Luận văn Xử lý nước thải nhà máy chế biến mũ cao su
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
----------
ĐỒ ÁN
Đề Tài: XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ
MÁY CHẾ BIẾN MŨ CAO SU
Trang 1
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề...............................................................................................................7
1.2. Mục tiêu đồ án .......................................................................................................8
1.3. Nội dung đồ án.......................................................................................................8
1.4. Phương pháp đồ án ...............................................................................................8
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
2.1. Sơ lược về công nghệ chế biến mủ cao su (mủ cốm) ..........................................9
2.1.1. Thành phần và cấu tạo của nguyên liệu ...................................................10
2.1.2. Quy trình chế biến mủ cao su ....................................................................10
2.2. Thành phần và tính chất của nước thải chế biến mủ cao su ...........................14
2.2.1. Thành phần nước thải ................................................................................14
2.2.2. Tính chất đặc trưng của nước thải............................................................14
2.3. Đánh giá về mức độ ô nhiễm môi trường của nhà máy chế biến cao su ........16
2.3.1 Các nguồn gây ô nhiễm từ nhà máy ................................................................16
2.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm của nhà máy chế biến cao su................................17
2.4. Các phương pháp xử lý nước thải......................................................................17
2.4.1. Phương pháp cơ học ...................................................................................19
2.4.2. Phương pháp hóa học và hóa lý.................................................................21
2.4.3. Phương pháp sinh học ................................................................................22
Trang 2
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG
3.1. Thành phần nước thải đầu vào ..........................................................................25
3.2. Đề xuất phương án xử lý.....................................................................................25
3.2.1. Cơ sở để lựa chọn phương án xử lý...........................................................25
3.2.2. Sơ đồ công nghệ...........................................................................................26
3.2.3. Thuyết minh dây chuyền công nghệ..........................................................27
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1 Song chắn rác........................................................................................................28
4.2 Hố thu gom............................................................................................................30
4.3 Bể tách mủ.............................................................................................................32
4.4 Bể keo tụ, tạo bông ...............................................................................................34
4.5 Bể lắng ...................................................................................................................37
4.6 Bể UASB................................................................................................................41
4.7 Bể Aerotank ..........................................................................................................50
4.8 Bể lắng 2...............................................................................................................58
4.9 Bể trộn..................................................................................................................61
4.10 Bể chứa bùn.......................................................................................................64
4.11 Bể nén bùn .........................................................................................................64
4.12 Máy ép bùn ........................................................................................................67
4.13 Hồ hoàn thiện ....................................................................................................68
4.14 Hồ tùy nghi ........................................................................................................69
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trang 3
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
5.1. Kết luận ................................................................................................................69
5.2. Kiến nghị ..............................................................................................................69
Tài liệu tham khảo......................................................................................................71
Trang 4
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD: Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa, mgO2/l.
COD: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mgO2/l.
DO: Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan, mgO2/l.
TS: Chất rắn tổng cộng
UASB: Uflow Anaerobic Sludge Blanket
SCR: Song chắn rác
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
Trang 5
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của mủ cao su
Bảng 2.2: Thành phần hóa học của nước thải cao su
Bảng 2.3: Các phương pháp xử lý nước thải cao su
Bảng 3.1: Thành phần nước thải đầu vào
Bảng 4.1: Thông số thiết kế song chắn rác
Bảng 4.2: Thông số thiết kế hố thu
Bảng 4.3: Thông số thiết kế bể tách mủ
Bảng 4.4: Thông số thiết kế bể keo tụ tạo bông
Bảng 4.5: Thông số thiết kế bể lắng ngang
Bảng 4.6: Thông số thiết kế UASB
Bảng 4.7: Thông số thiết kế Aerotank
Bảng 4.8: Thông số thiết kế lắng 2
Bảng 4.9: Thông số thiết kế bể trộn và cánh khuấy tuabin
Bảng 4.10: Thông số thiết kế bể nén bùn
Bảng 4.11: Thông số thiết kế bể chứa bùn
Trang 6
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ chế biến mủ cốm
Hình 2.2: Song chắn rác thủ công
Hình 2.3: Bể lắng ngang
Hình 2.4: Bể lắng 2
Hình 2.5: Bể kết tủa tạo bông
Hình 2.6: Bể aerotank
Hình 4.1: Bể khuấy trộn
Trang 7
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là đề tài được bàn luận một
cách sâu sắc trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới.
Trái đất – ngôi nhà chung của chúng ta đang bị đe dọa bởi sự suy thoái và cạn kiệt dần
nguồn tài nguyên, nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường trên thế giới ngày nay là
do các hoạt động kinh tế - xã hội. Các hoạt động này, một mặt đã cải thiện chất lượng
cuộc sống con người và môi trường, mặt khác đem lại hàng loạt các vấn đề như: khan
hiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường khắp
nơi trên thế giới.
Ngành công nghiệp chế biến mủ cao su là một trong những ngành công nghiệp
hàng đầu của nước ta và tiềm năng phát triển của ngành này vô cùng lớn. Theo xu hướng
phát triển chung của thế giới thì nhu cầu tiêu thụ cao su ngày càng tăng. Cao su được sử
dụng hầu hết trong những lĩnh vực từ nhu cầu sinh hoạt hằng ngày đến nhu cầu nhiên liệu
công nghiệp và xuất khẩu. Ngoài tiềm năng công nghiệp, cây cao su còn có tác dụng phủ
xanh đất trống, đồi trọc, bảo vệ tài nguyên đất tránh rửa trôi, xói mòn, tạo môi trường
không khí trong lành… Hiện nay, để chế biến hết lượng số mủ cao su thu hoạch được
nâng cấp và xây dựng mới tại nhiều tỉnh phía Nam, chủ yếu tập trung ở các tỉnh Đông
Nam Bộ như Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước. Những năm gần đây, cao su trở thành
một trong những mặt hàng xuất khẩu chiến lược mang lại hàng trăm triệu USD cho đất
nước, giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc trong nhà máy và
hàng trăm ngàn công nhân làm việc trong các nông trường cao su. Tuy nhiên tăng trưởng
kinh tế chỉ là điều kiện cần và sẽ không bền vững nếu không kết hợp yếu tố môi trường –
xã hội. Ở nước ta, ước tính hàng năm ngành chế biến mủ cao su thải ra khoảng 5 triệu m3
nước thải. Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như
acetic, đường, protein, chất béo… Hàm lượng COD đạt đến 2.500 – 35.000 mg/l, BOD từ
1.500 – 12.000 mg/l được xả ra nguồn tiếp nhận mà chưa được xử lý hoàn toàn ảnh
hưởng trầm trọng đến thủy sinh vật trong nước. Ngoài ra vấn đề mùi hôi phát sinh do chất
hữu cơ bị phân hủy kỵ khí tạo thành mercaptan và H2S ảnh hưởng môi trường không khí
khu vực xung quanh. Do đó vấn đề đánh giá và đưa ra phương án khả thi cho việc xử lý
lượng nước thải chế biến mủ cao su được nhà nước và chính quyền địa phương quan tâm
một cách đầy đủ.
Trang 8
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
1.2 Mục tiêu của đồ án
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su (mủ cốm) với yêu
cầu đặt ra nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải (QCVN 01: 2008) cho nước thải đạt loại B và
TCVN 6584-2001.
1.3 Nội dung của đồ án
• Tổng quan về công nghệ sản xuất, khả năng gây ô nhiễm môi trường và phương
pháp xử lý trong ngành chế biến mủ cao su.
• Lựa chọn công nghệ, tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống xử lý nước
thải cao su công suất 1500 m3/ngày đêm.
•
Khai toán chi phí công trình xây dựng hệ thống xử lý.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
• Thu thập số liệu, tài liệu liên quan, phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước.
• Phương pháp lựa chọn
➢ Tổng hợp số liệu
➢ Phân tích khả thi
➢ Tính toán kinh tế
Trang 9
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN MỦ CAO SU
(MỦ CỐM)
2.1. Sơ lược về công nghệ chế biến mủ cao su (mủ cốm)
2.1.1. Thành phần hóa học và cấu tạo của nguyên liệu
Cây cao su (có tên quốc tế là Hevea brasiliensis) được tìm thấy ở Mỹ, rừng mưa
Amazon bởi Columbus trong khoảng năm 1493 – 1496. Brazil là quốc gia xuất khẩu cao
su đầu tiên vào thế kỷ thứ 19 (Webrsre and Baulkwill, 1989).
Mủ từ cây cao su Hevea brasiliensis là một huyền phù thể keo, chứa khoảng 35%
cao su. Cao su này là một Hydrocacbon có cấu tạo hóa học là 1,4 – sis – polyisopren, có
mặt trong mủ cao su dưới dạng các hạt nhỏ được bao phủ bởi một lớp các phospholipid
và protein. Kích thước các hạt nằm trong khoảng 0,02µm đến 0,2µm.Nước chiếm khoảng
60% trong mủ cao su và khoảng 5% còn lại là những thành phần khác của mủ, gồm có
khoảng 0,7% là chất khoáng và khoảng 4,3% là chất thải hữu cơ.
Mủ cao su là hỗn hợp các cấu tử cao su nằm lơ lửng trong dung dịch gọi là nhũ
thanh hoặc serium. Hạt cao su hình cầu có đường kính d < 0,5 µm chuyển động hỗn loạn
(chuyển động Brown) trong dung dịch. Thông thường 1 gram mủ có khoảng 7,4.1012 hạt
cao su, bao quanh các hạt này là các protein giữ cho latex ở trạng thái ổn định.
Thành phần hóa học của latex:
Phân tử cơ bản của cao su là isoprene polymer (cis-1,4-polyisoprene[C5H8]n) có
khối lượng phân tử 105 – 107. Nó được tổng hợp từ cây bằng một quá trình phức tạp của
carbonhydrate. Cấu trúc hóa học của cao su tự nhiên (cis-1,4-polyisoprene):
CH2C = CHCH2 – CH2C = CHCH2 = CH2C = CHCH2
CH3
CH3
CH3
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của mủ cao su
Thành phần
Phần trăm (%)
Cao su
35 – 40%.
Trang 10
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
Protein
2%
Quebrachilol
Xà phòng, acid béo
Chất vô cơ
Nước
1%.
1%
0,5%.
50 – 60%.
2.1.2. Quy trình chế biến mủ cao su
Phương pháp chế biến mủ cốm
Trong công nghệ này, mủ nước từ vườn cây sau khi được đánh đông bằng acid và
mủ đông vườn cây được đưa vào dây chuyền máy sơ chế để đạt kết quả sau cùng
là các hạt cao su có kích thước trung bình 3 mm trước khi đưa vào lò sấy. Cao su
sau khi sấy được đóng thành bành có trọng lượng 33,3 kg hay 35 kg tùy theo yêu
cầu của khách hàng. Phương pháp này cũng được sử dụng để chế biến cao su cốm
từ mủ đông phát sinh từ mủ skim.
Trang 11
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
Muû nöôùc vöôøn caây
Nöôùc pha loaõng
Boàn nhaän muû
Röûa
Axít foocmic/ acetic
Möông ñaùnh ñoâng
Serum/ röûa
Muû ñoângvöôøn
caây/ muû tôø
Boàn ngaâmröûa
Nöôùc röûa Maùy baêmbuùa
Caùn crep soá 1
Caùn crep soá 2
Caùn crep soá 3
Maùy caùn caét
Nöôùc thaûi
Nöôùc thaûi
Nöôùc thaûi
Nöôùc thaûi
Khí thaûi
Loø saáy
Nöôùc hoãn hôïp
cuûa nhaø maùy
Ñoùng baønh/ ñoùng goùi
Hình 2.1: Sơ đồ chế biến mủ cốm
Trang 12
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
•
Công đoạn xử lý nguyên liệu: mủ mới thu hoạch được chống đông bằng
ammonia, sau đó được đưa về xả vào bể chứa, trộn đều bằng máy khuấy. Tiếp
theo mủ nước được dẫn vào các mương đánh đông bằng các máng dẫn bằng
inox, ở đây mủ được làm đông nhờ axit acetic 5%.
•
Công đoạn gia công cơ học: mủ đông trong các mương đánh đông được đưa qua
máy cán, máy kéo, máy cán tạo tờ, máy cắt băm cốm để cuối công đoạn tạo ra
các hạt cao su cốm sau đó sẽ được rửa sạch trong hồ chứa mủ.
•
Công đoạn sấy: nhờ hệ thống bơm thổi rửa và hệ thống phân phối mủ tự động có
sàn rung để làm ráo nước và tạo độ xốp cho mủ, sau đó mủ được cho vào xe đẩy
để đưa vào lò sấy ở nhiệt độ 110 – 120 0C trong khoảng 90 phút thì mủ chín và
vận chuyển ra khỏi lò sấy.
Trang 13
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
•
Công đoạn hoàn thiện sản phẩm: mủ được quạt nguội, đem cân và ép bánh với
kích thước và trọng lượng theo tiêu chuẩn TCVN 3769 – 83 (33,3 kg mỗi bánh).
Các bánh cao su được bọc bằng bao PE và đưa vào kho trữ sản phẩm.
Hóa chất cho vào theo từng công đoạn mà chủ yếu là khâu đánh đông, khâu trộn
hóa chất:
•
•
NH3 chống đông và khử khuẩn.
Ở khâu trộn hóa chất thì tùy theo từng mùa, từng loại sản phẩm mà chủng loại,
thành phần, liều lượng cho vào thay đổi khác nhau, nhưng chủ yếu là: Na2S2O3
để chống oxi hóa, HNS giúp ổn định độ nhớt, Pepsin TMD nhằm cắt mạch phân
tử. Ngoài ra còn có Metabbisulfatnatri, Phenol, Canxiclorua…
Trang 14
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
•
Ở khâu đánh đông: CH3 – COOH, NaHS …
2.2. Thành phần và tính chất của nước thải chế biến mủ cao su
2.2.1. Thành phần nước thải
Trong chế biến cao su cốm, nước thải sinh ra ở các công đoạn khuấy trộn, làm đông
và gia công cơ học.
• Nước thải ra từ bồn khuấy trộn là nước rửa bồn và dụng cụ, là loại nước thải
chứa nồng độ chất ô nhiễm thấp với ít mủ cao su.
• Còn nước thải từ các mương đông tụ chứa một lượng lớn chất hữu cơ, có pH
thấp vì phần lớn là serum được tách ra khỏi mủ trong quá trình đông tụ và có
châm axit.
• Nước thải từ công đoạn gia công cơ học cũng chứa các chất ô nhiễm tương tự
nhưng ở nồng độ thấp hơn , có nguồn gốc từ nước rửa được phun vào khối cao
su trong quá trình gia công cơ học để loại bỏ tiếp tục serum, axit và các chất
bẩn.
2.2.2. Tính chất đặc trưng của nước thải
Trong quá tình chế biến mủ cao su, nhất là khâu đánh đông mủ (quy trình chế biến
mủ nước) các nhà máy chế biến mủ cao su thài ra một lượng lớn nước thải khoảng từ
600-1.800 m3 cho mỗi nhà máy với tiêu chuẩn sử dụng nước 20-30 m3/tấn DRC. Lượng
nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như acid acetic, đường,
protein, chất béo... Hàm lượng COD đạt đến 2.500-35.000 mg/l, BOD từ 1.500-12.000
mg/ đã làm hầu hết các nguồn nước, tuy thực vật có thể phát triển, nhưng hầu hết các loại
động vật nước đều không thể tồn tại. Bên cạnh việc gây ô nhiễm các nguồn nước (nước
ngầm và nước mặt), các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy kỵ khí tạo thành H2S và
mercaptan là những hợp chtấ không những không gây độc và ô nhiễm môi trường mà
chúng còn là nguyên nhân gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường và khu
dân cư khu vực.
Trang 15
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
Bảng 2.2: Thành phần hóa học của nước thải chế biến cao su (mg/l)
Khối từ mủ đông
Chỉ tiêu
(mg/l)
N hữu cơ
NH3 – N
NO3 –N
NO2 – N
PO4 – P
Al
8,1
40,6
Vết
KPHN
12,3
Vết
2-
SO4
10,3
4,1
Ca
Cu
Fe
Vết
2,3
K
48
Mg
Mn
Zn
8,8
Vết
KPHN
(Nguồn: Bộ môn chế biến, viện nghiên cứu cao su Việt Nam)
Nhận xét kết quả trên:
2-
Hai thành phần quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử ký: hàm lượng muối SO4 và
Ca2+. Khi hàm lượng 2 thành phần trên cao giảm hiệu quả xử lý.
Nguyên nhân:
Trang 16
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
o Trong nước thải cao su, khi qua giai đoạn phân hủy kỵ khí
2-
SO4
H2SO3 + H2S
2-
2-
o Trong giai đoạn hiếu khí, để oxy hóa một phân tử SO3 thành SO4 cần 2 phân tử
oxy. Điều này giảm hiệu quả xử lý trong bể sinh học hiếu khí.
o Hàm lượng muối hòa tan Ca2+ cao, tạo thành lớp màng chắn không cho sự vận
chuyển chất dinh dưỡng đến tế bào vi sinh vật.
2.3. Đánh giá về mức độ ô nhiễm môi trường của nhà máy chế biến cao su.
2.3.1 Các nguồn gây ô nhiễm từ nhà máy:
❖ Ô nhiễm nước:
Nước thải sinh hoạt: được thải ra từ quá trình giặt giũ, tắm rửa, vệ sinh của công
nhân ở nhà máy.
Nước thải công nghiệp: được thải ra từ các khâu sản xuất như đánh đông, cán, vắt,
ép…
❖ Ô nhiễm không khí:
Ô nhiễm mùi: Mùi trong nước thải thường gây ra bởi các khí được sản sinh trong
quá trình phân huỷ vật chất hữu cơ. Mùi rõ rệt nhất rong nước thải bị phân huỷ kỵ khí
thường là mùi cùa H2S, vốn là kết quả hoạt động của các vi khuẩn khử sunfat. Ngoài ra
H2S củng là kết quả của sự phân huỷ cả kỵ khí lẫn hiếu khí các axit amin có chứa lưu
huỳnh ở tạng thái khử.
Các axit béo bay hơi (VFA) là sản phẩm của sự phân huỷ do vi sinh vật, chủ yếu là
trong điều kiện kỵ khí, các lipid và phospholipid có trong chất ô nhiễm hữu cơ. Đây là
những axit hữu cơ mạch thẳng chứa các nguyên tử cacbon và 1một nhóm caboncyl. Công
thức tổng quát của các axít này là CnH2n+1COOH với số nguyên tử C từ 6 trở xuống. Các
VAF có số nguyên tử C từ 4 đến 6 (butyric, valeric, caproic) có mùi tanh hôi. Các amin
và các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh như các sunphua và mercaptan cũng có mùi đặc biệt
khó chịu thường gặp trong nước thải chứa chất ô nhiễm hữu cơ.
Khí thải từ buồng sấy: Do có sử dụng một lượng axit trong quá trình đánh đông, hơn
nữa lại được sấy ở nhiệt độ 110 – 11000C, một lượng hơi khí độc hại sẽ phát sinh trong
quá trình này. Thành phần chủ yếu là hơi axít và các loại hydrocacbon.
Các khí thải khác: Khí thải từ các phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu tới các cơ
sở sản xuất, phương tiện xếp dỡ và vận chuyển nội bộ trong cơ sở. Khi hoạt động như
vậy, các phương tiện vận tải với phương tiện tiêu thụ chủ yếu là xăng và dầu diezel sẽ
thải ra môi trường một lượng khói thải chứa các chất ô nhiễm không khí. Thành phần khí
Trang 17
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
thải chủ yếu là COx, NOx, SOx, cacbuahydro, aldehyde, bụi và quan trọng hơn cả là chì
nếu các phương tiện này có sử dụng nguyên liệu pha chì.
❖ Chất thải rắn:
Ở nhà máy chất thải rắn phát sinh trong quá trình hoạt động gồm có:
Rác sinh hoạt sinh ra do hoạt động sinh hoạt của công nhân trong nhà máy bao gồm:
thực phẩm, rau quả dư thừa, bọc nilon, giấy, lon, chai.
Chất thải rắn sinh ra do quá trình sản xuất bao gồm các loại mủ cao su phế thải, các
loại bao bì chứa hoá chất, phụ gia. Ngoài ra còn có các chất thải rắn là cắn bùn đất được
cô đặc lại ở các hố ga và từ hệ thống xử lý nước.
2.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm của nhà máy chế biến cao su.
Hiện nay, hiện trạng ô nhiễm môi trường tại các nhà máy sơ chế cao su đang là vấn
đề bức bách cần giải quyết kịp thời.
- Nước thải sơ chế cao su, sau thời gian tồn trữ vào khoảng 2 – 3 ngày, xảy ra hiện
tượng phân huỷ, oxy hoá ảnh hưởng xấu đến môi trường.
- Nước thải ra nguồn gây ô nhiễm trầm trọng đối với nguồn nước màu, nước đục,
đen ngôm, nổi ván lợn cợn, bốc mùi hôi thối nồng đặc.
- Hàm lượng chất hữu cơ khá cao, tiêu huỷ dưỡng khí cho quá trình tự huỷ, thêm
vào đó cao su đông tụ nổi ván lên bề mặt ngăn cản oxy hoà tan dẫn đến hàm lượng DO
rất bé, làm chết thuỷ sinh vật, hạn chế sự phát triển thực vật, nhất là ở những vị trí nước
tù độ nhiễm bẩn còn biểu hiện rõ rệt.
- Tại nguồn tiếp nhận nước thải, do quá trình lên men yếm khí sinh ra các mùi hôi
lan toả khắp vùng, gây khó thở, mêt mỏi cho dân cư, nước nguồn bị nhiễm bẩn không thể
sử dụng cho sinh hoạt.
2.4. Các phương pháp xử lý nước thải
Mục đích của xử lý nước thải:
Mục đích chính là loại bỏ bớt những chất ố nhiễm có trong nước thải đến mức độ chấp
nhận được theo tiêu chuẩn quy định. Mức độ xử lý tùy thuộc vào các yếu tố sau:
➢ Xử lý để tái sử dụng
➢ Xử lý để thải ra môi trường
Trang 18
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
Hầu hết nước thải được xử lý để thải ra môi trường, trong trường hợp này yêu cầu xử lý
phụ thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải và quy định của từng khu vực khác nhau.
➢ Phương pháp xử lý cơ học
➢ Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý
➢ Phương pháp xử lý sinh học
Các phương pháp và công trình thường được sử dụng trong xử lý nước thải cao su
Hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh có thể gồm một vài công trình đơn vị được trình bày
trong bảng sau:
Bảng 2.3: Các phương pháp xử lý nước thải cao su
Quy trình xử lý
Các công đoạn có thể áp dụng
Lọc qua song chắn rác hoạc lưới chắn
Lắng cát
Cơ học
Lắng cặn hữu cơ
Tách các tạp chất nổi
Làm thoáng
Lọc
Trung hoà
Oxy hoá và khử trùng…
Đông tụ và keo tụ
Hoá học và hoá lý Tuyển nổi
Hấp thụ và hấp phụ
Trao đổi ion
Các quá trình tách bằng màng
Các phương pháp điện hoá
Trang 19
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
- Các phương pháp hiếu khí
Xử lý nước thải trong các công trình tự nhiên
Xử lý nước thải trong các công trình nhân tạo
- Các phương pháp yếm khí
Sinh học
▪ Các công trình thường được áp dụng trong xử lý nước thải cao su.
2.4.1. Phương pháp cơ học
Trong nước thải thường chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng. Để tách các chất này
ra khỏi nước thải thường sử dụng các phương pháp cơ học như lọc qua song chắn rác
hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực ly tâm, và lọc. Tùy theo
kích thước tính chất lý hóa, nồng độ chất lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ cần
làm sạch mà lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp.
➢ Song chắn rác:
Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác. Tại đây, các thành
phần có kích thước lớn: lá cây, bao nilon, rác… được giữ lại. Nhờ đó tránh làm tắc
bơm, đường ống, kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho cả hệ
thống xử lý nước thải.
Song chắn rác đươc làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 45 –
60o nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75 – 85o nếu làm sạch bằng máy.
Vận tốc qua song chắn rác giới hạn trong khoảng 0,6 – 1 m/s. Vận tốc cực tiểu 0,4
m/s, vận tốc cực đại dao động 0,75 – 1 m/s.
Trang 20
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
Hình 2.2: Song chắn rác thủ công
➢ Bể lắng:
Nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải hoặc cặn được tao ra
từ quá trình keo tụ tao bông hay quá trình xử lý sinh học (bể lắng 2).
Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận
tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5 – 2,5 giờ.
Hình 2.3: Bể lắng ngang
Trang 21
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
Hình 2.4: Bể lắng 2
2.4.2. Phương pháp hóa học và hóa lý
➢ Trung hòa:
Nước thải chứa các acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa về pH
khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng cho công
nghệ tiếp theo. Để trung hòa nứơc thải chứa acid có thể sử dụng: NaOH,
KOH, Na2CO3, đômômít (CaCO3.MgCO3),… Việc lựa chọn phương pháp
trung hòa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ của nước thải, chế độ thải nước
và chi phí hóa chất sử dụng.
➢ Keo tụ:
Trong nguồn nước, một phần các hạt tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán,
kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1-10 µm. Các hạt này
không nổi cũng không tách do đó tương đối khó tách loại. Theo nguyên tắc,
các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút Vander Waals giữa
các hạt. Lực này có thể dính kết giữa các hạt ngay trong khi khoảng cáh giữa
chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm do chuyển động Brown và do tác
động của sự xáo trộn.
Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:
Al2(SO4)3, NaAlO2, FeCl3,…
Trang 22
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
Để tăng hiệu quả của quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các
chất trợ keo tụ. Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo
tụ, giảm thời gian keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo. Các chất trợ
keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các
ete, cellulose…
Hình 2.4: Bể kết tủa bông cặn
2.4.3. Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước
thải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô
nhiễm. Có thể chia làm hai loại:
➢ Phương pháp xử lý kỵ khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều
kiện không có oxy. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình phức tạp
tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian, có thể biểu diễn đơn
giản như sau:
Vi sinh vật
Chất hữu cơ → CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới
Xảy ra theo 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử
- Giai đoạn 2: Acid hóa
Trang 23
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
- Giai đoạn 3: Acetate hóa
- Giai đoạn 4: Methanne hóa
Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp
xúc kỵ khí (Anaerobic contact Process), quá trìnhxử lý bằng lớp bùn kỵ khí với
dòng nước đi từ dưới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB).
UASB: có đặc diểm 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.
➢ Phương pháp xử lý hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động
trong điều kiện cung cấp oxy liên tục.
Quá trình xử lý hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:
- Oxy hóa các chất hữu cơ:
CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + △H
- Tổng hợp tế bào mới:
CxHyOz + NH3 + O2 → Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2 - △H
- Phân hủy nội bào:
C5H7NO2 + O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± △H
Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân
tạo chia thành:
• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng chủ yếu sử dụng
để khử chất hữu cơ chứa cacbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm
thoáng, bể phản ứng…
• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật dạng dính bám như quá trình bùn
hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, đĩa sinh học…
Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng (Aerotank): quá trình phân hủy xảy ra
khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Việc sục khí nhằm đảm
bảo các yêu cầu cung cấp đủ lương oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng
thái lơ lửng. Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng 2 không được nhỏ hơn 2
mg/l. Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào:
• Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật, tỷ
lệ F/M.
• Nhiệt độ
• Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật
Trang 24
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
• Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất
• Lượng các chất cấu tạo tế bào
• Hàm lượng oxy hòa tan
Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệ
thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ
không quá 25 mg/l; pH = 6,5 - 8,5; nhiệt độ 6℃ < t℃ < 37℃.
Hình 2.6: Bể Aerotank
Trang 25
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG
3.1Thành phần nước thải đầu vào
Bảng 3.1: Thành phần nước thải đầu vào
QCVN
01:2008
Thông số
Đầu vào
Đơn vị
m3/ngày
Lưu lượng trung bình (Qtb)
1500
-
đêm
Tổng rắn lơ lửng (SS)
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)
Nhu cầu oxy hóa học (COD)
1600
7000
10000
160
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
-
100
50
80
Nồng độ Nitơ tổng (Ntổng
)
30
Nồng độ Photpho tổng (Ptổng
)
90
6
pH
5,6
6 – 9
Lưu lượng nước thải cần xử lý là 1500m3/ngày đêm. Nước thải sau khi xử lý phải đạt
theo QCVN 01:2008 đối với nước thải công nghệp để thải ra môi trường.
3.2. Đề xuất phương án xử lý
3.2.1. Cơ sở để lựa chọn phương án xử lý
Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau đây:
• Công suất của trạm xử lý
• Thành phần và đặc tính của nước thải
• Mức độ cần thiết xử lý nước thải
• Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng
• Phương pháp sử dụng cặn
• Khả năng tận dụng các công trình có sẵn
• Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý
• Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì
• Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác.
Trang 26
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
3.2.2. Sơ đồ công nghệ
Chú thích
NƯỚC THẢI
Nước thải
Rác
Vận chuyển
Song chắn rác
Rác
Bùn
Khí
Bể chứa mủ
thu hồi
Bể thu gom
Bể tách mủ
Nước bùn tuần hoàn
Bể khuấy
trộn
Bể keo tụ tạo bông
Bể lắng
Bùn thải
Máy thu khí
methan
Bể UASB
Bùn tuần hoàn
Máy thổi khí
Bể Aerotank
Bể lắng 2
Bể chứa bùn
Bể nén bùn
Máy ép bùn
Hồ tùy nghi
Hồ hoàn thiện
MÔI TRƯỜNG
Trang 27
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
3.2.3. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
Nước thải trong quá trình sản xuất của nhà máy được thu gom qua hệ thống mương
thu gom có đặt song chắn rác và được dẫn đến bể thu gom để tránh làm hư hại bơm ở
công trình phía sau.. Tại đây nước thải được bơm lên bể tách mủ, nước thải nhà máy chế
biến cao su có hàm lượng mủ cao su lớn vì thế trước tiên cần cho qua bể gạn mủ rồi mới
đến bể gom để loại bỏ một phần mủ cao su và các chất dạng lơ lửng. Do thời gian lưu
nước thải trong bể tách mủ rất dài nên có khả năng điều hòa nồng độ chất ô nhiễm có
trong nước thải (thay cho bể điều hòa), tại bể nồng độ chất rắn lơ lửng giảm rất nhiều.
Nước thải đưa qua bể keo tụ - tạo bông, mục tiêu của quá trình keo tụ là đưa các hoá chất
vào trạng thái phân tán đều trong mối trường nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo
điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng. Việc này được
thực hiện bằng cách khuấy trộn để tạo ra các dòng chảy rối trong nước. Các cặn lơ lửng
gắn kết với nhau, nước thải đưa qua bể lắng ngang bùn được đưa ra bể nén bùn. Tiếp sau
đó nước thải tiếp tục được bơm qua bể kị khí (bể UASB). Tại bể UASB, quá trình phân
huỷ chất hữu cơ xảy ra nhờ hệ vi sinh vật kị khí. Do đó, nồng độ BOD chứa trong nước
thải giảm xuống, nhằm tạo điều kiện cho bể Aerotank tiếp theo hoạt động hiệu quả hơn.
Ở bể sinh khí mêtan được thu lại bằng máy thu khí. Nước thải từ bể UASB sẽ tự chảy vào
bể xử lý sinh học hiếu khí (bể Aerotank). Tại đây nước thải được bổ sung thêm một
lượng bùn vi sinh được tuần hoàn từ bể lắng 2, và trong nước thải xảy ra hiện tượng phân
hủy các chất hữu cơ bởi vi sinh vật hiếu khí. Đồng thời một lượng không khí được cấp
vào bể thông qua hệ thống phân phối khí đặt dưới đáy bể, nhằm tăng hiệu quả xử lý.
Nước thải sau khi đã xử lý trong bể Aerotank sẽ được dẫn đến bể lắng 2. Nhiệm vụ của
bể lắng đợt 2 là giữ các màng vi sinh vật lại bể dưới dạng cặn lắng. Tại đây, bùn sinh học
sẽ lắng xuống dưới đáy bể, một phần bùn hoạt tính được bơm tuần hoàn về bể Aerotank
để bổ sung lượng sinh khối và một phần dư sẽ được đưa vào bể mêtan, nhằm mục đích
tận dụng lượng khí thu được từ quá trình phân hủy bùn kị khí. Sau đó qua hồ tùy nghi, hồ
hoàn thiện nước thải sau khi qua các công trình trên vẫn còn nitơ và có mùi hôi gây ra bởi
các khí được sinh ra trong quá trình phân huỷ vật chất hữu cơ. Vì vậy cần tiếp tục cho
qua hồ hoàn thiện để xử lý nitơ và mùi.
Sau đó nước được dẫn qua bể khử trùng để loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh, đồng hải sau
khi qua bể khử trùng phải đạt quy chuẩn: QCVN 01: 2008 loại B trước khi xả vào nguồn
tiếp nhận. Hoá chất khử trùng tại bể khử trùng là (Ca (OCl)2).
Bùn sinh ra từ bể tuyển nổi, bể Aerotank và bể lắng 2 sẽ được thu gom tập trung
vào bể chứa bùn, sau đó được cho qua bể nén bùn nhằm tăng hàm lượng TS để tăng hiệu
quả tách nước ở giai đoạn ép bùn. Bùn khô sau xử lý được dùng làm phân bón.
Trang 28
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1. SONG CHẮN RÁC
❖ Chức năng:
Có nhiệm vụ tách rác và các tạp chất thô có kích thước lớn ở trong nước thải, tạo điều
kiện cho các công trình xử lý ở phía sau. Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh được hiện
tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng bơm do rác gây ra.
Q = 1500m3/ngày đêm = 62,5m3/h = 0,0174 (m3/s)
❖ Tính toán mương dẫn:
Q
Diện tích mặt ướt Wm: Wm
=
V
Vận tốc chuyển động nước thải trước song chắn rác (SCR):
푣 = 0,4 ÷ 1( 푚/푠)
Ta chọn
푣 = 0,6 (푚/푠)
0,0174
0,6
푄
=> Wm
m2
= 0,029
= =
푣
Chiều rộng của mương B:
퐵 = 0,3m
Chiều sâu mực nước trong mương dẫn
0,029
= 0,097 (푚)
0,3
푊
푚
h =
푚
=
퐵
❖ Tính toán song chắn rác:
Số khe hở song chắn rác:
푄×푘0
푛 =
푙×h푙×푣
Trong đó:
k=1,05 (hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác).
Trang 29
Tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su mủ cốm
GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu
: chiều sâu của lớp nước ở SCR = chiều sâu mực nước mương
h = h = 0,097 (m)
l
m
dẫn hm.
Chọn
khoảng cách giữa các khe hở.
l = 0,016 (m)
푄×푘
0,017×1,05
.
= 19,62 khe
0,016×0,097×0,6
표
Vậy :
푣 =
=
푙××h ×푣
푙
Chọn 20 khe
Số thanh chắn : n-1=20-1=19 (thanh)
Tính chiều rộng của SCR B :
퐵 = 푠(푛 ― 1) +(푙 × 푛)
푠
s
Trong đó bề dày của thanh chắn s: thường lầy 0,008(m)
퐵 = 푠 × (푛 ― 1) + 푙 × 푛 = 0,008(20 ― 1) + 0,016 × 20 = 0,472 (푚)
푠
Chiều dài xây dựng của phần mương đặt SCR:
Trong đó:
퐿 = 퐿 + 퐿 + 퐿 +1
1
2
푠
➢ L1 là chiều dài đoạn kên mở rộng trước song chắn rác
퐵 ― 퐵
0,472 ― 0,3
푠
푚
➢
퐿 =
=
= 0,24 (푚)
1
2푡푔휇
2푡푔20
➢ µ:góc nghiêng mở rộng µ chọn 20o
퐿
퐿 = 1 = 0,12 (푚)
➢ L chiều dài đoạn thu hẹp sau SCR :
2
2
2
퐻
➢ L : chiều dài mỗi đoạn thanh
퐿 =
푠
0 = 0,7
s
푠푖푛60
Vậy L=L1+L2+Ls=0,24+0,12+17=17,36(m)
❖ Tổn thất áp lực qua SCR:
2
4/3
푠
푣
h = 훽 × 푣 × ( )
푠
×
× sin 휃 (푚)
푙
2푔
Trong đó:
0
0
∅
(vớt rác thủ công, quy phạm 45-60 ).
= 60
Trang 30
Tải về để xem bản đầy đủ
73 trang
26/12/2024
390
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Xử lý nước thải nhà máy chế biến mũ cao su", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- luan_van_xu_ly_nuoc_thai_nha_may_che_bien_mu_cao_su.docx
