tiểu luận công nghệ xử lý nước thải: thiết kế hệ thống xử lý các chất thải cho nhà máy sản xuất bia

I Đặt vấn đề Song song với việc phát triển kinh tế xã hội vấn đề ô nhiễm môi trường vấn đề nóng toàn xã hội Công nghiệp phát triển lượng rác thải xả môi trường nhiều, gây ảnh hưởng tới mỹ quan sức khỏe người Trong đó, công nghiệp sản xuất bia ngành công nghiệp thải môi trường lượng lớn nước thải chất ô nhiễm Nhu cầu sử dụng bia ngày tăng, nhà máy sản xuất bia phát triển ngày mạnh mẽ số lượng chất lượng.Sự tăng trưởng kéo theo vấn đề chất thải sản xuất chất thải rắn gồm: bã hèm, bã men…, khí phát sinh trình sản xuất nồi hơi, hơi, mùi hóa chất sử dụng… đặc biệt lượng nước thải vô lớn với mức độ ô nhiễm cao (khoảng 2-8 lít nước thải/1 lít bia) Vì vậy, vấn đề thiết đặt cải thiện quy trình sản xuất, bên cạnh việc thiết kế hệ thống xử lý chất thải phù hợp để đảm bảo tiêu chuẩn TCVN 5945 -2005 không gây ảnh hưởng xấu tới môi trường Để đảm bảo cho phát triển bền vững của xã hội loài người trái đất II Nội dung 2.1 Lịch sử phát triển ngành công nghiệp sản xuất bia Bia loại thức uống người tạo lâu đời, sản xuất từ nguyên liệu malt, gạo, hoa houblon, nước; sau trình lên men tạo loại nước uống mát, bổ, có độ mịn xốp, có độ cồn thấp Ngoài ra, CO2 bão hoà bia có tác dụng làm giảm nhanh khát có hệ men phong phú nhóm enzym kích thích tiêu hoá amylaza Vì ưu điểm mà bia sử dụng rộng rãi khắp giới Hiện giới có nhiều hãng bia, tương ứng với xuất không ngừng nhà máy sản xuất bia Ở Châu Âu, dựa theo khí hậu ta chia vành đai: - Vành đai rượu vang: miền nam Châu Âu ( Tây Ban Nha, Pháp, Ý) - Vành đai bia: miền trung Châu Âu ( Bỉ, Ailen, Anh, Hà Lan, Đức, nước Đông Âu, vùng Alsace, Lorraine, Arennes Nord Pas de Calais Pháp) - Vành đai rượu cồn: miền bắc ( Scotland, Thụy Điển, Ba lan, Nga) Tập đoàn Carlsberg tập đoàn lớn Thế giới lĩnh vực sản xuất bia Sản phẩm bia Carlsberg có mặt 150 quốc gia giới Trải qua 160 năm phát triển, đến tập đoàn Carlsberg có 65 nhà máy sản xuất bia 40 nước khắp giới 100 công ty trực thuộc, phần lớn nằm Đan Mạch với số người làm việc thức vượt 31.000 người Kronenbourg 1664 xếp hạng loại bia siêu cao cấp thị trường giới Thứ nhất, đẳng cấp quốc tế: bia số Pháp, bán 70 quốc gia, yêu thích toàn giới Thứ hai, sản phẩm có lịch sử lâu đời với 350 năm, từ năm 1664 nghệ nhân nấu bia Jerome Hatt cho xuất xưởng mẻ bia Công nghiệp bia công việc kinh doanh khổng lồ toàn cầu, bao gồm chủ yếu tổ hợp đời từ nhà sản xuất nhỏ Với loại men khác nhau, thành phần sử dụng để sản xuất bia khác, nên đặc trưng bia hương vị màu sắc thay đổi khác Đơn cử số cách sản xuất bia không cồn xuất phát từ giới phương Tây, loại bia qua công đoạn xử lý để loại bỏ bớt cồn Do đó, giới có nhiều hãng bia, tương ứng với nólà xuất nhiều nhà máy bia, với nhiều loại bia khác Hình 1: Quy trình sản xuất bia Ở Việt Nam, song song với trình phát triển kinh tế, nhu cầu sử dụng nước giải khát ngày tăng, bia tiêu thụ mạnh sản phẩm đồ uống có cồn, chiếm khoảng 89% tổng doanh thu 97% khối lượng (Bộ công thương, 2007), sử dụng khoảng 2,6 tỷ lít năm 2012 (theo thống kê hãng nghiên cứu Euromonitor International) với hãng bia tiếng như: Heniken, Hà Nội, Sài Gòn, Việt Hà…, trở thành quốc gia tiêu thụ bia nhiều Đông Nam Á Vì thế, năm qua, nhà máy bia đầu tư xây dựng ngày nhiều, cụ thể nước có khoảng 470 nhà máy sở sản xuất với qui mô khác từ 100.000 lít/năm đến 100 triệu lít/năm, tổng công suất nhà máy bia nước lên đến tỷ lít/năm Riêng 10 tỉnh miền Trung 500 triệu lít Nhưng số địa phương chuẩn bị triển khai dự án sản xuất bia tương đối lớn, quy mô từ 100 đến 150 triệu lít/năm Theo tốc độ sản xuất bia tăng trưởng trung bình 18%/năm từ năm 2002 đến 2006 Mặt khác, sách nhà nước khuyến khích xây dựng ngành sản xuất bia ngành kinh tế mạnh giúp tăng nguồn thu ngân sách nhà nước, đồng thời khuyến khích doanh nghiệp thông qua liên doanh, liên kết thực chuyển giao công nghệ để sản xuất thiết bị nước Vì vậy, nhiều nhà máy bia với quy mô sản xuất lớn ứng với trình độ công nghệ, thiết bị đại đầu tư để đáp ứng nhu cầu nước gúp phần đẩy mạnh xuất 2.2 Quy trình sản xuất bia 2.2.1.Quy trình sản xuất Malt Gạo Tách tạp chất Tách tạp chất Cân Cân Xay Xay Nướ c Nướ c Pha bột gạo Pha bột malt H2S O4 CaCl Hồ hóa Đạm hóa Malt lót Nước nóng 76oC Đường hóa Lọc hèm Caramen Đun sôi với houblon Axit lactic ZnCl Rửa bã Bã hèm Houblo n Lắng cặn Cặn Hạ nhiệt độ Không khí vô trùng Nấm men Sục khí Nhân giống Lên men Hạ nhiệt độ C O2 Bão hòa CO2 Tàng trữ Chai, lon Chiết Xử lý CO2 Lên men phụ Lọc Bánh men Thu hồi men Cặn Sản phẩm Thanh trùng Dán nhãn Đóng thùng Hình 2.2:Sơ đồ công nghệ sản xuất tổng quát 2.2.2.Thuyết minh sơ đồ - Nhập liệu: Nguyên liệu malt gạo từ kho chứa hút lên phân xưởng nấu hệ thống khí động, phận cân định lượng phân phối vào hầm chứa - Lọc bụi Cyclon: nguyên liệu từ hầm chứa chuyển xuống phễu nhập liệu, sau hệ thống quạt hút nguyên liệu lên Cyclon đưa đến thùng chứa trung gian, phần tạp chất lẫn vào trình vận chuyển loại bỏ - Sàng rác tạp chất lớn: thùng chứa trung gian nối trực tiếp với máy sàng Tại tạp chất lớn như: vỏ bao, rác, rơm rạ bị loại bỏ khỏi nguyên liệu - Sàng tách sạn: để đảm bảo loại hết tạp chất có hại cho trình tiếp theo, nguyên liệu tiếp tục chuyển xuống máy sàng tách sạn Tại đây, tạp chất có kích thước nhỏ như: sạn, đất, cát bị loại bỏ khỏi nguyên liệu - Nghiền: nguyên liệu sau qua máy sàng tách sạn chuyển đến hệ thống cân định lượng, sau đến thùng chứa trung gian Từ thùng chứa trung gian, nguyên liệu theo hệ thống gàu tải nạp vào máy xay Máy nghiền nhà máy dùng máy nghiền búa đập nghiền theo phương pháp nghiền khô - Nấu: nhằm trích ly chất chiết có malt gạo vào dịch nấu Bên cạnh đó, có mặt hệ enzym có sẵn nguyên liệu xúc tác cho trình thủy phân hợp chất cao phân tử thành chất có phân tử lượng thấp, chuẩn bị dịch nha cho trình lên men - Nồi gạo: Do nhiệt độ hồ hóa tinh bột gạo cao (khoảng 830C) nên nguyên liệu cần nấu trước malt khoảng 80 phút Để tăng hiệu suất thủy phân tinh bột, nhà máy tiến hành trộn malt lót lần với lượng khoảng 20% lượng gạo liệu (nhờ hoạt tính enzyme - amylase) Ngoài ra, H2SO4 đậm đặc cho vào nấu để xúc tác thủy phân tinh bột tốt điều chỉnh pH thích hợp Ban đầu dịch nấu gia nhiệt từ 32oC đến khoảng 72oC 20 phút, sau giữ nhiệt 10 phút Trong giai đoạn này, enzyme - amylase có malt lót xúc tác dịch hóa sơ tinh bột Kế đến, nhiệt độ nâng lên khoảng 83oC vòng phút giữ nhiệt 10 phút để thực trình hồ hóa tinh bột Sau hồ hóa gần hết tinh bột gạo, nhiệt độ nồi gạo hạ xuống khoảng 72oC phút giữ nhiệt 20 phút.Trước đó, nhiệt độ xuống khoảng 78oC malt lót lần cho vào Enzyme - amylase malt lót lần tiếp tục thủy phân tinh bột Sau thực điểm dừng 72oC, nhiệt độ nồi gạo nâng lên 100oC 25 phút (nếu cao tạo phản ứng caramel, gây mùi vị xấu cho sản phẩm), sau lại giữ nhiệt 15 phút để hồ hóa hoàn toàn tinh bột, chuẩn bị trộn vào nồi malt Do tinh bột gạo khó bị đường hóa, nên việc nấu gạo trước hồ hóa dịch hóa hoàn toàn tinh bột gạo, từ enzyme amylase dễ dàng thủy phân đường hóa tinh bột gạo - Nồi malt: Đầu tiên, nồi malt nâng lên nhiệt độ khoảng 50oC 20 phút giữ nhiệt 10 phút Trong giai đoạn này, enzyme protease thủy phân protein thành polypeptid, petid, acid amin nguồn dinh dưỡng cho nấm men trình lên men Thời gian đạm hóa không kéo dài cần phải lại lượng protein định cần thiết cho tạo độ bền bọt cho sản phẩm bia Để ổn định hoạt tính cho - amylase, nhiệt độ nồi malt khoảng 40oC có bổ sung CaCl2 vào Kết thúc giai đoạn đạm hóa, dịch gạo từ nồi gạo bơm vào nồi malt, nước thêm vào.Lúc nhiệt độ hỗn hợp khoảng 65oC giữ ổn định 20 phút Tại nhiệt độ này, ezyme amylase hoạt động mạnh thủy phân tinh bột thành đường maltose, dextrin, giai đoạn gọi điểm dừng đường hóa Tiếp theo, hỗn hợp nâng lên nhiệt độ khoảng 75oC 15 phút giữ 20 phút Kế đến, nhiệt độ dịch nha nâng lên khoảng 76 ± 1oC phút để giảm độ nhớt cho dịch nha, chuẩn bị bơm qua thiết bị lọc - Vệ sinh nồi nấu: Sau mẻ nấu vệ sinh lại nước Kết thúc mẻ cuối bơm xút vào nồi ngâm, sau chạy cánh khuấy đánh tan mảng bám đáy nồi Khi bơm dùng xút loãng tráng đường ống dẫn sau vệ sinh lại nước thường - Lọc hèm: dịch nha sau nấu, bao gồm pha: pha lỏng chứa đựng toàn chất hoà tan pha rắn (bã) chứa chất hoà tan Quá trình lọc giúp tách pha lỏng khỏi pha rắn, tức tách dịch nha khỏi bã Để tận thu tối đa lượng chất hòa tan từ bã sang dịch đường, trình lọc tiến hành theo bước: lọc để tách dịch đường rửa bã + Lọc để tách dịch đường: nhiệt độ dịch nha suốt trình lọc giữ ổn định khoảng 76oC để giảm độ nhớt tạo điều kiện cho enzyme thủy phân tiếp tục lượng tinh bột sót, lọc nhiệt độ thấp độ nhớt dịch lọc cao, khó lọc + Rửa bã: sau lọc hết dịch đường, trình rửa bã tiến hành nước nóng 75 - 78oC Không dùng nước nóng làm vô hoạt hệ enzyme amylase, tinh bột sót hồ hóa không đường hóa làm đục dịch đường sản phẩm bia sau khó Quá trình diễn tương tự giai đoạn lọc dịch cốt Khi nồng độ chất hòa tan dịch bã giảm xuống mức cần thiết (khoảng 0.3 0.5%) trình rửa bã kết thúc - Vệ sinh: sau mẻ, vệ sinh mỏng cách xịt nước thẳng vào mỏng Sau kết thúc mẻ cuối, vệ sinh mỏng, màng cao su chạy xút sau trung hòa lại acid cuối tráng lại nước thường - Đun sôi dịch nha với hoa Houblon: + Mục đích: trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, hợp chất chứa nitơ thành phần khác houblon vào dịch đường để biến đổi thành dịch đường có vị đắng hương thơm dịu hoa Ổn định thành phần dịch đường, tạo cho bia mùi vị houblon, làm cho dịch đường có nồng độ thích hợp với yêu cầu loại bia Bên cạnh làm keo tụ phần lớn protein bất ổn định thành phần không hòa tan, hình thành tủa nóng.Ngoài vô hoạt enzyme vô trùng dịch đường + Phương pháp đun: dịch đường sau lọc đưa lên bồn chứa trung gian để tạm giữ Sau bơm xuống nồi đun sôi nâng nhiệt độ lên 100oC khoảng 30 phút Sau bơm hết dịch đường vào thiết bị đun sôi bắt đầu cho hoa houblon dạng cao để hòa tan hợp chất hoa houblon chất đắng vào dịch đường Suốt trình đun sôi hoa houblon nhiệt độ phải giữ 100oC, đồng thời cho màu caramel vào giúp tăng độ màu bia thành phẩm, acid lactic để chỉnh pH Sau dịch đường sôi khoảng 10 phút cho thêm houblon dạng viên để tăng mùi thơm cho bia Đồng thời cho thêm ZnCl2 vào để làm môi trường cho nấm men phát triển, tăng sinh khối lên men, sau đun sôi thêm 20 phút tiến hành kiểm tra mẫu trước bơm qua phân xưởng lên men + Vệ sinh nồi đun: sau kết thúc mẻ nấu, vệ sinh kiểm tra đốt sơ bộ, mở van cho thêm xút, mở nóng nhiệt độ sôi 60 ± 10oC, mở van xả xút tráng nước thường, trung hòa xút sau rửa lại nước thường - Lắng cặn: Nước nha thu sau trình houblon hoá chứa chất cặn như: tủa protein với tannin, polyphenol, chất đắng…Các chất cặn không gây ảnh hưởng đáng kể đến vị độ bền keo bia mà gây xáo trộn giai đoạn đầu trình lên men kết lắng làm cho nấm men bẩn Do đó, cần loại chúng khỏi dịch đường Quá trình kết lắng làm dịch nha, làm tăng giá trị cảm quan bia - Vệ sinh: sau mẻ làm vệ sinh nước nóng 950C để xả cặn Sau tuần tiến hành tẩy rửa.Cuối trước vào mẻ phải tráng lại nước nóng - Làm lạnh nhanh: nước nha từ nhiệt độ 95oC làm lạnh đến nhiệt độ thích hợp cho trình lên men qua hai giai đoạn Giai đoạn dùng nước lạnh hạ xuống khoảng 60oC giai đoạn dùng chất tải lạnh Glycol để hạ nhiệt độ nước nha xuống 8oC (đối với men cũ) hay 15oC (đối với men mới) - Lên men lên men phụ: cấy nấm men vào dịch nha đường đồng thời sục khí để nấm men phân bố tạo điều kiện cho men phát triển nhanh Châm dịch nha vào thùng ba lần với thời gian châm cách để tạo thời gian cho nấm men thích hợp với môi trường.Khi nước nha vô đầy thùng, đậy thùng lại điều khiển trình lên men.Quá trình lên men kéo dài từ – 10 ngày Kết thúc trình lên men bia non, chảy tự nhiên xuống bể lên men phụ Xác men chết cặn protein tủa dẫn vào thùng chứa, với men đem tái sử dụng ép thành bánh đem bán Nấm men sống hoà lẫn dịch bia rửa lại nước lạnh trước tồn trữ bồn hình trụ Khi kết thúc trình lên men chính, người ta hoà trộn bia non lại cho vào tank lên men phụ, vừa lên men phụ vừa ủ bia nhiệt – 2oC, thời gian từ 15 – 35 ngày Vệ sinh thùng chứa bia: xả nước cho men, cáu cặn thùng, sau rửa với xút Xả xút nước dùng chất tiệt trùng, xả nước tiệt trùng - Lọc: sản xuất loại bia nào, người ta chuẩn bị lượng nước khử oxi hoà vào bia sau lên men phụ để điều chỉnh đến nồng độ chất tan loại bia Bia h Khử trùng nước thải, tính toán bể tiếp xúc Sau giai đoạn xử lí: học, sinh học,…, song song với việc làm giảm nồng độ chất ô 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, ôzon hóa, khử trùng tia hồng ngoại UV Việc khử trùng clo tương đối đơn giản, rẻ tiền hiệu chấp nhận nên sử dụng nhiều công trình xử li Nội dung tính toán gồm: - Khử trùng nước thải clo Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải tính: Ya = a×Q 1000 Trong đó: Q: lưu lượng tính toán nước thải Qhtb = 116,67m3/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 không hoàn toàn: a = g/m3 Chọn a = g/m3 để tính toán Ứng với lưu lượng trung bình giờ: Ytb = = = 0.35 kg/h = 10.5 (kg/tháng) Dung tích bình Clo: V = = = 7.14 (l) Với P: trọng lượng riêng Clo - Tính toán máng trộn 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 = = = 0.04 m2 Trong đó: Qstb: lưu lượng trung bình giây v: tốc độ nước thải máng trộn v = 0,8 – 0,9m/s Với lưu lượng 32l/s chọn kích thước bản: L =2500mm, l = 1755mm, b = 300mm, h1 = 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 đô thị công nghiệp, tính toán thiết kế công trình” (Lâm Minh Triết – Nguyễn Thanh Hùng – Nguyễn Phước Dân) Chiều sâu lớp nước sau máng trộn: H = == 0.13 m Tổn thất áp lực qua khe lượn: h = α = 2.5 = 0.08 m 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: Fkh = = = 0.04 m Chiều sâu lớp nước trước khe lượn thứ 1: H1 = = = 0.364 m Chiều sâu lớp nước trước khe lượn thứ 2: H2 == = 0.267 m Chiều sâu lớp nước trước khe lượn thứ 3: H3 = = = 0.308 m Chiều sâu lớp nước trước khe lượn thứ 4: H4 = = = 0.364 m - Tính toán 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 thiết bị cào cặn( theo điều 6.20.5 – TCXD-51-84) Chọn bể lắng dạng ngang Thể tích hữu ích bể tiếp xúc: W = Qh × t = 116.67 × 27.6/60 = 53.67m3 Với t thời gian tiếp xúc riêng bể tiếp xúc t = 30 - = 30 - = 27.6 phút 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 = 53.67/2 = 26.84 m2 (Hct chiều cao công tác bể tiếp xúc, Hct = 1,5-3m, chọn Hct = 2m) Chọn diện tích ngăn mặt bằng: F1 = L × b = × = m 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 = 26.84/8 = 3,4 ≈ ngăn Độ ẩm cặn bể tiếp xúc 96% Cặn lắng xả khỏi bể tiếp xúc áp lực thủy tĩnh ( – 1,5m cột nước) i Tính toán bể lắng II Bể lắng II dùng để chắn giữ bùn hoạt tính qua xử lý bể Aeroten hay màng vi sinh chết từ bể Aeroten phần nhỏ không hòa tan, không lắng bể lắng đợt Các thông số thiết kế bể lắng đợt II Loại xử lí Tải trọng bề mặt Tải trọng bùn (m3/m2.ngày) (Kg/m2.h) Trung bình Lớn Bùn hoạt Chiều sâu tổng cộng Trung bình Lớn (m) 16 – 32 40 – 48 3,9 – 5,8 9,7 3,7 – 6,0 16 – 32 40 – 48 4,9 – 6,8 9,7 3,7 – 6,0 – 16 24 – 32 0,98 – 4,9 6,8 3,7 – 6,0 16 – 24 40 – 48 2,9 – 4,9 7,8 3,0 – 4,5 Xử lí BOD 16 – 32 40 – 48 3,9 – 5,8 9,7 3,0 – 4,5 Nitrate hóa 16 – 24 32 – 40 2,9 – 4,9 7,8 3,0 – 4,5 tính Bùn hoạt tính oxygen Aeroten tăng cường Lọc sinh học Chọn tải trọng thích hợp cho loại bùn hoạt tính 30m 3/m2.ngày tải trọng chất rắn 6kg/m2.h Diện tích mặt thoáng bể lắng II mặt ứng với lưu lượng trung bình: F1=Qtbngày đêm /L1 = 2800/30 =93.3m2 Trong đó: Lưu lượng trung bình ngày đêm, m3/ngàydem L1 = Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, lấy theo bảng L1 = 30m3/m2ngày Diện tích mặt thoáng bể mặt ứng với tải trọng chất rắn lớn tính theo công thức: Fs = [ ( Qh + Qr) × S ] / Ls Trong đó: Qh: lưu lượng trung bình 2800/24 = 116,7m3/h Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn trung bình Ls : tải trọng chất rắn trung binh, Ls = Kg/m3h Do Fs > F1, diện tích bề mặt tải trọng chất rắn diện tích tính toán Với α hệ số tuần hoàn bùn: α = X1/ ( Xr – X1)=6000 / ( 12750 – 6000 ) = 0.89 : X1 hàm lượng bùn sinh bể aeroten Xr hàm lượng bùn tuần hoàn Qr=α × Q = 0.89 ×2800 = 2492 m3/ngày = 103.8 m3/h Thay vào công thức ta có Fs : Fs = [ ( Qh + Qr) × S ] / Ls = [ ( 116.7 + 103.8)× 6000 ] /(5 ×1000 ) = 270.6m2 Đường kính bể lắng: n: số bể lắng đợt II công tác, chọn n = Đường kính ống trung tâm: d = 20% × D = 20% × 10.7 = 2,14 m Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng hL= m, chiều cao lớp bùn lắng hb= 2.2m chiều cao bảo vệ hbv=0,36 Vậy chiều cao tổng cộng bể lắng II: Htc = hL + hb + hbv = 4+2.14 + 0,36 =6.5m Chiều cao ống trung tâm: h = 60%hL= 0,6 × =2,4m Thể tích bể lắng II tính theo công thức: W = F×H = 270.6 × = 1082.4m3 H: chiều cao công tác bể lắng II Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng: Thể tích phần lắng: Thời gian lưu nước Thể tích phần chứa bùn: Vb = F hb = 270.6× 2.2 = 623,7m3 Thời gian lưu giữ bùn bể: Trong Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn Qw: lưu lượng bùn dư cần xử lí Tải trọng máng tràn: Giá trị nằm khoảng cho phép < 500m3/m.ngày k Tính tóan lượng bùn nén bùn - Tính lượng bùn dư thải bỏ ngày, lưu lượng bùn tuần hoàn Hệ số sản lượng quan sát(Yobs) tính theo phương trình: Lượng bùn dư sinh ngày theo VSS: PX = Yobs × Q × (BODvao – BODra) Px(vss) = 0,32× 2800m3/ngày × (259,35 – 6,1(s))g/m3 × 10-3kg/g =226,912 kgVSS/ ngày Tổng lượng bùn sinh ngày theo SS: Px(ss)=226,912 /0,75 = 302,55 KgSS/ ngày Lượng bùn dư cần xử lí ngày: Lượng bùn dư cần xử lí = Tổng lượng bùn – Lượng SS trôi khỏi lắng II Mdu(SS)=302,55 kgSS/ngày–2800m3/ngày × 70g/m3 × 10-3kg/g = 106,55 KgSS/ngày Lượng bùn dư có khả phân hủy sinh học cần xử lí: Mdu(VSS) = 106,55KgSS/ngày × 0,75 = 79,91 KgVSS/ngày Giả sử hàm lượng bùn hoạt tính lắng đáy bể lắng có hàm lượng chất rắn 0,8% khối lượng riêng 1,008Kg/lit Lưu lượng bùn dư cần xử lí: Qdu = 106,55 kg / = 13213,04l / = 13,21m / 0,008 × 1,008kg / l Phương trình cân sinh khối: QX0 + QrXr = (Q + Qr)X1 Trong đó: S0, S: nồng độ chất nền( tính theo BOD 5) đầu vào nồng độ chất sau qua bể aeroten bể lắng, mg/L X0, Xr, Xc: nồng độ chất rắn bay bể aeroten, nồng độ bùn tuần hoàn nồng độ bùn sau qua bể lắng II, mg/L; Q, Qr, Qw, Qc: lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả lưu lượng nước đầu ra, m3/ngày Giá trị X0 thường nhỏ so với X, Xr, phương trình cân vật chất ta bỏ qua đại lượng QX0 Khi phương trình cân vật chất có dạng: QrXr = (Q + Qr)X1 Chia hai vế phương trình cho Q đặt tỉ số Qr/Q = α Với α hệ số tuần hoàn bùn: Với X hàm lượng bùn hoạt tính bể aeroten: MLSS = MLVSS/0,75 = 3000/0,75 = 4000mgSS/L = X1 Vậy lưu lượng bùn tuần hoàn tính: Qr = α × Q = 0,88 × 2800m3/ngay = 2464 m3/ngay = 102,67m3/h Kiểm tra lại thể tích LBOD tỉ số F/M Tải trọng thể tích: LBOD = QS o 2800m / ngayx 259,35 gBOD5 / m = = 1,082kgBOD5 / m Vr 670,9 x1000 g / kg Giá trị nằm khoảng cho phép (LBOD = 0,8 – 1,9) Tỉ số F/M S F 259,35mg / l = o = = 0,26ngay −1 M θX 8h / 24h / ngayx3000 Giá trị nằm khoảng cho phép (0,2 – 0,6 ngay-1) - Bể nén bùn: Bùn hoạt tính dư ngăn lắng có độ ẩm cao, cần phải đạt đến dộ ẩm thích hợp để xây dựng trước cho qua công trình sử lý thải môi trương làm phân bón (nếu lượng tươi ít) Các thông số tính toán 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 = 13,56m / · Lượng bùn tươi là: M tuoi = 714 KgSS / ngày · Lưu lượng bùn thải bể UASB bơm vào bể chứa bùn là: QW = 1,49m / Lượng bùn thải khỏi bể UASB M ss = 33,55kgVS / · 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 = 714 + 33,55 + 126,24 = 873,79 kgSS/m3 ØVậy tổng lưu lượng bùn vào bể chứa bùn Qnen = 13,56 + 1,49 + 15,78 = 30,83 m3/ngày Diện tích bể nén bùn A= M 873,79 = = 14,56m 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 π × d tt2 π × 0.2 × D f = = = 0,04 × A = 0,04 × 7,64 = 0,3055m 4 Đường kính bể nén bùn D= 4×(A + f ) = π × (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 công 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 III Kết luận Như vậy, công nghiệp sản xuất bia có lượng nước thải lớn, giàu chất hữu Hiện nay, có nhiều quy trình công nghệ để xử lý nước thải nhà máy bia đạt chuẩnTCVN 5945- 1995 Mỗi quy trình có ưu, nhược điểm khác Tùy theo điều kiện công ty nguồn vốn, quỹ đất … để lựa chọn hệ thống công nghệ phù hợp với công ty Với nguồn thải có thông số: ST T Chất ô nhiễm pH Nhiệt độ COD BOD5 NH4 PO4TSS Nồng độ trung bình 6,5-7 35-40 2000 1500 36 10 500 Đơn vị C mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MLP/100 Coloform 107 ml Để nước thải sau xử lý đạt loại A theo TCVN 5945 –2005 ta xây dựng hệ thống xử lý công nghệ: Xử lý học: + Song chắn rác + Bể lắng cát Xử lý lý – hóa: + Bể tuyển Xử lý hóa học: bể điều hòa Xử lý sinh học: bể UASB bể Aerotank Với hệ thống thiết kế: STT Công nghệ Thông số Song chắn rác Số khe: 12 Chiều dài: 0,276 m Chiều rộng: 0,35 m Bể lắng cát: chiều dài: m rộng : 0,32 m cao: 0,9875 m thời gian lưu nước: 35 s vận tốc: 0,2 m/s lượng cát TB: 0,42 m3/ ngày đêm Sân phơi cát Rộng : 3m Dài : 5m Bể điều hòa Thể tích: 15,1 m3 Bể tuyển Công suất : 2800 m3/ ngày Thời gian lưu bể: 30 phút Thể tích: 58,3 m3 Lưu lượng khí: 44.45 lít/ phút Bể UASB Thể tích: 560 m3 Thời gian lưu nước: 5,65 Thời gian lưu bùn : ngày Bể Aerotank Thể tích bể: 487,5 m3 Thời gian lưu bùn : 10 ngày Lượng oxi cung cấp: 46,15 mg/lít Thời gian lưu nước: 4,8 Bể lắng II Thể tích: 1082,4 m3 Thời gian lưu nước: 1,5 Thời gian lưu bùn: 5,92 Bằng hệ thống xử lý trên, nước thải đưa môi trường đạt loại A theo TCVN 5945-1995 ST T Chất ô nhiễm pH Nhiệt độ COD BOD5 NH4 PO4TSS Coliform Đơn vị C mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MPL/ 1000ml Nồng độ trung bình 6,5-7 35-40 50 30 15 50 3000 [...]... sau xử lý chưa đạt Nước sau xử lý đạt TCVN Bể chứa nước sau xử lý Nhà máy bia Sabmiller 2.4.2.Phân tích công nghệ Ưu nhược điểm của hệ thống xử lý Các hệ thống sử lý đều có ưu nhược điểm riêng hệ thống xử lý hiếu khí và hệ thống xử lý kị khí  So với hệ thống xử lý hiếu khí, hệ thống xử lý kị khí có những ưu và nhược điểm sau: Ưu điểm:  Đầy đủ các quy trình của hệ thống xử lý  Tiêu thụ rất ít năng... trùng ở các nhiệt độ khác nhau để đảm bảo chất lượng trong thời gian bảo hành 2.3 Đặc tính ô nhiễm của nước thải nhà máy sản xuất bia 2.3.1 Nguồn gốc và lượng thải - Công nghiệp sản xuất bia tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường Hiện nay tiêu chuẩn nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8-14 l nước thải/ lít bia, phụ thuộc vào công nghệ và các loại bia sản xuất Các loại nước thải. .. nước thải từ nhà máy bia: Có 3 loại nước thải: • Nước thải sản xuất • Nước thải sinh hoạt • Nước mưa và nước chảy tràn bề mặt a Nước thải sản xuất: Hình 2: Nước thải nhà máy bia Việt Nam Hình 3: Công ty bia Việt Nam (NA) - Tạo ra từ các nguồn: làm sạch, malt, bể trộn, bể ngâm, nấu, lên men, lọc, khử trùng, vệ sinh, làm nguội máy( Trong đó, hoạt động làm sạch malt, làm nguội máy, lọc, vệ sinh công ty và... xưởng men của nhà máy bia Hà Nội: gấp 9 ÷ 12mg/l  cao gấp 3 ÷ 4 lần 2.4 Một số quy trình công nghệ xử lý chất thải nhà máy bia hiện nay 2.4.1.Một số quy trình công nghệ đang được áp dụng 1 .Nhà máy bia Việt Nam (VBL) Nước thải Lưới lọc thô Hố bơm chìm Thiết bị lọc rác tinh Khuấy trộn Hoá chất điều chỉnh pH Bể trung hoà Bể UASB Dưỡng khí Bùn tuần hoàn 2 .Nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi Aerotank Nước hồi lưu... gồm nước thải sinh hoạt của công nhân viên: tắm rửa, thải từ nhà vệ sinh Nhận xét: - Nếu tách riêng nước mưa, nước thải sinh hoạt từ tổng lượng nước thải các khu vực xưởng nấu bia, bộ phận rửa chai cần xử lý sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với tổng lượng nước thải hiện nay của nhà máy Thực hiện tốt phân loại các nguồn thải thì lượng nước thải cần xử lý chỉ chiếm khoảng 30 ÷ 35% tổng lượng nước thải của công. .. lọc sinh học không bằng bể Aerotank 2.5 Tình huống giả định 2.5.1 Tình huống Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy bia A có lưu lượng trung bình: Q tb = 4500 m3/ngày Hiện tại, lưu lượng nước thải của nhà máy là 2800m 3/ngày Nước thải nhà máy trước khi đi vào hệ thống xử lý có nồng độ các chất như sau: Bảng 1: ST T 1 2 3 4 5 6 7 Chất ô nhiễm pH Nhiệt độ COD BOD5 NH4 PO4TSS 8 Coloform Đơn vị C mg/l mg/l... dụng lượng bùn dư của hệ thống này làm nhân cho hệ thống khác và giảm thời gian vận hành hệ thống  Vốn đầu tư để xây dựng hệ thống xử lý kỵ khí không nhiều  Tốn ít diện tích hơn hệ thống xử lý hiếu khí và thời gian sử dụng dài hơn hệ thống hiếu khí  Nhược điểm:  Hệ thống xử lý cồng kềnh tốn diện tích lớn  Do sự tăng trưởng chậm của vi khuẩn kỵ khí nên giai đoạn khởi động của hệ thống kỵ khí thường... 5000 Ghi chú: * Theo số liệu nghiên cứu tại công ty bia ong Thái Bình, công ty bia Nghệ An, nhà máy bia NADA, nhà máy bia Hạ Long ** Cột B theo TCVN 5945:2005 Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải ra nguồn nước mặt loại B Bảng 2:Tính chất đặc trưng chung nước thải công ty bia Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị COD (mg/l) 600 – 2400 BOD (mg/l) 310 – 1400 Tổng số chất rắn lơ lửng (mg/l) 70 – 600 Tổng số photpho... những chất này biểu thị độc tính, hoặc làm cản trở sự sinh trưởng, phát triển của những vi khuẩn tạo khí mêtan  Khi xử lý nước thải có hợp chất chứa sunfur, quá trình xử lý kỵ khí thường tạo thành khí H2S với mùi hôi khó chịu Lượng khí này có thể thải ra môi trường cùng dòng thải với những hệ thống xử lý kị khí có thiết kế chưa đạt Đối với những hệ thống xử lý kỵ khí hoàn chỉnh, luôn kèm theo hệ thống. .. rửa - Lẫn sản phẩm chai, thùng bia bia trong quá 3 trình rửa - Nước thải từ quá trình làm lạnh Trong đó có 20 khoảng 75% là nước thải quá trình làm lạnh - Giấy nhãn chai - Các chất rắn lơ - Nước thải dung lửng dịch xút loãng sau khi rửa Đủ tiêu chuẩn 4 Nước thải từ khu Đã qua xử lý tự nhà bếp, vệ sinh hoại thải ra ngoài - đạt 25 tiêu chuẩn loại B nước thải công nghiệp Chứa nhiều cặn lơ b Nước thải sinh ... Ngăn thu nước h03 Ngăn thu nước h04 Nước sau xử lý chưa đạt Nước sau xử lý đạt TCVN Bể chứa nước sau xử lý Nhà máy bia Sabmiller 2.4.2.Phân tích công nghệ Ưu nhược điểm hệ thống xử lý Các hệ... Ngăn thu nước- h04 Nước sau xử lý Ngăn thu nước- h03 đạt TCVN Bể chứa nước sau xử lý Máy ép bùn Clorine Nước sau xử lý chưa đạt Nước thải Thiết bị lược rác thô Trạm bơm Thiết bị lược rác tinh Nước. .. bia 8-14 l nước thải/ lít bia, phụ thuộc vào công nghệ loại bia sản xuất Các loại nước thải từ nhà máy bia: Có loại nước thải: • Nước thải sản xuất • Nước thải sinh hoạt • Nước mưa nước chảy tràn