, nhà vệ sinh sẽ được tập trung đến trạm xử lý.
Nước thải qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có kích thước to
như bao nilong, giấy, vải vụn…vào ngăn tiếp nhận. Các tạp chất này có thể gây ra
sự cố trong quá rình vận hành hệ thống như làm hư hỏng bơm tắc nghẽn đường
ống mương dẫn. Công nhân thường xuyên lấy rác bằng kẹp gắp hay cào tay.
Từ ngăn tiếp nhận nước thải được bơm vào bể tuyển nổi khí hòa tan.
- Tại bể tuyển nổi cặn nhẹ khó lắng,dầu, mỡ được tách ra khỏi nước.
Quá trình tách cặn, dầu, mỡ xảy ra khi hòa tan vào nước những bọt khí
nhỏ, các bọt này bám vào các hạt cặn làm cho tỷ trọng của tổ hợp cặn
khí giảm, và lực đẩy nổi đủ lớn đẩy hỗn hợp cặn, khí nổi lên mặt nước
và được gạt ra ngoài.
- Quá trình tuyển nổi phụ thuộc rất nhiều vào loại hạt bề mặt lơ
lững, vì vậy thí nghiệm qui mô phòng thí nhiệm và qui mô vừa (pilot
scale) cần được xây dựng để tìm các thông số thiết kế hợp lý. Yếu tố
cần quan tâm trong thiết kế công trình tuyển nỗi bao gồm: hàm lượng
chất lơ lững, lượng khí sử dụng, vận tốc nổi của hạt và tải trọng chất
rắn.
- Trong tuyển nổi khí hòa tan, không khí hòa tan trong nước thải ở
áp suất vài atmosphere (275 – 350 kPa), sau đó áp suất giảm xuống áp
suất khí quyển, khí hòa tan tách ra khỏi nước thành những bọt khí mịn.
Hiệu quả của quá trình tuyển nổi này phụ thuộc vào tỉ số thể tích khí
trên khối lượng chất rắn (A/S). Tỉ số này phụ thuộc nhiều vào loại chất
lơ lững, và phải được xác định bằng thực nghiệm.
Nước thải từ bể tuyển nổi chảy sang bể điều hòa
- Lưu lượng và chất lượng nước thải thường xuyên dao động theo
các giờ trong ngày. Khi hệ số không điều hòa K ≥ 1,4 thì xây dựng bể
điều hòa để các công trình xử lý làm việc với lưu lượng đều trong ngày

sẽ kinh tế hơn. Có 2 loại bể điều hòa:
+ Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp trên
đường chuyển động của dòng chảy.
+ Bể điều hòa lưu lượng là chủ yếu, có thể nằm trực tiếp
trên đường vận chuyển của dòng chảy hoặc nằm ngoài
đường đi của dòng chảy.
- Tùy theo điều kiện đất đai và chất lượng nước thải, khi mạng cống
thu gom là mạng cống chung thì ta thường áp dụng bể điều hòa lưu
lượng để tích trữ được lượng nước sau cơn mưa. Ơ các mạng thu gom
là hệ thống cống riêng và ở những nơi có chất lượng nước thay đổi
nhiều, ta thường áp dụng bể điều hòa cả lưu lượng và chất lượng. Bể
điều hòa thường đặt trước bể lắng đợt I.
- Để đảm bảo chức năng điều hòa lưu lượng và chất lượng nước
thải, ta cần bố trí trong bể hệ thống thiết bị khuấy trộn để điều hòa
nồng độ các chất bẩn cho toàn bộ thể tích nước thải có trong bể, ngăn
ngừa cặn lắng, pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có, tạo điều
kiện thuận lợi cho các công trình xử lý sinh học kế tiếp. Trong bể cũng
có thể bố trí thêm các thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi.

14
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

- Khi có yêu cầu về điều chỉnh độ PH của nước thải, ta có thể bố trí
thêm một khoang trung hòa ở trong bể điều hòa hoặc xây thành một bể
trung hòa riêng nằm ngay phía sau bể điều hòa
Bể UASB
Nhờ vào sự hoạt dộng phân hủy của các vi sinh vật kị khí biến đổi chất
hữu cơ thành các dạng khí sinh học. Chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước
thải là các chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật.
Sự phát triển của vi sinh vật trong bể thường qua 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp
chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như
Monosacarit, amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh
hoạt động.
- Giai đoạn 2 : Nhóm vi khuẩn tạo men axít biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn
giản thành các axít hữu cơ thường là axít acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo
axít là nhóm vi khuẩn axit focmo.
- Giai đoạn 3: Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hóa hydro và axit acetic thành
khí mêtan và cacbonic. Nhóm vi khuẩn này gọi là Mêtan Focmo. Vai trò quan
trọng của nhóm vi khuẩn mêtanfocmo là tiêu thụ hydro và axit acetic, chúng
tăng trưởng rấtchậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khi
khí mêtan và cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp.
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ
pH… Các yếu tố sinh vật như : số lượng và khả năng hoạt động phân hủy của
quần thể vi sinh vật có trong bể. Hiệu quả xử lý theo COD từ 60 ÷ 80 %.
Bể Aerotank
Tại bể AEROTANK ,các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy
bởi các vi sinh vật hiếu khí .Trong điều kiện hiếu khí ,phản ứng oxi hóa có thể
biểu diễn như sau :
C
X
H
Y
O
Z
N + (x +
4
y
-
3

z
-
4
3
)O
2

→
VSV
x CO
2
+
2
3−y
.H
2
O +NO
3
+ ∆H
C
X
H
Y
O
Z
N + O
2
+ NH
3
→

VSV
C
5
H
7
NO
2
+ H
2
O + CO
2
+ ∆H
C
5
H
7
NO
2
+ 5O
2

→
VSV
NH
3
+2 H
2
O + CO
2
+ ∆H

NH
3
+ O
2

→
VSV
HNO
2
+ O
2

→
HNO
3
C
X
H
Y
O
Z
N đặt trưng cho chất thải hữu cơ , C
5
H
7
NO
2
là công thức cấu tạo
của tế bào vi sinh.Các vi sinh vật tham gia phân hủy tồn tại dưới dang bùn hoạt
tính.

Nếu quá trình oxi hóa kéo dài thì sau khi sử dụng heat những chất hữu cơ
sẵn có là quá trình oxi hóa các tế bào vi sinh.
Quá trình oxi hóa trong bể AEROTANK xảy ra qua 3 giai đoạn :
Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hóa xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxi .

15
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Giai đoạn 2 : Bùn họat tính khôi phục khả năng oxi hóa ,đồng thời oxi hóa
những chất hữu cơ còn lại .Ở giai đoạn này , tốc độ oxy hóa cũng xác định bằng
tốc độ tiêu thụ oxi nhưng nhỏ hơn giai đoạn 1 ( tốc độ oxy hóa giai đoạn 2 bằng
1/3 tốc độ oxy hóa giai đoạn 1 ).
Giai đoạn 3 : giai đoạn nitrô hóa các amon .Xảy ra sau một thời gian dài ,
tốc độ oxy hóa cầm chừng.
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy
hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải .Để giữ cho bùn hoạt tính ở
trạng thái lơ lửng và đảm bảo cho oxi dùng cho các quá trình oxi hóa các chất hữu
cơ thì phải luôn luôn duy trì việc cung cấp khí .Số lượng quần thể vi sinh vật
trong bùn hoạt tính phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần chất thải ,hàm
lượng các chất thải,lượng oxy hòa tan,chế độ thủy động học của bể.Số lượng vi
khuẩn trong bùn hoạt tíhh dao động trong khoảng 10
8
: 10
12
khuẩn lạc/mg
MLSS .Phần lớn ,chúng thuộc các chủng sau :Pseudomonas ,Achromobacteria
,Alkligches ,Bacillus ,Micrococcus ,Flavobacrerium.Trong bùn hoạt tính luôn có
mặt của các vi khuẩn nitrit :Nitrosomonas và nitrobacter . Vi khuẩn nitrat
Sphacrotilus và cladothric.
Hiệu quả xử lý của bể tốc độ AEROTANK đạt từ 75% : 95% và phụ thuộc

các yếu tố như nhiệt độ ,pH ,nồng độ oxy ,lượng bùn… nước thể sau khi qua bể
AEROTANK các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hoàn toàn .
Bể lắng ly tâm
Sau khi qua bể Aerotank, hầu hết các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải
bị loại hoàn toàn. Tuy nhiên, nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải là rất lớn,
do vậy bùn hoạt tính và các chất rắn lơ lửng sẽ được tách ở bể lắng đợt II.
Bể chứa bùn
Bùn từ đáy bể lắng li tâm được đưa vào hố thu bùn có hai ngăn, một phần
bùn trong bể sẽ được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn
hoạt tính trong bể, phần bùn dư được đưa vào máy ép bùn băng tải.
Bể nén bùn
Tại đây bùn dư từ bể thu bùn được nén bằng trọng lực nhằm để giảm thể
tích bùn. Bùn hoạt tính ở bể lắng II có độ ẩm cao 99 ÷99.3%, vì vậy cần thực hiện
nén bùn ở bể nén bùn để giảm độ ẩm còn khoảng 95÷97%.
Bể thu nước dư
Thu gom nuớc xả rứa từ máy ép bùn.
Máy ép bùn băng tải
Cặn sau khi qua bể nén bùn có nồng độ từ 3 ÷ 8% cần đưa qua thiết bị làm
khô cặn để giảm độ ẩm xuống 70 ÷ 80% tức là tăng nồng độ cặn khô từ 20 ÷ 30%
với mục đích:
- Giảm khối lượng vận chuyển ra bãi thải
- Cặn khô dễ đưa đi chôn lấp hay cải tạo đất có hiệu quả cao hơn cặn ướt
- Giảm thể tích nước có thể ngấm vào nước ngầm ở bãi chôn lấp…

16
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Chương 4: Tính toán các công trình đơn vị xử lý nước thải
1. Bể tuyển nổi khí hòa tan
Khi vào bể tuyển nổi nước thải có nồng độ các thành phần SS, COD,

BOD, dầu mỡ như sau:
Nồng độ (mg/l)
SS 450
BOD 1250
COD 1800
Dầu mỡ 150
Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi khí hòa tan (mô hình tuyển nổi không tuần
hoàn ) (theo tài liệu Xử Lý Nước Thải Đô Thị và Công Nghiệp – Tính Toán Thiết
Kế Công Trình của Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân)
• Tỉ số khí /chất rắn : A/S = 0,03 mg khí/mg chất rắn đạt hiệu quả tối
ưu
• Nhiệt độ trung bình là 27
o
C
• Độ hòa tan không khí s
a
= 16,4 mL/L
• Tỉ số bão hòa f = 0,5
• Ơ tải trọng bề mặt 48 m
3
/m
2
ngày đạt hiệu quả khử cặn lơ lững
90% , khử dầu đạt 80%
• Hàm lượng COD qua lưới chắn rác và bể tuyển nổi giảm 50% và
BOD
5
giảm 36%. Vì khi vận hành không thể đạt điều kiện tối ưu
nên chọn hiệu quả xử lý thấp hơn, chọn hàm lượng COD giảm
45% và BOD

5
giảm 30%
- Ap suất yêu cầu cho cột áp lực tính theo công thức sau
a
a
S
Pfs
S
A
)1.(3,1
−
=
450
)1.5,0.(4,16.3,1
03,0
−
=
P
P = 3,27 atm = 320,5 kPa = 32,7 mH
2
O
Trong đó:
A/S: tỉ số khí /chất rắn, mL khí/mg chất rắn (cho phép 0,03 – 0,05)
f: phần khí hòa tan ở áp suất P, thông thường f = 0,5
P: áp suất tuyệt đối khi nước được bão hòa không khí, at (cho phép
170 – 475 kPa)
S
a
: hàm lượng bùn mg/L
- Thể tích cột áp lực

W = Q
tb
h
. t = 20,83(
h
m
3
).2(phút).1/60(giờ/phút) = 0,694 m
3
- Chọn chiều cao áp lực H = 2 m (cho phép 1 – 3 m)
- Đường kính cột áp lực

17
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

2.
694,0.4
.
.4
ππ
==
H
V
D
= 0,67 m = 67 cm
- Chọn bể tuyển nổi hình chữ nhật
Chiều sâu phần tuyển nổi h
n
= 1,8 m
Chiều sâu phần lắng bùn h

b
= o,7 m
Chiều cao bảo vệ h
bv
= 0,3 m
Tỉ số dài:rộng L:W ≥ 3:1
Tỉ số rộng:sâu W:H = 1:1 (cho phép 1:1 đến 2,25:1)
- Diện tích bề mặt bể tuyển nổi
2
`
42,10
48
500
m
L
Q
A
A
tb
ynga
===

- Chiều sâu tổng cộng bể tuyển nổi
H = h
n
+ h
b
+ h
bv
= 1,8 + 0,7 + 0,3 = 2,8 m

- Chiều rộng bể tuyển nổi
B = 1 . h
n
= 1 . 1,8 = 1,8 m
- Chiều dài bể
L = A/B = 10,42/1,8 = 5,8 m
-Kiểm tra tỉ số L:B = 5,8 : 1,8 = 3,2 :1 ≥ 3 : 1
Giả sử chiều dài vùng phân phối vào l
vào
= 0,8 m
Giả sử vùng thu nước l
thu
= 0,8 m
- Chiều dài tổng cộng
L
TC
= L + l
vào
+ l
thu
= 5,8 + 0,8 + 0,8 = 7,4 m
- Thể tích vùng tuyển nổi
V = B . L . h
n
= 1,8 . 5,8 . 1,8 = 18,792 m
3
- Thời gian lưu nước trong vùng tuyển nổi
T = V/Q
tb
h

= 18,792/20,83 = 0,9 h = 1h
- Hàm lượng COD sau tuyển nổi
1875 (mg/L).(1 – 0,45) = 1032 mg/L
- Hàm lượng BOD
5
sau tuyển nổi
1250 mg/L. (1 – 0,30) = 875 mg/L
- Hàm lượng SS sau tuyển nổi
450 mg/L. (1 – 0,9) = 45 mg/L
- Hàm lượng dầu mỡ sau tuyển nổi
150 mg/L. (1 – 0,85) = 22,5 mg/L
- Lượng chất lơ lững và dầu mỡ thu được mỗi ngày
M = (459.0,9 + 150.0,85) (mg/L).500 (m
3
/ngày).10
-3
(Kg/g)
M = 266 Kg SS/ngày
2. Bể điều hòa
- Giả sử thời gian lưu nước cần thiết để điều hòa lưu lượng là t = 6 giờ
- Lưu lượng giờ trung bình, Q
h
tb
= 20,83 m
3
/h
- Thể tích hữu ích, V = Q.t = 20,83 x 6 = 125 m
3
- Chọn chiều sâu hữu ích, h’ = 4,0 m
Chọn chiều cao bảo vệ, h

bv
= 0,5 m

18
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

- Chiều cao tổng cộng H = h’ + h
bv
= 4,5 m
- Mặt bằng hình chữ nhật
Dài, B = 6 m
Rộng, L = V/D.H = 125/4,5 x 6,0 = 4,7 m
- Khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí
Lượng khí nén cần cho khuấy trộn, L
k
= Q
h
tb
x a
Q
h
tb
= 20,83 m
3
/h
a: lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa,
a = 3,74 m
3
khí/m
3

nước thải (theo tài liệu Xử Lý Nước Thải Đô
Thị và Công Nghiệp – Tính Toán Thiết Kế Công Trình của Lâm Minh
Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân)
L
k
= 20,83 x 3,74 = 78 m
3
/h
- Chọn hệ thống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ.
- Đặt 4 ống dọc theo bề rộng của bể, các ống cách nhau 1,4m.
- Lưu lượng khí trong mỗi ống là:
)/(5,19
4
78
4
3
ˆ
hm
L
q
k
ngo
===
- Vận tốc khí trong ống từ 10÷15 m/s.
Chọn V
ống
=10 m/s
- Đường kính ống dẫn khí:
)(3,26
10

3600
1
5,194
4
ˆ
ˆ
ˆ
mm
V
q
d
ngo
ngo
ngo
=
⋅
⋅⋅
=
⋅
⋅
=
ππ
Chọn ống
φ
= 25 mm
- Đường kính các lổ 2 – 5 mm
Chọn d
lỗ
= 3 mm
Vận tốc khí qua lỗ, chọn v

lỗ
=15 m/s (cho phép từ 5 – 20 m/s)
Lưu lượng khí qua 1 lỗ
38151,03600
4
003,0
15
4
2
2
~
ˆ
~
ˆ
~
ˆ
=⋅
⋅
⋅==
π
π
ol
olol
d
vq
m
3
/h
Số lỗ trên 1 ống
ol

q
q
N
ol
ng
o
~
ˆ
51
38151,0
5,19
~
ˆ
ˆ
===
Số lỗ trên 1m dài ống
85,10
7,4
51
7,4
===
N
n
lỗ/m = 11 lỗ/m
3. Bể UASB
Khi đi qua các công trình xử lý trước thì hàm lượng COD giảm từ 20 ÷ 40
%. Chọn hiệu quả xử lý của các công trình phía trước là 30 % thì hàm lượng COD
đầu vào của bể UASB là:
COD
v

= 4400 × (1 – 0,3 )=1032 (mgCOD/l)
Trong bể UASB để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý yếm khí phải
duy trì được tình trạng cân bằng thì giá trị pH của hỗn hợp nước thải từ 6,6 ÷ 7,6

19
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

(phải duy trì độ kiềm đủ khoảng 1000 ÷ 1500 mg/l để ngăn cản pH xuống dưới
mức 6,2) và phải có tỉ lệ chất dinh dưỡng Nitơ, Photpho theo COD là COD : N :
P = 350 : 5 : 1.
Lượng N, P cần thiết phải cho vào nước thải trước khi vào bể UASB:
Trước khi nước thải vào bể UASB ta có thể không thêm vào các chất dinh
dưỡng N, P trên đường ống. Để tạo điều kiện tốt cho hoạt động phân hủy các hợp
chất hữu cơ thành khí mêtan giá trị pH trong bể xử lý phải thích hợp: 6,8 ÷ 7,5.
Do đó trước khi nước thải vào bể UASB ta tiến hành bổ sung NaOH để duy trì giá
trị pH = 7.
Yêu cầu nước thải trước khi vào công trình xử lý yếm khí tiếp theo chỉ
tiêu COD cần đạt là 350 mg/l.
a. Kích thước bể
Hiệu suất xử lý của UASB:
%66%100
1032
3501032
=×
−
=E
Lượng COD cần khử trong 1 ngày:
G= (1032 – 350) ×500 (m
3

) × 10
3
= 341 kg COD/ngày
Tải trọng khử COD:
Chọn L = 3 kg COD/m
3
.ngày
Thể tích xử lý yếm khí cần thiết:
3
3
114
.COD/m kg 3
COD/ng kg 341
m
ng
L
G
V ===
Tốc độ nước đi lên trong bể: v = 0,6 ÷ 0,9 m/h để đảm bảo bùn trong bể
được duy trì ở trạng thái lơ lửng.
Chọn v = 0,8 m/h .
Diện tích bề mặt bể:
2
3
042,26
h/ng 24 m/h 0,8
/ngm 500
m
v
Q

F =
×
==
Vậy kích thước tiết diện bể: L × B = 7 m × 4 m
Chiều cao phần xử lý yếm khí:
m
m
m
F
V
H 2,4
)47(
114
2
3
1
=
×
==
Chọn chiều cao phần lắng H
2
= 1,3 m (H
2
> 1 m)
Chọn chiều cao bảo vệ H
3
= 0,3 m
⇒
Chiều cao tổng thể của bể H
bể

H
bể
= H
1
+ H
2
+ H
3
= 4,2 m + 1,3 m + 0,3 m = 5,8 m
Trong bể thiết kế 2 ngăn lắng. Nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách bằng các
tấm chắn khí.
Tấm chắn khí đặt nghiêng một góc
0
50=
α
(với
α
= 45
0
÷ 60
0
)
Chọn
α
= 50
0
Gọi H
lắng
: chiều cao toàn bộ ngăn lắng.

20
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

mmmHtg
L
H
L
HH
tg
lang
lang
8,13,01,250
4
4
50
3
0
3
0
=−=−=⇔
+
=
Kiểm tra:
%30
3
≥
+
be
lang

H
HH
%30%2,36%100
8,5
3,08,1
>≈×
+
⇔
m
mm
(Thỏa yêu cầu)
Thời gian lưu nước trong ngăn lắng (t
lắng

≥
1 h)
hh
hm
m
Q
HBL
Q
V
t
lang
lang
lang
121,1
/83,20
)(8,1475,0

2
1
3
3
>=
×××
=
×××
==
(Thỏa
yêu cầu)
Thời gian lưu nước trong bể (HRT = 4 ÷ 12 h)
h
hm
mm
Q
HHBL
HRT
be
39,7
/83,20
)3,08,5(8,2
)(
3
2
3
=
−×
=
−×

=
(Thỏa yêu cầu)
b. Tấm chắn khí và tấm hướng dòng
Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí là b
Vận tốc nước qua khe vào ngăn lắng (v
qua khe
= 9 ÷ 10 m/h) [1]
Chọn v
qua khe
= 9m/h Ta có:
hm
bmmkhe
hm
S
Q
v
khe
quakhe
/9
44
/83,20
3
=
××
==
∑
→
b= 0,145m=145 mm
Trong bể UASB, ta bố trí 4 tấm hướng dòng và 8 tấm chắn khí, các tấm
này đặt song song với nhau và nghiêng so với phương ngang một góc 55

0
Tấm chắn khí 1
Dài = B = 4 m
Rộng =
m
HH
b
lang
65,0
50sin
3,18,1
50sin
00
2
1
−
=
−
=
→
Chọn rộng = 660 mm
Tấm chắn khí 2
Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn khí lấy bằng 0,25 m.
Dài = B = 4 m
Rộng = 0,25 m +
0
32
50sin
hHH −+
Với h = 145×sin(90

0
– 50
0
) = 93,2 mm
Rộng = b
2
=
mm 22,2
50sin
0932,03,03,1
25,0
0
=
−+
+
→
Chọn rộng = 2220 mm
Tấm hướng dòng: được đặt nghiêng so với phương ngang một góc
ϕ
và
cách tấm chắn khí dưới 145 mm.
Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn 1:

21
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

0000
0
2
00

12
00
1
000
824921802180
49
8,95
111
11150sin14550sin
8,952,93189
2,9350cos14550cos
189
40cos
145
)5090cos(
=×−=×−=
=→==
≈×=×=
=−=−=
=×=×=
==
−
=
θϕ
θθ
a
h
tg
mmbh
mmala

mmba
mm
b
l
khe
khe
khe
Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10÷20 cm. Chọn mỗi
bên nhô ra 15 cm.
mmlD 6781502189215022
=×+×=×+×=
Chiều rộng tấm hướng dòng:
mm
D
b 517
41sin
2
678
41sin
2
00
3
===
Chiều dài tấm hướng dòng: B = 4 m
c. Tính máng thu nước
Máng bê tông
Máng thu nước được thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết
kế 2 máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài của bể. Vận tốc nước
chảy trong máng: 0,6÷0,7 m/s [4]
Chọn V

máng
= 0,6 m/s
Diện tích mặt cắt ướt của mội máng:
2
3
0049,0
/6,03600
/
2
83,20
m
sm
sm
V
Q
A
mang
=
×
==
⇒
Chọn chiều ngang máng 200 mm
chiều cao máng 200 mm
Máng bê tông cốt thép dày 65 mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm
không gỉ, được đặt dọc bể, giữa các tấm chắn khí. Máng có độ dốc 1% để nước
chảy dễ dàng về phần cuối máng. Tại đây có đặt ống thu nước
Φ
90 bằng thép để
dẫn nước sang bể Aerotank.
Máng răng cưa:

Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V.
Chiều cao một răng cưa: 60 mm
Dài đoạn vát đỉnh răng cưa: 40 mm
Chiều cao cả thanh: 260 mm
Khe dịch chỉnh: Cách nhau 450 mm
Bề rộng khe: 12 mm
Chiều cao: 150 mm
d.Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí
Lượng khí sinh ra
Lượng khí sinh ra trong bể = 0.5 m
3
/kgCOD
loaịbỏ
[8]
Qkhí = 0,5 m
3

/kgCOD
loaịbỏ
x341kgCOD
loaịbỏ
/ngaỳ

22
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

= 170,5 m
3
/ngaỳ = 7,1042 m
3

/h = 0,002 m
3
/s
Lượng khí methane sinh ra = 0,35 /kgCOD
loaịbỏ
Q
CH4
= 0,35 m
3
kgCOD
loaịbỏ
X341 kgCOD
loaịbỏ

= 119,4 m
3
/ngaỳ
Tính ống thu khí
Chọn vận tốc khí trong ống V
khí
= 15 m/s
Đường kính ống dẫn khí :
D
khí
=
khí
khí
xVxx
xQ
π

360024
4
=
10360024
5,1704
xxx
x
π
= 0,016 m = 16 mm
Chọn đường kính ống khí φ 24 ( φ
trong
= 15)
Kiểm tra vận tốc khí :
V
khí
=
2
4
xD
xQ
khí
π
=
2
015,0
002,04
x
x
π
= 11,3 m/s

e.Tính lượng bùn sinh ra và ống xả bùn :
Lượng bùn sinh ra
Lượng bùn sinh ra trong bể = 0,05 : 0,1 g VSS/g COD
loaị bỏ
.[ 8 ]
Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày
M
bùn
= 0,05 kg VSS/kg COD
loại bỏ
x 341VSS/kg COD
loại bỏ
/ngày
=17,05 kg VSS/ngày
Theo sách “Anaerobic Sewage Treament “(Adianus C.van Haander and Gatze
lettinna,trang 91 ). Một m
3
bùn tương đương 260 kgVSS
Thể tích của bùn sinh ra trong một ngày
V
bùn
=
P
M
buøn
=
)/(260
)/(05,17
ngaykgVSS
ngaykgVVS

= 0,066 m
3
/ngày
Lượng bùn sinh ra trong một tháng = 0,066 x30 = 1,98 m
3
/tháng
Chiều cao của bùn trong 1 tháng :
h
bùn
=
F
V
buøn
=
47
98,1
X
= 0,071 m
Ống xả bùn
Chọn thời gian xả bùn 1-3 tháng một lần
Thể tích bùn sinh ra trong 3 tháng
V
bùn
= 1,98 ( m
3
/tháng)x3 (tháng) = 5,94 m
3
Chọn thời gian xả bùn là 3 giờ .Lưu lượng bùn xả ra :
Q
bùn

=
3
94,5
= 1,98 m
3
/h
Bùn xả ra nhờ áp lực thủy tĩnh thông qua 2 ống inox φ76,đặt cách đáy 1,35m,độ
dốc 2%
f.Lấy mẫu :
Để kiểm tra sự hoạt động bên trong bể ,dọc theo chiều cao bể ta đặt các
van lấy mẫu .Với các mẫu thu được ở cùng 1 van ,ta có thể ước đoán lượng bùn ở
độ cao đặt van đó. Dựa vào kết quả đo đạt và quan sát màu sắc bùn ,từ đó mà có
sự điều chỉnh thích hợp
Trong điều kiện ổn định , tải trọng của bùn gần như không đổi , do đó mật
độ bùn tăng lên đều đặn .Việc lấy mẫu được thực hiện đều đặn hằng ngày

23
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Khi mở van , cần điều chỉnh sao cho bùn ra từ từ để đảm bảo thu được bùn
gần giống trong bể vì nếu mở van lớn quá thi` nước sẽ thoát ra nhiều hơn.Thể tích
mẫu thường lấy 500/1000 m
3
.
Bể cao 5,8m,do đó dọc theo chiều cao bể đặt 5 van lấy mẫu , các va đặt
cách nhau 0,75 m.Van dưới cùng đặt cách đáy 1,2 m .
Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng φ27 ( φ
trong
= 20 ).
g.Hệ thống phân phối nước trong bể

Theo [8], với loại bùn dạng hạt ,tải trọng > 4 kgCOD /m
3
.ngày thì số điểm
phân phối nước trong bể cần thõa ∼ 2 m
2
trên đầu phân phối .
Số đầu phân phối cần :
daum
x
/2
47
2
= 14 đầu ∼ 19 đầu
→chọn 19 đầu phân phối .
Nước từ bể acid được bơm qua bể UASB theo đường ống chính ,phân
phối đều ra 4 ống nhánh nhờ hệ thống van và đồng hồ đo lưu lượng đặt trên từng
ống .
Vận tốc nước trong ống chính ( là ống đẩy của bơm ): V
chính
= 1,5 : 2,5 m/s
Chọn V
chính
= 2 m/s
→ Chọn đường kính ống chính :
D
chính
=
chính
V
Q

.
4
π
=
chính
V
x
.
3600/83,20(4
π
= 0,061 m =61 mm
⇒ sử dụng ống inox φ70 (φ
trong
= 60) làm ống chính .
Kiểm tra vận tốc nước tron g ống chính
V
chính
=
chính
S
Q
=
22
3
)4/(
)/(3600/83,20
m
sm
πφ
= 2,05 m/s

Vận tốc trong ống nhánh : V
nhánh
= 1 : 3 m/s
Chọn V
nhánh
= 2 m/s .
Lưu lượng nước trong mỗi ống nhánh
Q
nhánh
=
4
Q
=
4
/83,20
3
hm
= 5,21 m
3
/h
→ Đường kính ống nhánh
D
chính
=
Vnhanh
Q
.
4
π
=

2.
)3600/21,5(4
x
x
π
= 0,03 m = 30 mm
⇒ sử dụng ống inox φ39 (φ
trong
= 30) để dẫn nước phân phối trong UASB.
Kiểm tra vận tốc nước trong ống nhánh :
V
nhánh
=
nhanh
S
Q
=
22
3
)4/(
)/(3600/21,5
m
sm
πφ
= 2,05 m/s
h.Bơm
Lưu lượng cần bơm Q = 20,83 m
3
/h.
Cột áp của bơm : H = ∆Z + ∑h (m H

2
O)
∆Z : khoảng cách từ mặt nước bể Acid đến mặt nước bể UASB .
∑h : tổng tổn thất của bơm ,bao gồm tổn thất cục bộ ,tổn thất dọc đường ống ,tổn
thất qua lớp bùn lơ lửng trong bể UASB.

24
án môn h c N c th iĐồ ọ ướ ả

Một cách gần đúng ,chọn ∆Z = 4 m H
2
O
∑h = 7 m H
2
O
⇒ H = 4+ 7 = 11 m H
2
O
Công suất yêu cầu trên trục bơm :
N =
η
.1000
HgpQ
=
8,0.1000
11/81,9/1000)3600/8,20(
233
x
mxsmxmkgxm
= 0,78kw

Vậy chọn bơm ly tâm công suất 1,5 kw ( 2HP )
4. Bể Aerotank
Các thông số thiết kế
• Lưu lượng nước thải Q = 500 m
3
/ngày
• Hàm lượng BOD
5
ở đầu vào = 320 mg/L
• Hàm lượng COD ở đầu vào = 350 mg/L
• Nhiệt độ duy trì trong bể 20
o
C
• Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi ( nồng
độ vi sinh vật ban đầu ) X
o
= 0
• Tỷ số giữa hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi ( ML VSS) với lượng chất rắn
lơ lửng (MLSS ) có trong nước thải là 0,7
MLSS
MLVSS
= 0,7 ( độ tro của bùn hoạt tính Z = 3 )
• Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (MLSS = 10000 mg/L)X
r
= 7000 mg/L
• Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì
trong bể Aerotank là: X = 3500 mg/L
• Thời gian lưu bùn trong hệ thống ,θ
c
= 10 ngày

• Hệ số chuyển đổi giữa BOD
5
và BOD
20
(BOD

hoàn toàn ) là 0,68
• Hệ số phân hủy nội bào ,k
d
= 0,06 ngày
-1
• Hệ số sản lượng tối đa ( tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền
được tiêu thụ ),Y = 0,5 kg VSS/kg BOD
5
• Loại và chức năng bể : bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh .Ưu điểm : không
xảy ra hiện tựơng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể .
Tính toán bể Aerotank
a. Tính hiệu quả xử lý
Xác định nồng độ BOD
5
hoà tan trong nước thải ở đầu ra
Sơ đồ làm việc của hệ thống :
Trong đó :
• Q ,Q
r
,Q
w ,
Q
e
: lưu lượng nước đầu vào ,lưu lượng tuần hoàn , lưu lượng bùn

xả vả lưu lượng nước đầu ra .
• S
o
,S : nồng độ chất nền (tính theo BOD
5
)ở đầu vào và nồng độ chất nền sau
khi qua bể Aerotank và bể lắng ,mg/L
• X ,X
r
,X
c
: nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank , nồng độ bùn tuần
hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II ,mg/L
Phương trình cân bằng vật chất :
BOD
5
ở đầu ra = BOD
5
hòa tan đi ra từ bể Aerotank + BOD
5
chứa trong ,lượng
cặn lơ lửng ở đầu ra .

25