Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải thủy sản Thiên Quỳnh

Đồ án tốt nghiệp tính toán, thiết kế trạm xử lý nước thải thủy sản 250m3/ngày. Tài liệu tham khảo cho sinh viên, kỹ sư ngành Kỹ thuật Môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Thị Ngọc Tiền
• Người hướng dẫn: Ths. Võ Hồng Thi
• Trường học: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi Trường
• Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản Thiên Quỳnh, công suất 250 m3/ngày đêm
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải thủy sản 250m3 ngày

Đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải thủy sản 250m3/ngày là một công trình quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước thải công nghiệp. Dự án này tập trung vào hệ thống xử lý nước thải từ các nhà máy chế biến thủy sản, đặc biệt là công ty Thuỷ sản Thiên Quỳnh. Nước thải từ ngành chế biến thủy sản chứa nồng độ cao các chất ô nhiễm như nitơ, phốt pho, và các chất hữu cơ khó phân hủy. Thiết kế trạm xử lý nước thải không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn tuân thủ các quy định pháp luật về xả thải hiện hành. Công suất 250m3/ngày đêm được lựa chọn dựa trên nhu cầu thực tế của nhà máy, đảm bảo hiệu quả xử lý tối ưu và kinh tế.

1.1. Sự cần thiết của đề tài

Ngành chế biến thủy sản Việt Nam phát triển nhanh chóng nhưng gây ra tác động tiêu cực đến môi trường. Nước thải thủy sản chứa lượng lớn bùn lơ lửng, chất hữu cơ và vi khuẩn gây hại. Việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải hiệu quả là cần thiết để bảo vệ nguồn nước, đạt chuẩn xả thải và phát triển bền vững.

1.2. Phạm vi và mục tiêu đồ án

Đồ án này bao gồm xác định đặc tính nước thải, lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, tính toán thiết kế chi tiết các công trình, và dự toán kinh phí đầu tư. Mục tiêu là tạo ra trạm xử lý nước thải đạt hiệu quả cao, khả năng xử lý 250m3/ngày, giảm ô nhiễm xuống mức chấp nhận được.

II. Đặc tính và thành phần nước thải chế biến thủy sản

Nước thải chế biến thủy sản có những đặc tính riêng biệt cần được nghiên cứu kỹ lưỡng. Thành phần chính bao gồm các chất vô cơ, chất hữu cơ, và vi sinh vật. Nước thải từ quá trình rửa, nấu nước dùng, và xử lý phụ phẩm chứa nồng độ BOD, COD cao, dao động từ 800-3000 mg/L và 1500-5000 mg/L tương ứng. Hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) thường vượt 500 mg/L, gây khó khăn cho quá trình xử lý. Độ axit cao (pH thường từ 3-5) yêu cầu điều chỉnh trước khi xử lý sinh học. Ngoài ra, nước thải chứa dầu mỡ, nitơ, phốt pho và các vi sinh vật gây bệnh.

2.1. Thông số vật lý đặc trưng

Các thông số vật lý quan trọng bao gồm màu sắc (nâu vàng), độ đục cao, nhiệt độ (25-40°C), và chất rắn lơ lửng (TSS). Nước thải có mùi khó chịu do các chất hữu cơ phân hủy. Tỷ trọng nước thải dao động 1.010-1.020, cho biết hàm lượng chất rắn hòa tan cao.

2.2. Thông số hóa học và vi sinh vật học

BOD5, COD là các thông số quan trọng phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ. Nồng độ nitrogen (N-total) từ 100-300 mg/L, phosphor (P-total) từ 20-50 mg/L. Nước thải chứa nhiều vi khuẩn coliform và E.coli, yêu cầu khử trùng hoàn toàn.

III. Công nghệ xử lý nước thải phù hợp

Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp là yếu tố quyết định thành công của dự án. Với đặc tính nước thải chế biến thủy sản, cần áp dụng hệ thống xử lý kết hợp nhiều bước. Phương pháp cơ học (lắng tĩnh, lọc) loại bỏ chất rắn lơ lửng ban đầu. Tiếp theo là xử lý hóa lý (kỳ tích, floc hóa) cải thiện độ trong. Xử lý sinh học sử dụng công nghệ quill hay bể phí (SBR) loại bỏ chất hữu cơ và dinh dưỡng. Cuối cùng là khử trùng bằng clo hoặc tia UV. Hệ thống xử lý nước thải 250m3/ngày này được thiết kế với khả năng điều chỉnh, linh hoạt phù hợp biến động nước thải.

3.1. Phương pháp xử lý cơ học và hóa lý

Xử lý cơ học bao gồm lắng tĩnh loại bỏ 50-60% chất rắn lơ lửng, lọc cột cát loại bỏ thêm 70-80% TSS. Xử lý hóa lý sử dụng kỳ tích với nước vôi hoặc lớp phủ sắt để tạo thành floc, giúp kết tủa các chất ô nhiễm và kim loại nặng.

3.2. Xử lý sinh học và khử trùng

Công nghệ xử lý sinh học SBR (Sequencing Batch Reactor) hoặc quill hiệu quả loại bỏ 85-95% BOD/COD và 70-80% dinh dưỡng (N, P). Khử trùng bằng clo hay UV loại bỏ 99% vi khuẩn gây bệnh, đảm bảo nước xả an toàn cho môi trường.

IV. Tính toán thiết kế và dự toán kinh phí

Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải 250m3/ngày yêu cầu các bước chi tiết. Thời gian lưu nước (HRT) được tính toán dựa trên từng công trình con. Bể lắng tĩnh có diện tích khoảng 100-150m², chiều sâu 3-4m. Bể xử lý sinh học được tính dựa trên tỷ lệ nạp ô nhiễm, cần dung tích 150-200m³. Bể khử trùng với thời gian tiếp xúc 20-30 phút. Ngoài ra cần thiết kế hệ thống xử lý chất rắn (bùn) và xử lý khí thải. Dự toán kinh phí bao gồm chi phí xây dựng công trình, thiết bị, máy bơm, hệ thống điều khiển tự động. Tổng đầu tư ước tính 15-25 tỷ đồng tùy theo vị trí và điều kiện địa phương.

4.1. Tính toán chi tiết các công trình

Bể lắng tĩnh được tính toán với vận tốc lắng 0.5-1 m/h. Bể xử lý sinh học cần SVI (chỉ số khối bùn) ≤ 150 mL/g và tỷ lệ nạp F/M = 0.2-0.5. Các đường ống được lựa chọn theo vận tốc dòng chảy 0.6-1.5 m/s đảm bảo hiệu suất cao.

4.2. Dự toán kinh phí và vận hành

Chi phí đầu tư bao gồm công trình xây dựng (50%), thiết bị cơ khí (30%), hệ thống điều khiển (15%), và khác (5%). Chi phí vận hành hàng năm khoảng 10-15% chi phí đầu tư, bao gồm điện, hóa chất, nhân công. Đạo tạo nhân sự và bảo dưỡng định kỳ cần được lên kế hoạch.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Sự cần thiết của đề tài Trước đây nước ta còn nghèo nàn và lạc hậu vấn đề môi trường không được chú trọng đúng nghĩa. Với quá trình công nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nước giúp đời sống không ngừng nâng cao về vật chất lẫn tinh thần, nhưng môi trường cũng đồng thời thay đổi theo chiều hướng xấu đi. Nguyên nhân chính xuất phát từ việc chưa chú trọng thích đáng đến các vấn đề môi trường trong quá trình phát triển, không có sự quản lí môi trường chặt chẽ… Trong số các yếu tố gây ô nhiễm môi trường nước thải là mối quan tâm hàng đầu của các cơ sở sản xuất, nhà máy có sử dụng nước để sản xuất, sinh hoạt. Nước thải thường được xả trở lại ra nhánh sông để rồi phát tán ô nhiễm lên cả một hệ thống sông ngòi.

Yêu cầu cấp thiết là các cơ sở sản xuất, nhà máy phải có trách nhiệm với nguồn nước thải của mình, cần thực hiện các giải pháp xử lý phù hợp với chuẩn mực chung đề ra (các tiêu chuẩn nhà nước ban hành, hoặc yêu cầu từ cơ quan địa phương chịu trách nhiệm) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Tuy nhiên, công tác xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh cho bất cứ cơ sở sản xuất hay nhà máy nào đều cũng không đơn giản vì đòi hỏi kinh phí thực hiện (xây dựng, vận hành, sữa chữa, bảo trì…), cũng như diện tích đất xây dựng khá lớn. Chính điều này làm cho các chủ doanh nghiệp e ngại dù biết rằng nước thải của họ sẻ ảnh hưởng đến môi trường, và việc xả nước thải chưa qua xử lý ra môi trường là vi phạm luật định. Vì vậy vấn đề là hệ thống xử lý cần được tính toán và thiết kế sao cho kinh phí xây dựng không quá cao, chí phí vận hành hợp lý (tốn ít năng lượng, ít sử dụng hóa chất, không cần nhiều nhân lực…), hệ thống làm việc ổn định (công nghệ linh động, hiệu quả…), diện tích đất không chiếm quá nhiều (hợp khối các công trình), điều hành hệ thống đơn giản… luôn là bài toán cần có lời giải vì khi đó các chủ sản xuất sẽ thực hiện với tinh thần và trách nhiệm cao hơn.

Trong số các ngành sản xuất công nghiệp, nước thải chế biến thủy sản là một nguồn nước thải đặm đặc các hợp chất hữu cơ như lipit, protein, các chất lơ lửng,… Trong quá trình rửa nguyên liệu đầu vào là nguyên nhân gây ra ô nhiễm nước mặt, làm ảnh hưởng xấu đến nguồn tiếp nhận và làm mất mỹ quan nguồn nước đồng thời GVHD: Ths. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC TIỀN Trang 1 Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải thuỷ sản Thiên Quỳnh Q= 250m3/ng là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa do nước thải chứa Nitơ, Photpho với hàm lượng cao. Do đó, việc đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải cho công ty thuỷ sản Thiên Quỳnh trước khi xả vào hệ thống thoát nước của KCN Đức Hoà 1 là một yêu cầu cấp thiết, và phải tiến hành đồng thời với quá trình hình thành và hoạt động của công ty hướng tới mục tiêu phát triển bền vững cho KCN Đức Hoà 1 nói riêng và cho tỉnh Long An nói chung trong tương lai và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Chính vì lý do đó đề tài “Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty thuỷ sản Thiên Quỳnh, huyện Đức Hoà, tỉnh Long An, công suất 250 m3/ngày đêm” đã được hình thành và lựa chọn làm đồ án tốt nghiệp trong báo cáo này.2 Mục tiêu Đưa ra các phương án và thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho công ty thuỷ sản Thiên Quỳnh đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (QCVN 11:2008/BTNMT) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận là hệ thống xử lý nước thải tập trung của KCN Đức Hoà 1, tỉnh Long An 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Công nghệ xử lý nước thải cho ngành thuỷ sản 1.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài giới hạn trong việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho công ty thuỷ sản Thiên Quỳnh Nước thải đầu vào của hệ thống được tập trung từ các nguồn nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất qua hệ thống mương dẫn từ các bộ phận khác nhau trong nhà máy.3 Thời gian thực hiện 01/11/2010 – 26/01/2011.4 Nội dung Tìm hiểu về hoạt động sản xuất của công ty thuỷ sản Thiên Quỳnh Xác định đặc tính nước thải: Lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải, khả năng gây ô nhiễm, nguồn xả thải.

Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phù hợp với mức độ ô nhiễm của nước thải đầu vào. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC TIỀN Trang 2 Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải thuỷ sản Thiên Quỳnh Q= 250m3/ng Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong trạm xử lý nước thải. Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nước thải.5 Phương pháp thực hiện  Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về ngành thuỷ sản, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải thuỷ sản.  Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải cho ngành thuỷ sản qua các tài liệu chuyên ngành.

 Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp.  Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị trong trạm xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý.  Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc các công trình đơn vị trong trạm xử lý nước thải.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Xây dựng trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường, giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải thuỷ sản. Góp phần nâng cao ý thức về môi trường cho toàn bộ nhân viên trong công ty.

VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC TIỀN Trang 3 Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải thuỷ sản Thiên Quỳnh Q= 250m3/ng CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỂ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN 2.1 Tổng quan về ngành chế biến thuỷ sản Việt Nam Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa, ẩm ướt cũng như chịu sự chi phối của các yếu tố như gió, mưa, địa hình, thổ nhưỡng, thảm thực vật nên tạo điều kiện hình thành dòng chảy với hệ thống sông ngoài dày đặc. Không kể đến các sông suối thì tổng chiều dài của các con sông l 41. Theo thống kê của Bộ thuỷ sản thì hiện nay Việt Nam có hơn 1.000 ha mặt nước sông ngòi có thể dùng cho nuôi trồng thuỷ sản. Ngoài ra còn có khoảng 544.000 ha ruộng trũng và khoảng 56.000 ha hồ có thể dùng để nuôi cá.

Tính đến nay cả nước xây dựng được 650 hồ, đập vừa và lớn, 5.300 hồ và đập nhỏ với dung tích xấp xỉ 12 tỉ m3, đặc biệt chúng ta có nhiều hồ thiên nhiên và nhân tạo rất lớn như hồ Tây ( 10 – 14 triệu m3), hồ Thác Bà (3000 triệu m3), hồ Cấm Sơn (250 triệu m3). Mặt khác, Việt Nam cũng có bờ biển dài trên 3200 km , có rất nhiều vịnh thuận lợi kết hợp với hệ thống sông ngòi, ao hồ là nguồn lợi to lớn để phát triển ngành nghề nuôi trồng, đánh bắt và chế biến động thực vật chế biến thuỷ hải sản. Rong biển và các loài thuỷ sản thân mềm, cá và các loài nhuyễn thể, giáp xác có trong biển, ao, hồ, sông suối là nguồn protein có giá trị to lớn, giàu các vitamin và các nguyên tố vi lượng, là nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp, là kho tàng và tài nguyên vô tận về động vật, thực vật. Biển Việt Nam thuộc vùng biển nhiệt đới nên có nguồn lợi vô cùng phong phú.

Theo số liệu điều tra của những năm 1980- 1990 thì hệ thực vật thuỷ sinh có tới 1300 loài và phân loài gồm 8 loài cỏ biển và gần 650 loài rong, gần 600 loài phù du, khu hệ động vật có 9250 loài và phân loài trong đó có khoảng 470 loài động vật nổi, 6400 loài động vật đáy, trên 2000 loài cá, 5 loài rùa biển, 10 loài rắn biển. Tổng trử lượng cá ở tầng trên vùng biển Việt Nam khoảng 1.3 triệu tấn, khả năng khai thác cho phép là 700-800 nghìn tấn/ năm. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ thì tôm he khoảng 55- 70 nghìn tấn/năm và khả năng cho phép là 50 nghìn tấn/năm. Các nguồn lợi giáp xác khác là 22 nghìn tấn/năm.

Nguồn lợi nhuyễn thể (mực) là 64-67 nghìn tấn/năm với khả năng khai thác cho phép là 13 nghìn tấn /năm. Như vậy nguồn lợi thuỷ sản chủ yếu GVHD: Ths. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC TIỀN Trang 4 Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải thuỷ sản Thiên Quỳnh Q= 250m3/ng là tôm cá, có khoảng 3 triệu tấn/ năm nhưng hiện nay mới khai thác hơn 1 triệu tấn/năm. Cùng với ngành nuôi trồng thuỷ sản, khai thác thuỷ sản thì ngành chế biến thuỷ sản đã đóng góp một phần đáng kể trong thành tựu của ngành thuỷ sản Việt Nam.

Nguồn ngoại tệ cơ bản của ngành đem lại cho đất nước là từ chế biến thuỷ sản. Trong đó mặt hàng đông lạnh chiếm khoảng 80%. Trong 5 năm (1991-1995) ngành đã thu về 13 triệu USD, tăng 529,24% so với kế hoạch 5 năm (1982-1985) và tăng 143% so với kế hoạch 5 năm (1986-1990), tăng 49 lần trong 15 năm. Tốc độ trung bình trong 5 năm (1991-1995) đạt trên 21% / năm, thuộc nhóm hàng tăng trưởng mạnh nhất của ngành kinh tế quốc doanh Việt Nam (trong năm 1995 đạt 550 triệu USD).

Tổng kim ngạch xuất khẩu (1991-1995) có được là do ngành đã xuất khẩu được 127.700 tấn sản phẩm (tăng 156,86% so với năm 1990) cho 25 nước trên thế giới, trong đó có tới 75% lượng hàng được nhập cho thị trường Nhật, Singapore, Hong Kong, EU, đạt 30 triệu USD/ năm. Sản phẩm thuỷ hải sản của Việt Nam đứng thứ 19 về sản lượng, thứ 30 về kim ngạch xuất khẩu, và thứ năm về nuôi tôm. Chế biến thuỷ sản là một phần cơ bản của ngành thuỷ sản, có hệ thống cơ sở vật chất tương đối lớn, bước đầu tiếp cận với trình độ khu vực, có đội ngũ quản lý có kinh nghiệm, công nhân kỹ thuật có tay nghề giỏi. Sản lượng xuất khẩu 120.000 tấn/ năm, tổng dung lượng kho bảo quản lạnh là 230 ngàn tấn, năng lực sản xuất nước đá là 3.