Đồ án Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Bia (có Bản Vẽ) - 123doc

Nội dung

MỞ ĐẦUTrong những năm qua, công nghiệp thế giới phát triển với tốc độ rất cao. Cùngvới sự phát triển chung đó, nghành công nghiệp sản xuất bia cũng phát triển rất mạnhmẽ. Việt Nam là một quốc gia nằm trong vùng nhiệt đới với dân số hơn 91 triệu ngườivà mới đây theo báo cáo của Hiệp hội Bia rượu nước giải khát Việt Nam thì Việt Namđứng thứ 5 Châu Á về mức tiêu thụ bia bình quân trên đầu người khoảng 31,7 lítnăm,đây là thị trường đầy tiềm năng cho ngành sản xuất bia và là ngành công nghiệp trọngđiểm mang lại lợi ích kinh tế to lớn và góp phần tăng trưởng cho nền kinh tế nước nhà.Sản xuất bia phát triển một mặt góp phần tăng sản phẩm cho xã hội, phục vụ đờisống con người, nhưng mặt khác lại làm gia tăng lượng phát thải, tiềm ẩn nguy cơ ônhiễm, gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và tác động không nhỏ tới cuộc sốngcũng như sinh hoạt con người. Sự phát triển nhanh với số lượng, quy mô của các doanhnghiệp sản xuất bia đã tạo ra một lượng lớn các chất thải gây ô nhiễm môi trường dướicả ba dạng: chất thải rắn, khí thải và đặc biệt nguồn gây ô nhiễm chính của sản xuất bialà nước thải sản xuất bia. Nước thải do sản xuất bia chủ yếu phát sinh từ quá trình rửa,vệ sinh máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng, chủ yếu tập trung ở các khu vực lênmen, lọc bia và chiết sản phẩm. Với đặc thù của sản xuất bia đòi hỏi phải sử dụng lượngnước rửa và vệ sinh khá lớn. Thực tế cho thấy, đặc tính chung của nước thải trong sảnxuất bia là chứa nhiều chất gây ô nhiễm với chủ yếu các chất hữu cơ hòa tan và dạngkeo, chất rắn ở dạng lắng và lơ lửng, một số chất vô cơ hòa tan, hợp chất nitơ và phốtpho. Tất cả các chất gây ô nhiễm có trong nước thải đều từ các thành phần như bã malt,cặn lắng trong dịch đường lên men, các hạt trợ lọc trong khâu lọc bia, xác men thải khirửa thùng lên men và bia thất thoát khi chiết vào bom. Nước thải do sản xuất bia thườngcó đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất cao, nước thải thường có màu xám đen, khi thảivào thủy vực sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân hủy chất hữu cơ diễn ra rất nhanh,gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và đời sống cộng đồng. Vì vậy, đề tài “Thiết kế hệthống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3ngày. đêm”ra đời.

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm TP HCM, 5/2019 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN i Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG MÁY BIA TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ 1.1 Phương pháp học 1.1.1 Song chắn rác 1.1.2 Bể lắng cát 1.1.3 Bể điều hòa 1.1.4 Bể lắng .4 1.2 Phương pháp hóa-lý 1.3 Phương pháp hóa học 1.3.1 Phương pháp trung hòa 1.3.2 Phương pháp oxy hóa – khử 1.4 Phương pháp sinh học 1.4.1 Sinh học kỵ khí 1.4.2 Sinh học hiếu khí .8 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY BIA SABECO – HCM 10 2.1 Tổng quan nhà máy bia SABECO 10 2.1.1 Thông tin chung nhà máy 10 2.1.2 Lịch sử hình thành phát triển 10 2.1.3 Các sản phẩm dịch vụ .11 2.1.4 Nguyên liệu quy trình sản xuất 11 2.2 Nước thải ngành bia 15 2.2.1 Nguồn gốc 15 2.2.2 Thành phần tính chất 16 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TỐN HỆ THỐNG XỬ LÝ 17 3.1 Đề xuất phương án 17 3.1.1 Cơ sở đề xuất 17 ii Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm 3.1.2 Phương án 18 3.1.3 Phương án 20 3.2 Lựa chọn 21 3.3 Tính tốn cơng trình xử lý 23 3.3.1 Lưu lượng tính tốn .23 3.3.2 Thiết bị lược rác tinh 23 3.3.3 Hố thu gom 23 3.3.4 Bể điều hòa 24 3.3.5 Bể lắng 28 3.3.6 Bể USAB 30 3.3.7 Bể Aerotank 36 3.3.8 Bể lắng 42 3.3.9 Bể khử trùng 44 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 iii Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Một kiểu kết cấu song chắn rác cào tay Hình 1.2 Bể lắng cát làm thoáng .3 Hình 1.3 Cấu tạo bể lắng ngang Hình 2.1 Nhà máy bia SABECO – TP Hồ Chí Minh 10 Hình 2.2 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất bia Sài Gịn .13 Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ đề xuất theo phương án 18 Hình 3.2 Sơ đồ cơng nghệ đề xuất theo phương án 20 Hình 3.3 Thiết bị lược rác tinh 23 iv Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Số liệu thành phần tính chất nước thải .16 Bảng 3.1 Chất lượng nước đầu vào đầu 17 Bảng 3.2 hiệu suất cơng trình đơn vị [2], [3], [6] 22 Bảng 3.3 Thông số thiết kế hố thu gom .24 Bảng 3.4 Thơng số thiết kế bể điều hịa .27 Bảng 3.5 Thông số thiết kế bể lắng 30 Bảng 3.6 Thông số thiết kế bể UASB 36 Bảng 3.7 Số liệu thiết kế bể Aerotank 41 Bảng 3.8 Thông số thiết kế bể lắng 44 Bảng 3.9 Thông số thiết kế bể khử trùng 45 v Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD: Biochemical oxygen denmand – nhu cầu oxy sinh hoá BOD: Biochemical oxygen denmand – nhu cầu oxy sinh hoá ngày COD: Chmical oxygen demand – nhu cầu oxy hoá học DO: (Disolved oxygen) lượng oxy hoà tan nước F/M: Food/Micro – organism_Tỷ số lượng thức ăn lượng vi sinh vật MLSS: (Mixed Liquor Volatile Suspended Solid) lượng chất rắn lơ lửng hỗn dịch MLVSS: Hàm lượng chất rắn bay hỗn dịch QCVN: Quy chuẩn Việt Nam SVI: (Sludge volume index) số thể tích bùn TSS: (Total Suspended Solid) Tổng lượng chất rắn lơ lửng TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TPHCM: Thành phố Hồ Chí Minh VSV: Vi sinh vật vi Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô công tác giảng dạy khoa Môi Trường - Trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường TP.HCM Đã tận tâm dạy bảo truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt trình học tập Đặc biệt em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn Thầy Tơn Thất Lãng người hướng dẫn tận tình tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình thực nhiệm vụ đồ án Bên cạnh đó, em muốn chuyển lời cảm ơn sâu sắc đến bạn bè lớp 05_QTTB cạnh bên ủng hộ tinh thần sát cánh bên em cần trợ giúp Một lần em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phạm Đình Thống vii Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm MỞ ĐẦU Trong năm qua, công nghiệp giới phát triển với tốc độ cao Cùng với phát triển chung đó, nghành cơng nghiệp sản xuất bia phát triển mạnh mẽ Việt Nam quốc gia nằm vùng nhiệt đới với dân số 91 triệu người theo báo cáo Hiệp hội Bia rượu nước giải khát Việt Nam Việt Nam đứng thứ Châu Á mức tiêu thụ bia bình quân đầu người khoảng 31,7 lít/năm, thị trường đầy tiềm cho ngành sản xuất bia ngành công nghiệp trọng điểm mang lại lợi ích kinh tế to lớn góp phần tăng trưởng cho kinh tế nước nhà Sản xuất bia phát triển mặt góp phần tăng sản phẩm cho xã hội, phục vụ đời sống người, mặt khác lại làm gia tăng lượng phát thải, tiềm ẩn nguy ô nhiễm, gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái tác động không nhỏ tới sống sinh hoạt người Sự phát triển nhanh với số lượng, quy mô doanh nghiệp sản xuất bia tạo lượng lớn chất thải gây ô nhiễm môi trường ba dạng: chất thải rắn, khí thải đặc biệt nguồn gây nhiễm sản xuất bia nước thải sản xuất bia Nước thải sản xuất bia chủ yếu phát sinh từ trình rửa, vệ sinh máy móc thiết bị vệ sinh nhà xưởng, chủ yếu tập trung khu vực lên men, lọc bia chiết sản phẩm Với đặc thù sản xuất bia đòi hỏi phải sử dụng lượng nước rửa vệ sinh lớn Thực tế cho thấy, đặc tính chung nước thải sản xuất bia chứa nhiều chất gây ô nhiễm với chủ yếu chất hữu hòa tan dạng keo, chất rắn dạng lắng lơ lửng, số chất vơ hịa tan, hợp chất nitơ phốt Tất chất gây ô nhiễm có nước thải từ thành phần bã malt, cặn lắng dịch đường lên men, hạt trợ lọc khâu lọc bia, xác men thải rửa thùng lên men bia thất thoát chiết vào bom Nước thải sản xuất bia thường có đặc tính chung nhiễm hữu cao, nước thải thường có màu xám đen, thải vào thủy vực gây ô nhiễm nghiêm trọng phân hủy chất hữu diễn nhanh, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe đời sống cộng đồng Vì vậy, đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày đêm” đời Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA Phương pháp học Xử lý nước thải phương pháp học áp dụng giai đoạn đầu quy trình xử lý, trình xem bước đệm để loại bỏ tạp chất vô hữu không tan diện nước nhằm đảm bảo tính an tồn cho thiết bị q trình xử lý Tùy vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải mức độ làm mà ta sử dụng trình sau: lọc qua song chắn rác lưới chắn rác, lắng tác dụng lực ly tâm, trọng trường, lọc tuyển 1.1.1 Song chắn rác Trong hầu hết cơng trình xử lý nước thải biện pháp xử lý học có song chắn rác Song chắn rác hạng mục cơng trình xử lý sơ nhằm ngăn giữ rác bần thô gồm giấy, bọc nylon, chất dẻo, cỏ cây, vỏ đồ hộp, gỗ, Các loại rác làm tắt nghẽn đường dẫn nước làm hư hỏng máy bơm Song chắn rác hay nhiều lớp đan xen kẽ với (còn gọi mắc song) đặt nghiêng góc 60 – 90° theo hướng dòng chảy Rác sau lấy khỏi nước thải thường đem qua phận nghiền (grinder), đốt chôn tùy theo mức độ, kinh phí cơng nghệ [2] Đối với song chắn rác, ta phân biệt:  Theo khe hở song chắn có kích cỡ: loại thơ lớn (30 - 200 mm), loại trung bình (16 - 30 mm), loại nhỏ (dưới 16 mm)  Theo cấu tạo song chắn: loại cố định loại di động  Theo phương cách lấy rác: loại thủ công loại giới Hình 1.1 Một kiểu kết cấu song chắn rác cào tay Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với cơng xuất 750 m3/ngày.đêm Ta chọn góc hợp hướng dòng 60o Tấm hướng dịng có chức chặn bùn phần phân hủy xử lý kị khí lên phần lắng Chọn bề rộng hướng dòng cho lớn 4y → 𝑑ℎ𝑑 = 600 𝑚𝑚 Khoảng cách từ thành bể UASB đến vị trí mép chắn khí 1: 𝑥= 𝐿 𝐶ℎ𝑖ề𝑢 𝑐𝑎𝑜 𝑝ℎễ𝑢 𝑡ℎ𝑢 9,6 − = − =1𝑚 tan 55 tan 55 d) Máng thu nước và máng cưa Máng thu nước: Bố trí máng thu nước kết hợp với máng cưa đặt ngăn lắng dọc theo chiều rộng bể Máng bê tơng cốt thép dày 100mm, có lắp thêm máng cưa thép không gỉ Được đặt dọc bể chắn khí Ống thu nước đặt cuối bể có đường kính 90mm để dẫn nước sang bể aerotank          e) Máng thu nước có chiều dài chiều rộng bể = 4,2 m Chọn vận tốc nước qua máng thu v = 0,5 m/s Chiều rộng máng thu nước: b = 400 mm Chiều cao máng thu nước: h = 300 mm Máng cưa: Máng cưa làm thép không gỉ, máng xẻ khe chữ V, góc đáy 90o Chiều cao cưa 50 mm Bề rộng cưa 100 mm Khoảng cách đỉnh 200 mm Đoạn vát đỉnh rang cưa 40mm Chiều cao 250mm Tính hệ thống phân phối nước bể Đối với bể UASB sử dụng bùn hoạt tính tải trọng xử lý a > kgCOD/m3.ngd từ 2,5 m2 diện tích bể trở lên ta bố trí đầu phân phối nước chọn 2,5 m2 có đầu phân khối nước Số đầu phân phối nước = 𝐹 ⁄(2,5 𝑚2 /𝑣ị 𝑡𝑟í) = 39,44/2,5 ≈ 16 𝑣ị 𝑡𝑟í Nước từ bể lắng vào bể UASB theo đường ống phân phối hệ thống ống nhánh, nhánh ống có đầu phân phối nước đặt cách mặt nước 200mm Tại đầu phân phối ta bố trí lỗ bên cửa ống Vận tốc nước ống nằm khoảng (1,5 -2,5) m/s Đường kính ống chính: với v = 1,5 m/s 33 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với cơng xuất 750 m3/ngày.đêm 𝐷𝑐ℎí𝑛ℎ = √ 4×𝑄 × 750 =√ = 0,086 𝑚 𝜋×𝑣 𝜋 × 1,5 × 24 × 3600  Chọn ống nhựa PVC có DN90 Đường kính ống nhánh: Vận tốc nước ống nhánh nằm khoảng (2 - 4) m/s Chọn v = m/s 𝐷𝑛ℎá𝑛ℎ 𝑄 × ⁄4 × 750 √ = =√ = 0,037 𝑚 𝜋×𝑣 𝜋 × × 24 × 3600 ×  Chọn ống nhựa PVC có DN42 Lưu lượng nước qua lỗ phân phối: 𝑄𝑝𝑝 = 𝑄 750 𝑚3 = = 23,4 𝑛𝑔𝑑 𝑠ố 𝑛ℎá𝑛ℎ × 𝑠ố 𝑙ỗ × Đường kính lỗ phân phối: vận tốc nước qua lỗ v =2 m/s 𝑑𝑝𝑝 = √ × 𝑄𝑝𝑝 × 23,4 =√ = 0,01 𝑚 = 10 𝑚𝑚 𝜋×𝑣 𝜋 × 24 × 3600 × f) Tính tốn lượng khí sinh ống thu khí: Chọn lượng khí sinh kg COD bị loại bỏ ngày là: 0,5 𝑚3 /𝑘𝑔𝐶𝑂𝐷𝑙𝑜𝑎𝑖𝑏𝑜 𝑛𝑔à𝑦, (quy phạm 0,5 -0,55𝑚3 /𝑘𝑔𝐶𝑂𝐷𝑙𝑜𝑎𝑖𝑏𝑜 𝑛𝑔à𝑦) [4] Tổng lượng khí sinh bể là: (hỗn hợp khí) 𝑄𝑘𝑘 = 0,5 × 𝐺 = 0,5 × 629,85 = 314,93 (𝑚3 ⁄𝑛𝑔𝑑 ) Lượng khí Metan sinh chiếm khoảng 70% hỗn hợp khí [6] 𝑄𝐶𝐻4 = 0,7 × 𝑄𝑘𝑘 = 0,7 × 314,93 = 220,5 (𝑚3 ⁄𝑛𝑔𝑑 ) Khí sinh từ bể UASB thu qua ống thu khí Vận tốc khí ống 10 – 15 m/s, chọn v = 10 m/s Đường kính ống thu khí: 𝐷𝑘 = √ × 𝑄𝐶𝐻4 × 220,5 =√ = 0,018 𝑚 𝜋×𝑣 𝜋 × 10 × 24 × 3600  Chọn thu khí inox có DN = 20 mm g) Tính lượng bùn sinh ống thu bùn 34 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm Lượng bùn nuôi cấy ban đầu: (TS = 5%) 𝑀𝑏 = 𝐶𝑠𝑠 × 𝑉 30 × 78,73 = = 47,24 𝑡ấ𝑛 𝑇𝑆 0,05 × 1000 Trong đó:  Css: hàm lượng bùn bể, kgSS/m3  V: thể tích ngăn phản ứng, m3 Lượng sinh khối hình thành ngày: 𝑌 × (𝑆𝑜 − 𝑆) × 𝑄 0,03 × (1292 − 452,2) × 10−3 × 750 𝑃𝑥 = = + 𝑘𝑑 × 𝜃𝑐 + 0,025 × 60 = 7,56 𝑘𝑔𝑉𝑆/𝑛𝑔à𝑦 Trong đó:  Px: lượng sinh khối hình thành, kgVS/ngày  Y: hệ số sản lượng tế bào, chọn Y =0,03 kgVS/kgCOD  So: Nồng độ COD đầu vào, mg/l  S: nồng độ COD đầu ra, mg/l  Q: lưu lượng nước thải vào bể, m3/ngày  kd: hệ số phân huỷ nội bào 𝑛𝑔à𝑦 −1  θc: thời gian lưu bùn, ngày Lượng bùn bơm ngày 𝑄𝑤 = 𝑃𝑥 7,56 = = 0,336 𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦 0,75 × C𝑆𝑆 0,75 × 30 Trong đó:  Css: Hàm lượng chất rắn từ bùn nuối cấy ban đầu  MVSS/MLSS bùn bể UASB: 0,75 Sau tháng xả bùn lần, chọn thời gian xả 3h lưu lượng bùn xả: 𝑄𝑥ả = 𝑄𝑤 × 60 0,336 × 60 = = 6,72 𝑚3 ⁄ℎ 3 Lượng chất rắn từ bùn dư: 𝑀𝑆𝑆 = 𝑄𝑊 × 𝐶𝑆𝑆 = 0,336 × 30 = 10,08 𝑘𝑔/𝑛𝑔à𝑦 Bố trí ống thu bùn, ống vng góc với chiều dài bể Vận tốc bùn ống chọn 0,5 m/s Chọn trụ đỡ ống thu bùn cao 0,4 m 35 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm Đường kính ống thu bùn: 𝑄 × 𝑥ả⁄2 × 6,72⁄2 √ √ 𝐷𝑏 = = = 0,049 𝑚 3600 × 𝑣 × 𝜋 3600 × 0,5 × 𝜋  Chọn ống uPVC Ø60 Trên ống thu bùn có đục lỗ đường kính 20mm, vị trí đục lỗ, lỗ cách 20mm, vị trí cách 200mm Bảng 3.6 Thơng số thiết kế bể UASB Thông số LxBxH Thời gian lưu nước Thời gian lưu bùn Tấm chắn khí Tấm chắn khí Bề rộng khe hở Đường kính ống khí Đường kính ống phân phối nước Đường kính ống phân phối nước nhánh Đường kính ống thu bùn Đơn vị m h Ngày m m m m m m m Giá trị 9,6 x 4,2 x 60 1,5 x 1,2 1,2 x 0,23 0,020 0,090 0,042 0,060 3.3.7 Bể Aerotank             Các thông số thiết kế: Thời gian lưu bùn, chọn 𝜃𝑐 = 10 ngày (quy phạm – 15 ngày) Hàm lượng bùn tuần hoàn Xt = 8000 mg/l Tỉ số F/M: 0,2 – 0,6 Nồng độ MLVSS = X = 3000 mg/l (2500 – 4000 mg/l) Nước thải sau lắng chưa 59 mg/l cặn sinh học, có 60% cặn dễ phân hủy sinh học Hệ số sản lượng Y = 0,6 mg bùn/mg BOD5 bị tiêu hủy, (0,4 - 0,8 mgbùn/mgBOD5) Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,1/ngày, (0,06 – 0,15 ngày-1) BOD5/BOD20 = 0,68 MLVSS/MLSS = 0.8 Tỉ số BOD5 : N : P = 100 : : Lưu lượng nước thải: Q = 750 m3/ngày Hàm lượng cặn lơ lửng vào bể: SS = 148,5 mg/l 36 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm  Hàm lượng BOD5 đầu vào (So) = 240,8 mg/l, COD đầu vào = 452,2 mg/l a) Kích thước bể Aerotank  BOD5 nước thải đầu ra: BOD5 chứa cặn lơ lửng đầu xác định sau: 𝐵𝑂𝐷5(𝑟𝑎) = 𝐵𝑂𝐷5(ℎò𝑎 𝑡𝑎𝑛) + 𝐵𝑂𝐷5(𝑐ủ𝑎 𝑐ặ𝑛 𝑙ơ 𝑙ử𝑛𝑔) Nồng độ cặn hữu phân hủy: 𝑎 = 0,6 × 59 = 35,4 𝑚𝑔/𝑙 BODL cặn lơ lửng dễ phân hủy sinh học nước thải đầu ra: với mgSS bị oxy hóa hồn tồn tiêu tốn 1,42 mg O2 𝑏 = 𝑎 × 1,42 = 50,27 𝑚𝑔/𝑙 BOD5 cặn lơ lửng nước thải đầu ra: 𝐵𝑂𝐷5(𝑐ủ𝑎 𝑐ặ𝑛 𝑙ơ 𝑙ử𝑛𝑔) = 𝑏 × 0,68 = 34,18 𝑚𝑔/𝑙 BOD5 hòa tan lại nước thải đầu ra: 𝐵𝑂𝐷5(ℎò𝑎 𝑡𝑎𝑛) = 𝐵𝑂𝐷5(𝑟𝑎) − 𝐵𝑂𝐷5(𝑐ủ𝑎 𝑐ặ𝑛 𝑙ơ 𝑙ử𝑛𝑔) = 48,2 − 34,18 = 14,02 𝑚𝑔/𝑙  Kích thước bể aerotank: Thể tích bể Aerotank: 𝑉= 𝜃𝑐 × 𝑄 × 𝑌 × (𝑆𝑜 − 𝑆) 10 × 750 × 0,6 × (240,8 − 14,02) = = 170,1 𝑚3 𝑋 × (1 + 𝑘𝑑 × 𝜃𝑐 ) 3000 × (1 + 0,1 × 10) Chọn chiều cao hữu ích bể 3,7 (m), chiều cao bảo vệ 0,3 (m)  Chiều cao tổng H = (m) Diện tích bể: 𝐹= 𝑉 170,1 = = 42,5 𝑚2 𝐻  Kích thước bể: L x B x H = 8,5 x 5,3 x (m) = 180,2 m3 Lượng vi sinh cần thiết ban đầu để vận hành bể: 𝑀𝑏ù𝑛 = 𝑉 × 𝑋 180,2 × 3000 = = 540,6 𝑘𝑔 1000 1000 37 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm  Thời gian lưu nước: 𝜃= 𝑉 180,2 = ≈ 5,8ℎ 𝑄ℎ 31,25 b) Tính tốn lượng bùn  Lượng bùn dư thải bỏ ngày Tốc độ tăng trưởng bùn: 𝑌𝑏 = 𝑌 0,6 = = 0,3 (𝑚𝑔𝑉𝑆𝑆/𝑚𝑔𝐵𝑂𝐷) + 𝑘𝑑 × 𝜃𝑐 + 0,1 × 10 Lượng bùn hoạt tính sinh ngày khử BOD5 (tính theo MLVSS): 𝑃𝑥,𝑉𝑆𝑆 = 𝑌𝑏 × 𝑄 × (𝑆𝑜 − 𝑆) = 0,3 × 750 × (240,8 − 14,02) × 10−3 = 51,03 𝑘𝑔𝑉𝑆𝑆/𝑛𝑔à𝑦 Lượng tăng sinh khối theo MLSS: 𝑃𝑥,𝑆𝑆 = 𝑃𝑥,𝑉𝑆𝑆 51,03 = = 63,78 𝑘𝑔𝑆𝑆/𝑛𝑔à𝑦 0,8 0,8 Lượng cặn dư ngày phải thải bỏ: 𝑃𝑥ã = 𝑃𝑥,𝑆𝑆 − 𝑄 × 𝑆𝑆𝑟𝑎 = 63,78 − 750 × 59 × 10−3 = 19,53 𝑘𝑔𝑆𝑆/𝑛𝑔à𝑦 Xác định lưu lượng bùn thải: 𝜃𝑐 = 𝑉𝑋 𝑉𝑋 − 𝜃𝑐 𝑄𝑟𝑎 𝑋𝑟𝑎 → 𝑄𝑏 = 𝑄𝑏 𝑋 + 𝑄𝑟𝑎 𝑋𝑟𝑎 𝜃𝑐 𝑋 Trong đó:  𝑄𝑏 : lưu lượng bùn thải, m3/ngd  𝑄𝑟𝑎 : lưu lượng nước thải khỏi bể lắng 2, 𝑄𝑟𝑎 = 𝑄 = 750 𝑚3 /𝑛𝑔𝑑  𝑋𝑟𝑎 : nồng độ VSS SS khỏi bể lắng, giả sử có 80% dễ bay hơi, 𝑋𝑟𝑎 = 0,8 × 𝑆𝑆𝑟𝑎 = 0,8 × 59 = 47,2 𝑚𝑔/𝑙 ⇒ 𝑄𝑏 = 180.2 × 3000 − (10 × 750 × 47,2) = 6,22 𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦 10 × 3000 Xác định lưu lượng tuần hồn: 𝑄𝑡ℎ = 𝑄 × 𝑅 = 750 × 0,6 = 450 𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦 = 18,75 𝑚3 /ℎ Trong đó:  R: tỉ số tuần hoàn bùn; 𝑅 = 𝑋/(𝑋𝑡ℎ − 𝑋) = 3000/(8000 − 3000) = 0,6 38 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm Kiểm tra tỉ số F/M tải trọng thể tích bể:  Chỉ số F/M: (0,2 – 0,6 kg/kg.ngày, trang 147 [2]) 𝐹 ⁄𝑀 = 𝑆𝑜 240,8 = = 0,33 𝑘𝑔/𝑘𝑔 𝑛𝑔à𝑦 𝜃 × 𝑋 5,8⁄ × 3000 24  Tải trọng thể tích bể: (0,8 – 1,92 𝑘𝑔𝐵𝑂𝐷5 /𝑚3 𝑛𝑔à𝑦, trang 147 [2]) 𝐿𝐵𝑂𝐷 = 𝑆𝑜 × 𝑄 240,8 × 10−3 × 750 = = 𝑘𝑔𝐵𝑂𝐷5 /𝑚3 𝑛𝑔à𝑦 𝑉 180,2 c) Tính tốn hệ thống khí Nhu cầu Oxy q trình sinh học bùn hoạt tính: 𝑀𝑜𝑥𝑦 = 𝑄 × (𝑆𝑜 − 𝑆) 750 × (240,8 − 14,02) − 1,42 × 𝑃𝑥 = − 1,42 × 51,03 1000 × 𝑓 1000 × 0,68 = 177,7 𝑘𝑔𝑂2 /𝑛𝑔à𝑦 Trong đó: f = 0,68 hệ số chuyển đổi, (f = 0,45 – 0,68) Lượng khơng khí u cầu theo lý thuyết: (giả sử khơng khí chưa 23,2% O2 theo trọng lượng trọng lượng riêng 20oC 1,18 kg/m3) E = 9%: hiệu suất chuyển hóa oxygen thiết bị khuếch tán khí với hệ số an tồn f = 1,2 𝑀𝑘𝑘 = 𝑀𝑜𝑥𝑦 ⁄(1,18 × 0,232) = 177,7⁄(1,18 × 0,232) = 649,1 𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦  Tính tốn máy thổi khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén: 𝐻𝑐𝑡 = ℎ𝑑 + ℎ𝑐 + ℎ𝑓 + 𝐻 Trong đó:  ℎ𝑑 : tổn thất áp lực ma sát theo chiều dài ống dẫn  ℎ𝑐 : tổn thất áp lực cục  ℎ𝑓 : tổn thất qua thiết bị phân phối  H: chiều sâu hữu ích bể Tổn thất ℎ𝑑 ℎ𝑐 thường không vượt 0,4, tổn thất ℎ𝑓 khơng vượt q 0,5 m Do áp lực cần thiết là: 𝐻𝑐𝑡 = 0,4 + 0,5 + = 4,9 (𝑚) Áp lực khơng khí là: 39 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm 10,33 + 𝐻𝑐𝑡 10,33 + 4,9 𝑃= = = 1,474 𝑎𝑡 10,33 10,33 Cơng suất máy khí nén tính theo cơng thức: 34400 × (𝑃0,29 − 1) × 𝑞𝑘ℎí 34400 × (1,4740,29 − 1) × 0,12 𝑃= = = 𝑘𝑊 102 × 𝜂 102 × 0,8 Chọn máy thổi khí Tsurumi RSR100 cơng suất 7,5kW cho hoạt động luân phiên Với 𝜂: hiệu suất máy khí nén, chọn 𝜂 = 0,8 (quy phạm từ 0,7 -0,9) 𝑞𝑘ℎí = 𝑓×𝑀𝑘𝑘 𝐸 1,2×649,1 = 0,09×24×3600 = 0,12 𝑚3 /𝑠  Bố trí ống phân phối khí: - Sử dụng hệ thống cấp khí đĩa thổi khí bố trí diện tích bể - Chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp có màng phân phối bọt mịn, đường kính đĩa D270 Diện tích bề mặt đĩa Fđĩa = 0,063 m2, cường độ sục khí r =  26 m3/h, chọn r = 10 m3/h  Tổng số đĩa cần thiết: 𝑛= 𝑞𝑘𝑘 676 = ≈ 68(đĩ𝑎) 𝑟 10 Chọn đường ống dẫn khí cách bố trí: Hệ thống ống phân phối khí từ máy thổi khí chạy dọc thành bể (phía hành lang công tác) phân phối xuống đáy bể Ống phân phối khí đặt theo chiều rộng bể, ống nhánh bố trí song song với chiều dài bể Theo chiều dài bể bố trí tâm đĩa cách 0,75 m, cách vách bể 0,5 m Có ống nhánh phân phối khí Theo chiều rộng bố trí hai ống nhánh cách 0,9 m, cách thành bể 0,4 m  Số đĩa phân phối khí nhánh là: Có ống nhánh bố trí 11 đĩa  Tính tốn đường kính ống dẫn khí Với lưu lượng khơng khí qkk = 0,19 (m3/s), vận tốc khí ống là: v = 10 – 20 (m/s)(*) Ta chọn 𝑣𝑘 = 15 (m/s) - Đường kính ống dẫn khí cung cấp cho bể: 40 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với cơng xuất 750 m3/ngày.đêm D𝑘.𝐶 = √ × 𝑞𝑘𝑘 × 0,12 =√ ≈ 0,1(𝑚) 𝜋 × 𝑣𝑘 𝜋 × 15  Chọn Dk.c = DN100 (100mm) Ống sử dụng loại ống thép tráng  Đường kính ống nhánh là: Ta có ống nhánh phân phối khí nên lưu lượng qua ống nhánh là: qn = qkk/6 = 0,12/6 = 0,02 (m3/s) Chọn vận tốc khí ống nhánh 𝑣𝑘 = 15 m/s (**) 𝐝𝐤.𝐧𝐡á𝐧𝐡 = √ × 𝑞𝑛 × 0,02 =√ ≈ 0,04 (m) 𝜋 × 𝑣𝑘 𝜋 × 15  Chọn dk.nhánh = DN40 (hay 40 mm) Chọn ống nhánh sử dụng ống uPVC sản xuất theo BS 3505:1968 d) Xác định ống dẫn  Chọn vận tốc nước thải chảy ống: v = 0,8 m/s (v = 0,5 – m/s) 𝐃𝒏𝒄 = √ × 𝑄𝑡𝑏.𝑠 × 0,0087 =√ ≈ 0,12 (m) 𝜋×𝑣 𝜋 × 0,8  Chọn Dnc = DN125 (125mm)  Chọn vận tốc bùn thải chảy ống: v = 1,2 m/s (vận tốc bùn chảy ống điều kiện bơm, v = – m/s) 𝐃=√ × 𝑄𝑡ℎ × 18,75 =√ ≈ 0,074 (m) 𝜋×𝑣 𝜋 × 1,2 × 3600  Chọn Db = DN75 (75mm) Bảng 3.7 Số liệu thiết kế bể Aerotank Thông số LxBxH Thời gian lưu nước Đường kính ống dẫn nước Đường kính ống phân phối Đơn vị m h m m Giá trị 8,5 x 5,3 x 5,5 0,125 0,100 41 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm Đường kính ống phân phối khí nhánh Đường kính ống thu bùn m m 0,040 0,075 3.3.8 Bể lắng a) Kích thước bể: Chọn bể lắng bể lắng đứng, có dạng hình vng, nước thải vào từ tâm thu nước theo máng rang cưa Diện tích tiết diện ước ống trung tâm: 𝑓= 𝑄𝑡𝑡 0,014 = = 0,47 𝑚2 𝑣𝑡𝑡 0.03 Trong đó:  𝑄𝑡𝑏,𝑠 : lưu lượng tính tốn, có lượng tuần hồn thì: 𝑄𝑡𝑡 = 𝑄𝑡𝑏 × (1 + 𝑅) = 750 × (1 + 0,6) = 1200 𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦 = 0,014 𝑚3 /𝑠  𝑣𝑡𝑡 : tốc độ chuyển động nước ống trung tâm, lấy không lớn 30 mm/s (0.03m/s) [5] Diện tích tiết diện ước bể lắng đứng mặt bằng: 𝐹= 𝑄𝑡𝑡 0,014 = = 28 𝑚2 𝑣 0,0005 Trong đó:  𝑣: tốc độ chuyển động nước thải bể lắng đứng, (sau aerotank làm khơng hồn tồn) Chọn v =0,5 mm/s (bảng 29/ điều 6.5.6 [5])  Với bể lắng hình vng, cạch bể C = √28 ≈ 5,3 𝑚 Đường kính ống trung tâm: 𝑑= √ 4×𝑓 × 0,47 =√ = 0,77 𝑚 𝜋 𝜋 Chiều cao tính tốn vùng lắng bể lắng đứng 2: ℎ𝑡𝑡 = 𝑣 × 𝑡 = 0.0005 × 1,2 × 3600 = 2,1 𝑚 Với t: thời gian lắng, t =1h thời gian lắng bể lắng đứng sau bể aerotank làm 80% [5] Chiều cao phần hình chóp bể lắng đứng: 42 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm 𝐶 − 𝑑𝑐 5,3 − 0,8 ) × tan 𝛼 = ( ) × tan 50 ≈ 2,6 𝑚 ℎ𝑐ℎó𝑝 = ℎ2 + ℎ3 = ( 2 Trong đó:      h2 : chiều cao lớp trung hòa, m h3 : chiều cao giả định lớp cặn lắng bể, m C: cạch bể lắng, m 𝑑𝑐 : cạch đáy nhỏ hình chóp cụt, lấy 𝑑𝑐 = 0,8 m 𝛼: góc nghiên đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ 50o [5] Chọn 𝛼 = 50° Chiều cao ống trung tâm lấy chiều cao tính tốn vùng lắng 2,1 m Đường kính miệng loe ông trung tâm lấy chiều cao phần ống loe 1,35 đường kính ống trung tâm 𝑑𝑙 = ℎ𝑙 = 1,35 × 𝑑 = 1,35 × 0,77 = 1,04 𝑚 Đường kính hắt lấy 1,3 lần đường kính miệng loe: 1,3 × 1,04 = 1,35 m Góc nghiêng bề mặt hắt so với mặt phẳng ngang lấy 17° Chọn khoảng cách từ phần ống loe đến chắn 0,3m (quy phạm 0,25 -0,5 m [1]) Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng: 𝐻 = ℎ𝑡𝑡 + ℎ𝑐 + ℎ𝑏𝑣 = 2,1 + 2,6 + 0,3 = 𝑚 Trong đó: ℎ𝑏𝑣 : chiều cao bảo vệ, chọn ℎ𝑏𝑣 = 0,3 𝑚 Do bể lắng hình vng, chọn bề rộng máng thu nước chiều cao máng thu nước = 0,3 m Với máng rang cưa có: bề rộng khe= 50mm; bề rộng rang= 100mm; chiều cao máng= 200mm Đường ống dẫn nước khỏi bể: 𝐷𝑜𝑛𝑔.𝑛𝑢𝑜𝑐 = √ × 𝑄𝑡𝑡 × 0,014 =√ = 0,15 𝑚 𝜋×𝑣 𝜋 × 0,8 Với v: vận tốc nước máng thu (theo chế tự chảy v =0,3 -0,9 m/s) Chọn v = 0,8 m/s  Chọn ống nhựa PVC có DN160 b) Tính tốn bùn Đường kính ống dẫn bùn khỏi bể lắng 2: 43 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm 𝐷𝑏ù𝑛 = √ × 𝑄𝑤 × 6,22 =√ = 0,074 𝑚 𝜋×𝑣 𝜋 × 2,4 × 10 × 60  Chọn ống nhựa PVC có DN75 Trong đó:  Q w : lượng bùn sinh bể lắng 2, 𝑄𝑤 = 6,22 𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦  𝑣: vận tốc bùn ống bơm, chọn v = 2,4 m/s  Thời gian bơm bùn, chọn bơm bùn ngày lần bơm 10 phút Tính bơm bùn: 𝑁= (𝑄𝑡ℎ + Q w ) × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻 (450 + 6,22) × 1053 × 9,81 × = = 0,4 𝑘𝑊 1000 × 𝜂 24 × 3600 × 1000 × 0,8 Trong đó:       Qth: lưu lượng bùn tuần hoàn Q w : lưu lượng bùn dư thải bỏ H: cột áp bơm, H = m ρ: khối lượng riêng bùn, ρ = 1053 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g= 9.81 m/s2 η: hiệu suất bơm, chọn η =0.8 (thường η= 0.72 – 0.93) Chọn máy bơm chìm hút bùn NTP HSF250-1.75 26 cơng suất HP xuất xứ Đài Loan để bơm hoạt động, bơm dư phịng Bảng 3.8 Thơng số thiết kế bể lắng Thông số Chiều cao Cạnh bể Chiều cao hình chóp Góc nghiêng phần chóp DK ống trung tâm DK ống xả bùn dư DK ống dẫn nước Công suất bơm bùn Đơn vị m m m Độ m m m kW Số liệu 5,3 2,6 50 0,77 0,075 0,16 0,4 3.3.9 Bể khử trùng Chọn thời gian lưu nước bể t = 60 phút Thể tích bể khử trùng: 44 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm 𝑉 = 𝑄𝑡𝑏.ℎ × 𝑡 = 31,25 × = 31,25 𝑚3 Chiều cao xây dựng là: 𝐻 = ℎ1 + ℎ2 = + 0,5 = 3,5 𝑚 Trong đó: ℎ1 : chiều sâu hữu ích ℎ2 : chiều cao bảo vệ Diện tích bể: 𝐹= 𝑉 31,25 = = 10,4 𝑚2 ℎ1  Chọn kích thước bể khử trùng: L x B x H = x 1,5 x 3,5 Cho bể khử trùng chạy zích zắc Chia bể thành ngăn khoảng cách vách tường 0,3 m, (có vách ngăn) Đường kính ống dẫn nước vào bể: nước tự chảy với vận tốc 0,8 m/s Nước sau khỏi bể chảy vào cống thoát nước thành phố Suy đường kính ơng là: 𝐷=√ × 𝑄𝑡𝑏.𝑠 × 0,0087 =√ = 0,117 𝑚 𝜋×𝑣 𝜋 × 0,8  Chọn ống nhựa PVC có DN125 Bảng 3.9 Thơng số thiết kế bể khử trùng Thông số Thời gian lưu nước Kích thước bể Số ngăn DK ống dẫn nước vào DK ống dẫn nước Lượng Clo tiêu thu Đơn vị Phút m Ngăn m m Kg/ngày Số liệu 30 x 1,5 x 3,5 0,125 0,125 45 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm KẾT LUẬN Xử lý nước thải nhu cầu cấp thiết sở sản xuất nói chung nhà máy bia nói riêng để đạt mục đích phát triển sản xuất cách bền vững đáp ứng nhu cầu khắc khe mơi trường doanh nghiệp có khả mở rộng thị trường mởi rộng sản xuất Nước thải nhà máy bia SABECO – HCM có hàm lượng chất hữu dễ phân hủy sinh học tương đối cao (SS = 550 mg/l, BOD = 1200 mg/l, COD = 2000 mg/l nồng độ N, P mức tương đối thấp, tổng N 25 mg/l tổng P 17 mg/l) nên việc áp dụng phương pháp xử lý sinh học kỵ khí kết hợp hiếu khí hợp lý cho hiệu cao Quy trình xử lý nước thải nhà máy bia SABECO: Nước thải → thiết bị lượt rác tinh → bể thu gom → bể lắng đứng → bể UASB → bể Aerotank → bể lắng đứng → bể khử trùng Đây phương pháp phổ biến với ưu điểm chi phí đầu tư vận hành thấp, phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, hiệu xử lý cao, dễ vận hành bảo dưỡng Nồng độ nước thải đầu đạt QCVN40:2011/BTNMT cột B 46 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia SABECO – HCM với công xuất 750 m3/ngày.đêm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Lâm Minh Triết – Trần Hiếu Nhuệ, Xử lý nước thải tập 1, NXB Xây dựng, 2015 Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phướng Dân, Xử lý nước thải thị cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2014 Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo dục, 2007 Nguyễn Văn Phước, Giáo trình Xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học, NXB Xây dựng, 2007 TCXDVN TCXDVN 51: 2008 Thoát nước - Mạng lưới cơng trình bên ngồiTiêu chuẩn thiết kế Trịnh Xn Lai, Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng, Hà Nội 2000 W Driessen and T Vereijken, Recent developments in biological treatment of brewery effluent, 2-7/3/2003 Tài liệu internet: [8] [9] https://congnghexulynuocmet.com.vn/cac-phuong-phap-xu-ly-nuoc-thai/ http://www.sabeco.com.vn/nha-may-bia-sai-gon nguyen-chi-thanh/ 47 ...  Nước thải từ hệ thống nước cấp (nước thải sinh hoạt công nhân nhà máy)  Nước làm mát máy rửa sàn vệ sinh công nghiệp  Nước thải thiết bị giải nhiệt coi có nhiệt độ cao, từ 40℃ - 50℃  Nước. .. vào nước thải chất phản ứng đó, chất phản ứng với tập chất bẩn nước thải có khả loại chúng khỏi nước thải dạng cặn lắng dạng hịa tan khơng độc hại Phương pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải. .. Nước thải có BOD cao:  Nước thải từ công đoạn nấu, chủ yếu nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, sàn nhà, bồn lên men … có chưa nhiều cặn malt, tinh bột, bã hoa  Nước thải lọc bã hèm: Đây nước thải

Ngày đăng: 04/09/2020, 17:52