Download miễn phí Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất đường Nông Cống – Thanh Hoá, công suất 1500 tấn mía/ngày
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG I 5
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT ĐƯỜNG, NHỮNG VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ 5
I.1. Sơ lược về sản xuất và tiêu thụ đường 5
I.1.1. Sơ lược về sản xuất và tiêu thụ đường trên thế giới 5
I.1.2. Sơ lược về sản xuất và tiêu thụ đường ở Việt Nam 7
I.2. Các vấn đề môi trường của ngành đường 9
I.2.1. Ô nhiễm môi trường nước do nước thải nhà máy đường 9
I.2.2. Những giải pháp không chế ô nhiễm môi trường trong công nghệ sản xuất đường 11
I.2.2.1. Những cách tiếp cận chung: 11
I.2.2.2. Các cách tiếp cận trong công nghệ sản xuất mía đường: 12
I.3. Cơ sở lý thuyết các quá trình xử lý nước thải nhà máy đường 12
I.3.1. Nguyên lý chung của quá trình oxy hoá sinh hoá 13
I.3.2. Cơ sở lý thuyết quá trình phân huỷ yếm khí 14
I.3.2.1. Cơ chế phân huỷ yếm khí : 15
I.3.2.2. Các dạng xử lý yếm khí thường được sử dụng 17
1). Hồ yếm khí: 17
2). Các dạng thiết bị xử lý yếm khí 18
I.3.3. Cơ sở lý thuyết quá trình hiếu khí 18
I.3.3.1. Cơ chế quá trình, tác nhân và các yếu tố ảnh hưởng 19
I.3.3.2. Các dạng xử lý hiếu khí thường sử dụng 24
I.4. Các công nghệ xử lý nước thải đã được áp dụng để xử lý nước thải nhà máy đường 26
I.4.1. Các phương án xử lý nước thải sản xuất đường mía trên thế giới 26
I.4.2. Các phương án xử lý nước thải nhà máy đường mía ở Việt Nam 29
CHƯƠNG II 30
GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG NÔNG CỐNG-THANH HOÁ 30
II.1. Lịch sử phát triển của nhà máy đường Nông Cống – Thanh Hoá 30
II.2. Công nghệ sản xuất đường của nhà máy đường Nông Cống 31
II.2.1. Nguyên liệu cho sản xuất đường 31
II.2.2 Sơ đồ dây chuyên sản xuất và thuyết minh 32
II.3. Các dạng chất thải, nguồn phát sinh và đặc trưng của chất thải nhà máy đường mía Nông Cống – Thanh Hoá 36
CHƯƠNG III 41
LỰA CHỌN CÁC CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG NÔNG CỐNG-THANH HOÁ 41
III.1. Lựa chọn phương án xử lý nước thải cho nhà máy đường Nông Cống 41
III.1.1. Xử lý sơ bộ 41
III.1.2. Xử lý thứ cấp 41
III.1.3. Xử lý bổ sung 42
Tài liệu tham khảo 44
http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-do_an_thiet_ke_he_thong_xu_ly_nuoc_thai_nha_may_san_xuat_duo_jvf66SlKTo.png /tai-lieu/do-an-thiet-ke-he-thong-xu-ly-nuoc-thai-nha-may-san-xuat-duong-nong-cong-thanh-hoa-cong-suat-1500-tan-miangay-87589/ Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn. Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải. Dựa trên quá trình hô hấp của các vi sinh vật sử dụng trong quá trình xử lý, có thể chia phương pháp xử lý này thành hai loại như sau:
Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí (sử dụng vi sinh vật hô hấp hiếu khí hay hô hấp tuỳ tiện).
Phương pháp xử lý sinh học yếm khí (sử dụng vi sinh vật hô hấp yếm khí hay hô hấp tuỳ tiện).
I.3.1. Nguyên lý chung của quá trình oxy hoá sinh hoá
Quá trình oxy hoá sinh hoá thực hiện được khi các chất hữu cơ hoà tan, các chất keo va phân tán nho trong nước thải được di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật. Quá trình xử lý nước thải hay còn gọi là quá trình thu hồi các chất bẩn từ nước thải và việc vi sinh vật hấp thụ các chất bẩn đó bao gồm ba giai đoạn sau:
Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử.
Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán do sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào.
Quá trình chuyển hoá các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng.
3 giai đoạn này quan hệ rất chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hoá các chất đóng vai trò chính trong quá trình xử lý nước thải.
Phương trình tổng quát các phản ứng tổng của quá trình oxy hoá sinh hoá ở điều khiện hiếu khí có dạng như sau:
(1)
(2)
CxHyOzN : là các chất hữu cơ trong nước thải
C5H7NO2 : là công thức theo tỷ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào vi sinh vật.
∆H : là năng lượng
Phản ứng (1) là phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào, còn phản ứng (2) là phản ứng tổng hợp để xây dựng tế bào. Lượng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là tổng BOD của nước thải.
Nếu tiếp tục tiến hành quá trình oxy hoá thì khi không đủ chất dinh dưỡng, quá trình chuyển hoá các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng oxy hoá chất liệu tế bào (tự oxy hoá):
Tổng lượng oxy tiêu tốn cho bốn phản ứng trên gần gấp hai lần lượng oxy tiêu tốn của hai phản ứng đầu. Từ các phản ứng này có thể thấy rõ sự chuyển hoá hoá học là nguồn năng lượng cần thiết cho các vi sinh vật.
I.3.2. Cơ sở lý thuyết quá trình phân huỷ yếm khí
Phương pháp này được sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng BOD và hàm lượng cặn lơ lửng lớn (BOD > 1800 mg/l , SS ≥ 300 – 400 mg/l), dựa vào các quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ của vi sinh vật hô hấp yếm khí hay tuỳ tiện.
Xử lý yếm khí nước thải có nhiều ưu điểm như sau:
Có thể xử lý được nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm rất cao và có khả năng phân huỷ được các chất hữu cơ có phân tử lượng lớn, phức tạp mà phương pháp hiếu khí không xử lý được.
Lượng bùn dư sinh ra ít.
Giá thành rẻ.
Sản phẩm của quá trình xử lý này là khí sinh học (Biogas) thành phần chủ yếu là CH4 và CO2 có thể dung làm nhiên liệu.
Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đó cũng có các nhược điểm:
Thời gian lưu của nước thải trong thiết bị lâu, nên chi phí ban đầu cho xây dựng cơ bản khá cao.
Thời gian ổn định công nghệ dài.
Hiệu quả xử lý chỉ đạt 80 đến 90%.
Quy trình vận hành tương đối phức tạp.
Nếu thiết bị hở khí thoát ra gây ô nhiễm môi trường không khí.
I.3.2.1. Cơ chế phân huỷ yếm khí :
Về cơ bản có thể chia quá trình phân huỷ yếm khí các chất ô nhiễm hữu cơ thành 3 giai đoạn chính:
1. Giai đoạn thủy phân
Trong công đoạn này các thành phần chất hữu cơ không tan hay tan ít (có phân tử lượng lớn như protein, lipit, polysacarit, pectin ... ) được chuyển hoá thành các sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn và phần lớn đều tan. Các chất hữu cơ này sẽ được sử dụng làm cơ chất trong các hoạt động của VSV trong các công đoạn sau.
2. Giai đoạn lên men các axit hữu cơ
Các hợp chất hữu cơ đơn giản sản phẩm của quá trình thuỷ phân, các chất béo, polysacarit, protein ... sẽ được lên men thành các ãit hữu cơ như: acetic, lactic, propionic, butyric, ... và các chất khí như: H2 , H2S, NH3 và một lượng nhỏ CH4. Thành phần và tính chất của các sản phẩm phụ thuộc nhiều vào bản chất, thành phần của các chất ô nhiễm có trong nước thải, phụ thuộc vào khu hệ VSV cũng như vào điều kiện môi trường của quá trình hoạt động (pH, nhiệt độ, ... ).
Cơ chế của quá trình tạo axits trong phân huỷ yếm khí được chia làm hai dạng chính. Theo Gunnerson và Stucke (1986):
Chuyển hoá trực tiếp cơ chất đến axit acetic:
+ Lên men tạo axit acetic:
(Glucoza)
+ Phân cắt axit béo phân tử lượng lớn bằng phản ứng oxy hoá khử kèm thuỷ phân:
Lên men các axit hữu cơ và các chất trung tính khác như etanol, propanol, aceton, ...
Trong quá trình lên men các axit hữu cơ, các axit amin sẽ được khử amin bằng quá trình khử hay thuỷ phân để tạo NH3 và NH4-, một phần sẽ được VSV sử dụng để tạo sinh khối, phần còn lại thường tồn tại dưới dạng NH4- có thể gây ức chế quá trình phân giải yếm khí.
3. Giai đoạn tạo khí CH4
Các sản phẩm hữu cơ thu được từ giai đoạn lên men sẽ được khí hoá nhờ các vi khuẩn methan hoá được gọi chung là vi khuân Methanogens. Các vi sinh vật này có đặc tính chung là chỉ hoạt động trong môi trường yếm khí nghiêm ngặt. Tốc độ sinh trưởng và phát triển của chúng chậm hơn nhiều so với tốc độ sinh trưởng của các vi sinh vật khác.
Khí methan được hình thành chủ yếu theo hai cơ chế: Decacboxyl hoá và khử CO2. Phương trình tổng quát quá trình phân huỷ yếm khí tạo CH4 được biểu diễn thông qua biểu thức:
Nhưng trong thực tế cơ chất không được chuyển hoá trực tiếp đến CH4 và CO2 mà phải qua giai đoạn axit hoá.
Tạo khí Methan bằng decacboxyl hoá:
Không chỉ axit acetic được decacboxyl hoá tạo Methan mà cả các axit bay hơi khác cuãng như các chất trung tính đều có thể được decacboxyl.
Từ acetat CH 3-COOH CH4 + CO2 + E
Từ propionat 4CH3-CH2-CÔH 7CH4 + 5CO2 + E
Từ Butyrat 2CH3-(CH2)2-COOH 5CH4 + 3CO2 + E
Từ Etanol CH 3-CH2OH 3CH4 + 3CO2 + E
Từ Aceton CH3-CO-CH3 2CH4 + CO2 + E
70% khí Methan được hình thành theo cơ chế này
Tạo khí Methan bằng khử CO2 : có thể theo các cơ chế sau:
Khử CO2 bằng H2 theo cơ chế:
CO2 + 4H3 CH4 + 2H2O
Khử CO2 bằng phản ứng oxy hoá khử:
8NADH+
8NAD
CO2
CH4 + 2H2O
30% khí Methan được hình thành theo cơ chế này.
Các vi sinh vật trong phân huỷ yếm khí thường dùng để phân huỷ yếm khí tạo khí Methan là nhưng vi sinh vật sau: (Bảng I.7 )
Bảng I.7. Vi sinh vật phân huỷ yếm khí tạo khí Methan
Giai đoạn thuỷ phân
Giai đoạn axit hoá
Giai đoạn Methan hoá
Bacillus
Clostridium
Lactobacillen
Pseudomonas
Bacteroides
Enderobacterie
Syntrophotacter
Wolonii
Syntrophomonas
Wolfei
Syntrophus
Methanobacterium (que dài)
Methanobrevibacter(que ngắn)
Methanococcus (dạng hình cầu)
Methanópỉillum (dạng sợi)
Methanosarcina (dạng hình cầu)
Methanobacillú
Methanobacthrix
I.3.2.2. Các dạng xử lý yếm khí thường được sử dụng
1). Hồ yếm khí:
Hồ yếm khí sử dụng các vi sinh vật hô hấp yếm khí hay tuỳ tiện để làm sạch nước thải. Hồ được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp có độ ô nhiễm lớn (BOD5 > 180mg/l) [19]. Tuy nhiên hiệu xất xử lý của hồ không lớn lắm (khoảng 70%). Trong các hồ yếm khí thông thường, để đạt yêu cầu về dòng ra của nước thải, thời gian lưu thường phải lớn từ 20 đến 80 ngày do các điều kiện bên ngoài tác động đến như nhiệt độ, pH, tải trọng BOD5, ... khó đạt tối ưu. Khi thiết kế một hồ yếm khí cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Hồ cần có độ sâu lớn (>2,5m) để giữ nhiệt vào mùa đông và đảm bảo yêu cầu yếm khí cao.
- Hồ phải quy hoạch xa khu dân cư (1500-2000m) để không gây ảnh hưởng đến nước mặt và nước ngầm trong khu vực.
- Cửa tiếp nhận nước thải vào hồ nên đặt chìm ở vị trí thích hợp để đảm bảo phân bố đều nước thải vào hồ.
- Dung tích hồ phụ thuộc vào hàm lượng các chất ô nhiễm, thời gian lưu của nước và nhiệt độ xử lý.
2). Các dạng thiết bị xử lý yếm khí
a). Thiết bị yếm khí tiếp xúc
Thiết bị gồm hai bộ phận: thiết bị lên men yếm khí và thiết bị lắng. Thiét bị lên men được trang bị môtơ khuấy vận hành liên tục. Nước thải sau xử lý được đưa qua thiết bị lắng để tách bùn và bùn lại được tuan hoàn trở lại thiết bị yếm khí.
Thiết bị có nhược điếm là dung tích thiết bị lớn, cần thiết có thiết bị lắng và nhu câu năng lượng cao.
b). Bể UASB (Upflow Anearobic Sludge Blanket)
Nước thải được đưa vào bể từ dưới lên. Ở đáy bể có một lớp đệm có chứa các vi sinh vật, chúng thuỷ phân các chất hữu cơ phân tử lượng lớn. Quá trình thuỷ phân và lên men axit hữu cơ xảy ra ở vùng đệm này. Sự lên men tạo khí sinh học xảy ra ở lớp nước phía trên. Phía trên của bể có kết cấu để tách 3 pha: rắng-lỏng-khí.
- Khí thoát ra ở phễu thu khí
- Bùn được lắng lại nhờ vách ngăn bùn
- Nước sau xử lý chảy tràn sau khi được tách pha rắn (bùn)
Do khí biogas thu được là hỗn hoẹp khí dễ cháy nên khi thiết kế xây dựng phải cách xa khu dân cư và các công trình quan trọng ít nhất 40m về cuối hướng gió[18]. Nhìn chung, bể UASB có kết cấu đơn giản, hoạt động ổn định và không tốn năng lượng. Tuy nhiên với nước thải có tải trọng BOD cao (>15g/l) thời gian lưu sẽ lớn[19].
I.3.3. Cơ sở lý thuyết quá trình hiếu kh...
