Thiết kế htxl khí thải so2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) công suất 12000 m3/ngày

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 1 MỤC LỤC CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA VÀ QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT BIA. 1.1. Thị trường bia tại Việt Nam . 1.2. Quy trình sản xuất bia. 1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bia. 1.2.2 Quy trình sản xuất bia. CHƢƠNG 2: CÁC NGUỒN THẢI VÀ TÍNH CHẤT NƢỚC THẢI . 2.1. Các nguồn thải từ nhà máy bia. 2.2. Thành phần tính chất nước thải. CHƢƠNG 3: TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI. 3.1. Các phương pháp xử lý nước thải 3.1.1 Xử lý cơ học. 3.1.2 Xử lý hoá học. 3.1.3 Xử lý hoá lý. 3.1.4 Xử lý sinh học. 3.2. Lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải. 3.2.1Yêu cầu thiết kế 3.2.2 Một số phương án công nghệ trong thực tế 3.2.3 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý 3.2.4 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ . 4.1. Thuyết minh công nghệ. 4.2. Tính toán các công trình đơn vị. Lưu lượng tính toán Song chắn rác Hầm bơm tiếp nhận Lưới chắn rác tinh Bể điều hoà Bể UASB Bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn Bể lắng 2 Bể chứa bùn Bể nén bùn trọng lực Máy ép bùn băng tải Hồ hoàn thiện CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG . TÀI LIỆU THAM KHẢO. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Nhận xét Cho điểm Ký tên GVHD Hội đồng Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 3 CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA VÀ QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT BIA 1.1 THỊ TRƢỜNG BIA TẠI VIỆT NAM: Quá trình hội nhập của Việt Nam với thế giới không chỉ mang lại những chuyển biến tích cực về kinh tế mà còn cả về mặt đời sống tinh thần và văn hoá tiêu dùng, bên cạnh đó xuất phát từ sự nâng cao nhận thức về sức khoẻ đã có sự chuyển dịch từ các thức uống có độ cồn cao (các loại rượu mạnh) sang thức uống có độ cồn thấp hơn (bia). Thị trường bia tại Việt Nam đang tiếp tục tăng trưởng với tốc độ cao hơn tăng trưởng GDP. Theo thống kê tốc độ tăng trưởng về khối lượng của thức uống có cồn năm 2006 là 9% trong đó bia vẫn là nhóm chủ đạo chiếm 97% . Hơn 50% thị phần sản suất bia tại Việt Nam chịu sự chi phối của Sabeco (31,4%) và công ty liên doanh bia VN (Vietnam Brewery Ltd) (20,1%) . Các nhãn hiệu bia phổ biến hiện nay là Saigon (Sabeco) (16,8%) , Heineken (10%) , Tiger ( Asia Pacific) (9,75%) … Tình hình sản xuất bia đã đi từ mức chỉ vừa đủ đáp ứng nhu cầu tiêu thụ vào năm 2002 đạt tổng khối lượng sản xuất là 1700 triệu lít ( năm 2006 ) so với mức tiêu thụ là 1241 triệu lít. Địa phương Tp HCM Hà Nội Huế Khác Năng lực sản xuất (%) năm 2005 23% 13% 3% 61% Phâ bố năng lực sản xuất bia ( 2005 ) 61% 23% 13% 3% Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 4 Hoạt động sản xuất kinh doanh của các công ty bia tại VN : Sản phẩm Habeco VBL Sabeco San Miguel VN Hanoi beer , bia hơi Heneiken, Tiger, Bivina, Larue Export, BGI… 333, Saigon xanh, Saigon đỏ, Saigon Special San Miguel Công suất 2006 (triệu lit / năm) >350 400 600 50 Thị phần 2006 10% 20% 31% 7% 1.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA: 1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bia: 1. Nƣớc: Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia. Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia. Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước mềm là phù hợp cho sản xuất các loại bia sáng màu. Do đó, để đảm bảo sự ổn định về chất lượng và mùi vị của sản phẩm, nước cần được xử lý trước khi tham gia vào quá trình sản xuất bia nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định. 2. Malt: Bằng cách ngâm hạt lúa mạch vào trong nước, cho phép chúng nảy mầm đến một giai đoạn nhất định và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy để thu được hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa (malt). Mục tiêu chủ yếu của quy trình này giúp hoạt hoá, tích luỹ về khối lượng và hoạt lực của hệ enzin trong đại mạch. Hệ enzym này giúp chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường hoà tan bền vững vào nước tham gia vào quá trình lên men. Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu malt khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc. Các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn. 3. Hoa houblon: Hoa houblon được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm TCN. Đây là thành phần rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trình sản xuất bia, giúp mang lại hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Cây hoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp thế giới với nhiều giống khác nhau, nhưng nó chỉ được sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu. Hoa houblon có thể được Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 5 đem dùng ở dạng tươi, nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển, houblon phải sấy khô và chế biến để gia tăng thời gian bảo quản và sử dụng. 4. Gạo: Đây là loại hạt có hàm lượng tinh bột khá cao có thể được sử dụng xản xuất được các loại bia có chất lượng hảo hạng. Gạo được đưa vào chế biến dưới dạng bột nghiền mịn để dễ tan trong quá trình hồ hoá, sau đó được phối trộn cùng với bột malt sau khi đã đường hoá. Cần chú ý, hạt trắng trong khác hạt trắng đục bởi hàm lượng protein. Do đó, trong sản xuất bia, các nhà sản xuất thường chọn loại hạt gạo có độ trắng đục cao hơn 5. Men: Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường. Các giống men bia cụ thể được lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau, Men bia sẽ chuyển hoá đường thu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn và carbon đioxit (CO2). 1.2.2 Quy trình sản xuất bia: Bia là sản phẩm thực phẩm thuôc loại đồ uống có độ cồn thấp , thu được bằng cách lên men bia ở nhiệt độ thấp dịch đường ( chế biến từ malt đại mạch và các hạt giàu tinh bột như gạo, bắp…) cùng với nước và hoa houblon . Tất cả các loại bia đều chứa một lượng cồn từ 1,8-7% so với thể tích và khoảng 0.3-0.5% khí CO2 tính theo trọng lượng .Đây là hai sản phẩm chính của quá trình lên men bia từ các loại dịch đường đã được houblon hoá , được tiến hành do một số chủng đặc hiệu của nấm men saccharomyces. Ngoài ra trong bia còn chứa các hợp chất khác , một số là sản phẩm phụ của quá trình lên men , một số là sản phẩm của quá trình tương tác hoá học , phần còn lại là những cấu tử , hợp phần của dịch đường không bị biến đổi trong suốt quá trình công nghệ . Tất cả những cấu tử này tuỳ vào mức độ và vai trò đều trực tiếp tham gia vào việc định hình hương vị và nhiều chỉ tiêu chất lượng của bia thành phẩm . Với hương thơm dặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon , các chất khoáng , chất tạo hương… ở tỷ lệ cân đối đã tạo cho bia có một hương vị đậm đà mà không hề thấy ở các sản phẩm khác . Nhân tố tạo ra tính độc đáo của bia trước hết là do đặc tính của nguyên liệu sau đó là do tính chất của quá trình công nghệ . Công nghệ sản xuất bia là quá trình phức tạp dù được thực hiện thủ công hay tự động hoá thì đều phải trải qua các giai đoạn :  Chế biến dịch đường , houblon hoá  Lên men chính để chuyển hoá dịch đường thành bia non , lên men phụ và tang trữ bia non thành bia tiêu chuẩn  Lọc trong bia , đóng bao bì , hoàn thiện sản phẩm … A/ Sản xuất dịch đường houblon hoá : Sơ đồ công nghệ sản xuất dịch đường houblon hoá bao gồm :  Làm sạch và đánh bóng malt .  Nghiền malt : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 6  Đập nhỏ hạt ra thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước , thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân nhanh và triệt để hơn.  Có 3 cách tiến hành nghiền malt: nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền nước.  Đường hoá nguyên liệu :  Nguyên liệu sau khi đã nghiền nhỏ sẽ được hoà trộn với nước ở trong thiết bị đường hoá . Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia và đặc tính kỹ thuật của hệ thống thiết bị .  Trong môi trường giàu nước các hợp chất thấp phân tử sẽ hoà tan vào nước trở thành chất chiết của dịch đường sau này, các hợp chất cao phân tử như tinh bột ,protein sẽ bị tác động bởi các nhóm enzim tương ứng khi t o khối dịch được nâng đến điểm thích hợp dưới sự xúc tác của hệ enzim thuỷ phân các hợp chất cao phân tử sẽ bị cắt thành sản phẩm thấp phân tử và hoà tan vào nước trở thánh chất chiết của dịch đường.  Ở phân đoạn sản xuất dịch đường thường được bố trí các loại thiết bị chính sau: thiết bị phối trộn , thiết bị đường hoá , thiết bị lọc , thiết bị đun dịch đường với hoa houlon , thiết bị tách bã hoa …  Lọc bã malt: sau khi đường hoá kết thúc , bao gồm 2 hợp phần: pha rắn và pha lỏng.  Thành phần pha rắn bao gồm các cấu tử không hoà tan của bột nghiền còn pha lỏng bao gồm nước và các hợp chất thấp phân tử được trích ly từ malt hoà tan trong đó . Pha rắn gọi là bã malt còn pha lỏng gọi là dịch đường .  Mục đích của quá trình này là tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của quá trình còn pha rắn loại bỏ ra ngoài.  Thiết bị lọc bã malt: thùng lọc đáy bằng, máy ép khung bản…  Nấu dịch đường với hoa houblon:  Trích ly chất đắng , tinh dầu thơm ,polyphenol và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường để làm nó có vị đắng và hương thơm dịu của hoa – đặc trưng của bia .  Polyphenol khi hoà tan vào dịch đường ở to cao sẽ tác dụng với với các hợp chất protein tạo thành các phức chất màng nhầy dễ kết lắng sẽ kéo theo các phần tử cặn lắng theo.  Trường độ đun sôi với hoa phụ thuộc chất lượng nguyên liệu, cường độ đun, nồng độ chất hoà tan… và nằm trong khoảng từ 1,5-2,5h.  Làm lạnh và tách cặn dịch đường. ( Dịch đường: bao gồm nước và các cấu tử hoà tan, chất chiết: cấu tử hoà tan chứa 93% chất hữu cơ 7% chất vô cơ) B/ Lên men chính lên men phụ và tàng trữ bia: Lên men là giai đoạn quyết định đề chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động của chúng Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 7  Lên men chính: một lượng lớn cơ chất trong dịch đường bị nấm men hấp thụ tạo thành rượu etylic , khí CO2, các hợp chất dễ bay hơi …một phần nhỏ bị kết lắng và phải loại bỏ ra ngoài .  Lên men phụ và tàng trữ bia : ở giai đoạn này các quá trình sinh hoá lý xảy ra hoàn toàn giống quá trình lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt độ thấp hơn và lượng nấm men cũng ít hơn , đây là quá trình nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non .  Làm trong bia : sự hiện diện của các hạt dạng keo , nấm men , nhựa đắng … góp phần làm giảm độ bền của bia do đó làm trong giúp tăng thời gian bảo quản khi lưu hành trên thị trường .  Chiết bia vào chai : chai đựng bia phải làm từ thuỷ tinh chất lượng cao có màu caphe hoặc xanh nhạt. Quy trình sản xuất bia : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 8 Không khí Chai, lon Rửa khử trùng Malt khô Xay nghiền Phế liệu Ngâm nấu đường hoá Lọc trong Dịch đường Đun sôi Hơi nước Lắng trong Làm nguội Hoa houblon Nén Xử lý Lên men chính Lên men phụ và tàng trữ Nước Xử lý Lọc trong CO2 Bia tươi Chiết chai,lon Thanh trùng Dán nhãn Xuất xưởng Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 9 CHƢƠNG 2: CÁC NGUỒN THẢI VÀ TÍNH CHẤT NƢỚC THẢI 2.1 CÁC NGUỒN THẢI TỪ NHÀ MÁY BIA : Bia được sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm . Hiện nay do nhu cầu của thị trường chỉ trong một thời gian ngắn ngành sản xuất bia đã có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới …Hiện nay cả nước có trên 400 nhà máy và các cơ sở bia sản xuất trên 800 triệu lit/năm . Trong dó có khoảng 311 cơ sở sản xuất bia địa phương, nhưng sản lượng chỉ chiếm 37,41% sản lượng bia cả nước. Bình quân lượng bia tăng 20%/năm . Công nghiệp sản xuất bia do đó tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường . Hiện nay tiêu chuẩn nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8-14lit nước thải / lit bia phụ thuộc vào công nghệ và loại bia sản xuất , các loại nước thải này chứa hàm lượng lớn chất lơ lửng ,COD, BOD dễ gây ô nhiễm môi trường . Nước thải từ nhà máy bia có thể được chia làm hai loại : - Nước thải có BOD thấp :  Nước rửa chai công đoạn cuối .  Nước xả từ hệ thống xử lý nước cấp .  Nước làm mát máy và nước rửa sàn vệ sinh công nghiệp. - Nước thải có BOD cao :  Nước thải từ công đoạn nấu, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, sàn nhà, bồn lên men…có chứa nhiều cặn malt, tinh bột, bã hoa.  Nước thải từ công đoạn lên men và lọc bia .  Nước rửa chai ban đầu, nước thải từ quá trình này có độ pH cao do nguyên lý rửa chai được tiến hành qua các bước: rửa với nước nóng , rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng ( 1-3% NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai , sau đó rửa sạch bằng nước nóng .  Nước thải từ công đoạn chiết chai.  Nước thải từ công đoạn rửa thiết bị . Nước thải từ nhà máy sản xuất bia chứa nồng độ cao các chất hữu cơ cũng như các chất tẩy rửa thừa . Các chất hữu cơ tồn tại ở cả dạng lơ lửng lẫn dạng không tan . Lượng chất gây ô nhiễm chủ yếu được tạo ra trong quá trình vệ sinh thiết bị đóng chai và rửa chai lọ . Ngoài việc phát thải vào nước việc sản xuất bia còn gây ra mùi, tiếng ồn, chất thải rắn (bã hèm ,cặn…). Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 10 2.2 THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƢỚC THẢI : Đặc trưng nước thải bia: có hàm lượng chất hữu cơ và cacbonateous cao.  Nước thải lọc dịch đường:  Hàm lượng chất hữu cơ cao, lượng đường còn tồn trong nước cao là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của VSV, độ đục và độ màu cao.  Nước thải của các thiết bị giải nhiệt:  Có nhiệt độ khá cao khoảng 50oC, được coi là sạch.  Nước thải lọc bã hèm : ô nhiễm hữu cơ nặng .v.v.. Tải lượng ô nhiễm trong nước thải bia là 6-8 kgBOD5, 9-30 kgCOD,2-4 kg cặn lơ lửng… cho 1000lit bia . Các nghiên cứu về thành phần , tính chất nước thải sản xuất bia cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải tại các cơ sở sản xuất bia lớn hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần .Kết quả phân tích nước thải tại một số nhà máy bia: Thành phần và tiêu chuẩn xả nƣớc thải sản xuất bia ra nguồn nƣớc mặt : TT Chỉ tiêu Nƣớc thải trƣớc xử lý * Tiêu chuẩn thải** 1 pH 6-9,5 6-9 2 Hàm lượng cặn lơ lửng,mg/l 150-300 100 3 BOD5,mg/l 700-1500 50 4 COD,mg/l 850-1950 100 5 Tổng Nito 15-45 60 6 Tổng Photpho 4,9-9,0 6 7 Coliform,MPN/100ml <10000 10000 Ghi chú : * Theo các số liệu nghiên cứu tại Công ty bia ong Thái Bình, Công ty bia Nghệ An , Nhà máy bia NADA, Nhà máy bia Hạ Long … ** Cột B theo TCVN 5945-1995 , nước thải công nghiệp , tiêu chuẩn thải ra nguồn nước mặt loại B. (Theo Xử lý nước thải các nhà máy bia theo mô hình lọc ngược kỵ khí – aerotank gián đoạn – Trần Đức Hạ , Nguyễn Văn Tín) Sơ đồ dòng thải : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 11 Chuẩn bị ng/liệu Nấu đường hoá Lọc dịch đường Nấu hoa Bã malt Tách bã Làm lạnh Bã malt Lên men chính/phụ Lọc bia Bã men Bã lọc Bão hoà CO2 Chiết chai/lon Đóng nắp Thanh trùng Kiểm tra dán nhãn Sản phẩm Nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 12 CHƢƠNG 3: TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 3.1 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI : 3.1.1 Xử lý cơ học : Phương pháp xử lý cơ học dùng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.  Song chắn rác, lưới lọc Song chắn rác, lưới lọc dùng để giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, rác… được gọi chung là rác. Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân hủy cặn. Trong những năm gần đây, người ta sử dụng rất phổ biến loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác đối với những trạm công suất xử lý vừa và nhỏ.  Bể lắng cát Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn (như xỉ than, cát…). Chúng không có lợi đối với các quá trình làm trong, xử lý sinh hoá nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đối với các công trình thiết bị công nghệ trên trạm xử lý. Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng.  Bể lắng Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải. Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt. Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình xử lý cặn.  Bể vớt dầu mỡ Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp). Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi.  Bể lọc Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp. Hiệu quả xử lý của phương pháp cơ học: Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải 60% các tạp chất không hoà tan và 20% BOD. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 13 Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30% theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hay đông tụ sinh học. 3.1.2 Xử lý hoá học : Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hòa tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương pháp hóa học sẽ có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh học. Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại. Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tùy thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải.  Phương pháp trung hòa Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH=6.5 – 8.5. Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm với nhau, hoặc bổ sung thêm các tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà, hấp phụ khí chứa axit bằng nước thải chứa kiềm…  Phương pháp keo tụ (đông tụ keo) Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn.  Phương pháp ozon hoá Là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ dạng hoà tan và dạng keo bằng ozon. Ozon dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ. Phương pháp điện hóa học Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách oxy hoá điện hoá trên cực anôt hoặc dùng để phục hồi các chất quý (đồng, chì, sắt…). Thông thường 2 nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và thu hồi chất quý được giải quyết đồng thời. 3.1.3 Xử lý hoá lý :  Chưng cất Là quá trình chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước. Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra.  Tuyển nổi Là phương pháp dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí.  Trao đổi ion Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 14 Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion (ionit). Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong tự nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng không hoà tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion.  Tách bằng màng Là phương pháp tách các chất tan ra khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm. Đó là màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua. 3.1.4 Xử lý sinh học : Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hoà tan có trong nước thải. Những công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm:  Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn ra chậm.  Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (bể aerotank),… Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn. Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9% (trong các công trình trong điều kiện tự nhiên), theo BOD tới 90 – 95%. Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học. Bể lắng đặt sau giai đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng I. Bể lắng dùng để tách màng sinh học (đặt sau bể biophin) hoặc tách bùn hoạt tính (đặt sau bể aerotank) gọi là bể lắng II. Trong trường hợp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính thường đưa 1 phần bùn hoạt tính quay trở lại ( bùn tuần hoàn) để tạo điều kiện cho quá trình sinh học hiệu quả. Phần bùn còn lại gọi là bùn dư, thường đưa tới bể nén bùn để làm giảm thể tích trước khi đưa tới các công trình xử lý cặn bã bằng phương pháp sinh học. Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền nhiễm. Bởi vậy, sau giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào môi trường. Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên 1 lượng cặn bã đáng kể (=0.5 – 1% tổng lượng nước thải). Nói chung các loại cặn giữ lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất khó chịu (nhất là cặn tươi từ bể lắng I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh. Do vậy, nhất thiết phải xử lý cặn bã thích đáng. Để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn bã và để đạt các chỉ tiêu vệ sinh thường sử dụng phương pháp xử lý sinh học kị khí trong các hố bùn ( đối với các trạm xử lý nhỏ), sân phơi bùn, thiết bị sấy khô bằng cơ học, lọc chân không, lọc ép…( đối với trạm xử lý công suất vừa và lớn). Khi lượng cặn khá lớn có thể sử dụng thiết bị sấy nhiệt. 3.2 LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI: 3.2.1Yêu cầu thiết kế : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 15 Thành phần tính chất nước thải sản xuất bia với các thông số tính toán như sau: Lưu lượng nước thải : Q= 1500m3/ngaydem. pH SS(mg/l) COD(mg/l) BOD5(mg/l) Nt(mg/l) Pt (mg/l) 6,5 437 2350 1350 23,5 8,5 Yêu cầu đầu ra đạt QCVN 24-2009 ( Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp) với nước thải đầu ra đạt loại B ( nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt ). Chọn Kq = 1, Kf = 1 pH SS(mg/l) COD(mg/l) BOD5(mg/l) Nt(mg/l) Pt (mg/l) 5,5-9 100 100 50 30 6 3.2.2 Một số phƣơng án công nghệ trong thực tế : 1. Nhà máy bia Đông Nam Á(SEAB): Với sản lượng 55triệu lit bia/năm SEAB có lượng nước thải công nghiệp 600m 3/ngayđem. CÁC THÔNG SỐ VỀ NƯỚC THẢI TRƯỚC VÀ SAU XỬ LÝ Dơn vị Trƣớc xử lý Sau xử lý BOD5 mg/l 2000 50 COD mg/l 2857 100 TSS mg/l 714 100 Tổng P mg/l 60 6 (Đầu ra đạt TCVN 5945-2005loại B) Sơ dồ hệ thống xử lý nước thải : Nước thải Hầm bơm Bể trung hoà Hộp chắn rác Phần mền đkhiển pH, HCL,NaOH UASB Bể hiếu khí Khí biogas Nồi hơi Máy ép bùn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 16 - Ưu điểm của hệ thống:  Tự động hoá toàn bộ quá trình xử lý nước thải .  Hiệu quả xử lý cao.  Sử dụng cơ cấu lọc sinh học để khử mùi tạo ra do quá trình xử lý kỵ khí .  Phù hợp với vị trí của nhà máy là đóng trên địa bàn dân cư.  Thiết bị hiện đại . - Nhược điểm của hệ thống:  Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn cao.  Chi phí vận hành cao. 2. Nhà máy bia Habeco: Lưu lượng nước thải khoảng 1200m3/ngaydem. CÁC THÔNG SỐ CỦA NƯỚC THẢI TRƯỚC VÀ SAU XỬ LÝ Đơn vị Trƣớc xử lý Sau xử lý pH 9,66 5,5-9 BOD mg/l 780 50 COD mg/l 1712 80 SS mg/l 378 100 Tổng N mg/l 10,5 30 Tổng P mg/l 3,95 6 (Đầu ra đạt TCVN5945-2005 loại B) Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải : Thiết bị lọc rác Bể cân bằng Bơm định lượng acid/bazo MUR tank Bể hiếu khí Bể lắng ly tâm Bùn Sân phơi bùn Hố bơm chìm Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 17 - Ưu điểm của hệ thống:  Công suất lớn.  Hiệu quả xử lý cao.  Phù hợp cho vị trí nhà máy đóng trên địa bàn dân cư. - Nhược diểm của hệ thống:  Vận hành phức tạp. 3.2.3 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. - 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 còn phải chú ý dến : o Lưu lượng thành phần nước cần xử lý. o Tính chất nước thải sau xử lý. o Điều kiện thực tế vận hành, xây dựng. o Khả năng đầu tư. 3.2.4 Đề xuất công nghệ xử lý nƣớc thải : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 18 Sơ đồ công nghệ xử lý 1: Nước thải Song chắn rác Hầm bơm tiếp nhận Lưới chắn rác tinh Bể điều hoà UASB Bể lọc sinh học Bể lắng 2 Hồ hoàn thiện Cống thoát Sục khí Thu khí Bể thu bùn Bể nén bùn Máy ép bùn Bánh bùn Nước tách bùn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 19 Sơ đồ công nghệ xử lý 2: Nước thải Song chắn rác Hầm bơm tiếp nhận Lưới chắn rác tinh Bể điều hoà UASB Bể Aerotank Bể lắng 2 Hồ hoàn thiện Cống thoát Sục khí Thu khí Sục khí Bể thu bùn Bể nén bùn Máy ép bùn Bánh bùn Tuần hoàn bùn Nước tách bùn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 20 Cơ sở lựa chọn UASB: So sánh giữa các phƣơng 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 một 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 tương đối 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 loại 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. 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. Cơ sở lựa chọn phƣơng án 2 : Hiệu quả xử lý nước thải chủ yếu là ở các công trình phản ứng sinh học. Trước các công trình sinh học hiếu khí của hai phương án đều đưa ra công trình sinh học yếm khí. Phương pháp sinh học yếm khí là một phương pháp phát triển tương đối gần đây trong lĩnh vực công nghệ môi trường. Việc áp dụng các công nghệ xử lý kị khí Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 21 để xử lý nước thải ở một số công ty bị ô nhiễm hữu cơ cao ngày càng được ưa chuộng và tăng nhanh vì những ưu điểm nổi bật của chúng: - Ít tiêu hao năng lượng trong quá trình hoạt động. - Giá thành vận hành thấp hơn các công trình khác. - Tự sản sinh ra năng lượng có thể thu hồi sử dụng dưới dạng Biogas. Thêm vào đó, các hệ thống xử lý kị khí sản sinh ra ít bùn thải hơn các công trình hiếu khí, trung bình khoảng từ 0,03 ÷ 0,15g bùn VSS trên 1g BOD được khử. Điều này làm cho chúng ngày càng trở nên ưa chuộng vì rằng việc thải hồi bùn thừa đang là một vấn đề hết sức nan giải đối với các hệ thống xử lý hiếu khí. Sự duy trì sinh khối trong các hệ thống xử lý kị khí với tỉ lệ cao cho phép vận hành hệ thống xử lý ở các tải trọng hữu cơ cao và do đó làm giảm đáng kể khối tích của các công trình. Mặt khác, việc lựa chọn bể Aerotank vì khi so sánh 2 bể ta thấy: Phương án 2(Bể Aerotank) Phương án 1(Bể lọc sinh học) - Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh - Quản lý đơn giản - Dễ khống chế các thông số vận hành - Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật - Cấu tạo đơn giản hơn bể lọc sinh học - Không tốn vật liệu lọc - Cần cung cấp không khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động - Phải có chế độ hoàn lưu bùn về bể Aerotank - Không gây ảnh hưởng đến môi trường - Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra khỏi bể Aerotank tốt hơn bể lọc sinh học - 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 bể Aerotank - Tốn vật liệu lọc - Áp dụng phương pháp thoáng gió tự nhiên, không cần có hệ thống cấp không khí - Không cần chế độ hoàn lưu bùn - Đối với vùng khí hậu nóng ẩm, về mùa hè nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể xâm nhập vào phá hoại bể. Ruồi muỗi sinh sôi gây ảnh hưởng đến công trình và môi trường sống xung quanh - Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra khỏi bể lọc sinh học không bằng bể Aerotank Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 22 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1 THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ : Nước thải từ các khâu sản xuất và sinh hoạt được thu gom vào hệ thống cống dẫn vào trạm xử lý. Đầu tiên, nước qua song chắn rác để loại rác , cặn , nắp chai , miểng chai ... có kích thước lớn. Sau đó, rác sẽ được thu gom và chở đến bãi rác để xử lý. Nước thải sau khi qua song chắn rác được dẫn đến hầm tiếp nhận rồi qua lưới chắn rác tinh nhằm loại bỏ một lượng lớn cặn, bã hèm giúp giảm tải, tránh gây tắc nghẽn cho các công trình phía sau. Nước từ hầm tiếp nhận được bơm vào bể điều hoà để ổn định lưu lượng , nhiệt độ và nồng độ của nước thải. Trong bể điều hoà có bố trí hệ thống phân phối khí nhằm tránh các hạt cặn lơ lửng lắng xuống , tránh sinh mùi hôi . Sau khi qua các công trình xử lý cơ học thì nồng độ của các chất ô nhiễm sẽ giảm di một phần, cụ thể : BOD5 : 25%, COD : 30% , SS : 65% . Nước thải sau đó được dẫn qua các công trình xử lý sinh học . Tại bể kị khí UASB nhờ hoạt động phân huỷ của các VSV 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 VSV. Sự phát triển của VSV 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 axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit hữu cơ thường là axit acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit 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 mêtan focmo là tiêu thụ hydrô và axit acetic, chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khí 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. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 23 Việc làm giảm bớt nồng độ ô nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp cho bể hiếu khí (Aerotank) hoạt động hiệu quả hơn vì nồng độ COD đã giảm nhiều, hiệu quả xử lý theo COD từ 60÷80%. Sau khi qua bể kị khí nước thải tiếp tục đến bể Aerotank. Tại bể Aerotank , các chất hữu cơ còn lại sẽ được phân huỷ bởi các VSV hiếu khí, hiệu quả xử lý của bể Aerotank dạt từ 75-90% và phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn…Nước thải sau khi qua bể Aerotank các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học bị loại hoàn toàn, còn lại chất khó phân huỷ . Sau thời gian lưu nước nhất định nước được đưa sang bể lắng II để lắng các bông bùn hoạt tính. Bùn từ đáy bể lắng II được đưa vào hố thu bùn có 2 ngăn một phần bùn trong bể sẽ được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể, phần bùn dư dược đưa qua bể nén bùn. Tại bể nén bùn bùn dư được nén bằng trọng lực nhằm giảm thể tích của bùn. Bùn hoạt tính của bể lắng II có độ ẩm cao 99-99,3% vì vậy cần phải thực hiện nén bùn để giảm độ ẩm còn khoảng 95-97%. Bùn sau khi nén được đưa qua máy ép băng tải và mang đi chôn lấp hợp vệ sinh hay làm phân bón. Nước sau khi qua lắng tiếp tục cho qua hồ hoàn thiện trước khi đưa đến nguồn tiếp nhận. Thành phần và tính chất nước thải Thông số Đầu vào Quy chuẩn phát thải pH 6,5 5.5 – 9 BOD5 (mg/l) 1350 50 COD (mg/l) 2350 100 SS (mg/l) 437 100 Nt (mg/l) 23,5 30 Pt (mg/l) 8,5 6 4.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ : 4.1. Lƣu lƣợng tính toán: Lưu lượng thiết kế Qtkế = 1500m 3 /ngd Lưu lượng trung bình giờ : Qtb h = 1500/24 = 62.5 ( m 3 /h ) Lưu lượng trung bình giây: Qtb s = (1500 x 10 3 ) / (24 x 3600) = 17.36 (l/s) Theo TCXD 51-84 , ứng với Qtb s = 17.36 l/s ta có Kch = 2.42 Lưu lượng lớn nhất giờ : Qmax h = Q tb h x Kch = 62.5 x 2.42 = 151.25 (m 3 /h) Lưu lượng lớn nhất giây: Qmax s = Q tb s x Kch = 17.36 x 2.42 = 42.0112 ( l/s) 4.2. Song chắn rác: Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn (chủ yếu là rác). Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nươc thải. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 24 Chọn song chắn rác làm sạch bằng thủ công. Rác sau thu gom được đưa đến bãi rác. Các thông số của song chắn rác làm sạch thủ công Thông số Làm sạch thủ công Kích thước song chắn Rộng, mm Dày, mm 5 – 15 26 – 38 Khe hở giữa các thanh, mm 16 – 50 Độ dốc theo phương đứng, (độ) 30 – 45 Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn, m/s 0,3 – 0,6 Tổn thất áp lực cho phép, mm 150 (Tài liệu “XLNT đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết”) 4.2.1. Chọn kích thước song chắn rác: Bề dày khe hở giữa các thanh: 18 mm Độ dốc theo phương thẳng đứng: 300 4.2.2. Ta có số khe hở giữa các thanh song chắn rác: n = 3505.1 7.01.0018.0 042.0 1 max     zk vhb Q khe Chọn n = 35 khe. Với: Qmax: lưu lượng giây lớn nhất, m 3 /s. b: chiều rộng khe hở giữa các thanh, m. v: tốc độ nước qua song chắn rác, m/s; từ 0,6  1,0 m/s. Chọn v = 0,7 m/s. h1: chiều sâu lớp nước qua song chắn rác, m. Chọn h1 = 0,1 m. kz: hệ số nén dòng cho thiết bị vớt rác , kz = 1,05 w b d b : khe hở giữa các thanh chắn d :bề dày thanh chắn w : bề rộng thanh chắn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 25 4.2.3. Chiều rộng tổng cộng của song chắn rác: Bs = s(n 1) + bn = 0,008  (35  1) + 0,018 35 = 0.902(m) Chọn Bs = 0.9m. Với: s: chiều rộng mỗi thanh, m. Chọn s = 8mm b: chiều rộng khe hở mỗi thanh, m. 4.2.4. Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hs= 053.03 81.92 7.0 711.0 2 22    K g v (m) Với: v: vận tốc dòng chảy trong mương đặt song chắn, m/s. Chọn v = 0,7m/s. K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do vướng rác, K = 23.Chọn K = 3. g = 9,81 m/s 2 : hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn rác. * Tính :  = 711.060sin 018.0 008.0 42.2sin 3/43/4               b s Với : góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang. = 600. : phụ thuộc tiết diện thanh song chắn rác.Do thanh hình chữ nhật nên = 2,42 s: chiều dày mỗi thanh, m. b: chiều rộng khe hở, m. 4.2.5. Chiều sâu mương đặt song chắn: H= 653.05.0053.01.0321  hhh (m) Chọn H = 0,66m Với: h1: chiều sâu lớp nước trong mương đặt song chắn, m. h2: tổn thất áp lực qua song chắn, m. h3: chiều sâu bảo vệ, m. Chọn h3 = 0,5m. 4.2.6. Chiều dài mương đặt song chắn: L= 825.11275.055.0321  lll (m) Chọn L = 2m. Trong đó: l1: chiều dài trước song chắn, m. l2: chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn, m. l3: chiều dài đoạn đặt song chắn, m. Chọn l3 = 1m. Tính l1: l1 = 55.0 202 5.09.0 2     tgtg BBs  (m) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 26 Với: Bs: chiều rộng mương đặt song chắn (chiều rộng tổng cộng của song chắn) B: chiều rộng mương dẫn nước thải vào, m. Chọn B = 0,5 m. : góc mở rộng của mương đặt song chắn. Chọn  = 200. Tính l2: l2 = 275.0 2 55.0 2 1  l (m) Vậy ta có thông số thiết kế của song chắn rác : Thông số thiết kế Đơn vị Kích thước Bề rộng khe Số khe Chiều rộng song chắn Chiều dài mương trước song chắn Chiều dài mương sau song chắn Chiều dài mương đặt song chắn Chiều cao mương m khe m m m m m 0.018 35 0.9 0.55 0.275 2 0.66 4.3. Hầm bơm tiếp nhận: 4.3.1. Kích thước hầm bơm: Hầm bơm tiếp nhận đặt chìm dưới mặt đất, có tác dụng tập trung, thu gom nước thải từ các nguồn trong nhà máy để tiếp chuyển lên bể điều hòa nhờ bơm. - Thể tích hầm bơm tiếp nhận: Vb = 25.31 60 30 5.62  tQ tbh m 3 Với t : Thời gian lưu nước ở hầm bơm t = 10 – 30ph, chọn t = 30ph Chọn chiều sâu hữu ích h = 2.5m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m - Chiều sâu tổng cộng: H = h+hbv = 2.5 + 0.5 = 3 m Chọn H = 3m. Kích thước hầm bơm tiếp nhận: B  L  H = 3m  4m  3m Chọn loại bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm có Qb = Qtb = 62,5m 3 /h. 4.3.2. Công suất bơm: - Lưu lượng bơm: Qb = Q max h = 151.25m 3 /h - Cột áp bơm H = 8m. - Công suất bơm: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 27 N = kW HgQb 12.4 36008.01000 881.9100025.151 1000         Với : ρ : khối lượng riêng của chất lỏng , ρ=1000kg/m3 g : gia tốc trọng trường , g=9.81m/s2  : hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 , chọn  = 0,8 - Chọn máy bơm có công suất: 4.12kW Vậy ta có thông số thiết kế của hầm bơm : Thông số Đơn vị Giá trị Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao bể Công suất bơm m m m Kw 4 3 3 4.12 4.4. Lƣới chắn rác tinh: Giữ lại các cặn , bã hèm chiếm một lượng lớn trong nước thải . Các thông số thiết kế lƣới chắn rác ( hình nêm ) Thông số Lưới cố định Lưới quay Hiệu quả khử cặn lơ lửng ,% Tải trọng, l/m2.phút Kích thước mắt lưới ,mm Tổn thất áp lực ,m Công suất motor, HP Chiều dài trống quay ,m Đường kính trống,m 5  25 400  1200 0,2  1,2 1,2  2,1 - - - 5  25 600  4600 0,25  1,5 0,8  1,4 0,5  3,0 1,2  3,7 0,9  1,5 (Tài liệu “XLNT đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết”) Catalogue về lƣới chắn rác tinh của hãng PRO - Equipment A (mm) 300 600 1000 1500 2000 B (mm) 1300 1300 1200 1200 1150 C (mm) 370 670 1070 1570 2070 Qmax(l/s) 7,0 16,7 32,0 38,9 47,2 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 28 G ( kg) 130 170 230 290 370 Chọn lưới cố định (dạng lõm) có kích thước mắt lưới d = 0.5mm Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 15% Với Qmax = 151.25m 3 /h = 42.01 l/s Qtb = 62.5 m 3 /h = 17.36 l/s Ta chọn 2 lưới cố định có kích thước như sau : A = 1000mm , B = 1200mm , C = 1070mm 4.5. Bể điều hòa: Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau , tránh hiện tượng quá tải. - Thời gian lưu nước của bể điều hoà chọn là t = 4h - Thể tích hữu ích của bể điều hoà được tính như sau : Vđh = 2504/5.62 3  hhmtQhtb m 3 - Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hoà h = 4.5m - Chọn chiều cao bảo vệ của bể điều hoà hbv= 0.5m  Chiều cao xây dựng của bể điều hoà là : H = h + hbv = 4.5 + 0.5 = 5 m - Diện tích bề mặt bể điều hoà : F = B x L = 50 5 250  h Vdh m 2 Chọn B = 6.5 m , L = 8 m Thể tích xây dựng của bể điều hoà : B x L x H = 6.5 x 8 x 5 = 260 m3 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hoà : Lượng không khí cần thiết : 75.23374.35.62  aQL htbkhí m 3 /h Trong đó : h tbQ : lưu lượng nước thải trung bình theo giờ a : lưu lượng không khí cấp cho bể điều hoà , 33 /74.3 mkhíma  nước thải (nguồn : W.Wesley Enkenfelder,Industrial WaterPollution Control, 1989) Chọn hệ thống cấp khí bằng ống PVC có đục lỗ , bao gồm 5 ống đặt dọc theo chiều dài bể (12.5m) các ống cách nhau 2m , 2 ống đặt sát tường .  Lưu lượng khí trong mỗi ống : qống = hm Lkhi /75.46 5 75.233 5 3  Đường kính ống dẫn khí : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 29 dống = mmm v q ong ong 41041.0 360010 75.464 3600 4       Trong đó : vống : vận tốc khí trong ống dẫn khí chính vống = 10-15 m/s , chọn vống = 10m/s Chọn ống có Ф40mm  Lưu lượng khí qua 1 lỗ : qlỗ = hm d v lolo /06.13600 4 005.0 153600 4 3 22   Trong đó : vlo : vận tốc khí qua lỗ , vlo = 5-20m/s , chọn vlo = 15m/s dlo : đường kính các lỗ , dlo = 2-5mm , chọn dlo = 5mm  Số lỗ trên một ống : N = 1.44 06.1 75.46  lo ong q q lỗ Chọn N = 44 lỗ  Số lỗ trên 1m dài ống : n = 83.3 5.11 44   Chọn n = 4 lỗ Vậy ta có thông số thiết kế của bể điều hoà : Thông số Đơn vị Giá trị Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao bể m m m 8 6.5 5 4.6. Bể UASB: Khi qua các công trình xử lý trước đó hàm lượng COD giảm từ 20-40% , chọn hiệu quả xử lý COD tại các công trình trước đó là 30%. Qtb = 1500 (m 3 /ngày) Tóm tắt thông số đầu vào UASB BOD5 1012,5 (mg/L) Tổng Nitơ 23,5 (mg/L) COD 1645 (mg/L) Tổng Photpho 8,5 (mg/L) SS 131,1 (mg/L) Nhiệt độ 25-30 0C Bảng tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt và bùn bông ở các hàm lượng COD và tỉ lệ chất không tan khác nhau. Nồng độ nước thải Tỉ lệ COD không tan Tải trọng thể tích ở 300C, (KgCOD/m3.ngày) Bùn bông Bùn hạt (không Bùn hạt (khử Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 30 (Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết) Tính toán kích thước Việc tính toán kích thước bể phản ứng kị khí UASB phụ thuộc các thông số “tải trọng hữu cơ thể tích”, “vận tốc nước dâng trong bể” và” lưu lượng vào” theo các công thức sau: Q v A   0 n org Q S S V L   n L V V E  Trong đó: v vận tốc nước dâng trong bể UASB (m/s) Q lưu lượng (m3/h) Vn thể tích hữu ích (m 3 ) VL thể tích thực phần phản ứng (m 3 ) S0 Nồng độ COD vào (kgCOD/m 3 ) Lorg tải trọng hữu cơ thể tích (kgCOD/m 3 .ngày) E hệ số hiệu quả, là tỉ số giữa thể tích hữu ích trên thể tích thực phần phản ứng. Bể UASB làm việc trong điều kiện SS  150 (mg/L). Kiểm soát quá trình bùn yếm khí trong bể UASB ở dạng hạt. Tra bảng ta có Lorg = 8 (kgCOD/m 3 .ngày) S0 = 1,645 (kgCOD/m 3 ) Chọn E = 0,8 Chọn hiệu suất UASB là H = 75 (%) Nồng độ COD đầu ra : S = S0 ( 1- H ) = 1,645 ( 1- 75% ) = 0,412 (kgCOD/m 3 ) Thể tích hữu ích:   232 8 )412,0645,1(15000      org n L SSQ V (m 3 ) Thể tích thực: 290 8,0 232  E V V nL (m 3 ) (mgCOD/L) (%) khử SS) SS)  2000 10-30 30-60 2-4 2-4 8-12 8-12 2-4 2-4 2000-6000 10-30 30-60 60-100 3-5 4-8 4-8 12-18 12-18 3-5 2-6 2-6 6000-9000 10-30 30-60 4-6 5-7 15-20 15-24 4-6 3-7 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 31 Chọn vận tốc nước dâng v =1,1 (m/s) . ( Nguồn : Wastewater Engineering Treatment and Reuse Metcalf & Eddy ) Diện tích mặt cắt ngang của bể: 82,56 1,124 1500    v Q A (m 2 ) Chọn xây dựng bể có dạng trụ vuông có cạnh là a a = 7,6 (m) Chiều cao phần phản ứng trong bể: 1,5 82,56 290  A V H LL (m) Chọn HL = 5,1 (m) Mỗi phễu thu khí có chiều cao là 2 m bao gồm chiều cao bảo vệ chọn bằng 0,5 m và chiều cao mực nước trong phần lắng là 1,5 m. Tổng chiều cao của bể UASB là: H = 5,1 + 1,5 + 0,5 = 7,1 (m) Thể tích công tác Vct = HctA = (5,1 + 1,5) x 7,6 2 = 381,22 (m 3 ) Thể tích xây dựng V = HA = 7,1 x 7.6 2 = 410 (m 3 ) Thời gian lưu nước: 6 5,62 22,381  Q V t ct (h) Thời gian lưu bùn trong bể UASB khoảng (60-100)