Bài tập lớn môn CNXLNT nhóm 1 thứ 6 tiết 7 (1)

BỘ NÔNG NGHIỆP & PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN KHOA MÔI TRƯỜNG BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia NHÓM 1: Nguyễn Thị Đông K57MTE 576503 (Nhóm trưởng) Đậu Hoàng Anh K57MTE 573614 Vũ Thị Kiều Anh K57MTE 573404 Vi Thị Cin K57MTE 573623 Phạm Ngọc Dũng K57MTB 573404 Trần Ngọc Điệp K57MTB 573407 Nguyễn Văn Bình K56MTB 563693 Bùi Công Cảnh K55MTC 553187 Hoàng Thị Điệp K55MTA 553005 I Tổng quan Tình hình phát triển lĩnh vực nghiên cứu Ở Việt Nam, dòng thức uống có cồn bia tiêu thụ nhiều nhất, chiếm khoảng 89% tổng doanh thu 97% khối lượng So với nước khu vực Thái Lan, Singapore Việt Nam có GDP bình quân đầu người thấp nhiều mức tiêu thụ bia lại cao Năm 2011, Việt Nam tiêu thụ 2,6 tỷ lít, Thái Lan: 1,8 tỷ lít, Singapore: 108 triệu lít Có cầu có cung, người tiêu dùng thỏa mãn, doanh nghiệp bán hàng phát triển sản xuất, nhà nước thu thuế Thế uống bia rượu nhiều gây tác hại nhiều mặt đời sống xã hội: sức khỏe, an ninh trật tự, an toàn giao thông, hạnh phúc gia đình… Theo khảo sát Vinaresearch (được tiến hành tháng 3/2012) thói quen uống bia Việt Nam, có 63,5% nam uống bia, gần gấp đôi nữ Độ tuổi từ 2534 có tỷ lệ uống nhiều (48,6%), tuổi từ 20-24 (34,9%), từ 35 tuổi trở lên (11,6%), uống bia độ tuổi 18-19 (4,8%) Hơn 38,3% người tham gia khảo sát thuộc nhóm tuổi khác có uống bia mức độ trung bình 2,27 lần/tuần Tính chung có 5,1% xác nhận ngày uống bia, chút đến đến lần/tuần (10,4%), dãn từ đến lần/tuần (40,5%) thành phần đụng đến bia có từ đến lần tháng (44,1%) Người Hà Nội thường xuyên uống bia nhất, với 50% người tham gia khảo sát uống bia 2-3 lần tuần tỷ lệ uống bia cao tỉnh thành khác Tại TP HCM tần suất uống bia thấp có 50% trả lời thường xuyên uống 3-4 lần/tháng Tuy vậy, khác biệt rõ mức độ thường xuyên uống bia địa phương khác Tần suất uống bia phân theo nhóm tuổi khu vực thể (BĐ 3) Kinh tế phát triển, đời sống khấm dân số trẻ điều kiện để phát triển ngành rượu bia Theo Quyết định số 2435/QĐ-BCT, ngày 21/5/2009 Bộ Công thương phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành rượu bia - nước giải khát Việt Nam đến 2015, tầm nhìn đến 2025 đến 2010 sản xuất đạt 2,5 tỷ lít bia, 80 triệu lít rượu công nghiệp Đến 2015 sản xuất đạt tỷ lít bia, 188 triệu lít rượu công nghiệp, đến 2025 sản lượng bia tỷ lít 440 triệu lít rượu (Bảng 1, BĐ 4) Mười năm qua, thị trường bia Việt Nam tăng trưởng mạnh năm (từ đến 11%), dự báo từ 2012 đến 2015 mức tăng trưởng lên đến 15% Năm 2001, sản lượng bia Việt Nam 817 triệu lít, đứng thứ 29 giới, đến năm 2011 đạt 2.780 triệu lít, vươn lên vị trí thứ 13 Trong khu vực châu Á, thị trường bia Việt Nam năm 2004 xếp vị trí thứ 8, đứng thứ sau Trung Quốc, Nhật Bản Dự báo năm 2020, Việt Nam tiêu thụ khoảng đến 4,4 tỷ lít bia, bình quân 45 đến 47 lít/người/năm, nhà đầu tư sản xuất bia tăng tốc để đáp ứng nhu cầu thị trường Hiện bình quân đầu người uống 30 lít bia/năm, nhà đầu tư kỳ vọng số tăng lên 60 đến 70 lít bia/năm thời gian tới Việt Nam có 400 nhà máy bia Những tỉnh, thành phố tập trung lực sản xuất bia TP HCM chiếm 23,2% tổng lực sản xuất; TP Hà Nội: 13,44%; TP Hải Phòng: 7,47%; Hà Tây: 6,1%; Tiền Giang: 3,79% (Theo Euromonitor) Các nhà máy bia xây dựng từ lâu có thương hiệu tiếng Halico Sabeco có sản nhãn hàng dân địa phương ưu tiên chọn lựa Bia Hà Nội lựa chọn hàng đầu người Hà Nội (87,8%) bia 333 loại bia uống nhiều TP HCM (92,4%) Còn Heineken, nhãn hàng lựa chọn phổ biến khắp tỉnh thành (Bảng 2, BĐ 5) Lượng tiêu thụ bia lớn sản xuất bia phát triển Sản xuất phát triển kèm theo ảnh hưởng tới môi trường ngày gia tăng chất thải từ sản xuất bia thải môi trường nhiều Một số vấn đề môi trường nước thải có liên quan a) Quy trình sản xuất bia: Sơ đồ quy trình sản xuất bia - Nghiền nguyên liệu + Nghiền Malt: tạo điều kiện thuận lợi cho biến đổi lý, sinh hóa trình đường hóa, nhằm thu chất hòa tan cao Malt nghiền nhỏ theo tỷ lệ vỏ chấu: 20 – 25%, tấm: 45 – 55%, bột: 20 – 30% + Nghiền gạo: nhằm đưa nguyên liệu dạng hạt dạng bột để dễ dàng thấm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn chế biến sau Gạo nguyên liệu mà tinh bột chúng hồ hóa, chưa tác động enzyme Cấu trúc tinh bột chúng cứng, trạng thái chúng khó bị thủy phân, gạo phải nghiền nhỏ tốt, nhằm tách triệt để chất tan tinh bột Malt gạo đưa đến phận nghiền nguyên liệu thành mảnh nhỏ, sau chuyển đến nồi nấu để tạo điều kiện cho trình chuyển hóa nguyên liệu trích ly tối đa chất hòa tan nguyên liệu Sử dụng thiết bị nghiền khô, máy nghiền búa (nghiền gạo), máy nghiền trục (nghiền malt) - Nấu + Hồ hóa đường hóa Nguyên liệu sau say nghiền chuyển vào thiết bị hồ hóa (nồi nấu cháo) đường hóa (nồi nấu malt) cách điều chỉnh hỗn hợp nhiệt độ khác nhờ hệ enzyme thích hợp chuyển hóa chất không hòa tan (tinh bột) thành chất hòa tan dung dịch (đường glucose, maltose, acid amin) Sau đưa qua nồi lọc để tách dịch đường chất hòa tan khỏi bã bia * Hồ hóa: mục đích làm trương nở hoàn toàn nguyên liệu lên tối đa Ở 860C sau thời gian 30 phút tinh bột xem trương nở hoàn toàn, độ nhớt cao, khuấy đảo chậm, dễ bén nồi lượng malt nhỏ nấu Tinh bột hồ hóa thủy phân dễ dàng tinh bột chưa hồ hóa * Đường hóa: giai đoạn quan trọng định hiệu suất nấu Nguyên liệu qua qua giai đoạn hồ hóa – đường hóa với mục đích chuyển tinh bột từ dạng không hòa tan sang dạng hòa tan, sau đưa vào trình đường hóa với malt, tác dụng hệ enzyme malt điều kiện nhiệt độ định môi trường thích hợp, enzyme hoạt động cắt chất cao phân tử thành chất thấp phân tử + Lọc dịch đường: Sau kết thúc trình đường hóa, toàn khối dịch chuyển sang nồi lọc nhằm mục đích tách dịch đường khỏi bã Khi bơm hết malt sang tắt M11, M10, SV14, M11 bấm nút thuận nút nâng tủ điện Để lắng 20 phút bắt đầu lọc dịch đường, mở van xả đáy cho nước đáy nồi lọc đóng lại Lọc hết dịch đầu tiến hành rửa bã Bã rửa lại nước 800 C nồng độ bã hèm 0,5% Lượng bã sử dụng cho chăn nuôi, dịch đường đưa sang nồi nấu hoa + Đun sôi với hoa houblon Dịch đường sau nấu với hoa houblon đun sôi 60 – 90 phút Ở dịch đun sôi với hoa houblon nhiệt độ 100 C, chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol thành phần hoa houblon hòa tan vào dịch đường tạo cho bia có vị đắng, mùi thơm đặc trưng hoa houblon khả giữ bọt cho bia Polyphenol hoa hòa tan vào dịch đường nhiệt độ cao tác dụng với protein cao phân tử tạo phức chất dễ kết lắng làm tăng độ dịch đường ổn định thành phần sinh học bia thành phẩm Mục đích trình nhằm ổn định thành phần dịch đường, tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng hoa houblon, vị đắng, gia tăng nồng độ đường, độ axit, cường độ màu đồng thời trình đun hoa có tác dụng trùng, tiêu diệt vi sinh vật hệ enzyme lại dịch đường + Lắng xoáy Dịch sau nấu đưa qua nồi lắng xoáy để tách cặn hoa trước đưa vào lên men Dịch đường đưa qua thiết bị làm lạnh nhanh, mục đích đưa dịch đường xuống nhiệt độ lên men thích hợp (8–9 C) đồng thời tránh xâm nhập vi sinh vật vào dịch đường dẫn đến bất lợi cho trình lên men Dịch đường bổ sung oxy đến mức độ cần thiết với lượng men giống thích hợp đưa vào tank lên men, trình lên men xảy ra, tác dụng tế bào nấm men bia, dịch đường chuyển hóa thành rượu, CO sản phẩm phụ khác Quá trình nấu sử dụng nhiều lượng dạng nhiệt điện cho việc vận hành thiết bị, nước phục vụ mục đích gia nhiệt đun sôi Quá trình nấu sử dụng nhiều lượng dạng nhiệt điện cho việc vận hành thiết bị, nước phục vụ mục đích gia nhiệt đun sôi - Lên men + Lên men chính: Là giai đoạn đặc trưng tôc độ lên men cao, có thay đổi nhanh chóng thành phần hóa học dịch lên men, tạo nhiều rượu CO Nhiệt độ men lên cao lên men phụ Tùy thuộc phương pháp lên men, nhiệt độ lên khoảng 10-250C Sản phẩm trình bia non Quá trình lên men chia làm giai đoạn: * Giai đoạn đầu: tạo bọt trắng mịn xung quanh bề mặt dịch lên men, giai đoạn nấm men nảy chồi, hàm lượng chất hoà tan giảm khoảng 0.2 đến 0.5% ngày đêm, nhiệt độ tăng khoảng 0.50C, độ Balling khoảng 6.8-7.6%, giai đoạn kéo dài từ đến 1,5 ngày *Giai đoạn thứ hai (giai đoạn tạo bọt thấp): có nhiều bọt tắng đặc, tốc độ giảm chất trích ly khoảng 1.5 đến 1% ngày đêm nhiệt độ tăng đến 1.50C, độ Balling trung bình khoảng 5-6.5% Thời kỳ kéo dài từ đến ngày *Giai đoạn thứ ba (giai đoạn tạo bọt) trình lên men xảy mạnh mẽ nhất, tốc độ tiêu hao chất từ 1-1.5% ngày đêm, nhiệt độ lên men tăng nhanh, phải thường xuyên theo dõi khống chế mức nhiệt độ 0.3% Mức độ bão hào CO2 bia phụ thuộc vào ba yếu tố: nhiệt độ áp suất, thời gian Nhiệt độ: nhiệt độ thấp khả hoà tan CO2 cao + Lên men phụ: Chủ yếu ổn định bia, bão hòa CO2, tạo hương vị ngon cho bia Giai đoạn tiến hành nhiệt độ 0-5 0C, tốc độ lên men thay đổi thành phần hóa học không cao lên men kín Tiến hành thiết bị kín Đối với bia hơi, thời gian lên men phụ khoảng 11-14 ngày Đối với bia chai, thời gian lên men phụ khoảng 15-21 ngày Thời gian không cố định cho tất loại bia tất nhà máy tuỳ theo loại bia hay loại nhà máy, mà người ta quy định thời gian lên men phụ dài hay ngắn khác Trong trình lên men phụ, tuyệt đối không cho oxy xâm nhập vào thùng lên men Nếu hàm lượng oxy có dịch lên men bia 1mg/l bắt đầu gây ảnh hưởng tới trình oxy hoá có hại cho vụ bia Nếu dịch lên men bia hàm lượng sắt đồng mức 0.1-0.2mg/l tăng trình oxy hoá - Hoàn thiện sản phẩm + Chiết chai: Trước chiết chai thường bão hoà CO (nạp gas) CO2 nạo vào trước chai thùng phối trộn Với bia (0 0C) + CO2 (áp suất=4-5kg/cm2) thời gian: 12-14h (lắc khoảng vài giờ) Sau qui trình chiết chai tiến hành Mục đích: Dễ dàng vận chuyển bia đến nhiều nơi với số lượng lớn mà đảm bảo chất lượng, hương vị đặc trưng bia tiêu cảm quan khác * Nguyên tắc: Bia chiết hệ thống kín theo nguyên tắc đẳng áp Bia chứa hệ thống kín, để tránh tiếp xúc bia với không khí, tránh phản ứng oxy hoá- khử làm đục hư bia Bia chứa điều kiện đẳng áp CO2, điều kiện ngược lại bia bị xáo trộn, tạo nhiều bọt tràn gây lãng phí bia, tổn thất CO2 gây trở ngại cho bia đưa vào định mức chai Tiến hành chiết: Quá trình chiết chai tiến hành áp suất dư khí CO nhiệt độ từ 0-10C, hạn chế tiếp xúc bia không khí nhiều tốt Tránh rót bia đầy vỡ chai, bị bật nắp chai trùng Máy dùng để chiết chai vào chai có phận quan trọng vòi chiết Vòi chiết có cấu tạo gồm phận Xilanh phía pittong phía Phần xilanh kết thúc miéng lọc cao su, chai đẩy lên núm cao su ôm chặt lấy cổ chai Pittong hình trụ rỗng dài, phía cuối kết thúc xupap (pittong chuyển động dọc lên xuống theo xilanh nhờ lực nén khí) làm việc đẩy xuống cắm vào chai + Thanh trùng: Bia sau đóng chai hộp phải trùng Mục đích trình diệt tế bào men vi sinh vật chai, lon đảm bảo thời gian qui định Yêu cầu: Bia hấp xong phải có độ hấp tốt, chai bia phải kín bóng * Nguyên lý: dùng nhiệt (>620C) thời gian giữ nhiệt tối đa 15 phút kết hợp với chất nhựa hoa bia độ pH thấp bia để diệt hết vi sinh vật chất men sót lại bia lọc chiết Tiến hành trùng: Bia từa máy giập nút chai đưa qua phận vòi phun, làm bia dính chai đem trùng *Chế độ trùng bia diễn giai đoạn: - Giai đoạn 1: Nâng nhiệt độ lêrn 550C giữ nhiệt độ vòng 10 phút - Giai đoạn 2: Nâng nhiệt độ lên 650C giữ vòng 10 phút Thời gian lưu bể t = = = 9,6 (h) Chọn h = 5m, hbv= 0,5m Chiều cao xây dựng H = h + hbv = 5,5(m) Diện tích mặt cắt ngang: F = B x L = = = 31,4 (m2) Chọn chiều rộng bể B=4,5 m, chiều dài bể L= m Thể tích thực xây dựng: V= B x L x H= 4,5 x x 5,5 =173 (m3) Bảng thống kê thiết kế bể điều hòa STT d) Tên thông số Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thời gian lưu nước Tính toán bể UASB Đơn vị M m m Giờ Số liệu thiết kế 4,5 5,5 9,6 Giả sử, sau qua công trình xử lý trước đó, hàm lượng COD giảm 30%; BOD5 giảm 25%; hàm lượng SS giảm 70% Thiết kế bể UASB với công suất 2400 m3/ngày đêm, nhiệt độ 30oC Ta có thông số đầu vào bể UASB: Thông số Đầu vào hệ thống xử lý(mg/l) Đầu vào bể UASB(mg/l) BOD5 768 576 COD 1280 896 SS 180 54 N 40 40 P 15 15 Giả sử, qua bể UASB, hiệu suất khử COD 75%, hiệu suất khử BOD5 80%, hiệu suất khử N 25% hiệu suất khử P 50% Ta có thông số đầu bể UASB là: Thông số BOD5 COD N P Đầu vào bể UASB(mg/l) 576 896 40 15 Đầu bể UASB(mg/l) 115,2 224 10 7,5 • Thể tích lý thuyết bể UASB xác định theo công thức : Vn = Q × (So - S) L org Trong đó: +Vn thể tích xử lý hiệu bể, m3 +Q lưu lượng dòng vào: Q= 2400 m3/ngày +Lorg tải trọng khối chất hữu cơ, kgCOD/m3 ngày Tra bảng Lorg = kg COD/m3.ngày +So tải lượng COD đầu vào: So = 0,896 kg COD/ m3 +S tải lượng COD đầu ra: S = 0,224 kg COD/ m3  Vn = 2400 × (0,896 − 0,224) = 201,6 (m3 ) • Tổng thể tích lỏng bể UASB xác định theo công thức: VL = Trong đó: + VL tổng thể tích lỏng bể UASB, m3 +Vn thể tích xử lý hiệu quả, m3 +E hệ số hiệu quả, chọn E = 0,8 201,6  VL = 0,8 = 252 (m3) • Diện ích tích mặt cắt ngang bể UASB xác định theo công thức : A= Trong đó:+Q lưu lượng dòng: Q= 100 m3/h +v vận tốc dòng ngược, m/h xác định theo bảng sau : Dạng nước thải Vận tốc dòng (m3/h) Chiều cao bể phản ứng (m) Khoảng gía trị Gần 100% COD hòa tan 1-3 Có phần COD hòa tan - 1,25 Nước thải sinh hoạt 0,8 – + v vận tốc dòng ngược, chọn v = 1,1 m/h Giá trị ưu tiên 1,5 0,7 Khoảng gía trị – 10 3–7 -5 Giá trị ưu tiên 100  A = 1,1 = 90,9 (m2) Chọn xây bể có dạng trụ vuông có cạnh a : A = a2  a = = = 9,5(m) • Chiều cao lớp nước bể UASB tính theo công thức: HL = Trong đó: +HL chiều cao lớp nước bể UASB (m) +VL thể tích phần lỏng bể phản ứng: VL = 252 m3 +A diện tích mặt cắt ngang bể A= 90,9 m2 252 HL = 90,9 =2,8 (m) • Chiều cao tổng thể bể UASB xác định theo công thức : HT = HL + HG Trong đó: +HL = 2,8 m +Mỗi phễu thu khí có chiều cao HG = 2m bao gồm: chiều cao bảo vệ 0,5 m chiều cao mực nước phần lắng 1,5 m  HT = 2,8 + = 4,8 (m) • Tính toán thời gian lưu nước: Thế tích công tác: Vct = Hct×A = (2,8+1,5) 9,52 = 388,075 (m3) Thể tích xây dựng: V = A×HT = 9,52 4,8 = 433,2 (m3) Thời gian lưu nước: t = = 388,075 100 = (giờ) • Tính toán lượng bùn sinh ra: Thời gian lưu bùn bể UASB khoảng 60 - 100 ngày tùy theo tính chất hữu có nước thải Do nước thải nhà máy bia loại dễ phân hủy nên chọn thời gian lưu bùn thấp, chọn thời gian lưu T = 60 ngày Lượng bùn sinh bể UASB hay hệ số sản lượng tế bào có giá trị khoảng (0,05 – 0,1) kgVSS/kgCOD) Chọn hệ số sản lượng tế bào: Y = 0,07 kg VSS/kg COD loại bỏ Lượng sinh khối sinh ngày Mb =Y × Q ×(SO - S) Trong đó: +Mb lượng sinh khối sinh ngày, kgVSS/kg +Y: hệ số sản lượng tế bào: Y = 0,07 kg VSS/kg COD loại bỏ +Q lưu lượng dòng vào: Q = 2400 m3/ngày +So tải lượng COD đầu vào: So= 0,896 kg COD/m3 + S tải lượng COD đầu ra: S = 0,224 kgCOD/m3  Mb = 0,07 × 2400 × (0,896 - 0,224)= 112,896 (kgVSS/ngày)  Theo sách “Anaerobic Sewage Treatment” m bùn tương ứng với 260 kgVSS Mb  Qbùn = 90,9 = = 0,434 (m3/ngày )  Thể tích bùn sinh tháng là:  Vbùn/1 tháng = 0,434 30 = 13(m3 )  Thời gian lưu bùn chọn :  T = 60 (ngày ) = tháng  Thể tích bùn sinh chọn tháng :  Vbùn = 13 = 26 (m3) Các thông số thiết kế bể UASB STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế Chiều cao m 4,8 9,5 Cạnh m Thể tích xây dựng m3 433,2 Thời gian lưu nước t h Thời gian lưu bùn T ngày 60 Lượng bùn xả sau T m3 26 e) Tính toán bể MBBR: + Q = 2400m3/ngày + BOD5vào= 115,2mg/l + CODvào = 224mg/l Giả sử làm lượng N, P chất dinh dưỡng vi lượng đủ cho vi sinh vật phát triển Giả sử chất rắn lơ lửng nước thải đầu chứa 70% chất dễ phân hủy sinh học Theo giáo trình xử lý nước thải khu công nghiệp đô thị – tính toán thiết kế công trình” (Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng), áp dụng thông số MBBR xáo trộn hoàn toàn sau: + Nồng độ VSS bùn hoạt tính bể MBBR: X = 3000mg/l + MLVSS: MLSS = 0,7 + Thời gian lưu bùn: θc = – 15 ngày + Tải trọng thể tích: 0,8 – 1,92( kg BOD5/m3.ngày) + BOD5: BOD20 = 0,68 + Nồng độ VSS bùn hoạt tính tuần hoàn: 7000mg/l Thông số động học tham khảo Thông số Đơn vị K GbsCOD/gVSS.ngày -10 Ks mg/l BOD mg/l bsCOD Y mgVSS/mgBOD mgVSS/mgbsCOD Kd gVSS/gVSS.ngày - Chọn BOD5(ra) = 30mg/l, SSra = 30mg/l Dãy giá trị 25 – 100 10 – 60 0,4 – 0,8 0,3 – 0,6 0,16 – 0,25 Trung bình 60 40 0,6 0,4 0,1 * Xác định BOD5 nước thải đầu vào bể MBBR BOD5(vào) = 115,2 mg/l BOD5(ra) = 30 mg/l * Tính BOD5 hòa tan nước thải đầu BOD5(ra) = BOD5 hòa tan từ bể MBBR + BOD5 chứa cặn lắng lơ lửng đầu Phần có khả phân hủy sinh học chất rắn sinh học đầu ra: 0.7 × 30 = 21(mg/l) BOD hoàn toàn chất rắn có khả phân hủy sinh học đầu ra: 21×1,42mg O2tiêu thụ/mg tế bào bị oxy = 29,82(mg/l) BOD5 chất rắn lơ lửng đầu ra: 29,82 × 0,68 = 20,3( mg/l) BOD5 hòa tan nước đầu ra: S = 30 – 20,3 = 9,7 (mg/l) * Xác định hiệu xử lý E: Hiệu xử lý BOD5 hòa tan: E= Hiệu xử lý tổng cộng: Etc * Xác định thể tích bể MBBR V= Trong đó: Q lưu lượng thiết kế, m3/ ngày Y hệ số sản sinh lượng bùn, chọn Y = 0,5 mgVSS/mgBOD θc thời gian lưu bùn, Chọn θc = 10 ngày X: hàm lượng bùn hoạt tính bể, mg/l Kd: hệ số phân hủy nội bào, ngày-1 Chọn Kd = 0,05 ngày-1  = 281 m3 V= * Xác định kích thước bể MBBR  Chọn chiều cao chứa nước bể h = 4m, chiều cao bảo vệ hbv= 0,5 m  Chiều cao bể: H = h + hbv = + 0,5 =4,5 m  Diện tích bề mặt bể: F = = = 70,25 m2  Tỉ số rộng: sâu = 1,75 :  Chiều rộng bể là: R = 1,75 × = 7m  Chiều dài bể L: L = = = 10 m  Vậy kích thước bể là: L×R×H = 10 m × 7m × 4,5m=315m3 * Tính toán lưu lượng bùn dư thải bỏ ngày  Tốc độ tăng trưởng bùn : Yb =  Lượng bùn hoạt tính sinh khử BOD5 (MLVSS) Px (VSS) = Yb × Q ×(S0 – S)= 0,333 × 2400 × 10-3×(115,2 –9,7) = 84,3( kgVSS/ngày)  Tổng lượng bùn sinh ra(theo SS): →MLSS = Px(SS) =  kgSS/ngày Lượng bùn dư thải bỏ = Tổng lượng bùn sinh – Lượng SS lại dòng = 120 – 2400 × 30 × 10-3 = 48(kgSS/ngày) * Xác định lưu lượng bùn thải Qwa  θc = ⇒ Qwa = Trong đó: X: Hàm lượng bùn hoạt tính bể MBBR, X = 3000mg/l θc: Thời gian lưu bùn θc = 10 ngày Qe: Lưu lượng nước đưa từ bể lắng ( lượng nước thải khỏi hệ thống ) Xem lượng nước thất thoát tuần hoàn bùn không đáng kể nên Qe = Q =2400m3 /ngày Xe: Nồng độ bùn nước thải đầu hệ thống Xe = 0.7 × SSra = 0.7 × 30 = 21 mg/l Xr: Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn Xr = 7000mg/l ⇒ Qwa = = 4,84(m3/ngày) * Xác định thời gian lưu nước bể MBBR θc = * Xác định lượng oxy cần cung cấp cho bể MBBR Lượng oxy yêu cầu trình xử lý xác định theo công thức: KgO2/d = Q( S o − S ) -1,42Px 1000 f Trong đó: f: hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20: f =0.68 Px lượng bùn sinh ngày: Px = 84,3kgVSS/ngày  KgO2/d = 2400 × (115,2 − 9,7) - (1,42 × 84,3) = 252,65 (kg/ngày) 1000 × 0,68 Các thông số thiết kế bể MBBR STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế Chiều cao M 4,5 Chiều dài M 10 Chiều rộng M Thời gian lưu nước H 2,88 Lượng bùn thải bỏ m3/ngày 4,84 Lượng oxy cần cung cấp kg/ngày 252,65 f) Tính toán bể lắng bùn: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng bùn thể bảng sau: Loai xử lý Tải trọng m3/m2.ngày bề mặt Tải trọng bùn, kg/m2.h Chiều sâu tổng cộng, m Bùn Trung bình Lớn hoạt 16 – 32 40 – 48 Trung bình Lớn 3.9 – 5.8 9.7 3.7 – 6.0 tính Bùn hoạt 16 – 32 40 – 48 4.9 – 6.8 9.7 3.7 – 6.0 tính oxygen Aroten tăng – 16 24 - 32 0.98 – 4.9 6.8 3.7 – 6.0 cường Lọc sinh 16 – 24 40 – 48 2.9 – 4.9 7.8 3.0 – 4.5 3.9 – 5.8 2.9 – 4.9 9.7 7.8 3.0 – 4.5 3.0– 4.5 học Xử lý BOD 16 - 32 40 – 48 Nitrat hóa 16 - 24 32 - 40  Xác định hích thước bể lắng: - Chọn tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình cho bùn hoạt tính 25m3/m2.ngày • Diện tích bề mặt lắng ứng với lưu lượng trung bình: AL = = 96 (m2) = Trong đó: QTB : lưu lượng trung bình ngày, m3/ngày LA: tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, m3/m2.ngày - Chọn tải trọng chất rắn LS = kg/m2.h • Diện tích bề mặt lắng tính theo tải trọng bùn là: AS = = 150 (m2) = Trong đó: Qtb: lưu lượng trung bình ngày, m3/ngày Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày LS: tải trọng bùn, kgSS/m2/ngày S: nồng độ cặn aerotank (tính theo SS) S= = = 4286 (mgSS/l) Do AS>AL, diện tích bề mặt theo tải trọng bùn diện tích tính toán • Đường kính bể lắng: D = = = 14 (m) • Đường kính ống trung tâm: d = 0,25D = 0,25×14 = 3,5(m) Chọn: Chiều sâu hữu ích bể lắng H = 3,5m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 1,3m Chiều cao an toàn hbv = 0,5m  Vậy chiều cao tổng cộng bể lắng : Htc = H + hb + hbv= 3,5 +1,3 +0,5 = 5,3m • Chiều cao ống trung tâm: h = 0,6H = 0,6×3,5 = 2,1 (m)  Vậy kích thước bể lắng : D×H = 14m ×5,3m=74,2m2 * Xác định thời gian lưu nước thời gian lưu bùn bể lắng • Thể tích phần lắng: VL = (D2 – d2) × H = (142 – 3,52) ×3,5 = 505 (m3) • Thời gian lưu nước bể: t= = = 2,89 (h) • Thể tích phần chứa bùn: Vb = AS × hb = 150× 1,3 = 195 (m3) • Thời gian lưu trữ bùn bể: tb = = = 0,108 (ngày) = 2,59 (h) * Tính toán máng tràn Máng thu nước đặt vòng tròn có đường kính 0,8 đường kính bể Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0,8D = 0,8 14 = 11,2 (m) Chiều dài máng thu nước L = π Dmáng = 3,14 = 35,168 (m) Các thông số thiết kế bể lắng STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế Chiều cao bể m 5,3 Đường kính bể m 14 Chiều cao ống trung tâm m 2,1 Đường kính ống trung tâm m 3,5 Đường kính máng thu nước m 11,2 Chiều dài máng thu nước m 35,168 Thời gian lưu nước h 2,89 Thời gian lưu bùn h 2,59 IV Kết luận: Ngày nhu cầu nước giải khát tăng cao buộc nhà 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 hệ thống xử lí nước thải thải nước thải nhà máy gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Vì vấn đề tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải nhà máy sản xuất bia rượu vấn đề đặt trình phát triển ngành sản xuất bia, vấn đề xây dựng hệ thống xử lí nước thải nhà máy bia xem quan trọng Khi thiết kế hệ thống cần ý đến hiệu xử lí qua bể cho hiệu xử lí cao chi phí khả vận hành phải phù hợp với nhà máy, đặc biệt điều kiện kinh tế Ngoài ra, hệ thống vào hoạt động cần ý số điểm sau: - Hệ thống xử lý nước thải cần có cán kĩ thuật vận hành - Yêu cầu công nhân không xả rác vào hệ thống - Thường xuyên vệ sinh, bảo trì bảo dưỡng định kì máy móc, thiết bị - Đầu tư trang thiết bị cho phòng thí nghiệm - Khi điều kiện cho phép lắp đặt thêm điều kiển tự động để tăng hiệu quản lý, vận hành dự báo cố cho hệ thống TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Xuân Lai, tập 2, xử lí nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, NXB Khoa học kĩ thuật http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-tinh-toan-va-thiet-ke-he-thong-xu-ly-nuocthai-nha-may-bia-bang-phuong-phap-sinh-hoc-luu-luong-2000-m3ngaydem-9235/ http://tailieu.vn/doc/do-an-tinh-toan-va-thiet-ke-he-thong-xu-ly-nuoc-thainha-may-bia-bang-phuong-phap-sinh-hoc-luu-luong-1601056.html http://www.quantracmoitruong.org/xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia http://kiemtailieu.com/ky-thuat-cong-nghe/tai-lieu/bao-cao-thuc-tap-de-taicong-nghe-xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia/12.html http://kiemtailieu.com/ky-thuat-cong-nghe/tai-lieu/bao-cao-thuc-tap-de-taicong-nghe-xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia/7.html http://xulynuoc.net/thuvien/Cong%20nghe/Xu%20ly%20nuoc%20thai/Xu %20ly%20nuoc%20thai%20bia.pdf [...]... bơm ra Qtb (m3) (m3) (m3) 1 90 90 10 0 2 12 0 210 200 3 78 288 300 4 93 3 81 400 5 10 6 4 87 500 6 58 545 60 0 7 62 60 7 700 8 94 7 01 800 9 12 4 825 900 10 11 0 935 10 00 11 96 10 31 110 0 12 13 2 11 63 12 00 13 99 12 62 13 00 14 13 0 13 92 14 00 15 12 7 15 19 15 00 16 96 16 15 16 00 17 88 17 03 17 00 18 10 4 18 07 18 00 19 97 19 04 19 00 20 83 19 87 2000 21 96 2083 210 0 22 11 7 2200 2200 23 13 0 2330 2300 24 12 8 2458 2400 ( Giả sử với... (-58)= 15 7( m3) 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 Q thay đổi (m3) 10 -10 12 19 13 55 93 99 75 65 69 37 38 8 -19 -15 -3 -7 -4 13 17 0 -30 -58 Thời gian lưu của bể là t = = = 9 ,6 (h) Chọn h = 5m, hbv= 0,5m Chiều cao xây dựng H = h + hbv = 5,5(m) Diện tích mặt cắt ngang: F = B x L = = = 31, 4 (m2) Chọn chiều rộng bể B=4,5 m, chiều dài bể L= 7 m... b: chiều rộng khe hở giữa các thanh là: 16 mm = 0, 0 16 m h1: chiều sâu lớp nước qua song chắn: 0,2m Vs : tốc độ nước qua song chắn với Qmax là 0,9 m/s  n= = 14 ,6 15 (khe hở)  Số thanh chắn rác là: n – 1 = 15 – 1 = 14 ( thanh) • Chiều rộng tổng cộng của song chắn rác là: Bs = b×n + S(n - 1) S: bề rộng mỗi thanh chắn, chọn S = 0,008m  Bs = 0, 0 16 .15 + 0,008.( 15 – 1) = 0,352 (m) • Độ giảm cột nước song... hệ thống xử lý(mg/l) Đầu vào bể UASB(mg/l) BOD5 76 8 5 76 COD 12 80 8 96 SS 18 0 54 N 40 40 P 15 15 Giả sử, khi đi qua bể UASB, hiệu suất khử COD là 75 %, hiệu suất khử BOD5 là 80%, hiệu suất khử N là 25% hiệu suất khử P là 50% Ta có các thông số đầu ra bể UASB là: Thông số BOD5 COD N P Đầu vào bể UASB(mg/l) 5 76 8 96 40 15 Đầu ra bể UASB(mg/l) 11 5,2 224 10 7, 5 ... các thanh Qmax n= b.h1 v s Trong đó: Qmax: lưu lượng nước thải tối đa là :15 0 m3/h = 0,042 m3/s b: chiều rộng khe hở giữa các thanh là: b=3mm = 0,003m h1: chiều sâu lớp nước qua song chắn: hl= 0,2m Vs : tốc độ nước qua song chắn với Qmax là 0,9 m/s  n= = 77 ,8 78 (khe hở)  Số thanh chắn rác là: n – 1 = 78 – 1 = 77 ( thanh) • Chiều rộng tổng cộng của song chắn rác là: Bs = b×n + S(n - 1) S: bề rộng mỗi... xử lý đạt tiêu chuẩn loại B, TCVN 5945 – 2005 và được xả ra rạch Bàu Cát Bảng 3.3: Thông số nước thải nhà máy bia Việt Nam STT 1 2 3 4 5 6 7 Thông số pH Nhiệt độ TSS COD BOD5 N tổng P tổng Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Thông số nước thải 5 – 11 36 – 40 378 17 12 78 0 10 .5 3.95 (Nguồn: Phòng lab – nhà máy bia Việt Nam) Nước thải Lưới lọc thô Hố bơm chìm Thiết bị lọc rác tinh Khuấy trộn Hoá chất... Sản phẩm chính: bia và nước giải khát từ malt không cồn Tổng công suất sản phẩm là 67 5.250hl/năm (1hl = 10 00 lit) Thành phần, tính chất nước thải sản xuất bia: - Lượng nước cấp cho 10 00 lít bia: 4 - 8m3 - Nước thải tính từ sản xuất 10 00 lit bia: 2,5 - 6 m3 - Tải trọng BOD5: 3 - 6kg /10 00 lít bia - Tỷ lệ BOD5/COD: 0.55 - 0 .7 • Bảng đặc trưng nước thải của công ty Sabmiller So sánh kết quả phân tích nước... bình giây: Qtbs = = 10 0 m3/h = Lưu lượng nước thải tính theo giờ lớn nhất: Qhmax = Qtbh = 0,028 m3/s Kh Trong đó Kh là hệ số vượt tải, (K = 1, 5- 3,5), chọn K= 1, 5 (Giáo trình Xử lý nước thải – Th.S Lâm Vĩnh Sơn) Vậy Qhmax = 10 0 x 1, 5 = 15 0 m3/h a) Tính toán song chắn rác  Song chắn rác thô • Số khe hở giữa các thanh: n= Qmax b.h1 v s Trong đó: Qmax: lưu lượng nước thải tối đa là: 15 0 m3/h = 0,042 m3/s... Nam, để sản xuất 1. 000 lít bia, sẽ thải ra khoảng 2 kg chất rắn lơ lửng, 10 kg BOD 5, pH dao động trong khoảng 5,8 - 8 Cá biệt, tại một số địa phương, hàm lượng chất ô nhiễm ở mức cao: BOD5 17 00- 270 0mg/l; COD 3500-4000mg/l, SS 250-350mg/l, PO4 3- 20-40mg/l, N-NH3 12 -15 mg/l Ngoài ra, trong bã bia còn chứa một lượng lớn chất hữu cơ, khi lẫn vào nước thải sẽ gây ra ô nhiễm ở mức độ cao Bảng 1: Tính chất... máy ép bùn băng tải để đạt được hàm lượng rắn khoảng 16 - 18 % Bùn được đóng bao làm phân bón hoặc chôn lấp 3 Tính toán một số module trong hệ thống Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty TNHH Sabmiller Việt Nam  Các chỉ tiêu BOD5 = 76 8 mg/l COD = 12 80mg/l Tổng chất rắn lơ lắng lơ lửng SS = 18 0 mg/l Tổng N = 40 mg/l Tổng P = 15 mg/l Coliform = 10 000 mg/l  Lưu lượng tính toán Lưu lượng trung bình