Đồ án xử lý hệ thống xử lý nước thải ngành sản xuất giấy Lưu lượng trung bình ngày= 9000 m3/ng

[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

Mục Lục

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

1


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài

I.

Ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm tại Việt Nam,
khoảng năm 284. Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy được làm bằng phương
pháp thủ công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian vàng mã,…
Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công nghiệp
đi vào hoạt động tại Việt Trì. Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được đầu tư
xây dựng nhưng hầu hết đều có công suất nhỏ như nhà máy Việt Trì, Nhà máy bột giấy
Văn Điển, nhà máy giấy Tân Mai,… Ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy
ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Tuy nhiên, lượng nước
thải do ngành công nghiệp này thải ra mà không qua xử lý đã 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 của một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong than cây bao
gồm: nhựa cây, các axit béo, lignin, …. Một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bị clo
hóa có trọng lượng phân tử thấp. Nồng độ của một số chất từ dịch chiết có khả năng
gây ức chế đối với cá. Khi xả trực tiếp nguồn nước thai này ra kênh rạch sẽ hình thành
từng ảng 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 vi sinh vật nước mà còn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khở của
người dân trong khu vực.
Hiện nay, hầu hết các nhà máy giấy đều chứ xây dựng hệ thống xử lý nước thải
hoặc nếu có thì xử lý không đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn tiếp nhận. Công ty giấy Tân
Mai là một trong số những nhà máy đó
Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

II.
-

Tìm hiểu thành phần đặc trưng của nước thải ngành sản xuất giấy

-

Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất và các dòng thải ra của cơ sở

-

Đề xuất công nghệ
Phương pháp nghiên cứu

III.
-

Thu thập thông tin, tài liệu lien quan đến ngành sản xuất chăn nuôi

-

Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải

-

Trao đổi ý kiến với giáo viên hướng dẫn

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

2


[CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
Chương 1: Tổng Quan Về Đề Tài
Tổng quan khu vực nghiên cứu

1.1.

Nhà máy giấy Tân Mai thuộc Cơng ty cổ phần Tập đồn Tân Mai nằm trong
khu cơng nghiệp Biên Hòa I, phường An Bình, TP Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai.
Biên Hòa là thành phố cơng nghiệp và là tỉnh lỵ của tỉnh Đồng Nai, nằm ở khu
vưc Đơng Nam Bộ, Việt Nam. Thành phố Biên Hòa là đơ thị loại I, là đầu mối giao
thong lớn trong vùng kinh tế phía Nam, hiện là thành phố trực thuộc tỉnh có dân số
đơng nhất cả nước, có dòng sơng Đồng Nai chảy qua, các thành phố Hồ Chí Minh
30km, cách thành phố Vũng Tàu 90km.
-

Sản lượng bột giấy : 45.000 tấn/năm

-

Sản lượng giấy: 48.000 tấn/năm
Các sản phẩm giấy chính của Cơng ty bao gồm :

1.2.

-

Giấy in

-

Giấy viết

-

Giấy bao xi măng
Tổng quan về cơng nghiệp sản xuất giấy và bột giấy
Cơng nghiệp sản xuất giấy và bột giấy thường bao gồm hai cơng đoạn chính sau:

1.2.1. Sản xuất bột giấy:

Sản xuất bột giấy là q trình gia cơng xử lý ngun liệu để tách các thành phần
khơng phải là xenlulozo sao cho thu được bột giấy có hàm lượng xenlulozo càng cao
càng tốt. Những loại cây dung làm giấy cần phải có hàm lượng xenlulozo cao hơn
35%. Các thành phần khác như hemixenlulozo, lignin, … cần phải thấp hơn để giảm
hóa chất dùng cho nấu, tẩy.
Các phương pháp sản xuất bột giấy gồm có: cơ học, nhiệt học và hóa học.
Trong các phương pháp đều dung hóa chất dể nấu nhằm tách lignin và các tạp chất ra
khỏi xenlulozo. Sulfat và sunlfit là hau loại hóa chất được dung phổ biến, có thể áp
dụng nấu nhiều loai ngun liệu như gỗ, tre, nứa và có khả năng thu hồi lại như dung
dịch kiềm cho cơng đoạn nấu.
Nước thải của q trình nấu gọi lại dịch đen chưa các hợp chất chưa natri (Chủ

yếu là Na2SO4 ), ngồi ra còn có NaOH, Na2S, Na2CO3 và lignin cùng các sản phần
thủy phân hydratcacbon và axit hữu cơ.
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

3


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
1.2.2. Tạo hình giấy từ bột giấy (Xeo giấy)

Bột giấy sau khi được tẩy trắng sẽ được đưa tiếp sang cppng đoạn làm giấy ở
cùng một nhà máy hoặc có thể nhà máy khác. Công đoạn này là tạo hình sản phẩm
trên lưới và thoát nước để giảm độ ẩm của giấy. Nguyên liệu của quá trình này là bột
giấy, giấy cũ …
1.3.

Quy trình công nghệ sản xuất giấy và bột giấy
Là một trong những công nghệ dùng nhiều nước. Tùy theo công nghệ và sản
phẩm mà lượng nước tiêu tốn cần thiết dao động trong khoảng 80 – 450 m 3. Nước
dùng cho các công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước. Hẩu
hết lượng nước đưa vào sử dụng cuối cùng đều trở thành nước thải và mang theo các
tạp chất, hóa chất,bột giấy, các chất ô nhiễm dạng vô cơ và hữu cơ.

1.3.1.

Gia công nguyên liệu thô
Rửa sạch nguyên liệu, loại bỏ tạp chất, cắt nhỏ. Dòng thải rửa nguyên liệu chứa các
chất hữu cơ hòa tan, đất đá, sỏi cát, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây, …

1.3.2.

Nấu
Nhằm tách lignin và các hemixenlulôzơ ra khỏi nguyên liệu ban đầu.Trong quá trình
này ta cho các hóa chất kiềm hòa tan và thủy phân lignin và hemixenlulôzơ như : dung
dịch muối sulfit hay axit loãng đun sôi…

1.3.3.

Rửa bột
Nhằm mục đích tách bột xenlulôzơ ra khỏi dung dịch nấu (dịch đen). Thường
sử dụng nước sạch.
Dòng thải từ quá trình nấu và rửa sau nấu thường chứa phần lớn các chất hữu
cơ hòa tan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi;dòng thải có màu tối nên gọi là dịch
đen. Dịch đen chứa nồng độ chất khô khoảng 25-35%, tỷ lệ chất hữu cơ và vô cơ vào
khoảng 70-30. Thành phần hữu cơ là lignin hòa tan vào dung dịch kiềm, sản phẩm
phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ. Thành phần vô cơ gồm những hóa chất nấu, một
phần nhỏ NaOH, Na2S tự do, Na2SO4, Na2CO3, còn phần nhiều là kiềm natrisulfat
liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm.

1.3.4.

Tẩy trắng

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

4


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
Quá trình này nhằm tách lignin và một số thành phần còn tồn dư trong bột giấy.

Để khử lignin người ta dùng các chất oxi hóa như: clo, hyppoclorit, ozon…Theo
truyền thống, quá trình tẩy trắng gồm 3 giai đoạn chính:
-

Giai đoạn clo hóa: oxy hóa môi trường axit để phân hủy phần lớn lignin còn sót lại
trong bột giấy.

-

Giai đoạn thủy phân kiềm: sản phẩm lignin hòa tan trong kiềm nóng được tách ra khỏi
bột giấy.

-

Giai đoạn tẩy oxy hóa: thay đổi cấu trúc mang màu còn sót lại trong bột giấy.
Dòng thải từ quá trình tẩy trắng này thường chứa các hợp chất hữu cơ, lignin
hòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy ở dạng độc hại, có khả
năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ (AOX:
Adsorbable Organic Halogens), làm tăng AOX trong nước thải.
Dòng thải này có độ màu, giá trị BOD và COD cao.

1.3.5.

Nghiền bột
Quá trình này nhằm mục đích là làm cho các xơ sợi được hydrat hóa và trở nên
dẻo dai, tăng bề mặt hoạt tính, giải phóng gốc hydroxit làm tăng diện tích bề mặt, tăng
độ mềm mại,hình thành độ bền của tờ giấy.

1.3.6.

Xeo giấy
Xeo giấy là quá trình tạo hình sản phẩm trên lưới và thoát nước để giảm độ ẩm
của giấy. Sau khi bột được nghiền sẽ được trộn với chất độn và chất phụ gia trước khi
đến giai đoạn xeo giấy.Tùy theo chất lượng mong muốn mà ta có thể thêm vào các
chất phụ gia sau:

-

Các chất vô cơ: cao lanh, CaCO3, oxit titan...

-

Các chất hữu cơ: tinh bột biến tính, axit lactic.

-

Các chất màu: nhôm sulfat (tác nhân khử mực).
Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, giấy ở
dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh

1.3.7.

Sấy
Giấy sau khi xeo sẽ được sấy khô để có được sản phẩm khô.
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

5


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

1.4.

Các nguồn gây ra nước thải sản xuất giấy và bột giấy
Ở đây ta chỉ xét các nguồn gây tác động đến môi trường nước:

1.4.1. Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt phát sinh từ quá trình sinh hoạt trong sản xuất của công
nhân viên nhà máy. Nước thải sinh hoạt mang theo các chất hữu cơ nên nhu cầu oxy
sinh hóa thường dao động trong khoảng 180-250 mg/l. Ngoài ra nó còn có chứa một
lượng lớn các loại vi khuẩn (E. coli, vi rút các loại…) sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễm
nước thải nguồn tiếp nhận. Nước thải sinh hoạt nhờ hệ thống thoát nước chung qua bể
phốt nên lượng BOD đã giảm đi nhiều. Ngoài ra nước thải sinh hoạt còn chứa NH +,
PO -,là nguyên nhân gây phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải. Tuy nhiên nước
thải sinh hoạt sẽ được xử lý cùng nước thải sản xuất của nhà máy.
1.4.2. Nước thải công nghiệp
a) Nước thải rửa mảnh

Gỗ bạch đàn và keo các loại được bóc vỏ rồi chặt mảnh, các mảnh sau khi được
làm đều thì cho vào silô. Mảnh từ silô được băng tải đưa đến tháp xông hơi, sau đó xả
vào máy rửa mảnh để loại bỏ mảnh vụn rồi được bơm tới thiết bị thoát nước và xả
sang tháp mảnh thứ hai. Nước rửa từ thiết bị thoát nước được tách cát trong bể lắng và
được sử dụng tuần hoàn trở lại mà không xả ra môi trường. Cặn từ bể lắng và cát được
thu gom đem đi chôn lấp.
b) Nước thải đậm đặc

Nước thải sinh ra từ các quá trình thẩm thấu hóa chất, ép vắt mảnh, nghiền sơ
bộ, khử nước. Chứa tới 90% hàm lượng lignin (hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học
và rất độc với môi trường), COD, BOD5 và TDS…Khi sản xuất đạt công suất thiết kế
thì mỗi ngày công đoạn này thải ra gần 1.200 m3 nước dịch đen có hàm lượng chất rắn

từ 1,2- 1,5%. Toàn bộ lượng dịch đen này được đưa tới hệ thống chưng bốc để cô đặc
tới nồng độ 25%.Như thế mỗi ngày sản xuất có khoảng 300m3 dịch cô đặc có hàm
lượng chất rắn 25% được đưa tới đốt ở lò hơi đốt chất thải cùng với vỏ cây, mùn, bùn
sinh học để thu hồi nhiệt. Lượng nước ngưng từ quá trình chưng bốc sẽ được thu hồi
tái sử dụng.
c) Nước thải loãng

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

6


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
Nước thải sinh ra từ các quá trình thẩm thấu hóa chất, ép vắt mảnh, nghiền sơ
bộ, khử nước. Chứa tới 90% hàm lượng lignin (hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học
và rất độc với môi trường), COD, BOD5 và TDS…Khi sản xuất đạt công suất thiết kế
thì mỗi ngày công đoạn này thải ra gần 1.200 m3 nước dịch đen có hàm lượng chất rắn
từ 1,2- 1,5%. Toàn bộ lượng dịch đen này được đưa tới hệ thống chưng bốc để cô đặc
tới nồng độ 25%.Như thế mỗi ngày sản xuất có khoảng 300m3 dịch cô đặc có hàm
lượng chất rắn 25% được đưa tới đốt ở lò hơi đốt chất thải cùng với vỏ cây, mùn, bùn
sinh học để thu hồi nhiệt. Lượng nước ngưng từ quá trình chưng bốc sẽ được thu hồi
tái sử dụng.

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

7


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

Chương 2: Tổng Quan Các Phương Pháp Xử Lý – Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý
Nước Thải Ngành Sản Xuất Giấy
I – CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY
Phương pháp xử lý cơ học

1.1.

Nhằm loại bỏ các chất không hòa tan như vỏ cây, rác, đất đá, sỏi,… bằng
cách gạn, lọc qua các công trình:
-

Song chắn rác hoặc lưới chắn rác

-

Bể lắng cát
Phương pháp xử lý hóa lý

1.2.

Thường được kết hợp với các phương pháp xử lý sinh học để xử lý các chất
vô cơ độc hại như kim loại nặng hoặc các hợp chất hữu cơ bền vững (màu, lignin,… )
hoặc để thu hồi các chất quý trong nước thải, khử các chất độc gây ảnh hưởng xấu đến
giai đoạn xử lý sinh học. Các phương pháp hoa lý hay sử dụng:
-

Keo tụ và lắng: loại bỏ các chất rắn lơ lửng

-

Hấp thu: loại bỏ các chất hữu cơ, màu

-

Tuyển nổi
Phương pháp xử lý hóa học

1.3.

Dùng dể khử các chất hòa tan hoặc để đưa pH về giá trị tối ưu 6,0 – 8,5
trước khi qua xử lý sinh học. Các phương pháp hóa học thông thường:
-

Phương pháp trung hòa

-

Phương pháp oxy hóa- khử
Phương pháp sinh học

1.4.
-

Phương pháp sinh học được dung để xử lý nước thải có chứa hàm lowngj chất hữu cơ
hòa tan cao và một số chất vô cơ như N – NO 2-, N – NO3-,… Phương pháp này hỏa
động dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh để phân hủy các chất hữu cơ gây
nhiễm bẩn trong nước thỉa, Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng
chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng giúp chúng phát triển. Các phương pháp
xử lý bằng phương pháp sinh học:

-

Phương pháp sinh học kỵ khí: có thể áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp và nước
thải sinh hoạt có hàm lượng chất bẩn hữu cơ cao BOD đén 10 – 39 g/l

-

Phương pháp sinh học hiếu khí: sử dụng vi sinh vật hiếu khí phân huy các chất hữu cơ
trong nước thải có đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ, pH … thích hợp

-

Hồ sinh học: dùng để xử lý các nguồn thải thứ cấp với cơ chế phân hủy tự nhiên các
chất hữu cơ, với vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý chất thải hữu cơ.
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

8


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
II – Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý Và Tính Toán Công Trình Chính
2.1.

Yêu cầu công nghệ
Yêu cầu công nghệ xử lý nhà máy bột giấy như sau:
 Nước thải sau khi xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra.
 Lưu lượng đầu vào, các chất có trong thành phần nước thải.
 Chi phí xử lý cho 1 tấn sản phẩm thấp.
 Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý và bảo trì.
 Tận dụng được công trình có sẵn.

 Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý..

2.1.

Cơ sở lựa chọn phương án xử lý
Phương pháp xử lý kị khí
Quá trình phân hủy kị khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có
trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩm cuối là khí CH 4 và
CO2.
Cơ sở để lựa chọn bể kị khí UASB
Nồng độ các chất ô nhiễm rất cao so với tiêu chuẩn. Tỉ lệ BOD 5:COD ≤ 0,55 và
hàm lượng COD > 1000mg/l. Do vậy, trong xử lý cơ ban bằng phương pháp sinh học
thường có hai công đoạn : công nghệ kị khí đặt trước và công nghệ xử lý hiếu khí đặt
sau trong quy trình công nghệ. Trong nước thải bột giấy rất giàu hidrocacbon hòa tan,
nhưng nghèo nito và photpho dinh dưỡng đối với vi sinh vật, do đó khi xử lý cần cân
bằng dinh dưỡng cho vi sinh vật.
So sánh giữa UASB và các công nghệ kị khí khác
Bảng 3.1: So sánh giữa các phương pháp xử lý kỵ khí
Quá trình

Thuận lợi

Bất lợi

Hồ kỵ khí

Rẻ.

Cần có một diện tích rất lớn.

Hầu như không đòi hỏi quản lý Gây mùi thối rất khó chịu.
thường xuyên, bảo trì, vận hành
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

9

Không thu hồi được khí sinh


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
đơn giản.

học sinh ra.

Thích hợp nước thải có hàm Tải trọng thấp.
Phân hủy kỵ

lượng SS cao.

Thể tích thiết bị lớn để đạt

khí xáo trộn Đảm bảo tính chất nước thải SRT cần thiết.
hoàn toàn

(vật chất, pH, nhiệt độ) đồng
đều trong thiết bị.

Sự xáo trộn trở nên khó khi
hàm lượng SS quá lớn.

Tiếp xúc kỵ Thích hợp với nước thải có hàm Tải trọng trung bình.
lượng SS từ trung bình đến cao.
khí
Vận hành tương đối phức tạp.
Vận hành tương đối đơn giản.
Lọc kỵ khí

Phù hợp cho các loại nước thải

Không phù hợp với loại nước
thải có hàm lượng SS cao.

có hàm lượng COD từ thấp đến Dễ bị bít kín.
cao.
Vốn đầu tư và chi phí vận Không phù hợp với loại nước
hành thấp.

thải có hàm lượng SS cao.

Thiết bị đơn giản, chiếm ít
diện tích.
UASB

Phù hợp cho các loại nước
thải có hàm lượng COD từ
thấp đến cao.
Có thể đạt được tải trọng rất
cao.

Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác do

nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất, những hạn chế trong quá
trình vận hành UASB có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ bộ.
Tính kinh tế cũng là một ưu điểm của UASB.
-

UASB có khả năng xử lý nước thải hữu cơ với tải trọng cao, nhưng ít tốn năng lượng.
Hiệu quả xử lý cao từ 60 – 90% theo COD.

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

10


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
-

Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích.

-

Có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt động.

-

Hàm lượng cặn lơ lửng trong thành phần nước thải bột giấy chủ yếu là các chất hữu cơ
có khả năng phân hủy sinh học nên không ảnh hưởng đến UASB.
Cơ sở lựa chọn hiếu khí
Sau xử lý kị khí, nước thải được tiếp tục xử lý sinh học hiếu khí. Trong xử lý
hiếu khí có rất nhiều công trình khác nhau. Tuy nhiên qua phân tích các yêu cầu xử lý
của Nhà máy bao gồm :

-

Khả năng tương lai nhà máy sẽ mở rộng sản xuất.

-

Điều kiện tự nhiên, khí tượng, thủy văn của nhà máy.

-

Chi phí đầu tư, xây dựng, vận hành, bảo trì thấp.

Hình 2.1: Bể bùn hoạt tính ( Aerotank)
Qúa trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ trong Aerotank xảy ra qua 3 giai đoạn:
Giai đoạn thứ nhất: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi. Ở giai đoạn này
bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng,
đặc biệt ở thời gian đẩu tiên thức ăn dinh dưỡng cho nước thải hết sức phong phú,
lượng sinh khối trong thời gian này rất ít. Sau cùng, vi sinh vật thích nghi với môi
trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy, lượng tiêu thụ oxi cao
dần.
Giai đoạn hai: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi ở mức gần
như ít thay đổi. Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất.
Hoạt lực enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt gần tới mức cực đại và
kéo dài trong một thời gian tiếp theo. Điểm cực đại của enzim oxi hóa trong bùn hoạt
tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) tới mức
ổn định. Tốc đô tiêu thụ oxy ở giai đoạn thứ nhất cao gấp 3 lần giai đoạn thứ hai.
Giai đoạn ba: sau một thời gian khá dài, tốc độ oxi hóa cầm chừng hầu như ít
thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên. Đây là giai
đoạn nitrat các muối amon

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

11


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
Trong nước thải hàm lượng chất dinh dưỡng cũng rất quan trọng, tỉ lệ chất
dinh dưỡng phù hợp cho nước thải xử lý bằng hiếu khí là: BOD:N:P = 100:5:1
Nguyên lý làm việc của Aerotank: Nước thải dẫn theo ống trung tâm vào vùng
làm thoáng . Dưới tác động của áp lực động do tuốc bin gây lên mà hỗn hợp nước thải
và bùn hoạt tính bão hòa oxi trào qua cửa sổ lưng chừng vào vùng lắng. Do các song
chắn hướng dòng mà hỗn hợp nước và bùn chuyển dần theo chu vi của vùng lắng, và ở
đây bùn được tách khỏi nước thải và mịn lại. Nước thải đi qua lớp chất lơ lửng (chất
không hòa tan được giữ lại) vào máng thu quanh thành bể và xả theo đường ống dẫn.
Bùn tuần hoàn lắng xuống và chui qua cửa sổ ở dưới tường phân chia vào vùng làm
thoáng.
Bể aerotank thường được trang bị them hệ thống cung cấp oxi tự động. Hệ
thống này tự động đảm bảo nồng độ oxy hòa tan trong nước và bùn theo yêu cầu khi
có sự thay đổi về thành phần, nồng độ và lưu lượng thải.
-

Ưu điểm: đạt được mức độ xử lý triệt để, thời gian khởi động ngắn, ít tạo mùi hôi, có
tính ổn định cao trong quá trình xử lý.

-

Khuyết điểm: tốn nhiều năng lượng.
Bể lắng II được đặt sau bể Aerotank có chức năng loại bỏ bùn hoạt tính ra khỏi
nước thải nhờ trọng lực. Một phần bùn lắng tại đáy bể dược tuần hoàn lại bể Aerotank
và mương oxi hóa. Phần bùn dư còn lại được bơm tới bể nén bùn, trước khi đem tới

sân phơi bùn.
Cơ sở chọn bể chứa bùn
Bùn từ đáy bể lắng li tâm được đưa vào bể thu bùn có hai ngăn, một phần bùn
trong bể sẽ được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính
trong bể, phần bùn dư được đưa vào bể nén bùn.
Cơ sở chọn bể nén bùn
Tại bể nén bùn, bùn được tách nước trước khi đem tới sân phơi bùn. Nước tách được
tại bể nén bùn được bơm tới bể thu gom để xử lý lại.
Cơ sở chọn sân phơi bùn
Bùn sau khi được nén tại bể nén bùn được chảy sang sân phơi bùn dưới áp lực thủy
tĩnh. Sân phơi sử dụng điều kiên tự nhiên để giảm thể tích và khối lượng cặn. Tại sân

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

12


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
phơi cặn của bùn giảm xuống do một phần bốc hơi và phần khác ngấm xuống đất. Sau
một thời gian lưu tại sân phơi bùn, bùn được chở tới bãi chon lấp hợp vệ sinh.

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

13


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
2.2. Thuyết minh công nghệ

Thuyết minh công nghệ:

Song chắn rác thường được đặt ở cửa vào kênh dẫn. Làm nhiệm vụ giữ lại các
tạp chất thô có trong nước thải.Nước thải từ các công đoạn được đưa vào hố thu gom,
có nhiệm vụ tập trung nước thải đảm bảo lưu lượng. Tại hố thu gom được gắn hai bơm
chìm hoạt động luân phiên. Sau đó, nước thải được bơm lên bể điều hòa có nhiệm vụ
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

14


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
điều hòa nồng độ và lưu lượng nước thải tạo điều kiện cho các công trình đơn vị phía
sau hoạt động ổn định. Bể điều hòa được sục khí nhằm tạo nên sự xáo trộn cần thiết để
ngăn cản lắng cặn và phát sinh mùi hôi.
Từ bể điều hòa nước thải tiếp tục được bơm qua vào bể lắng I. Sau đó bột giấy
sẽ được thu gom lại ở đáy bể. Bột giấy thu gom được ở bể lắng sẽ được tận thu lại
dưới dạng các hạt nhỏ lơ lửng khó lắng. Đưa về bể chứa bột như nguyên liệu đầu vào
thay vì đem bỏ rất lãng phí.
Từ bể lắng, nước thải được đưa vào bể Detox khử các chất độc để loại trừ các
tác nhân gây ức chế cho vi sinh vật ở bể UASB, như: SO 42-, H2O2…có trong nước thải.
Bể này hoạt động tương tự như bể tiếp xúc kị khí. Sau đó, nước thải được đưa vào bể
UASB. Tại đây,khâu xử lý chính được bắt đầu. Tại UASB, các chất hữu cơ phức tạp
dễ phân hủy sinh học sẽ bị phân hủy, biến đổi thành các chất hữu cơ đơn giản đồng
thời sinh ra một số khí như: CO2, SO2, CH4…Nước thải sau khi qua bể này sẽ giảm
một lượng đáng kể BOD và một phần COD (hiệu quả xử lý của UASB tính theo COD,
BOD là 60- 80%). Tuy nhiên, để triệt để giảm lượng BOD so với tiêu chuẩn phải dẫn
nước thải qua công trình hiếu khí bằng thủy lực.
Tại bể Aerotank diễn ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờ không khí
cấp từ máy thổi khí. Tại đây các vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phân
hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản như:
CO2, H2O… Hiệu quả xử lý của bể Aerotank là 90 – 95% tính theo COD, BOD. Sau

đó nước thải được dẫn qua bể lắng II. Bể lắng II được xây dựng để loại bỏ các bông
bùn (xác vi sinh vật) được hình thành trong quá trình sinh học lắng xuống đáy. Sau khi
qua bể lắng II, để giảm nồng độ chất ô nhiễm còn lại cho qua hồ hoàn thiện rồi đưa ra
nguồn tiếp nhận.
Bùn thu được từ bể lắng II, một phần dùng bơm định lượng bơm tuần hoàn lại
bể Aerotank để bổ sung cho quá trình hiếu khí, phần bùn dư còn lại đưa về bể chứa
bùn. Và bùn thu được từ bể Detox, bể UASB đưa đến bể chứa bùn. Dẫn bùn sang bể
nén bùn, bùn được tách nước trước khi đưa đến sân phơi bùn và cho ra bãi chôn lấp.
Nước tách ra bùn nén sẽ được tuần hoàn lại bể thu gom để xử lý lại.
Chương 3: Tính Toán Các Công Trình Trong Công Nghệ Xử Lý
 Tính lưu lượng lớn nhất:

Lưu lượng trung bình ngày:
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

= 9000 m3/ng
15


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
Lưu lượng trung bình giờ: = = 375 m3/h
Lưu lượng trung bình giây: = = 0,104 m3/s
Lưu lượng giờ thải lớn nhất:
Với Kch: hệ số không điều hòa chung (nội suy theo bảng 3.1 điều 3.2 ─ TCXDVN ─
51:2008)
1. Tính toán mương dẫn nước thải

Nhiệm vụ: đưa nước thải đến các công trình xử lý mương dẫn có tiết diện hình
chữ nhật

Lưu lượng nước thải lớn nhất vào mương dẫn là:
= 731,25 m3/ = 0,203 m3/s
Chọn kênh dẫn hình chữ nhật, vận tốc qua song chắn rác là v = 0,3÷0,6 m/s, chọn v
= 0,3 m/s (theo bảng 9-3 trang 410 sách “xử lý nước thải đô thị và công nghiệp” của
Lâm Minh Triết)
Ta có diện tích mặt cắt ướt là A = = = 0,68 m2
Trong đó:
v : vận tốc dòng nước
A: diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn
Kênh có diện tích hình chữ nhật có B = 2h sẽ cho tiết diện lớn nhất về mặt thủy
lực (Thoát nước tập 2, , Tr522, Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ 2002)
Trong đó: B: chiều rộng mương dẫn nước (m)
h: chiều cao mương dẫn nước (m)
Ta có : W = Bh = 2h2 = 0,68 ⇒ h = 0.58 m ⇒ B =21,16m
Độ dốc tối thiểu của mương dẫn để tránh quá trình lắng cặn trong mương :
imin= = = 0,86
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

16


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

Chiều cao xây dựng mương :
Chiều cao xây dựng mượng : H = 0,58 + 0,3 = 0,88 m
Với h’=0,3m là chiều cao bảo vệ
2. Hố thu nước thải
Chọn thời gian lưu nước t = 15 phút.
Vậy thể tích hố thu nước
93,75 m3

Kích thước hố thu nước: L4.6 x 4.6 x 4.6
Đường ống dẫn nước từ mương nước thải đến hố thu: Dống dẫn= = = 0.7 (m)
Trong đó: Q là lưu lượng trung bình ngày =9000m3/ng =0.104 m3/s
v: vận tốc chảy trong ống = 0,3 m/s
3. Tính toán song chắn rác

a. Nhiệm vụ: nhằm loại bỏ các loại rác có kích thước lớn, nhằm bảo vệ các công trình
phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắc nghẽn hệ thống (đường ống, mương
dẫn, máy bơm) làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của các công trình phía sau.
 Tính toán song chắn rác:

Song chắn rác đặt nghiêng một góc 600 so với mặt đất.
Chọn tốc độ dòng chảy trong mương: vs=0.4 m/s
Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn: H=0.7 m
Chọn kích thước mương: rộng x sâu = B x H = 0.4m x 0.7m
Chiều cao lớp nước trong mương là:
h = = = 1,3 m
Chọn kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 5mm x 25mm
Khe hở giữa các thanh: w = 25mm
Bảng4.1 : Các thông số tính toán cho song chắn rác làm sạch bằng thủ công
Thông số
Kích thước song chắn
+Rộng
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

Đơn vị

Làm sạch thủ công

mm

5 ÷ 15
17


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
+ Dài
Khe hở giữa các thanh
Độ dốc theo phương thẳng
đứng
Tốc độ dòng chảy trong
mương đặt song chắn
Tổn thất áp lực cho phép
Kích thước song chắn rác:

mm
mm
Độ

25 ÷ 38
25 ÷ 50
30 ÷ 45

m/s

0,3 – 0,6

mm

150

Giả sử SCR có n thanh, suy ra số khe hở là: m = n+1
Quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở giữa các thanh w=25mm.
B = n x b + w x (n+1)
300 = n x 5 + 25 x (n+1)
Giải ra ta tìm được n = 9,166
Chọn số thanh n = 9, điều chỉnh khoảng cách giữa các thanh lại như sau:
300 = 9 x 5 + w x (n+1)
W = 25,5mm
♦ Tính toán tổn thất áp lực qua song chắn rác
Tổng tiết diện các khe song chắn:
A = (B – b x n) x h
Trong đó:
B – chiều rộng mương đặt SCR, B = 0,4m
b – chiều rộng thanh song chắn, b = 5mm = 0,005m
n – số thanh, n = 9 thanh
h – chiều cao lớp nước trong mương, h = 1,3 (m)
A = ( 0,4 – 0,005 x 9) x 1,3m = 0,4615m2
Vận tốc dòng chảy qua SCR:

Tổn thất áp lực qua SCR:
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

18


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

Hàm lượng cặn lơ lửng còn lại khi qua lưới chắn rác:

2. Bể thu gom
a. Nhiệm vụ: tập trung toàn bộ nước thải từ nhà máy và nước thải sinh hoạt của toàn
trung tâm đồng thời để đảm bảo lượng nước đủ để cho bơm hoạt động an toàn.
b. Tính toán:
Thời gian lưu nước trong bể thu gom tối thiểu là 10÷30 phút. Chọn thời gian lưu nước
trong bể t=15 phút.
Thể tích bể thu gom:

Chọn chiều cao h=2 m
Chiều cao bảo vệ hbv=0,5m
Chiều cao của bể: H = h + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m
Chọn bể hình chữ nhật:
→ Kích thước bể:
max
Chọn bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm: có Qb = Qh = 731,25 m3/h, Hb = 8-10 mH2O,

chọn Hb= 8 mH2O.
Công suất của bơm:
N= =
3.

= 19,9 (kw)

Bể điều hòa
a. Nhiệm vụ: nhằm điều hòa, ổn định về lưu lượng và nồng độ các chất; ổn định pH
của nước thải; tránh phát sinh mùi hôi nhờ làm thoáng cung cấp oxy cho nước thải
bằng máy thổi khí. Nhờ đó giúp cho các công trình phía sau không bị quá tải, nước
thải cấp vào các công trình xử lý sinh học phía sau được liên tục nên vận hành tốt, đạt
được hiệu quả xử lý cao.
b. Tính toán kích thước bể:

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

19


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
Do lưu lượng và tính chất nước thải của trung tâm thay đổi có tính chu kỳ theo thời
gian làm việc trong ngày, nước thải chỉ tập trung vào đầu giờ buổi sáng, buổi trưa và
cuối buổi chiều.
Chọn thời gian lưu nước trong bể là 5h (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water
Pollution control, 1989)
Thể tích thực của bể điều hòa
Vdh = Qmax x t = 731,25 x 5 = 3656,25 m3
Chọn chiều cao hữu ích h = 5m
Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m
Chọn bể hình chữ nhật cạnh B x L = 26m x 26 m
⇒Thể tích tính toán:
c. Tính toán thiết bị cấp khí cho bể điều hoà:
Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa
Bảng 4.2: Các dạng khuấy trộn trong bể điều hòa
Dạng khuất trộn
Khuấy trộn cơ khí
Tốc độ khí nén

Giá trị
4÷8
10 ÷ 15

Đơn vị
W/m3 thể tích bể

L/m3.phút (m3 thể tích bể)

Tính toán hệ thống cấp khí.
Lượng không khí cần thiết:
giờ
Trong đó:
-

: Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ.

= 375m3/h

a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hoà, a = 3,74 m 3 khí/m3 nước thải

(nguồn: W.Wesley Enkenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989).
Chọn hệ thống ống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, gồm 5 ống nhánh dọc theo
chiều dài bể, khoảng cách giữa các ống nhánh là 2m, 2 ống đặt sát tường cách tường
0,5 m.
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

20


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
m3/giờ

Lưu lượng khí trong mỗi ống :
Đường kính ống dẫn khí:
Trong đó: vống : Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính
vống= 10 – 15 m/s, chọn vống = 10 m/s

Chọn ống sắt tráng kẽm φ chính = 80
Áp lực cần thiết của máy thổi khí Hm = h1 + hd + H
Trong đó :
-

h1: Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,5m

-

hd : Tổn thất qua đĩa phun , hd = 0,5m

-

H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 3m
Hm = 0,5 + 0,5 + 3 = 4m
Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: Pm = = = 0,4atm
Năng suất yêu cầu Qkk = 1402,5 m3/h = 0,4 m3/s
Công suất máy thổi khí Pmáy = [ – 1]
Trong đó :

-

Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , kW

-

G: Trọng lượng của dòng không khí , kg/s
G = Qkk × ρkhí = 0,4 × 1,3 = 0,52 kg/s

-

R : hằng số khí , R = 8,314 KJ/K.mol 0K

-

T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 0K

-

P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1 atm

-

P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 =Pm + 1=0,4 +1=1,4 atm
n = = 0,283

( K = 1,395 đối với không khí )

-

29,7 : hệ số chuyển đổi

-

e: Hiệu suất của máy , chọn e= 0,7
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

21

[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
Pmáy =

= 21,9 kW = 29,2Hp

Hiệu quả xử lý:
Hàm lượng BOD5 sau khi qua bể điều hòa: 4800 x (1 - 0,1) = 4320 mg/l
Hàm lượng COD giảm khoảng 10%, hàm lượng COD sau bể điều hòa là:
10000 x (1- 0,1) = 9000 mg/l
4.

Bể trung gian
a. Tính toán bể
Chọn thời gian lưu là 10 phút
Thể tích bể trung gian là:
Chọn chiều cao bể H = 2m
Chiều cao bảo vệ hbv= 0,5m
Diện tích bề mặt bể:
Chọn:

-

Chiều dài bể là: L = 5m

-

Chiều rộng bể là: B = 5m
Thể tích bể xây dựng thực tế là:
Chọn bơm nhúng chìm đặt tại bể: có Q b = = 731,25m3/h Hb = 8-10mH2O, chọn
Hb=8mH2O.

Công suất của bơm: N = = 19,9 (kw)
b. Tính toán máy thổi khí
Nhiệt độ đầu vào: t = 60oC
Nhiệt độ đầu ra: t = 35oC
Nhiệt độ trung bình trong bể:

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

22


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể

Trong đó: a là lưu lượng không khí cấp, chọn a = 3,74 m3 khí/ m3 nước thải.
Khí được cung cấp bằng 2 máy đặt trên bề mặt.
Áp lực cần thiết của máy thổi khí: Hm = h1 + H
Trong đó:
-

h1 : tổn thất trong đường ống vận chuyển h1 = 0,4 m

-

H : độ sâu ngập nước của ống H = 5 m
Hm = 0,4 + 5 = 5.4 m
Chọn Hm = 5,4 m = 0,54 atm
Năng suất yêu cầu mỗi máy, Lkhí = = 350,625
Công suất của máy thổi khí
Pmáy =

Trong đó:

-

Pmáy : công suất yêu cầu của máy nén khí, kW

-

G : lưu lượng khối lượng của dòng không khí, kg/s

-

G = Lkhí

-

R :hằng số khí , R= 8,314 KJ/K.mol 0K

=

. 1,3 = 0,021 kg/s = 0,12 kg/s

= 13

-

T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1= 273 + 60 = 333 0K

-

P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào , P1 = 1 atm

-

P2:áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra

-

P2 = Hm + 1 = 0,54 + 1 = 1,54 atm

-

n=

-

29,7 : Hệ số chuyển đổi

= 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí ) [1 ]

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

23


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
-

e : Hiệu suất của máy , chọn e = 0,8
Pmáy =

= 6,4 kW

Vậy chọn công suất máy là 8,5HP.
5.

Bể lắng I
a. Nhiệm vụ
Loại bỏ các tạp chất lơ lửng, các bông cặn hình thành trong quá trình keo tụ
trước đó. Các bông cặn, chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng
xuống đáy.

b. Tính kích thước bể

Bảng 4.3: thông số của nước thải khi vào bể lắng I
Thông số
BOD5
COD
SS

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l

Giá trị đầu vào
4320
9000
950

Giá trị đầu ra
≤2810
≤7200
≤150

Bảng 4.4: Các thông số thiết kế của bể lắng I
ĐƠN VỊ

GIÁ TRỊ
Dãy

Đặc trưng

h

1,5 – 2,5

2

Lưu lượng trung bình

m3/m2.ngày

32,6 – 48,8

Lưu lượng cao điểm

m3/m2.ngày

81,4 – 122

102

Tải trọng máng tràn

m3/m.ngày

124 - 496

248

Đường kính d

m

(15 – 20)%D

Chiều cao h

m

(55% – 65%)H

Thời gian lưu nước
Tải trọng bề mặt:

Ống trung tâm

SVTH: CAO THỊ MAI ANH

24


[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]
Chiều sâu bể lắng H

m

2,4 ÷ 4,5

3,6

Đường kính bể lắng D

m

3 ÷ 60

12 ÷ 45

Độ dốc đáy

mm/m

62,5 ÷ 166,7

83,33

Tốc độ thanh gạt bùn

vòng/phút

0,02 ÷ 0,05

0,03

(Nguồn: [1])
Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm:
f=

= 5,205m2

=

Qgiâytb – lưu lượng tính toán trung bình,
Qgiâytb = 104,1 l/s = 104,1 x 10-3 m3/s
vtt – vận tốc nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30mm/s (Điều 7.60
TCXDVN-51-2008), chọn vtt = 20 mm/s = 0.02 m/s
Diện tích tiết diện ướt của bể lắng:
F =

= 173,5 m2

=

v – vận tốc nước thải trong bể lắng đứng, v = 0.5-0.8 mm/s (TCXDVN-51:2008), chọn
v = 0.6 mm/s = 0.0006 m/s
Đường kính bể lắng: D =
Đường kính ống trung tâm: d =

=

= 15 m

=

= 2,6 m

Chọn: 2,6m
Chiều sâu hữu ích của bể lắng H = 3m [1-4, trg 426]
Chiều cao lớp bùn lắng hb= 0,7m
Chiều cao lớp bùn trung hòa hth= 0,2m
Chiều cao bảo vệ hbv= 0,3m
=> Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I là:
Htc = H + hb + hth + hbv = 3 + 0,7 + 0,2 + 0,3 = 4,2m
Chiều cao ống trung tâm: H= 60%.H = 1,8m
SVTH: CAO THỊ MAI ANH

25