Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia công suất 50 triệu lit năm
Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN MỞ ĐẦU Môi trường sống chung quanh ta cạn kiệt, trái đất kêu gọi bảo vệ toàn thể nhân loại vậy, vấn đề bảo vệ sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên việc xử lý chất thải người tạo cấp thiết Cùng với nhiệp độ phát triển mạnh mẽ giới khu vực, công nghiệp Việt Nam phát triển không ngừng, kinh tế phát triển, thu nhập tăng cao, đời sống người dân dần phát triển Kèm theo thành tựu đạt vấn đề ô nhiễm môi trường, việc cung cấp nước sạch, việc thải bỏ xử lý nước bị ô nhiễm trước đổ vào nguồn tiếp nhận vấn đề xúc người dân Ngành sản xuất rượu bia nước ta không ngoại lệ, với đặc điểm ngành có lượng nước thải lớn hàm lượng ô nhiễm cao không xử lý gây ô nhiễm GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN nề cho nguồn tiếp nhận môi trường sống xung quanh Vì vậy, việc xử lý nước thải bia quan tâm giải CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHÀNH BIA Ι.1.Giới thiệu sơ lược - Bia đồ uống lâu đời mà loài người tạo ra, có niên đại từ thiên niên kỷ TCN Bia nói cách tổng thể loại đồ uống chứa cồn sản xuất trình lên men đường lơ lửng môi trường lỏng không chưng cất sau lên men Dung dịch đường không bị lên men thu từ trình ngâm nước gọi hẻm bia hay “nước ủ bia” - Hiện nhu cầu bia giới việt nam lớn loại nước uống mát, bổ đặc biệt có tác dụng làm giảm nhanh khát ……do dẫn đến việc hình thành hàng loạt doanh nghiệp ,cơ sở sản xuất bia với dạng công nghệ thiết bị chủ yếu trình sản xuất: GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN công nghệ thiết bị đại công nghệ thiết bị sản xuất cổ điển theo xuất nhiều nhà máy sản xuất bia loại chất thải qui trình sản xuất bia không ngừng tăng lên gây ô nhiềm nặng nề môi trường việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải nghành sản xuất bia vấn đề tất yếu thiếu cho việc bảo vệ môi trường với hoạt động thiết thực môi trường đảm bao phát triển bền vững cũa xã hội loài người Ι.2.Qui trình sản xuất nhà máy bia Ι.2.1 Nguyên liệu Bia sản xuất từ : Matl ( đại mạch nảy mầm ) ,gạo tẻ, hoa houblon, nước, nấm men Hiện nay, nguyên liệu để sản xuất bia matl đại mạch houblon phải nhập ngoại ( 60%-70%) Ι.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia Chuẩn bị nguyên liệu GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Nước mềm Malt Gạo Lò Chuẩn bị nguyên liệu Nấu – đường hóa Hơi nước Phụ gia Lọc dịch đường Hoa houblon Bã malt Nấu hoa Houblon Hơi nước Lọc, tách bã Bã hoa+ malt Làm lạnh Rửa men giống Men giống Lên men chính, phụ Bã men Phục hồi men Chất trợ lọc Hơi Rửa chai Nén CO2 Lọc bia Xút Bão hòa CO2 chai Sục khí Bã lọc Bia Chiết bia Đóng nắp Hơi nước Thanh trùng Kiểm tra-dán nhãn-nhập kho Hình 1: Công nghệ sản xuất bia theo dòng thải GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Sản phẩm Nước thải Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Nguyên liệu chuyển vào kho bảo quản nhà máy theo số lượng mẻ nấu ca tập kết phân xưởng nấu Malt gạo xay nghiền nhỏ đến kích thước tiêu chuẩn Thiết bị dùng để nghiền malt máy nghiền trục nghiền búa 2.Nấu Là trình phá vỡ màng tinh bột, thực trình thủy phân với điều kiện p = 2-3atm ,t0 = 110 -1300C 3.Đường hóa Chuyển tinh bột đường ( gống sản xuất rượu, cho enzim để chuyển hóa tinh bột Trong sản xuất bia ,không cần cho enzim malt có sẵn enzim ) điều kiện: t0 = 600C, t = 30phút ( mẻ) Lọc dịch đường, nấu hoa, lắng cặn, làm lạnh Dịch đường bổ sung hoa houblon nâng nhiệt độ lên 100 0C Bã lọc rửa nước nóng nhiệt độ 75- 80 0C Sau nấu hoa, dịch đường bơm sang thùng xoáy lốc để tách bà hoa cặn lắng Sau làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống 8-100C bổ sung oxy với lượng 30 – 35 ml khí /lit dịch ( tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển ) chuyển vào thiết bị len men Quá trình lên men Đây trình quan trọng công nghệ sản xuất bia, thực chất trình lên men rượu : men C6H12O6 C2H5OH + CO2 Điều kiện lên men :+ nhiệt độ thấp :5-100C + Thời gian dài: ngày (bia ngắn ngày) – 60 ngày, thời gian lên men dài, chất lượng bia cao Có hai phương pháp lên men : lên men ( 10-14 0C) lên men chìm ( 5100C): GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN lên men chính: Thường 1– ngày, nhiệt độ trì giai đoạn lên men từ – 100C lên men, nhiệt độ dịch đường thùng tăng lên cho phép lên đến 14-160C với áp suất khống chế mức 1,3-1,5bar Ở giai đoạn này, tận thu men có chất lượng tốt đê cấp men giống Lên men phụ (tàng trữ): nhiệt độ -10 0C, thời gian:20 – 50 ngày để thùng, số ngày tàng trữ lớn, chất lượng bia tốt Chuyển hóa triệt để đường thành rượu Hai giai đoạn có thê tiến hành thiết bị Lọc bia Mục đích trình lọc bia tách hạt cặn, tạp chất sót lại bia, làm tăng độ bia làm tăng thời gian bảo quản.Thiết bị lọc lọc khung với chất trợ lọc diatomit 7.Bão hòa CO2 chiết bia Từ thùng chứa bia trong, bia bão hòa thêm CO2 với lượng nhât định ( có tác dung giải khát ) đưa chiết chai, chiết bom đóng lon Bao bì rửa ,sau chiết, đóng nắp, trùng, kiểm tra, dán nhãn, đóng két xuất xưởng Ι.3 Các dạng chất thải sản xuất bia Khí thải - CO2 từ thùng lên men – ( CO2 thực phẩm ) thu hôi - Các chất khí bụi ô nhiễm phát sinh chủ yếu đốt nhiên liệu than ,dầu lò gồm - - SO2, NOx, CO2, CO, bụi than … xử lý xyclon bụi sau hấp phụ - Bụi từ khâu xay, nghiền nguyên liệu khắc phục cách sử dụng phương pháp xay ướt, lọc túi vải bao che kín hệ thống nghiền tải liệu - Ngoài khí NH3, Freon sinh hệ thống máy lạnh bị rò rỉ Nồng độ (mg/m3) GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Chất ô nhiễm Nồi than Nồi dầu Bụi, khói 420 - 620 10.9 – 11.4 SO2 210.8 – 647.4 925 – 2078 NOx 225 - 305 148 – 242 CO 12 – 22.1 Bảng 1: Nồng độ chất ô nhiễm từ nồi [8] 2.chất thải rắn Chất ô nhiễm Đơn vị Lượng Bã hèm kg 21-27 Nấm men kg -4 Vỏ chai vỡ Chai 0.9 Bùn hoạt tính kg 0.3 – 0.4 Nhãn, giấy kg 1.5 Bột trợ lọc kg 0.2 – 0.5 Bảng : Lượng chất thải rắn phát sinh sản xuất lit bia[8] - Xỉ than ( lò hơi): sản xuất vật liệu xây dựng, làm đường, xây dựng - Bã bia, bã men : làm thức ăn gia súc dạng sinh khối Nếu men bia chất lượng tốt (chứa vitamin đạm nhiều ): sử dụng 30% làm men giống lại làm thức ăn gia súc - Bã lọc bia: chủ yếu chứa chất trợ lọc - Chon, lon hỏng, vỏ đựng , hộp giấy phân bón, chôn lấp tận thu, tái chế Nước thải: GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Là dạng chất thải chủ yếu gây ô nhiễm sản xuất bia Nước làm mát : cho máy lạnh, làm lạnh dịch bia Nước ngưng tụ nấu bia Dung dịch tẩy rửa : xút, axit hữu có tác dung tẩy Nước rửa thùng lên men, chai CIP Nước vệ sinh thiết bị, nhà xưởng: lượng lớn Nước thải nguồn thải đáng luu ý nghành sản xuất bia Công nghệ sản xuất bia sử dụng lượng nước lớn thải lượng nuớc thải đáng kể Lượng nước thải thải gấp 10 -20 lần lượng bia thành phẩm CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ΙΙ.1 Đặc trưng nước thải nhà máy bia ΙΙ1.1 Các nguồn phát sinh đặc tính nước thải - Trong sản xuất bia, nước thải dạng chất thải chủ yếu gây ô nhiễm sản xuất phân thành ba loại: - Nước thải coi sạch: Nước làm lạnh, nước ngưng, nguồn nước thải gần không gây ô nhiễm nên có khả tuần hoàn sử dụng lại - Nước thải từ công đoạn sản xuất: nước thải có độ ô nhiễm hữu cao đặc trưng nguyên liệu đầu vào chủ yếu gạo malt Hầu tất công đoạn sản xuất sinh nước thải - Nước từ công đoạn rửa từ phận nấu – đường hóa, chủ yếu nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, bồn lên men… có chứa nhiều cặn malt, tinh bột, bã hoa hợp chất hưu carbonat có hàm lượng ô nhiễm hưu cao - Công đoạn chiết chai dịch bia rớt trình chiết GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN - Nước rửa chai dòng thải có hàm lương ô nhiễm lớn sản xuất bia Ngoài ra, nước thải từ trình rửa chai có độ pH cao - Nước sinh hoạt: nước công nhân sử dụng thải - Nước chảy tràn bề mặt: lượng nước chủ yếu nước mưa, có lưu lượng lớn vào mùa mưa, vào mùa khô không đáng kể.Đặc trưng nước thải theo chất rơi vãi bề mặt nhà máy Nhìn chung ham lượng ô nhiễm chất hưũ hòa tan nhỏ - Lượng nước thải lớn khoảng 7-10 m3/1000 l bia thành phẩm Thông số Đơn vị pH Mức Việt Nam 6-9 BOD5 mg/l 900-1400 COD mg/l 1700-2200 SS mg/l 500-600 Tổng N mg/l 30 Tổng P mg/l 22-25 NH4+ mg/l 13-16 Bảng 3: Các thông số đặc trưng nước thải bia [8] ΙΙ 1.2 Phương án giảm thiểu lượng nước thải Tái sử dụng nước thải - Nước làm mát cho máy lạnh, làm lạnh dịch bia giải nhiệt, tuần hoàn - Nước ngưng tụ nấu bia thu hồi cấp lại cho nồi hơi(do nước ngưng nhiệt độ cao Đây nước mềm, không chứa ion Ca 2+, Mg2+ đóng cặn thành thiết bị ) GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Nước rửa thùng lên men xử lý phương pháp lọc, bổ xung thêm hóa chất để tái sử dụng Phân luồng dòng thải - Dòng : Nước làm lanh thiết bị, tháp giải nhiệt hệ thống lạnh, nước ngưng nồi nấu… Đây nguồn nước quy ước - Dòng : Nước thải sinh hoạt, quy thành nước thải xám nước thải đen Trong nước thải xám nước thải phát sinh từ hoạt động nấu ăn, tắm rửa, giặt giũ Nước thải đen nước thải sinh việc xả bồn cầu khu vệ sinh Nước thải đen bắt buột xử lý trước xả vào hệ thống xử lý nước thải chung - Dòng : Nước thải sản xuất dòng thải lớn từ công đoạn sản xuất Dòng thải có hàm lượng ô nhiễm hữu cao nên cần phải xử lý triệt để Áp dụng sản xuất - Giảm thiểu lượng nước sử dụng: tuyên truyền, huấn luyện cho công nhân cách sử dụng nước tiết kiệm lợi ích việc tiết kiệm nước.Sử dụng mức lượng nước để rửa thiết bị, nhà xưởng, nước vệ sinh… - Thay đổi công nghệ cũ công nghệ gây ô nhiễm + Tránh việc nước rò rỉ thiết bị đổ + Tái sử dụng, tái chế nguồn nước thích hợp ΙΙ Lựa chọn dây chuyền xử lý nước thải cho nhà máy - Khi chọn công nghệ xử lý nước thải phải vào yêu cầu sau: • Lưu lượng, thành phần tính chất nước thải • Diện tích mặt có, điều kiện mà nhà máy chấp nhận • Tiêu chuẩn đầu nước thải GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 10 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Nước thải vào Làm đầy nước thải Sục khí Xả nước thải Xả bùn dư Nước Lắng Hình 5: Sơ đồ làm việc bể aeroten hoạt động theo mẻ Bể aeroten hoạt động theo mẻ để xử lý nước thải thực theo giai đoạn nhau: - Giai đoạn 1: Đưa nứơc thải vào bể Nước thải qua bể UASB tự chảy bơm vào bể đến mức định trước rơle phao, rơle phao phát tín hiệu để tự động đóng van bơm cấp nước vào - Giai đọan 2: Tạo phản ứng sinh hóa nước thải bùn hoạt tính sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước khuấy trộn hỗn hợp Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, yêu cầu mức độ xử lý Để vi sinh vật hoạt động tốt, lượng oxy hòa tan nước bể sinh học phải đạt – 4(mg/l) Tùy theo nhiệt độ môi trường mà lượng oxy nước có khác Lượng oxy cung cấp nguồn oxy không khí thông qua thiết bị cấp khí đáy bể - Giai đoạn 3: Lắng nước: trình diễn môi trường tĩnh, hiệu GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 17 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN thủy lực bể đạt 100% Thời gian lắng cô dặc bùn thường kết thúc sớm 2h - Giai đoạn 4: Tháo nước lắng phần bể nguồn tiếp nhận, phần nước gạn nhờ thiết bị gạn nước bề mặt Decanter sau vào bể khử trùng Phần bùn lắng tham gia vào chu tình xử lý mới, lượng bùn dư bơm qua bể nén bùn - Giai đoạn 5: Chờ đợi để nạp mẻ Hiệu xử lý bể SBR phụ thuộc vào yếu tố sau: Thành phần chất có nước thải, pH, hàm lượng oxy, lượng bùn, trạng thái hoạt tính bùn…… (Quá trình vận hành tay) Bể khử trùng Nhằm mục đích tiêu diệt loại vi sinh vật gây bệnh chưa tiêu diệt trình xử lý nước thải Trong nước thải bia có nhiều loại nấm vi sinh vật Để tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật gây bệnh, ta có thê khử trùng phương pháp khác như: Clo hóa, ozon hóa, tia cực tím UV … Thông thường, phương pháp clo hóa sử dụng rộng rãi Quá trình cung cấp clo thực nhờ hai bơm định lượng (1 dự phòng) mixer hòa trộn Bơm định lượng hypoclorit điều khiển tín hiệu thiết bị decanter lấy nước từ bể SBR Bế chứa bùn Lượng bùn dư từ xử lý hiếu khí, ki khí bể lắng bậc bơm vào bể chứa bùn Khi bùn tách làm hai phần bùn: phần bùn đặc lắng xuống đáy đưa vào thiết bị tách bùn phần nước phía bơm vào hố gom 10.Thiết bị ép bùn Việc xử lý cặn, bùn xử lý sinh học cần thiết Nếu xử lý không tốt lên men yếm khí sinh mùi hôi thối, gây ô nhiễm môi trường xung GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 18 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN quanh Để tránh tình trạng này, lượng bùn dư làm khô thiết bị ép bùn Bùn từ bể bơm chuyên dụng loại trục vít bơm vào ngăn hòa trộn cua thiết bị ép bùn Tại có bổ sung lượng hóa chất polymer hệ thống bơm định lượng Bùn hòa trộn với hóa chất keo tụ định lượng bơm định lượng, sau bùn bơm lên lưới lọc Quá trình làm khô bùn thực Phần bùn khô giữ lại lưới dao gạt ngoài, phần nước chảy xuống máng đưa hố gom Các thông số đầu vào đầu nước thải qua thiết bị xử lý: Các thiết bị Q(m3/ngày) COD(mg/l) BOD (mg/l SS pH ∑N ∑P (mg/l) Đầu vào 2000 2500 1800 500 6-9 50 Song chắn rác thô 2000 2500 1800 500 6-9 50 Hố gom 2000 2500 1800 500 6-9 50 Song chắn rác tinh 2000 2325 1710 450 -9 50 Bể điều hòa 2000 2325 1710 450 6-9 50 Bể lắng sơ cấp 2000 1628 1248 234 -9 50 Xử lý sinh học kị khí 2000 488 312 140 -9 50 Xử lý sinh học hiếu khí 2000 70 45 25 5,5 -9 30 Tiêu chuẩn 24:2009 2000 50 100 5,5 - 30 100 GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 19 CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI III.1 Tính toán bể SBR hệ thống xử lý nước thải Công trình SBR hoạt động gián đoạn, có chu kỳ Các trình trộn nước thải với bùn, lắng bùn cặn… diễn gần giống với điều kiện lý tưởng nên hiệu xử lý nước thải cao BOD nước thải sau xử lý thường thấp 50mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng từ 10 – 45mg/l N – NH từ 0,3 – 12 mg/l Bể aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ Làm việc không cần bể lắng bậc 2.[3trang224] Hình 6: Bể SBR Chú thích: Ống dẫn nước vào Ống hút cặn Ống thu nước Lan can Decanter Máy khuấy trộn bề mặt Thanh gạt bùn ΙΙΙ 1.1 Các tiêu thiết kế 1.Thời gian tích nước vào bể giờ, thời gian sục khí giờ, thời gian lắng GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 19 tĩnh 1,5 giờ, thời gian xả nước giờ, chờ nạp mẻ 0,5 Tổng thời gian chu kỳ T = 12h 2.Tỷ lệ F/M = 0,1 – 0,2 kgBOD5/kg bùn.ngày [2] chọn F/M = 0,1 Hệ số động học Y = 0,65(g/g), hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,05(ngày -1) Độ tro cặn Z = 0,3 hay cặn bay 0,7 cặn lơ lửng [5] Tỷ trọng cặn: 1,02 Chọn 45% thể tích bể chứa nước tháo ngày Nồng độ cặn cô đặc phần chứa bùn phía bể = 10000(mg/l) (trong 0,7×10000 = 7000 (mg/l) bùn hoạt tính) [2] Xả cặn sau chu kỳ Chiều sâu công tác bể H = – 6(m) [5], chọn H = 6(m), tường dự trữ 0,3(m), lỗ ống phân phối khí đặt đáy 0,3 (m) 10 BOD5 = 0,68 BOD21 [2] 11.BOD21 tế bào 1,42 nồng độ tế bào chết 12 Hàm lượng BOD5 đầu 45(mg/l) ( loại B), cặn lơ lửng 25mg/l, 65% cặn hữu BOD21.[6] 13 Hàm lượng chất bay cặn lơ lửng chiếm 75% [2] 14.Dựa vào tỉ số BOD5:N:P = 100:5:1 thành phần nước thải (BOD5 = 312(mg/l), N = 50(ng/l), P = 8(mg/l) tương ứng với số BOD5:N:P = 100:16:2,6), kết luận chất dinh dưỡng đa lượng đủ cho vi sinh vật phát triển ΙΙΙ 2.1 Tính toán bể SBR Số lượng bể chu kỳ phân đoạn thời gian làm việc Trong nhà máy thiết kế bể làm việc song song chu kỳ phân đoạn thời gian làm việc bể GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 20 Ghi chú: 3h : thời gian làm đầy nước 5h : thời gian sục khí 1,5h : thời gian lắng tĩnh 2h : thời gian xả nước 0,5h : thời gian chờ nạp mẻ 3h 1.5h 5h 2h 0.5h 5h 3h 1,5h 2h 5h 3h 0.5h 1,5h 2h 0.5h 5h 1,5h 3h 2h 0.5h 12h chu trình lặp lại Xác định hiệu suất xử lý bể theo BOD5: E BOD5 = 312 − 45 100 = 86% 312 Xác định nồng độ BOD5 hòa tan nước xử lý BOD5 đầu = BOD5 hòa tan + BOD5 chúa cặn lơ lửng BOD5 hòa tan = BOD5 đầu – BOD5 chứa cặn lơ lửng BOD5 chứa 25(mg/l) cặn lơ lửng đầu ra: Cặn hữu cơ: 0,65 × 25 = 16,25 (mg/l) = BOD21 BOD21 bị oxy hóa thành cặn: 1,42 × 16,25 = 23,07 (mg/l) Lượng BOD5 cặn lơ lửng: 0,68 × 23,07 = 15,69 (mg/l) Lượng BOD5 hòa tan khỏi bể: 45 – 15,69 = 29,31 (mg/l) Tính thể tích cần thiết bể SBR GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 21 Thể tích phần chứa nước bể SBR: V= 2000m / ngày 12h = 1000 (m3) [2] 24 Thể tích phần nước chiếm 45% dung tích bể SBR nên thể tích tổng cộng bể: V= 1000 = 2222(m3) 0,45 Thể tích bể: 2222 : = 556 (m3) Chiều cao chứa nước chứa cặn bể: H = 6(m) Diện tích bể SBR: F= 556 = 93(m ) Chọn bể hình chữ nhật có cạnh: a × b = 11,5 × 8(m) Xác định nồng độ bùn hoạt tính cần thiết trì bể: Áp dụng công thức: V= Q.S X (F / M ) Trong đó: X= QS V (F / M ) [2] V: thê tích tổng bốn bể SBR Q: lưu lượng nước thải S0: nồng độ BOD5 đầu vào X: nồng độ bùn hoạt tính F/M = 0,1 (kgBOD5/kg bùn.ngày) 5.1 Nồng độ bùn hoạt tính cần trì bê: X= 2000.312 = 2808( mg / l ) 2222.0,1 GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 22 Nồng độ bùn cặn thực bể: Hàm lượng chất hữu bay cặn lơ lửng: 140 × 75% = 105(mg/l) [2] Nồng độ bùn cặn thực: X1 = cặn vô + bùn/0,7 = (312- 105) + 2808/0,7 = 4218(mg/l) Khối lượng bùn hoạt tính cần có bể: Gbùn = 2222 × 2808×10-3 = 6239(kg) Khối lượng bùn cặn thực bể: Gcặn = 2222 × 4218×10-3 =9372 (kg) Tính thể tích bùn choán chỗ sau chu kỳ làm việc G1 = G + Trong đó: PX + SS1 [2] 0,7 G0: lượng bùn cần trì bể sau lần xả: G0 =9372(kg) Px: lượng bùn sinh sau chu kì SS: lượng cặn hữu vào bể chu kì Lượng bùn hữu vào bể: SS1 = (312 – 105) × 2000 × 10-3 = 414(kg) [2] Lượng bùn sinh sau chu kì Px = Y(S0 – S)Q – kd × G0 [2] Trong đó: S0: nồng độ BOD5 đầu vào S: nồng độ BOD5 hòa tan đầu Kd: hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,05(ngày-1) Y: hệ số động học Y = 0,65(g/g) Px = 0,65(312 – 29,31) ×2000×10-3 – 0,05×6239 = 55,55(kg) GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 23 Tổng bùn cặn bể sau chu kì G1 = 9372 + 55,55/0,7 + 414= 9865 (kg) Thể tích bùn choán chỗ cô đặc đến 10000(mg/l) hay 10 (kg) tỷ trọng bùn la 1,02 Vbùn = 9865 = 967,16(m ) 1,02.10 Chiều cao bùn bể hbùn = Vb 967,16 = = 2,6( m) F 4.93 Chiều cao phần nước lắng lớp bùn hn = – 2,6 = 3,4(m) Chiều cao phần nước phía bùn theo tính toán hay la độ sâu rút nước ra: h = 0,45 × = 2,7(m) Phần nước dự trữ ống khoan lỗ thu nước để khỏi kéo cặn hdự trữ = 3,4 – 2,7 = 0,7 (m) Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD5 Q ( S − S ).10 −3 4,57.Q ( N − N ) −1,42 Px + ( kgO2 / ngày ) OC0 = f 1000 Trong đó: f: hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD21, f = 0,68 Px: lượng bùn hoạt tính sinh ngày 2000(312 − 29,31).10 −3 4,57.2000.20 −1,42.55,55 + OC0= = 0,68 1000 = 935,36(kgO2/ngày) GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 24 10 Lượng oxy cần thiết điều kiện thực 200c OC = OC0 × CS [2] CS − C Trong đó: Cs: nồng độ oxy bảo hòa: Cs = 9,02(mg/l) C: nồng độ oxy trì bể làm thoáng C = 2(mg/l) OC = 935,36 9,02 = 1201,84( kg / ngày ) 9,02 − 11 Tính lượng không khí cần cấp Dùng hệ thống phân phối khí có bọt khí kích thước trung bình với α = 0,7, suất hòa tan oxy thiết bị OU = 7gO2/m3 không khí cấp vào độ ngập 1m Lượng không khí cần thiết: Qkk = OC 1201,84.1000 = = 30121( m / ngày ) [2] Ou.h 7.5,7 ( lỗ phân phối khí đặt đáy 0,3(m) nên h = 6-0,3 = 5,7m) 12 Cấu tạo dàn ống phân phối khí Trong bể đặt dàn ống xương cá, cách 8/2 = 4(m) cách thành bể: 4/2 = 2(m) Dàn ống xương cá gồm ống ống nhánh dài 0,8m đặt vuông góc với ống cách 0,3(m) Đáy ống khoan lỗ D5, cách 10cm thành hàng dọc [2] Số lỗ ống nhánh: nlỗ = 0,8/0,1 = lỗ Số ống nhánh dàn ống: nống = 11,5/0,3 = 38 ống Số lỗ dàn ống ∑nl = 8×38 = 304 lỗ Diện tích lỗ D5: flỗ = 19,625×10-6 m2 [2] Tổng diện tích lỗ dàn ống: ∑flỗ = 304×19,625.10-6 = 5,966.10-3(m3) GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 25 Lưu lượng không khí dàn ống : Qk = 30121 = 0,35( m / s ) 24.3600 Vận tốc khí qua lỗ: 0,35m / s = 7,3(m / s ) Vk = 5,966.10 −3 m 8dàn 11,5 Cấp khí 13 Tính toán đường ống dẫn khí ống nhánh ống ∗ Ống dẫn khí từ máy nén khí (sử dụng máy nén khí) Đường kính ống dẫn khí từ máy nén khí: D= qk [7] 0,785.w Trong đó: qk: lưu lượng khí ống dẫn qk = 0,35/4 = 0,087(m3/s) w: tốc độ trung bình khí chuyển động ống dẫn, w = 15 – 25(m/s).Chọn w = 15(m/s) D= 0,087 = 0,086( m) = 86( mm) 0,785.15 GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 26 Vậy để dẫn khí ta chọn ống dẫn khí ống thép không gỉ có đường kính D = 86(mm) ∗ Ống dẫn dàn sương cá Lưu lượng không khí ống dẫn dàn xướng cá là: q1 = qk 0,087 = = 0,043(m / s ) 2 Đường kính ống dẫn dàn xướng cá: D1 = q1 = 0,785.w1 0,043 = 0,06( m) = 60(mm) 0,785.15 w1: vận tốc khí ống dẫn, ta chọn w1 = 15(m/s)[2] kiểm tra lại vận tốc khí dàn: w1 = q1 0,043 = = 15( m / s ) 0,785.D 0,785.(0,06) ∗ Ống nhánh dàn xương cá: Mỗi dàn xương cá chia 38 ống nhánh Lưu lượng qua ống nhánh là: q2 = q1 0,043 = = 1,13.10 −3 ( m / s ) 38 38 Đường kính ống nhánh là: D= q2 1,13.10 −3 = ≈ 10( mm) 0,785.w2 0,785.15 ( vận tốc khí ống dẫn thường từ 15 – 20(m/s) chọn w2 = 15 (m/s) ) [7] Chọn ống dẫn khí có đường kính D2 = 10 (mm) Kiểm tra lại vận tốc khí khí ống nhánh: w2 = q2 1,13.10 −3 = ≈ 15(m/s) 0,785.D 2 0,785.(0,01) GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 27 STT Thông số thiết kế Hiệu xử lý BOD5 Thể tích bể Kích thước bể Số đơn nguyên Chiều dài Chiều rộng Chiều cao công tác Nồng độ bùn hoạt tính Lượng oxy cần cung cấp Lượng không khí cần thiết Ký hiệu EBOD5 V Đơn vị % m3 Giá trị 86 2222 a a H X OCt Q m m m (mg/l) Kg/ngày m3/ngày 11,5 2808 1201,84 30120 Bảng 4: Tổng hợp thông số thiết kế bể SBR IV Ước tính chi phí xây dựng Chi phí cho bể SBR bao gồm: - Tiền mua thiết bị: Decanter (4 cái) Máy nén khí (2 máy) Bơm bùn ( cái) - Chi phí xây dựng bể SBR( bể làm BTCT) với V = 2222(m 3) - Chi phí vận hành bể Ước đoán chi phí cho SBR ≈ tỉ KẾT LUẬN Nghành công nghiệp sản xuất bia nghành phát triển mạnh Việt Nam, với phát triển góp phần cải thiện mặt kinh tế xã hội khu vực tăng nguồn ngân sách cho quốc gia Tuy phát triển không tránh khỏi việc tạo cho môi trường sức ép chất thải gây đặc biệt nước thải Định mức tiêu hao nước hầu hết sở cao, số có khoảng 30% lượng nước sản xuất tuần hoàn trở lại, lại lượng nước ô nhiễm thải môi trường Nước thải bia chứa GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 28 lượng lớn chất lơ lửng, COD, BOD Vì cần phải áp dụng kỹ thuật giảm thiểu xử lý trước xả nguồn tiếp nhận Đối với nhà máy bia nói chung thường áp dụng công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học: yếm khí kết hợp với hiếu khí.Kết cho thấy: - Về mặt kỹ thuật: Đây hệ thống xử lý đạt hiêu cao, sau qua bể hiếu khí hiệu suất xử lý đạt khoảng 92%, nước thải trước thải vào nguồn tiếp nhận khử trùng nhằm tiêu diệt vi khuẩn có khả gây bệnh, hệ thống vận hành đơn giản Nước thải đầu đạt tiêu chuẩn mặt môi trường( QCVN 24:2009) - Về mặt kinh tế: Đem lại nhiều lợi ích cho nhà máy, công ty Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn cô TS Hoàng Thị Thu Hương tận tình giúp đỡ chúng em suốt trình thực đồ án Các tài liệu tham khảo: Lương Đức Phẩm (2007), Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB giáo dục, Hà Nội Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, NXB xây dựng, Hà Nội Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, NXB khoa học kĩ thuật, Hà Nội GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 29 Trần văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình công nghệ Xử lý nước thải, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2004), xử lý nước thải đô thị công nghiệp, tính toán thiết kế công trình, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh Trần Đức Hạ, Nguyễn Văn Tín (2002), “Xử lý nước thải nhà máy bia theo mô hình lọc ngược kỵ khí – Aeroten hoạt động gián đoạn ”, hội nghị khoa học công nghệ Đại Học Xây Dựng lần thứ 14, trang 85 - 93 Nguyễn Bin, Nguyễn Trọng Khuông, Trần xoa nhiều tác giả khác (2006), sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trung tâm sản xuất hơn, Tài liệu hướng dẫn sản xuất nghành sản xuất bia Viện khoa học công nghệ môi trường, Trường ĐHBK Hà Nội GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 30 [...]... pháp xử lý nước thải gồm có: + Xử lý sinh học hiếu khí + Xử lý sinh học yếm khí Thuyết minh 1.song chắn rác thô Thu Hương Bảng 4: Các thông số GVHD: đầu vàoHoàng và tiêuThị chuẩn dòng ra của nước thải nhà máy 11 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Nuớc thải sản xuất từ các phân xưởng sản xuất và nước rửa chai ,theo. . .Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN • Đặc tính của nguồn tiếp nhận • Kinh phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành • Đảm bảo khả năng xử lý khi nhà máy mở rộng sản xuất Dựa vào đặc trưng của dòng thải và tiêu chuẩn đầu ra của nhà máy bia công suất 5 triệu lit bia / năm Thông số Q ( m3/ngày.đêm) Nước thải đầu... Nguyên lý hoạt động của bể SBR GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 16 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Nước thải vào 4 Làm đầy nước thải 1 Sục khí 2 3 Xả nước thải 5 Xả bùn dư Nước trong Lắng Hình 5: Sơ đồ làm việc của bể aeroten hoạt động theo mẻ Bể aeroten hoạt động theo mẻ kế tiếp để xử lý nước thải được thực hiện theo. .. 14 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN 1.vùng phản ứng kị khí 2.vùng lắng cặn 3.cửa dẫn hỗn hợp bùn nước sau khi đã tách khí 4.cửa tuần hoàn cặn lắng 5.máng thu nước 6.ống nước dẫn sang bể aroten 7 .khí sản phẩm thu được 8.ống dẫn hỗn hợp khí 7 .SBR Bể SBR là một công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính, ... Thị Thu Hương 12 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Nước xút rửa chai Nước thải trong sản xuất Song chắn rác thô Rác thải Hố gom Tách nước dư Song chắn rác tinh Dinh dưỡng Bể điều hòa Sục khí Bể lắng sơ cấp Thu khí sinh học Sục khí Hóa chất UASB Bể chứa bùn SBR Bể khử trùng Máy ép bùn Nước đã xử lý, ra môi trường... thống xử lý nước thải nhà máy bia GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Đóng bao bùn khô 13 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN 5 Bê lắng sơ cấp Vùng phân phôi nước vào Nước thải từ bể điều hòa bơm lên bể lắng Tại đây, hàm lượng chất rắn lơ lửng SS, BOD, COD giảm xuống nhằm giảm tải và đảm bảo các thông số đầu vào cho các công. .. thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải Các chất hữu cơ bị oxy hóa trong giai đoạn thổi khí Ngoài ra, hệ thống aeroten hoạt động gián đoạn có thể khử được nito và photpho sinh hóa do GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 15 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí trong... 1248 234 6 -9 50 8 Xử lý sinh học kị khí 2000 488 312 140 6 -9 50 8 Xử lý sinh học hiếu khí 2000 70 45 25 5,5 -9 30 6 Tiêu chuẩn 24:2009 2000 50 100 5,5 - 9 30 6 100 GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 19 CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI III.1 Tính toán bể SBR trong hệ thống xử lý nước thải 1 Công trình SBR hoạt động gián đoạn, có chu kỳ Các quá trình trộn nước thải với bùn,... gây ô nhiễm môi trường xung GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 18 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN quanh Để tránh tình trạng này, lượng bùn dư sẽ được làm khô bằng thiết bị ép bùn Bùn từ các bể được bơm chuyên dụng loại trục vít bơm vào ngăn hòa trộn cua thiết bị ép bùn Tại đây có bổ sung lượng hóa chất polymer bằng... trong nước ở bể sinh học ít nhất phải đạt 2 – 4(mg/l) Tùy theo nhiệt độ của môi trường mà lượng oxy trong nước có khác nhau Lượng oxy được cung cấp ở đây là nguồn oxy không khí thông qua thiết bị cấp khí ở đáy bể - Giai đoạn 3: Lắng trong nước: quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu GVHD: Hoàng Thị Thu Hương 17 Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công ... xuất bia với dạng công nghệ thiết bị chủ yếu trình sản xuất: GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia. .. phẩm Nước thải Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp CNMT-K51_QN Nguyên liệu chuyển vào kho bảo quản nhà máy theo số... Quy trình công nghệ sản xuất bia Chuẩn bị nguyên liệu GVHD: Hoàng Thị Thu Hương Tính toán thiết bị xử lý hiếu khí theo công nghệ SBR cho nước thải nhà máy bia với công suất 50 triệu lít bia Lớp