Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa với công suất 500 m3 ngày

2010

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ
LÝ NƢỚC THẢI CHO NHÀ
MÁY CHẾ BIẾN SỮA VÀ
CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA
•

GVHD: ThS. DƢ MỸ LỆ
SVTH: NGUYỄN KIM THIỆN
MSSV: 90602325

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
Khoa môi trƣờng
1/1/2010


Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa
Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI
(MSMH: 610080)

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến
tb
sữa và các sản phẩm từ sữa với công suất Q ngày = 500
3

m /ngày để chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn xả
thải loại B TCVN 5945

Nguyễn Kim Thiện
MSSV : 90602325

2


Mục lục
CHƢƠNG 1
Mở đầu…………………………………………………………................5
1.1 Tổng quan về ngành sữa…………………………………………………………...5
1.2 Các nguyên liệu sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa…………………………………6
CHƢƠNG 2
Qui trình sản xuất…………………………………………………………7
2.1 Qui trình sản xuất của các sản phẩm từ sữa………………………………………..7
2.1.1 Sữa tƣơi uống………………………………………………………………...7
2.1.2 Sữa hộp……………………………………………………………………….7
2.1.3 Sữa chua……………………………………………………………………...9
2.1.4 Phô mai và bơ……………………………………………………………….11
2.2 Thuyết minh các qui trình………………………………………………………....12
2.2.1 Tiêu chuẩn hóa……………………………………………………………...12
2.2.2 Đồng hóa……………………………………………………………………12
2.2.3 Phối trộn…………………………………………………………………….12
2.2.4 Tiệt trùng UHT……………………………………………………………...12
2.2.5 Ủ chín……………………………………………………………………….12
2.2.6 Lạnh đông …………………………………………………………………..12
CHƢƠNG 3
Đặc trƣng nƣớc thải …………………………………………………….13
3.1 Các khâu sản xuất gây ô nhiễm…………………………………………………….13
3.2 Đặc tính nƣớc thải…………………………………………………………………13

CHƢƠNG 4
Sơ bộ nƣớc thải nhà máy………………………………………………...17
4.1 Yêu cầu thiết kế…………………………………………………………………….17
4.2 Đề xuất công nghệ………………………………………………………………….17
4.3 Tiểu chuẩn nƣớc thải loại B………………………………………………………..18
4.4 Thuyết minh công nghệ…………………………………………………………….18
4.5 Chất lƣợng nƣớc đầu vào của nhà máy…………………………………………….19
CHƢƠNG 5
Tính toán…………………………………………………………...........20
5.1 Bể tuyển nổi………………………………………………………………………...20
5.2 Bể UASB…………………………………………………………………………...23

Phục lục, catalogue


Chương 1: Mở đầu
1. Tổng quan về ngành sữa

Chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa đã trải qua nhiều thời kì cùng với sự phát triển của
khoa học kĩ thuật. Các quốc gia ở khu vực châu Âu và châu Mỹ là những nhân tố quan
trọng góp phần tác động đến sự thay đổi trong công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ
sữa.
Những loại sữa từ động vật đang đƣợc sử dụng trên thế giới gồm có: sữa dê, sữa bò, sữa
cừu. Mỗi loài động vật sẽ cho sữa với tính chất khác nhau, trong đó, phổ biến nhất ở Việt
Nam là sữa bò. Do vậy, trong suốt phần trình bày này chỉ đề cập tới nguyên liệu là sữa bò.
Công nghiệp sản xuất và chế biến sữa đang phát triển không chỉ ở các nƣớc châu Âu,
châu Mỹ mà đang phát triển với tốc độ rất nhanh ở Việt Nam. Do đó, việc xử lý nƣớc thải
ngành sữa phải đƣợc quan tâm từ giai đoạn thiết kế nhà máy.
Sữa và các sản phẩm từ sữa đã gần gũi hơn với ngƣời dân, nếu trƣớc những năm 90 chỉ
có 1-2 nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu là sữa đặc và sữa bột ( nhập ngoại), hiện nay

thị trƣờng sữa Việt Nam đã có gần 20 hãng nội địa và rất nhiều doanh nghiệp phân phối
sữa chia nhau một thị trƣờng tiềm năng với 80 triệu dân.
Về mức tiêu thụ sữa trung bình của Việt Nam hiện nay khoảng 7,8 kg/ngƣời/năm tức
là đã tăng gấp 12 lần so với những năm đầu thập niên 90. Theo dự báo trong thời gian sắp
tới mức tiêu thụ sữa sẽ tăng từ 15-20% ( tăng theo thu nhập bình quân). Sản phẩm sữa là
sản phẩm dinh dƣỡng bổ sung ngoài các bữa ăn hàng ngày, với trẻ em, thanh thiếu niên và
những ngƣời trung tuổi – sữa có tác dụng lớn hỗ trợ sức khỏe. Trên thị trƣờng có rất
nhiều loại bột ngũ cốc, đồ uống tăng cƣờng sức khỏe… nhƣng các sản phẩm này về chất
lƣợng và độ dinh dƣỡng không hoàn toàn thay thế đƣợc sữa.
Một dây chuyền sản xuất sữa có giá trị trung bình khoảng vài chục tỷ, đó là một khoản
đầu tƣ không nhỏ chƣa tính đến các chi phí xây dựng nhà máy. Công đoạn quản trị chất
lƣợng (KSC) nguyên liệu đầu vào và đầu ra là hết sức quan trọng vì nó ảnh hƣớng đến chất
lƣợng của ngƣời tiêu dùng, sữa đầu vào nguyên liệu đã ít nhƣng chất lƣợng không đảm bảo
nên có nhiều nhà máy khi thu mua sữa tƣơi về phải bỏ đi vì chất lƣợng kém, không qua
đƣợc KCS đầu vào gây thất thu. Trong khi sản xuất, việc pha chế các sản phẩm từ sữa
cũng còn nhiều bất cập vì các tỉ lệ vitamin, chất dinh dƣỡng đƣợc pha trộn theo hàm lƣợng,
có thông tin đầy đủ trên bao bì
Nguồn cung nguyên liệu không ổn định, chất lƣợng chƣa đƣợc đảm bảo nên hầu hết
nguồn sữa này đƣợc tiêu thụ trực tiếp qua các cửa hàng sữa tại các thành phố lớn, còn các
công ty sữa sử dụng nguồn sữa nhập ngoại để chế biến những sản phẩm của mình, trên thị
trƣờng hiện tại có các sản phẩm chính nhƣ sau:
• Sữa lỏng (Liquid Milk)-bao gồm sữa tƣơi, sữa đặc
• Sữa bột (Powder Milk)
• Sữa chua (Drink Yoghurt)


• Sữa có đƣờng giành cho trẻ em(Sweetened Children Milk)
Khi sữa thành phẩm đã xong, các doanh nghiệp sữa phải sử dụng vỏ hộp đạt tiêu chuẩn
để dễ dàng vận chuyển và bảo quản, hiện nay thị trƣờng chỉ có hai nhà cung cấp độc quyền
là Tetra Park-Thụy Điển và Combiblock-Đức, hai doanh nghiệp này còn là hai nhà cung

cấp phần lớn dây chuyển sữa ở Việt Nam.
2. Các nguyên liệu sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa

Đường: Đƣờng đƣợc dùng để hiệu chỉnh chất khô và vị ngọt của sản phẩm. Một số loại
đƣờng thƣờng đƣợc sử dụng, nhƣ đƣờng latose, đƣờng saccaroze, đƣờng glucose, fructo…
Chỉ tiêu hóa lý quan trọng của đƣờng là độ ẩm, hàm lƣợng saccaroze, độ tro,
độ màu…
Sữa và các sản phẩm từ sữa: Trong sản xuất kem, các loại sữa có thể đƣợc sử dụng nhƣ
sữa tƣơi, sữa đặc, sữa bột nguyên cream…chất béo từ sữa nhƣ cream, bơ, chất béo khan…
Dầu thực vật: Ngƣời ta có thể dùng dầu đậu nành, dầu dừa, dầu hƣớng dƣơng hoặc dầu cải
để làm nguyên liệu sản xuất một số loại kem.
Chỉ tiêu hóa lý quan trọng của dầu thực vật: chỉ số acid, chỉ số peroxyc…Hàm lƣợng dầu
thực vật có thể chiếm từ 6 – 10% khối lƣợng kem thành phẩm. Dầu thực vật cũng đƣợc bảo
quản trong những điều kiện phù hợp.
Các chất ổn định: Các chất ổn định trong sản xuất kem là những hợp chất ƣa nƣớc,
thƣờng có chứa protein hoặc carbonhydrate. Mục đích là để quá trình lạnh đông nguyên
liệu sản xuất kem, các tinh thể đá xuất hiện sẽ có kích thƣớc nhỏ, nên kem đƣợc đồng nhất.
Các chất nhũ hóa: Chất nhũ hóa thƣờng là những hợp chất có tính ƣa nƣớc và ƣa béo.
Trong sữa có chƣa một số chất nhũ hóa, nhƣ lecithine, protein, phosphate…
nhƣng với hàm lƣợng thấp.
Lòng đỏ trứng gà cũng là một chất nhũ hóa thông dụng trong ngành sản xuất
kem, nhƣng giá thành cao.
Các chất tạo hương: Ngƣời ta sẽ dùng các chất có hƣơng khác nhau nhƣ các loại hoa quả
tự nhiên, hạt khô (đậu phộng, hạt điều, nho khô, hạt socola…), mức quả, nƣớc quả…
vanilla, dâu, sầu riêng, socola…
Chất màu: Mục đích của chất màu là làm tăng màu sắc và vẻ hấp dẫn cho kem.Có 2 loại
chất màu chính: chất màu tự nhiên và chất màu tổng hợp.
Các chất khác: Để bảo quản chất lƣợng kem, ngƣời ta bổ sung thêm một số loại acid hữu
cơ nhƣ acid citric, acid tatric… để tạo độ chua cần thiết cho kem và ức chế sự phát triển
của một số loại vi sinh có trong kem thành phẩm.

Chương 2: Quá trình sản xuất
2.1 Qui trình
2.1.1Sữa tƣơi uống
-Sữa tƣơi thanh trùng
-Sữa tƣơi tiệt trùng
-Sữa hoàn nguyên

Qui trình sản xuất chung
Nhận sữa
Kiểm tra chất lƣợng
Làm lạnh bảo quản
Gia nhiệt
Li tâm làm sạch
Tiêu chuẩn hóa
Đồng hóa
Thanh trùng
Làm lạnh
Rót chai
Bảo quản

2.1.2 Sữa hộp
Khái niệm sữa hộp xuất phát từ việc bảo quản sữa vì sữa là sản phẩm giàu dinh dƣỡng
nên cũng là môi trƣờng thuận lợi cho vi sinh vật phát triển
Theo qui trình sản xuất, ngƣời ta chia sữa hộp thành 2 nhóm: sữa cô đặc và sữa bột.
Công đoạn chung chuẩn bị nguyên liệu cho sữa hộp


Nhận sữa

Lọc Làm
lạnh Tạm
chứa
Tiêu chuẩn hóa
Đồng hóa
Thanh trùng Cô
đặc
a. Sữa cô đặc
Sau công đoạn xử lý chung nhƣ trên, sữa cô đặc đƣợc đƣa qua bộ phận rót hộp và tiệt
trùng.
b. Sữa bột
Sau công đoạn xứ lý chung nhƣ trên, sữa cô đặc đƣợc đƣa qua máy sấy. Sữa đƣợc làm
nguội sau sấy, rồi đóng gói và bảo quản
Qui trình sản xuất
Phối trộn nguyên liệu
Đồng hóa
Thanh trùng
Ủ chín
Bổ sung hƣơng liệu
Làm lạnh đông,thổi khí
Rót và khuôn, que
Làm lạnh sâu, tôi kem


2.1.3Sữa chua
a. Sữa chua yoghurt
- Yoghurt dạng tĩnh
- Yoghurt dạng động
- Sữa chua uống
Sơ đồ công nghệ sữa chua uống

Lên men

Phối trộn

Đồng hóa

Thanh trùng

Chất ổn
định
đƣờng

Đồng hóa

Làm lạnh

Đồng hóa

UHT

Rót

Rót vô
trùng

Rót vô
trùng

Bảo quản 2
tuần

Bảo quản 1
tháng

Bảo quản
vài tháng


Sơ đồ công nghệ sữa chua tĩnh và động

Chuẩn bị sữa để lên men

Cấy men
Sữa chua dạng tĩnh

Sữa chua dạng động

Rót

Lên men

Lên men

Làm lạnh,

Làm lạnh, ủ
chín

Trộn hƣơng

Mứt hoa quả

Rót
Làm lạnh, ủ
chín
b. Sữa chua kefir
Qui trình sản xuất sữa chua kefir cơ bản giống sữa chua yoghurt, nhƣng nó đƣợc bổ sung
chủng vi sinh vật kefir


2.1.4 Phô mai và bơ Qui
trình sản xuất phomat
Nhận sữa
Làm sạch Tiêu
chuẩn hóa
Thanh trùng
Làm nguội
Cấy men
Lên men giai đoạn 2
Cắt quện sữa, tách nƣớc
Ép thành bánh
Xử lý muối
Ngâm chín
Bao gói
Bảo quản

Qui trình sản xuất bơ
Nhận cream
Thanh trùng cream
Làm lạnh và ủ chín vật lý cream

Đảo trộn
Rửa hạt bơ
Trộn muối( nếu là bơ
mặn) Xử lý hạt bơ
Đóng gói
Bảo quản


2.2 Thuyết minh qui trình
2.2.1 Tiêu chuẩn hóa
Mục đích: Trong phạm vi ở đây,khi nói đến tiêu chuẩn hóa sữa ngƣời ta chỉ đề cập tới 1 chỉ
tiêu đó là chất béo. Cần điều chỉnh sao cho thành phẩm có hàm lƣợng béo nhƣ đã định (ví dụ
nhƣ 3.2% hay 3.6% )
Có thể tiến hành tiêu chuẩn hóa sữa bằng 2 phƣơng pháp: bằng máy ly tâm tiêu chuẩn hóa tự
động hoặc bằng phối trộn. Tốt nhất là làm bằng máy ly tâm-điều chỉnh tự động làm đồng thời
2 nhiệm vụ là tiêu chuẩn hóa sữa và ly tâm làm sạch
2.2.2 Đồng hóa
Mục đích: Làm giảm kích thƣớc các cầu mỡ, làm cho chúng phân bố đều chất béo trong sữa,
làm cho sữa đƣợc đồng nhất. Đồng hóa có thể làm tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhƣng làm
giảm đáng kể quá trình oxi hóa, làm tăng chất lƣợng của sữa và các sản phẩm từ sữa
Các sản phẩm sữa sau khi đồng nhất sẽ đƣợc cơ thể hấp thụ dễ dàng
2.2.3 Phối trộn
Mục đích: Phối trộn đều các nguyên liệu sữa bột, nƣớc, đƣờng RE, chất ổn định, chất nhũ
hóa,…nhằm tạo ra sữa hoàn nguyên có thành phần các chất, tỷ trọng, độ nhớt nhƣ yêu cầu, tạo
điều kiện thuận lợi cho quá trình đồng hóa
2.2.4 Tiệt trùng UHT (Ultra High Temperature)
Mục đích: Quá trình tiệt trùng ở 138 -140 nhằm tiêu diệt toàn bộ các vi sinh vật có mặt
trong sữa, đồng thời góp phần loại bỏ những chất gây mùi khó chịu còn sót lại trong sữa. Nhờ
vậy thời gian bảo quản đƣợc kéo dài, chất lƣợng sản phẩm ổn định.
2.2.5 Ủ chín (ageing)

Mục đích: Hydrate hóa các chất ổn định protein và kết tinh chất béo. Ủ ở 2-5 trong khoảng
4 giờ
2.2.6 Lạnh đông
Mục đích: Thổi một lƣợng không khí vào hỗn hợp nguyên liệu để làm tăng thế tích của chúng.
Lạnh đông một phần nƣớc trong hỗn hợp tạo các tinh thể với kích thƣớc rất nhỏ, đồn nhất và
phân bố đều trong hỗn hợp.


Chương 3: Công nghệ xử lý
3.1 Các khâu sản xuất gây ra ô nhiễm nguồn nước
Dựa vào qui trình công nghệ sản xuất,ta thấy nƣớc thải của nhà máy chủ yếu bao gồm
 Nƣớc thải sản xuất:
- Nƣớc rửa bồn, nƣớc rửa chai, đóng chai…
- Nƣớc súc rửa các sản phẩm dƣ bên trong hoặc trên bề mặt của tất cả các
đƣờng ống, bơm, bồn chứa, thiết bị công nghiệp…
- Nƣớc thải từ nồi hơi, từ máy lạnh
- Dầu mỡ rò rỉ từ thiết bị và động cơ
- Khâu tiệt trùng và đóng hộp sữa: nƣớc rửa có chứa sữa do hao hụt
- Nhà máy chế biến các sản phẩm từ sữa: dịch khử protein có chứa nhiều latose
- Nƣớc thải từ nhà máy sản xuất phomai: loại nƣớc này chứa lactose và protein
 Nƣớc thải sinh hoạt
- Đặc tính nƣớc thải trong nhà máy là hàm lƣợng hữu cơ cao, chủ yếu là
đƣờng,protein, acid béo và các chất có khả năng phân hủy sinh học
Tùy theo công nghệ sản xuất ra từng chủng loại sản phẩm sữa hay tùy theo công suất
nhà máy, xí nghiệp mà tính chất hóa lý của nƣớc thải cũng rất khác nhau.
3.2 Đặc trưng
Một số tính chất quan trọng của loại nƣớc thải này nhƣ sau:
-Tỉ lệ COD/BOD5 trong sữa là 1.4 và trong huyết thanh là 1.9
-Lƣợng thải theo tổng nito Kjeldahl ( TKN ) từ 1-20g trong 100ml sữa
-BOD5 trong nƣớc thải nói chung khoảng từ 700 -1600mg/L

-pH sau khi đồng nhất khoảng 7.5-8.8
3.3 Công nghệ xử lý
Theo phân tích thành phần nguồn thải nhƣ trên, thì nƣớc thải sản xuất sữa và sản phẩm
từ sữa chủ yếu chịu ảnh hƣởng chủ yếu bởi các yếu tố nhƣ ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, rác, cát
bụi, dầu mỡ…
Vì thế các phƣơng pháp đƣợc đề xuất để nghiên cứu khả năng xử lý phù hợp với nguồn
thải này là:
- Xử lý bằng phƣơng pháp cơ học.
- Xử lý bằng phƣơng pháp hóa lý.
- Xử lý bằng phƣơng pháp sinh học.
3.3.1 Xử lý bằng phƣơng pháp cơ học.
Xử lý cơ học đƣợc đặt ở đầu hệ thống xử lý, nhằm loại bỏ các chất rắn, vô cơ và hữu
cơ, dầu mỡ, nhựa, tạp chất nổi, rác…


Tùy theo đặc điểm các loại cặn trong rác thải, các công trình xử lý cơ học thƣờng đƣợc
sử dụng là:
- Song chắn rác ( thô, mịn, tinh..)
- Bể lắng cát
- Các loại bể lắng : lắng đứng, lắng ngang, lắng ly tâm…
- Bể điều hòa lƣu lƣợng
- Bể trung hòa (acid hoặc kiềm)
- Bể tách dầu mỡ
Việc lựa chọn phƣơng pháp xử lý phụ thuộc vào kích thƣớc rác, hạt lơ lửng, tính chất
hóa lý, nồng độ hạt lơ lửng, lƣu lƣợng nƣớc thải và độ sạch cần thiết phải đạt đƣợc theo yêu
cầu của nơi tiếp nhận.
3.3.2 Xử lý bằng phƣơng pháp hóa lý
Bản chất của quá trình xử lí nƣớc thải bằng phƣơng pháp hoá lí là áp dụng các quá trình
vật lý và hoá học để loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nƣớc thải.
Phƣơng pháp hóa lý là một phƣơng pháp cơ bản để xử lý nƣớc thải. Các công trình thích

hợp đƣợc đề xuất nhƣ:
- Tuyển nổi
- Keo tụ
- Tạo bông…
Các phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng để loại bỏ các hạt lơ lửng phân tán (rắn và lỏng),
khí tan, chất vô cơ và hữu cơ hòa tan trong nƣớc thải.
Ƣu điểm của phƣơng pháp hóa lý so với các phƣơng pháp khác hiện nay đang áp dụng
là:
- Có khả năng loại bỏ các chất độc hữu cơ không oxi hóa sinh học.
- Hiệu quả xủ lý cao và ổn định hơn
- Kích thƣớc hệ thống xử lý nhỏ hơn
- Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn.
- Có thể tự động hóa hoàn toàn.
- Động học của quá trình hóa lý đã đƣợc nghiên cứu kĩ hơn.
- Phƣơng pháp hóa lý không cần phải theo dõi các hoạt động của sinh vật.
- Có thể thu hồi các chất có giá trị.
3.3.3 Xử lý bằng phƣơng pháp hóa sinh


Bản chất của phƣơng pháp này là ứng dụng vi sinh vật (VSV) có trong nƣớc thải, chủ
yếu là vi khuẩn dị dƣỡng. Chúng sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn, chuyển hóa chất hữu cơ,
chất độc hại thành chất vô cơ, khí đơn giản và nƣớc.
Vì thế, phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng và đạt hiêu quả cao khi xử lý nƣớc thải có
chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ nhƣ H2S, NH3, sunfua, nitrit…
Một số chất hữu cơ có khả năng đƣợc oxi hóa dễ dàng, còn một số chất khác hoàn toàn
không bị oxi hóa hoặc oxi hóa rất chậm. Dựa vào đó ngƣời ta có thể chia ra làm 2 loại: chất
hữu cơ dễ phân hủy sinh học và chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.
Để xác định khả năng xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học, ta thiết lập tỉ lệ BOD
và COD. Nếu BODtp /COD > 0.5 , nƣớc thải có khả năng đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp sinh
học. Tuy nhiên, nƣớc thải này không đƣợc chứa các chất độc hại và các tạp chất muối kim

loại nặng. Đối với các chất vô cơ, ngƣời ta vẫn phải thiết lập ngƣỡng giá trị tối đa để không
gây độc cho vi sinh.
Có 2 phƣơng pháp chính để xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học là hiếu khí và
yếm khí.
- Hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh hiếu khí, VSV đƣợc gieo cấy trong bùn hoạt tính
hoặc màng sinh học.
- Yếm khí: là phƣơng pháp xử lý không cần oxi. Chúng còn đƣợc áp dụng chủ yếu để
phân hủy cặn.
Các quá trình sinh học còn có thể diễn ra trong điều kiện tự nhiên hay các công trình
nhân tạo.
a. Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên:
Trong điều kiện tự nhiên, các quá trình sinh học diễn ra trên:
o Các cánh đồng tƣới
o Cánh đồng lọc
o Ao sinh học
Tuy nhiên, vì diện tích đất xây dựng cho các công trình này thƣờng lớn, mà nhà
máy thì không đáp ứng đủ, nên các công trình tự nhiên này ít đƣợc áp dụng.
b. Xử lý nước thải trong các công trình nhân tạo.
Các công trình nhân tạo đƣợc tiến hành trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí, có thể
là các bể sục khí hoặc các thiết bị lọc sinh học.
o Hiếu khí:


 bể Aerotank: nƣớc thải đƣợc sục khí và hòa trộn với bùn hoạt tính. Có rất
nhiều dạng bể Aerotank nhƣ: 1 bậc không tái sinh và có tái sinh bùn, 2 bậc
không tái sinh và có tái sinh bùn…
 thiết bị lọc sinh học (nhỏ giọt, cao tải, hoặc lọc với vật liệu lọc ngập trong
nƣớc): nƣớc thải đƣợc lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi sinh
vật. VSV sẽ oxi hóa các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn năng
lƣợng cho sự phát triển.

o Kị khí (yếm khí): đƣợc ứng dụng để lên men cặn tạo thành trong xử lý hóa
sinh nƣớc thải sản xuất, cũng nhƣ để xử lý bậc 1 nƣớc thải rất đậm đặc (BOC
= 4– 5 g/l), chứa các chất hữu cơ có thể bị phân hủy bởi các vi sinh yếm khí.
 bể UASB
 bể lọc sinh học kị khí: thƣờng là bƣớc xử lý trƣớc xử lý hiếu khí.
Trong các công trình xử lý, kiểu công trình xử lý đƣợc chọn phụ thuộc vị trí nhà máy,
điều kiện khí hậu, nguồn cấp nƣớc, lƣu lƣợng thành phần nồng độ ô nhiễm của nƣớc thải.


Chương 4: Đề xuất công nghệ
4.1 Yêu cầu thiết kế
Lƣu lƣơng nƣớc thải của nhà máy 500m3/h
Nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN5945-2005)
Diện tích đất xây dựng không hạn chế
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN_5945:2005 Nƣớc thải công nghiệp-Tiêu chuẩn
thải, quy định giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong sản xuất
công nghiệp. Trong tiêu chuẩn quy định 3 mức thải A, B, C ứng với từng mục đích xả
thải vào thủy vực khác nhau:
 Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn thải loại A: có thể đổ vào thủy vực dùng làm nguồn nƣớc cho
mục đích sinh hoạt.
 Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn thải loại B: có thể đổ vào thủy vực nhận thải khác, trừ các thủy
vực quy định nhận nƣớc thải loại A.
 Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn thải loại C: chỉ đƣợc phép thải vào các nơi quy định nhƣ hồ
chứa nƣớc thải xây riêng, hoặc ống dẫn đến khu xử lý nƣớc thải tập trung…
Dƣới đây là các giá trị giới hạn mà công nghệ xử lý phải đạt đƣợc, trƣớc khi xả vảo
thủy vực cho phép.
4.2 Tiêu chuẩn nước thải loại B :TCVN 5945-2005
STT
1
2

3
4
5
6
7
8

CHỈ TIÊU
pH
SS
BOD
COD
Dầu mỡ
TKN
P
Chloride

ĐƠN VỊ
mg/L

GIÁ TRỊ
5.5-9
100
50
80
20
60
6
600

Nước đầu vào
Hố thu gom
và chắn rác

Rác

Bể điều hòa

Thổi khí

Bể trung hòa
Tuyển nổi

UASB
UASB

Mƣơng
oxi hóa
AEROTANK

Bể
Bể chứa
chứa bùn
bùn

Bể lắng II

Máy ép bùn
Bánh bùn

Hệ thống thoát
nước
Sơ đồ qui trình xử l

Nén khí

Khí biogas


4.3 Thuyết minh công nghệ
- Nƣớc thải của nhà máy đƣợc tập trung tại hố thu gom
- Đầu tiên nƣớc thải đƣợc qua hố thu gom và song chắn rác để loại bỏ các tạp chất
lớn nhƣ cát sỏi bao ni lon..
- Sau đó nƣớc thải đƣợc bơm tới bể điều hòa để ổn định lƣu lƣợng và xử lý. Tại
đây có hệ thống sục khí để cung cấp O2 vào nƣớc cho vi sinh vật trong bùn tồn
tại và tăng sinh khối chuẩn bị cho quá trình xử lý sinh học. Kết hợp châm hóa
chất để điều chỉnh pH trong khoảng từ 6.5-7.5. Ở đây có đầu dò pH nhằm điểu
chỉnh lƣợng NaOH và H2SO4 cho vào
- Nƣớc từ bể điều hòa đƣợc dẫn qua bể tuyển nổi để loại bớt dầu mỡ, váng nổi, tạo
điều kiện cho quá trình xử lý sinh học phía sau. Váng nổi thu lại làm thức ăn cho
gia súc
- Nƣớc thải sau khi trung hòa sẽ đƣợc bơm vào bể UASB để thực hiện xử lý sinh
học kị khí. Nƣớc thải đƣợc đƣa vào từ đáy bể thông qua hệ thống phân phối
dòng vào. Nƣớc thải chuyển động từ dƣới lên và đi qua một tầng bùn ( lớp vi
sinh vật kị khí lơ lửng ). Trong điều kiện kị khí các hợp chất hữu cơ đƣợc phân
hủy thành các chất đơn giản hơn, có khối lƣợng phân tử nhỏ hơn. Khí tạo ra sẽ
bám vào các hạt bùn, nổi lên bề mặt, va chạm với tấm hƣớng dòng. Nhiệm vụ
của tấm hƣớng dòng là tách riêng khí, bùn và nƣớc. Bùn đã tách khí sẽ rơi xuống
lại tầng bùn lơ lửng. Khí sinh học sẽ đƣợc thu bằng hệ thống thu khí

- Nƣớc thải sẽ theo tấm chảy tràn chảy qua mƣơng oxi hóa nhằm xử lý triệt để
Phospho
- Nƣớc sau xử lý sẽ đƣợc chảy tràn qua bể lắng 2, bể lắng đƣợc hoạt động theo
phƣơng pháp lắng trọng lực. Tạp chất sẽ đƣợc lắng xuống, nƣớc sẽ đƣợc chảy
tràn qua bể khử trùng để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh rồi đƣợc thải ra nguồn
tiếp nhận. Tại đây có sự tuần hoàn bùn lại bể hiếu khí
- Bùn trong bể lắng II, ,bể UASB nếu nhiều quá sẽ đƣợc bơm ra bể chứa bùn. Bùn
dƣ sẽ đƣợc qua máy ép bùn, sau đó đem đóng bánh làm thức ăn gia súc
4.4 Chất lượng nước thải đầu vào của nhà máy
STT
CHỈ TIÊU
1
pH
2
SS
3
BOD
4
COD
5
Dầu mỡ
6
TKN
7
P
8
Chloride

ĐƠN VỊ
mg/L

GIÁ TRỊ
4.4-9.4
850
2500
4900
228
27
49
480


Chương 5 : Tính toán
5.1 Tính toán lưu lượng thiết kế
Lƣu lƣợng trung bình ngày : Qngày = 500m3/ngày
Lƣu lƣợng trung bình giời : Qh =
= 20.83 m3/h
5.2 Tính toán bể tuyển nổi
Các thông số tính toán
Thông số

Trong khoảng
170 475
0.03 0.05
1 3
20 325

Giá trị
Đặc trƣng

Áp suất,kN/m2
270 340
Tỉ số khí: rắn
Chiều cao lớp nƣớc,m
Tải trọng bề mặt,m3/m2 ngày
Thời gian lƣu nƣớc, phút
- Cột áp lực
0.5 3
Mức độ tuần hoàn,%
5 120
(Nguồn:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Tính toán thiết kế công trình-Lâm Minh Triết)

5.2.1 Tính toán kích thước bể
Với bể tuyển nổi không có tuần hoàn nƣớc,áp suất yêu cầu cho cột áp lực đƣợc tính
theo công thức sau:

=
(Nguồn:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Tính toán thiết kế công trình-Lâm Minh
Triết)
Trong đó:

•
•
•
•

A/S : tỉ số khí/ chất rắn,mL khí /mg chất rắn
f
:phần khí hòa tan ở áp suất P, thông thường f= 0.05
sA

: độ hòa tan của khí,mL/L
Sa
: hàm lượng bùn,mg/L
• p
: áp suất,atm, được xác đinh bởi
,

P=

Chọn A/S = 0.03
Sa = SS = 850 x ( 1
sA= 16.4 mL/

,
01

( kPa)
=765 mg/L

sau khi đi qua song chắn rác )


L

0.03 =
Vậy P = 4.392 atm =
A/S= 0.03 => A = 0.03S
455 kPa
Lƣợng khí cần cung cấp
Với S là lƣợng cặn đƣợc tách ra trong 1 đơn vị thờigian

S = Q Sa =

765

= 266 g/ph

Dƣới áp suất 4.392 atm thì lƣợng khí dùng để bão hòa là 70%

= 11.4 g/ph

 A=
Khối lƣợng riêng không khí

3

= 1.293 kg/m

=

 Lƣợng không khí cần là =

8.8

-3

3

10 m /ph = 8.8 (l/ph)

Chọn

• Bể tuyển nổi hình chữ nhật
3
2
• Tải trọng bề mặt LA = 50m /m ngày
Diện tích bề mặt tuyển nổi
A=

=

à

Chọn
• Chiều dài L = 4m
• Chiều rộng B = 2.5m
• Chiều cao H = 2.5m
Thể tích bể tuyển nổi
V= L

B

H=4

2.5

à

Thời gian lƣu nƣớc của bể tuyển nổi
t=

=

/

3

2.5 = 25 m

= 1.2h = 72 phút

 Hiệu suất xử lý COD = 50%
 Hàm lƣợng COD sau tuyển nổi

10 m

2


4900

( 1 – 50% ) = 2450 mg/L

 Hiệu suất xử lý BOD = 36%
 Hàm lƣợng BOD sau tuyển nổi
2500

(1 – 36% ) = 1600 mg/L

 Hiệu suất xử lý SS = 90%
 Hàm lƣợng SS sau tuyển nổi

( 1 – 90% ) = 76.5 mg/L

765

 Hiệu suất xử lý dầu mỡ = 85%
 Hàm lƣợng dầu mỡ sau tuyển nổi
228

( 1 – 85% ) = 34.2 mg/L

Lƣợng chất lơ lửng và dầu mỡ thu đƣợc mỗi ngày
Mv(ss) = (765mg/L

90% + 228

85% )

3

500m /ngày

1kg/1000g = 441 kg SS/ngày

5.2.2 Chọn máy cấp khí
Với lƣu lƣợng khí cần cung cấp :A = 8.8 (l/ph) và áp suất là 455kPa ta chọn máy cấp
-3
3
khí có Qkhí = 10.10 (m /ph) , P = 500kPa
5.2.3 Tính toán bơm vào bể tuyển nổi

Áp dụn phƣơng trình bernouly cho 2 mặt cắt từ bể điều hòa vào bể tuyển nổi

z1 +

+

+ Hb = z2 +

Hb = (z1- z2 ) +(

-

+

+

) +(

-

)+

Với
• z1-z2 = 2 : độ cao chênh lệch giƣa bể điều hòa và bể tuyển nổi
•

= 0 : áp năng của 2 bể

• Hệ số tổn thất đƣờng ống = 0.032
• Tổng chiều dài ống dẫn từ bể điều hòa tới bể tuyển nổi

= 4m


•
•
•
•
•

Tổn thất qua co 90 : =4x1.1 =4.4
Tổn thất qua van 2 chiều là = 1x17.3 = 17.3
Tổn thất qua co hẹp đột ngột
= 2x0.57=1.14
Vậy, tổng tổn thất là
= 4.4 + 17.3+ 1.14 = 22.84
Vận tốc bơm vào bể tuyển nổi là
V=

=

=

= 4.2 m/s

Vậy tổn thất từ mặt cắt 1-1( bể điều hòa) tới mặt cắt 2-2( bể tuyển nổi):
=(

+

)

=(

+22.84)

= 23.27

Cột áp bơm Hb = 2+23.27 = 25.27
Công suất bơm tuyển nổi
N=
Với

• Q = 500m2/ngày = 5.8x10-3m/s
• Khối lƣợng riêng của nƣớc = 1000kg/m3
• Hiệu suất máy bơm = 0.85
N=

= 1.68 kW = 2.2 HP

Vậy chọn bơm ly tâm có công suất 2.5 HP
5.3 Bể kị khí UASB
5.3.1 Tính toán kích thước bể
Thông số đầu vào :
Q = 500m3/ngày
SS = 76.5 mg/L
BOD = 1600 mg/L
COD = 2450 mg/L
Dầu mỡ = 34.2 mg/L
Với hiệu quả xử lí của bể UASB là 70% thì lƣợng COD đầu ra là

2450 ( 1- 70%) = 735 mg/L
Lƣợng COD cần xử lý là :
3
2450 – 735 = 1715 mg/L = 1.715 kg/m
Lƣợng COD cần khử trong 1 ngày là
3

3

G=1.715 kg/m
500m / ngày = 857.5 kg/ ngày
3
Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB: L=7kg/m ngày đêm


(Nguồn Xứ Lý Nước Thải Đô Thị và Công Nghiệp-Lâm Minh Triết )
Thể tích phần xử lí yếm khí cần thiết
Vk =

=

= 122.5 m3

Chọn chiều cao phần xử lý yếm khí H1 = 5m
Diện tích bề mặt bể :

= 24.5 m2

=

F=

Chọn kích thƣớc bể L B = 5m 5m
• Chiều cao phần lắng H2 = 1.2m ( hl 1m)
• Chiều cao bảo vệ H3 = 0.3m
Chiều cao tổng cộng của bể Hbể = Hk+ h2 + h3= 5 + 1.2 + 0.3 = 6.5 m
Vậy kích thƣớc xây dựng bể UASB là L B H = 5 5 6.5
Thời gian lƣu nƣớc trong bể :

=

t=

/

= 7.44 h ( trong khoảng cho phép )

Thời gian lƣu nƣớc từ 7 12h
Trong bể thiết kế 2 ngăn lắng.Nƣớc đi vào sẽ đƣợc tách bằng các tấm chắn khí đặt
60
nghiêng 1 góc = 60 ( với = 5
Gọi Hlắng là chiều cao toàn bộ ngăn lắng
tg 55 =



H lắng =

ắ

tg55 - H3 =

Kiểm tra yêu cầu thiết kế :

ắ

tg60 - 0.3 = 1.87m
30%

Thời gian lƣu nƣớc trong ngăn lắng ( tlắng 100%
1

35% 30% ( thỏa yêu cầu )


tlắng =

ắ

=

ắ

=

= 1.3h ( thỏa yêu cầu )

/

5.3.2 Tấm chắn khí và tấm hướng dòng

Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí là b
Vận tốc nƣớc qua khe vào ngăn lắng (vqua khe = 9 ÷ 10 m/h)
( Nguồn :Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiết kế các công tình xử lý nước thải NXB
Xây Dựng, năm 2000)
Chọn vqua khe = 9m/h Ta có:
3
Q
500 / 24(m /
vq u a kh =
=
h)
S
∑
kh
e
4khe × 4m ×
e
bm

= 9m / h

→ b= 0,145m=145 mm

Trong bể UASB, ta bố trí 4 tấm hƣớng dòng và 8 tấm chắn khí, các tấm này đặt
0
song song với nhau và nghiêng so với phƣơng ngang một góc 60
Tấm chắn khí dưới
Dài = B = 5 m
Rộng = b1 =

1.87 − 1,2

−H

H
la n g

2

sin 55

0

= sin 60

0

= 0.78m

→ Chiều rộng = 1000 mm

Tấm chắn khí trên
Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn khí lấy bằng 400mm.
Dài = B = 5m
Rộng = 0,25 m +

H2 +H3
−h
0

sin 60

Tấm hƣớng dòng: đƣợc đặt nghiêng so với phƣơng ngang một góc ϕ và
cách tấm chắn khí dƣới 1m
0
0
Với h = 1×sin(90 – 60 ) = 0.5m
Rộng =

0,4m +

1,2 + 0,3 − 0.5

=

1.55m0
sin 60

→ Chiều rộng = 1.6 m= 1600 mm

Tấm hướng dòng
.
Khoảng cách từ đỉnh tam giá của tấm hƣớng dòng đến tấm chắn khí dƣới
l=

=

= 167mm 170mm

Đoạn nhô ra của tấm hƣớng dòng nằm bên dƣới khe hở từ 10÷20 cm. Chọn mỗi bên
nhô ra 15 cm
D= 2x l +2x150 = 2x170+2x150 = 640mm
Chiều rộng tấm hƣớng dòng:
D

640
2
2
b3 =
0 = 370mm
0 =
sin 60
sin 60

b3 400mm
Chiều dài tấm hƣớng dòng: B = 5 m
5.3.3 Tính máng thu nước
Máng bê tông
Máng thu nƣớc đƣợc thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết kế 2 máng thu
nƣớc đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài của bể. Vận tốc nƣớc chảy trong máng:
0,6÷0,7 m/s (Nguồn:Xử lý nước cấp,Nguyễn Ngọc Dung, NXB Xây Dựng, 1999)
Chọn Vmáng= 0,6 m/s
Diện tích mặt cắt ƣớt của mỗi máng:
3
3
-3
3
Q = 500 m / ngày = 20.83 m /h = 5.79 10 m /s
/

A=
=
= 0.0048 m2
Chọn
á•

Bề rộng máng =
300mm
• Chiều cao máng = 150mm
Máng bê tông cốt thép dày 65 mm, có lắp thêm máng răng cƣa thép tấm không
gỉ, đƣợc đặt dọc bể, giữa các tấm chắn khí. Máng có độ dốc 1% để nƣớc chảy dễ dàng
về phần cuối máng. Tại đây có đặt ống thu nƣớc Φ 90 bằng thép để dẫn nƣớc sang bể
sinh học thiếu khí
5.3.4 Máng răng cưa:
Máng tràn gồm nhiều răng cƣa hình chữ V.
Chiều cao một răng cƣa: 50 mm
Chiều dài đoạn vát đỉnh răng cƣa: 100 mm
Chiều cao cả thanh: 250 mm
Khe dịch chỉnh: Cách nhau 450 mm
Bề rộng khe: 12 mm
Chiều cao: 1000 mm
5.3.5 Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí
Lƣợng khí sinh ra
3
Lƣợng khí sinh ra trong bể = 0.5 m /kgCODloaịbỏ