Tính tóan thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến sữa Công ty TNHH CP Việt Nam tại khu công nghiệp Mỹ Phước Bình Dương công suất 250 m3/ ngày đêm

trường của ngành chế biến sữa. Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa Công ty TNHH CP Việt Nam với công suất 250 m3/ngày đêm. Khái toán kinh phí đầu tư xây dựng công trình cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến sữa Công ty TNHH CP Việt Nam. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Đề tài nghiên cứu bằng các phương pháp sau đây: Thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu về nhà máy chế biến sữa, từ đó tính toán và thiết kế hệ thống xử lý cho công ty một cách hợp lý. Nghiên cứu tư liệu: đọc và thu thập số liệu về tình hình nước thải sản xuất sữa và các hệ thống xử lý nước thải chế biến sữa hiện hữu. Phương pháp so sánh: phương pháp này nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải đầu vào và ra theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5945 – 2005). Phương pháp phân tích chi phí lợi ích: nhằm đánh giá hiệu quả kinh tế trong quá trình xử lý nước thải của các phương pháp xử lý. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Với mục tiêu nghiên cứu được xác định, đề tài này chỉ thực hiện trong giới hạn tìm hiểu về tính chất và lưu lượng nước thải phát sinh từ các công đoạn sản xuất của một số các nhà máy sản xuất sữa đã có, từ đó, tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho nhà máy chế biến sữa Công ty TNHH CP Việt Nam ( thông số đầu vào do nhà máy CP đưa ra). Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Đề tài được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu tìm hiểu về thành phần tính chất nước thải phát sinh trong các công đoạn chế biến sữa cùng các phương pháp xử lý để thiết kế HTXLNT cho phù hợp với nhà máy. Kết quả tính toán thiết kế của đề tài có thể làm cơ sở cho Tổng Công ty CP Việt Nam tham khảo để đầu tư xây dựng công trình, đảm bảo nhà máy luôn xanh sạch đẹp, hạn chế đến mức thấp nhất các tác động tiêu cực của nước thải chưa xử lý đến môi trường xung quanh. Góp phần bảo vệ nguồn tài nguyên đất, nước và không khí chủa tỉnh Bình Dương nói chung và KCN Mỹ Phước nói riêng. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY SẢN XUẤT SỮA CP VIỆT NAM GIỚI THIỆU CÔNG TY CP VIỆT NAM Tập đoàn CP (Charoen Pokphand) là tập đoàn kinh doanh đa ngành nghề và là một trong những tập đoàn mạnh nhất Thái Lan trong lãnh vực công nông nghiệp điển hình là lĩnh vực sản xuất lương thực thưc phẩm chất lượng cao và an toàn cho nhu cầu của người tiêu dùng trong nước và xuất khẩu CP Việt Nam là thành viên của CP Thái Lan, được cấp giấy phép đầu tư số 545A/GP năm 1993 với hình thức 100% vốn đầu tư nước ngoài. Các lĩnh vực đầu tư, sản xuất hiện nay tại Việt Nam bao gồm: hạt giống, thức ăn chăn nuôi và thủy sản, giống heo, gà và thủy sản, thiết bị chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản, nuôi gia công heo và chế biến thực phẩm Bảng 1: Các sự kiện của CP Việt Nam  : * Năm 1986 : Việt Nam thực hiện chính sách đổi mới kinh tế và mở cửa đầu tư nước ngoài. * Năm 1988 : Có sự tiếp xúc giữa Charoen Pokphand và đại sứ quán Việt Nam. * Năm 1989 : Tập đoàn Charoen Pokphand đi đến Việt Nam nhằm khảo sát thị trường và luật pháp để thiết lập chiến  lược đầu tư. * Năm 1990 : Tập đoàn Charoen Pokphand được cấp giấy phép làm văn phòng đại diện tại thành phố Hồ Chí Minh. * Năm 1991 : Người lảnh đạo cao nhất của tập đoàn Charoen Pokphand đã có những cuộc gặp mặt, để bàn bạc với chính phủ Việt Nam cho những thỏa thuận đầu tư. Chủ tịch của tập đoàn Charoen Pokphand đã tặng 10 tấn hạt ngô, lúa lai đến chính phủ Việt Nam. * Năm 1992 : CP Group đầu tư 100% vốn trong lĩnh vực nông nghiệp. * Năm 1993 : Xây dựng nhà máy thức ăn cho gia súc, nhà máy ấp trứng ở tỉnh Đồng Nai và thiết lập dự án hợp nhất trại gà giống ở Vĩnh Cửu. * Năm 1996 : Tăng thêm vốn đầu tư để mở rộng doanh nghiệp. Phía bắc thành lập nhà máy thức ăn gia súc và một dự án hợp nhất vỉ nướng thịt. * Năm 1998 : Tăng thêm vốn đầu tư để thành lập công ty hạt giống và nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh và nhà máy chế biến thức ăn cho tôm trong tỉnh Đồng Nai. * Năm 1999 : Tăng vốn đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi thủy sản ở tỉnh Đồng Nai và nhà máy sản xuất thức ăn gia súc ở tỉnh Tiền Giang. * Năm 2001 : Xây dựng nhà máy đóng gói, chế biến thực phẩm thủy sản đông lạnh và xây dựng nhà máy chế biến gia công thức ăn ở trong tỉnh Đồng Nai. * Năm 2002 : Mở rộng doanh nghiệp đầu tư như sau: - Về Chăn nuôi : Thiết lập 3 nhà máy sản xuất ấp trứng và nhà máy nuôi súc vật ở tỉnh Đồng Nai. - Về nuôi chồng thủy sản : Thành lập công ty sản xuất tôm giống ở tỉnh Bình Thuận. * Năm 2005 : Mở rộng và đầu tư thêm vào trong chăn nuôi thủy sản hải sản. Làm cho sản xuất ngày càng phát triển. Xây dựng kho hàng phân phối thức ăn cho cá ở tỉnh Phú Thọ. * Năm 2006 : Phát triển hệ thống Fresh Mart. * Năm 2007 : Xây dựng nhà máy chế biến thức ăn cho cá ở tỉnh Cần Thơ và xây dựng nhà máy thức ăn gia súc ở tỉnh Bình Dương. Hiện nay, CP Việt Nam đang xây dựng nhà máy chế biến sữa, đặt tại KCN Mỹ Phước Bình Dương, Dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào đầu tháng 2/2008. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT SỮA Sơ lược ngành sản xuất sữa ở Việt Nam Trong công nghệ chế biến thực phẩm, sữa là sản phẩm cao cấp có giá trị dinh dưỡng rất cao đối với cơ thể con người có tác dụng phục hồi sức khỏe cho người lao động, dễ hấp thụ đối với người bệnh, trẻ em và người cao tuổi. Trong những năm trở lại đây nhu cầu tiêu thụ sữa và sản phẩm sữa của người dân rất cao do nhu cầu lao động ngày một tăng, nhưng nguồn sữa trong nước không đáp ứng đủ nhu cầu, vì thế chúng ta tiêu thụ nhiều loại sữa được nhập từ nước ngoài. Việc đa dạng hóa các sản phẩm được chế biến từ sữa tươi cũng như tạo ra các sản phẩm sữa từ các loại ngũ cốc như đậu nành, bắp non v.v… là một vấn đề quan trọng đối với công nghệ chế biến sữa. Điều kiện tự nhiên và khí hậu của nước ta rất thuận lợi cho việc phát triển đàn gia súc lấy sữa, cũng như trồng cây đậu nành. Ở khu vực duyên hải miền Trung có rất nhiều đồng cỏ xanh tốt để chăn nuôi bò lấy sữa và đất đai để trồng cây đậu nành. Cụ thể như ở Quảng Nam, các huyện Thăng Bình, Đại Lộc, Duy Xuyên, vừa có thể chăn nuôi bò vừa có thể trồng cây đậu nành. Công nghệ chế biến sữa là một công nghệ đa dạng và phức tạp. Đối với mỗi một sản phẩm đều có một dây chuyền chế biến riêng. Do vậy, việc đầu tư dây chuyền thiết bị cho công nghệ chế biến sữa đòi hỏi phải hiện đại nên đầu tư kinh phí lớn. Tuy nhiên, từ nhu cầu thực tế của cuộc sống cũng như nền kinh tế nước nhà, nhà nước ta đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho sự phát triển ngành công nghệ chế biến sữa Việt Nam. Vì vậy mà những năm gần đây, mặc hàng sữa trở nên đa dạng và được nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước đầu tư vào Việt Nam: các công ty sữa lâu năm như Duck Lady, Vinamilk, Hà Nội milk… Công nghệ sản xuất sữa Có khá nhiều các công nghệ sản xuất sữa tươi, sữa nguyên kem, sữa đặc, sữa bột … Dưới đây là một vài công nghệ chế biến sữa tiêu biểu. Sản xuất sữa và kem Quy trình Tinh chế/ tách - Tiêu chuẩn hoá độ béo (xử lý sao cho phần kem không bị tách ra khỏi sữa ) - Tiệt khuẩn theo phương pháp Pasteur - (ủ lên men) - làm lạnh - đóng gói. Nguyên liệu: Sữa, men sữa chua, vitamin, trái cây bảo quản Sản xuất sữa bột Quy trình Tách/Tinh chế - Tiêu chuẩn hoá độ béo - Tiệt trùng bằng phương pháp Pastuer - bốc hơi nước - làm khô/nghiền - hoặc là dùng phương pháp làm khô bằng cách phun hoặc là làm khô trực tiếp - đóng gói. Nguyên liệu: Sữa. Quy trình chế biến sữa chua đặc từ sữa tươi nguyên creampH = 8,0¸8,3 nước nóng 95oC tạp chất bã khử hoạt tính enzym, khử mùi, loại khí (to = 120oC, T = 80s) rót vào hộp và đóng gói đậu nành nguyên liệu làm sạch nghiền tách bã làm lạnh trung hòa tạm chứa phối trộn lọc gia nhiệt (to = 70oC) đồng hóa (to = 70o¸75oC, p=200 bar) tiệt trùng UHT thành phẩm dung dịch NaHCO3 1,2¸1,4% Dung dịch HCl 0,4¸0,8% sirô đường 70% Hương vani, chất ổn định Hình 1: Quy trình chế biến sữa chua đặc Các hoá chất (dùng chung cho mọi quy trình ) Các chất tẩy rửa (ví dụ Acid nitric, lye), chất sát khuẩn (ví dụ perocid hydro, acid acetic, Natrihypochlorid), các chất để trung hoà ( acid sulfuric, acid nitric), các chất làm lạnh (CFC, amoniac), các sản phẩm dầu khoáng. TÁC ĐỘNG CỦA NGÀNH CHẾ BIẾN SỮA Các khía cạnh môi trường Phát thải vào nước Nước thải từ các nhà máy sữa chứa chất hưu cơ và cặn bã của các chất tẩy rửa với nồng độ và thành phần dao động tuỳ thuộc vào quy mô nhà máy và trọng tâm nhà máy. Ở những nơi sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau, việc chuyển từ sản xuất một sản phẩm này sang một sản phẩm khác cũng có nghĩa là nguy cơ về lượng các chất tiêu thụ oxi và nước thải lớn hơn ở những nơi chỉ sản xuất ít chủng loại sản phẩm. Tinh chế bằng tách chiết cũng làm tăng lượng cặn ở thiết bị tách. Các thiết bị tách thường tự làm sạch và không gây ra cặn rắn. Cặn này được trôi khỏi thiết bị tách vào hệ thống nước thải vào những chu kỳ hoạt động nhất định và vào lúc xả nước trước khi rửa. Loại cặn nhỏ này chứa 95% nước và tỷ lệ tiêu thụ oxi hoá sinh dự tính là 30kg BOD7/m3. Cứ 1m3 sữa tạo ra khoảng 1,3l cặn. Việc sản xuất các chất béo thực phẩm có thể làm tăng hàm lượng chất béo trong nước thải. Lượng nước thừa bỏ đi và cặn phomat được đỏ vào nước thải là kết quả của khâu sản xuất phomat. Nước thải từ các nhà máy sữa phù hợp với các nhà máy xử lý nước thải địa phương. Tuy nhiên, nếu lượng nước thải này quá lớn có thể gây vấn đề quá tải. ảnh hưởng của vấn đề này đối với việc xử lý nước thải là sự hình thành một số lượng lớn các vi khuẩn. Các cặn sẽ khó lắng. Trong vòng 24h, lưu lượng dòng chảy và lượng chất gây ô nhiễm dao động rất nhiều. pH nước thải cũng dao động nhiều như một hậu quả của việc thải ra các dung dịch tẩy rửa acid hoặc kiềm trong các giai đoạn khác nhau của chu kỳ sản xuất. Các nhà máy có thiết bị hiện đại tạo ra lượng nước thải nhất định. Các nhà máy sản xuất phomat, chất béo thực phẩm và các sản phẩm khác thường sử dụng nhiều nước hơn, khoảng 2-3m3/tấn sữa, làm lượng BOD7 tăng tới 1-5kg BOD7/tấn sữa. Theo báo cáo, lượng chất béo trong nước thải đạt mức 45-230g chất béo/m3. Nhưng sự khác nhau về lượng nước tiêu thụ và mức độ ô nhiễm, nhìn chung là do điều kiện cụ thể của từng nơi như trang thiết bị, trọng tâm sản xuất...Do đó, cần có sự đánh giá riêng cho từng trường hợp cụ thể. Giá trị bình thường của nước thải từ các nhà máy sữa [13] Lượng nước thải 1-3m3/tấn sữa BOD : 0.8 – 2.5kg/tấn sữa COD = 1.5BOD BOD7: 500-3500 g/m3 Chất rắn lơ lửng 100-1000 g/m3 Tổng lượng phospho 10-100 g/m3 Tổng lượng Nitơ (=6%BOD) vào khoảng15-250 g/m3 Các sản phẩm từ sữa, bơ, phomat, nước đọng lại trong sữa chua là nguồn chính thải ra BOD trong nước thải. Sự tao thành tương đương trong thành phần là 1kg chất béo của sữa – 3kg COD, 1kg Lactose = 1.13kg COD, và 1kg Protein =1.36 kg COD. Các giai đoạn bị thất thoát sữa Thành phần bị mất % Giai đoạn Sữa Chất béo Nước thừa Vớt ván sữa 0.17 0.14 không có Thu bột sữa 0.60 0.20 không có Làm phomat 0.20 0.10 1.6 Bay hơi của nước thừa 0.20 0.10 2.2 Cặn của nước thừa và phomat 0.20 0.10 2.3 Tiêu thụ sữa 1.9 0.7 không có Thành phẩm từ sữa kem 0.64 0.22 không có Phát thải vào không khí Sự phát thải chất đặc biệt vào không khí chủ yếu liên quan đến khâu phun sấy sữa, nước thừa và hoạt động của thiết bị đun trung tâm. Không khí từ tháp phun sấy không được chứa quá 100mg bột /m3 ntp gas khô. Các khí thải có mùi thường không phát sinh, trừ trường hợp làm khô các loại sản phẩm thơm khác nhau. Các chất làm lạnh có thể bay ra trong trường hợp có rò rỉ hoặc có sự cố xảy ra. Các chất làm lạnh thường dùng là CFC và amoniac. Tiếng ồn Tiếng ồn từ nhà máy sữa chủ yếu phát sinh từ các quạt thông gió và ngưng tụ, tháp làm lạnh và hoạt động vận chuyển đến/đi khỏi nhà máy. Chất thải Chất thải và các sản phẩm phụ được kể ra dưới đây nếu đổ vào hệ thống nước thải sẽ làm tăng lượng BOD7. Hỗn hợp sữa nước : thu được vào giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của quy trình sản xuất. Nước thừa: Một lượng lớn nước thừa được tạo ra là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất phomat (8-9 l/kg phomat). Nước thừa chứa hàm lượng chất khô khoảng 6,4%. Hàm lượng BOD7 khoảng 44000 g/m3. Lượng nước thừa đổ vào nước thải có thể không vượt quá 3% tổng lượng nước thừa. Tuy nhiên, nên cố gắng để lượng này không quá 1%, đặc biệt với những nhà máy mới hoạt động hoặc mới sửa chữa. Cặn từ thiết bị tách: Phát sinh khi tinh chế sữa bằng phương pháp tách. Dung dịch đậm đặc: Khi bốc hơi sữa hoặc nước thừa sẽ thu được một dịch đậm đặc. Lượng dịch này phụ thuộc vào hàm lượng chất khô cần đạt khi bốc hơi. Đối với sản xuất sữa bột, lượng dịch này khoảng 4-8 m3/ tấn sữa bột. Đối với nước thừa khi cô đặc cũng thu được 4-8m3 / tấn cô đặc. Lượng chất gây ô nhiễm nằm trong khoảng 4-40 g BOD7/m3. Dịch lọc: ở đa số nhà máy sữa đều có màng lọc ướt để loại các chất ra khỏi không khí khô bay ra từ tháp phun sấy. Dịch lọc này chứa bột sữa loại. Yêu cầu xử lý Nước Điều chỉnh pH và điều hoà dòng chảy nước thải để tiếp tục được xử lý ở nhà máy nước thải địa phương. Xử lý sơ bộ trước khi dẫn vào nhà máy xử lý nước thải, chủ yếu là xử lý sinh học và tách chất béo đối với khu vực sản xuất bơ và pho mat. Phát triển : Tối ưu hoá quá trình sản xuất nhằm giảm lượng chất thải. Không khí Các chất thải đặc biệt phát sinh từ quá trình sản xuất sữa bột được xử lý bằng túi lọc bụi hoặc máy lọc. Chất thải Thu gom ở bãi rác thải hoặc thiêu huỷ ở bãi rác thải rắn. ép bao bì đóng gói thừa trước khi đổ đi. Các dư phẩm được sử dụng trong ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi. Chế biến dư phẩm thành các sản phẩm phụ phục vụ cho con người. Giảm thiểu lượng phế thải và tái sinh bao bì đóng gói dư thừa. Điều kiện đổ chất thải Nước Số lượng các chất gây ô nhiễm được quy định theo những giới hạn cụ thể, được đánh giá trên cơ sở hàng năm và thường được quy định cho các trường hợp đưa chất thải đến nhà máy nước thải địa phương. Tuy nhiên, những điều kiện cụ thể ở địa phương có thể ảnh hưởng tới khả năng đạt các giá trị quy định đó. Nước thải ra cần có pH =6,5. Giới hạn trên của pH cần phải phù hợp với điều kiện của địa phương. Lượng nước tiêu thụ và lượng nước gây ô nhiễm /1 tấn sữa đã qua chế biến được quy định như sau: Sữa và kem sữa 1-2 m3 1-1,5 kg BOD7 Bơ và pho mat 2-3 m3 khoảng 2 kg BOD7 Không khí Hàm lượng chất đặc biệt trong không khí thải ra từ khâu sản xuất sữa bột dao động tuỳ theo thiết bị được sử dụng và các yếu tố khác nhau của quá trình sản xuất. Vị trí nhà máy có thể là yếu tố ảnh hưởng. Tuy nhiên, giá trị giới hạn của chất này là 100mg/nm3 ntp gas khô. Tiếng ồn Mức độ tiếng ồn bên ngoài khu dân cư không vượt quá quy định sau: Nhà máy mới Nhà máy đang hoạt động Ban ngày (07.00-18.00) 50 dB (A)55 dB (A) Buổi tối (18.00-22.00) Chủ nhật và ngày lễ: 45 dB (A) 50 dB (A) Ban đêm (22.00-07.00) 40 dB (A) 45 dB (A) TÍNH CHẤT VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI Tính chất vật lý của sữa tươi Sữa tươi có màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước có vị đường nhẹ và có mùi ít rõ nét. Sữa thường có những tính chất sau: Mật độ quang ở 150C :1,03÷1,034 Tỷ nhiệt : 0,93 Nhiệt độ đông đặc : - 0,550C pH : 6,5÷6,6 Độ acid tính bằng độ Donic - 0D :16÷18 Chỉ số khúc xạ ở 200C : 1,35 Cấu trúc hóa lý và thành phần hóa học của sữa tươi Sữa bao gồm hai thành phần chính là chất khô và nước. Nước: Nước tồn tại trong sữa ở hai dạng nước tự do và nước lên kết trong đó nước tự do chiếm 96÷97% tổng lượng nước. Nước tự do phân bố tương đối đồng đều trong sản phẩm và có thể bốc hơi trong quá trình cô đặc sấy đây là cơ sở để sản xuất ra các loại sản phẩm từ sữa khác nhau như sữa cô đặc, sữa bột phomat ... Nước liên kết chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng 3÷4%, hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần có trong hệ keo như: protein, các phosphatic, polysacarit. Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như:-NH2, -COOH, -OH, =NH, -CO. Chất khô: Chất khô của sữa bao gồm toàn bộ các thành phần còn lại của sữa trừ nước. Chất khô của sữa bao gồm: chất béo, protein, đường, muối khoáng, các loại vitamin, acid, enzym... Chất béo: Chất béo trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao có chứa các vitamin hoà tan (A,D,E). Ðối với các sản phẩm sữa lên men chất béo ảnh hưởng tới mùi vị trạng thái của sản phẩm Phân loại: Chất béo trong sữa gồm hai 2 loại: đơn giản và phức tạp + Chất béo đơn giản: Có hàm lượng 35÷45 g/l gồm acid béo no và không no như: acid oleic, acid palmitic, acid stearic. + Chất béo phức tạp: Thường chứa một ít P, N, S trong phân tử, các chất béo phức tạp này có tên gọi chung là phosphoaminolipit đại diện là lexitin và xephalin. Đặc tính hoá lí của chất béo: + Mật độ quang ở150C : 0,91÷ 0,950C + Nhiệt độ nóng chảy : 31÷360C + Nhiệt độ đông đặc : 25÷300C + Chỉ số iod : 25÷45 + Chỉ số xà phòng hoá : 218÷235 + Chỉ số acid bay hơi không hoà tan : 1,5÷3 + Chỉ số khúc xạ : 1,453÷1,462 Cấu trúc: Chất béo có trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt nhỏ hình cầu hoặc ôvan có đường kính 2÷10 mm. Cấu trúc tiểu cầu béo: không đồng nhất, nhân là triglyxerit có điểm nóng chảy thấp giàu acid oleic và luôn ở dạng lỏng trong điều kiện nhiệt độ môi trường. Phần ngoại vi tiếp xúc với màng chứa các glyxerit với chỉ số iot rất thấp (5-6) nhưng có điểm nóng chảy cao có thể đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường. Vỏ bọc tiểu cầu béo là một màng protit có cấu tạo phức tạp gồm 2 phần: phần có thể hòa tan được và phần không thể hoà tan được trong nước. Bề mặt bên trong của màng có liên quan mật thiết với một lớp phụ có bản chất phospholipit có thành phần chủ yếu là lexitin và xephalin. Màng tiểu cầu béo còn chứa nhiều chất khác như sắt, đồng (các chất xúc tác sinh học), các enzym nhất là enzym phosphataza mang tính kiềm tập trung trong phần protit và enzym reductaza có trong phần không hoà tan được. Trong quá trình làm lạnh các tryglyxerit ngoại vi bắt đầu kết tinh từ 6-70C gây ra sự co rút thành phần protein làm cho bề mặt lớp vỏ màng của các cầu béo bị phá vỡ và có thể bị kết tinh làm mất đi tính mềm mại của thành phần chất béo. Ở nhiệt độ lạnh tất cả các chất béo hầu hết được tập trung ở bề mặt và thành từng khối. Khi đun nóng sữa trên 650C protein của màng bị biến tính và tất cả các glyxerit đều trở thành dạng lỏng. Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream đồng thời gây ra sự kết dính ở bề mặt của các cầu béo.Do vậy, có thể nói màng có tính chất bảo vệ chất béo khỏi những biến đổi. Protein: Protein trong sữa là chất đạm hoàn thiện bởi vì nó chứa hầu hết các acid amin đặc biệt là các acid amin không thay thế. Các acid amin chủ yếu có mặt trong sữa tính theo % chất khô như sau: Alanin : 3% Prolin :11,3% Phenylamin :5% Valin :7,2% Cystin và cystein : 0,34% Methionin :2,8% Lơxin :9,2% Serin :6,3% Treonin :4,9% Izolơxin :6,1% Tryptophan : 1,7% Arginin :4,1% Histidin :3,1% lysin :8,2% Acid aspartic :7,1% Acid glutamic :22,4% Tyrosin :6,3% * Trong thành phần cấu trúc protein sữa rất đa dạng bao gồm: - Cazein toàn phần chứa : 26 ¸ 29 g/l - Lactoglobulin : 26 ¸ 29 g/l - Lactalbumin: 2,4 ¸ 4 g/l - Imunoglobulin: 0,8 ¸ 1,5g/l - Và một số thành phần khác Trong các thành phần trên, cazein được coi là thành phần quan trọng nhất của sữa. Về mặt cấu trúc, cazein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40 ÷ 200mm và bằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thể lắng như keo có màu trắng hoặc kết tủa cazein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá trình axit hoá sữa đến pH đẳng điện (pH=4,6). Điều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần cazein là sự không đồng nhất của các thành phần cazein, vì trong cazein có a, b, l cazein .a-cazein chiếm 60% cazein toàn phần, b-cazein chiếm 30% cazein toàn phần, l-cazein chiếm 4-10% cazein toàn phần. Khi nhiệt độ vượt quá 75-800C có sự biến tính của canxi phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thành canxi triphosphat không hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixen phosphocazein và các muối khoáng hoà tan. Đường: Đường trong sữa chủ yếu là đường lactoza hàm lượng đường có khoảng 50g/lit sữa tồn tại ở hai dạng a -lactoza và b- lactoza. Khi có sự thay đổi về nhiệt độ thì có sự chuyển hoá từ dạng này sang dạng kia và ngược lại. Độ ngọt của lactoza kém hơn saccaroza 30 lần, độ hoà tan trong nước cũng kém hơn. Độ hoà tan trong nước của lactoza được thể hiện ở bảng sau (g/100gH2O): Bảng 2: Độ hoà tan trong nước của lactoza Nhiệt độ (0C) a-lactoza b-lactoza 0 25 39 100 5 8,6 12,6 70 45,1 45,1 45,1 94,7 Ở nhiệt độ nhỏ hơn 1000C thì không làm thay đổi đường lactoza. Nhưng khi lớn hơn 1000C thì đường lactoza rất nhạy với nhiệt độ sẽ xảy ra sự biến đổi do sự xuất hiện các Melanoit tạo thành khi các acid amin tác dụng với lactoza. Trên 1500C người ta nhận thấy được màu vàng và ở 1700C thì có màu nâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hoá. Đường lactoza có thể lên men được dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo thành các sản phẩm khác nhau có lợi. Một trong những biến đổi thường gặp và quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic đây chính là cơ sở của quá trình sản xuất các sản phẩm sữa lên men: C12H22011.H20 ® 4CH3-(CH2)2-COOH Các muối khoáng: Do trong sữa có mặt có các cation K+, Na+, Mg2+, Ca2+... và các anion của các acid phosphoric, limonic, clohydric nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau. Nhưng chủ yếu là các muối clorua, phosphat, xitrat, bicacbonat. Trong tất cả muối trên muối Canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con người đặc biệt là trẻ em. Hai nguyên tố Ca và P trong sữa có tỉ lệ rất hài hoà Ca/P = 1/1,3 ở dạng cơ thể dễ hấp thụ. Sự cân bằng giữa hai dạng muối Canxi (Ca2+ của các muối hoà tan được phân ly và Ca ở dạng phức của các thể keo) là điều kiện đặc biệt cho sự ổn định của sữa. Sự tăng lên của Ca2+ làm tăng khả năng bất ổn định của sữa khi đun nóng hoặc dưới tác dụng của các men dịch vị. Muối canxi có ý nghĩa lớn đối với con người, đặc biệt là trẻ em. Muối canxi có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa. Khi sữa có hàm lượng canxi thấp, sữa sẽ không bị đông tụ hoặc đông tụ rất chậm. Ngược lại, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơn nhưng quện sữa (gel đông tụ) lại không mịn. Trong sữa canxi nằm trong các hợp chất canxi caseinat, canxi phosphat, canxi limonat... Trong sữa còn có Mg (12 mg %), K (113 – 171 mg%), Na (30 – 77 mg%). Tỷ lệ K / Na = 3,3 tương ứng với tỷ lệ này trong sữa mẹ. Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường. Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa. Các muối của acid limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với sự tạo thành các chất thơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ. Trong thành phần chủng vi sinh vật dùng để sản xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm. Các vi khuẩn này, trong quá trình hoạt động đòi hỏi sự có mặt của acid limonic để tạo thành các diaxetyl, axetoin, các acid bay hơi... Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối của sữa. Các muối hòa tan của acid phosphoric và acid limonic chuyển thành không hòa tan Acid hữu cơ: Trong sữa chứa nhiều acid hữu cơ như : acid citric, lactic, axetic ... Trong đó, acid citric là acid cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho các sản phẩm bơ nhờ vào quá trình sau: Acid citric diaxetyl axetoin 2,3 butylen glycol VK lactic Hình 2: Quá trình tăng thêm mùi thơm cho các sản phẩm Bơ Các chất xúc tác sinh học: Vitamin : Sữa được coi là thực phẩm cân đối nhất về số lượng vitamin tuy với hàm lượng không lớn lắm. Hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theo khả năng hoà tan của chúng trong nước hay chất béo. + Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: Vitamin A, D, E, chủ yếu nằm trong thành phần của mỡ sữa. + Nhóm vitamin hoà tan trong nước : B, C, PP. Các enzym: Các enzym tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzym trong sữa được chia làm hai nhóm chính. + Nhóm enzym thuỷ phân : gồm lipaza, photphataza, galactaza, proteaza, amylaza. Trong đó, vai trò của các enzym lipaza có tính quyết định đến quá trình chế biến và bảo quản sữa. Lipaza có tác dụng thuỷ phân chất béo tạo thành acid béo và glyxerin có pH = 9,4. + Nhóm enzym oxy hoá : gồm Reductaza, lactoperoxydaza Catalaza. Các enzym này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa. Các vi sinh vật có trong sữa: Gồm : Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc. + Nấm men : Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2 ¸ 9mm. Phần đông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi. + Nấm mốc : Chủ yếu là Muco va Rhizopus. Các loại nấm mốc này gây nên những biến động xấu đến quá trình sản xuất sản phẩm phomát dạng nhão. Ngoài ra còn có các loài: Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia. Tất cả các loài nấm mốc này đều hô hấp mạnh và phát triển trên bề mặt của môi trường nuôi cấy. Chúng phát triển thích hợp trên các môi trường acid và trong sữa tạo acid lactic + Vi khuẩn : Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước của nó không vượt quá vài micromet. Các vi khuẩn trong sữa : Coccus, Bacterium, Clostridium, Vitrion, Spirille, Meningocoque, Streptomycin... quan trọng nhất là vi khuẩn lactic với các đặc tính chủ yếu sau: Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện. Không sản sinh ra enzym catalaza và vậy chúng không phân hủy nước oxy già. Không sản sinh ra các hợp chất nitrat. Ít hoặc không tiết ra enzym proteaza trong sữa nhưng đôi khi trong phomat các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy thành phần casein. Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau. + Vi sinh vật gây bệnh: Tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc động vật, đặc trưng samonella typhi, samonella paratyphi, shigella dysenterial. . . Yêu cầu xử lý Nước thải sản xuất sữa ô nhiễm hữu cơ cao (BOD và COD cao). Hàm lượng N và P trong nước thải gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải, làm thiếu oxy trong nước, ảnh hưởng đến đời sống các thủy sinh vật, xảy ra quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong nước, gây mùi hôi thối. Các chất lơ lững trong nước gây độ đục cho nguồn nước tiếp nhận. Các chất béo tạo lớp váng trên mặt nước, gây thiếu oxy trong nước gây mùi khó chịu. Ngoài ra nước thải còn chứa một số chất tẩy rữa từ quá trình vệ sinh nhà, máy móc, thiết bị… Các chất tẩy rửa (ví dụ Acid nitric, lye), chất sát khuẩn (ví dụ perocid hydro, acid acetic, Natrihypochlorid), các chất để trung hoà ( acid sulfuric, acid nitric), các chất làm lạnh (CFC, amoniac), các sản phẩm dầu khoáng. Các loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là: Streptococcus Thermophillus, được coi là tác nhân của sự hình thành axit và quá trình chín của phomát. Nhóm vi khuẩn Lactic là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm Streptococcus cremoris và Streptococcus lactic,là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên một vài loài của chúng sản sinh ra các kháng sinh. Clostridium tác nhân của sự phồng lên của phomat. Loài Leuconostoc oenos đều là các loài lên men không điển hình , lên men các loại đường tạo ra một ít acid lactic hoặc axetoin từ diaxetyl là các hợp chất tạo nên hương thơm tự nhiên của bơ. Tác động đến hệ vi sinh vật thông thường : Ở 600C và giữ nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ vi sinh vật bị tiêu diệt. Ngoại trừ, một số loài vi khuẩn (cầu khuẩn, liên cầu khuẩn và các trực khuẩn ) vẫn tồn tại. Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh bào tử, bào tử của chúng chỉ có thể bị tiêu diệt một cách chắc chắn ở nhiệt độ cao hơn 1000C rất nhiều. Vì vậy cần có biện pháp kiễm soát ô nhiễm nước thải, trong đó xử lý nước thải là một trong những yêu cầu hết sức cần thiết. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI Để xử lý nước thải thường ứng dụng các phương pháp xử lý như sau: xử lý cơ học, hóa học, hóa – lý và sinh học. Nếu việc xả nước thải vào nguồn nước với yêu cầu xử lý cao thì tiến hành bước xử lý bổ sung sau khi đã xử lý sinh học. Trong quá trình xử nước thải ở các công xử lý khác nhau có tạo ra một lượng lớn các loại cặn: rác ở song chắn rác, cát ở bể lắng cát, cặn tươi ở bể lắng đợt 1, bùn hoạt tính dư (hoặc màng sinh vật) ở bể lắng đợt 2, cặn ở bể tiếp xúc… cặn cần xử lý hợp lý để không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Xử lý cơ học nhằm mục đích Tách các chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡõ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải. Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh… Điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hoá lý và sinh học . Song chắn rác Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn. Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm. Rác có thể lấy bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bị cào rác cơ khí. Bể lắng cát Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, cuội, xỉ lò hoặc các loại tạp chất vô cơ khác có kích thước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau. Bể lắng Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng. Quá trình lọc Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không thể loại được bằng phương pháp lắng. Quá trình lọc ít khi sử dụng trong xử lý nước thải, thường sử dụng trong trường hợp nước sau xử lý đòi hỏi có chất lượng cao. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ Keo tụ Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm thường không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lử._.ng phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó, các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng. Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào trong nước các chất keo tụ thích hợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt loại FeSO4, Fe2(SO4)3 hoặc loại FeCl3. Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan. Tuyển nổi Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt. Hấp phụ Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng. Dung chất (chất bị hấp thụ) sẽ đi từ pha lỏng (hoặc pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung dịch đạt cân bằng. Các chất hấp phụ thường sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạt cưa, silicagen, keo nhôm. Trao đổi ion Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn … cũng như các hợp chất của asen, photpho, xyanua, chất phóng xạ. Thường sử dụng nhựa trao đổi ion nhằm khử cứng và khử khoáng. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như: H2S, sulfide, ammonia, … dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể phân thành 2 loại : Phương pháp kỵ khí : Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có ôxy. Phương pháp hiếu khí : Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp ôxy liên tục. Phương pháp sinh học nhân tạo Quá trình kỵ khí * Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn. Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp được đưa sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước. Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm. * Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB) Đây là một trong những quá trình kỵ khí ứng dụng rộng rãi nhất trên thế do hai đặc điểm chính 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 Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí UASB còn có những ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như : Ít tiêu tốn năng lượng vận hành. Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn. Bùn sinh ra dễ tách nước. Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng. Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí Methane. * Bể lọc kỵ khí Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbon trong nước thải. Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển. Vì vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày). Quá trình hiếu khí Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước chảy liên tục vào bể aeroten, trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính cung cấp ôxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn. Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 và tại đây bùn hoạt tính lắng xuống đáy. Một lượng lớn bùn hoạt tính (25 – 75% lưu lượng) tuần hoàn về bể aeroten để giữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ. Lượng sinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng 1 được dẫn tiếp tục đến công trình xử lý bùn. Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng như : Bể aeroten thông thường, bể aeroten xáo trộn hoàn chỉnh, mương ôxy hóa, bể hoạt động gián đoạn, . . . * Bể aerotank xáo trộn hoàn toàn Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Thiết bị sục khí cơ khí (motour và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng. * Mương oxy hóa Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính. Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3 m/s để tránh cặn lắng. Mương ôxy hóa có thể kết hợp quá trình xử lý nitơ. * Bể hoạt động gián đoạn (SBR) Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có điều tất cả quá trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước : (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cạn, (5) ngưng. Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám * Bể lọc sinh học Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Vật liệu tiếp xúc thường là đá có đường kính trung bình 25 – 100 mm, hoặc vật liệu nhựa có hình dạng khác nhau, … có chiều cao từ 4 – 12 m. Nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòi phun. Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải. Quần thể vi sinh vật này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và tùy tiện, nấm, tảo, và các động vật nguyên sinh, … trong đó vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế. Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2 mm) là loại vi sinh hiếu khí. Khi vi sinh phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh lớp ngoài tiêu thụ hết lượng ôxy khuếch tán trước khi ôxy thấm vào bên trong. Vì vậy, gần sát bề mặt giá thể môi trường kỵ khí hình thành. Khi lớp màng dày, chất hữu cơ bị phân hủy hoàn toàn ở lớp ngoài, vi sinh sống gần bề mặt giá thể thiếu nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả năng bám dính. Nước thải sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới. Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Nước sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy. * Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đĩa nhúng chìm một phần trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Tương tự như bể lọc sinh học, màng vi sinh hình thành và bám trên bề mặt đĩa. Khi đĩa quay, mang sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với ôxy. Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa ôxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời, khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt hai. Phương pháp sinh học tự nhiên Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước. Việc xử lý nước thải được thực hiện trên các công trình : * Cánh đồng tưới Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ống phân phối phun nước thải lên mặt đất. Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấm vào đất để tạo độ ẩm và cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây cỏ sinh trưởng. Phương pháp này chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu độ ẩm. Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virút gây bệnh và kim loại nặng trong nước thải chưa được loại bỏ sẽ gây tác hại cho sức khỏe của người sử dụng các loại rau và cây thực phẩm này. * Xả nước thải vào ao, hồ, sông suối Nước thải được xả vào những nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn trong tự nhiên để pha loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên. Khi lưu lượng và tổng hàm lượng chất bẩn trong nước thải nhỏ so với lượng nước của nguồn tiếp nhận, ôxy hòa tan có trong nước đủ để cấp cho quá trình làm sạch hiếu khí các chất hữu cơ. * Hồ sinh học Hệ hồ có thể phân loại như sau : (1) hồ hiếu khí, (2) hồ tùy tiện, (3) hồ kỵ khí Hồ hiếu khí Có diện tích rộng, chiều sâu cạn. Chất hữu cơ trong nước thải được xử lý chủ yếu nhờ sự cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn sống ở dạng lơ lửng. Ôxy cung cấp cho vi khuẩn nhờ sự khuếch tán qua bề mặt và quang hợp của tảo. Chất dinh dưỡng và CO2 sinh ra trong quá trình phân hũy chất hữu cơ được tảo sử dụng. Hồ hiếu khí có hai dạng : (1) có mục đích là tối ưu sản lượng tảo, hồ này có chiều sâu cạn 0,15 – 0,45 m; (2) tối ưu lượng ôxy cung cấp cho vi khuẩn, chiều sâu hồ này khoảng 1,5 m. Để đạt hiệu quả tốt có thể cung cấp ôxy bằng cách thổi khí nhân tạo. Hồ tùy tiện Trong hồ tùy tiện tồn tại 03 khu vực: (1) khu vực bề mặt, nơi đó chủ yếu vi khuẩn và tảo sống cộng sinh; (2) khu vực đáy, tích lũy cặn lắng và cặn này bị phân hủy nhờ vi khuẩn kỵ khí; (3) khu vực trung gian, chất hữu cơ trong nước thải chịu sự phân hủy của vi khuẩn tùy tiện. Có thể sử dụng máy khuấy để tạo điều kiện hiếu khí trên bề mặt khi tải trọng cao. Tải trọng thích hợp dao động trong khoảng 70 – 140 kg BOD5/ha ngày. Hồ kỵ khí Thường được áp dụng cho xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao và cặn lơ lửng lớn, đồng thời có thể kết hợp phân hủy bùn lắng. Hồ này có chiều sâu lớn, có thể sâu đến 9 m. Tải trọng thiết kế khoảng 220 – 560 kg BOD5/ha ngày. XỬ LÝ NƯỚC THẢI MỨC ĐỘ CAO (xử lý bổ sung) Xử lý nước thải ở mức độ cao được ứng dụng trong các trường hợp yêu cầu giảm thấp nồng độ bẩn (theo chất lơ lững, BOD, COD, nitơ, photpho, và các chất khác…) sau khi đã xử lý sinh học, trước khi xả vào nguồn nước. Nước thải sau khi xử lý ở mức độ cao có thể ứng dụng lại trong các quá trình công nghệ của nhà máy và do đó giảm được lượng nước thải xả vào nguồn nước, giảm nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất Các phương pháp xử lý gồm có: Lọc, tuyển nổi, keo tụ, hấp phụ bằng than hoạt tính, phương pháp sinh học (quá trình nitrat hóa và khử nitrat), trao đổi ion, phương pháp hóa học (dùng vôi, sunfat nhôm, sufat sắt). KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước. Để khử trùng có thể dùng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành khử trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc,…nhưng cần phải cân nhắc kỹ về mặt kinh tế. XỬ LÝ CẶN CỦA NƯỚC THẢI Nhiệm vụ của xử lý cặn là: Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn; ổn định cặn; khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau Tất cả các loại cặn có thể có ở các công trình xử lý gần như được dẫn đến bể mêtan. Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96% đến 97%. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thiết bị lọc chân không, thiết bị lọc ép, thiết bị ly tâm cặn…. Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55% đến 75%. Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau: thiết bị sấy dạng khí nén, băng tải…. Sau khi sấy, độ ẩm còn 25% đến 30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển. Đối với các trạm xử lý nước thải công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN SỮA CÔNG TY CP VIỆT NAM ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ Lựa chọn các phương án xử lý nước thải Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý: Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn thải Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm giữa mùa mưa và mùa khô. Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu. Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong một thời gian Ngoài ra cần chú ý đến một số yếu tố như: Lưu lượng, thành phần nước cần xử lý Tính chất nước thải sau xử lý vào nguồn Điều kiện hực tế vận hành, xây dựng hệ thống Điều kiện về kỹ thuật ( xây dựng, lắp rắp, vận hành) Khả năng về vốn đầu tư. Cơ sở lựa chọn bể tuyển nổi: Trong nước thải ngành sản xuất sữa, các hạt cặn lơ lững và các hạt chất lỏng (dầu, mỡ) có hàm lượng cao. Nếu không được xử lý, ngoài ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận, thì lượng dầu mỡ trong nước thải sẽ gây ức chế các quá trình hoạt động của vi sinh vật, làm giảm hiệu quả quá trình xử lý ở bể sinh học Thiết bị tuyển nổi dùng để tách cặn hoặc dầu mỡ ra khỏi nước. Đặc điểm nước thải sản xuất kem có nhiều cặn nhẹ (hữu cơ) khó lắng; và ưu điểm của phương pháp tuyển nổi so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhẹ, lắng chậm đồng thời giảm thời gian lắng và dung tích bể Theo kết quả thực nghiệm cho mô hình tuyển nổi không tuần hoàn thì: Hiệu quả khử cặn lơ lững là 90%, Khử dầu mỡ là 85%, Hàm lượng COD qua lưới chắn rác và bể tuyển nổi giảm 50% và BOD giảm 36%. [1] Vì vậy để hệ thống hoạt động có hiệu quả cần thiết phải thiết kế bể tuyển nổi đồng thời giảm tải trọng cho các công trình xử lý sau. Cơ sở lựa chọn xử lý kỵ khí UASB Đặc điểm của nước thải sản xuất kem có nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy rất cao Nguyên lý của phương pháp xử lý kỵ khí : Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo sản phẩm cuối cùng là khí CH4 và CO2 (trường hợp nước thải không chứa NO3- và SO42-) So sánh giữa UASB và các công nghệ xử lý kỵ khí khác Trong phương pháp xử lý kỵ khí có các công nghệ như: hồ sinh họa kỵ khí, lọc sinh học kỵ khí, bể với lớp vật liệu trương nở, bể với lớp bùn lơ lững dòng hướng lên UASB… đều đạt hiệu quả khá cao. Mỗi thiết bị có những ưu nhược điểm riêng của nó. Bảng 3: So sánh giữa các phương pháp xử lý kỵ khí Quá trình Thuận lợi Bất lợi Hồ kỵ khí - Rẻ - Hầu như không đòi hỏi quản lý thường xuyên, bảo trì, vận hành đơn giản - Cần có diện tích rất lớn . - Gây mùi thối rất khó chịu. - Không thu hồi được khí sinh học sinh ra . Phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn - Thích hợp nước thải có hàm lượng SS cao. - Đảm bảo tính chất nước thải (vật chất, PH, nhiệt độ) đồng đều trong thiết bị. -Tải trọng thấp . -Thể tích thiết bị lớn để đạt SRT cần thiết . -Sự xáo trộn trở nên khó khi hàm lượng SS quá lớn . Tiếp xúc kỵ khí Thích hợp với nước thải có hàm lượng SS từ trung bình đến cao. -Tải trọng trung bình . -Vận hành phức tạp Lọc kỵ khí - Vận hành tương đối đơn giản. - Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao . -Không phù hợp với nước thải có hàm lượng SS cao . -Dễ bị bít kín . UASB - Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp. - Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích. - Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao . - Có thể đạt được tải trọng rất cao . -Không phù hợp với loại nước thải có hàm lương SS 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. Mặt khác UASB được quan tâm hơn cả là vì đối với nước thải khoai mì: 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. Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích. Lượng bùn sinh ra ít. Có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt động. Hàm lượng cặn lơ lững thấp sau khi qua bể tuyển nổi, nên không ảnh hưởng đến UASB. Cơ sở lựa chọn xử lý hiếu khí aerotank Sau khi xử lý kỵ khí, nước thải được tiếp tục xử lý sinh học hiếu khí (nồng độ BOD/COD = 0,87). Trong xử lý hiếu khí có nhiều công trình khác nhau. Chọn quá trình xử lý sục khí trong bể Aerotank hoặc quá trình xử lý hiếu khí trong bể Biophin. Bảng 4: So sánh về mặt kỹ thuật bể Aerotank và bể Biophin Bể Aerotank (phương án 1) Bể Biophin (phương án 2) - Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh - Quản lý đơn giản - Dể khống chế các thông số vận hành - Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật - Cấu tạo đơn giản hơn - Không tốn vật liệu lọc - Cần phải cấp không khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động - Phải hoàn lưu bùn ngược lại bể Aerotank - Không gây ảnh hưởng đến môi trường - Hiệu quả xử lý COD, BOD , SS tốt hơn bể Biophin - Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh - Quản lý đơn giản - Khó khống chế các thông số vận hành - Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật, hình thành màng vi sinh vật - Cấu tạo phức tạp hơn - Tốn vật liệu lọc - Ap dụng phương pháp thoáng gió tự nhiên, không cần có hệ thống cấp không khí - Không cần hoàn lưu bùn ngược lại bể Biophin - Đối với vùng khí hậu nóng ẩm, về mùa hè nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể xâm nhập và phá hoại trong bể. Ruồi, muỗi sinh sôi gây ảnh hưởng đến công trình và môi trường sống xung quanh. - Hiệu quả xử lý COD, BOD , SS không bằng bể Aerotank Một cách tổng quát, thì cả hai phương án trên đều là những mô hình xử lý nước thải đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. Hai phương án đều có thể quản lý và vận hành dễ dàng trong điều kiện của nước ta. Đối với dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể Aerotank thì ta chú ý đến liều lượng bùn, lưu lượng khí ….Còn đối với dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể Biophin thì ta chú ý đến khả năng xử lý của lớp vật liệu lọc, vệ sinh và thay thế lớp vật liệu lọc. So sánh về diện tích xây dựng: diện tích xây dựng bể Aerotank tương đối nhỏ hơn diện tích xây dựng bể Biophin, thi công dễ. Điều kiện quản lý, vận hành và sửa chữa bể Aerotank dễ hơn bể lọc sinh học. Phương án 1 dễ dàng nâng công suất của trạm xử lý nước thải khi cần thiết. Sơ đồ công nghệ Phương án 1: Dinh dưỡng Máy thổi khí Máy thổi khí Nguồn tiếp nhận Loại A, TCVN 5945-2005 Hầm tiếp nhận Song chắn rác Bể điều hòa Bể tuyển nổi Bể UASB Bể Aerotank Bể lắng Chỉnh pH Nước thải Bể lọc áp lực Dầu mỡ Bùn dư Bùn tuần hoàn Chú thích Đường ống dẫn nước thải Đường ống dẫn bùn Đường ống dẫn khí Đường ống dẫn nước tách bùn Máy nén khí Dung dịch clo Bể khử trùng Bể nén bùn Máy ép bùn Xe chở bùn Nước tách bùn Bể trung gian Hình 3: Qui trình xử lý nước thải phương án 1 Phương án 2 Máy nén khí Máy thổi khí Hầm tiếp nhận Song chắn rác Bể điều hòa Bể tuyển nổi Bể UASB Bể Biophin Bể lắng Nước thải Bể lọc áp lực Dầu mỡ Bùn dư Bể nén bùn Máy ép bùn Xe chở bùn Nước tách bùn Chú thích Đường ống dẫn nước thải Đường ống dẫn bùn Đường ống dẫn khí Đường ống dẫn nước tách bùn Dinh dưỡng Chỉnh pH Dung dịch clo Nguồn tiếp nhận Loại A, TCVN 5945-2005 Bể khử trùng Hình 4: Qui trình xử lý nước thải phương án 2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ Sau khi phân tích và so sánh, thì ta chọn phương án 1 để thuyết minh: Toàn bộ nước thải từ các công đoạn sản xuất, khu sinh hoạt của công nhân, nhà vệ sinh sẽ được tập trung đến trạm xử lý. Nước thải qua Song chắn rác: Nước thải từ hầm tiếp nhận, chảy qua Song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có kích thước to như bao nilong, giấy, vải vụn…và theo mương dẫn chảy vào bể Điều hòa. Các tạp chất này có thể gây ra sự cố trong quá rình vận hành hệ thống như làm hư hỏng bơm tắc nghẽn đường ống mương dẫn. Rác dính trước song phải được cào đi bằng cơ giới hoặc bằng phương pháp thủ công. Rác có thể tập trung lại đưa đến bãi rác hoặc đến bể phân hủy bùn. Nước thải từ song chắn rác chảy sang Bể điều hòa Bể điều hòa là nơi tập trung nước thải từ các khu vực làm việc khác nhau, thành một nguồn thải duy nhất. Lưu lượng và chất lượng nước thải thường xuyên dao động theo các giờ trong ngày. Khi hệ số không điều hòa K ³ 1,4 thì xây dựng bể điều hòa để các công trình xử lý làm việc với lưu lượng đều trong ngày sẽ kinh tế hơn.. Mục đích: Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và tùy tính chất nước thải của từng công đoạn. Vì vậy, bể điều hòa rất cần thiết trong việc điều hòa nồng độ và lưu lượng nước thải, làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định liên tục cho các công trình phía sau, tránh sự cố quá tải. Nguồn nước thải đầu vào có độ pH vượt quá ngưỡng cho phép và thay đổi theo từng công đoạn sản xuất. Trong khi đó, quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học rất nhạy cảm với sự dao động của trị số pH, nó đòi hỏi giá trị pH phải trong khoảng 6.5 đến 8.5 ( tối ưu là 6.8 đến 7.4). Do đó, tại bể điều hòa cần bố trí thiết bị điều chỉnh pH tự động. Đầu dò tự động trong thiết bị kết hợp với hệ bơm định lượng và hóa chất giúp nguồn nước thải luôn có độ pH ổn định. Tại bể điều hòa, nước thải được sục khí liên tục với 2 mục đích: Nước thải từ bể điều hòa chảy sang bể tuyển nổi Tại bể tuyển nổi cặn nhẹ khó lắng, dầu, mỡ được tách ra khỏi nước. Quá trình tách cặn, dầu, mỡ xảy ra khi hòa tan vào nước những bọt khí nhỏ, các bọt này bám vào các hạt cặn làm cho tỷ trọng của tổ hợp cặn khí giảm, và lực đẩy nổi đủ lớn đẩy hỗn hợp cặn, khí nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài. Quá trình tuyển nổi phụ thuộc rất nhiều vào loại hạt bề mặt lơ lững, vì vậy thí nghiệm qui mô phòng thí nhiệm và qui mô vừa (pilot scale) cần được xây dựng để tìm các thông số thiết kế hợp lý. Yếu tố cần quan tâm trong thiết kế công trình tuyển nỗi bao gồm: hàm lượng chất lơ lững, lượng khí sử dụng, vận tốc nổi của hạt và tải trọng chất rắn. Trong tuyển nổi khí hòa tan, không khí hòa tan trong nước thải ở áp suất vài atmosphere (275 – 350 kPa), sau đó áp suất giảm xuống áp suất khí quyển, khí hòa tan tách ra khỏi nước thành những bọt khí mịn. Hiệu quả của quá trình tuyển nổi này phụ thuộc vào tỉ số thể tích khí trên khối lượng chất rắn (A/S). Tỉ số này phụ thuộc nhiều vào loại chất lơ lững, và phải được xác định bằng thực nghiệm. Nước thải từ bể tuyển nổi chảy sang Bể UASB Nhờ vào sự hoạt dộng phân hủy của các vi sinh vật kị khí biến đổi chất hữu cơ thành các dạng khí sinh học. Chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước thải là các chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật. Sự phát triển của vi sinh vật trong bể thường qua 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: Nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như Monosacarit, amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động. Giai đoạn 2 : Nhóm vi khuẩn tạo men axít biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axít hữu cơ thường là axít acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axít là nhóm vi khuẩn axit focmo. Giai đoạn 3: Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hóa hydro và axit acetic thành khí mêtan và cacbonic. Nhóm vi khuẩn này gọi là Mêtan Focmo. Vai trò quan trọng của nhóm vi khuẩn mêtanfocmo là tiêu thụ hydro và axit acetic, chúng tăng trưởng rấtchậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khi khí mêtan và cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ pH… Các yếu tố sinh vật như : số lượng và khả năng hoạt động phân hủy của quần thể vi sinh vật có trong bể. Hiệu quả xử lý theo COD từ 60 ÷ 80 %. Nước thải từ bể UASB chảy sang Bể Aerotank Tại bể AEROTANK ,các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí. Quá trình oxi hóa trong bể AEROTANK xảy ra qua 3 giai đoạn : Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hóa xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxi . Giai đoạn 2 : Bùn họat tính khôi phục khả năng oxi hóa, đồng thời oxi hóa những chất hữu cơ còn lại .Ở giai đoạn này, tốc độ oxy hóa cũng xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxi nhưng nhỏ hơn giai đoạn 1 (tốc độ oxy hóa giai đoạn 2 bằng 1/3 tốc độ oxy hóa giai đoạn 1). Giai đoạn 3: giai đoạn nitrô hóa các amon. Xảy ra sau một thời gian dài, tốc độ oxy hóa cầm chừng. Bùn hoạt tính là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo cho oxi dùng cho các quá trình oxi hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn duy trì việc cung cấp khí. Số lượng quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần chất thải, hàm lượng các chất thải, lượng oxy hòa tan, chế độ thủy động học của bể. Số lượng vi khuẩn trong bùn hoạt tíhh dao động trong khoảng 108 : 10 12 khuẩn lạc/mg MLSS. Phần lớn, chúng thuộc các chủng sau: Pseudomonas, Achromobacteria, Alkligches, Bacillus, Micrococcus, Flavobacrerium. Trong bùn hoạt tính luôn có mặt của các vi khuẩn nitrit: Nitrosomonas và nitrobacter. Vi khuẩn nitrat Sphacrotilus và cladothric. Hiệu quả xử lý của bể tốc độ AEROTANK đạt từ 75%: 95% và phụ thuộc các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn… nước thể sau khi qua bể AEROTANK các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hoàn toàn . Nước thải từ bể Aerotank chảy sang Bể lắng ly tâm Sau khi qua bể Aerotank, hầu hết các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải bị loại hoàn toàn. Tuy nhiên, nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải là rất lớn, do vậy bùn hoạt tính và các chất rắn lơ lửng sẽ được tách ở bể lắng. Nước thải từ bể lắng ly tâm chảy sang bể trung gian Nhờ bể trung gian, nước thải được ổn định, sau đó bơm trực tiếp vào bể lọc áp lực. Nước thải từ bể trung gian chảy sang Bể Lọc áp lực Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước, tùy thuộc vào lớp vật liệu lọc, tốc độ lọc… Do vậy, qua Bể Lọc áp lực, hầu hết các cặn sẽ bị giữ lại bởi 2 lớp vật liệu lọc là than và cát thạch anh. Nước thải từ Bể Lọc áp lực chảy sang Bể khử trùng Bể tiếp xúc mang tính chất là khử trùng nước thải trước khi thải ra ngoài nguồn tiếp nhận. Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá huỷ, triệt bỏ các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải. Bể tiếp xúc được thiết kế với dòng chảy ziczắc qua từng ngăn để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xúc tác giữa Clo và nước thải. Clo là chất oxy hoá mạnh ở bất kì dạng nào nêu được chọn làm chất khử trùng. Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau: Cl2 + H2O ĩ HOCl + HCl Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly: Cl2 + H2O ĩ H+ + OCl- + Cl- Axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng rất mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán qua vỏ tế bào vi sinh vật gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật tiêu diệt. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Thông số tính toán: Công suất xử lý : 250m3/ngày đêm BOD5 : 690 mg/l COD : 1296 mg/l pH : 6.1 Rắn lơ lững SS : 304 mgSS/l Dầu mỡ động thực vật : 59.67 Lưu lượng trung bình : QTB = 250 (m3/ngày) = =10.42 (m3/h) = = 0.0029 (m3/s)= 2.9(l/s) Lấy hệ số không điều hòa chung: kc = 3 kng = 1.15 – 1.3 -> Chọn 1.2 Vậy hệ số không điều hòa giờ: kh = = = 2.5 Lưu lượng giờ lớn nhất: Qmax = kh × QTB = 2.5 × 10,42 = 26.05 (m3/h) = 7.24 (l/s) Hố thu Nơi tiếp nhận và tập trung toàn bộ nước thải của nhà máy trước khi đưa qua các công trình khác . Hố thu thường được xây dựng âm vào lòng đất. Kích thước bể: Thể tích hố gom V == = 3.47 (m3) Trong đó: Lưu lượng nước thải Qtb = 10.42 (m3/h) Chọn thời gian lưu nước, t = 10-30 phút [1]. Chọn t = 20phút Kích thước bể: Chọn chiều sâu hữu ích : h1 = 1.5 m Chiều cao bảo vệ: h2 = 0.5 m Chiều cao bể : hb = h1+ h2 = 1.5 + 0.5= 2(m) Diện tích bể S = == 1.74 (m2) » 1.8 (m2) Chọn dài × rộng = 1.5 ×1.2(m2) Thể tích xây dựng: dài × rộng × cao = 1.8m ×1m × 2m = 3.6 (m3) Đường kính ống dẫn nước thải sang bể điều hoà Vận tốc nước đi trong ống đẩy của bơm từ vd = 1.5 – 2.5 (m/s) và trong ống hút là vh = 0.8 – 2.0 (m/s) D== Khi vh = 0,8(m/s) dh = 0.068(m) vh =2 (m/s) dh = 0.043(m) Khi vd = 1,5 (m/s) dd = 0.05(m) vd = 2,5(m/s) dd = 0.012(m) Trong thực tế, đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy nên ta: Chọn dh = dd = 50 mm. Để thoả mãn vận tốc dòng chảy nằm trong khoảng cho phép vh = vd = 1.5(m/s) Kiểm tra lại vận tốc trong ống: v= ==1.474 (m/s) (Thoả) Công suất bơm nước thải sang bể điều hoà N = = = 0.71 (Kw) = 0.947(Hp) » 1 (Hp) Công suất thực tế của bơm: Ntt= 1.4 ×N = 1.4×1=1.4 (Hp) Bảng 5: Thông số thiết kế và kích thước HỐ THU STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài bể L m 1.5 2 Chiều rộng bể B m 1.2 3 Chiều cao tổng cộng hb m 2 Song chắn rác Nước thải từ các quy trình tự chảy theo các đường ống được bố trí theo cao trình đổ vào Mương Dẫn. Kích thước mương dẫn Vận tốc dòng chảy đến song chắn rác: 0.3048 – 0.6096 m/s. Chọn v = 0.6m/s Góc nghiêng của song chắn rác: a = 30 - 450. Chọn a = 450. Trang 118 [1] Diện tích mặt cắt ngang của mương: F = = = 0.012(m2) Mà F = B × h1 Trong đó: B : Bề rộng mương h1: Độ sâu mương Việc xác định bề rộng và chiều sâu mương sao cho có lợi nhất về mặt thủy lực thì mương dẫn có hình chữ nhật: B = 2h1. Do đó: F = à Suy ra: B = = = 0.155 (m) Chọn B = 0.16 (m) à h1 = 0.08 (m) Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hs = = = 0.127 (m) Trong đó: Vmax : Tốc độ nước qua Song chắn rác ứng với chế độ Qmax. Theo TCVN 51 - 84/36: v= 0.8 – 1m/s. Vmax=1m/s k1 : hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở Song chắn. K =2 -3 à chọn k1= 3. Trang 114 [1] g : gia tốc trọng trường. g= 9.81m/s2 x : Hệ số tổn thất áp lực cục bộ x = = = 0.83 Trong đó: b: Hệ số phụ thuộc vào thanh ngang của song chắn rác. Trang 114 [1]. Chọn b = 2.42 a: góc nghiêng của song chắn rác so với dòng chảy. a=600. s: bề dày của song chắn, thường s= 0.008m [1] b : Khoảng cách giữa các thanh b= 15-20mm. Chọn b = 16mm= 0.016m Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác: H = h1 + hs + hbv = 0.08 + 0.081 + 0.5 = 0.661 (m) Trong đó: hbv: Chiều cao bảo v._.