Một số lưu ý cần khi tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải

  • Nguồn nước thải phát sinh
  • Lưu lượng phát sinh
  • Công suất thiết kế
  • Nguồn nước sau xả thải nằm trong quy chuẩn xả thải nào
  • Diện tích yêu cầu để lắp đặt hệ thống xử lý nước thải

Sau đây chúng tôi xin giới thiệu đến các bạn cách tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ công suất 45m3/ngày.đêm

Ngành xử lý nước thải giết mổ ngày nay được chú trọng hơn và có nhiều công nghệ xử lý để chúng ta lựa chọn. Dưới đây là một trong nhiều công nghệ xử lý nước thải giết mổ mà chúng tôi giới thiệu đến bạn đọc như sau:

Hệ thống xử lý nước thải giếng mổ (Công suất Q =45m3/ngày.đêm)

Lưu lượng nước thải giết mổ cần xử lý

  • Tổng lưu lượng nước thải phát sinh trong ngày: Công suất Qng = 45m3/ngày.đêm
  • Lưu lượng nước thải phát sinh trong giờ: Công suất Q­­­­h = 1.8m3/h

Tính chất nước thải trước và sau xử lý:

Kết quả qua nhiều công trình tương tự chúng tôi đã thi công thì kết quả mẫu nước thải chưa xử lý có tính chất tương tự như sau:

Mẫu nước thải khu giết mổ chưa xử lý

STT Thông số Đơn vị Kết quả
1 pH 6.2-7.3
2 BOD5 mg/l 600-1300
3 COD mg/l 700-1500
4 SS mg/l 500-1500
5 Amoni mg/l 70-150
6 Photphat mg/l 30-70
7 Coliform MPN/100ml 4×105 – 2×106

Tích chất nước thải sau xử lý

STT Tính chất Đơn vị Kết quả phân tích
1 pH 5,5 – 9
2 BOD5 mg/l 50
3 SS mg/l 100
4 Amoni (Tính theo N) mg/l 10
5 Nitrat (Tính theo N) mg/l 50
6 Phosphat (Tính theo P) mg/l 10
7 Coliform MPN/100ml 5.000

Nước thải sau thải ra môi trường tiếp nhận là: QCVN 14: 2008/BTNMT – Cột B theo quy chuẩn xả thải.

Hệ thống xử lý nước thải 3 D
Hệ thống xử lý nước thải 3 D

Tiêu chí lựa chọn công nghệ

Lượng nước thải phát sinh trong khu giết mổ chứa hàm lượng BOD, COD, tạp chất, phân, lông động vật và chất hữu cơ cao.

Để tiết kiệm chi phí xây dựng cũng như nhân công quản lý và vận hành hệ thống nên chúng tôi đã nghiên cứu và tính toán kỹ để đưa ra công nghệ hợp lý nhằm tiết kiệm chi phí tối đa. Vì vậy chúng tôi đã thiết kế xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh theo công nghệ mới nhất hiện nay có hồ sơ kỹ thuật và bản vẽ chi tiết đi kèm. Và chi phí xây dựng thấp nhất nhưng hiệu quả xử lý tốt nhất.

  • Công nghệ xử lý thuộc loại thông dụng, dựa trên cơ sở hiện đại không có yêu cầu quá cao về vận hành, dễ sử dụng, dễ bổ sung hoặc nâng cao hiệu quả xử lý cũng như tự động hóa thiết bị.
  • Thiết bị được lắp đặt tương đối đơn giản, phổ biến trên thị trường, dễ bảo trì và sửa chữa thay đổi,
  • Công nghệ đơn giản dễ quản lý, tiết kiệm chi phí, tiết kiệm điện năng

Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải giết mổ:

Có nhiều phương pháp ứng dụng xử lý nước thải khu giết mổ tập trung như: sử dụng màng lọc, phương pháp hoá học, phương pháp sinh học… Trong các phương pháp trên, thì phương pháp xử lý bằng phương pháp tổng hợp hiện đại nhờ vi si hiếu khí và vi sinh yếm khí thì hiệu quả xử lý đạt cao nhất.

Phương pháp này dựa trên cơ sở sinh học nhằm loại bỏ toàn bộ chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải nhờ hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối chúng được tăng lên. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxi hoá sinh hoá

 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải giết mổ

Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải lò giết mổ
Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải lò giết mổ

Thuyết minh công nghệ xử lý

Bể thu gom nước thải

Nước thải trong quá trình giết mổ được phát sinh từ công việc vệ sinh khu vực giết mổ, nước thải trong quá trình rửa thịt; rửa dụng cụ, công cụ dùng trong quá trình mổ động vật cũng như nước thải trong quá trình chế biến, cạo long, làm ruột… Từ hệ thống cống thu nước thải của khu giết mổ được dẫn vào Bể thu gom (lưu lượng khoảng 45m3/ngày.đêm). Tại Bể thu gom có đặt thiết bị Song chắn rác thô nhằm giữ lại các vật thể rắn có kích thước lớn phát sinh trong quá trình giết mổ (bao ni lông, long động vật, vật dụng, rác thải trong quá trình vệ sinh, lông, phân, xương vụn …) nhằm tránh các sự cố về máy móc (nghẹt bơm, gãy cánh bơm, tắc nghẽn đường ống…) và sau đó nước thải tiếp tục được bơm qua Bể điều hòa, tại Bể điều hòa có vách ngăn tách dầu mở và tuyển nổi.

Từ Bể thu gom tại đây nước thải được Bơm (P1,2) bơm qua Bể điều hòa với lưu lượng đã tính trước.

Bể điều hòa

Bể điều hòa với mục đích là điều hòa chất lượng, lưu lượng nước thải. Vì lưu lượng cũng như nồng độ nước thải ở mỗi thời điểm là không giống nhau, nên thông qua Bể điều hòa giúp cho các công đoạn xử lý tiếp theo có hiệu quả hơn. Bể điều hòa được cung cấp không khí từ máy thổi khí theo hệ thống ống khoan lỗ phân phối khí đều được đặt ở sát đáy bể. Không khí được cung cấp nhằm xáo trộn, tránh hiện tượng phân hủy kị khí tại bể này, đồng thời cân bằng ổn định nồng độ và tính chất nước thải, nhằm ổn định pH, tạo điều kiện thuận lợi cho giai đoạn xử lý vi sinh.

Bể UASB (UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Nước thải được Bơm 3,4 bơm từ bể điều hòa qua bể UASB tại đây có đặt 1 song chắn rác tinh qua song chắn rác tinh tại đây rác thải một lần nữa được loại bỏ hoàn toàn ra khỏi nước thải. Các vật thể rắn được giữ lại tại Song chắn rác và thu gom xử lý cùng với chất thải rắn khác hoặc thu gom về bể chứa bùn.

Trong UASB với dòng nước đi ngược từ dưới lên và được phân tán đều trong bể tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh yếm khí phân giải hết chất hữu có có trong nước thải.

Khí metan tạo ra ở giữa lớp bùn. Hỗn hợp khí – lỏng và bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng. Với quy trình này, bùn được tiếp xúc nhiều với chất hữu cơ có trong nước thải và quá trình phân hủy xảy ra tích cực. Các loại khí tạo ra trong điều kiện yếm khí (chủ yếu CH­4 và CO2) sẽ tạo ra dòng tuần hoàn cục bộ, giúp cho việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho chúng ổn định. Một số bọt khí và hạt bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn hợp phía trên bể. Khi va phải lớp lưới chắn phía trên, các bọt khí bị vỡ và hạt bùn được tách ra lại lắng xuống dưới, để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, vận tốc dòng hướng lên giữ ở khoảng 0,6 – 0,9 m/h. Bùn trong bể yếm khí là vi sinh vật yếm khí và tùy nghi đóng vai trò phân hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ.

Bể UASB bể xử lý yếm khí bằng phương pháp dòng chảy ngược. Quá trình xử lý tại bể yếm khí có thể làm sạch được tới 80-90% các chất gây ô nhiễm. Tại Bể yếm khí phần lớn các chất hữu cơ được phân hủy hoàn toàn.

Sau khi qua bể yếm khí thì còn khoảng 10 -20% các chất hữu cơ chưa bị phân hủy và tiếp tục được phân hủy tiếp bởi hệ hiếu khí.

Quá trình phân huỷ yếm khí

Là quá trình phân hủy các chất bẩn hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí trong điều kiện không có ôxy.

Nước thải đi từ dưới lên sau thời gian lưu 36h, các chất hữu cơ có trong hỗn hợp nước thải được Vi sinh vật yếm khí phân giải, phần nước trong sau khí được tách các bọt khí sẽ được thu vào máng răng cưa và tự chảy qua Bể aeroten. Phần bùn lắng ở dưới đáy bể sẽ được xả bỏ định kỳ về Bể chứa bùn.

Trong hỗn hợp nước thải hàm lượng phốt pho và chất hữu cơ cao nên nhiệm vụ của Bể UASB là khử phốt pho và chất hữu cơ.

Bể Aerotank

Là bể áp dụng để khử Nitơ và chất hữu cơ còn có trong nước thải. Là bể kép kết hợp để khử nitơ và chất hữu cơ.

Bể này được chia thành hai vùng xử lý riêng biệt nhưng nằm trong một bể, nhằm tiết kiệm chi phí xây dựng, mặt bằng, chi phí vận hành. Là một bể hiện đại được sử dụng rộng rải trong xử lý nước thải công nghiệp.

  • Vùng thiếu khí (anoxic)
  • Vùng hiếu khí (aerobic)
  • Vùng xử lý thiếu khí – Quá trình khử Nitơ (anoxic)

Giai đoạn biến đổi từ NO3đến N2 là giai đoạn cần ít oxy (thiếu khí – anoxit). Giai đoạn này các vi khuẩn khử nitrat hoạt động cần ít oxy và trong thực tế người ta cần thay đổi chế độ thông khí để tạo ra vùng anoxit trong các công trình xử lý.

Dựa vào các giai đoạn của quá trình chuyển hóa người ta thực hiện khử N2 theo phương pháp theo hình vẽ như sau:

Sơ đồ vùng thiếu khí của hệ thống xử lý nước thải
Sơ đồ vùng thiếu khí của hệ thống xử lý nước thải

Vùng xử lý hiếu khí (aerobic)

Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý sinh học hiếu khí sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải bằng bùn hoạt tính có đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ, pH… thích hợp.

Bùn hoạt tính có thể được tạo thành từ nước thải có huyền phù cao như nước thải sinh hoạt cho đến nước thải có nhiều hóa chất tổng hợp như nước thải công nghiệp. Sự hình thành bùn hoạt tính sẽ xảy ra khi nước thải có đủ các chất dinh dưỡng cho vi sinh. Đa số các loại nước thải đều có đủ dinh dưỡng để hình thành bùn hoạt tính, nếu không người ta có thể bổ sung chất dinh dưỡng (thường là đối với nước thải công nghiệp).

Khi bắt đầu thổi khí, tỉ số F/M (tỉ số thức ăn/sinh khối) rất cao, như vậy vi sinh vật sẽ có dư thừa thức ăn và chúng sẽ tăng trưởng theo pha log. Khi vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng thì nguyên sinh động vật cũng sẽ bắt đầu tăng trưởng theo. Trong pha log, thì các chất hữu cơ trong nước thải sẽ được loại bỏ với tốc độ tối đa hay nói khác đi là các chất hữu cơ được chuyển hóa nhiều nhất  thành sinh khối tế bào. Mức năng lượng trong hệ thống đủ lớn để giữ cho tất cả vi sinh vật lơ lững trong hỗn dịch. Không thể có bông bùn hoạt tính được tạo thành với vi sinh vật đang tăng trưởng trong pha log.

Khi vi sinh vật tiêu thụ quá nhiều thức ăn để tạo sinh khối mới, tỉ số F/M giảm nhanh. Khi đó vi sinh vật bắt đầu tăng trưởng chậm lại, cả vi khuẩn và nguyên sinh động vật. Một số tế bào bắt đầu chết và bông bùn bắt đầu tạo thành. Khi vi khuẩn có đầy đủ năng lượng, chúng nhanh chóng phân chia hay nói cách khác là chúng tồn tại riêng rẽ để duy trì hoạt động trao đổi chất bình thường. Khi năng lượng trong hệ thống giảm dần, ngày càng có nhiều vi khuẩn không có đủ năng lượng để vượt qua lực hấp dẫn giữa chúng với nhau, chúng bắt đầu kết cụm lại với nhau: 2, 3, 4, … và cứ thế bông bùn nhỏ được tạo thành.

Tỉ số F/M tiếp tục giảm, vi sinh vật qua hết pha ổn định. Khi chúng bắt đầu vào pha trao đổi chất nội bào, tỉ số F/M sẽ duy trì khơng đổi trong pha này. Có thể nói, hệ thống rất ổn định trong pha trao đổi chất nội bào. Chỉ một lượng rất nhỏ chất dinh dưỡng được trao đổi chất và vi sinh vật cần một năng lượng rất ít để duy trì hoạt động sống. Dần dần vi khuẩn không còn đủ năng lượng để lấy thức ăn xung quanh nữa và chúng bắt đầu sử dụng các chất dinh dưỡng dự trữ trong tế bào, đặc biệt ở giai đoạn này, bông bùn hình thành rất nhanh.

Thông thường, khi pha trao đổi chất nội bào bắt đầu, các bông bùn nhỏ được tạo thành và chúng được tách ra khỏi nước thải (lắng). Một lượng bông bùn đậm đặc được cho vào bể xử lý sẽ làm cho tỉ số F/M trong bể giảm đi và vi khuẩn sẽ nhanh chóng tăng trưởng. Duy trì thổi khí liên tục để cho phép hệ thống luôn có một lượng nhỏ vi sinh ở pha trao đổi chất nội bo ở mỗi chu kỳ.

Như vậy chúng ta sẽ thu được  kết quả là bùn kết cụm tốt hơn còn nước sau xử lý  trong hơn.

Chủng loại vi sinh vật có trong bùn hoạt tính là: vi khuẩn, protozoa, rotifer, nấm

men, tảo, nguyên sinh động vật……

Một số hình ảnh của cc loại vi sinh vật có trong bùn hoạt tính:

Các loại vi sinh dùng trong hệ thống xử lý nước thải
Các loại vi sinh dùng trong hệ thống xử lý nước thải

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ bằng vi sinh vật trong điều kiện có oxi để cho sản phẩm là CO2, H2O, NO3- và SO42-. Khi xử lý hiếu khí cc chất bẩn phức tạp như protein, tinh bột, chất béo… sẽ bị thủy phân bởi các men ngoại bào cho các chất đơn giản là các axit amin, các axit béo, các axit hữu cơ, các đường đơn…Các chất đơn giản này sẽ thấm qua màng tế bào và bị phân hủy tiếp tục hoặc chuyển hóa thành các vật liệu xây dựng tế bào mới bởi quá trình hơ hấp nội bo cho sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O.

Trong bể thổi khí, việc thổi khí tạo ra điều kiện tối ưu cho quá trình sinh hóa nên tốc độ và hiệu suất xử lý cao hơn so với điều kiện tự nhiên.

Trong suốt quá trình oxy hĩa chất hữu cơ, lượng oxy dư luôn được duy trì ở mức 2 mg/l. Nồng độ bùn hoạt tính trong bể 3.000 – 3.200 mg/l và được kiểm soát. Từ bể thổi khí nước thải được dẫn qua bể lắng sinh học.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học hiếu khí là:  nhiệt độ, pH, lượng oxi hòa tan, tỷ lệ chất dinh dưỡng, các độc tố…

  • Nhiệt độ của nước thải là một trong những thông số quan trọng vì trong qu trình sinh học nhiệt độ ảnh hưởng đến đời sống của thuỷ sinh vật, đến sự hoà tan của oxi trong nước. Nhiệt độ còn là một thông số công nghệ quan trọng liên quan đến quá trình lắng của hạt cặn. Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến độ nhớt của chất lỏng và do đó liên quan đến lực cản của quá trình lắng.
  • Oxi hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Lượng oxi hoà tan trong nước thải ban đầu dẫn vào trạm nước thải thường bằng không hoặc rất nhỏ. Trong khi đó, đối với các công trình xử lý sinh học hiếu khí thì lượng oxi hoà tan không nhỏ hơn 2 mg/l.

Bể lắng (Bể lắng sinh học)

 Bể lắng sinh học là bể tách bùn sinh học ra khỏi hệ thống.

Nước thải từ Bể aeroten được dẫn qua Ống lắng trung tâm của Bể Lắng  theo cơ chế nước đi từ trên xuống phần bông bùn sẽ được lắng ở dưới đấy bể còn phần nước trong sẽ được thu vào máng thu răng cưa và tự chảy qua Bể chứa nước.

Phần bùn lắng (các hợp chất bùn vi sinh, các hạt keo và huyền phù lơ lửng) ở đáy bể được Bơm bùn 6 bơm xả bỏ định kỳ (10 – 15 phút/ngày) về bể chứa bùn.

Một lượng xác định của bùn sinh học (bùn hoạt tính) được tuần hoàn lại bể sinh học hiếu khí nhằm duy trì mật độ bùn hoạt tính tối ưu trong bể.

Nước thải sau tách bùn ở bể lắng sinh học được dẫn sang Bể chứa nước.

Bể chứa nước

Bể chứa nước có nhiệm vụ chứa nước sau xử lý và là bể khử trùng là giai đoạn xử lý cuối cùng của hệ thống xử lý nước thải.

Ngoài ra Bể chứa nước có nhiệm vụ như là một bể khử trùng nhằm tiết kiệm diện tích đất sử dụng cũng như tiết kiệm chi phí xây dựng và vận hành, ở đây nước thải được trộn với hóa chất khử trùng được cung cấp bởi hệ thống bơm hóa chất khử trùng nhằm tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh.

Bể khử trùng cũng được lắp đặt các tấm chắn nhằm tạo sự khuấy trộn tốt nhất giữa nước thải và chất khử trùng.

Bể chứa bùn

Có nhiệm vụ thu gom bùn từ Bể lắng 1, Bể lắng 2 và Bể UASB Bể. Tại đây bùn được nén lại nhờ trọng lực và được phân hủy một phần, làm giảm thể tích cần xử lý, bùn sau khi nén và phân hủy sẽ được mang đi chôn lấp hợp vệ sinh.

Phần nước dư trên Bể chứa bùn theo đường ống tuần hoàn lại Bể thu gom nước thải sản xuất.