thiết kế hệ thống xử lý nước thải zeo giấy công suất 1000m3/ngày đêm

Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam đang trong giai đoạn đổi mới, nền kinh tế chuyển mình phát triển mạnh
mẽ. Các ngành công nghiệp, các đơn vò sản xuất tranh đua phát triển, mở rộng sản xuất
nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về mọi mặt của con người. Cũng như các ngành
công nghiệp khác, ngành giấy đang phát triển không ngừng, nhu cầu về giấy hiện nay là
rất lớn với chủng loại sản phẩm ngày càng đa dạng. Thế nhưng đó cũng là nguyên nhân
của việc lượng nước thải cũng như chất thải khác gia tăng đe dọa ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng và cần được kiểm soát.
Phương pháp xử lý sinh học được ứng dụng rộng rãi từ hơn 100 năm nay, đến bây
giờ, nó đã có mặt trong hầu hết các công trình xử lý nước thải và trong tương lai nó vẫn
còn phát triển mạnh mẽ với nhiều công trình ứng dụng. Đồ án môn học xử lý chất thải
mà em thực hiện nhằm nghiên cứu áp dụng, tính toán thiết kế công trình xử lý sinh học
cho nước thải xeo giấy.
Trong quá trình thực hiện đồ án, mặc dù có cố gắng nhưng vẫn còn những một số
lỗi, nên em cũng mong muốn được thầy cô góp ý, chỉnh sửa và giúp em hoàn thành tốt
nhiệm vụ của môn học.
SVTH : Nguyễn Đức Ban 1
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
I. Đặt vấn đề

Công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy chiếm vò trí rất quan trọng trong nền kinh tế nước ta.
Công nghiệp giấy phát triển cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, nhu cầu về các sản phẩm
giấy ngày càng tăng, thu hút nhiều lao động tham gia cũng như kéo theo sự phát triển của một số
ngành liên quan như : lâm nghiệp, xuất nhập khẩu, vận tải, . . .; chính vì vậy ngành công nghiệp
này không thể thiếu được trong đời sống của người dân.
Công nghiệp sản xuất giấy ra đời vừa đáp ứng được nhu cầu trong nước vừa giải quyết việc
làm cho một bộ phận đáng kể nhân dân. Giấy đáp ứng các nhu cầu bức thiết trong cuộc sống con
người để phục vụ nhiều mục đích khác nhau như: giấy viết, giấy in, giấy bao bì, vàng mã, sinh
hoạt…Bột giấy được sản xuất từ nguyên liệu chủ yếu là gỗ, tre, nứa, lồ ồ, giấy tái sinh,…Tuy
nhiên, nếu lượng nước thải do ngành công nghiệp này thải ra mà không qua xử lý sẽ ảnh hưởng
trực tiếp đến môi trường nước. Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy
và giấy là do sự hiện diện một hỗn hợp phức tạp các dòch chiết trong thân cây bao gồm : nhựa
cây, các axit béo, lignin … và một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bò clo hóa có trọng lượng
phân tử thấp. Nồng độ của một số chất từ dòch chiết có khả năng gây ức chế đối với cá. Khi xả
trực tiếp nguồn nước thải này ra kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi lên trên mặt nước,
làm cho nước có độ màu khá cao và hàm lượng DO trong nước hầu như bằng không. Điều này
không những ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của sinh vật nước mà còn gián tiếp ảnh
hưởng đến sức khỏe của người dân trong khu vực.
Hiện nay có khoảng 90 nhà máy giấy đang hoạt động trong cả nước, sản lượng giấy các
tỉnh phía nam gần 90000 tấn / năm, trong đó Thành phố Hồ Chí Minh chiếm hơn 12000 tấn / năm.
Tổng sản lượng bột giấy ở miền nam đạt đến 92500 tấn / năm, trong đó Thành phố Hồ Chí Minh
chiếm hơn 18000 tấn / năm. Nước thải của nghành công nghiệp giấy có hàm lượng COD khá cao
22000 – 46500 mg/l, BOD chiếm từ 40 – 60 % COD phần lớn được gây ra từ những chất hữu cơ
không Lignin. Ngoài các chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải dòch đen đã được đề cập thì nước thải của
xeo giấy có tỉ lệ COD, BOD, Lignin không cao bằng nước thải dòch đen nhưng các chỉ tiêu này
cũng vượt quá giới hạn cho phép, do đó cần xử lý trước khi xả vào nguồn tiếp nhận là một điều
tất yếu.
SVTH : Nguyễn Đức Ban 2
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m

3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
II. Nhiệm vụ của đồ án
 Tìm hiểu nguồn gốc, tính chất đặc trưng, khả năng gây ô nhiễm của nước thải sản xuất
giấy và bột giấy.
 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy
 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp
 Tính toán thiết kế công trình xử lý
SVTH : Nguyễn Đức Ban 3
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
CHƯƠNG 2 : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Công nghệ sản xuất giấy có thể chia làm 2 giai đoạn : sản xuất bột giấy và xeo giấy. Sở
dó có thể chia ra như vậy vì :
_ Nguyên liệu của giai đoạn xeo giấy là bột giấy
_ Bột giấy được sản xuất từ những nguyên liệu thô như tre, nứa, gỗ ,. . .. Thành phẩm của giai
đoạn này là bột giấy, bột giấy có thể được chuyển sang giai đoạn xeo hoặc làm sản phẩm bán ra
thò trường
_ Thành phần và nồng độ chất thải từ quá trình sản xuất bột giấy lớn hơn rất nhiều so với giai
đoạn xeo giấy
I. Giai đoạn sản xuất bột giấy
1. Nguyên liệu
Các tế bào thực vật, đặc biệt là tế bào gỗ, chứa rất nhiều sợi cellulose, là nguyên liệu thô
chính cho công nghệ sản xuất giấy và bột giấy. Sợi cellulose chủ yếu được cung cấp từ các nguồn

sau:
• Các loại gỗ : Bạch đàn, bồ đề, mỡ, keo,…
• Các thực vật ngoài gỗ : Tre, nứa, bã mía, rơm rạ,…
• Các vật liệu tái sinh : Vải vụn, giấy vụn, giấy đã sử dụng,…
Trong đó, gỗ là nguồn cung cấp sợi quan trọng nhất. Thành phần hóa học cơ bản của gỗ bao
gồm:
 Cellulose
Cellulose là một carbohydrate, do nhiều phân tử đường glucose tạo thành nên còn được gọi
là polysaccharide. Công thức hóa học của cellulose là (C6H10O5)n, trong đó n thay đổi tùy theo
loại gỗ. Thông thường các sợi cellulose dùng trong sản xuất giấy có giá trò n nằm trong khoảng
600 – 1500.
 Hemicellulose
Các chuỗi cellulose dạng dài được gọi là alpha cellulose. Các chuỗi cellulose ngắn hơn
thường được gọi chung là hemicellulose.
SVTH : Nguyễn Đức Ban 4
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
Một số hemicellulose liên kết với các cellulose, số còn lại chủ yếu là liên kết với lignin.
Thông thường, hemicellulose dễ bò phân hủy và hòa tan hơn cellulose nên hàm lượng của chúng
trong bột giấy luôn thấp hơn trong gỗ.
 Lignin
Là hợp chất cao phân tử không có hình dạng xác đònh. Lignin đóng vai trò là cầu nối các
sợi gỗ với nhau.
Về cấu tạo hóa học, lignin là một polymer thơm bao gồm các đơn vò phenyl propane liên
kết với nhau trong không gian 03 chiều.
 Extractive

Trong các sợi gỗ còn có chứa một số chất khác như acid béo, nhựa cây, phenol, rượu,
protein,…Hầu hết các chất này tan trong nước và được gọi chung là extractive.
Ngành công nghiệp sản xuất giấy còn sử dụng một lượng lớn hóa chất ở các công đoạn nấu,
tẩy, xeo,… như các chất oxi hóa để khử lignin (Clo, hypoclorit, peroxit…), ngoài ra còn có đá vôi,
xút, cao lanh, nhựa thông, các chất kết dính tự nhiên và tổng hợp.
SVTH : Nguyễn Đức Ban 5
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
2. Qui trình công nghệ sản xuất bột giấy
SVTH : Nguyễn Đức Ban 6
Bột giấy thành phẩm
Nguyên liệu thô
(lồ ô, dăm, đũa)
Chặt, băm nhỏ thành
dăm
Tách nước
Khuấy trộn, rửa
Nghiền nhão
Rửa
Nấu
Nước thải rửa nấu
Nước, NaOH Dòch đen
Nước, bột giấy
Nước
Nước
Nước thải

Nước thải rửa
Các dòng nước vào và ra trong công nghệ sản xuất bột giấy
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
* Nghiền bột
a. Nghiền bột từ sợi tái chế
Máy nghiền bột cơ học được sử dụng để nghiền giấy, trộn nước và chuyển hóa thành một
hỗn hợp đồng nhất, có thể bơm như nước. Các chất nhiễm bẩn nặng như cát, sỏi,… được thải bỏ
khi chảy lơ lửng trong hệ thống máng. Tại đây các chất nặng sẽ lắng xuống và lấy ra khỏi hệ
thống theo đònh kì. Sợi được phân loại riêng dưới dạng huyền phù nhẹ, sau đó được chảy qua một
loạt các sàng lọc có lớp tấm đục lỗ. Ở đây các chất nhiễm bẩn nhẹ hơn, nhưng lớn hơn sợi sẽ bò
loại ra. Trong một số qui trình công nghệ cần phải có sản phẩm thật sạch, thì phải có một loạt các
cyclon làm sạch đặt sau các sàng lọc. Ở công đoạn này, phải sử dụng một máy lọc tinh cơ học
hoặc khử mảnh vụn nhằm đảm bảo sao cho các sợi tách rời nhau và có thể tạo ra đủ độ bền liên
kết giữa các sợi trong giấy. Cách sản xuất này rất phù hợp trong việc sản xuất các loại bao gói.
b.Nghiền bột cơ học
Trong nghiền bột cơ học, các sợi chủ yếu bò tách rời nhau do lực cơ học trong máy nghiền
hoặc trong thiết bò tinh chế. Qui trình công nghệ nguyên thủy là gia công gỗ tròn bằng đá – gỗ
được ép bằng đá nghiền quay tròn. Công nghệ này làm ra loại bột giấy có độ dai tương đối thấp.
Ở các máy tinh chế TMP (Thermal Mechanical Pulping) và các máy nghiền áp lực cách xử
lý cơ học được tiến hành ở áp lực và nhiệt độ cao, do vậy bột giấy có các thuộc tính độ dai tốt
hơn bột giấy cơ học truyền thống.
c. Nghiền bột hóa học và bán hóa học
Trong nghiền bột hóa học và bán hóa học, nguyên liệu sợi được xử lý với hóa chất ở nhiệt
độ và áp lực cao (nấu). Mục đích của quá trình xử lý này là nhằm hòa tan hoặc làm mềm thành
phần chính của chất lignin liên kết các sợi trong nguyên liệu với nhau, đồng thời lại gây ra sự phá

hủy càng ít càng tốt đối với thành phần cellulose (tăng độ dai của sợi). Cách xử lý này được tiến
hành trong nồi áp suất (nồi nấu), có thể vận hành theo chế độ liên tục hoặc theo từng mẻ.
* Sau khi chưng nấu, hóa chất chuẩn bò cho quá trình tạo bột giấy được chuyển vào và đóng nắp
lại. Ở đó những chất lỏng màu đen (nước thải dòch đen) sẽ xả bỏ bởi những ống tháo nước. Bột
giấy được cô cạn sau đó rửa, nước rửa này có thể xả bỏ, tái sử dụng hay cho quay trở lại quá trình
phân tách tái tạo ban đầu. Trong quá trình rửa bột giấy, do đi qua các máy lọc sạch nên những
mác gỗ và các chất không bò phân hủy sẽ bò loại bỏ. Sau đó được dẫn vào bộ phận khử nước bao
gồm một lưới chắn hình trụ (gọi là lưới gạn bột giấy) xoay quanh đường dẫn bột giấy vào. Sau khi
khử nước hỗn hợp được chuyển sang bể tẩy trắng , ở đây hỗn hợp được xáo trộn trong nước ấm
hòa tan dung dòch canxi hypochlorite Ca(OCl)
2
hay hydrogen peroxide. Sản phẩm sau quá trình
này là sản phẩm bột giấy có thể bán hay tái tạo trong công nghiệp làm giấy.
SVTH : Nguyễn Đức Ban 7
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
II. Giai đoạn làm giấy
Quá trình làm giấy bao gồm trước tiên là chọn lựa sự xáo trộn thích hợp của bột giấy (gỗ,
vải cũ, cây lanh, sợi đay, rơm, báo cũ, . . .). Hỗn hợp bột giấy bò phân huỷ và xáo trộn trong máy
nhào trộn hay những loại thiết bò nhồi với thuốc nhuộm, để chất lượng sản phẩm giấy sau cùng
đạt chất lượng tốt, người ta cho hồ vào để lắp đầy những lỗ rỗng do bột khí có trong bột giấy. Bột
giấy được tinh chế trong phễu hình nõn lõm cố đònh, bên trong và bên ngoài mặt hình nón gắn
những con dao cùn, máy có tốc độ quay điều chỉnh được với mục đích xáo trộn và điều chỉnh
đồng dạng quá trình làm giấy. Cuối cùng bột giấy được lọc qua lưới chắn để loại bỏ những dạng
SVTH : Nguyễn Đức Ban 8
Thành phẩm

Cắt cuộn
Xeo giấy
Cán ép (tạo hình giấy)
Phối liệu
Lắng lọc
Nghiền tinh
Hòa trộn
Nguyên liệu thô
(Giấy vụn, bột giấy)
Nước thải
Nước
Phèn, nhựa thông,
màu
Các dòng nước vào và ra của công đoạn làm giấy
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
vón cục và những bùn tạo vết làm giảm chất lượng của giấy. Kế tiếp bột giấy được chuyển qua
những dây đai của những lưới chắn và mang vào máy cán. Nước loại bỏ trong giai đoạn này là
nước thải xeo, do màu của nước nên người ta còn gọi là nước thải dòng trắng. Khuôn in giấy bao
gồm những máy cán sau: máy cán gạn lọc để loại bỏ những giấy không chất lượng, cán hút để
loại bỏ nước, ép và cán khô khử phần nước còn lại trước khi cho ra giấy, và cuối cùng là cán
hoàn tất để đònh hình cuối cùng là sản phẩm giấy. Sản phẩm cuối cùng này dùng với nhiều mục
đích như giấy in, báo, giấy gói, giấy viết, giấy thấm, giấy gói thực phẩm không thấm, . . .
III. Các loại nước thải
_ Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ
cây, . . .

_ Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa tan, các hóa
chất nấu và một phần xơ sợi. Dòng thải có màu tối nên thường được gọi là dòch đen. Dòch đen có
nồng độ chất khô khoảng 25 đến 35 %, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ 70:30.
_ Thành phần hữu cơ chủ yếu là trong dòch đen lignin hòa tan vào dòch kiềm (30 đến 35%
khối lượng chất khô), ngoài ra là những sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ. Thành
phần hữu cơ bao gồm những chất nấu, một phần nhỏ là NaOH, Na
2
S, Na
2
SO
4
, Na
2
CO
3
còn phần
nhiều là kiềm natrisunfat liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm. Ở những nhà máy lớn, dòng
thải này được xử lý để thu hồi tái sinh sử dụng lại kiềm bằng phương pháp cô đặc – đốt cháy các
chất hữu cơ – xút hóa. Đối với những nhà máy nhỏ thường không có hệ thống thu hồi dòch đen,
dòng thải này được thải thẳng cùng các dòng thải khác của nhà máy, gây tác động xấu tới môi
trường.
_ Dòng thải từ công đoạn tẩy của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học
và bán hóa chứa các hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan và hợp chất tạo thànhcủa những chất đó với
chất tẩy ở dạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thẻ sống như các hợp chất clo hữu
cơ, làm tăng AOX trong nước thải. Dòng này có độ màu, giá trò BOD
5
và COD cao.
_ Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mòn, bột giấy ở dạng lơ
lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh.
_ Dòng thải từ các khâu rửa thiết bò, rửa sàn, dòng chảy tràn có hàm lượng các chất lơ lửng

và các hóa chất rơi vãi. Dòng này không liên tục.
_ Nước ngưng của quá trình cô đặc trong hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dòch đen. Mức độ
ô nhiễm của nước ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất.
_ Nước thải sinh hoạt.
IV. Nước thải từ công nghệ xeo giấy
Dòng thải từ công nghệ xeo giấy chứa chủ yếu bột giấy và các chất phụ gia, gọi là nước
trắng. Nước này được tách ra từ các bộ phận của máy xeo giấy như khử nước, ép giấy. Phần lớn
dòng thải này được sử dụng trực tiếp cho giai đoạn tạo hình giấy hay cho công đoạn chuẩn bò
nguyên liệu vào máy xeo hoặc có thể gián tiếp sau khi nước thải được qua bể lắng để thu hồi
SVTH : Nguyễn Đức Ban 9
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
giấy và xơ sợi. Nước thải công đoạn này đôi khi có thể chiếm tới 90% lưu lượng tổng cộng của
nhà máy nhưng tương đối sạch nồng độ chất nhiễm bẩn không cao, BOD trung bình, độ màu thấp,
pH gần trung tính, không chứa lignin, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, chủ yếu là do bột giấy và
chất độn thất thoát. Lượng chất rắn này có thể dễ dàng thu hồi bằng các phương pháp lắng.
* Thành phần và tính chất nước thải công đoạn xeo giấy
Thông số Đầu vào Mức độ xử lý
(TCVN 5945 : 1995, loại B)
PH 6.3 – 7.2 6.0 – 8.5
BOD
5
tổng, mg/L 500 ≤ 50
COD, mg/L 1100 ≤ 100
SS, mg/L 653 ≤ 100
Độ màu, Pt – Co 450

N – NH
3
, mg/L 1.15 ≤ 35
P – PO
4
3-
, mg/L 1.21 ≤ 4
CHƯƠNG 3 : CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG
NGHIỆP
I. Xử lý cơ học
Xử lý cơ học nhằm mục đích
SVTH : Nguyễn Đức Ban 10
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
- Tách các chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡõ,
cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải.
- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh…
- Điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
- Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bò và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hoá lý và
sinh học .
1. Song chắn rác
Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn. Tùy theo kích thước
khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình và mòn. Song chắn rác thô có khoảng
cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mòn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 –
25 mm. Rác có thể lấy bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bò cào rác cơ khí.
2. Bể lắng cát

Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, cuội, xỉ lò hoặc các loại tạp chất vô cơ khác có kích
thước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bò cát, sỏi bào mòn,
tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau.
3. Bể lắng
Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặn hình thành trong
quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng
đợt 2). Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng.
4. Quá trình lọc
Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không thể loại được bằng
phương pháp lắng. Quá trình lọc ít khi sử dụng trong xử lý nước thải, thường chỉ sử dụng trong
trường hợp nước sau xử lý đòi hỏi có chất lượng cao.
II. Các phương pháp hoá lý
1. Keo tụ
Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10
-4
mm thường không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở
trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với
biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả
SVTH : Nguyễn Đức Ban 11
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
năng kết dính lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng trong nước, tạo thành các bông cặn lớn
hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó, các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng.
Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào trong nước các chất keo tụ thích hợp như : phèn
nhôm Al
2

(SO
4
)
3
, phèn sắt loại FeSO
4
, Fe
2
(SO
4
)
3
hoặc loại FeCl
3
. Các loại phèn này được đưa vào
nước dưới dạng dung dòch hòa tan.
2. Tuyển nổi
- Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí
này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối
lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt.
3. Hấp phụ
Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là pha rắn
(chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng. Dung chất (chất bò hấp thụ) sẽ đi từ pha lỏng (hoặc pha
khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung dòch đạt cân bằng. Các chất hấp phụ
thường sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạt cưa, silicagen, keo nhôm.
4. Trao đổi ion
Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như
Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn … cũng như các hợp chất của asen, photpho, xyanua, chất phóng xạ.
Thường sử dụng nhựa trao đổi ion nhằm khử cứng và khử khoáng.
III. Các phương pháp hóa học

1. Phương pháp trung hòa
Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho các quá trình xử
lý hóa lý và sinh học :
H
+
+ OH
-
→ H
2
O
Vôi (Ca(OH)
2
) thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các nước thải có tính
axit, trong khi axit sulfuric (H
2
SO
4
) là một chất tương đối rẻ tiền dùng trong xử lý nước thải có
tính bazơ.
2. Phương pháp oxy hóa – khử
Phương pháp này được dùng để:
SVTH : Nguyễn Đức Ban 12
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
- Khử trùng nước.
- Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa tan sang thể khí.

- Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản hơn, có khả năng đồng
hóa bằng vi khuẩn.
- Loại bỏ các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As …và một số chất độc như cyanua.
Các chất oxy hóa thông dụng:Ozon, Chlorine, Hydro peroxide, Kali permanganate
Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất xúc tác.
3. Kết tủa hóa học
Kết tủa hóa học thường được sử dụng để loại trừ các kim loại nặng trong nước. Phương pháp
được sử dụng rộng rãi nhất để kết tủa các kim loại là tạo thành các hydroxide, ví dụ :
Cr
3+
+ 3OH
-
→ Cr(OH)
3
Fe
3+
+ 3OH
-
→ Fe(OH)
3
Phương pháp kết tủa hóa học hay được sử dụng nhất là phương pháp tạo các kết tủa với vôi.
Soda cũng có thể được sử dụng để kết tủa các kim loại dưới dạng hydroxide (Fe(OH)
3
), carbonate
(CdCO
3
), …Anion carbonate tạo ra hydroxide do phản ứng thủy phân với nước :
CO
3
2-

+ H
2
O → HCO
3
-
+ OH
-
IV. Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải
cũng như một số chất vô cơ như: H
2
S, sulfide, ammonia, … dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh
vật. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát
triển. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể phân thành 2 loại :
- Phương pháp kỵ khí : Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có
ôxy.
- Phương pháp hiếu khí : Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung
cấp ôxy liên tục.
1. Phương pháp sinh học nhân tạo
a. Quá trình kỵ khí
* Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc
SVTH : Nguyễn Đức Ban 13
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn. Hỗn hợp bùn và nước thải trong
bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp được đưa sang bể lắng hoặc bể tuyển

nổi để tách riêng bùn và nước. Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít
do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm.
* Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB)
Đây là một trong những quá trình kỵ khí ứng dụng rộng rãi nhất trên thế do hai đặc điểm
chính sau :
- Cả ba quá trình phân hủy-lắng bùn-tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình.
- Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn
hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng
Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí UASB còn có những ưu điểm so với quá trình
bùn hoạt tính hiếu khí như :
- Ít tiêu tốn năng lượng vận hành.
- Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn.
- Bùn sinh ra dễ tách nước.
- Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng.
- Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí Methane.
* Bể lọc kỵ khí
Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbon trong nước
thải. Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó
có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển. Vì vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp
xúc và không bò rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng
100 ngày).
b. Quá trình hiếu khí
 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng
Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành
bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực.
Nước chảy liên tục vào bể aeroten, trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính
SVTH : Nguyễn Đức Ban 14
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3

3
/ngày đêm
/ngày đêm
cung cấp ôxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh
trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn. Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2
và tại đây bùn hoạt tính lắng xuống đáy. Một lượng lớn bùn hoạt tính (25 – 75% lưu lượng) tuần
hoàn về bể aeroten để giữ ổn đònh mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ.
Lượng sinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng 1 được dẫn tiếp tục đến công
trình xử lý bùn. Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng như : Bể aeroten thông
thường, bể aeroten xáo trộn hoàn chỉnh, mương ôxy hóa, bể hoạt động gián đoạn, . . .
* Bể aeroten thông thường
Bùn
Bể lắng 1
Nước chưa
xử lý
Bùn tuần hoàn
Bùn thải
Bể lắng 2
Bể aerotank
Nước thải
sau xử lý
Hình 3.1 : Bể aeroten thông thường
* Bể aerotank xáo trộn hoàn toàn
Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bò sục khí thích hợp. Thiết bò sục khí cơ khí (motour
và cánh khuấy) hoặc thiết bò khuếch tán khí thường được sử dụng.
* Mương oxy hóa
Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốc đủ xáo trộn
bùn hoạt tính. Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3 m/s để tránh cặn lắng. Mương
ôxy hóa có thể kết hợp quá trình xử lý nitơ.
* Bể hoạt động gián đoạn (SBR)

Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và
xả cạn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ
có điều tất cả quá trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước : (1)
làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cạn, (5) ngưng.
SVTH : Nguyễn Đức Ban 15
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám
* Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Vật liệu tiếp
xúc thường là đá có đường kính trung bình 25 – 100 mm, hoặc vật liệu nhựa có hình dạng khác
nhau, … có chiều cao từ 4 – 12 m. Nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ
thống quay hoặc vòi phun. Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh
học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải. Quần thể vi sinh vật này
có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và tùy tiện, nấm, tảo, và các động vật nguyên sinh, …
trong đó vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế.
Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2 mm) là loại vi sinh hiếu khí. Khi vi sinh
phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh lớp ngoài tiêu thụ hết lượng ôxy khuếch
tán trước khi ôxy thấm vào bên trong. Vì vậy, gần sát bề mặt giá thể môi trường kỵ khí hình
thành. Khi lớp màng dày, chất hữu cơ bò phân hủy hoàn toàn ở lớp ngoài, vi sinh sống gần bề mặt
giá thể thiếu nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả
năng bám dính. Nước thải sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới. Sau khi ra khỏi
bể, nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Nước sau xử lý có thể
tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng
nhầy.
* Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)

RBC bao gồm các đóa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đóa nhúng
chìm một phần trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Tương tự như bể lọc sinh học, màng vi
sinh hình thành và bám trên bề mặt đóa. Khi đóa quay, mang sinh khối trên đóa tiếp xúc với chất
hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với ôxy. Đóa quay tạo điều kiện chuyển hóa ôxy và
luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời, khi đóa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các
màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt
hai.
2. Phương pháp sinh học tự nhiên
SVTH : Nguyễn Đức Ban 16
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước. Việc
xử lý nước thải được thực hiện trên các công trình :
* Cánh đồng tưới
Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ống phân phối
phun nước thải lên mặt đất. Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấm vào đất để tạo độ ẩm và
cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây cỏ sinh trưởng. Phương pháp này chỉ được dùng hạn
chế ở những nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và
đất luôn thiếu độ ẩm.
Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virút gây bệnh
và kim loại nặng trong nước thải chưa được loại bỏ sẽ gây tác hại cho sức khỏe của người sử
dụng các loại rau và cây thực phẩm này.
* Xả nước thải vào ao, hồ, sông suối
Nước thải được xả vào những nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn trong tự nhiên để pha
loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên.
Khi lưu lượng và tổng hàm lượng chất bẩn trong nước thải nhỏ so với lượng nước của nguồn

tiếp nhận, ôxy hòa tan có trong nước đủ để cấp cho quá trình làm sạch hiếu khí các chất hữu cơ.
* Hồ sinh học
Hệ hồ có thể phân loại như sau : (1) hồ hiếu khí, (2) hồ tùy tiện, (3) hồ kỵ khí
o Hồ hiếu khí
Có diện tích rộng, chiều sâu cạn. Chất hữu cơ trong nước thải được xử lý chủ yếu nhờ sự
cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn sống ở dạng lơ lửng. Ôxy cung cấp cho vi khuẩn nhờ sự khuếch
tán qua bề mặt và quang hợp của tảo. Chất dinh dưỡng và CO
2
sinh ra trong quá trình phân hũy
chất hữu cơ được tảo sử dụng. Hồ hiếu khí có hai dạng : (1) có mục đích là tối ưu sản lượng tảo,
hồ này có chiều sâu cạn 0,15 – 0,45 m; (2) tối ưu lượng ôxy cung cấp cho vi khuẩn, chiều sâu hồ
này khoảng 1,5 m. Để đạt hiệu quả tốt có thể cung cấp ôxy bằng cách thổi khí nhân tạo.
o Hồ tùy tiện
SVTH : Nguyễn Đức Ban 17
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
Trong hồ tùy tiện tồn tại 03 khu vực: (1) khu vực bề mặt, nơi đó chủ yếu vi khuẩn và tảo
sống cộng sinh; (2) khu vực đáy, tích lũy cặn lắng và cặn này bò phân hủy nhờ vi khuẩn kỵ khí;
(3) khu vực trung gian, chất hữu cơ trong nước thải chòu sự phân hủy của vi khuẩn tùy tiện. Có thể
sử dụng máy khuấy để tạo điều kiện hiếu khí trên bề mặt khi tải trọng cao. Tải trọng thích hợp
dao động trong khoảng 70 – 140 kg BOD
5
/ha ngày.
o Hồ kỵ khí
Thường được áp dụng cho xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao và cặn lơ lửng lớn, đồng
thời có thể kết hợp phân hủy bùn lắng. Hồ này có chiều sâu lớn, có thể sâu đến 9 m. Tải trọng

thiết kế khoảng 220 – 560 kg BOD
5
/ha ngày
SVTH : Nguyễn Đức Ban 18
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
3
/ngày đêm
/ngày đêm
CHƯƠNG 4 : LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH
CHÍNH
I. Lựa chọn công nghệ
 Các công trình phụ
Đây là các công trình nhằm trợ giúp, tạo điều kiện cần thiết cho công trình chính hoạt động
và xử lý nước thải, bùn thải ở công đoạn cuối trước khi thải ra môi trường. Các công trình phụ
được lựa chọn là : song chắn rác, bể thu gom, bể điều hòa, bể tuyển nổi, bể lắng đợt II, bể khử
trùng, bể chứa bùn, bể nén bùn, máy ép bùn băng tải.

1. Song chắn rác
Là thiết bò phổ biến nhằm loại các loại rác có kích thước lớn như lá cây, que, xương, . . . ra
khỏi nước thải trước các công đoạn xử lý tiếp theo với mục đích bảo vệ các thiết bò như bơm, ống
dẫn, . . . . Các thiết bò chắn rác có thể được phân loại như sau:
- Theo khe hở song chắn thì có hai loại : thô (30 – 200 mm) và trung bình (5 – 25 mm).
- Theo đặc điểm cấu tạo thì có hai loại : cố đònh và di động.
- Theo phương pháp lấy rác ra khỏi song chắn thì có hai loại : thủ công và cơ giới.
Song chắn rác thường đặt đứng, vuông góc hoặc nghiêng (45 – 60
o
: làm sạch thủ công, 75
– 85

o
: làm sạch cơ khí) với dòng chảy. Tiết diện của thanh đan song chắn rác có thể là loại tiết
diện tròn, chữ nhật hay bầu dục. Tiết diện chữ nhật được sử dung rộng rãi nhưng loại này gây tổn
thất áp lực lớn. Ta có thể làm sạch song chắn và lưới chắn bằng thủ công hay bằng các thiết bò cơ
khí tự động hay bán tự động. Hiện nay, trên thò trường đã có bán nhiều loại thiết bò vừa làm lưới
chắn rác, vừa làm cắt và nghiền vụn rác thành các hạt hoặc mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải mà
không làm tắc ống, không gây hại cho máy bơm. Tuy nhiên, các loại thiết bò này cũng có nhược
điểm là gây khó khăn cho các công trình xử lý tiếp theo do lượng cặn trong nước thải tăng lên.
Loại này gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bò làm thoáng trong bể sinh học, chủ
yếu là các đóa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin làm hư hại và giảm công suất của
thiết bò làm thoáng bề mặt. Do vậy, ta cần cân nhắc kỹ khi lựa chọn các loại thiết bò chắn rác.
2. Bể thu gom nước thải
SVTH : Nguyễn Đức Ban 19