ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài: 2.Mục đích: NỘI DUNG Chương I Cơ sở lý thuyết I.1 Phương pháp học I.1.1 Nguyên tắc chung: I.1.2 Song chắn rác: I.1.3 Bể tách dầu mỡ: I.1.4 Bể lắng cát: I.1.5 Bể lắng: I.1.6 Điều hoà lưu lượng dòng chảy: I.1.7 Quá trình tuyển nổi: I.2 Xử lý sinh học I.3 Xử lý hóa học I.3.1 Phương pháp keo tụ đông tụ I.3.2 Hấp phụ I.3.3 Phương pháp trao đổi ion I.3.4 Các trình tách màng I.3.5 Phương pháp điện hoá Chương II Công nghệ sản xuất bia nguồn phát sinh nước thải II.1 Công nghệ sản xuất bia II.1.1 Nguyên liệu sản xuất bia II.1.2 Quy trình sản xuất bia Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH II.2 Các nguồn phát sinh nước thải đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất bia II.2.1 Các nguồn phát thải từ nhà máy bia II.2.2 Thành phần tính chất nước thải Chương III: Lựa chọn phương án xử lý nước thải nhà máy bia III.1 Một số phương án công nghệ thực tế III.2 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý III.3 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải Chương IV: Tính toán - thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia (Phương án 2) A.THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ B.TÍNH TOÁN 1) Tính toán bể thu gom nước thải 2) Tính toán bể UASB 3) Tính toán bể AEROTANK 4) Bể lắng II KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Danh Mục Bảng STT Bảng Trang Bảng1 Thành phần tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia nguồn nước mặt Bảng 2.Thành phần tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia nguồn nước mặt 22 Bảng Thành phần tính chất nước thải 34 Bảng : Tổng hợp tính toán bể thu gom 35 Bảng 5: Tải trọng thể tích cho bể UASB Bảng 6: Thông số Bể UASB 36 Bảng : Công suất hoà tan oxy vào nước thiết bị phân phối bọt khí kích thước trung bình (bảng 7.2 Tr115_XLNT Trịnh Xuân Lai) Bảng : Tổng hợp tính toán bể aerotank 47 10 Bảng thông số chọn tải trọng xử lí bể lắng Bảng 10 Tổng hợp tính toán bể lắng đợt II Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia 42 51 52 55 Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH LỜI CẢM ƠN Trước hết, nhóm em bày tỏ lòng biết ơn tới thầy, cô khoa Công nghệ Sinh học – Môi trường Trường Đại Học Dân Lập Phương Đông hướng dẫn, giúp đỡ, dìu dắt truyền đạt cho nhóm em kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập trường trình làm đồ án Để hoàn thành đồ án nhóm em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến PGS.TS Tăng Thị Chính, người trực tiếp hướng dẫn nhóm suốt trình thực đề tài Cuối cùng, nhóm em xin chúc toàn thể thầy cô, gia đình bạn bè sức khỏe, thành công hạnh phúc Xin trân trọng cảm ơn ! Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Sản xuất bia ngành đồ uống nên trình sản xuất phải sử dụng nhiều nước Nguyên liệu cho sản xuất bia bao gồm malt, gạo Nguyên liệu nghiền nhỏ sau đưa vào chế biến dịch đường Trong trình nấu, nước sử dụng nhiều cho nấu, cung cấp cho lò để sản xuất nước phục vụ cho công nghệ; nước dùng làm mát máy móc thiết bị Nước dùng trình sản xuất để chuyển thành sản phẩm dùng dạng không bị thải bỏ thải 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 vô hòa 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 nước thải khâu chiết khâu làm nguội chai sau trùng Nước thải bia chứa nhiều chất dễ phân hủy sinh học nên có màu nâu thẫm Nước thải số phận có độ pH khác nhiều, thường nước thải trình lên men có tính axít, nước thải rửa chai có tính kiềm Hàm lượng ôxy hòa tan nước thải nhà máy bia thấp Nhu cầu ôxy sinh học BOD hóa học COD cao vượt tiêu chuẩn thải nhiều lần (COD hàm lượng 600-2400mg/l; BOD5 hàm lượng 310-1400mg/l), trung bình lớn 10 lần tiêu chuẩn cho phép Các giá trị BOD COD thường thay đổi theo thời gian ngày Các giá trị cao vào thời điểm xả nước rửa bã nồi nấu thùng lên men Với số gây ô nhiễm hệ thống xử lý nước không đảm bảo nên chất lượng nước thải sau xử lý không đạt tiêu chuẩn thải Nước thải chảy theo cống thoát nước thải riêng nhà máy sau chảy vào cống thoát nước chung khu vực gây ảnh hưởng ô nhiễm môi trường Do đó, việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH vấn đề cấp thiết cho trình phát triển ngành sản xuất thức uống Việt Nam Mục đích: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia phương pháp sinh học lưu lượng 500 m3/ngày đêm, với thông số đầu vào bảng 1, nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 5945-1995 Bảng T T Chỉ tiêu Nước thải trước Tiêu chuẩn thải xử lý (TCVN 5945-2010) BOD, mg/l 1600 < 50 COD, mg/l 3000 < 100 Thành phần tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia nguồn nước mặt NỘI DUNG Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Chương I Cơ sở lý thuyết I.1 Phương pháp học I.1.1 Nguyên tắc chung: Nước thải có thành phần phức tạp Trong nước thải không chứa thành phần hoá học hoà tan, loài vi sinh vật, mà chứa chất không hoà tan Các chất không hoà tan có kích thước nhỏ có kích thước lớn Người dựa vào kích thước tỷ trọng chúng để loại chúng khỏi môi trường nước, trước áp dụng phương pháp hoá lý phương pháp sinh học Các vật chất có kích thước lớn cành cây, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ rách, cát, sỏi giọt dầu, mỡ Ngoài ra, vật chất nằm dạng lơ lửng dạng huyền phù Tuỳ theo kích thước tính chất đặc trưng loại vật chất mà người ta đưa phương pháp thích hợp để loại chúng khỏi môi trường nước Những phương pháp loại chất rắn có kích thước lớn tỷ trọng lớn nước gọi chung phương pháp học Phương pháp xử lý học loại bỏ đến 60% tạp chất không hoà tan có nước thải giảm 20% BOD Các công trình xử lý học bao gồm: - Song chắn rác lưới lọc Bể lắng cát Bể lắng Điều hoà lưu lượng dòng chảy Quá trình tuyển I.1.2 Song chắn rác: Song chắn rác nhằm chắn giữ cặn bẩn có kích thước lớn hay dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác … gọi chung rác Rác chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH chuyển tới bể phân hủy cặn (bể mêtan) Đối với tạp chất < mm thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo chắn rác gồm kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình tròn bầu dục… Song chắn rác chia làm loại di động cố định, thu gom rác thủ công khí Song chắn rác đặt nghiêng góc 60 – 90 theo hướng dòng chảy I.1.3 Bể tách dầu mỡ: Bể tách dầu mỡ thường ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp có chứa dầu mỡ, chất nhẹ nước dạng chất khác Đối với nước thải sinh hoạt, hàm lượng dầu mỡ chất không lớn thực việc tách chúng bể lắng đợt nhờ gạt thu hồi dầu mỡ, chất bề mặt bể lắng I.1.4 Bể lắng cát: Bể lắng cát dùng để tách chất bẩn vô có trọng lượng riêng lớn nhiều so với trọng lượng riêng nước xỉ than, cát …… khỏi nước thải Thông thường cặn lắng có đường kính hạt khoảng 0,25 mm (tương đương độ lớn thuỷ lực 24,5) chiếm 60% tổng số hạt cặn có nước thải Theo chiều dòng chảy, bể lắng phân thành: bể lắng ngang bể lắng đứng Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang vòng qua bể với vận tốc lớn Vmax = 0,3 m/s, vận tốc nhỏ Vmin = 0,15 m/s thời gian lưu nước từ 30 – 60 giây Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ lên với vận tốc nước dâng từ – 3,7 m/s, vận tốc nước chảy máng thu (xung quanh bể) khoảng 0,4 m/s thời gian lưu nước bể dao động khoảng -3,5 phút Cát bể lắng tập trung hố thu mương thu cát đáy, lấy cát khỏi bể thủ công (nếu lượng cát < 0,5 m3/ngày đêm) giới (nếu Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH lượng cát > 0,5 m3/ngày đêm) Cát từ bể lắng cát đưa phơi khô sân phơi cát khô thường sử dụng lại cho mục đích xây dựng I.1.5 Bể lắng: Bể lắng làm nhiệm vụ tách chất lơ lửng lại nước thải (sau qua bể lắng cát) có tỷ trọng lớn nhỏ tỷ trọng nước dạng lắng xuống đáy bể lên mặt nước Thông thường bể lắng có ba loại chủ yếu: bể lắng ngang (nước chuyển động theo phương ngang), bể lắng đứng (nước chuyển động theo phương thẳng đứng), bể lắng ly tâm (nước chuyển động từ tâm xung quanh) thường có dạng hình tròn mặt Ngoài ra, số dạng bể lắng khác bể lắng nghiêng, bể lắng thiết kế nhằm tăng cường hiệu lắng I.1.6 Điều hoà lưu lượng dòng chảy: Trong trình xử lý nước thải cần phải điều hoà lượng dòng chảy Trong trình thực chất thiết lập hệ thống điều hoà lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm nước thải nhằm tạo điều kiện tốt cho công trình phía sau hoạt động ổn định Bể điều hoà dòng chảy bố trí dòng chảy hay bố trí dòng chảy I.1.7 Quá trình tuyển nổi: Tuyển trình tách chất dạng rắn dạng lỏng, phân tán không tan nước thải có khối lượng riêng nhỏ, tỷ trọng nhỏ nước lắng trọng lực lắng chậm Phương pháp tuyển thực cách trộn lẫn hạt khí nhỏ mịn vào nước thải, hạt khí kết dính với hạt nước thải kéo theo hạt vật chất theo bọt khí lên bề mặt Khi ta dễ dàng loại chúng khỏi hệ thống thiết bị vớt bọt Để tăng hiệu suất tạo bọt, người ta thường sử dụng chất tạo bọt eresol, phenol nhằm giảm lượng bề mặt phân pha Tuỳ theo phương thức cấp không khí vào nước, trình tuyển bao gồm dạng sau: Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Tuyển khí phân tán: Khí nén thổi trực tiếp vào bể tuyển để tạo thành bọt khí có kích thước từ 0,1 – mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí - nước chứa cặn Cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính lên bề mặt Tuyển chân không: bão hoà không khí áp suất khí quyển, sau thoát khí khỏi nước áp suất chân không Hệ thống sử dụng thực tế khó vận hành chi phí cao Tuyển khí hoà tan: Sục không khí vào nước áp suất cao (2-4 at), sau giảm áp giải phóng khí Không khí thoát tạo thành bọt khí có kích thước 20 - 100m I.2 Xử lý sinh học Quá trình xử lý nước thải phương pháp sinh học trình nhằm phân hủy vật chất hữu dạng hòa tan, dạng keo dạng phân tán nhỏ nước thải nhờ vào hoạt động vi sinh vật Quá trình xảy điều kiện hiếu khí kị khí tương ứng với hai tên gọi thông dụng là: qua trình xử lý sinh học hiếu khí trình xử lý sinh học kỵ khí (yếm khí) Quá trình xử lý sinh học kị khí thường ứng dụng để xử lý sơ loại nước thải có hàm lượng BOD5 cao (>1000 mg/l), làm giảm tải trọng hữu tạo điều kiện thuận lợi cho trình xử lý hiếu khí diễn có hiệu Xử lý sinh học kị khí áp dụng để xử lý loại bùn, cặn (cặn tươi từ bể lắng đợt một, bùn hoạt tính sua nén …) trạm xử lý nước thải đô thị số ngành công nghiệp Quá trình xử lý sinh học hiếu khí ứng dụng có hiệu cao nước thải có hàm lượng BOD5 thấp nước thải sinh hoạt sau xử lý học nước thải ngành công nghiệp bị ô nhiễm hữu mức độ thấp (BOD5 < 1000 mg/l) Tùy theo cách cung cấp oxy mà trình xử lý sinh học hiếu khí chia làm hai loại: - Xử lý sinh học hiếu khí điều kiện tự nhiên (oxy cung cấp từ không khí tự nhiên quang hợp tảo thực vật nước) với công trình tương ứng như: cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học, đất ngập nước… Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 10 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH G = CBOD x ( – E ) = 1600 x ( – 0.65) = 560 mg/l Hàm lượng COD sau bể UASB là: G = CBOD x ( – E ) = 3000 x ( – 0.65) = 1050 mg/l Bảng 6: Thông số Bể UASB STT Tên thông số Chiều cao Chiều dài Chiều rộng Đơn vị m m m Thông số 5.6 Tính toán bể AEROTANK Thông số đầu vào bể aerotank − Lưu lượng nước thải Q = 500 (m3/ngày) − Lượng BOD đầu vào: La = 560 (mg/l) − Tỷ số:BOD/ COD=0,533 − Hàm lượng COD đầu vào 1050 (mg/l) − Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B: − − • • • • • • Hàm lượng BOD đầu ra: S = 50 mg/l Sử dụng bể Aerotank trộn hoàn chỉnh với thông số vận hành sau: Nồng độ bùn hoạt tính bể: X = 3000 mg/l ( cặn bay hơi) Độ tro cặn 0.3 – nồng độ cặn lắng đáy bể lắng đợt nồng độ cặn tuần hoàn 10000 mg/l Thời gian lưu bùn hoạt tính (tuổi cặn) công trình ngày Chế độ thủy lực bể: khuấy trộn hoàn chỉnh Giá trị thông số động học Y = 0.46, Kd = 0.06/ngày Độ tro cặn hữu lơ lửng khỏi bể lắng 0,3 (70% cặn bay hơi) − Hiệu xử lý tính theo BOD hoà tan: Hàm lượng COD khỏi bể: GCOD = CCOD vào x ( - E ) = 1050 x ( 1- 0.9107) = 93.765 mg/l Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 42 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH  Kích thước bể Aerotank a Thể tích bể Aerotank theo CT 5-21/Tr66 XLNT Trịnh Xuân Lai) (m3) Trong đó: Q: Lưu lượng tính toán, Q = 500 m3/ngày : Thời gian lưu bùn, = 10 ngày Y: Hệ số tải lượng bùn, Y = 0,5 mg VSS/mg BOD S0: Hàm lượng BOD nước thải đầu vào, S0 = 560 mg/l S: Hàm lượng BOD nước thải đầu ra, S = 50 mg/l X: Nồng độ VSS hỗn hợp bùn, X = 3000 mg VSS/l kd: Hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,06 ngày -1 Chọn Chiều cao hữu ích bể từ 3,0 – 4,5m Chọn h = 4.5m Chiều cao bảo vệ: 0,5m  Chiều cao tổng cộng bể : 4.5 + 0,5 = m  Diện tích bề mặt bể Aerotank (m2) ⇒ Chọn kích thước bể : dài x rộng = 7.6m x 7m  Thể tích thực bể Aerotank V=L × × B H =7.6 x x = 266(m3) b Thời gian lưu nước lại bể: c Lượng bùn hữu lơ lửng sinh khử BOD5 đến 91.07%: - Tốc độ tăng trưởng bùn hoạt tính theo CT 5-24/ Tr67 XLNT Trịnh Xuân Lai Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 43 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH - GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Lượng bùn hoạt tính sinh ngày: Abùn = yb x Q(So-S) 10^-3= 0.3125 x 500 x ( 560 – 50) x 10^-3 = 79.6875 (kg) d Lưu lượng xả bùn Q xả theo CT 5-15, 5-16/Tr65 XLNT Trịnh Xuân Lai) Trong đó: : Thời gian lưu bùn, 10 ( ngày) V: Thể tích bể Aerotank, V= 266m3 X: Nồng độ bùn hoạt tính bể Aerotank, X = 3000mg/l, : Lưu lượng bùn thải bỏ, m3/ngày : Lưu lượng nước thải sau xử lý ( nước khỏi lắng II), coi thất thoát nước theo bùn không đáng kể = Q = 500( m3/ngày) : Nồng độ bùn hoạt tính nước xử lý, mg/l Sinh khối bùn hoạt tính tính khối lượng chất lơ lững bay tổng hàm lượng bùn nên: ⇒ = 0,7 x 30 = 21 mg/l XT: Nồng độ bùn hoạt tính đáy bể lắng II nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, tính theo VSS: (mg/l)  (m3/ngày) e Thời gian tích lũy cặn ( tuần hoàn lại toàn bộ) không xả cặn ban đầu: (ngày) f Sau hệ thống hoạt động ổn định, lượng bùn hữu xả ngày: B = (g) = 99kg/ngày Trong cặn bay hơi: kg/ngày Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 44 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Cặn bay nước xử lý khỏi bể lắng: (g) = 10.5 (kg) Tổng cặn hữu sinh ra: B’ + B’’ = 69.3 + 10.5 = 79.8 kg g Xác định lưu lượng tuần hoàn Để nồng độ bùn bể giữ giá trị X = 3000 mg/l ta có:  m3/ngày h Kiểm tra giá trị tốc độ ρ sử dụng chất (BOD 5) gram bùn hoạt tính  theo CT 5-23/Tr67 XLNT Trịnh Xuân Lai: (mgBOD5/ 1gram bùn.h) i j Tỷ số = ( mg BOD5/mg bùn.ng) Lượng Oxi cần thiết: Lượng oxi cần thiết để sử dụng cho trình khử tính theo CT 6-15/Tr105 XLNT Trịnh Xuân Lai): kgO2/ng Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 500m3/ngày S0: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu vào, S0 = 560 mg/l S: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu ra, S = 50mg/l f: hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD, f = 0.533 Px: Phần tế bào dư xả theo bùn dư, Px = 79.6875 kg/ngày  Thiếu oxy cản trở trình phát triển VSV, làm cho VS dạng sợi phát triển làm giảm khả lắng chất lượng bùn hoạt tính Do đó, nồng độ oxy trì mức 1,5 Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia ÷ mg/l ( giá trị thường dùng mg/l) Page 45 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH bể Aerotank Nếu DO ≥ mg/l không làm tăng hiệu xử lý bể mà tăng đáng kể giá thành việc sục khí - Lượng Oxi cần thiết thực tế theo CT 6-16/Tr 106 XLNT Trịnh Xuân Lai: kgO2/ngày Trong đó: CS20: Nồng độ oxy bão hoà nước 200C, CS20 = 9,08 (mg/l) Cd: Nồng độ oxy hoà tan cần trì bể, Cd= (mg/l) CSh: Nồng độ oxy bão hoà nước ứng với nhiệt độ trì bể t=200C, Tra bảng E-1/1258 (Wastewater Engineering), CSh = 7,54 (mg/l) β: Hệ số hiệu chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối Đối với nước thải: α: β =1 Hệ số điều chỉnh lượng oxy thâm nhập vào nước thải ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng kích thước bể, có giá trị từ 0,6 đến 0,94., chọn α = 0,8  Lượng không khí cần thiết: Lượng không khí cần thiết theo CT 6-17/Tr107 XLNT Trịnh Xuân Lai: Trong đó: Oct: Lượng Oxi thực tế cần thiết f: hệ số an toàn , lấy từ 1.5-2, chọn OU = Ou h: công suất hòa tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối tính theo gram oxy cho 1m3 không khí Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 46 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Bảng : Công suất hoà tan oxy vào nước thiết bị phân phối bọt khí kích thước trung bình (bảng 7.2 Tr115_XLNT Trịnh Xuân Lai) Điều kiện thí nghiệm Nước điều kiện T = 20oC Nước thải ⇒ α Điều kiện tối ưu Điều kiện trung bình Ou Ou grO2/m3.m grO2/m3.m 5.5 4.5 =0.8 Ou = 4.5 grO2/m3.m với h = 1m => OU = 4.5 grO2/m3.m  QK = (m3/ngày)  Lượng đĩa thổi khí bể aerotank: N = đĩa, chọn 1284 đĩa Trong đó: Qkk: Là thể tích không khí, Qkk =332613.33 m3/ngày Phân phối đĩa thành 107 hàng theo chiều dài bể, hàng 12 đĩa  Lưu lượng không khí cần để khử 1kg BOD5: Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q =500m3/ngày Qkk : Thể tích không khí , Qkk= 332613.33 m3/ngày So : BOD5 nước thải đầu vào, So= 560 mg/l S : BOD5 nước thải đầu ra, S = 50 mg/l  Máy thổi khí:  Áp lực cần thiết cho hệ thống ống nén khí xác định theo công thức: Ho = hd + hc + hf + H = 0.4 + 0.5 +4 = 4.9m Trong đó: Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 47 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH hd, hc: Tổn thất áp lực dọc theo chiều dài ống tổn thất cục điểm uốn, khúc quanh(m), Tổng tổn thất hd hc không vượt 0.4m hf : Tổn thất qua đĩa phân phối (m), giá trị không vượt 0.5m H: Độ ngập sâu đĩa phân phối , chiều cao ngập nước bể điều hoà, H = 4m  Áp lực máy nén khí tính theo atmphotphe: Pm = Ho 4.9 = 10.12 10.12 = 0.4842atm  Công suất máy theo CT 6-20/ Tr108 XLNT Trịnh Xuân Lai Pw = = – 1) Trong đó: G: Khối lượng dòng không khí, kg/s γ G = Qkhi* = 3.85*1.3 = 5.005kg/s Qkhi : Lưu lượng không khí, Qkhi= 332613.33 m3/ngày = 3.85m3/s γ : Khối lượng riêng không khí, γ = 1.3kg/s R: Hằng số lý tưởng, R = 8.314 KJ/Kmol.oK T: Nhiệt độ tuyệt đối không khí, T= 25 +273 = 299oK P1: Áp suất tuyệt đối không khí đầu vào, P1 =1atm P2: Áp suất tuyệt đối không khí đầu P2= Pm+ = 0.4842 + = 1.4842 atm n= k : Hệ số không khí, k= 1.395 29.7: Hệ số chuyển đổi e: Hiệu suất máy nén khí, n=0.7 – 0.8, chọn n =0.8 Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 48 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH  GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH (kW)  Ống phân phối khí:  Ống dẫn khí chính: m Trong đó: Qkhi: Lưu lượng khí ống chính, Qkhi= 3.85m3/s v : Vận tốc khí ống chính, v = 10 – 15 m/s, chọn v =15m/s ⇒ Chọn ống thép không gỉ đường kính φ = 572mm  Ống dẫn khí nhánh: dn = 54mm.m Trong đó: Qn: Lưu lượng khí ống nhánh Qn = Qkhi/n = 3.85/107= 0.036m3/s n: Số hàng phân phối đĩa sục khí, n = 107 hàng v: Vận tốc khí, chọn v =12m/s ⇒ Chọn ống thép không gỉ đường kính φ = 62mm  Tính ống dẫn nước thải ống dẫn bùn tuần hoàn:  Ống dẫn nước thải vào: Chọn vận tốc nước thải chảy ống: v = 0.7m/s Đường kính ống dẫn là: D == 0.126m = 126mm Trong đó: QTB: Lưu lượng nước thải, QTBh= 31.25 m3/h Chọn ống nhựa PVC đường kính ống Φ Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia = 126mm Page 49 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Bể xây bêtông cốt thép M150 dày 0.2m  Ống dẫn nước thải ra: Chọn vận tốc nước thải chảy ống v = 0.7m/s Lưu lượng nước thải : QTBh + QT = 31.25 + 23.4375 = 54.6875m3/h Trong đó: QTB: Lưu lượng nước thải, QTBh= 31.25 m3/h QT: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, QT = 375 m3/ng = 23.4375 m3/h Đường kính ống là: D = == 0.166m = 166mm Chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ =166 mm  Ống dẫn bùn tuần hoàn: Chọn vận tốc bùn chảy ống: v = 1m/s Lưu lượng tuần hoàn : QT = 23.4375m3/h Đường kính ống dẫn là: D = === 0,09m = 90mm Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 90mm Bảng : Tổng hợp tính toán bể aerotank Thông số Giá trị Thể tích bể: 266 Lưu lượng bùn thải Qw (m3/ngày) α Tỷ số tuần hoàn bùn, 9.9 Lưu lượng bùn tuần hoàn, QT(m3/ngày) 375 Thời gian lưu nước, t(h) Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia 0.8 Page 50 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Lượng không khí cần, Gkk(m3/ngày) 332613.33 Lượng không khí cần để khử 1kg BOD 5, qkk(m3/kg BOD5) Số đĩa sứ khuyếch tán khí, N (đĩa) 1284 Đường kính ống dẫn khí chính, D(mm) 572 Đường kính ống nhánh dẫn khí, d(mm) 62 Công suất máy nén khí, (kw) 218.77 F/M (ngày-1) Bể lắng II: 0,56 Nhiệm vụ: Bùn sinh từ bể Aerotank (hay màng sinh vật từ bể lọc sinh học) chất lơ lững lắng bể II Nước thải sau lắng dẫn vào bể tiếp xúc Tính toán Bảng thông số chọn tải trọng xử lí bể lắng Tải trọng bề mặt Tải trọng chất rắn Loại công trình xử lí (m3/m2.ngày) (kg/m2.h) sinh học Trung bình cao công tác (m) Trung Lớn bình 40,7 – 48,8 3,9 – 5,9 9,8 40,7 – 48,8 4,9 – 6,8 Lớn Chiều Bùn hoạt tính khuếch tán oxy không 16,3 – 32,6 3,7 – 6,1 khí Bùn hoạt tính khuếch 16,3 – 32,6 3,7 – 6,1 tán oxy nguyên Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 51 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH chất  Kích thước bể lắng: Chọn tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình cho bùn hoạt tính 25m3 /m2 ngày Diện tích bề mặt bể lắng ứng với lưu lượng trung bình: AL = = = 20 (m2) Trong đó: Qtb: lưu lượng trung bình ngày, m3 /ngày LA: tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, m3 /m2 ngày Chọn tải trọng chất rắn LS = 5kg/m2 h AS = Trong đó: Qtb: lưu lượng trung bình ngày, m3 /ngày LS: tải trọng bùn, kgSS/m2 ngày S: nồng độ cặn aerotank (tính theo SS) S = = = 4286 (mgSS / l)  AS = = = 46.88 (m2) Do AS > AL, diện tích bề mặt theo tải trọng bùn diện tích tính toán Diện tích bề mặt ống trung tâm: f = = = 0.0625 AS = 0.0625 46.88 = 2.93 (m2)  Đường kính bể lắng: D = = = 7.96 (m) Chọn D = (m)  Đường kính ống trung tâm: Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 52 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH dtt = 0.25D = 0.25 = (m) Chọn: Chiều sâu hữu ích bể lắng H = 3,5m Chiều cao lớp bùn lắng hb =1,3m Chiều cao an toàn hbv = 0,5m Vậy chiều cao tổng cộng bể lắng đợt2: Htc = H + hb + hbv = 3.5 + 1.3 + 0.5 = 5.3 (m)  Chiều cao ống trung tâm: h = 0.6H = 0.6 3.5 = 2.1 (m) Vậy kích thước bể lắng 2: D H = 5.3  Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng 2:  Thể tích phần lắng: VL = (D2 - ) H = (82 - 22) 3.5 = 164.93 (m3)  Thời gian lắng: t = = = 3.01  Thể tích phần chứa bùn: Vb = AS hb = 46.88 1.3 = 94 (m3)  Thời gian lưu trữ bùn bể: tb = = = 0.158 (ngày) = 3.792  Tính toán máng tràn: Máng thu nước đặt vòng tròn có đường kính 0,8 đường kính bể Trên máng thu nước lắp thêm máng cưa dùng để thu nước  Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0.8Dbl = 0.8 = 6.4 (m) Chọn D = 6.5 (m) Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 53 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH  Chiều dài máng thu nước: L = Dmáng = 6.5 = 20.42 (m)  Tải trọng thu nước mét chiều dài máng: aL = = =24.5 (m3 / m.ngay) Tải trọng bùn: b = = = 0.95 (kg / m2 h)  Tính toán đường ống dẫn bùn sang bể chứa: Lưu lượng hàng ngày khỏi bể lắng 2: Q = Qb + QT = 9.9 + 375 = 384.9 (m3/ngày) = 0.00445 (m3/s) Chọn vận tốc bùn: v = 2m/s Đường kính ống dẫn bùn: D = = = 0.053 (m) Chọn Ø55 Bảng 10 Tổng hợp tính toán bể lắng đợt II Thông số Giá trị Đường kính bể lắng , D(m) Chiều cao bể lắng, H(m) 5.3 Đường kính ống trung tâm, d(m) Chiều cao ống trung tâm, h(m) 2.1 Thời gian lưu nước, t(h) 3.01 Thời gian lưu bùn, tb(h) 3.792 Đường kính máng thu, Dmáng(m) 6,5 Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 54 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH KẾT LUẬN Thời gian thực đề tài, nội dung mà đồ án thực bao gồm: Thu thập, khảo sát số liệu thành phần tính chất đặc trưng nước thải, từ xác định mức độ ô nhiễm nước thải sản xuất bia Từ thông số ô nhiễm nước thải sản xuất bia thu thập đồ án đưa sơ đồ công nghệ để lựa chọn phương án xử lý Sau phân tích ưu nhược điểm phương án để đề xuất công nghệ xử lý nước thải hợp lý thích hợp với tính chất đặc trưng nước thải Sau lựa chọn sơ đồ công nghệ để xử lý đồ án tiến hành tính toán thiết kế chi tiết công trình đơn vị, triển khai vẽ chi tiết cho toàn trạm xử lý nước thải Hiện quy trình sản xuất bia nói riêng, sản xuất nước giải khát nói chung phát triển mạnh, kèm theo vấn đề ô nhiễm môi trường nước thải trình sản xuất Vì vậy, vấn đề xử lý nước thải cần phải đặc biệt trọng Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 55 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH TÀI LIỆU THAM KHẢO Lâm Minh Triết,Nguyễn Thanh Hùng,Nguyễn Phước Dân Xử lý nước thải đô thị công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, NXB ĐH Quốc gia TPHCM, 2004 Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng, 2000 TCVN 7957:2008: Thoát nước - Mạng lưới công trình bên PGS.PTS.Hoàng Đình Hoà , Công nghệ sản xuất malt bia , NXB Khoa học kỹ thuật 1998 Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 51 – 84: Mạng lưới thoát nước công trình – Tiêu chuẩn thiết kế Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 56 [...]... máy bia theo mô hình lọc ngược kỵ khí – aerotank gián đoạn – Trần Đức Hạ , Nguyễn Văn Tín) Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 22 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Sơ đồ dòng thải : Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 23 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Page 24 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH... công nghệ xử lý nước thải Phương án 1: Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 28 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Phương án 2: Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 29 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH  Cơ sở lựa chọn phương án 2 Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 30 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH...  Chiết bia vào chai : chai đựng bia phải làm từ thuỷ tinh chất lượng cao có màu caphe hoặc xanh nhạt Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 18 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Hình Quy trình sản xuất bia II.2 Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất bia Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 19 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD... 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) II.1.2 Quy trình sản xuất bia Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 15 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Bia là sản phẩm thực phẩm thuôc loại đồ uống có độ cồn thấp , thu được bằng cách lên men bia ở nhiệt... 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) Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh Phương án 1 ( Bể lọc sinh học ) Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 31 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH Quản lý đơn... và các cấu tử hoà tan, chất chiết: cấu tử hoà tan chứa 93% chất hữu cơ 7% chất vô cơ) Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 17 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH 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  Lên men chính: một lượng... 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 pH BOD mg/l COD mg/l SS mg/l Tổng N mg/l Tổng P mg/l (Đầu ra đạt TCVN5945-2005 loại B) Trước xử lý 9.66 780 1712 378 10.5 3.95 Sau xử lý 5.5 – 9 50 80 100 30 6 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải : Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 26 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH   - GVHD... 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 Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia Page 20 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH chai lọ Ngoài việc phát thải vào nước việc sản xuất bia còn... nước thải sản xuất bia Nước thải trước xử lý * 6- 9.5 150-300 700-1500 Tiêu chuẩn thải ** 6-9 100 50 Page 21 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD : PGS.TS TĂNG THỊ CHÍNH 4 CDO, mg/l 850-1950 100 5 Tổng Nito 15-45 60 6 Tổng Photpho 4.9-9.0 6 7 Coliform, MNP/100ml