PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1 - HÌNH ẢNH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NUỚC THẢI
PHỤ LỤC 2- TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
PHỤ LỤC 3 - DỰ TOÁN KINH KẾ
PHỤ LỤC 4 - TÁI SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC THAY THẾ DẦU FO
PHỤ LỤC 1 - HÌNH ẢNH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NUỚC THẢI
A. HÌNH ẢNH
A.1 Hình ảnh thí nghiệm Jartest
Hình PL-2. Thí nghiệm Jartest xác định lượng PAC tối ưu tại pH 5
Hình PL-3. Mẫu nước thải trước và sau keo tụ bằng PAC
Hình PL-4. PAC
Hình PL-1. Thí nghiệm Jartest xác định lại pH tối ưu với PAC tối ưu
A.2 Hình ảnh về các công trình XLNT hiện hữu tại công ty
Hình PL-6. Mẫu nước thải trước và sau keo tụ bằng phèn nhôm
Hình PL-7. Lọc parabol
Hình PL-8. Rác được giữ lại ở lọc parabol
Hình PL-5. Thí nghiệm Jartest xác định pH tối ưu với phèn nhôm
Hình PL-12. Hồ 1
Hình PL-11. Luới chắn rác thô
Hình PL-13. Hồ 2
Hình PL-14. Hồ 3
Hình PL-15. Hồ 4
Hình PL-16. Hồ 5
Hình PL-9. Bể chứa nước Hình PL-10. Bể lắng cát hiện hữu
B. THÍ NGHIỆM JARTEST
B.1 Thời gian , địa điểm và đối tượng
Thời gian : từ 15 / 04 / 2009 đến 15 / 05/ 2009.
Địa điểm : phòng thí nghiệm khoa Môi trường và Tài nguyên.
Đối tượng : nước thải sản xuất tinh bột sắn từ cử sắn tươi.
B.2 Phương pháp thí nghiệm Jartest
- Lắng trong 30 phút.
- Lấy mẫu nước trong phân tích COD và độ đục.
- Giá trị pH tối ưu được xem xét từ khả năng xử lý COD.
Thí nghiệm xác định lượng phèn tối ưu:
- Lấy 800ml mẫu nước vào các cốc.
- Cho vào các cốc lượng phèn khác nhau với độ lệch về lượng cách đều nhau.
- Dùng NaOH chỉnh pH về giá trị pH tối ưu xác định từ thí nghiệm pH tối ưu.
- Chế độ khuấy tương tự như thí nghiệm xác định pH tối ưu.
- Để lắng trong 30 phút.
- Phân tích COD và SS phần nước trong thu được sau quá trình lắng.
- Xác định hàm lượng phèn tối ưu.
B.4 Kết quả thí nghiệm keo tụ
Mẫu 1 (mẫu nước thải được lấy tại Khiết Tâm – Thủ Đức, ngày 28/04/09)
Tính chất của nước thải như sau:
COD = 6336 (mg/L), SS = 940 (mg/L), độ đục = 1190 (NTU), pH = 4,1
a. Keo tụ với phèn nhôm
Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu lần một
Quá trình keo tụ khi sử dụng lượng phèn nhôm cố định là 500 (mg/L) và thay đổi
giá trị pH lần lượt 5, 6, 7, 8, 9. Lượng phèn nhôm đã được test trước.
Bảng PL-1: Kết quả thí nghiệm Jartest xác định pH tối ưu lần 1
pH 5 6 7 8 9
NaOH (mg/L) 50 225 275 300 375
Phèn nhôm (mg/L) 500 500 500 500 500
Độ đục (NTU) 893 262 167 202 690
Hiệu suất (%) 25 78 86 83 42
COD (mg/L) 5702 4245 3041 3421 5386
Hiệu suất (%) 10 33 52 46 15
Nhận xét: Theo hình PL-17, phèn nhôm đạt hiệu hiệu quả xử lý độ đục và COD cao
trong khoảng pH = 7 – 8. Tại pH = 7, độ đục của nước thải giảm còn 167 (NTU), đạt
hiệu suất 86%, COD của nước thải thải giảm còn 3041 (mg/L), đạt hiệu suất 52%. Vậy
Hiệu suất (%) 37 49 84 77 69
Nhận xét: Theo hình PL-19, tại pH = 7, cho hiệu quả xử lý COD và SS của nước
thải lần lượt là 61% và 84%, đạt hiệu suất cao nhất. Vậy hàm lượng phèn nhôm = 562,5
(mg/L) và pH = 7 là các giá trị tối ưu.
b. Keo tụ với PAC
Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu lần một
Hình PL-19. Hiệu suất khử COD và SS theo pH với lượng phèn tối ưu
Quá trình keo tụ khi sử dụng lượng PAC cố định là 437,5 (mg/L) và thay đổi giá
trị pH lần lượt 4, 5, 6, 7, 8, 9. Lượng PAC đã được kiểm tra trước.
Bảng PL- 4: Kết quả thí nghiệm Jartest xác định pH tối ưu
pH 4 5 6 7 8 9
NaOH (mg/L) 12,5 50 225 275 300 375
PAC (mg/L) 437,5 437,5 437,5 437,5 437,5 437,5
Độ đục (NTU) 952 60 285 476 571 749
Hiệu suất (%) 20 95 76 60 52 37
COD (mg/L) 5449 2281 3168 4625 4752 4879
Hiệu suất (%) 14 64 50 27 25 23
Nhận xét: Theo hình PL-20, tại pH = 5 cho hiệu quả xử lý độ đục và COD của
nước thải là cao nhất, độ đục giảm còn 60 (NTU), đạt hiệu suất 95%, COD của nước
thải giảm còn 2281 (mg/L), hiệu quả xử lý COD đạt 64%. Vậy pH = 5 là pH tối ưu
Kết quả thí nghiệm xác định lượng PAC tối ưu với pH = 5
Quá trình keo tụ với giá trị pH cố định 5 và lượng PAC thay đổi lần lượt là 375;
437,5; 500; 562,5 và 625 (mg/L).
Bảng PL-5: Kết quả thí nghiệm Jatest xác định lượng PAC tối ưu
pH 5 5 5 5 5
NaOH(mg/L) 50 50 50 50 50
PAC (mg/L) 375 437,5 500 562,5 625
COD (mg/L) 4752 2028 2281 2598 4308
NaOH cần châm vào để nâng pH (mg/L) 50 275
Lượng tối ưu (mg/L) 437,5 536,5
Lượng NaOH cần sử dụng để nâng pH trong
1 ngày ứng với 2400 m
3
nước
thải, (kg/m
3
)
120 660
Lượng hóa chất cần sử dụng để keo tụ trong 1
ngày ứng với 2400 m
3
nước
thải, (kg/ngày)
1050 1287,6
Hiệu suất xử lý độ đục (%) 95 86
Hiệu suất xử lý COD (%) 68 61
Hiệu suất xử lý SS (%) 87 84
Qua bảng PL-7 ta thấy PAC tối ưu hơn phèn nhôm. Các số liệu trên được tham
khảo để lựa chọn hiệu suất xử lý cũng như tính toán hóa chất trong đề tài.
Chọn PAC làm hóa chất keo tụ để XLNT sản xuất tinh bột sắn trong đề tài
Mẫu 2 (mẫu nước thải được lấy tại Tam Bình – Thủ Đức, ngày 07/05/09).
Tính chất của nước thải như sau:
COD = 7080 (mg/L), SS = 1290 (mg/L), độ đục = 1315 (NTU), pH = 4,45.
Mẫu nước thải này được làm thí nghiệm Jartest với PAC để xác định lại hiệu suất
khử COD và SS đối với nước thải sản xuất tinh bột sắn.
Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu lần một
Hình PL-23. Hiệu suất khử độ đục và COD theo pHNhận xét: Theo hình PL-24, hàm lượng PAC đạt hiệu quả xử lý cao nhất trong
khoảng 437,5 (mg/L) đến 562,5(mg/L), tuy ta tăng lượng PAC lên nhưng hiệu quả xử lý
không tăng mà còn giảm. Tại hàm lượng PAC = 437,5 (mg/L) nồng độ COD của nước
thải giảm còn 2478 (mg/L), đạt hiệu quả xử lý 65%, và SS giảm còn 142 (mg/L), đạt
hiệu quả xử lý 89%. Vậy hàm lượng PAC = 437,5 (mg/L) là tối ưu.
4.3. Kết quả thí nghiệm xác định lại pH tối ưu lần hai với lượng PAC tối ưu là 437,5
(mg/L)
Quá trình keo tụ khi sử dụng lượng PAC cố định là 437,5 (mg/L) và thay đổi giá
trị pH lần lượt 4; 4,5; 5; 5,5 và 6.
Bảng PL-10: Kết quả thí nghiệm Jatest xác định lại pH tối ưu với lượng PAC tối ưu
pH 4 4,5 5 5,5 6
NaOH (mg/L) 12,5 31,25 50 125 200
PAC (mg/L) 437,5 437,5 437,5 437,5 437,5
COD (mg/L) 6301 3682 2478 2974 5027
Hiệu suất (%) 11 48 65 58 29
SS (mg/L) 1071 464 142 310 774
Hiệu suất (%) 17 64 89 76 40
Nhận xét: Theo hình PL-25, tại pH = 5, cho hiệu quả xử lý COD và SS của nước
thải lần lượt là 65% và 89%, đạt hiệu suất xử lý cao nhất. Vậy hàm lượng PAC = 437,5
(mg/L) và pH = 5 là các giá trị tối ưu.
Hình PL-25: Hiệu suất khử COD và SS theo pH với lượng PAC tối ưu
Kết luận:
− Lượng NaOH cần sử dụng để nâng pH lên 5 là:
6
10 0,4 10 2400
120( / )
3 3
1050
10,5( / ày) 0,42( / )
100
m ng m h= = =
Chọn 2 bơm MC-421 (1 hoạt động, 1 dự phòng) định lượng dung dịch phèn PAC
(Q = 0,42 m
3
/h, N = 0,37 kW).
Tính toán bơm châm dung dịch NaOH 10%
Lượng NaOH cần châm vào là 120 (kg/ngày)
Nồng độ NaOH sử dụng = 10% = 100 (kg/m
3
)
Dung dịch NaOH cung cấp
3 3
120
1,2( / ày) 0,05( / )
100
m ng m h= = =
Chọn 2 bơm MC-101 (1 hoạt động, 1 dự phòng) định lượng dung dịch NaOH (Q
= 0,05 m
3
/h, N = 0,2 kW)
C. CÁC PHƯƠNG PHÁP XLNT
C.1 Xử lý cơ học:
Xử lý cơ học gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không
thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó. Xử lý cơ học nhằm tách các chất lơ lửng,
chất rắn dễ lắng ra khỏi nước thải, cặn có kích thước lớn loại bỏ bằng song chắn rác.
Cặn vô cơ (cát, sạn, mảnh kim loại…) được tách ra khi qua bể lắng cát. Xử lý cơ học
Bể lắng đợt 1: có chức năng loại bỏ các chất rắn lắng được mà các chất này có
thể gây nên hiện tượng bùn lắng trong nguồn tiếp nhận, tách dầu, mỡ hoặc các chất nổi
khác, giảm tải trọng hữu cơ cho công trình xử lý sinh học phía sau. Bể lắng đợt 1 khi
vận hành tốt có thể loại bỏ 50
÷
70% SS, và 25
÷
40% BOD
5
. Hai thông số thiết kế
quan trọng cho bể lắng là tải trọng bề mặt (32
÷
45 m
3
/m
2
.ngày) và thời gian lưu nước
(1.5
÷
2.5 h).
Bể lọc: bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng
cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số
loại nước thải công nghiệp.
Phương pháp XLNT bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp
chất không hòa tan và 20% BOD. Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm SS và 30
÷
35% theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học.
C.2 Xử lý hóa học
Phương pháp trung hòa: nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá
thấp, tạo điều kiện cho các quá trình xử lý hóa lý và sinh học: H
(SO
4
)
3
, phèn sắt loại FeSO
4
,
Fe
2
(SO
4
)
3
hoặc loại FeCl
3
, PAC... Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung
dịch hòa tan. Khi tiến hành quá trình keo tụ, tạo bông cần chú ý đến các yếu tố sau: pH
của nước thải, bản chất của hệ keo, sự có mặt của các ion khác trong nước, thành phần
của các chất hữu cơ có trong nước, nhiệt độ, chế độ khuấy trộn.
Đề tài chú ý xử lý kỹ ở phần hoá lý để giảm bớt nồng độ chất hữu cơ, đến mức
mong muốn trước khi nước thải được dẫn vào công trình sinh học.
SVTH đề tài đã tiến hành thí nghiệm Jartest để xác định hoá chất keo tụ thích
hợp và hiệu quả xử lý của nước thải SX tinh bột sắn. Do pH đầu vào của nước thải thấp
dao động từ 3,8 – 5,5 nên việc xác định loại hoá chất keo tụ thích hợp ở mức pH thích
hợp (mong muốn pH tối ưu ở giá trị pH thấp) có ý nghĩa rất quan trọng, vừa tiết kiệm
chi phí vận hành mà hiệu quả xử lý có thể chấp nhận được.
Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng khi keo tụ bằng phèn nhôm thì pH và lượng
phèn tối ưu lần lượt là 7; 562,5 (mg/L). Phải tốn rất nhiều hoá chất để nâng pH lên 7
nhưng hiệu quả xử lý không cao. Từ thực tế này sinh viên tiếp tục tiến hành keo tụ bằng
phèn PAC. Đối với loại phèn này, pH và lượng PAC tối ưu lần lượt là 5 và 437,5
và thấm qua lớp vật liệu lọc. Cặn được giữ lại ở bề mặt của hạt vật liệu lọc và ở các khe
hở giữa chúng tạo thành một lớp màng gọi là màng vi sinh. Lượng oxy cần thiết cho quá
trình oxi hoá các chất hữu cơ thâm nhập vào bể cùng với nước thải khi tưới hoặc thông
qua các khe hở thành bể hoặc qua hệ thống thu nước dưới đáy. VSV hấp thụ chất hữu
cơ và nhờ oxy mà quá trình oxi hoá được thực hiện. Những màng vi sinh khi chết đi,
chúng tạo thành những hạt cặn và trôi theo dòng nước thải sang bể lắng đợt 2 và lấy ra
ngoài.
Bể Aerotank : là công trình làm bằng bê tông, bê tông cốt thép… Với mặt bằng
thông dụng là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nước thải cho chảy qua suốt chiều dài bể.
Trong bùn có chứa nhiều VSV có khả năng oxy hoá và khoáng hóa các chất hữu cơ
chứa trong nước thải. Để giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng và cung cấp oxy cho quá trình
oxy hoá các chất hữu cơ thì phải luôn luôn cung cấp khí cho bể. Lưu lượng khí cấp phụ
thuộc vào độ ẩm và mức độ yêu cầu XLNT
Bể UASB : quá trình UASB được thực hiện theo nguyên lý dòng chảy ngựợc qua
lớp bùn. Bể UASB là bể xử lý sinh học kỵ khí hoạt động theo nguyên tắc nước thải phân
phối vào từ đáy bể và đi ngược qua lớp bùn sinh học có mật độ vi khuẩn cao. UASB
thích hợp cho việc xử lý các chất thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Bể UASB gồm 2
khu vực, khu vực phân huỷ và khu vực lắng. Trong khu vực phân huỷ chia thành 2 lớp:
lớp bùn đặc ở dưới đáy cột và một lớp thảm bùn ở giữa hầm. Khu vực lắng chứa dung
dịch lỏng ở phía trên. Nước thải được nạp vào bể UASB từ đáy hầm. Nó đi xuyên qua
lớp thảm bùn rồi đi lên trên và ra ngoài. Các chất rắn trong nuớc thải được tách ra bởi
thiết bị tách chất khí và chất rắn trong hầm. Các chất rắn sẽ lắng xuống lớp thảm bùn do
đó nó có thời gian lưu trữ trong cột cao và hàm lượng chất rắn trong hầm tăng. Lúc bể
UASB mới bắt đầu hoạt động, khả năng lắng của các chất rắn rất thấp nhưng khi nó đã
được tích trữ nhiều và tạo thành các hạt bùn thì khả năng lắng tăng lên và sẽ góp phần
giữ lại các VSV hoạt động. Khoảng 80 – 90% quá trình phân huỷ diễn ra ở thảm bùn
này. Thảm bùn này chiếm khoảng 30 – 60% thể tích bể UASB.
PHỤ LỤC 2 - TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN
VỊ
A. TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG
1 1 1
0,4740 0,0494 0,0234( / ) 84,24( / )Q m s m h
ω
= ∨ × = × = =
Tính tương tự cho các thời điểm lúc 10h, 12h, 14h, ta có bảng kết quả sau:
Bảng PL-11: Bảng tính lưu lượng tại các thời điểm
STT Thời
gian
b
(m)
l
(m)
h
(m)
t
(s)
v
(m/s)
Q
(m
3
/h)
1 8h 0,47 3,65 0,105 7,7 0,4740 84,24
2 10h 0,47 3,65 0,115 7,0 0,5214 101,52
3 12h 0,47 3,65 0,118 6,4 0,5703 114,12
4 14h 0,47 3,65 0,108 7,4 0,4932 90,36
(Nguồn: Khảo sát tại Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn Kon Tum. Ngày 10/01/09)
Ghi chú: Quá trình đo lưu lượng cũng được tiến hành đo tiếp vào ngày 11 và
12/01/09. Kết quả thu được cũng tương tự như ngày 10/01/09. Lưu lượng nước thải dao
động trong khoảng 84,24 – 114,12 (m
h
Q m h=
− Lưu lượng giờ lớn nhất:
ax 3
114,12( / )
m
h
Q m h=
− Lưu lượng giây lớn nhất:
ax 3
0,0317( / )
m
s
q m s=
− Lưu lượng giờ nhỏ nhất:
in 3
84,24( / )
m
h
Q m h=
− Lưu lượng giây nhỏ nhất:
in 3
0,0234( / )
m
s
q m s=
B. TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN
B.1 TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 1
B.1.1 Máy lọc rác (Sử dụng lại)
Mô tả thiết bị: lọc Parabol có dạng trống quay, làm bằng thép, đường kính trống
(Nguồn: Chi Cục Tiêu Chuẩn – Đo Lường – Chất Lượng Kon Tum. Ngày 12/01/09)
Quan sát thực tế cho thấy: tại đây phần lớn cát được giữ lại (cát rời, và một phần
cát dính trong lớp vỏ gỗ, đất…), cát được lấy ra khỏi bể bằng phương pháp thu gom thủ
công bằng xẻng. SS giảm ở bể lắng cát chủ yếu từ cát, đất, sỏi nhỏ và từ các mảnh vỏ gỗ
nhỏ hơn 10 mm không được giữ lại ở lọc parobol.
Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày được tính theo công thức:
ày
3
2400 0,15
W 0,36( / ày)
1000 1000
ng o
c
Q q
m ng
×
×
= = =
Trong đó:
àyng
Q
- Lưu lượng nước thải trung bình ngày,
àyng
Q
= 2400 (m
3
/ngày)
o
q
- Lượng cát trong 1000 m
B.1.4 Lưới chắn rác tinh
a. Nhiệm vụ
Lưới chắn rác tinh có nhiệm vụ giữ lại các sơ sợi sắn, mảnh vụn sắn, và lớp váng
bọt, rác có kích thước lớn hơn 10 mm không được giữu lại tại lọc parabol.
b. Tính toán
Bảng PL-14: Các thông số thiết kế lưới chắn rác
Thông số Lưới cố định Lưới quay
Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng, %
Tải trọng, l/m
2
.phút
Kích thước mắt lưới, mm
Tổn thất áp lực, m
Công suất motor, HP
Chiều dài trống quay, m
Đường kính trống, m
5÷25
400÷1200
0,2÷1,2
1,2÷2,1
-
-
-
5÷25
600÷4600
0,25÷1,5
0,8÷1,4
0,5÷3
1,2÷3,7
0,9÷1,5
0,6 0,8
A m
n
B L m m
= = =
× ×
(lưới). Chọn 4 lưới
Tải trọng làm việc thực tế khi
axm
h
Q
:
ax
3
2
max
3
114,12 / 1 1000
990,63( / út. )
0,6 0,8 4 60
m
th
h
A
Q
m h h l
L l ph m
B L n m m ph m
= = × × =
× × × ×