TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM VIỆN KHCN & QL MÔI TRƯỜNG - MÔN: XỬ LÝ NƯỚC THẢI Chun đề: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia phương pháp sinh học lưu lượng 2000 m3/ngày đêm GVHD: Th.S Nguyễn Xn Hồn Thành viên nhóm: Trần Nguyễn Thái Hưng Trần Đức Tín Huỳnh Xuân Việt Lớp: ĐHMT TP HCM, Tháng năm 2008 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 q trình sản xuất để chuyển thành sản phẩm dùng dạng khơng 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 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 ơxy 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 nước chung khu vực gây ảnh hưởng ô nhiễm môi trường Do đó, việc tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia vấn đề cấp thiết cho trình phát triển ngành sản xuất thức uống Việt Nam 2 Mục đích: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia phương pháp sinh học lưu lượng 2000 m3/ngày đêm, với thông số đầu vào bảng 1, nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 5945-1995 TT Chỉ tiêu Nước thải trước Tiêu chuẩn thải pH Hàm lượng cặn lơ lửng, mg/l BOD5, mg/l COD, mg/l Tổng Nitơ (TN) Tổng Phốtpho (TP) Coliform, MPN/100 ml xử lý 6-12 300 1500 2000 15-45 4,9-9,0 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 Ngồi ra, số dạng bể lắng khác bể lắng nghiêng, bể lắng thiết kế nhằm tăng cường hiệu lắng I.1.6 Điều hồ lưu lượng dòng chảy: Trong q trình xử lý nước thải cần phải điều hồ lượng dòng chảy Trong q trình thực chất thiết lập hệ thống điều hoà lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm nước thải nhằm tạo điều kiện tốt cho cơng trình phía sau hoạt động ổn định Bể điều hồ dòng chảy bố trí dòng chảy hay bố trí ngồi dòng chảy I.1.7 Quá trình tuyển nổi: Tuyển trình tách chất dạng rắn dạng lỏng, phân tán khơng 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 khơng khí vào nước, q trình tuyển bao gồm dạng sau:  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 khơng: bão hồ khơng khí áp suất khí quyển, sau khí khỏi nước áp suất chân không Hệ thống sử dụng thực tế khó vận hành chi phí cao  Tuyển khí hồ tan: Sục khơng khí vào nước áp suất cao (2-4 at), sau giảm áp giải phóng khí Khơng khí 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 thơng dụng là: qua trình xử lý sinh học hiếu khí q trình xử lý sinh học kỵ khí (yếm khí) Q 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 cơng nghiệp Q 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 (BOD < 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 khơng khí tự nhiên quang hợp tảo thực vật nước) với cơng trình tương ứng như: cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học, đất ngập nước… - Xử lý sinh học hiếu khí điều kiện nhân tạo (oxy cung cấp thiết bị sục khí cưỡng bức, thiết bị khuấy trộn giới…) với q trình cơng trình tương ứng sau:   Quá trình vi sinh vật lơ lửng (qúa trình bùn hoạt tính):  Bể bùn hoạt tính thổi khí (Aerotank)  Mương oxy hóa  Hồ sinh học Q trình vi sinh vật dính bám (Q trình màng vi sinh vật):  Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Biophin)  Bể lọc sinh học cao tải  Tháp lọc sinh học  Bể lọc sinh học tiếp xúc dạng đĩa quay (RBC): cơng trình cho phép xử lý nitơ photpho nước thải (xử lý bậc cao)  Quá trình vi sinh vật kết hợp: bể sinh học hiếu khí tiếp xúc (có cấu tạo nguyên lý hoạt động giống bể Aerotank bên bể có trang bị thêm vật liệu tiếp xúc để làm giá thể cho vi sinh vật dính bám) I.3 Xử lý hóa học: Bản chất trình xử lý nước thải phương pháp hố lý áp dụng q trình vật lý hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng để gây tác động với tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành chất khác dạng cặn chất hồ tan khơng độc hại gây ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lý hố lý giai đoạn xử lý độc lập xử lý với phương pháp học, hố học, sinh học cơng nghệ xử lý nước thải hồn chỉnh Những phương pháp hố lý thường áp dụng để xử lý nước thải : keo tụ, đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược siêu lọc … I.3.1 Phương pháp keo tụ đơng tụ Q trình lắng tách hạt rắn huyền phù tách chất gây nhiễm bẩn dạng keo hòa tan chúng hạt rắn có kích thước q nhỏ Để tách hạt rắn cách có hiệu phương pháp lắng, cần tăng kích thước chúng nhờ tác động tương hổ hạt phân tán liên kết thành tập hợp hạt, nhằm tăng vận tốc lắng chúng Việc khử hạt keo rắn lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích chúng, thứ đến liên kết chúng với Q trình trung hồ điện tích thường gọi q trình đơng tụ (coagulation), q trình tạo thành lớn từ hạt nhỏ gọi trình keo tụ (flocculation) I.3.2 Hấp phụ Phương pháp hấp phụ dùng rộng rãi để làm triệt để nước thải khỏi chất hữu hoà tan sau xử lý sinh học xử lý cục nước thải có chứa hàm lượng nhỏ chất Những chất khơng phân huỷ đường sinh học thường có độc tính cao Nếu chất cần khử bị hấp phụ tốt chi phí riêng cho lượng chất hấp phụ khơng lớn việc ứng dụng phương pháp hợp lý Các chất hấp phụ thường sử dụng như: than hoạt tính, chất tổng hợp chất thải vài ngành sản xuất dùng làm chất hấp phụ (tro, xỉ, mạt cưa …) Chất hấp phụ vô đất sét, silicagen, keo nhơm chất hydroxit kim loại sử dụng lượng tương tác chúng với phân tử nước lớn Chất hấp phụ phổ biến than hoạt tính, chúng cần có tính chất xác định : tương tác yếu với phân tử nước mạnh với chất hữu cơ, có lỗ xốp thơ để hấp phụ phân tử hữu lớn phức tạp, có khả phục hồi Ngoài ra, than phải bền với nước thấm nước nhanh Quan trọng than phải có hoạt tính xúc tác thấp phản ứng oxy hóa số chất hữu nước thải có khả bị oxy hố bị hố nhựa Các chất hố nhựa bít kín lổ xốp than cản trở việc tái sinh nhiệt độ thấp I.3.3 Phương pháp trao đổi ion Trao đổi ion q trình ion bề mặt chất rắn trao đổi với ion có điện tích dung dịch tiếp xúc với Các chất gọi ionit (chất trao đổi ion), chúng hồn tồn khơng tan nước Các chất có khả hút ion dương từ dung dịch điện ly gọi cationit, chất mang tính axit Các chất có khả hút ion âm gọi anionit chúng mang tính kiềm Nếu ionit trao đổi cation anion gọi ionit lưỡng tính Phương pháp trao đổi ion thường ứng dụng để loại khỏi nước kim loại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, M …, hợp chất Asen, photpho, Cyanua chất phóng xạ Các chất trao đổi ion chất vơ hữu có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo Các chất trao đổi ion vơ tự nhiên gồm có zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác … vô tổng hợp gồm silicagen, pecmutit (chất làm mềm nước ), oxyt khó tan hydroxyt số kim loại nhôm, crôm, ziriconi … Các chất trao đổi ion hữu có nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic than đá chúng mang tính axit, chất có nguồn gốc tổng hợp nhựa có bề mặt riêng lớn hợp chất cao phân tử I.3.4 Các trình tách màng Màng định nghĩa pha đóng vai trò ngăn cách pha khác Viêc ứng dụng màng để tách chất phụ thuộc vào độ thấm hợp chất qua màng Người ta dùng kỹ thuật như: điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc trình tương tự khác Thẩm thấu ngược siêu lọc trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu, áp suất cao áp suất thấm lọc Màng lọc cho phân tử dung môi qua giữ lại chất hoà tan Sự khác biệt hai trình chỗ siêu lọc thường sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử 500 có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét …) Còn thẩm thấu ngược thường sử dụng để khử vật liêu có khối lượng phân tử thấp có áp suất cao I.3.5 Phương pháp điện hố Mục đích phương pháp xử lý tạp chất tan phân tán nước thải, áp dụng q trình oxy hố dương cực, khử âm cực, đông tụ điện điện thẩm tích Tất q trình xảy điện cực cho dòng điện chiều qua nước thải Nhược điểm lớn phương pháp tiêu hao điện lớn Chương II: Công nghệ sản xuất bia nguồn phát sinh nước thải II.1 Công nghệ sản xuất bia: Các công đoạn cơng nghiệp sản xuất bia bao gồm: - Chuẩn bị nguyên liệu: Malt đại mạch nguyên liệu thay (gạo, lúa mì, ngơ) làm đưa vào xoay, nghiền ướt để tăng bề mặt hoạt động enzym giảm thời gian nấu - Lọc dịch đường để thu nước nha loại bỏ malt Quá trình gồm hai bước: Bước 1: Lọc hỗn hợp dịch đường thu nước nha đầu; Bước 2: Dùng nước nóng rửa bã thu nước nha cuối tách bã malt - Nấu với hoa houblon để tạo hương vị cho bia, sau nước nha qua thiết bị tách bã hoa - Làm lạnh: Nước nha từ nồi nấu có nhiệt độ xấp xỉ 100 oC làm lạnh tới nhiệt độ thích hợp trình lên men, nhiệt độ vào khoảng 10 – 16 oC qua hai giai đoạn Giai đoạn dùng nước lạnh hạ nhiệt độ xuống chừng 60 oC giai đoạn dùng tác nhân lạnh glycol để hạ nhiệt độ xuống chừng 14oC - Lên men lên men phụ: Đây q trình quan trọng sản xuất bia Quá trình lên men nhờ tác dụng men giống để chuyển hoá đường thành alcol etylic khí cacbonic: C H 12 O6 lên men → 2C H OH + 2CO2 ↑ 10 L1 = Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, lấy theo bảng L1 = 30m3/m2ngày Diện tích mặt thống bể mặt ứng với tải trọng chất rắn lớn tính theo cơng thức: Fs = (Q h +Qr ) × S (83,33 + 73,3) × 4000 = = 125( m ) LS × 1000 Trong đó: Qh: lưu lượng trung bình 83,33m3/h Qr: lưu lượng bùn tuần hồn trung bình giờ, Ls : tải trọng chất rắn trung binh, Ls = Kg/m3h Do Fs > F1, diện tích bề mặt tải trọng chất rắn diện tích tính tốn Đường kính bể lắng: D= 4F = π ×n × 125 = 8,56m π ×2 n: số bể lắng đợt II công tác, chọn n = Đường kính ống trung tâm: d = 20% × D = 20% × 8,56 = 1,7m Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng h L= m, chiều cao lớp bùn lắng h b= 1,2m chiều cao bảo vệ hbv=0,3 Vậy chiều cao tổng cộng bể lắng II: Htc = hL + hb + hbv = 4+1,2 + 0,3 =5,5m Chiều cao ống trung tâm: h = 60%hL= 0,6 × =2,4m Thể tích bể lắng II tính theo cơng thức: W = F×H = 125 × = 500m3 H: chiều cao cơng tác bể lắng II Chọn bể có bể cơng tác, bể dùng để dự phòng Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng: Thể tích phần lắng: VL = π π ( D − d ) × H = (8,56 − 1,7 ) m × 4m = 240m 4 Thời gian lưu nước 43 t= V 240m = = 1,53h > 1,5h Qr + Q ( 73,3 + 83,33) m / h Thể tích phần chứa bùn: Vb = F × hb = 125 × 1,2 = 150m3 Thời gian lưu giữ bùn bể: tb = Vb 150m = ≈ 2,03h Qw + Qr 73,3m / h + (15,78m / × 1ngay / 24h) Trong Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn Qw: lưu lượng bùn dư cần xử lí Tải trọng máng tràn: Ls = Q + Qr (2000 + 1760)m / = = 128,8m / m.ngay π ×D π × 8,56 Giá trị nằm khoảng cho phép < 500m3/m.ngay  Tính bơm Bùn hoạt tính từ bể lắng II có độ ẩm cao: 99,4% - 99,7% Một phần lớn loại bùn dẫn trở lại bể aeroten ( loại bùn gọi bùn hoạt tính tuần hồn), phần bùn lại gọi bùn hoạt tính dư dẫn vào bể nén bùn Tại bể lắng hai ta có đặt bơm để bơm bùn bể Aeroten bể nén bùn Công suất bơm: N= Q ρ gH 1000η Trong Q:lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm, m3/ngàyđêm H:áp suất toàn phần bơm, mH2O ρ : khối lượng riêng chất lỏng Khối lượng riêng bùn 1006kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g ≈ 9,81m/s2 η : hiệu suất bơm, η = 0,73 – 0.9 44 Chọn η = 0,8 Cột áp toàn phần máy bơm bơm bùn tuần hoàn bể Aeroten: H = 5,5m + 1,5m = 7m Cơng suất máy bơm bùn tuần hồn: N= HQρg × 15,78 × 1006 × 9,81 = = 0,016 Kw 1000η 1000 × 0,8 × 86400 Cơng suất thực tế bơm: N1 = × 0,02 = 0,04Kw Cột áp toàn phần máy bơm để bơm bùn tới bể nén bùn: H = 1,5m + 4,5m = 6m Công suất máy bơm bùn bể nén bùn: N= HQρg × 73,3 ×1006 × 9,81 = = 1,5 Kw 1000η 1000 × 0,8 × 3600 Cơng suất thực tế bơm: N1 =1,7 × 1,5= 2,55 Kw II.9 Khử trùng nước thải, tính tốn bể tiếp xúc Sau giai đoạn xử lí: học, sinh học,…, song song với việc làm giảm nồng độ chất nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định số lượng vi trùng giảm đáng kể đến 90 – 95% Tuy nhiên, lượng vi trùng cao việc khử trùng điều cần thiết Để thực việc khử trùng nước thải, sử dụng biện pháp clo hóa, ơzon hóa, khử trùng tia hồng ngoại UV Việc khử trùng clo tương đối đơn giản, rẻ tiền hiệu chấp nhận nên sử dụng nhiều cơng trình xử li Nội dung tính tốn gồm: II.9.1.Khử trùng nước thải clo Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải tính: Ya = Q 1000 45 Trong đó: Q: lưu lượng tính tốn nước thải Qtb.h = 83,33m3/h A: liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD -51-84 Nước thải sau xử lí học: a = 10g/m3 Nước thải sau xử lí sinh học hoàn toàn: a = g/m3 Nước thải sau xử lí sinh học khơng hồn tồn: a = g/m3 Chọn a = g/m3 để tính tốn Ứng với lưu lượng trung bình giờ: Ytb = a × Qtb.h × 83,33 = = 0, 25kg / h 1000 1000 Để định lượng clo, xáo trộn clo với nước công tác, điều chế clo nước cần sử dụng thiết bị khử trùng, gọi clorator chân khơng Để cung cấp lượng clo hoạt tính giới hạn ứng với lưu lượng đặc trưng tính( y ≈ 0,09 – 0,42), chọn hai clorator, cơng tác, dự phòng Cơng suất 0,4 – 2,05 với đặc tính kỹ thuật sau: Áp lực nước trước Ejector: 2,5kg/h Lưu lượng nước: 2m3/h Trọng lượng Clorator: 37,5kg Theo bảng đặc tính kỹ thuật kiểu clorator chân không “Loni-100” – sách Xử lí nước thải thị cơng nghiệp (Lâm Minh Triết – Nguyễn Thanh Hùng – Nguyễn Phước Dân) Số balông chứa clo cần thiết cho trạm clorator tính theo cơng thức sau: n= Ytb 0,25 = = 0,5 q 0,5 Trong đó: q lượng clo lấy từ balơng chứa clo điều kiện bình thường, q = 0,5 – 0,7, chọn q = 0,5 để tính tốn Bảng đặc tính kỹ thuật balơng chứa clo: Dung tich thùng chứa clo Lít Kg Clo Kích thước(mm) L l 46 Trọng lượng 20 25 770 675 (kg) 35 25 31 925 825 40,5 27 33,5 985 890 43 30 37,5 1080 975 47 33 41 1170 1065 51 36 45 1205 1125 55 40 50 1390 1275 60 45 56 1545 1427 66,5 50 62 1700 1575 73 55 69 1855 1725 79,5 Chọn loại balơng chứa clo với dung tích chứa 20l với thông số kỹ thuật bảng Việc kiểm tra lượng clo thùng chứa trình khử trùng có ý nghĩa quan trọng thực cân chuyên dùng Số lượng balông chứa clo dự trữ cho nhu cầu sử dụng tháng tính tốn theo cơng thức: N= Ytb × 24 × 30 0, 25 × 24 × 30 = = 7, ≈ balông q1 25 q1: lượng clo chứa balông, q1 = 25kg Để vận chuyển balông phạm vi trạm clorator, thường trang bị loại xe chuyên dụng Lượng nước tổng cộng cần thiết cho nhu cầu trạm clo xác định: Qn = Ytb (1000 × 1ρ + q ) 0,25 × (1000 × 1,24 + 350) = = 0,4m / h 1000 1000 Trong đó: q lưu lượng cần thiết để làm bốc clo Chọn q = 350l/kg ρ: lượng nước cần thiết để hòa tan gam clo, phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải Chọn ρ = 1,24 với nhiệt độ nước thải 300C II.9.2 Tính tốn máng trộn 47 Chọn máng trôn kiểu lượn để thức xáo trộn nước thải clo trước dẫn vào bể tiếp xúc Diện tích tiết diện máng trộn tính: F= Qs 0,023 = = 0,03m v 0,8 Qmax: lưu lượng giây lớn V: tốc độ nước thải máng trôn v = 0,8 – 0,9m/s Với lưu lượng 23l/s chọn kích thước bản: L =2500mm, l = 1755mm, b = 300mm, h = 700mm, h2 = 1030mm, b1 = 110mm, b2 =150mm, b3 = 130mm, b4=110mm Với bx: chiều rông khe lượn Tra bảng 4-6: Kích thước máng trộn kiểu lượn sách “ xử lí nước thải thị cơng nghiệp, tính tốn thiết kế cơng trình” (Lâm Minh Triết – Nguyễn Thanh Hùng – Nguyễn Phước Dân) Chiều sâu lớp nước sau máng trộn: H = F 0,03 = = 0,1m b 0,3 Tổn thất áp lực qua khe lượn: h = α v2 0,82 = 2,5 = 0, 08m 2g × 9,81 Trong Với α: hệ số bố trí chỗ lượn chiều dòng nước Khi bố trí chỗ lượn thuận chiều dòng nước, α =2,5 Khi bố trí chỗ lượn ngược chiều dòng nước, α =3 v: Tốc độ chuyển động pha nước qua khe lượn, chọn v = 0,8m/s Diện tích tiết diện ngang khe lượn: Qs 0,023 = = 0,03m v 0,8 Fkh = Chiều sâu lớp nước trước khe lượn thứ 1: H1 = Fkh 0,03 = = 0,273m b1 0,11 Chiều sâu lớp nước trước khe lượn thứ 2: H2 = Fkh 0, 03 = = 0, 2m b1 0,15 Chiều sâu lớp nước trước khe lượn thứ 3: 48 Fkh 0, 03 = = 0, 23m b1 0,13 H3 = Chiều sâu lớp nước trước khe lượn thứ 4: H4 = Fkh 0, 03 = = 0, 273m b1 0,11 II.9.3 Tính tốn bể tiếp xúc Nhiệm vụ bể tiếp xúc thực trình tiếp xúc clo nước sau qua máng trộn kiểu lựợn Chọn thời gian tiếp xúc clo nước thải 30 phút tính thời gian nước thải chảy từ bể tiếp xúc đến miệng xả vào nguồn nước Bể tiếp xúc thực chất bể lắng khơng có thiết bị cào cặn( theo điều 6.20.5 – TCXD-51-84) Chọn bể lắng dạng ngang  Tính tốn bể tiếp xúc Thể tích hữu ích bể tiếp xúc: W = Qh × t = 83,33 × 27,6/60 = 38m3 Với t thời gian tiếp xúc riêng bể tiếp xúc t = 30 − Lmd 100 = 30 − = 27, phut v × 60 0, × 60 Lmd chiều dài mương dẫn từ bể tiếp xúc đến miệng xả v tốc độ dòng chảy mương với v = 0,7 – 0,8 m/s Diện tích bể tiếp xúc dạng bể lắng ngang mặt là: F = W/Hct = 38/2 = 19m2 (Hct chiều cao công tác bể tiếp xúc, Hct = 1,5-3m, chọn Hct = 2m) Chọn diện tích ngăn mặt bằng: F1= L × b = × = m2 Trong đó: L chiều dài bể, lấy L = 4m B chiều ngang ngăn, lấy b = 2m Số ngăn tổng công bể tiếp xúc: n = F/F1 = 19/8 = 2,4 ≈ ngăn Độ ẩm cặn bể tiếp xúc 96% Cặn lắng xả khỏi bể tiếp xúc áp lực thủy tĩnh ( – 1,5m cột nước) IV.8.Bể nén bùn: 49 Bùn hoạt tính dư ngăn lắng có độ ẩm cao, cần phải đạt đến dộ ẩm thích hợp để xây dựng trước cho qua cơng trình sử lý thải mơi trương làm phân bón (nếu lượng tươi ít) Các thơng số tính tốn bể nén bùn đứng xác định: Lượng bùn dư: tổng lượng bùn sinh từ bể lắng I, bể UASB, bể lắng II • Lưu lượng bùn thu từ bể lắng 1: Qtuoi = 5,812m / Lượng bùn tươi là: M tuoi = 306 KgSS / ngày • Lưu lượng bùn thải bể UASB bơm vào bể chứa bùn là: QW = 1,155m3 / Lượng bùn thải khỏi bể UASB M ss = 26kgVS / • Lưu lượng bùn thải bỏ bể lắng đưa vào bể chứa bùn với Qb = 15,78m / ngày Lượng bùn thải bỏ bể lắng M b = Qb × X th = 15,78 × = 126,24kgSS / Với X th =8000mg/l:Nồng độ VSS bùn thải • Tổng lượng bùn M = 306 + 26 + 126,24 = 458,24 kgSS/m3 Vậy tổng lưu lượng bùn vào bể chứa bùn Qnen = 5,812 + 1,155 + 15,78 = 22,747 m3/ngày Diện tích bể nén bùn A= M 458,24 = = 7,64m a 60 Với a: tải trọng riêng hỗn hợp bùn bể lắng bùn hoạt tính a = (50-70)kgSS/m2.ngày Chọn a = 60kgSS/m2.ngày Diên tích bề mặt ống trung tâm f = π × d tt2 π × 0.2 × D = = 0,04 × A = 0,04 × 7,64 = 0,3055m 4 Đường kính bể nén bùn 50 4×(A + f ) = π D= × (7,64 + 0,3055) = 3,053m π Đường kính ống trung tâm d = 16%D = 0,16 × 3,053 = 0,488 m ≈ 0,5m Đường kính phần loe ống trung tâm: d1= 1,35 × d = 1,35 × 0,5 = 0,675m Đường kính chắn: dch= 1,3 × d1= 1,3 × 0,675 = 0,9m Chiều cao phần lắng bể nén bùn tính theo cơng thức: H1= v1 × t × 3600 = 0,0001× × 3600 = 2,88 ≈ 3m với t thơì gian lắng bùn, t = v1 vận tốc lắng, chọn v1= 0,0001m/s Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 45 0, đường kính bể D = 2m, đường kính đỉnh đáy bể 0,5m : h2 = D 0,5 3,053 0,5 − = − = 1,28m ≈ 1,3m 2 2 Chiều cao phần bùn hoạt tính nén: hb= h2 – h0 – hth = 1,3 – 0,2 – 0,2 = 0,9m với h0, hth khoảng cách từ ống loe đến chắn, chiều cao lớp trung hoà Chiều cao tổng cộng bể nén bùn: Htc = h1 + h2 +h3 = + 1,3 + 0,4 =4,7m với h3 khoảng cách từ mực nước bể nén bùn tới thành bể IV.11 Tính tốn máy ép bùn lọc ép dây đai Thiết bị lọc ép dây đai thiết bị dùng để khử nước khỏi bùn vận hành cách cho 51 bùn liên tục vào thiết bị Thiết bị thường chế tạo với bề rộng dây đai từ 0,5 – 3,5m Tải trọng bùn từ 90 – 680kg/m.h Khối lượng bùn cần ép: 458,24 kgSS/m3 Nồng độ bùn sau nén: 2% Nồng độ bùn sau ép: 18% Khối lượng bùn sau ép = 458,24 × 18 = 82,48kgSS / 100 Số hoạt động thiết bị: 8h Tải trọng bùn tính 1m chiều rộng băng ép chọn 90kh/m.h Chiều rộng băng ép = 458,24kg / = 0,636m gio / × 90kg / m.h Chọn thiết bị ép dây đai, bề rộng dây đai 1m 52 Chương V: Tính tốn kinh tế V.1 Chi phí đầu tư xây dựng STT Tên cơng trình Thể Tích(m3) Số Lương (cái) Song Chắn rác Đơn giá(đồng VN) Thành tiền(Đồng VN) 5.000.000 5.000.000 Bể lắng cát 8,65 1.500.000 25.950.000 Sân phơi cát 3,8 1.500.000 5.700.000 Bể điều hòa 82,8 1.500.000 124.200.000 Bể lắng 18,5 1.500.000 111.000.000 Bể UASB Bể AEROTANK 37,8 1.500.000 453.600.000 115,7 1.500.000 173.550.000 Bể lắng 22,4 1.500.000 67.275.000 Bể nén bùn 12,3 1.500.000 18.450.000 10 Bể khử trùng 3,68 1.500.000 5.520.000 1 444 000 000 444 000 000 50 000 000 50 000 000 11 Máy ép bùn Các cơng trình kèm theo(ống 12 lắng) Tổng cộng 1.484.245 000 Bảng: Giá vật liệu xây dựng Tên vật tư Bơm Bơm Nước từ bể điều hòa sang lắng Chi tiết Số lượng Đơn giá Thành tiền 12 500 000 25 000 000 Q = 83,33 m3/h N = kw 53 Tên vật tư Bơm bùn Từ bể lắng I bể nén bùn Chi tiết Số lượng Đơn giá Thành tiền 2 000 000 000 000 5.000 000 10 000 000 000 000 16 000 000 11 000 000 22 000 000 150 000 000 150 000 000 50 000 000 50 000 000 50 000 000 100 000 000 147 880 000 129 360 000 H =6m Q=5,812 m3/ngày N = 0,0075kw Bơm bùn H =7m Tuần hoàn Q=15,78m3/ngày aerotank bể N = 0,04kw lắng H = 6m Bơm bùn Q=73,3m3/h bể nén bùn N=2,55kw Bơm đinh lượng Đường ống(Ống dẫn bùn, ống dẫn nước thải, ống dẫn khí) Hệ thống điện động lực chiếu sáng Máy thổi khí Đĩa thổi khí Tổng cộng 506 360 000 Bảng: Giá trang thiết bị phụ Tổng tiền đầu tư (1.454.245 000 + 480 360 000) x 1,2 = 2.388.726.000 (VN đồng) 54 V.2 Chi phí vận hành trạm V.2.1 Lượng hố chất sử dụng Tên hoá chất NaOCl Liều Nồng lượng độ 10 mg/l 10% Sử dụng Đơn giá Thành tiền 6kg/ngày 2.300 đ/kg 13.800 đ Bảng: Lượng hóa chất cần dùng Chi phí hố chất cho 1m3 nước: 13 800 ÷ 2000 m3 = 6,9 đồng/m3 V.2.2 Chi phí điện Ước tính : 800kW/ngày Điện tiêu thụ tính cho 1m3 nước 800 kw/ngày ÷ 2000 m3 = 0,4 kw/m3 Giá cung cấp điện cơng nghiệp: 2500 đồng/kw Chi phí điện tính cho m3 : 2000 đồng/kw × 0,4 kw/m3 =800 đồng/m3 V.2.3 Chi phí nhân cơng Số lượng nhân viên : người, công nhân kỹ sư Mức lương tháng: Công nhân : 2.000.000 đồng/người.tháng Kỹ sư: 3.000.000 đồng/người.tháng Chi phí tổng cộng : × 2.000.000 + 3.000.000 = 9.000.000 đồng/tháng Chi phí nhân cơng tính cho 1m3 nước 9.000.000 = 150 đồng/m3 30 × 2000 V.2.4 Chi phí vận hành trạm xử lý Phân loại chi phí Chi phí đơn vị, đồng/m3 Chi phí hố chất 6,9 Chi phí điện 800 Chi phí lương 150 Cộng 956,9 55 Bảng :Bảng phân tích chi phí V.2.5.Giá thành xử lý m3 nước thải Tổng chi phí đầu tư: S =2.388.726.000 (VNđồng) Giá thành m3 nước thải 956,9 + 2.388.726.000 = 1300 (VN đồng) 2000 × 365 × 10 với niên hạn sử dụng : 10 năm Vậy chi phí 1m3 nước thải 1300 đồng /m3 KẾT LUẬN Ngày này, nhu cầu nước giải khát bia rượu người tăng cao buộc sản xuất phải đẩy mạnh sản xuất Do trình đẩy mạnh sản xuất, nước thải từ nhà máy ngày thải nhiều chất ô nhiễm Nếu nhà máy 56 hệ thống xử lý nước thải nước thải từ nhà mày làm ô nhiễm môi trường cách nghiêm trọng Vì thế, vấn đế tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất nước giải khát bia rượu vấn đề đặt trình phát triển ngành công nghiệp nước giải khát bia rượu, xây dựng hệ thống xừ lý nước thải nhà máy bia xem quan trọng 57 ... Giai đoạn xử lý hố lý giai đoạn xử lý độc lập xử lý với phương pháp học, hoá học, sinh học cơng nghệ xử lý nước thải hồn chỉnh Những phương pháp hoá lý thường áp dụng để xử lý nước thải : keo... uống Việt Nam 2 Mục đích: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia phương pháp sinh học lưu lượng 2000 m3/ngày đêm, với thông số đầu vào bảng 1, nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại... hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia (Phương án 3) 19 IV.1 Lưu lượng nước thải tính tốn: Lưu lượng trung bình ngày đêm: Qtb = 2000 m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình giờ: Q tbh = Qtb 2000 = = 83,33m