Đồ án Xử lý nước thải nhà máy bia công suất 300m3/ngày đêm

Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm LỜI MỞ ĐẦU Nền kinh tế ngày phát triển nhu cầu sử dụng nước giải khát người dân nói chung bia nói riêng ngày mạnh mẽ Do đó, việc tăng cường sản xuất để phục vụ nhu cầu người dân, tang cao lợi nhuận vấn đề môi trường nước thải ngành bia đáng quan tâm Chính vậy, nước thải sản xuất trước thải bỏ môi trường cần xử lý để đạt chuẩn yêu cầu nước thải công nghiệp Nhiệm vụ đồ án tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ngày đêm Sao cho tiêu BOD, COD, SS,… đạt tiêu chuẩn để thải nguồn tiếp nhận SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm LỜI CẢM ƠN Trong hai năm học qua trường, thầy cô tận tình dạy dỗ truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu Em biết ơn thầy cô tạo điều kiện tốt cho em học hỏi ngành học Để hoàn thành đồ án môn học này, trước hết em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Ngọc Trinh giảng viên hướng dẫn trực tiếp, quan tâm tận tình hướng dẫn em trình làm Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa môi trường tạo điều kiện tận tình hướng dẫn cho em trình em làm đồ án Chính nhờ hướng dẫn cô Nguyễn Ngọc Trinh giúp em hoàn thành đồ án Do thiếu kinh nghiệm thực tế kiến thức cá nhân hạn chế nên trng trình làm gặp nhiều sai sót Vì em mong nhận góp ý thầy cô để em bổ sung kiến thức cho than Thay mặt cho sinh viên học tập nghiên cứu em xin chân thành cảm ơn đến nhà trường quý thầy cô SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Sản lượng bia nước………………………………………………….9 Bảng 1.2 Tình hình tiêu thụ bia giới năm 2004………………………….9 Bảng 1.3 Phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng……………………………… 10 Bảng 1.4 Yêu cầu nước dùng sản xuất bia……………………… 13 Bảng 1.5 Thành phần hoa Houblon………………………………………….16 Bảng 2.1 Đặc tính nước thải số nhà máy bia………………………… 25 Bảng 2.2 Đặc trưng NT số sở sản xuất bia địa bàn Hà Nội 2007 25 Bảng 2.3 Thành phần nước thải sản xuất bia số Công ty năm 2002…27 Bảng 4.1 Số liệu thành phần tính chất nước thải………………………………51 Bảng 4.2.Các thông số thiết kế kích thước bể lắng đứng……………………61 Bảng 4.3 Thông số thiết kế bể UASB…………………………………………….62 Bảng 4.4 Tải trọng thể tích hữu bể UASB bùn hạt có hàm lượng bùn trung bình 25 kgVSS/m3 ( phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành, nước thải có VFA hòa tan, nước thải VFA nước thải có cặn lơ lửng chiếm 30% tổng COD) ………………… .63 Bảng 4.5 Các thông số thiết kế bể UASB…………………………………………72 Bảng 4.6 Các thông số thiết kế bể MBBR……………………………………… 79 SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn sản lượng bia nước qua năm ………………………11 Hình 1.2 Đồ thị biểu diễn mức tiêu thụ bình quân đầu người qua năm…………12 Hình 1.3 Đại mạch……………………………………………………………………….14 Hình 1.4 Hạt đại mạch………………………………………………………………… 14 Hình 1.5 Hoa Houblon………………………………………………………………… 15 Hình 1.6 Gạo…………………………………………………………………………… 17 Hình1.7 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia…………………………………………………18 Hình 3.1.Ví dụ dòng trao đổi vật chất hồ sinh học………………………… 36 Hình 3.2.Sơ đồ cấu tạo bể UASB……………………………………………………… 40 Hình 3.3 Các trình bể lọc sinh học………………………………………….47 Hình 3.4 Các bước bể aeroten hoạt động gián đoạn .49 SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA VÀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA 1.1.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ bia giới: a Sơ lược bia: Bia đồ uống lâu đời loài người, xuất thời kì đầu Đồ Đá hay 9.500 trước CN mà ngũ cốc lần gieo trồng So với loại nước giải khát khác, bia có chứa lượng cồn thấp (3 – 8%), nhờ có CO2 bia nên tạo nhiều bọt rót, bọt đặc tính ưu việt bia Về mặt dinh dưỡng, lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25g thịt bò 150g bánh mỳ loại một, tương đương với nhiệt lượng 500 kcal Vì bia mệnh danh bánh mỳ nước Ngoài bia có vitamin B 1, B2, nhiều vitamin PP axit amin cần thiết cho thể Trong 100ml bia 10% chất khô có: 2,5 – mg vitamin B1, 35 – 36 mg vitamin B2 PP Chính từ lâu bia trở thành thứ đồ uống quen thuộc nhiều người ưa thích Nước ta có khí hậu nhiệt đới, dân số tương đối lớn, 90 triệu người có tỉ lệ dân số trẻ chiếm đa số nên tiềm tiêu thụ nước giải khát nói chung bia nói riêng lớn, cần khai thác b Tình hình sản xuất tiêu thụ bia giới Đối với nước có công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao bia sử dụng thứ nước giải khát quan trọng Hiện nay, giới có 25 nước sản xuất bia với tổng sản lượng 100 tỷ lít/năm, đó: Mỹ, Đức, nước sản xuất 10 tỷ lít/năm; Trung Quốc tỷ lít/năm Thống kê bình quân mức tiêu thụ số nước công nghiệp tiên tiến năm 2004 sau: Cộng hòa Czech 150 lít/người/năm; Đức 115 lít/người/năm; Mỹ 80 lít/người/năm SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm Bảng 1.1 Sản lượng bia nước (triệu lít) Quốc gia 2002 2003 2004 2005 Mỹ 23300 23340 23440 23270 Đức 10840 10550 10580 10580 Nga 7390 7560 8420 8840 Brazin 8500 8300 8260 8500 Mexico 6400 6640 6200 6300 Anh 5670 5800 5880 5890 Tây Ban Nha 2790 2970 3020 3020 Ba Lan 2600 2730 2800 2850 Canada 2200 2300 2320 2320 Hà Lan 2490 2510 1920 2190 Bảng 1.2 Tình hình tiêu thụ bia giới năm 2004 Quốc gia Trung Quốc Mỹ Đức Brazin Nga Nhật Anh Mexico Tây Ban Nha Ba Lan CH Czech Xếp hạng năm 2004 10 15 SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Tổng lượng tiêu thụ (triệu lít) 28640 23974 9555 8450 8450 6549 5920 5435 33,76 26,70 18,78 Trang Bình quân đầu người (lít) 22,1 81,6 115,8 47,6 58,9 51,3 99,0 51,8 83,8 69,1 156,9 Tỉ lệ tăng so với năm 2003 14,6% 0,9% -1,6% 2,8% 11,1% 0,7% -1,8% 2,0% 0,9% -2,4% 2,1% Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm Tổng lượng tiêu thụ giới năm 2003 khoảng 144,296 tỷ lít, năm 2004 khoảng 150,392 tỷ lít (tăng 4,2%) Bảng 1.3 Phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng Vùng Lượng bia tiêu thụ Vị thứ (%) Châu Âu 32,8 Châu Á 28,7 Bắc Mỹ 17,4 Trung / Nam Mỹ 14,4 Châu Phi 4,7 Địa Trung Hải 1,4 Trung Đông 0,6 Lượng bia tiêu thụ tăng hầu hết khắp vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung Hải, đẩy lượng tiêu thụ bia giới tăng lên Nhưng lượng tăng đáng kể Trung Quốc với tốc độ tăng đến 14,6% Châu Á khu vực có lượng bia tiêu thụ tăng nhanh, nhà nghiên cứu thị trường bia giới nhận định Châu Á dần giữ vị trí dẫn đầu tiêu thụ bia giới Trong sản xuất bia Châu Âu có giảm, Châu Á, trước nhiều nước có mức tiêu thụ bia theo đầu người thấp, đến tăng bình quân 6,5%/năm Thái Lan có mức tăng bình quân cao 26,5%/năm; tiếp đến Philippin 22,2%/năm; Malaysia 21,7%/năm; Indonesia 17,7%/năm Đây nước có tốc độ tăng nhanh khu vực Các nước xung quanh ta Singapor đạt 18 lít/người/năm, Philippin 20 lít/người/năm… (theo số liệu Viện rượu bia NGK Việt Nam) Thị trường bia Nhật Bản chiếm 66% thị trường bia khu vực với 30,9 tỷ USD Lượng bia tiêu thụ năm 2004 đạt 6500 triệu lít (theo nguồn từ Kirin news – Nhật Bản) Thị trường bia Trung Quốc phát triển nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy tăng trưởng ngành công nghiệp bia Châu Á Đến năm 2004, tổng lượng bia tiêu thụ Trung Quốc 28.640 triệu lít, xếp thứ hạng giới Tổng lượng bia tiêu thụ nước khu vực Châu Á năm 2004 đạt 43.147 triệu lít, tăng 11,2% so với năm 2003 1.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia Việt Nam Bia đưa vào Việt Nam từ năm 1890 với có mặt Nhà máy Bia Sài Gòn Nhà máy Bia Hà Nội, ngành bia Việt Nam có lịch sử 100 năm Hiện nay, nhu cầu thị trường, thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư mở rộng nhà máy bia có từ trước xây dựng nhà máy bia thuộc Trung ương địa phương quản lý, nhà máy liên doanh với hãng nước Công nghiệp bia phát triển kéo theo SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm phát triển ngành sản xuất khác hàng năm ngành bia đóng góp cho ngân sách nhà nước lượng đáng kể a Tình hình sản xuất bia nước Do tác động nhiều yếu tố tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư… mà ngành công nghiệp Bia phát triển với tốc độ tăng trưởng cao Chẳng hạn năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu người đạt 16 lít/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3.650 tỷ đồng b Về số lượng sở sản xuất Số lượng sở sản xuất giảm xuống so với năm cuối thập niên 1990, đến năm 2003 326 sở sản xuất so với 469 sở năm 1998 [1] Điều yêu cầu chất lượng bia, mức độ vệ sinh an toàn thực phẩm ngày cao, đồng thời xuất nhiều doanh nghiệp bia lớn có thiết bị công nghệ tiên tiến… nên có cạnh tranh gay gắt, nhiều sở sản xuất quy mô nhỏ, chất lượng thấp không đủ khả cạnh tranh phá sản chuyển sang sản xuất sản phẩm khác Trong sở sản xuất đó, Sabeco có suất 200 triệu lít/năm, Habeco có suất 100 triệu lít/năm, 15 nhà máy bia có suất 15 triệu lít/năm khoảng 165 sở sản xuất có suất triệu lít/năm Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn sản lượng bia nước qua năm c Mức độ tiêu thụ bia Hai Tổng công ty Sabeco Habeco có đóng góp tích cực giữ vai trò chủ đạo ngành bia Riêng năm 2003, doanh thu ngành Bia- Rượu- NGK Việt Nam đạt 16.497 tỷ đồng, nộp ngân sách nhà nước 5000 tỷ đồng, tạo điều kiện việc làm thu nhập ổn định cho 20.000 lao động Sản lượng tiêu thụ bia toàn quốc đạt 1290 triệu lít chiếm 78,8% công suất thiết kế, Habeco Sabeco đạt 472,28 triệu lít (chiếm 36,61% toàn ngành bia) Mức tiêu thụ bình quân đầu người Việt nam tăng lên nhanh chóng vòng 10 năm qua, từ mức 10 lít/người/năm năm 1997 tăng lên 18 lít/người/năm vào năm 2006, dự kiến đến năm 2015 35 lít/người/năm Hình 1.2 Đồ thị biểu diễn mức tiêu thụ bình quân đầu người qua năm d Định hướng phát triển công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2020 Do mức sống ngày tăng, mức tiêu thụ ngày cao không kể nước Châu Âu, Châu Mỹ có mức tiêu thụ bia theo đầu người cao có thói quen uống bia từ lâu đời, nước Châu Á tiêu dùng bình quân 17 lít/người/năm SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 10 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm Vận tốc nước qua khe vào ngăn lắng (v = – 10 m/h), Chọn v = m/h Trong bể có khe hở, ta có: v  bkhe = 0.05 m = 50 mm  Tính toán chắn Tấm chắn 1: + Chiều dài: l1 = L = m + Chiều rộng: b1 = ) Tấm chắn 2: Đoạn xếp mí hai chắn khí lấy 0.3 m + + Chiều dài : l2 = L = m Chiều rộng: h (mm) b2 (m) = 2480(mm)  Tấm hướng dòng Tấm hướng dòng có chức chặn bùn lên phần xử lý yếm khí, đặt nghiêng góc 50o so với phương ngang cách chắn khí 50 mm Khoảng cách từ đỉnh tam giác hướng dòng đến chắn khí l (mm) a1 (mm) a2 (mm) h (mm) tgθ => θ = 500 φ = 180o – x θ = 180o – x 50o = 80o Đoạn nhô hướng dòng nằm bên khe hở từ 10 – 20 cm Chọn bên nhô 15 cm Vậy D = x l + x 150 = x 65 + x 150 = 430 (mm) + Chiều rộng hướng dòng: bhd (mm) chọn bhd = 335 (mm) SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 63 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm  Hệ thống nước phân phối vào bể: Đối với bể UASB có tải trọng chất bẩn hữu L > kg COD/m 3.ngày đêm từ 2m2 diện tích bể trở lên bố trí vị trí phân phối nước.( TS Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, NXB xây dựng Hà Nội,2000)  Chọn m2 cho vị trí phân phối nước + Số vị trí phân phối nước bể: n Với 12 đầu phân phối ta chọn ống nhánh phân phối nước vào bể  Đường kính ống Dốngm) Vậy chọn ống uPVC có dường kính ống Dống = 65 mm Kiểm tra lại vận tốc nước chảy ống: Vống1 (m/s), m/s (thỏa yêu cầu)  Đường kính ống nhánh: + Lưu lượng ống nhánh : Qnhanh(m3/ngày) = 3.125 (m3/h) Các ống đặt vuông góc với chiều rộng bể.Mỗi ống cách 0.5 m + Vận tốc chảy ống nhánh: V = 0.8 – m/s, Chọn V = m/s dn (m)  Vậy chọn ống nhựa uPVC Bình Minh với đường kính 34 mm + Kiểm tra lại vận tốc nước chảy ống: V(m/s), gần 1m/s (thỏa yêu cầu) Các ống phân phối nước đặt cách đáy 20 cm  Lỗ phân phối nước Với 12 đầu phân phối chon ống nhánh ta có với ống đầu phân phối, lưu lượng qua lỗ phân phối: Qphân phối(m3/s) + Đường kính lỗ phân phối: Dlỗ(m) = 16 (mm) Vận tốc nước qua lỗ phân phối : Vphân phối = 1.5 (m/s) SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 64 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm  Tính lượng khí sinh Lưu lượng khí sinh loại bỏ kg COD 0.5 m3 + Tổng lượng khí sinh ra: Qkhí = 0.5 m3/kgCOD x G = 0.5 x186= 93 (m3/ngày) + Trong thành phần CH4 chiếm 70% tổng lượng khí sinh QCH4 = 0.7 x 93 = 65.1 (m3/ngày)  Đường kính ống thu khí Vận tốc khí ống từ 10 – 15 m/s Chọn vận tốc khí ống 10 m/s Lắp ống dẫn khí thành bể: D khí(m), Chọn D khí = 12 (mm)  Chọn ống thép có đường kính 12 mm  Lượng bùn nuôi cấy ban đầu vào bể (TS = 5%) Mb Trong đó: + + + - Css : hàm lượng bùn bể, Css = 30 kgSS/m3 Vr : thể tích ngăn phản ứng TS ; hàm lượng chất rắn bùn nuôi cấy ban đầu Hàm lượng BOD nước thải sau xử lý kỵ khí: BOD5r = (1 – EBOD) x BOD vào = (1 – 0.8) x 547 = 109.4 mg/l - Lượng sinh khối hình thành ngày: Px(kg VS/ngày)  Tính lượng bùn dư sinh ngày Qw(m3/ngày) - Lượng chất rắn từ bùn dư Mss = Qw x Css = 0.2 x 30 = (kgSS/ngày) - Khối lượng bùn sinh ngày M bùn = 0.1 x G = 0.1 x 236 = 23.6 (kg bùn/ngày) SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 65 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm Theo quy phạm : 1m3 bùn tương đương 260 kg VSS  Thể tích bùn sinh ngày V bùn(m3/ng) - Lượng bùn sinh tháng Vbth = V bùn x 30 = 0.09 x 30 = 2.7 m3 Chọn thời gian lưu bùn tháng ( t = 35 – 100 ngày, Theo giáo trình xử lý nước thải công nghiệp độ thị 2014 -GS.TS Lâm Minh Triết) - Lượng bùn sinh tháng: = 0.09 x 30 x = 8.1 m3 Chiều cao lớp bùn tháng H bùn  Đường kính ống thu bùn Chọn thời gian xả cặn 120 phút.( Theo giáo trình xử lý nước thài công nghiệp độ thị 2014 – GS.TS Lâm Minh Triết) - Lượng bùn vào ống thu bùn 120 phút: (m3/s) Bố trí ống thu bùn, ống đặt vuông góc với chiều dài bể, cách tường 1m Ống thu bùn đặt theo cách đáy 0.5m - Vận tốc ống chọn 0,5 m/s Diện tích ống xả cặn : Fb =m2 Đường kính ống thu bùn: Db(m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính 60 mm để thu bùn  Tính số lỗ đục ống thu bùn Chọn tốc độ bùn qua lỗ v = 0,5 m/s, dường kính lỗ D1 = 30 mm    Diện tích lỗ: f lỗm2 Tổng diện tích lỗ ống xả cặn: F(m2) Số lỗ ống: nlỗ, Chọn lỗ Vậy ống có lỗ Tính đường kính ống thu bùn Chọn vận tốc 0,3 m/s Đường kính ống thu bùn trung tâm: D(m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính 90 mm để thu bùn SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 66 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm  Tính bơm bùn - Lưu lượng bùn xả 2h: Q bùn(m3/h) - Công suất bơm: NKW = 0.1HP Chọn bơm bùn có công suất 0.5 HP để thu bùn  Tính máng thu nước Máng thu nước thiết kế máng thu đặt bể chạy dọc theo chiều dài bể - Máng cưa gồm nhiều cưa hình chữ v Vận tốc nước chảy máng: 0.6 – 0.7 m/s Chọn V = 0.6 m/s Diện tích mặt cắt ướt máng: Am2  Chiều ngang máng: 0.2 m Chiều cao máng : 0.1 m Chiều cao cưa : 60 mm Dài đoạn vác đỉnh cưa : 40 mm Chiều cao cưa : 260 mm Khe dịch chuyển cách : 450 mm Bề rộng khe : 12 mm Chiều cao : 150 mm Chọn ống dẫn nước sang bể MBBR ống nhựa uPVC 114 mm Hiệu suất xử lý bể UASB Chọn hiệu khử COD sau qua bể UASB = 75% + Hàm lượng COD nước thải khỏi bể UASB: COD = CODv x (1- e) = 825 x (1 – 0.75) = 206 (mg/l) Chọn hiệu khử BOD5 sau qua bể UASB 80% + Hàm lượng BOD5 nước thải khỏi bể UASB là: BOD5 = BOD5v x (1 – e) = 547 x (1 – 0.8) = 109.4 (mg/l) Chọn hiệu khử SS sau qua bể UASB 5% + Hàm lượng SS nước thải khỏi bể UASB là: SS = SSv x (1 – e) = 186 x (1 – 0.05) = 177 (mg/l) - Tính toán lượng chất dinh dưỡng cần thiết cho be UASB: + Lượng COD khử = 787 (mg/l)  Lượng TNK tiêu thụ là: TNK (mg/l) SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 67 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm  Lượng P tiêu thụ là: P = (mg/l) Bảng 4.5 Thông số thiết kế bể UASB STT Thông số thiết kế Kí hiệu Số liệu dùng thiết kế Đơn vị Chiều dài L m Chiều rộng B m Chiều cao tổng cộng H m Thời gian lưu t h Thể tích thực W 84 m3 Chiều dài chắn khí l1 m Chiều dài chắn khí l2 m Bề rộng chắn khí b1 130 mm Bề rộng chắn khí b2 2480 mm 335 mm 65 mm 10 bh Chiều rộng hướng dòng d 11 Đường kính ống dẫn nước trung tâm 12 Đường kính ống dẫn nước phân phối dpp 34 mm 14 Đường kính ống thu khí Dkhí 12 mm 15 Đường kính ống thu bùn trung tâm Db 90 mm 16 Đường kính ống thu bùn nhánh db 60 mm 4.2.3 Bể MBBR: SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 68 Dtt Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm MBBR công nghệ kết hợp điều kiện thuận lợi trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí bể lọc sinh học.Bể MBBR hoạt động giống trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí.Bể MBBR không cần trình tuần hoàn bùn giống phương pháp xử lý màng biofin khác Thông số thiết kế Lưu lượng đầu vào nước thải : Q = 300 (m3/ngày) Lượng BOD5 đầu vào bể MBBR : 109.4 (mg/l) Lượng COD đầu vào bể MBBR : 263(mg/l) Lượng SS đầu vào bể MBBR 177 (mg/l) Tổng photpho 15 (mg/l) Tổng Nito 55 (mg/l) Tỷ số f = BOD/COD = 109.4/263 = 0,5 Nước thải xử lý xong đạt BOD5 = 50 (mg/l) Hàm lượng cặn lơ lửng nước thải cần đạt sau xử lý: Css = 100 (mg/l) Thông số vận hành Nồng độ bùn hoạt tính bể : X = 3000 (mg/l) (cặn bay hơi) Độ tro cặn : 0.3, nồng độ cặn lơ lửng đáy bể lắng 10000 (mg/l) Thời gian lưu bùn ( tuổi cặn θc = – 15 ngày), chọn θc = 12 ngày Chế độ xáo trộn hoàn toàn Giá trị thông số động học : γ – Hệ số sản lượng bùn, γ = 0.4 – 0.8 mg VSS/mgBOD Chọn γ = 0.6 mg/VSS/mgBOD + Độ tro cặn hữu lơ lửng khỏi bể Z = 0.3 + Giả sử chất lơ lửng nước thải đầu chất rắn sinh học, có 70% chất dễ bay 50% chất phân hủy sinh học + Hệ số phân hủy nội bào : Kd = 0.055 ngày-1 - Nồng độ BOD nước thải đầu ra:  + + + + + + + + +  + + + + + BODra = BOD hòa tan nước thải đầu + BOD chất lơ lửng đầu ra: Với BOD chất lơ lửng đầu tính sau: Phần có khả phân hủy sinh học chất rắn sinh học đầu là: 0,5 x 100 = 50 mg/l; - BOD hoàn toàn chất rắn có khả phân hủy sinh học đầu là: 50 x 1.42 mgO tiêu thụ/mgtế bào bị oxy hóa = 71 mg/l  BOD5 chất rắn lơ lửng đầu là: 71 mg/l x 0.68 = 48 mg/l BOD hòa tan nước thải đầu : - 50mg/l = BODht + 48 mg/l  BODht = 50mg/l – 48 mg/l = (mg/l) - Hiệu xử lý tính theo BOD5 hòa tan: EBODht SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 69 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm Hiệu xử lý tính theo BOD tổng cộng: EBODtc = Đường kính dẫn nước vào bể: D(m) - Chọn ống nhựa uPVC có đường kính 90 mm Với: v: Vận tốc nước ống chênh lệch cao độ, chọn V = 0.6 (m/s)  Kích thước bể MBBR - Thể tích phản ứng bể MBBR xây dựng theo công thức sau: W (m3) Trong đó: + + + - Q : lưu lượng nước thải, Q = 300 (m3/ngày) : BOD5 nước thải dẫn vào bể aeroten, = 109.4 (mg/l) : BOD5 hòa tan nước thải khỏi bể aeroten, Lt = mg/l Thể tích giá thể bể MBBR xác định theo công thức Wgt Trong đó: LTN : Tổng thể tích tổng nito cần nitrat hóa, LTN = α x TKN x Q, chọn α = 0.8 TKN : Tổng nito nước thải vào hệ thống xử lý sinh học, g/m 3, 55 mg/l Q : Lưu lượng nước thải, 12.5m3/h + r : tốc độ nitrat không đổi lớp tiếp xúc, chọn r = 62.5 mg/l lớp tiếp xúc + Mp : Thể tích lớp vật liệu tiếp xúc bể chiếm từ 25 – 50%, chọn M p = 45% + + + Wgt) Vậy thể tích bể MBBR W = Wpu + Wgt = 46.5 + 19.5 = 66 (m3) Chọn chiều cao hữu ích bể : Hi = 3.5m , hbv = 0.5m => H = 4.0m  Diện tích mặt bể: Fm2 Chọn kích thước bể : L x B= x (m) - Thời gian lưu nước bể: θ(ngày) x 24h = 5.3 - Tốc độ tăng trưởng bùn tính theo công thức: Yb SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 70 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm - Lượng bùn hoạt tính sinh ngày: Px = Yb x Q x (S0 – S) = 0.36 x 300 x (109.4 – 2) = 11600 (g/ngày) = 11.6 (kg/ngày) - Tổng cặn lơ lửng sinh theo độ tro cặn Z = 0.3 Pxl(kg/ngày) - Lượng cặn dư ngày phải xả đi: Pxả(kg/ngày) - Lưu lượng xả bùn Q xả theo công thức sau: θc ( Theo giáo trình tính toán thiết kế công trình XLNT – Trịnh Xuân Lai) Trong đó: + Qra : Lưu lượng nước xử lý khỏi bể lắng, Qra = 300 m3/ngày ( Theo giáo trình tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Trong đó: + + + + + +  - Qra : Lưu lượng nước xử lý khỏi bể lắng, Qra = 300 (m3/ngày) Xra : Nồng độ bùn hoạt tính nước khỏi bể lắng 1, Xra = 50 x 0.7 = 35 (mg/l) Q xả : Lưu lượng bùn xả (m3/ngày) XT : Nồng độ bùn hoạt tính lưu lượng bùn xả ra, XT = 0.7 x 10000 = 7000 (mg/l) WT : Thể tích bể MBBR, W = 43 (m3) X : Nồng độ bùn hoạt tính bể MBBR, X = 3000 (mg/l) Q xả(m3/ngày) Thời gian tích lũy cặn không xả cặn ban đầu: T(ngày), chọn T = 18 ngày - Sau hệ thống hoạt động ổn định lượng bùn hữu xả ngày là: B = Q xả x 10000 (g/m3) = 0.86 x 10000 = 8600 (g/ngày) = 8.6 (kg/ngày) - Trong cặn bay : B’ = 0.7 x 8.6 = 6.02 (kg/ngày) Cặn bay nước xử lý khỏi bể: B” = 300 x 35 x 10-3 = 10.5 (kg/ngày)  Tổng cặn hữu sinh B’ + B” = 6.02 + 10.5 = 16.52 (kg/ngày) gần Px SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 71 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm - Tỷ số (kg/kg.ngày) Thỏa điều kiện tỷ lệ F/M = 0.2 – 0.6 (kg/kg.ngày)  Xác định lượng oxy cấp cho bể aeroten theo BOD20 Khối lượng BOD20 cần xử lý ngày là: Tính lượng oxy yêu cầu theo công thức: Tính thể tích không khí theo yêu cầu: Giả sử hiệu vận chuyển oxy thiết bị thổi khí 8%, hệ số an toàn sử dụng thiết kế thực tế Lượng không khí yêu cầu theo lý thuyết (giả sử không khí chứa 23,2% O theo trọng lượng trọng lượng riêng không khí 20oC 0,0118 kN/m3 = 1.18 kg/m3) là: Lượng không khí yêu cầu với hiệu vận chuyển 8% bằng: Lượng không khí thiết kế để chọn máy nén khí là: x = m3/phút = 0.03 m3/s Áp lực công suất hệ thống nén khí: Khi phân phối vào bể ống khoan lỗ đặt dọc theo hành lang, vận tốc khí khỏi lỗ từ – 10 m/s Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định theo công thức: Trong đó: hd – Tổn thất áp lực ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m); hc – Tổn thất cục (m); hf – Tổn thất qua thiết bị phân phối (m); H – Chiều sâu hữu ích bể, H = 4m Tổng tổn thất hd hc thường không vượt 0,4m; tổn thất hf không 0,5m Do áp lực cần thiết là: Hct = 0.4 + 0.5 + = 4.9m SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 72 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm Áp lực không khí là: Công suất máy nén khí: Trong đó: q – Lưu lượng không khí, q = 0.725 m3/s; η – Hiệu suất máy nén khí, η = 0.7 – 0.9 Chọn η = 0.8 Hệ thống phân phối khí Lượng không khí thổi vào bể Aeroten 1h Qkhí = (m3/phút) = (120 m3/h) Sử dụng hệ thống phân phối khí tạo kiểu dàn ống phân phối khí Chọn phương pháp phân phối khí đĩa thổi khí SSI – USA, mã sản phẩm: AFD 350 (12’’) có diện tích hoạt động bề mặt 0.065 (m2), lưu lượng khí cung cấp nằm khoảng 4.2 – 8.3 (m 3/h.cái) nên chọn r = (m3/h.cái) Vậy số đĩa cần để khuếch tán khí là: Hệ thống phân phối khí thiết kế gồm ống chính, ống nhánh, 15 đĩa thổi khí Bố trí ống dẫn khí theo chiều dài bể, nằm thành bể SBR Bố trí ống nhánh theo chiều rộng bể, khoảng cách ống nhánh 6/5 = 0.9 (m), khoảng cách ống gần thành bể với thành bể 1.2/2 = 0.6 (m) Trên ống nhánh bố trí đĩa thổi khí, khoảng cách đĩa 8/5 = 1.6 (m), khoảng cách đĩa gần thành bể 0.1 (m) Đường kính ống dẫn khí (10 – 40 m/s) Chọn vchính = 15 (m/s) (Điều 6.40 – TCXD 51 – 2008) Chọn ống dẫn khí ống thép có D = 50 (mm) Lượng khí qua ống nhánh: Đường kính ống dẫn khí nhánh: chọn vnhánh = 12 (m/s) Chọn ống dẫn khí nhánh ống thép có d = 34 (mm) SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 73 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm Ống dẫn khí đặt cách đáy bể 15 (cm) bệ đỡ bê tông Bảng 4.7 Các thông số thiết kế bể MBBR ST T Thông số thiết kế Ký hiệu Số liệu dùng thiết kế Đơn vị Chiều dài bể L m Chiều rộng bể B m Chiều cao tổng cộng H m Thời gian lưu nước t 5.3 Giờ Thể tích bể W 66 m3 Ống dẫn nước vào D 90 mm Ống dẫn nước Dr 90 mm Ống dẫn khí Dchính 50 mm Ống dẫn khí nhánh dnhánh 34 mm 10 Đĩa thổi khí nđĩa 15  Hiệu xử lý bể MBBR - Hàm lượng BOD sau khỏi bể MBBR với hiệu suất xử lý e = 90% BODra = BODvào x (1 – e) = 109.4 x (1-0.9) = 11 (mg/l) - Hàm lượng COD sau khỏi bể MBBR với hiệu suất xử lý e = 85% CODra = CODvào x (1 - e) = 263 x (1 – 0.85) = 40 (mg/l) - Hàm lượng SS sau khỏi bể MBBR với hiệu suất xử lý e = 40% SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 74 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm SSra = SSvào x (1 – e) = 177 x (1 – 0.4) = 106.2 (mg/l) - Hàm lượng Nito sau khỏi bể MBBR với hiệu suất xử lý e = 90% Nra = Nvào x (1 – e) = 55 x (1 – 0.9) = 5.5 (mg/l) - Hàm lượng photpho sau khỏi bể MBBR với hiệu suất xử lý e = 70% Pra = Pvào x (1 – e) = 15 x (1 – 0.7) = 4.5 (mg/l) CHƯƠNG V KẾT LUẬN SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 75 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm Bia ngành có đóng góp quan trong việc phát triển kinh tế nước ta Bên cạnh đem lại nguồn thu lớn vấn đề môi trường ngành cần quan tâm nhiều Công nghệ MBBR xử lý nước thải bia phù hợp với đặc điểm tính chất nguồn thải Nồng độ chất sau xử lý đạt cột B QCVN 40 : 2011/ BTNMT Công nghệ phù hợp với công suất xử lý, giá thành thấp công nghệ khác, vận hành đơn giản, phù hợp với thực tế,… Góp phần quan trọng cho việc xử lý đạt hiệu tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Huệ - Xử Lý Nước Thải – NXB Xây dựng, Hà Nội 1996 SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 76 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân – Xử lý nước thải đô thị công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình – Viện tài nguyên Môi Trường, Tp HCM Nguyễn Văn Phước – Quá trình Thiết bị công nghiệp hóa học tập 13 – Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM PGS TS Hoàng Văn Huệ - Thoát nước – Tập – NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2002 TCXD 51: 2008 – Bộ khoa học công nghệ Trịnh Xuân Lai – Cấp nước – Tập – NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2002 Trịnh Xuân Lai – Tính toán Thiết kế công trình xử lý nước thải NXB Xây Dựng, Hà Nội 2008 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Tài liệu sản xuất ngành bia SVTH: Trần Trọng Tài GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Trinh Trang 77 [...]... Nguyễn Ngọc Trinh Trang 23 Nước thải trước xử lý 6-9,5 150 -300 700-1500 850-1950 15-45 4,9-9,0 ... 22 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm nước lượng nước thấp, Cộng Hoà Liên Bang Đức nước sử dụng nước thải bia sau: Định mức nước. .. 21 Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia có công suất 300 m3/ ngày đêm CHƯƠNG II: CÁC NGUỒN THẢI TỪ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ 2.1 CÁC NGUỒN THẢI... Trang 23 Nước thải trước xử lý 6-9,5 150 -300 700-1500 850-1950 15-45 4,9-9,0