BÁO CÁO QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG

MỤC LỤC
CHƯƠNG I. PHẦN MỞ ĐẦU 1
I.1. Đặt vấn đề 1
I.2. Mục tiêu và nội dung thực hiện 1
CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP
MÍA ĐƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NGÀNH NÀY 2
II.1. Tổng quát quy trình công nghệ sản xuất 2
II.1.1.Thành phần của mía và nước mía 2
II.1.2.Hóa chất làm trong và tẩy màu 3
II.1.3.Công nghệ sản xuất đường thô 4
II.1.4.Công nghệ sản xuất đường tinh luyện 7
II.2.Sơ lược hiện trang ngành sản xuất đường ở việt nam 7
II.3.Nước thải ngành công nghịêp sản xuất đường 8
II.3.1.Nước thải từ khu ép mía 8
II.3.2.Nước thải rửa lọc, làm mát, rửa thiết bị và rửa sàn 9
II.3.3. Nước thải khu lò hơi 9
II.3.4.Đặc trưng của nước thải nhà máy đường 9
II.4. Khả năng gây ô nhiễm nguồn nước của nước thải ngành
công nghiệp đường 10
CHƯƠNG III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NHÀ MÁY ĐƯỜNG 12
III.1.Lựa chọn quy trình công nghệ 15
III.2.Thuyết minh quy trình công nghệ 15
III.3.Mô tả các công trình đơn vị 16
III.3.1. Song chắn rác 16
III.3.2. Hố thu gom 16
III.3.3. Bể lắng cát 16
III.3.4. Bể điều hòa 16
III.3.5. Bể lắng I 17
III.3.6. Bể UASB 17
III.3.7. Bể Aerotank 18

III.3.8. Bể lắng II 18
III.3.9. Bể nén bùn 19
CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 20
IV.1. Tính bể UASB 20
IV.2. Tính bể Aerotank 24
IV.3. Tính hố thu 40
IV.4. Tính bể điều hòa 41
IV.5. Tính bể lắng I 41

1
CHƯƠNG V. TÍNH TOÁN CHI PHÍ VÀ KẾT LUẬN 42
V.1. Tính toán chi phí 42
V.1.1. Chi phí xây dựng 42
V.1.2. Chi phí thiết bị 42
V.1.3. Chi phí phát sinh 42
V.1.4. Chi phí tổng cộng 42
V.2. Kết luận 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 44
MỤC LỤC 45

2
CHƯƠNG I. PHẦN MỞ ĐẦU
I.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp

chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Trong năm 1998, cả nước đã
sản xuất được 700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước.
Trước năm 1990, hầu hết trang thiết bị, máy móc, dây chuyền công nghệ
trong các nhà máy đường đều cũ kỷ, lạc hậu, trình độ và chất lượng sản phẩm
còn thấp. Trong những năm gần đây, do sự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện
đại, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm.
Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một
lương lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho.
Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm ô nhiễm
nguồn nước tiếp nhận.
Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp đường ở
dạng vô cơ. Khi thải ra môi trường tự nhiên, các chất này có khả năng lắng và
tạo thành một lớp dày ở đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật làm thức ăn cho
cá. Lớp bùn lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxy trong
nước và tạo ra các lọai khí như H
2
S, CO
2
, CH
4
. ngoài ra, trong nước thải còn
chứa một lượng đường khá lớn gây ô nhiễm nguồn nước.
Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trường, đề tài về xử lý
nước thải ngành công nghiệp mía đường mang tính thực tế. Đề tài sẽ góp phần
đưa ra các quy trình xử lý chung cho loại nước thải này, giúp các nhà máy có
thể tự xử lý trước khi xả ra cống thóat chung, nhằm thực hiện tốt những quy
định về môi trường của nhà nước.
I.2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN
9 Mục tiêu của đề tài là thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy
sản xuất đường đạt tiêu chuẩn loại B

9 Nội dung của đề tài
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.
Thu thập các phương án xử lý nước thải ngành công nghiệp mía đường.
Phân tích lựa chọn phương án công nghệ khả thi xử lý nước thải nhà
máy đường.











3
CHƯƠNG II.TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA
ĐƯỜNG VÀ HIỆN TRANG Ô NHIỄM CỦA NGÀNH NÀY
II.1. TỔNG QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Nguyên liệu để sản xuất là mía.
Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Việc chế biến đường
phải thực hiện nhanh, ngay trong mùa thu họach để tránh thất thóat sản lượng
và chất lượng đường. Công nghiệp chế biến đường họat động theo mùa vụ do
đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vào mùa thu họach. Quy trình cộng nghệ sản
xuất đường gồm hai giai đọan:sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh
luyện.
II.1.1. Thành phần của mía và nước mía
Thành phần của mía thay đổi theo vùng , nhưng dao động trong khỏang
sau

Nước : 69-75%
Sucrose : 8-16%
Đường khử : 0,5-2,0%
Chất hữu cơ : 0,5-1,0%
(ngọai trừ đường)
Chất vô cơ : 0,2-0,6%
Hợp chất Nitơ : 0,5-1%
Tro(phần lớn là K) : 0,3-0,8%
Nước mía có tính axit (pH = 4,9-5,5), đục(do sự hiện diện của các chất
keo như sáp protein, nhựa, tinh bột và silic) và có màu xanh lục. Thành phần
của mía như sau:
Nước : 75-88%
Sucrose : 10-21%
Đường khử : 0,3-3,0%
Chất hữu cơ : 0,5-1,0%
(ngọai trừ đường)
Chất vô cơ : 0,2-0,6%
Hợp chất Nitơ : 0,5-1%
Nước mía có màu do các nguyên nhân sau
Từ thân cây mía : màu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin và tanin
gây ra.
Do các phản ứng phân hủy hóa học:
Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ,
nước mía bị đổi màu.
Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác.
Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu xanh
lục. Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị lọai bỏ bằng
phương pháp lọc.

4

Anthocyanin chỉ có trong lọai mía có màu sẫm, nó ở dạng hòa tan trong
nước. Khi thêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu xanh
lục thẫm. Màu này khó bị lọai bỏ bằng cách kết tủa với vôi( vì lượng vôi dùng
trong công nghệ sản xuất đường không đủ lớn ) hay với H
2
SO
4
.
Saccharetin thướng có trong vỏ cây mía. Khi thêm vôi, chất này sẽ trở
thành màu vàng được trích ly. Tuy nhiên lọai màu này không gây độc, ở môi
trường pH <7,0 màu biến mất.
Tanin hòa tan trong nước mía , có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt
sẽ biến thành sẫm màu. Dưới tác dụng của nhiệt độ tanin bị phân hủy thành
catehol, kết hợp với kiềm thành protocatechuic. Khi đun trong môi trường axit
phân hủy thành các hợp chất giống saccharetin.
Ơ nhiệt độ cao hơn 200
o

C, đường sucrose và hai lọai đường khử
(glucose và fructose) bị caramen hóa và tạo màu đen. Ơ nhiệt độ cao hơn 55
o
C,
đường khử đã bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền.
Để lọai bỏ các tạp chất trong nước mía có thể áp dụng trong các biện
pháp sau:
Độ đục :được lọai bằng phương pháp nhiệt và lọc.
Nhựa và pectin, muối của các axít hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được
lọai bỏ bằng phương pháp xử lý với vôi.
II.1.2. Hóa chất làm trong và tẩy màu
9 Vôi CaCO

2
:
Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía.
Phản ứng với axit phốtphoric tạo Ca
3
(PO4)
2
.
Kết hợp với hợp chất nitơ và pectin tạo kết tủa.
Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin.
Tác dụng với sucrose tạo saccharates, glucosates.
9 Khí SO
2
:
Trung hòa lượng vôi thừa:
CA(OH)
2
+ H
2
SO
3
= CaSO
3
+ H
2
O
Tẩy màu nước mía.
9 Khí CO
2
:

Hấp phụ chất tạo màu.
9 H
3
PO
4
:
Kết hợp với vôi để làm trong nước mía.
9 Hóa chất tẩy màu:
Dùng Na
2
S
2
O
4
:
II.1.3. Công nghệ sản xuất đường thô:
Quy trình công nghệ sản xuất đường thô từ mía được trình bày trên hình
1. đầu tiên người ta ép mía cây dưới các trục ép áp lực. Để tận dụng hết đường
có trong cây mía, người ta dùng nước hoặc nước mía phun vào bả mía để mía

5
nhả đường. bã mía ở máy ép cuối còn chứa một lượng nhỏ đường chưa lấy hết,
xơ gỗ và khỏang 40-50% nước.
Nước mía có tính axit (pH =4,9-5,5), đục, có màu xanh lục (chứa 13-
15%chất tan, trong chất khô chứa 82-85% đường saccarosa). Nước mía được
xử lý bằng các chất hóa học như vôi, CO
2
, SO
2
, phốt phát rồi được đun nóng để

làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù
và lắng các chất bẩn. Dung dịch trong được lọc qua máy lọc chân không. Bã
lọc được lọai bỏ, đem thải hoặc dùng làm phân bón. Nước mía sau khi lọc còn
chứa khỏang 88% nước, sau đó được bốc hơi trong lò nấu chân không. Hỗn
hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâm để tách đường ra khỏi mật rỉ. Rỉ
đường là dung dịch óc độ nhớt cao, chứa khỏang 1/3 đường khử. Sản phẩm phụ
của quá trình sản xuất đường gồm có:
9 Bột giấy, tấm xơ ép từ bã mía.
9 Nhựa, bê tông từ bã mía.
9 Phân bón, thức ăn gia súc, alcohol, dấm, axeton, axit citric,…và
từ mật mía.
Lượng nước thải trong công nghiệp sản xuất đường thô rất lớn bao gồm
nước rửa mía cây và ngưng tụ hơi, nước rửa than, nước xả đáy lò hơi, nước rửa
cột trao đổi ion, nước làm mát, nước rửa sàn và thiết bị, nước bùn bã lọc dung
dịch đường rơi vãi trong sản xuất…
Ngoài bã bùn được dùng để sản xuất phân hữu cơ, nước thải từ các công
đọan trong nhà máy được phân thành các nhóm sau đây:
9 Nhóm A: nước thải có độ nhiễm bẩn không cao, chủ yếu có nhiều
chất lơ lửng ở dạng vô cơ nên chỉ cần lọc sơ bộ qua song chắn rác và lắng tiếp
xúc để lọai bỏ chất lơ lửng, sau đó trộn với nước thải đã xử lý và nước ngưng
tụ rồi xả ra nguồn tiếp nhận.
9 Nhóm B: nước thải có nhiều chất hữu cơ cần được tách riêng để
xử lý.
9 Nhóm C: nước ngưng tụ từ lò hơi, không bị nhiễm bẩn nên dùng
để pha loãng vơi nước thải (A+B) đã qua xử lý và thái ra nguồn tiếp nhận.
II.1.4. Công nghệ sản xuất đường tinh luyện
Quy trình công nghệ tinh luyện đường gồm 3 giai đọan chính:
9 Rửa và hòa tan.
9 Làm sạch.
9 Kết tinh và hoàn tất.

a.Rửa và hòa tan:
9 Rửa:làm sạch lớp phim mạch bên ngoài hạt đường thô để nâng
cao tinh độ của đường.
9 Hòa tan:Đường sau khi ly tâm được hòa tan vào nước thành dung
dịch nước đường nguyên chất để đến khâu hóa chế.
b.Làm trong và làm sạch:

6
9 Làm trong: Nước đường nguyên chất được xử lý bằng các chất
hóa học như vôi, H
3
PO
4
để làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết
tủa các chất rắn, huyền phù và làm lắng các chất bẩn.
9 Làm sạch:Nước đường sau khi lắng trong được cho thêm than
hoạt tính và bột trợ lọc để khử màu và tăng cường khả năng làm trong. Nước
đường sau lọc gọi là sirô tinh lọc.
c.Kết tinh và hoàn tất:
Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ sirô tinh lọc và đưa dung dịch
đến trạng thái bão hòa, sản phẩm nhận được sau khi nấu đường là đường non
gồm tinh thể đường và mật cái.
Quá trình kết tinh đường gồm có:
9 Cô đặc sirô.
9 Tạo mầm tinh thể.
9 Nuôi tinh thể.
9 Cô đặc cuối cùng.
II.2. SƠ LƯỢC HIỆN TRẠNG NGÀNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG Ở
VIỆT NAM
Ngành đường của Việt Nam nhìn chung khá lạc hậu so với thế giới.

Trước 1954, toàn bộ miền Bắc không có nhà máy đường nào. Sau 1975, ở miền
Nam đã phục hồi lại các nhà máy đường Bình Dương, Hiệp Hòa, Phan Rang,
Khánh Hội, Biên Hòa; xây dựng mới các nhà máy đường La Ngà, Lam Sơn,
Tây Ninh. Ngoài các nhà máy lớn còn có nhiều cơ sở sản xuất đường mía thủ
công, thô sơ, năng suất thấp ở các vùng trồng mía.
Thiết bị sản xuất hầu hết là cũ kỹ, chắp vá, hay gặp sự cố kỹ thuật và bị
rò rĩ, nên khối lượng nước thải rất lớn. Hiện nay, chủ yếu có 3 phương pháp
làm trong :bằng vôi, sunfit và cacbonat. Phương pháp dùng vôi hầu hết còn
dùng trong các cơ sở sản xuất nhỏ, trình độ kém, chủ yếu sản xuất mật vàng và
mật trầm.
Công nghiệp sản xuất mía đường ở Việt Nam là ngành gây ô nhiễm khá
lớn do công nghệ lạc hậu, thiết bị rò rỉ nhiều lại không có bất cứ thiết bị xử lý
nào, trong số các chất ô nhiễm có bụi khói lò hơi, bùn lọc, nước thải, khí thoát
ra từ các tháp phản ứng sunfit hóa và cacbonat hóa. Riêng bã mía được dùng
làm nhiên liệu hoặc để sản xuất giấy bìa, còn mật rỉ được lên men để chế biến
cồn.
Bảng dưới đây thống kê một số nhà máy đường lớn và khối lượng nước
thải của chúng:







7
Bảng Các nhà máy lớn thuộc ngành công nghiệp đường ở miền Nam
Địa chỉ Trình độ công nghệ
Nhà
máy

Địa
phương
KCN
Năng suất
tấn/ngày
CN Nguyên liệu
Định
mức tiêu
thụ/tấn
đường
Nước
thải
m
3
/giờ
Ghi
chú
Quảng
Ngãi
(a)
Quảng
Ngãi
+
Đường:135
Mía: 1.500
Sunfit
hóa
-Mía
-Vôi tôi
-Lưu hùynh

11,5 tấn
22 kg
6 kg
350
Bình
Dương
Bình
Dương
+
Đường:135
Mía: 1.500
Sunfit
hóa
-Mía
-Vôi tôi
-Lưu hùynh
11,5 tấn
22 kg
6 kg
350
Xả ra
rạch
Bà
Lụa
Hiệp
Hòa
Long An +
Đường:125
Mía: 1.500
Sunfit

hóa
-Mía
-Vôi tôi
-Lưu hùynh
11,5 tấn
22 kg
6 kg
350
Xả ra
sông
Vàm
Cỏ
La Ngà
Đồng
Nai
+
Đường:180
Mía: 2.000
Vôi
-Mía
-Vôi
12 tấn
7 kg
500 Đường
Khánh
Hội
Tp.HCM + Đường:100
Biên
Hòa
Đồng

Nai
+ Đường:200

II.3. NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT ĐƯỜNG
Do đặc điểm của công nghệ sản xuất đường, ngoài các bã lắng, bã bùn,
bã lọc được tách riêng, nước thải được phân thành các nhóm sau:
II.3.1. Nước thải từ khu ép mía
Ở đây, nước dùng để ngâm ép đường trong mía và làm mát các ổ trục
của máy ép. Lọai nước thải này có BOD cao(do có đường thất thoát) và có
chứa dầu mỡ.
II.3.2. Nước thải rửa lọc, làm mát, rửa thiết bị và rửa sàn
Nước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá trị BOD và chất lơ
lửng cao.
Nước làm mát được dùng với lượng lớn và thường được tuần hoàn hầu
hết hoặc một phần trong quy trình sản xuất. Nước làm mát thường nhiễm bẩn
một số chất hữu cơ bay hơi từ nước đường đun sôi trong nồi nấu hoặc nồi chân
không. Nước chảy tràn từ các tháp làm mát thường có giá trị BOD thấp. Tuy
nhiên, do chế độ bảo dưỡng kém và điều kiện vận hành không tốt nên có lượng
đường đáng kể thất thoát trong nước làm mát. Lượng nước này sẽ được thải đi.
Nước rò rỉ và nước rửa sàn, rửa thiết bị tuy có lưu lượng thấp và được xả
định kỳ nhưng có hàm lượng BOD rất cao.
II.3.3. Nước thải khu lò hơi

8
Nước thải khu lò hơi được xả định kỳ, với đặc điểm là chất rắn lơ lửng
cao và giá trị BOD thấp, nước thải mang tính kiềm.
II.3.4. Đặc trưng của nước thải nhà máy đường
Đặc trưng lớn nhất của nước thải nhà máy đường là có giá trị BOD cao
và dao động nhiều
Bảng BOD

5
trong nước thải ngành công nghiệp đường
Các loại nước thải
NM đường thô
(mg/L)
NM tinh chế đường
(mg/L)
Nước rửa mía cây 20-30
Nước ngưng tụ 30-40 4-21
Nước bùn lọc 2.900-11.000 730
Chất thải than - 750-1.200
Nước rửa xe các loại - 15.000-18.000
Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ. Nước rửa mía cây chủ yếu chứa
các hợp chất vô cơ. Trong điều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội,
rửa than và nước thải từ các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng không đáng
kể. Chỉ có một phần than hoạt tính bị thất thoát theo nước, một ít bột trợ lọc,
vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửng trong nước. Nhưng trong điều
kiện các thiết bị lạc hậu, bị rò rỉ thì hàm lượng các chất rắn huyền phù trong
nước thải có thể tăng cao.
Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit. Trong
trường hợp ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO
3
hoặc nước xả
rửa cột resin.
Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất
thoát lượng đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn có
các chất màu anion và cation (chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo
thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất không đường
dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng vô cơ (Na
2

O, SiO
2
, P
2
O
5
, Ca, Mg và K
2
O).
Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều ion H
+
, OH
-
.
Dựa vào đặc tính của nước thải, và yêu cầu mức độ xử lý đặt ra : nước
thải phải đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (TCVN 5945-1995) trong đó quy định
giới hạn xả thải của các chất như sau:
Bảng tổng kết chất lượng nước thải nhà máy đường
STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn (lọai B)
1 pH mg/l 7,5-8 5,5 -9
2 SS mg/l 1250 100
3 BOD mg/l 5000 50
4 COD mg/l 7000 100
5 N mg/l 16,4 60
6 P mg/l 7,5 6
Việc quản lý tốt quy trình sản xuất , bảo dưỡng thiết bị, chống rò rỉ hoặc
thay đổi quy trình công nghệ, sử dụng các công nghệ sạch là biện pháp tốt nhất

9
để giải quyết các chất ô nhiễm ngay trong khâu sản xuất. Ngoài ra, cấn phải áp

dụng quy trình xử lý nước thải, nhằm làm giảm việc thải các chất ô nhiễm vào
nguồn nước hay vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.
Theo tin trên báo Tuổi Trẻ, số ra ngày 23/2/1999, Nhà máy đường Sóc
Trăng phối hợp với Trung Tâm Công Nghệ Khoa Học và Môi Trường Quốc
Gia vừa thử nghiệm thành công và đưa vào sản xuất loại phân hữu cơ vi sinh từ
bã bùn. Đây cũng là một biện pháp giải quyết chất thải ô nhiễm của Nhà máy
đường rất hiệu quả, với giá thành phân bón lót là 1.000đ/kg, và phân bón thúc
là 1.300đ/kg.
II.4. KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC CỦA NƯỚC
THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG
Hiện nay, phần lớn các nhà máy đường và nhiều tổ hợp sản xuất tư nhân
chưa có hệ thống xử lý nước thải. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và
chất dinh dưỡng cao, nước thải nhà máy đường đã và đang làm ô nhiễm các
nguồn tiếp nhận.
9 Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sucroza và các loại
đường khử như glocose và fructoze, trong đó:
9 Fructoze, C
6
H
12
O
6
tan trong nước
9 Sucroze, C
12
H
22
O
11
là sản phẩm thủy phân của Fructose và

Glucose, tan trong nước .
Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây
kiệt oxy trong nước, làm ảnh hưởng đến hoạt động của quần thể vi sinh vật
nước.
Trong quá trình công nghệ sản xuất đường, ở nhiệt độ cao hơn 55
0
C các
loại đường glucose và fructoze bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền.
Ơ nhiệt độ cao hơn 200
0
C, chúng chuyển thành caramen(C
12
H
18
O
9
)n. Đây là
dạng bột chảy hoặc tan vào nước, có màu nâu sẫm, vị đắng. Phần lớn các sản
phẩm phân hủy của đường khử có phân tử lượng lớn nên khó thấm qua màng vi
sinh. Để chuyển hóa chúng, vi sinh phải phân rã chúng thành nhiều mảnh nhỏ
để có thể thấm vào tế bào. Quá trình phân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi
thời gian phân hủy dài hơn, nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch trong
nguồn tiếp nhận. Các chất lơ lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng
xuống đáy nguồn nước. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất này sẽ làm cho
nước có màu đen và có mùi H
2
S.
Ngoài ra, nước thải nhà máy đường còn có nhiệt độ cao, làm ức chế hoạt
động của vi sinh vật nước. Trong nước thải có chứa các sản phẩm của lưu
huỳnh và đôi khi có lẫn dầu mỡ của khu ép mía. Ngày 26/11/1998, Chương

trình công nghệ và môi trường Đài truyền hình tỉnh Bình Dương có báo động
về tình hình ô nhiễm nước thải do nhà máy đường Bình Dương gây ra trên
Rạch Bà Lụa, thuộc phường Phú Thọ, thị xã Thủ Dầu Một. Với khối lượng lớn
nước thải chưa xử lý được thải ra hàng ngày, Rạch Bà Lụa không đủ khả năng
tự làm sạch và hậu quả là trong khu vực lân cận điểm xả, thực vật nước không
phát triển được, một số loài thủy sinh bị chết. Biện pháp hữu hiệu nhất là quản
lý tốt quy trình sản xuất nhằm hạn chế tải lượng các chất ô nhiễm được đưa vào

10
nước. Ngoài ra, cần phải xử lý nước thải nhà máy đường để góp phần bảo vệ
môi trường.

11
CHƯƠNG III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NHÀ MÁY ĐƯỜNG
Theo các tài liệu nghiên cứu, chất lượng và lưu lượng nước thải tổng
hợp của nhà máy đường thay đổi nhiều trong ngày. Trong đó chất ô nhiễm hữu
cơ đóng vai trò chủ yếu. Do thành phần nước thải của nhiều công đọan trong
nhà máy đường rất khác nhau nên dây chuyền công nghệ xử lý được đề nghị
trong các tài liệu tham khảo là:
III.1. Lựa chọn quy trình công nghệ
Một cách tổng quát, thì cả 2 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

vận hành dễ dàng trong điều kiện 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 … phải điều
chỉnh ngay khi cần thiết. Còn đối với dây chuyền xử lý sử dụng biofil thì ta chú
ý đến khả năng xử lý của lớp vật kiệu lọc, việc quản lý phải bao gồm cả vịêc vệ
sinh và thay thế lớp vật liệu lọc nếu cần.
Trong phương án 1 vịêc xây dựng sân phơi bùn đòi hỏi phải cần diện
tích lớn hơn là đầu tư máy nén bùn.
Diện tích xây dựng của aerotank cũng tương đối nhỏ hơn diện tích xây
dựng biofil của phương án 1
Vì vậy, nếu xét về phương diện mặt bằng cần thiết để xây dựng hệ thống
xử lý nước thải thì phương án 2 khả thi hơn so với phương án 1.
III.2. Thuyết minh quy trình công nghệ:
Nước thải sản xuất được dẫn theo đường thoát nước riêng ra hệ thống xử
lí nước thải. Dòng thải sau khi qua song chắn rác (SCR) ở đầu mỗi cống thu
chảy qua bể lắng cát được đặt âm sâu dưới đất, ở đây sẽ giữ lại cát và các chất
rắn lơ lửng có kích thước lớn. Phần rác thải thu được có thể dùng để sản xuất
giấy, phân bón…
Nước thải sau khi lắng cát sẽ tự chảy qua hầm tiếp nhận. Tiếp theo, nước
thải được bơm qua bể điều hòa, trước khi qua bể điều hòa nước thải được bơm
qua trống lọc, lưu lượng nước thải ra sẽ được điều hòa ổn định. Tại đây nước
thải được thổi khí để làm thoáng sơ bộ và phân bố chất bẩn đồng đều khắp bể.
Sau đó tiếp tục bơm nước thải qua bể lắng 1 để loại bỏ 1 phần BOD
5
,
COD và SS. Tiếp tục, nước thải tự chảy qua bể kị khí kiểu đệm bùn chảy
ngược UASB để xử lí sơ bộ nhờ áp lực thủy tĩnh, vì nước thải mía đường có
đặc trưng là COD đầu vào rất lớn 7.000 mg/l. Sau khi xử lí yếm khí, đầu ra bể
UASB là khí sinh học được thu giữ lại làm biogas, phần nước đã được giảm bớt
tải lượng chất hữu cơ tự chảy qua aerotank để xử lí hiếu khí. Tại đây xảy ra quá
trình xử lí sinh học, khí được thổi vào bể bằng các đĩa phân phối khí nhằm tăng

cường sự xáo trộn chất bẩn và oxi trong không khí đồng thời giữ cho bùn ở
trạng thái lơ lửng .
Sau thời gian lưu, nước từ aerotank tự chảy qua bể lắng 2 để lắng bùn
.Tiếp theo, nước trong từ máng thu nước aerotank tự chảy qua bể tiếp xúc, khử
trùng bằng Clo với dư lượng là 0,5 mg/l, sau 30 phút chảy ra cống thu nước và
chảy vào mạng lưới thoát nước chung của thành phố .

12
Bùn từ bể lắng được đưa vào bể chứa bùn sau khi ổn định bùn được bơm
tuần hoàn 1 phần vào bể aerotank, phần còn lại bơm qua bể nén bùn trọng lực
sau đó bơm qua máy ép bùn băng tải, bùn sau khi ra khỏi máy ép bùn băng tải
tạo thành banh bùn được bón ruộng, trồng cây hoặc chôn lắp hợp vệ sinh .
III.3. Mô tả các công trình đơn vị:
III.3.1. Song chắn rác
Để tách bã mía trong nước thải người ta dùng song chắn rác. Hiệu suất
của quá trình tách chất rắn bằng phương pháp này phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
Đặc tính cơ học của song, lưới: kích thước mắt sàn, khoảng cách giữa
các thanh chắn, lưu lượng dòng chảy và điều kiện dòng chảy.
Tính chất nước thải :nồng độ chất rắn, kích thước của bã mía cần
tách,…
Đối với nước thải nhà máy đường, có thể dùng song chắn rác với các
thanh đan xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước trước hầm bơm và cào rác thủ
công. Rác thu được có thể thu hồi cùng với bã mía tại khu ép mía để chế biến
thàng các sản phẩm phụ như làm bột giấy, làm chất độn trong sản xuất vật liệu
xây dựng.
9 Ưu điểm:
o Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt.
o Giữ lại tất cả các tạp vật lớn.
9 Nhược điểm:

o Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn.
o Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian.
o Phải xử lý rác thứ cấp
III.3.2. Hố thu gom
Thu gom nước thải từ các dây chuyền sản xuất và nước thải sinh hoạt
của nhà máy. Giúp cho hệ thống xử lý nước hoạt động ổn định và hiệu qua
III.3.3. Bể lắng cát
Loại bỏ cát và những mảnh vụn vô cơ khó phân hủy trong nước thải. Cát
sau đó được đem qua sân phơi cát.
III.3.4. Bể điều hòa (điều hòa lưu lượng và chất lượng)
Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng 1.
Do lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải của nhà máy đường tùy
thuộc vào dây chuyền sản xuất nên thường dao động nhiều trong một ngày
đêm. Để ổn định chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước đầu vào cho các
công trình xử lý phía sau, cần thiết phải có một bể điều hòa lưu lượng và nồng
độ. Dung tích bể được chọn theo thời gian điều hòa, dựa vào biểu đồ thay đổi
lưu lượng, nồng độ nước thải và yêu cầu mức độ điều hòa nồng độ nước thải.
Trong bể phải có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san
đều nồng độ các chất bẩn trong tòan thể tích (để loại trừ các cú sốc về chất

13
lượng cho các công trình xử lý sinh học phía sau và không cho cặn lắng trong
bể.
III.3.5. Bể lắng 1
Loại bỏ 1 phần SS và chất hữu cơ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý
sinh học ở công trình sau.
III.3.6. Bể UASB
- UASB là bể xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn, phát
triển mạnh ở Hà Lan. Xử lý bằng phương pháp kị khí là phương pháp được ứng
dụng để xử lý các loại chất thải có hàm lượng hữu cơ tương đối cao, khả năng

phân hủy sinh học tốt, nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng mới.
- Vì quá trình phân hủy kị khí dưới tác dụng của bùn hoạt tính là quá
trình sinh học phức tạp trong môi trường không có oxi, nên bùn nuôi cấy ban
đầu phải có độ hoạt tính methane. Độ hoạt tính methane càng cao thì thời gian
khởi động (thời gian vận hành ban đầu đạt đến tải trọng thiết kế) càng ngắn.
Bùn hoạt tính dùng cho bể UASB nên lấy bùn hạt hoặc bùn lấy từ một bể xử lý
kị khí là tốt nhất, có thể sử dụng bùn chứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bể tự
hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng.
- Nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu cho bể UASB tối thiểu là 10Kg VSS/
m
3
. Lượng bùn cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích bể.
- Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần tính chất
nước thải cần xử lý cụ thể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân hủy sinh
học của nước thải, tính đệm, hàm lượng chất dinh dưỡng, hàm lượng cặn lơ
lửng, các hợp chất độc, nhiệt độ nước thải …
- Khi COD nhỏ hơn 100 mg/L, xử lý nước thải bằng UASB không thích
hợp. Khi COD lớn hơn 50.000 mg/L, cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn
nước đầu ra.
- UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng SS lớn. Khi
nồng độ cặn lơ lửng lớn hơn 3.000 mg/L, cặn này khó có thể phân hủy sinh học
được trong thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lũy dần trong bể, gây trở ngại
cho quá trình phân hủy nước thải. Tuy nhiên, nếu lượng cặn này bị cuốn trôi ra
khỏi bể thì không có trở ngại gì. Cặn lơ lửng sẽ lưu lại trong bể hay không tùy
thuộc vào kích thước hạt cặn và hạt bùn nuôi cấy. Khi kích thước của hai loại
cặn này gần như nhau, cặn lơ lửng sẽ tích lại trong bể. Khi sử dụng bùn hạt, cặn
lơ lửng sẽ dễ dàng bị cuốn trôi ra khỏi bể. Đôi khi, lượng cặn lơ lửng này có thể
bị phân hủy trong bể. Lúc đó, cần biết tốc độ phân hủy của chúng để tính thời
gian lưu cặn trong bể.
- UASB không thích hợp với nước thải có hàm lượng amonia lớn hơn

2.000 mg/L hoặc nước thải có hàm lượng sunphate vượt quá 500 mg/L ( tỉ số
COD/SO
4
2-
< = 5). Bản thân sunphate không gây độc nhưng do vi khuẩn khử
sunphate dễ dàng chuyển hóa SO
4
2-
thành H
2
S. Khi hàm lượng SO
4
2-
không quá
cao (hoặc tỉ số COD/SO
4
2-
không vượt quá 10), sẽ không ảnh hưởng đến quá
trình phân hủy kị khí.
- Dựa vào các yếu tố trên có thể khẳng định sử dụng UASB cho công
nghệ sử lý nước thải mía đường là hợp lý.

14
III.3.7. Bể aerotank
Tùy thuộc vào loại chất ô nhiễm có thể sử dụng bể aerotank với các vi
sinh vật được nuôi cấy trong bùn hoạt tính để oxy hóa chất hữu cơ trong điều
kiện nhân tạo. Mô hình này được thực hiện bằng cách cung cấp oxy cho vi sinh
vật sinh trưởng và phát triển qua việc tiêu thụ chất hữu cơ .
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy
hóa và khoáng hóa chất hữu cơ chứa trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính

ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình
phân hủy chất hữu cơ phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể aerotank
hoạt động. Sau bể aerotank nước thải vào bể lắng đợt 2 để tách bùn hoạt tính. Ơ
đây, một phần bùn lắng được đưa trở lại bể aerotank để tạo mầm vi sinh vật
trong bể, phần khác đưa tới bể nén bùn.
Khối lượng bùn tuần hoàn và lượng không khí cần cung cấp phụ thuộc
vào mức độ yêu cầu xử lý của nước thải.
Hiệu quả xử lý BOD
5
=90-95%.
Việc lựa chọn công nghệ xử lý tùy theo thành phần tính chất nước thải,
chi phí đầu tư quản lý và diện tích mặt bằng khu xử lý .
III.3.8. Bể lắng II
Đặt sau aerotank , nhiệm vụ làm trong nước ở phần trên để xả ra nguồn
tiếp nhận , cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để
tuần hoàn lại aerotank.
Thường có dạng tròn ( bể lắng đứng ,bể radial ) , dạng hình chữ nhật (
bể lắng ngang ).Bể lắng ngang , chữ nhật thường có hiệu quả lắng thấp hơn bể
lắng tròn vì cặn lắng tích lũy ở các góc bể thường bị máy gạt cặn khuấy động
trôi theo dòng nước vào máng thu nước ra .
III.3.9. Bể nén bùn
Thu gom cặn chưa ổn định từ bể lắng 1, bể lắng 2 và cặn đã ổn định từ
aerotank nhằm làm giảm bớt độ ẩm .

15
CHƯƠNG IV.TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH DƠN VỊ:
Giả sử sau khi qua các công trình: song chắn rác, bể lắng cát, bể
điều hòa, bể lắng 1 hàm lượng các chất ô nhiễm giảm như sau:
BOD
5
giảm 45%(ban đầu là 5.000mg/l)
COD giảm 43% (ban đầu là7.000mg/l)
SS giảm 80% (ban đầu là 1.250mg/l)
Do đó các thông số để tính toán các công trình như trình bày sau
đây
IV.1. Tính bể UASB
Tính toán:
¾ Các thông số đầu vào:
9 pH= 6,6÷7,6
9 Lưu lượng Q=800m
3
/ngđ
9 BOD
5
=2.750mg/l
9 COD=4.000mg/l
9 SS= 250mg/l

9 Trong nước thải có đầy đủ các nguyên tố vi lượng cần thiết cho
sự phát triển của VSV.
¾ Các thông số đầu ra
9 pH = 6,5÷7,6
9 BOD
5
=500mg/l
9 COD=700mg/l
9 SS=100mg/l
Nước thải khi ra khỏi bể sẽ có hàm lượng COD nhỏ hơn hay bằng
700mg/l để đưa sang bể Aerotank .
Hiệu quả xử lý của bể UASB:
%,582100
4000
7004000
100 =×
−
=×
−
=
v
rv
COD
CODCOD
E

Lượng COD cần khử:
lmgCODCODCOD
rv
/33007004000

=
−
=−=
Lượng COD cần khử trong ngày:
ngdkgCODQG /2640103300800
3
=××=×=
−

Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB: [1] ngdmkgCODL ./9
3
=
Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết:
3
3293
9
2640
m
L
G
V ,===

→ Chọn V=293,5m
3
Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng
trong bể phải giữ trong khoảng 0,6÷0,9m/h . Chọn v=0,7m/h

16
Diện tích bề mặt cần thiết của bể:
2

6247
7024
800
m
v
Q
F ,
,
=
×
==

Chọn F=48m
2
Chiều cao phần xử lý yếm khí:
m
F
V
H 16
48
5293
1
,
,
===
→ chọn H
1
=6m.
Tổng chiều cao của bể:
321

HHHH ++=
Trong đó:
H
1
: chiều cao phần xử lý yếm khí.
H
2
: chiều cao vùng lắng. Để đảm bảo không gian an toàn cho bùn lắng
xuống phía dưới thì chiều cao vùng lắng phải lớn hơn 1,0m [1]. Chọn H
2
=1,1m
H
3
: chiều cao dự trữ, chọn H
3
=0,5m
H=6+1,1+0,5=7,6m
Chọn 2 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên là:

ma 894
2
48
,==
Æchọn a=5m
Chiều cao H=7,5m
Thể tích thực của bể:

3
380675522 mmmmHaaV
t

=×××=×××= ,
Thời gian lưu nước trong bể:
24×=
Q
V
T

Trong đó:

()
3
29842506750 mFHV =×−=×−= ,,),(
Q = 800m
3
/ngđ
hT 94824
800
298
,=×=⇒

Nằm trong khỏang cho phép [4-10h][1]
¾ Tính ngăn lắng:
Trong mỗi đơn nguyên, bố trí 4 tấm chắn khí và hai tấm hướng dòng.
Nước thải khi đi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm tách khí
đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 45
0
÷60
0
. Chọn góc nghiêng giữa tấm
chắn khí với phương ngang là 60

0
. Các tấm này đặt song song nhau.
Tổng chiều cao của toàn bộ ngăn lắng H
nglắng
(kể cả chiều cao vùng
lắng) và chiều cao dự trữ chiếm trên 30% tổng chiều cao bể.
Ta có:

17
(
)
mHH
m
tgtga
HH
a
HH
tg
9350444
44
2
605
2
60
2
60
3
00
3
3

0
,,,
,
nglaéng
nglaéng
nglaéng
=−=−=⇒
=
×
=
×
=+⇒
+
=

Kiểm tra lại:
(
)
%,%
,
,
%
H
HH
beå
3
nglaéng
8957100
67
44

100 =×=×
+
>30%
Vậy chiều cao xác định được là thích hợp.
Thời gian lưu nước trong ngăn lắng, thời gian này phải lớn hơn 1h:
h
Q
Haa
Q
V
t 9224
800
9355
2
1
224
2
1
224 ,
,
nglaéng
nglaéng
=×
×××
×=×
×××
×=×=

>1h. mặt khác V
vùnglắng

/tổng thể tích UASB=H
2
/H
bể
=1,1/7,5≈15% Æthỏa
b
2
taám chaén 1
r
y1
b
1
taám chaén 2
x
1
x
2
h1
Hnglaéng
Tính toán tấm chắn khí:
Chọn khe hở giữa các tấm chắn khí và giữa tấm chắn khí với tấm hướng
dòng là như nhau.
Tổng diện tích giữa các khe hở này chiếm 15÷20% tổng diện tích đơn
nguyên. Chọn S
khe
=0,15S
dng

Hình 4.1: tấm chắn khí và hướng dòng bể UASB

Trong mỗi đơn nguyên có 4 khe hở, diện tích của mỗi khe:
(
)
2
2
940
4
5150
4
150
m
S
S
dng
khe
,
,
,
=
×
=
×

=

Bề rộng của khe hở:
mmm
a
S
r
khe
khe
1881880
5
940
==== ,
,

¾ Tính toán các tấm chắn
Tấm chắn 1:
Chiều dài:
l

mma 5000
1
==

18
Chiều rộng:
mmHHb
nglang
323360119360
21

=
−
=
−
= sin/),,(sin/)(

chọn 3240
Chiều cao:
mmby 280060323360
00
11
=×=×= sinsin
Tấm chắn 2:
Chiều dài:
mmal 5000
2
==
Chiều rộng:
212
xxb +=
(
)
mmrh
khe
94301886090
000
1
=×=−×= sinsin

m

m
x 400
1
=

(
)
()
mm
yhHH
x 1739
60
2800945003900
60
00
113
2
=
+−+
=
+−+
=
sin
)()(
sin
nglaéng

mmb 21391739400
2
=+=

chọn 2140

¾ Tính toán tấm hướng dòng:
Tấm hướng dòng cũng được đặt nghiêng 1 góc 60
o

so với

phương ngang
cách tấm chắn khí 188mm như hình vẽ.
¾ Tính hệ thống phân phối nước:
Đối với bể UASB có tải trọng chất bẩn hữu cơ L>4kgCOD/m
3
.ngđ [1]
thì từ 2m
2
diện tích bể trở lên sẽ được bố trí một vị trí phân phối nước.
→ Chọn 3m
2
cho một vị trí phân phối nước.
Số vị trí phân phối nước trong mỗi đơn nguyên:
8
3
2
48
3
2
===
F

n

¾ Tính máng thu nước:
Bố trí máng thu nước kết hợp với máng răng cưa đặt ở tâm bể và dọc
theo chiều rộng bể. Máng thu nước được tạo độ dốc để dẫn nước thải về cuối
bể rồi theo ống dẫn theo cơ chế tự chảy, chảy sang aerotank .
Máng thu nước tiết diện hình chữ nhật: d x r với d=2r.
Độ dốc máng: i=1/200.
Lưu lượng vào máng: Q
máng
= 800m
3
/ngđ.
Ta có:
iRCQ
maùng
×××=
ω
(4.8)
Trong đó:
6
1
1
22
2
R
n
C
r
rd

rd
R
rd
rd
×=
=
×+
×
==
×+=
×=
λ
ω
λ
ω


19
()
()
()
mmmr
i
nQ
r
860860
200
1
502360024
0140800

502
2
1
3
2
2
1
3
2
6
16
==⇒
××××
×
=
×
×
=⇒
,
,
,
,
maùng

Chọn kích thước máng: r =90mm
d=180mm
Thanh răng cưa
Chiều cao răng cưa :50mm
Dài đoạn vát đỉnh răng cưa:40mm
Chiều cao cả thanh :200mm

Khe dịch chuyển
Cách nhau : 450mm
Bề rộng khe :12mm
Chiều cao:150mm
450450
50
40
50
60
50
130
khe dòch chuyeån
250

Hình 4.2: máng răng cưa
¾ Tính lượng khí và bùn sinh ra:
Tính lượng khí sinh ra trong bể:
Thể tích khí sinh ra đối với 1kgCOD bị khử là 0,5m
3
[3]
Tổng thể tích khí sinh ra trong một ngày:
ñ
,,
ng
m
GV
khí
3
14008005050 =×=×=
Tính lượng khí CH

4
sinh ra:
Thể tích khí CH
4
sinh ra khi 1kg COD được loại bỏ là 0,35 m
3
(CH
4

chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra) [3]. Thể tích khí CH
4
sinh ra là:
ñ/,, ngmVV
khíCH
3
98014007070
4
=×=×=

Tính lượng bùn sinh ra:
Lượng bùn do VSV sinh ra từ 0,1÷0,5kg/kgCOD được loại bỏ.
→ Chọn M
bùn
=0,1kg/kgCOD bị loại bỏ.
Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày:

20
ngaø
kgbuøn
,

buøn
280280010 =×=M

¾ Tính ống phân phối nước vào bể UASB:
Đường kính các ống được chọn theo bảng sau:
Tn
thơng dụng
Kích thuớc
danh nghĩa
Đường kính
ngồi (mm)
Độ dày (mm)
p suất
danh nghĩa
(1)
(bar)
Ống 110
110 110 5,3 10
Ống 140
140 140 6,7 10
Ống 160
160 160 7,7 10
Ống 225
225 225 10,8 10
Ống 250
250 250 11,9 10
Ống 280
280 280 13,4 10
Ống 315
315 315 15,0 10

Ống 400
400 400 19,1 10
Ống 110
110 110 3,2 6
Ống 140
140 140 4,1 6
Ống 160
160 160 4,7 6
Ống 225
225 225 6,6 6
Ống 250
250 250 7,3 6
Ống 280
280 280 8,2 6
Ống 315
315 315 9,2 6
Ống 400
400 400 11,7 6

Bề dy thnh ống (mm)
(*)
Tn
thơng dụng
Kích thước
danh nghĩa
Đường kính
ngồi
PN 3,2bar PN 6bar PN 10bar PN 12,5bar PN 16bar
20 20
20 - - 2,3 2,3 2,8

25 25
25 - 2,3 2,3 2,8 3,5
32 32
32 - 2,3 2,9 3,6 4,4
40 40
40 - 2,3 3,7 4,5 5,5
50 50
50 - 2,9 4,6 5,6 6,9
63 63
63 2,3 3,6 5,8 7,1 8,6
75 75
75 2,3 4,3 6,8 8,4 10,3
90 90
90 2,8 5,1 8,2 10,1 12,3
110 110
110 3,4 6,3 10,0 12,3 15,1
125 125
125 3,9 7,1 11,4 14,0 17,1
140 140
140 4,3 8,0 12,7 15,7 19,2
160 160
160 4,9 9,1 14,6 17,9 21,9
Nguồn :www. binhminhplastic.com
Vận tốc nước chảy trong ống chính v=0,8÷2m/s [2], chọn v=1m/s.
m
v
Q
D 110
3600241
80044

,=
×××
×
=
×
×
=
ππ

→ chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ110mm

21
Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:
() ()
sm
D
Q
v /
,
1
360024110
80044
22
=
×××
×
=
×
×
=

ππ

Từ ống chính chia làm 2 ống nhánh vào 2 đơn nguyên.
9 Đường kính ống nhánh:
Vận tốc nước chảy trong ống nhánh v=0,8÷2m/s [2], chọn v=1m/s.
m
v
Q
D 0770
3600241
2
800
4
2
4
,=
×××
×
=
×
×
=
ππ

→ chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ75mm.
Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:
() ()
sm
D
Q

v /,
,
051
3600240750
2
800
4
2
4
22
=
×××
×
=
×
×
=
ππ

Trên mỗi ống nhánh chia làm 2 nhánh nhỏ dẫn vào mỗi đơn nguyên.
9 Đường kính ống nhánh:
Vận tốc nước chảy trong ống nhánh v=0,8÷2m/s [2], chọn v=1m/s.
m
v
Q
D 0540
3600241
4
800
4

4
4
,=
×××
×
=
×
×
=
ππ

→ chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ50mm.
Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:
() ()
sm
D
Q
v /,
,
181
3600240500
4
800
4
4
4
22
=
×××
×

=
×
×
=
ππ
→ thỏa điều kiện.
Hệ thống ống phân phối nước vào được đặt cách đáy bể 0,5m
¾ Ống dẫn nước thải sang aerotank :
Vận tốc nước chảy trong ống v=0,1÷0,5m/s [2], chọn v=0,5m/s.
m
v
Q
D 1540
36002450
80044
,
,
=
×××
×
=
×
×
=
ππ

→ chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ160mm.
Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:
() ()
sm

D
Q
v /,
,
4610
3600241600
80044
22
=
×××
×
=
×
×
=
ππ
→ thỏa điều kiện.
¾ Tính toán đường ống thu khí:
Chọn vận tốc khí chạy trong ống v=10m/s.
m
v
V
D
khí
0450
36002410
14004
4
,=
×××

×
=
×
×
=
ππ

→ chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính Φ40mm.

22
Kiểm tra vận tốc khí trong ống
13
360024040143
14004
4
22
=
×××
×
=
×
×
=
),(,)(D
V
v
khí
π
m/s Æ thỏa điều kiện
¾ Tính ống thu bùn:

Chọn ống thu bùn có đường kính Φ90mm có đục lỗ, d
lỗ
=20mm. Ở mỗi
vị trí ta đục lỗ 3 mặt, mỗi lỗ cách nhau 20mm, mỗi vị trí cách nhau 400mm.
Bùn được xả định kỳ từ 1÷6 tháng nhờ áp lực thủy tĩnh của nước trong
bể. Ống thu bùn được đặt dọc theo chiều dài bể và cách đáy 1m.
¾ Lấy mẫu:
Để biết được sự hoạt động bên trong bể, dọc theo chiều cao bể ta đặt các
van lấy mẫu. Với các mẫu thu được ở cùng một van, ta có thể ước đoán lượng
bùn ở độ cao đặt van đó. Sự ước đoán này rất cần thiết khi muốn biết tải trọng
thực sự của bùn và thời gian lưu bùn hiện trong bể là bao nhiêu, 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. Nhưng ngay trong những trường hợp đó, việc lấy mẫu
vẫn được đề nghị thực hiện đều đặn.
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 lớn quá thì nước sẽ thoát ra nhiều hơn.
Thông thường lấy 50÷150 ml mẫu vào 2 lần cách nhau ít nhất 1h.
Bể cao 7,6m, do đó dọc theo chiều cao bể đặt 5 van lấy mẫu, các van đặt
cách nhau 1,m. Van dưới cùng đặt cách đáy 0,5m.
Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng Φ25.
CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ BỂ UASB LÀ:
STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế
1 Số lượng Công trình 2
2 Chiều dài bể m 5
3 Chiều rộng bể m 5
4 Chiều cao bể m 7,5
5 Thể tích m
3
187,5

¾ Tính bơm từ bể lắng I đến UASB :
Lưu lượng cần bơm Q = 33,34 m
3
/h.
Cột áp của bơm: H =
∑
+Δ hZ
(m H
2
O)
ΔZ: khoảng cách từ mặt nước bể điều hoà 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.
Một cách gần đúng, chọn :
o ΔZ = 4 m H
2
O
o ∑h = 7 m H
2
O
⇒ H = 4 + 7 = 11 m H
2
O

23
Công suất yêu cầu trên trục bơm:
N=
η
ρ
.1000

H.g Q

=
801000
11819100036003433
233
,
/,//)/,(
×
××× msmmkgsm

= 1,25 kW
Vậy chọn bơm có công suất 1,25 kW (2 HP)

IV.2. TÍNH TOÁN BỂ AEROTANK:
Tính toán:
Các thông số thiết kế
¾ Các thông số đầu vào:
9 Lưu lượng nước thải Q= 800m
3
/ngày
9 BOD
5
= 500 mg/L
9 COD = 700 mg/L
9 Nhiệt độ duy trì trong bể 26-28
0
C
¾ Các thông số đầu ra:
Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn nguồn loại B:

9 BOD ở đầu ra ≤ 50 mg/L
9 COD = 100 mg/L
9 Cặn lơ lửng ở đầu ra SS
ra
≤ 40 mg/L (thấp hơn tiêu chuẩn nguồn
loại B) gồm có 65% là cặn có thể phân huỷ sinh học
Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (
nồng độ vi sinh vật ban đầu) X
0
= 0
9 Nước thải được điều chỉnh sao cho BOD
5
: N : P = 100 : 5 : 1
9 Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng
chất rắn lơ lửng (MLSS) có trong nước thải là 0,8
M
LSS
MLVSS
= 0,8 ( độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,2)
9 Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn ( tính theo chất rắn lơ lửng ) X
r

= 8500 mg/L
9 Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS)
được duy trì trong bể Aerotank là : X = 3100 mg/L
9 Thời gian lưu bùn trong hệ thống, θ
c
= 4 ngày
9 Hệ số chuyển đổi giữa BOD
5

và BOD
20
là 0,68
9 Hệ số phân huỷ nội bào, k
d
= 0,05 ngày
-1

9 Hệ số sản lượng tối đa ( tỷ số giữa tế bào được tạo thành với
lượng chất nền được tiêu thụ ), Y = 0,6 Kg VSS/Kg BOD
5


24
9 Loại và chức năng bể : Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh . Ưu
điểm: không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp
dụng thích hợp cho xử lý nước thải mía đường .
¾ Xác định nồng độ BOD
5
hoà tan trong nước thải ở đầu ra
- Sơ đồ làm việc của hệ thống:


Q,X
0
, S
0
Q
e
, S,X

e



Bể lắng
II
Bể Aerotank

Q
r
, X
r
, S

Q
w
, X
r
Trong đó:
•Q , Q
r
, Q
w
, Q
e
: lưu lượng nước đầu vào , lưu lượng bùn tuần hoàn ,
lưu lượng bùn xã và lưu lượng nước đầu ra , m
3
/ngày
•S

0
, 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 II , mg/L
•X , X
r
, X
e
: 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
hoà tan đi ra từ bể Aerotank + BOD
5
chứa
trong lượng cặn lơ lửng ở đầu ra
Trong đó :
•BOD
5
ở đầu ra : 50 mg/L
•BOD
5 hoà
tan đi ra từ bể Aerotank là S, mg/L
•BOD
5
chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau :

¾ Lượng cặn có thể phân huỷ sinh học có trong cặn lơ lửng ở đầu ra :
0,65 × 40 = 26 mg/L
¾ Lượng oxy cần cung cấp để oxy hoá hết lượng cặn có thể phân huỷ
sinh học là : 26 × 1,42 (mgO
2
/mg tế bào) = 36,92 mg/L . Lượng oxy cần cung
cấp này chính là giá trị BOD
20
của phản ứng . Quá trình tính toán dựa theo
phương trình phản ứng:
C
5
H
7
O
2
N + 5O
2
→ 5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3
+ Năng lượng
113 mg/L 160 mg/L
1 mg/L 1,42 mg/L
¾ Chuyển đổi từ giá trị BOD
20
sang BOD

5

BOD
5
= BOD
20
× 0,68 = 36,92 × 0,68 = 25,11 mg/L
Vậy :

25