Đồ án mơn học xử lý nước thải Tính Tốn Và Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Bia Công Suất 3000 m3/ngày.đêm ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn kính trọng sâu sắc thầy Lê Hồng Nghiêm, thầy tận tình hướng dẫn em suốt trình hồn thành báo cáo Em học hỏi nhiều thầy Phong cách làm việc, phương pháp giảng dạy Em thầy cung cấp tài liệu, dẫn cần thiết suốt thời gian thực báo cáo Em xin thể kính trọng lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu trường Đại Học Tài nguyên Môi trường TP.HCM quý Thầy Cô Khoa Môi trường, người trang bị cho em nhiều kiến thức chuyên ngành, bảo, giúp đỡ tận tình q Thầy Cơ em suốt trình học tập Tất kiến thức mà em lĩnh hội từ giảng Thầy Cô vô quý giá Xin Chân Thành Cảm Ơn ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải MỞ ĐẦU Hiện nay, ngành công ngiệp sản xuất bia phát triển mạnh giới Việt Nam Trở thành ngành công nghiệp hàng đầu đem lại giá trị kinh tế cao cho kinh tế giới nói chung Việt Nam nói riêng Tuy nhiên, với tốc độ phát triển nhanh mạnh ngành cơng nghiệp bia đem lại nhiều lợi ích kinh tế ngành cơng nghiệp bia đem lại khơng vấn đề mơi trường cho mơi trường xung quanh Trong q trình hoạt động sản xuất nhà máy bia ngồi tạo sản phẩm bia thương phẩm, phát sinh lượng lớn chất thải, đặc biệt đáng quan tâm nước thải Mặc dù, nhà máy bia xây dựng quan tâm đến việc xây dựng đồng hệ thống xử lý nước thải phục vụ cho nhà máy Nhưng số vấn đề khách quan chủ quan: chưa xây dựng xong, công suất xử lý không bảo đảm, hệ thống xây dựng không đồng bộ, chất lượng nước thải đầu không đạt tiêu chuẩn, yếu tố kinh tế mà có số nhà máy bia thải trực tiếp nước thải chưa qua xử lý môi trường, đem lại tác động xấu ảnh hưởng đến mỹ quan cho môi trường xung quanh, chất lượng sống người dân sống xung quanh nhà máy bia Vậy nên việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia để phần hạn chế tác động xấu nhà máy bia mang lại cho môi trường trở nên cần thiết không Việt Nam mà giới Vì vậy, em chọn đề tài “Tính tốn, thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia công suất 3000m3 / ngày đêm” làm đề tài khóa luận tốt nghiệp mình, với mong muốn góp phần cơng sức vào cơng bảo vệ mơi trường ngành bia nói riêng mơi trường cơng nghiệp nói riêng ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải MỤC LỤC CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA VÀ QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT BIA 1.1 Thị trường bia 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 CHƯƠNG 2: CÁC NGUỒN THẢI VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI 2.1 Các nguồn thải từ nhà máy bia 2.2 Thành phần tính chất nước thải CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1 Các phương pháp xử lý nước thải 3.1.1 Xử lý 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 cơng nghệ xử lý nước thải 3.2.1Yêu cầu thiết kế 3.2.2 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý 3.2.3 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1 Thuyết minh cơng nghệ 4.2 Tính tốn cơng trình đơn vị Lưu lượng tính tốn ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải Song chắn rác Hầm bơm tiếp nhận Lưới chắn rác tinh Bể điều hoà Bể UASB Bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn Bể lắng Bể chứa bùn Bể nén bùn trọng lực Máy ép bùn băng tải Hồ hoàn thiện ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA VÀ QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT BIA 1.1 THỊ TRƯỜNG BIA TẠI VIỆT NAM: Quá trình hội nhập Việt Nam với giới khơng mang lại chuyển biến tích cực kinh tế mà mặt đời sống tinh thần văn hố tiêu dùng, bên cạnh xuất phát từ nâng cao nhận thức sức khoẻ có chuyển dịch từ thức uống có độ cồn cao (các loại rượu mạnh) sang thức uống có độ cồn thấp (bia) Thị trường bia Việt Nam tiếp tục tăng trưởng với tốc độ cao tăng trưởng GDP Theo thống kê tốc độ tăng trưởng khối lượng thức uống có cồn năm 2006 9% bia nhóm chủ đạo chiếm 97% Hơn 50% thị phần sản suất bia Việt Nam chịu chi phối Sabeco (31,4%) công ty liên doanh bia VN (Vietnam Brewery Ltd) (20,1%) Các nhãn hiệu bia phổ biến Saigon (Sabeco) (16,8%) , Heineken (10%) , Tiger ( Asia Pacific) (9,75%) … 1.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA: 1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bia: 1.2.1.1 Nước: Do thành phần bia nước nên nguồn nước đặc trưng có ảnh hưởng quan trọng tới đặc trưng bia Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng chí xác định theo đặc trưng nước khu vực sản xuất bia Mặc dù ảnh hưởng tác động tương hỗ loại khoáng chất hòa tan nước sử dụng sản xuất bia phức tạp, theo quy tắc chung nước mềm phù hợp cho sản xuất loại bia sáng màu Do đó, để đảm bảo ổn định chất lượng mùi vị sản phẩm, nước cần xử lý trước tham gia vào trình sản xuất bia nhằm đạt tiêu chất lượng định 1.2.1.2 Malt: Bằng cách ngâm hạt lúa mạch vào nước, cho phép chúng nảy mầm đến giai đoạn định sau làm khơ hạt nảy mầm lò sấy để thu hạt ngũ cốc mạch nha hóa (malt) Mục tiêu chủ yếu quy trình giúp hoạt hố, tích luỹ khối lượng hoạt lực hệ enzin đại mạch Hệ enzym giúp chuyển ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải hóa tinh bột hạt thành đường hồ tan bền vững vào nước tham gia vào trình lên men Thời gian nhiệt độ sấy khác áp dụng để tạo màu malt khác từ loại ngũ cốc Các loại mạch nha sẫm màu sản xuất bia sẫm màu 1.2.1.3 Hoa houblon: Hoa houblon người biết đến đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm TCN Đây thành phần quan trọng thay quy trình sản xuất bia, giúp mang lại hương thơm đặc trưng, làm tăng khả tạo giữ bọt, làm tăng độ bền keo ổn định thành phần sinh học sản phẩm Cây hoa bia trồng nông dân khắp giới với nhiều giống khác nhau, sử dụng sản xuất bia chủ yếu Hoa houblon đem dùng dạng tươi, để bảo quản lâu dễ vận chuyển, houblon phải sấy khô chế biến để gia tăng thời gian bảo quản sử dụng 1.2.1.4 Gạo: Đây loại hạt có hàm lượng tinh bột cao sử dụng xản xuất loại bia có chất lượng hảo hạng Gạo đưa vào chế biến dạng bột nghiền mịn để dễ tan q trình hồ hố, sau phối trộn với bột malt sau đường hoá Cần ý, hạt trắng khác hạt trắng đục hàm lượng protein Do đó, sản xuất bia, nhà sản xuất thường chọn loại hạt gạo có độ trắng đục cao 1.2.1.5 Men: Men bia vi sinh vật có tác dụng lên men đường Các giống men bia cụ thể lựa chọn để sản xuất loại bia khác nhau, Men bia chuyển hoá đường thu từ hạt ngũ cốc tạo cồn carbon đioxit (CO2) 1.2.2 Quy trình sản xuất bia: Bia sản phẩm thực phẩm thuôc loại đồ uống có độ cồn thấp , thu cách lên men bia nhiệt độ thấp dịch đường ( chế biến từ malt đại mạch hạt giàu tinh bột gạo, bắp…) với nước hoa houblon Tất loại bia chứa lượng cồn từ 1,8-7% so với thể tích khoảng 0.3-0.5% khí CO tính theo trọng lượng Đây hai sản phẩm q trình lên men bia từ loại dịch đường houblon hoá , tiến hành số chủng đặc hiệu nấm men ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải saccharomyces Ngồi bia chứa hợp chất khác , số sản phẩm phụ trình lên men , số sản phẩm q trình tương tác hố học , phần lại cấu tử , hợp phần dịch đường khơng bị biến đổi suốt q trình cơng nghệ Tất cấu tử tuỳ vào mức độ vai trò trực tiếp tham gia vào việc định hình hương vị nhiều tiêu chất lượng bia thành phẩm Với hương thơm dặc trưng vị đắng dịu hoa houblon , chất khoáng , chất tạo hương… tỷ lệ cân đối tạo cho bia có hương vị đậm đà mà không thấy sản phẩm khác Nhân tố tạo tính độc đáo bia trước hết đặc tính nguyên liệu sau tính chất q trình cơng nghệ Cơng nghệ sản xuất bia q trình phức tạp dù thực thủ công hay tự động hố phải trải qua giai đoạn : • Chế biến dịch đường , houblon hố • Lên men để chuyển hố dịch đường thành bia non , lên men phụ tang trữ bia non thành bia tiêu chuẩn • Lọc bia , đóng bao bì , hồn thiện sản phẩm … A/ Sản xuất dịch đường houblon hố : Sơ đồ cơng nghệ sản xuất dịch đường houblon hoá bao gồm :  Làm đánh bóng malt  Nghiền malt : • Đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước , thúc đẩy q trình đường hố q trình thuỷ phân nhanh triệt để • Có cách tiến hành nghiền malt: nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền nước  Đường hố ngun liệu : • Ngun liệu sau nghiền nhỏ hoà trộn với nước thiết bị đường hoá Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia đặc tính kỹ thuật hệ thống thiết bị • Trong môi trường giàu nước hợp chất thấp phân tử hoà tan vào nước trở thành chất chiết dịch đường sau này, hợp chất cao phân tử tinh ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải bột ,protein bị tác động nhóm enzim tương ứng t o khối dịch nâng đến điểm thích hợp xúc tác hệ enzim thuỷ phân hợp chất cao phân tử bị cắt thành sản phẩm thấp phân tử hoà tan vào nước trở thánh chất chiết dịch đường • Ở phân đoạn sản xuất dịch đường thường bố trí loại thiết bị 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 đường hoá kết thúc , bao gồm hợp phần: pha rắn pha lỏng • Thành phần pha rắn bao gồm cấu tử không hồ tan bột nghiền pha lỏng bao gồm nước hợp chất thấp phân tử trích ly từ malt hồ tan Pha rắn gọi bã malt pha lỏng gọi dịch đường • Mục đích q trình tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục bước q trình pha rắn loại bỏ ngồi • 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 thành phần khác hoa houblon vào dịch đường để làm có vị đắng hương thơm dịu hoa – đặc trưng bia • Polyphenol hồ tan vào dịch đường to cao tác dụng với với hợp chất protein tạo thành phức chất màng nhầy dễ kết lắng kéo theo phần tử cặn lắng theo • Trường độ đun sơi với hoa phụ thuộc chất lượng nguyên liệu, cường độ đun, nồng độ chất hoà tan… nằm khoảng từ 1,5-2,5h  Làm lạnh tách cặn dịch đường ( Dịch đường: bao gồm nước cấu tử hoà tan, chất chiết: cấu tử hoà tan chứa 93% chất hữu 7% chất vơ cơ) B/ Lên men lên men phụ tàng trữ bia: Lên men giai đoạn định đề chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia tác động nấm men thông qua hoạt động chúng ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải  Lên men chính: lượng lớn chất dịch đường bị nấm men hấp thụ tạo thành rượu etylic , khí CO2, hợp chất dễ bay …một phần nhỏ bị kết lắng phải loại bỏ  Lên men phụ tàng trữ bia : giai đoạn trình sinh hố lý xảy hồn tồn giống q trình lên men với tốc độ chậm nhiệt độ thấp lượng nấm men , q trình nhằm chuyển hố hết phần đường có khả lên men tồn bia non  Làm bia : diện hạt dạng keo , nấm men , nhựa đắng … góp phần làm giảm độ bền bia làm giúp tăng thời gian bảo quản lưu hành thị trường  Chiết bia vào chai : chai đựng bia phải làm từ thuỷ tinh chất lượng cao có màu caphe xanh nhạt Quy trình sản xuất bia : ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải Chọn Fkhe = 15% Fbể   Diện tích khe hở: 1,5 (m2) với n số khe hở n =8 Bề rộng khe hở : 0,188 (m) Tấm chắn khí dưới: Chiều dài l1 = B = 8(m) Chiều rộng b1: 1,5 (m) Chiều cao chắn khí dưới: h1 = b1 × Sin 60o = 1,3 m Tấm chắn khí trên: Đoạn xếp mí hai chắn khí lấy 0,3m Chiều dài l2 = B = 8(m) Chiều rộng b2 = x1 + x2 2,5 (m) Với h = bk × sin(90 – 60)0 = 0,188 × sin300 = 0,094 (m) Chọn x1 = 0,3m, x2 = 2,2m Tấm hướng dòng: Tấm chắn dòng có chức ngăn chặn bùn lên từ phần xử lý yếm khí lên phần lắng để thu nước, đặt nghiêng so với phương ngang góc = 55o cách chắn khí b = 150mm   Góc đỉnh hướng dòng:  = 180 – 2φ =70o Khoảng cách chắn khí l = 2X Với 0,22 (m) Vậy l = 2×0,22 = 0,44 m Tấm hướng dòng có chức chặn bùn lên từ phần xử lý yếm khí lên phần lắng nên độ rộng đáy D hai hướng dòng phải lớn l ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải Đoạn nhơ hướng dòng nằm bên khe hở từ 10 - 20 cm, chọn phần nhô 130mm → D = 440 + 260 = 700 mm  Chiều dài hướng dòng b = B = 8m Tính hệ thống phân phối nước: Đối với bể UASB sử dụng bùn hoạt tính tải trọng xử lý a > kg COD/m3.ngd từ m2 diện tích bề mặt bể trở lên ta bố trí vị trí phân phối nước Số đầu phân phối nước là: Số đầu phân phối 40 đầu Nước từ bể trung hòa bơm vào bể UASB theo đường ống phân phối hệ thống ống nhánh nhờ hệ thống van đồng hồ đo lưu lượng đặt đường ống Mỗi nhánh có đầu phân phối, ống phân phối đặt cách đáy bể 300mm Đường kính ống chính: Vận tốc nước chảy ống ống đẩy bơm dao động từ 1.4 – 2.5 m/s Chọn Vống = 1.5 m/s 0,12 (m) Vậy chọn ống ống nhựa PVC có đường kính 120mm Đường kính ống nhánh: Vận tốc nước chảy ống nhánh v = – m/s Chọn v = m/s  Lưu lượng ống nhánh: 300 m3/ngày  Đường kính ống nhánh: ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải 0,038 m Chọn đường kính ống nhánh d = 40 mm làm nhựa PVC Lỗ phân phối nước:     Ta có: ống nhánh có đầu phân phối Tại đầu phân phối nước ta bố trí lỗ theo phía đường ống Lưu lượng qua lỗ phân phối: 18,75 m3/ngày Vận tốc nước qua lỗ phân phối vlỗ = 1.5 m/s Đường kính lỗ phân phối: 0,0136 m = 13,6 mm Chọn đường kính lỗ dlỗ = 14 mm, lỗ quay xuống Lượng khí sinh bể UASB ống thu khí: Tính lượng khí sinh ra: Lượng khí sinh bể = 0.5 m3/kgCODloại bỏ Qkhí = 0.5 m3/kgCODloại bỏ  3198 kgCODloại bỏ/ngày = 1599 m3/ngày Trong đó: lượng khí metan chiếm 70 – 80%, chọn 70% Thể tích khí metan sinh 0,7  1599 = 1119 m3/ngày Đường kính ống thu khí:    Vận tốc khí ống Vkhí = 10 – 15 m/s Chọn vận tốc khí ống Vkhí = 10 m/s Lắp ống dẫn khí: bên thành bể ống bể dọc theo chiều dài bể Đường kính ống nhánh dẫn khí: 0,028 m = 28 mm Trong đó: n số ống nhánh dẫn khí; n = ống Chọn đường kính ống dẫn khí Dkhí = 30 mm làm ống thép ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án mơn học xử lý nước thải Đường kính ống dẫn khí D = 50 mm Tính lượng bùn sinh hàng ngày: Y: Hệ số sản lượng sinh tế bào Y = 0,04 gVSS/gCOD Kd: Hệ số phân hủy(1/ngày), Kd = 0,025 ngày -1 θc: Thời gian lưu bùn(θc=2÷3 tháng), chọn θc = 60 ngày G: lượng COD cần khử ngày 51 (kgVSS/ngày) Thể tích bùn sinh ngày: Với:MLVSS:MLSS=0,75(kgVSS/kgSS) 2,3 (m3/ngày) Lượng bùn sinh tháng là: Vbùn=2,3m3/ngày×30 ngày= 69(m3) Lượng chất rắn từ bùn dư: Mss=Qw×Css=2,3m3/ngày×30kgSS/m3= 69 (kgSS/ngày) Chiều cao bùn tháng bể: 0,43 (m) Ống thu bùn  Chọn thời gian xả bùn 60 phút Lưu lượng bùn xả: 1,15 (m3/phút)  Chọn ống lấy bùn dọc theo chiều rộng bể Qống xả = 1,15/3 m3/phut= 6,4×10-3 m3/s ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải  Bùn bơm qua bể chứa bùn qua hệ thống xử lý bùn  Chọn ống xả bùn inox, bùn bơm với vận tốc khoảng v=0,5÷2(m/s) Chọn v=1m/s Đường kính ống xả bùn: 0,09 (m) Chọn đường kính ống xả bùn 100mm Số lỗ đục ống thu bùn: Chọn vận tốc đục qua lỗ thu bùn v=0,6(m/s) Chọn đường kính lỗ dlỗ=40(mm) Diện tích lỗ: 1,25 10-3 (m2) Tổng diện tích lỗ ống xả bùn: 0,01067 (m2) Số lỗ ống xả bùn là: 8,5 lỗ Chọn số lỗ đục 10 (lỗ) Đường kính ống chọn 160mm 4.7 Bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn  Thời gian lưu bùn bể Aerotank θc = 10 ngày  Tỉ số chuyển đổi: BOD5 = 0,68 x BOD20 hay BOD5= 0,68 COD  Hiệu xử lý COD đạt 80%, COD lại đầu COD ra=406,08×0,2=81,216 mg/l Lượng BOD5 cần xử lý: 361,267 – 50 = 311,267 mg/l Xác định nồng độ BOD5 ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án mơn học xử lý nước thải Phần có khả phân hủy sinh học chất rắn sinh học đầu (hay hàm lượng cặn hữu nước khỏi bể lắng): b= BOD5(phanhuy) = 0,63×Cs(mg/l) =0,63×39,2(mg/l)=24,7(mg/l) Lượng BOD5 chứa cặn lơ lửng đầu ra: d = 24,7 ×0,68 x 1,42=23,85(mg/l) Nồng độ BOD5 hòa tan nước đầu ra(BOD5(hoàtan) )theo quan hệ sau: BOD5(ra) = BOD5 hòa tan nước đầu + BOD5 chất lơ lửng đầu S = BOD5(hòatan) = 50 – 23,85= 26,15(mg/l) Tính hiệu xử lý E:  Hiệu tính theo BOD5 hòa tan:  Hiệu xử lý BOD5 tính theo tổng cộng: Xác định kích thước bể Aerotank:  Thể tích bể theo tuổi bùn (theo θc): (m3) θc: Thời gian lưu bùn(ngày), θc=10 (ngày) Q: lưu lượng tính tốn(m3/ngày), Q=3000(m3/ngày) S0: hàm lượng BOD5 nước thải đầu vào(mg/l) S: Hàm lượng BOD5 nước sau khỏi bể Aerotank(mg/l), S=26,15(mg/l) Kd: Hệ số phân hủy nội bào(ngày -1), Kd= kd = 0,08 (ngày -1) Y: Hệ số tải lượng bùn(mgVSS/mg BOD5), Y = 0,5 (mgVSS/mg BOD5) X: Nồng độ VSS hỗn hợp bùn(mg VSS/l), X = 3500 (mg VSS/l) ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải  Chọn chiều cao công tác bể Aerotank: h = 4.5 (m)  Chọn chiều cao bảo vệ: hbv=0,5(m)  Vậy chiều cao tổng cộng bể Aerotank: H = h + hbv=4,5 + 0,5 = (m)  Diện tích bề mặt bể Aerotank: 177,31 m2  Chọn chiều rộng = × chiều cao  Chiều rộng bể Aerotank: B = × 4,5= (m)  Chiều dài bể: 19,7 m Chọn chiều dài bể L = 20 m  Thể tích thực Aerotank: V= L × W × H=20×9 ×5 =900(m3) Tính thời gian lưu nước bể: 6,38 (giờ) Xác định lượng bùn dư thải bỏ ngày: Hệ số sản lượng quan sát tính theo công thức: 0,2778 Lượng sinh khối gia tăng ngày ( Tính theo MLVSS): 279,287 (kg/ngày) Bùn gia tăng tính theo MLSS: 349,19 (ks/ngày) Lượng bùn thải bỏ ngày = lượng bùn tổng cộng tính theo MLSS – hàm lượng SS dòng khỏi bể lắng II ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải 231,59 (kg/ngày) Xác định lưu lượng bùn thải: Giả sử bùn dư xả bỏ (dẫn đến bể nén bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qe=Q hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay (VSS) bùn đầu chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng(SS) 23,13 m3/ngày.đêm = 0,96 m3/h Trong đó: θc: Thời gian lưu bùn, θc =10( ngày) V: Thể tích bể Aerotank X: Nồng độ bùn hoạt tính bể Aerotank, X=3500(mgMLVSS/l) QW : Lưu lượng bùn thải bỏ, m3/ngày Qe : Lưu lượng nước thải sau xử lý ( nước khỏi lắng II), coi thất thoát nước theo bùn không đáng kể Qe = Q = 3000 ( m3/ngày) Xe : Nồng độ bùn hoạt tính nước xử lý, mg/l Sinh khối bùn hoạt tính tính khối lượng chất lơ lửng bay tổng hàm lượng bùn nên: Xe = 0,8 × Cs=0,8×39,2(mg/l) = 31,4 mg/l (80% tỷ lệ lượng cặn bay tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro) Xth: nồng độ bùn tuần hoàn, với độ tro z = 0,2 → Xth = 0,8 × 10.000 mgMLSS/l = 8000(mgMLVSS/l) Xác định lưu lƣợng tuần hồn: Phương trình cân vật chất cho bể Aerotank: QthXth=(Q+Qth)×X Đặt : Qth/Q=α (α gọi tỉ số tuần hoàn), ta : αXth=X+ αX hay Lưu lượng trung bình bùn hoạt tính tuần hồn: Qth = α × Q = 0,78× 3000 m3/ngày = 2340(m3/ngày) = 97,5 (m3/h) ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải Xác định công suất máy thổi khí:  Áp lực cần thiết máy thổi khí tính theo mét cột nước: Hct = hd + hc + hf + H Trong đó: Tổng Tổn thất (hd + hc)≤ 0,4(m) Tổn thất hf ≤ 0,5(m) hd: Tổn thất áp lực ma sát dọc theo chiều ống dẫn, (m) hc: Tổn thất cục bộ, (m) hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, (m) H: Chiều sâu hữu ích bể, H = 4,5 (m) Vậy Hct= 0,4 + 0,5 +4,5 = 5,4(m)  Áp lực máy thổi khí tính theo atmotphe: 0,534 (atm)  Cơng suất máy thổi khí tính theo q trình đoạn nhiệt: 42 (kW) Trong đó: Pm: Cơng suất máy thổi khí (kW) G: Trọng lượng dòng khơng khí, (kg/s) G = Qkk × khí = 0,55(m3/s) × 1,3(kg/m3) =0,715(kg/s) Qkk: Lưu lượng khơng khí, Qkk = 0,55(m3/s) : Khối lượng riêng khơng khí, = 1,3kg/m3 R: Hằng số khí, khơng khí R=8,314(KJ/K.mol0K) T1: Nhiệt độ tuyệt đối khơng khí đầu vào 0K = 273 +t0C T1= 25+273=2980C p1: Áp lực tuyệt đối khơng khí đầu vào, p1≈ 1(atm) p2: Áp lực tuyệt đối không khí đầu ra, p2= Hm+1(atm)=0,682+1=1,682(atm) ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải , khơng khí K=1,395 29,7: Hệ số chuyển đổi e: Hiệu suất máy từ 0,7 – 0,8 Chọn e = 0,8 Bố trí hệ thống phân phối khí Chọn hệ thống cấp khí cho bể gồm ống chính, 15 ống nhánh với chiều dài ống 10 m đặt cách m Tốc độ chuyển động khơng khí ống dẫn chính, qua hệ thống phân phối: vkhí = 10 ÷ 15 (m/s) Chọn vkhí = 12(m/s) Đường kính ống phân phối khí chính: 0,24 (m) Chọn ống dẫn khí thép khơng rỉ có đường kính 240 mm Đường kính ống phân phối khí nhánh Dkn: Qkn: Lưu lượng khí ống nhánh, (m3/s) vkn: Tốc độ chuyển động khí ống nhánh, vkn = 15 – 20(m/s) 0,05 (m) Vậy chọn đường kính ống nhánh có 50 mm Tính tốn 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(Vận tốc nước thải ống khoảng 0,5 – m/s) Đường kính ống dẫn là: Trong đó: ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải QTB: Lưu lượng nước thải, QhTB= 125 m3/h Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 250mm Ống dẫn bùn tuần hoàn: Chọn vận tốc bùn chảy ống: v = 1,5m/s (Vận tốc bùn chảy ống điều kiện bơm, vb = – m/s) Lưu lượng tuần hoàn : Qth = 97,5 (m3/h) Đường kính ống dẫn bùn tuần hồn là: Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 150mm 4.8 Bể lắng Lưu lượng dòng vào bể lắng : Qtt = Q + Qth = Q(1+α) = 3000×(1+0,78) = 5340 (m3/ngày) = 0,0618 (m3/s) Diện tích tiết diện ướt phần lắng bể lắng đứng đợt : 123,6 m2 Với v0 ≤ 0,5mm/s tốc độ chảy bể lắng đứng, chọn vbl = 0,0005m/s Tính ống trung tâm: Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm tính theo cơng thức sau : (m2) Với : vtt : tốc độ chuyển động nước ống trung tâm, không lớn 30 mm/s, chọn vtt = 20mm/s = 0,02 (m/s) Diện tích tổng cộng bể lắng đứng đợt : F = F0 + f = 123,6 + 3,1 = 126,7 (m2) Đường kính ống trung tâm: ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải Chọn d = (m) Chiều dài ống trung tâm lấy chiều cao tính tốn vùng lắng: htt = HL = 2,7m Chọn đường kính chiều cao ống loe lấy 1,5 lần đường kính ống trung tâm Đường kính chắn lấy 1,3 lần đường kính miệng ống loe, góc nghiêng chắn với mặt phẳng ngang 17o, chiều cao từ mặt chắn đến bề mặt lớp bùn cặn 0,3m Đường kính ống loe chiều cao ống loe: dống loe = hống loe = 1,5 × = (m) Đường kính chắn: dchắn = 1,3 × = 3,9 (m) Chọn dchắn = 4m Đường kính bể : Tính chiều cao tồn bể lắng II: Chiều cao tính tốn vùng lắng bể lắng tính theo công thức : Với t : thời gian lắng, chọn t = h Chọn chiều cao lớp bùn lắng hb= 1,2m; Chọn chiều cao bảo vệ hbv= 0,5m Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng : Tính toán máng thu nước: Để thu nước lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành bể, đường kính ngồi máng đường kính bể  Đường kính máng thu nước 0.8 lần đường kính bể: ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án mơn học xử lý nước thải Dm = 0.8D = 0.8 × 12.7 = 10.2 m  Chiều dài máng thu nước: Lm = π × Dm = 3.14 × 10.2 = 32 m Chiều cao máng thu nước chọn Hm = 250mm  Tải trọng máng tràn 1m chiều dài máng: m3/m.ngày = 20.23 (l/m.s) Chọn máng cưa hình chữ V với kích thước sau : Chiều cao cưa : 80 mm Đáy cưa : 160 mm Chiều rộng vát đỉnh : 40 mm Khoảng cách đỉnh cưa : 200 mm Số cưa máng thu nước : Tính tốn đường ống: Chọn vận tốc nước chảy ống v = 0.7 m/s ( từ v = 0.3 – 0.9 m/s) Lưu lượng nước thải Q = 5340 m3/ngd  Đường kính ống: Chọn ống PVC có đường kính = 40 mm  Ống dẫn bùn thải: Chọn đường kính ống dẫn bùn thải = 150 mm  Đường kính ống dẫn nước khỏi bể lắng: Chọn vận tốc nước khỏi bể lắng II v = 0.6 m/s Lưu lượng nước Q = 3000 m3/ ngày đêm ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải  Đường kính ống: Chọn ống PVC có đường kính = 40mm KẾT LUẬN Tuy nhà máy bia khác phương pháp lên, quản lí nội vi, tải lượng nước thải hàm lượng chất ô nhiễm, nước thải ngành bia có đặc trưng chung chứa nhiều chất hữu dễ phân hủy sinh học, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đề tài thiết kế hệ thống xử lý nước thải áp dụng kết hợp phương pháp cơ, hóa-lý, sinh học với kết hợp yếm khí hiếu khí Trong đề tài tính tốn thiết kề hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia có kết hệ thống sau: Song chắn rác với chiều rộng 0,7 m Có tác dụng giữ lại thành phần rác có kích thước lớn, đảm bảo an toàn điều kiện làm việc thuận lợi cho hệ thống xử lý nước thải Hầm tiếp nhận với thể tích cơng tác 96 m3 Có tác dụng giúp cơng trình đơn vị phía sau khơng phải thiết kế âm sâu đất ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải Song chắn rác tinh với diện tích bề mặt m2, gồm lưới Có tác dụng giữ lại thành phần rác có kích thước nhỏ Xử lý 15% SS, 4% BOD 5, 6% COD Bể điều hòa với thể tích xây dựng 644 m3 Có tác dụng điều hòa lưu lương nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng Bể UASB với diện tích xây dựng 560 m3 Có tác dụng giảm COD BOD, nhằm nâng cao hiệu xử lý bể Aerotank Bể Aerotanks với diện tích xây dựng 900 m3 Có tác dụng xử lý triệt để COD, BOD nước thải Bể lắng II với diện tích xây dựng 655 m3 Có tác dụng thu hồi giảm lượng bùn hoạt tính chất rắn lơ lửng khỏi nước thải ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Họ tên: Lê Quốc Thịnh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm MSSV: 0150020139 LỚP: 01ĐH-KTMT01 THỊNH ... 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 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý 3.2.3 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải. .. từ nhà máy bia 2.2 Thành phần tính chất nước thải CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1 Các phương pháp xử lý nước thải 3.1.1 Xử lý học 3.1.2 Xử lý. .. trùng Dán nhãn THỊNH Đồ án môn học xử lý nước thải CHƯƠNG 2: CÁC NGUỒN THẢI VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI 2.1 CÁC NGUỒN THẢI TỪ NHÀ MÁY BIA : Các nguồn thải ngành bia gồm: Khí thải, nước thải, chất thải