Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay có nhiều phương pháp xử lí nước thải khác nhau như: phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học… với các ưu điểm vượt trội thì phương pháp sinh học cho hiệu quả tối ưu và được sử dụng rộng rãi nhất. Trong đó, xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học yếm khí kiểu dòng ngược (UASB) được thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp.Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn 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.Với ưu điểm là có thể xây dựng thành các modul nhỏ, đặt tiện dụng trong các gia đình và các cơ sở phát sinh nước thải giàu hữu cơ mà chi phí vừa phải. Do đó, có thể ứng dụng rộng rãi cho nhiều đối tượng có quy mô từ nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi đến nước thải sản xuất, phù hợp với áp lực phát sinh nước thải hiện nay.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI “THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SỬ DỤNG BỂ UASB & AEROTANK” Nhóm 3 1 M ! Trang MỤC LỤC 2 I. ĐẶT VẤN ĐỀ 4 1.Tính cấp thiết của đề tài 4 2.Mục đích và yêu cầu nghiên cứu 5 a . Mục đích nghiên cứu 5 b. Yêu cầu nghiên cứu 5 II. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 6 1. Đặc tính chung của nước thải chăn nuôi 6 2. Các biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi hiện nay 7 2.1 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp cơ học và hóa lý 7 2.1.1 Xử lý cơ học 7 2.2. Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học 8 2.2.1. Xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí 8 2.2.1.1 Aerotank 8 2.2.1.2 Bể lọc sinh học 13 2.21.3 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 14 2.2.1.4 Đĩa quay sinh học RBC 16 2.3 Xử lý nước thải trong điều kiện kỵ khí 16 2.3.1 Các dạng bể xử lý kỵ khí 18 2.3.1.1 Bể tự hoại 18 2.3.1.2 Bể metan: 19 2.3.1.4 Lọc kỵ khí bám dính cố định - AFR (Anaerobic filter reactor) 20 Nhóm 3 2 2.3.1.5 Bể phản ứng dòng chảy đều - PFR (plug flow reactor) 20 2.3.1.6 Bể phản ứng khuấy liên tục - CSTR (Continuously stirred tank reactor) 21 2.3.1.7 Bể phản ứng kỵ khí có đệm giãn- FBR, EBR (fluidized and expanded bed reactor)21 2.3.1.8 Bể kỵ khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược - UASB 21 (Upflow Anaerobic Sludge Blanketreactor) 21 III. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 1. Đối tượng nghiên cứu 27 2. Nội dung nghiên cứu 27 2.1 Phương pháp nghiên cứu 27 2.1.2 Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp 27 4.2. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 31 4.2.1. Dây chuyền công nghệ 31 4.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ CHÍNH 34 4.4. TÍNH TOÁN CHI TIẾT 34 4.4.1 Song chắn rác 34 4.4.5 Bể lắng I 42 4.4.6 Bể UASB 44 4.4.8 Bể lắng II 57 4.4.9 Hồ sinh học 63 V. KẾT LUẬN 65 VI. KIẾN NGHỊ 66 VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Nhóm 3 3 "#$ 1. Tính cấp thiết của đề tài Xã hội của chúng ta đang ngày càng phát triển, cùng với sự phát triển là nhu cầu ngày càng cao về mọi mặt của đời sống trong đó có nhu cầu về thực phẩm ngày càng lớn điều này đã thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, bên cạnh những đóng góp về mặt kinh tế, những sản phẩm dinh dưỡng cần thiết cho cuộc sống của con người, ngành chăn nuôi cũng bộc lộ nhiều vấn đề môi trường đang được các nhà làm công tác môi trường quan tâm. Nước thải chăn nuôi lợn được coi là một trong những nguồn nước thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao, có chứa nhiều chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và vi sinh vật gây bệnh, nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường. Hiện nay có nhiều phương pháp xử lí nước thải khác nhau như: phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học… với các ưu điểm vượt trội thì phương pháp sinh học cho hiệu quả tối ưu và được sử dụng rộng rãi nhất. Trong đó, xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học yếm khí kiểu dòng ngược (UASB) được thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp.Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn 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. Với ưu điểm là có thể xây dựng thành các modul nhỏ, đặt tiện dụng trong các gia đình và các cơ sở phát sinh nước thải giàu hữu cơ mà chi phí vừa phải. Do đó, có thể ứng dụng rộng rãi cho nhiều đối tượng có quy mô từ nước thải sinh hoạt, Nhóm 3 4 nước thải chăn nuôi đến nước thải sản xuất, phù hợp với áp lực phát sinh nước thải hiện nay. Xuất phát từ những yếu tố trên, nhóm chúng em tiến hành đề tài “Thiết kế, xây dựng hệ thống xử lí nước thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học yếm khí kiểu dòng ngược” nhằm xem xét, đánh giá khả năng xử lý nước thải của thiết bị lọc sinh học yếm khí kiểu dòng ngược. 2. Mục đích và yêu cầu nghiên cứu a . Mục đích nghiên cứu Thiết kế được một hệ thống xử lý yếm khí kiểu dòng ngược Xây dựng và thử nghiệm với nước thải chăn nuôi lợn Đánh giá hiệu quả của hệ thống b. Yêu cầu nghiên cứu Tính toán, thiết kế được thiết bị lọc sinh học yếm khí kiểu dòng ngược để xử lý nước thải chăn nuôi lợn Đánh giá thử nghiệm được hiệu quả xử lý của thiết bị. Các kết quả phân tích đảm bảo độ tin cậy. Nhóm 3 5 "%& ' 1. Đặc tính chung của nước thải chăn nuôi Nước thải chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nước tiểu, nước rửa chuồng, nước tắm vật nuôi với khối lượng nước thải rất lớn. Nước thải chăn nuôi chứa chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, nitơ, photpho và các thành phần khác, đặc biệt là vi sinh vật gây bệnh. Trong thành phần chất rắn của nước thải thì hợp chất hữu cơ chiếm 70 – 80% gồm các hợp chất hydratcacbon, protit, axit amin, chất béo và các dẫn xuất của chúng có trong phân và thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ bị phân hủy. Các chất vô cơ chiếm 20 – 30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối clorua, SO 4 , … Các hợp chất trong phân và nước thải dễ dàng bị phân hủy Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và ấu trùng giun sán gây bệnh. Theo nghiên cứu của Nanxera vi trùng gây bệnh đóng dấu Erisipelothris insidiosa có thể tồn tại 92 ngày, Brucella 74 – 150 ngày, virus lở mồm long móng (FMD) sống trong nước thải 100 – 120 ngày… Các loại vi trùng có nha bào như: Bacillus teyani 3 – 4 năm. Trứng giun sán với nhiều loại điển hình như : Fasciolahepatica, Fasciola losis buski, Ascaris suum,…Trứng giun sán, vi trùng có thể lan truyền đi rất xa và nhanh khi bị nhiễm vào nước mặt tạo thành dịch bệnh cho người và vật nuôi. Nghiên cứu của Bonde (1967) cho thấy đa số các vi sinh vật gây bệnh không thể phát triển lâu dài trong nước thải, số lượng của chúng giảm nhanh trong những ngày đầu sau đó chận dần. Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào lượng thức ăn rơi vãi, mức độ thu gom phân, phương thức thu gom chất thải trong chuồng hay lượng nước sử dụng khi vệ sinh chuồng trại hoặc tắn rửa vật nuôi. Nhóm 3 6 2. Các biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi hiện nay Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp xử lý sau: - Phương pháp xử lý cơ học. - Phương pháp xử lý hóa lý. - Phương pháp xử lý sinh học. 2.1 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp cơ học và hóa lý 2.1.1 Xử lý cơ học Mục đích là tách cặn rắn và phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, lắng cặn. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng…để loại bỏ cặn dễ lắng tạo điều kiện xử lý và giảm khối tích các công trình phía sau. 2.1.2 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp hóa lý Sau khi xử lý cơ học, nước thải còn chứa nhiều cặn hữu cơ và vô cơ có kích thước nhỏ, có thể dùng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) với nước thải chăn nuôi lợn: phương pháp cơ học và keo tụ có thể tách được 80 – 90 % hàm lượng cặn trong nước thải chăn nuôi lợn. Phương pháp này loại bỏ được hầu hết chất bẩn có trong nước thải, tuy nhiên đòi hỏi chi phí cao nên chỉ phù hợp với các hộ chăn nuôi có diện tích trang trại hẹp và yêu cầu chất lượng nước thải ra nguồn cao. Tuyển nổi cũng là một phương pháp để loại bỏ cặn trong nước thải chăn nuôi lợn, tuy nhiên chi phí đầu tư và vận hành cao nên không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi. Ngoài ra ở một số cơ sỏ chăn nuôi, nơi có nguồn tiếp nhận nước tahir đòi hỏi mức độ sạch sinh học cao, người ta còn sử dụng các chất OXH mạnh như Clo để OXH các chất ô nhiễm trong nước thải hay để khử trùng nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Có thể dùng khí Clo hoặc các dẫn xuất của chúng như calciumhydroclorid, clorua vôi, cloramine, để khử trùng nước thải . khi vào nước, clo kết hợp với nước tạo axit HOCl là chất có tính OXH mạnh có tác dụng diệt Nhóm 3 7 khuẩn và khử mùi. Khi tính toán lượn Clo khử trùng trong các chế phẩm của nó, người ta tính Clo hoạt tính theo phần trăm (%) hoặc ppm lượng Clo hoạt tính cho vào nước thải. 2.2. Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học 2.2.1. Xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí Đây là quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí ( cấp oxi phân tử). Quá trình này của vi sinh vật được gọi chung là hoạt động sống, gồm 2 quá trình: dinh dưỡng sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn N, P, cùng với những kim loại khác với mức độ vi lượng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối, phục vụ cho sinh sản; phân hủy các chất hữu cơ còn lại thành CO 2 và H 2 O. Quá trình này gồm các giai đoạn: - Giai đoạn 1 : Khuếch tán và hấp phụ các chất phân tán nhỏ, ở dạng keo hay hòa tan lên bề mặt vi sinh vật. - Giai đoạn 2 : Phân hủy các chất đã hấp phụ và khuếch tán qua màng vào bên trong tế bào vi sinh vật. - Giai đoạn 3 : Chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ trong tế bào vi sinh vật, sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào. Tùy thuộc vào điều kiện sinh trưởng của vi sinh vật, người ta phân chia: - Vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng. - Vi sinh vật sinh trưởng bám dính. 2.2.1.1 Aerotank Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. Trong bể Aerotank các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi sinh vật. Các vi sinh vật Nhóm 3 8 đồng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Như vậy, các chất hữu cơ có trong nước thải được chuyển hóa thành các chất vô cơ như CO 2 , H 2 O không độc hại cho môi trường. ()*+, /+01-++234()567*5-8 Bể aeroten là dạng bể kĩ thuật truyền thống và được ứng dụng nhiều trong xử lý hiếu kí nước thải do kỹ thuật đơn giản, dễ vận hành và chi phí thấp. Nguyên lý của Nhóm 3 9 quá trình là dòng chảy của nước thải và bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng (bùn chứa vi sinh vật hoạt động) được nạp bão hòa oxy bằng phương pháp sục khí. Các tác nhân sinh học tham gia vào quá trình bao gồm một tập hợp các nhóm sinh vật như sau: Vius Vi khuẩn (bacteria) Xạ khuẩn (actinomycetes) Vi nấm: nấm men (yeasts), nấm mốc hay nấm sợi (mods) Vi tảo (algae) Nguyên sinh động vật (protozoa) Ngoài ra còn có các vi sinh vật khác như vi khuẩn hoại sinh… 9-+":;<=+>*+? *+, /+01-++23 Mô tả: trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù. Quá trình tự làm sạch trong aeraten diễn ra theo mức dòng chảy qua hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí. Việc sục khí ở đây đảm bảo các yêu cầu của quá trình: làm nước được bão hòa oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Ở các dây truyền công nghệ aeroten truyền thống, nước thải đầu tiên được tách các chất rắn thông qua hệ thống chắn rác. Sau đó chúng được lắng sơ bộ tại bể lắng 1 trước khi được bơm vào bể sục khí. Ở đây, nước thải được hòa với dòng bùn hồi lưu từ đầu cuối của bể hiếu khí. Không khí được sục đồng đều theo suốt chiều Nhóm 3 10 [...]... NGHIÊN CỨU 1 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp lọc sinh học kỵ khí kiểu dòng ngược 2 Nội dung nghiên cứu Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải bằng hệ thống thiết bị lọc sinh học kỵ khí kiểu dòng ngược trên mô hình pilot Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả xử lý của thiết bị đối với nước thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi lợn 2.1 Phương pháp nghiên cứu 2.1.2... nuôi cá cho cơ sở chăn nuôi gia súc quy mô nhỏ (quy mô hộ gia đình) Đây là một dây chuyền công nghệ xử lý đơn giản xử lý nước thải chăn nuoi kết hợp sản xuất khí sinh học và nuôi cá hoặc chăn nuoi thủy cầm Mô hình này dễ xây dựng, có thể áp dụng cho những hộ chăn nuôi gia đình quy mô nhỏ ở nông thôn hay vùng ngoại thị khu vực có ao sinh học Hình 3.2: Dây chuyền công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi kết... thuật xử lý nước thải của ThS Lâm Vĩnh Sơn 2.1.3 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia Sau khi tính toán ra các thông số của bể, tham khảo ý kiến các chuyên gia về lĩnh vực xử lý nước về kết quả tính và các công thức sử dụng Nhóm 3 28 IV TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ 4.1 ĐỀ SUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Nước thải phát sinh từ trịa nuôi heo chủ yếu từ khâu vệ sinh heo và chuồng trại chứa phân, nước. .. cát, bể lắng I Bước 2: Tiến hành xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ bằng bể UASB, Aerotank và lắng II Bước 3: Tiến hành xử lý hoàn thiệt nước thải bằng hồ sinh Nước thải sau khi xử lý đạt loại B, QCVN 40 -2011-BTNMT 4.2 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 4.2.1 Dây chuyền công nghệ Nhóm 3 31 Nguồn:Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, PSG.TS Lương Đức Phẩm, trang 156 4.2.2 Thuyết minh công nghệ Nước thải. .. nên tách biết với các khu vực chăn nuôi, khu vực ché biến phân và khu vực nhà ở Ngay cả nước Nhóm 3 24 thải rò rỉ từ nhà máy chế biến phân cũng phải được thu gom và đưa vào hệ thống xử lý Nhóm 3 25 Nguồn:Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, PSG.TS Lương Đức Phẩm, trang 156 Hình 3.3: Dây chuyển công nghệ xử lý chất thải rắn chăn nuôi kết hợp cho cá cơ sở chăn nuôi quy mô vừa và lớn (Đã được... lắng của bể phân tách 2 pha lỏng rắn Sau đó ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại cùng lớp bông bùn Sự tạo bùn hạt và duy trì được nó rất quan trọng khi vận hành UASB Nhóm 3 21 Nguồn: Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, PGS.TS Nguyễn Văn Phước, trang 102 Nhóm 3 22 Các dây chuyền kết hợp xử lý nước thải chăn nuôi Nhóm 3 23 Hình 3.1: Dây chuyển công nghệ xử lý chất thải rắn chăn nuôi kết hợp... thuật xử lý nước thải Thu thập các thông tin về đặc tính nước thải chăn nuôi từ website được sử dụng nhằm xác định, phân tích, đánh giá đặc tính của nước thải chăn nuôi Từ đó, trên cơ sở kế thừa có chọn lọc các nghiên cứu đã thực hiện trước đây và các thông tin cần thiết phục vụ cho đề tài nghiên cứu Nhóm 3 27 2.1.2 Phương pháp tính toán: áp dụng các công thức tính toán, thiết kế, bể điều hòa và thiết. .. nhày Nước sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới Hệ thống thu nước này có cấu trúc rỗ để tạo điều kiện không khí lưu thông trong bể Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt 2 để loại bỏ các màng vi sinh tách khỏi giá thể 2.21.3 Bể lọc sinh học nhỏ giọt Cơ chế quá trình lọc sinh học: Màng sinh học gồm các vi khuẩn, nấm và động vật bậc thấp được nạp vào hệ thống cùng với nước thải. .. pháp xử lý được đề xuất là: Nhóm 3 30 Đối với vấn đề ô nhiễm hữu cơ em đề xuất sử dụng công nghệ xử lý yếm khí có lớp cặn lơ lủng (UASB) kết hợp với công nghệ bùn hoạt tính khuất trộn hoàn toàn (Aerotank) Hệ thống được thiết kế dạng tự chảy là chính nhằm tiết kiệm bơm dễ dàng hoạt động Quá trình xử lý gồm 3 bước Bước 1: Loại bỏ các tạp chất và giảm lượng chất rắn lowlungr bằng song chắn rác, bể lắng... cho cơ sở chăn nuôi gia súc quy mô nhỏ gia đình Mô hình áp dụng với các cơ sở chăn nuôi thương phẩm quy mô lớn, do lượng nước thải sản sinh trong một ngày đêm quá lớn nên cần xây dựng hệ thống quy mô thích hợp có khả năng xử lý nhanh và hiệu quả Đồng thời với việc tạo ra các sản phẩm để tái sử dụng chất thải vào mục đích kinh tế Do vậy cần dành diện tích đất đủ lớn để xây dựng hệ thống xử lý đồng bộ . 27 1. Đối tượng nghiên cứu 27 2. Nội dung nghiên cứu 27 2.1 Phương pháp nghiên cứu 27 2.1.2 Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp 27 4.2. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 31 4.2.1. Dây chuyền công nghệ 31 . sinh học 13 2.21 .3 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 14 2.2.1.4 Đĩa quay sinh học RBC 16 2 .3 Xử lý nước thải trong điều kiện kỵ khí 16 2 .3. 1 Các dạng bể xử lý kỵ khí 18 2 .3. 1.1 Bể tự hoại 18 2 .3. 1.2 Bể. nghệ 31 4 .3. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ CHÍNH 34 4.4. TÍNH TOÁN CHI TIẾT 34 4.4.1 Song chắn rác 34 4.4.5 Bể lắng I 42 4.4.6 Bể UASB 44 4.4.8 Bể lắng II 57 4.4.9 Hồ sinh học 63 V. KẾT