Đồ án Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sản xuất cồn rượu đi từ nguyên liệu tinh bột công suất 20 triệu lítnăm

Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Lời cảm ơn Sau thời gian nghiên cứu luận văn tốt nghiệp, có điều kiên tìm hiểu thực tế ngnh sản xuất cồn, đợc vận dụng kiến thức học áp dụng thực tế cho sản xuất doanh nghiệp Mặc dù gặp nhiều khó khăn nhng nhờ động viên giúp đỡ tân tình thầy cô hỡng dẫn hon thnh nhiệm vụ nghiên cứu Tôi xin chân thnh cảm ơn thầy cô giáo khoa CNSH & MT trờng ĐH Phơng Đông giúp đỡ suốt trình học tập v lm luận văn ny Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thnh tới cô giáo hỡng dẫn TS Phùng Lan Hơng đồng cảm ơn KS Nguyễn Đắc Kiên trực tiếp hỡng dẫn tận tình v tạo điều kiện thuận lợi để hon thnh đồ án tốt nghiệp ny Tôi mong thời gian tới nhận đợc giúp đỡ quý báu thầy cô giáo để có hội hon thiện mặt tri thức nh chuyên ngnh H Nội, tháng năm 2009 Sinh viên SV: Đinh Thị Mai 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Mở đầu Trong năm gần đây, đầu t công nghệ thiết bị đại, nhà máy sản xuất cồn, rợu không ngừng nâng cao chất lợng sản phẩm nhng vấn đề làm phát sinh lợng chất thải lớn, làm ô nhiễm môi trờng vấn đề cấp thiết nhng thực cha đợc quan tâm mức trình quy hoạch thiết kế ban đầu nhiều nhà máy, khiến cho nhà máy sản xuất cồn rợu phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm môi trờng nghiêm trọng So với nhiều ngành công nghiệp chế biến thực phẩm khác, sản xuất cồn rợu ngành có tải lợng ô nhiễm cao, đặc biệt ô nhiễm nớc thải từ trình sản xuất cồn rợu Nớc thải ngành sản xuất cồn rợu chứa lợng lớn chất hữu bao gồm hợp chất C, P, N, chất dễ bị phân hủy vi sinh vật gây mùi hôi thối làm ô nhiễm nguồn nớc tiếp nhận Chính tầm quan trọng công tác bảo vệ môi trờng, việc nghiên cứu xử lý cách có hiệu loại nớc thải vấn đề cấp thiết mang tính thực tế đợc nhiều đơn vị nghiên cứu Xuất phát từ lựa chọn chuyên đề tốt nghiệp với đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nớc thải nhà máy sản xuất cồn rợu từ nguyên liệu tinh bột công suất 20 triệu lít/năm SV: Đinh Thị Mai 505303036 Đồ án tốt nghiệp SV: Đinh Thị Mai Khoa CNSH&MT 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Chơng I tổng quan ngnh sản xuất cồn v chất ô nhiễm nớc thải sản xuất cồn 1.1.Tổng quan ngành sản xuất cồn 1.1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ cồn giới Cồn rợu đợc coi sản phẩm quen thuộc xuất sớm đời sống ngời nhiều quốc gia giới Hầu hết nớc giới dùng cồn để pha chế rợu cho nhu cầu khác nh: y tế, nhiên liệu nguyên liệu cho ngành công nghiệp khác vùng nhiệt đới Trung Mỹ (Mỹ, Canada) nhiều vùng Châu nơi trồng nhiều loại ngô có suất cao ngời ta sử dụng ngô cho sản xuất cồn số nớc Châu Âu có khí hậu thổ nhỡng thuận lợi cho việc trồng khoai tây, củ cải đờng khoai tây rỉ đờng củ cải nguồn nguyên liệu cho sản xuất cồn, phần lớn nớc Châu lợng cồn không nhỏ đợc sản xuất từ nông sản giàu tinh bột nh gạo, ngô, khoai, sắn nớc nhiệt đới có khí hậu thổ nhỡng phù hợp với mía cồn đợc sản xuất từ đờng mía rỉ đờng mía Tùy nguyên liệu khác mà mức độ sản xuất cồn khác 1.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ cồn Việt Nam Hiện nay, nớc ta có số doanh nghiệp có công suất sản xuất cồn, rợu lớn nớc: công ty Rợu Hà Nội có công suất thiết kế 10 triệu lít/năm nhà máy rợu Bình Tây có công suất thiết kế 20 triệu lít/năm nhà máy rợu Đồng Xuân - Phú Thọ, song thực tế hai nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột đạt tiêu chuẩn thực phẩm nhà máy rợu Hà Nội nhà máy rợu Đồng Xuân, sản lợng cồn từ tinh bột từ sở khoảng triệu lít/năm Trong nhà máy rợu Hà Nội khoảng triệu lít/năm, nhà máy rợu Bình Tây triệu lít/năm, nhà máy rợu Đồng Xuân 2,5 triệu lít/năm Bên SV: Đinh Thị Mai 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT cạnh nhà máy lớn, số nhà máy công suất nhỏ đợc xây dựng nhiều tỉnh thành nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nớc Ngoài nớc 26 doanh nghiệp quốc doanh địa phơng với công suất thiết kế khoảng 25,8 triệu lít/năm Trong 26 doanh nghiệp có ba doanh nghiệp có công suất 1,8 triệu lít/năm trở lên là: Công ty Rợu NGK Thăng Long, Công ty Rợu Đồng Xuân, Công ty Đờng Rợu Việt Trì Sản xuất cồn từ tinh bột theo hớng công nghiệp hớng ngành công nghiệp rợu cồn Trong tình hình mà nớc ta có nguồn lơng thực dồi dào, từ nớc nhập lơng thực mà ta trở thành nớc xuất lơng thực Nhằm đáp ứng nhu cầu đồ ăn phục vụ cho công nghiệp giao thông ngành khác Từ thúc đẩy tạo điều kiện phát triển cho ngành nông nghiệp trồng trọt Nói chung cồn nớc ta có chất lợng thấp, hầu hết cha đạt TCVN 71 Hiện có số sở sản xuất cồn đạt loại I theo TCVN -71, sở sản xuất cồn khác sản xuất đợc cồn loại II thấp nớc ta, tinh bột, cồn đợc sản xuất từ rỉ đờng Rỉ đờng sản phẩm phụ sản xuất đờng, thờng chiếm 3,2 - 3,8% lợng đờng thành phẩm Cả nớc có 40 nhà máy sản xuất đờng, sản lợng khoảng triệu tấn/năm, năm thu đợc 320.000 - 380.000 rỉ đờng 1.2 Công nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu chứa tinh bột 2.2 SV: Đinh Thị Mai Sơ đồ công nghệ 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT 1.2.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ * Nghiền nguyên liệu: gồm có công đoạn nghiền bột (nghiền nguyên liệu hòa bột) - Nghiền nguyên liệu: Là trình nhằm phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi mô Hiện nớc ta thờng dùng loại máy nghiền búa, nấu áp suất thờng nghiền mịn tốt Do nấu nhiệt độ áp suất thờng nên đòi hỏi bột phải đợc nghiền mịn, bột không mịn ảnh hởng tới trình sản xuất làm giảm hiệu suất thu hồi hàm lợng tinh bột sót cao - Hòa bột: Nhằm mục đích hòa tan bột nớc giúp cho trình nấu đợc nhanh, không bị vón cục, vón Chuyển dịch nấu xuống đờng hóa không bị tắc phế liệu đợc lắng xuống đáy hòa bột nh sạn, cặn bẩn * Lên men: Lên men trình chuyển hóa đờng thành rợu khí CO2 nhiều sản phẩm trung gian khác Muốn cho trình lên men tốt hiệu cao phải dùng chủng men tốt, lực lên men cao * Chng cất tinh chế cồn: Chng cất trình tách riêng cấu tử dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp Quá trình chng cất đợc thực hệ thống tháp, số lợng tháp tùy theo công nghệ mà thay đổi khác Nhng thông thờng bao gồm ba tháp là: tháp chng thô, tháp tách aldehyt tháp tinh chế Dấm chín đợc gia nhiệt lên tới 500C trớc vào tháp chng khô Sản phẩm đỉnh tháp chng khô cồn thô chất dễ bay đợc tách nhờ thiết bị ngng tụ Phần ngng tụ đợc chuyển vào tháp aldehyt sau chuyển sang tháp tinh chế để thu hồi cồn tinh khiết (95% - 96,5%) 1.3 Các chất ô nhiễm nớc thải cồn Tùy vào mục đích sử dụng tùy công đoạn sản xuất cồn rợu, nớc thải nhà máy đợc chia thành loại nh: SV: Đinh Thị Mai 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Trong số loại nớc thải trên, dịch hèm đáy tháp chng thô nguồn gây ô nhiễm chủ yếu Nớc thải có nhiệt độ cao, pH thấp, cha tách nấm mem, có màu trắng đục nhiều tinh bột Trong nớc thải cao dịch hèm làm ô nhiễm nhiệt dễ ăn mòn công trình thoát nớc gây hại tới loài thủy sinh nguồn tiếp nhận Tùy theo nguyên liệu công nghệ sản xuất mà dịch hèm có độ ô nhiễm khác Hàm lợng COD khoảng 20.000 25.000mg/lít có dung dịch hèm sản xuất cồn từ tinh bột vợt tiêu chuẩn cho phép hàng trăm lần Đặc trng nớc thải sản xuất cồn từ tinh bột có giá trị pH thấp, dao động từ - 4, COD cao từ 20.000 - 25.000 mg/l nớc thải có nhiều nấm men bã tinh bột Tỷ lệ BOD5/COD dao động khoảng 0,23% 0,66%, điều kiện tốt để phân hủy sinh học nớc thải Hàm lợng tổng N tổng P cao so với tiêu chuẩn cho phép, vợt hàng trăm lần 1.4 ảnh hởng chất gây ô nhiễm nớc thải sản xuất cồn đến nguồn tiếp nhận Muối trung tính làm tăng hàm lợng tổng rắn Lợng thải lớn gây tác hại đời sống thủy sinh làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hởng đến trình trao đổi tế bào Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD nguồn nớc, gây tác hại đời sống thủy sinh làm giảm oxy hòa tan nguồn nớc Hàm lợng ô nhiễm chất hữu cao làm giảm oxy hòa tan nớc ảnh hởng tới sống loài thủy sinh SV: Đinh Thị Mai 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Chơng II Cơ sở lý thuyết quy trình xử lý nớc thải 2.1 Cơ sở lý thuyết quy trình xử lý nớc thải 2.1.3 Quy trình chung xử lý nớc thải Giai đoạn tiền xử lý: Bằng phơng pháp học, hóa học hóa lý để loại bỏ laọi rác thải, chất rắn lơ lửng (SS) khỏi nguồn nớc Ngoài ra, có chức làm ổn định chất lợng nớc thải nh: điều chỉnh PH, lu lợng chất gây bẩn có nguồn thải Giai đoạn xử lý hoàn thiện: Giai đoạn xử lý nhằm mục đích làm ổn định chất lợng nớc, khử trùng cho nguồn nớc trớc xả môi trờng Giai đoạn thờng dùng phơng pháp hóa học để xử lý Kết thúc trình xử lý, nớc đầu đảm bảo yêu cầu chất lợng xả thải mà không làm ảnh hởng tới môi trờng 2.2 Một số phơng pháp xử lý nớc thải Các loại nớc thải chứa loại tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất khác nhau: từ loại chất rắn không tan, đến loại chất khó tan hợp chất tan nớc Xử lý nớc thải loại bỏ tạp chất đó, làm lại nớc đa nớc đổ vào nguồn đa tái sử dụng Để đạt đợc mục đích thờng dựa vào đặc điểm loại tạp chất để lựa chọn phơng pháp xử lý thích hợp Nguyên tắc chung: Thờng đợc áp dụng giai đoạn đầu quy trình xử lý, trình đợc xem nh bớc đệm để loại bỏ tạp chất vô hữu không tan diện nớc nhằm đảm bảo tính an toàn cho thiết bị trình xử lý Nớc thải sản xuất cồn rợu có thành phần phức tạp Trong nớc thải không chứa thành phần hóa học hòa tan, loài vi sinh vật mà chứa chất không hòa tan Các chất không hòa tan có kích thớc nhỏ có kích thớc lớn Ngời ta dựa vào kích thớc tỷ trọng chúng để SV: Đinh Thị Mai 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT loại chúng khỏi môi trờng nớc, trớc áp dụng phơng pháp hóa lý phơng pháp sinh học Tùy theo kích thớc tính chất đặc trng loại vật chất mà ngời ta đa phơng pháp thích hợp để loại chúng khỏi môi trờng nớc Những phơng pháp loại chất rắn có kích thớc lớn tỷ trọng lớn nớc gọi chung phơng pháp học Phơng pháp xử lý học loại bỏ 60% tạp chất không hòa tan có nớc thải giảm 20% BOD Các công trình xử lý học bao gồm: Tách chất không hòa tan, vật chất có kích thớc lớn nh nhánh cây, gỗ, nhựa, cây, giẻ rách, dầu mỡ khỏi nớc thải Loại bỏ cặn nặng nh sỏi, thủy tinh, cát Điều hòa lu lợng nồng độ chất ô nhiễm nớc thải Nâng cao chất lợng hiệu bớc xử lý Song chắn rác nhằm chắn giữ cặn bẩn có kích thớc lớn hay dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác đợc gọi chung rác Rác đợc chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ sau đợc chuyển tới bể phân hủy cặn (bể mêtan) Đối với tạp chất < mm thờng dùng lới chắn rác Cấu tạo chắn rác gồm kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình bầu dục hình tròn Song chắn rác đơc chia thành loại di động cố định, thu gom rác thủ công hay khí Song chắn rác đợc đặt nghiêng góc 60 - 900 theo hớng dòng chảy Sau chắn rác để loại đợc tạp chẩt rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn ta đặt thêm lới lọc Các vật thải giữ lại mặt lới lọc, phải cào lấy khỏi làm tắc dòng chảy Trớc chắn rác có đặt thêm máy nghiền để nghiền nhỏ tạp chất Bế lắng cát dùng để tách chất bẩn vô có trọng lợng riêng lớn nhiều so với trọng lợng riêng nớc nh xỉ than, cát khỏi nớc thải Thông thờng cặn lắng có đờng kính khoảng 0,25 mm (tơng đơng độ lớn thủy lực 24,5) chiếm 60% tổng số hạt cặn có nớc thải SV: Đinh Thị Mai 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Bể lắng làm nhiệm vụ tách chất lơ lửng lại nớc thải (sau qua bể lắng cát) có tỷ trọng lớn nhỏ tỷ trọng nớc dới dạng lắng xuống đáy bể lên mặt nớc Thông thờng bể lắng thờng có loại chủ yếu: Bể lắng đứng: loại bể lắng nớc chuyển động theo phơng thẳng đứng Bể lắng ngang: loại bể lắng nớc chuyển động phơng ngang Bể lắng ly tâm: loại bể lắng nớc chuyển động từ tâm xung quanh Ngoài số dạng bể lắng khác nh bể lắng nghiêng, bể lắng đợc thiết kế nhằm tăng cờng hiệu lắng Lọc đợc dùng xử lý nớc thải để tách tạp chất phân tán nhỏ khỏi nớc mà bể lắng không lắng đợc Trong loại phin lọc thờng có loại phin lọc dùng vật liệu lọc dạng loại hạt Vật liệu lọc dạng làm lới thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau loại vải khác (thủy tinh, amiăng, len, sơi tổng hợp) Tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ bền dẻo học, không bị trơng nở bị phá hủy điều kiện lọc Vật liệu lọc dạng hạt cát thạch anh, than gầy, than cốc, sỏi, đá nghiền, chí than nâu, than bùn hay than gỗ Trong xử lý nớc thải thờng dùng loại thiết bị lọc: Ngoài dùng loại lọc ép khung bản, lọc quay chân không, máy vi lọc đại Đặc biệt cải tiến thiết bị lọc dới túy lọc học thành lọc sinh học, màng sinh học đợc phát huy nhiều Trong trình xử lý nớc thải cần phải điều hòa lu lợng dòng chảy Trong trình thực chất thiết lập hệ thống điều hòa lu lợng nồng độ chất ô nhiễm nớc thải nhằm tạo điều kiện tốt cho công trình phía sau hoạt động ổn định Bể điều hòa dòng chảy bố trí dòng chảy hay bố trí dòng chảy 2.2.1.7 Quá trình tuyển Tuyển trình tách chất dạng rắn dạng lỏng, phân tán không tan nớc thải có khối lợng riêng nhỏ, tỷ trọng nhỏ nớc lắng trọng lực lắng chậm Phơng pháp tuyển đợc thực SV: Đinh Thị Mai 10 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT N= gHQ 1008 ì 9,81 ì 7,3 ì 904,38 = = 0,94( KW ) 1000 1000 ì 0,8 ì 24 ì 3600 Trong đó: Q: Lu lợng bùn tuần hoàn, m3/s H: Chiều cao cột áp toàn phần H = 5,8m + 1,5m = 7,3 (m) : Khối lợng riêng bùn, = 1008 kg/m3 : Hiệu suất bơm, chọn = 0,8% Công suất thực tế máy bơm: NTT = 1,2 ì N = 1,2 ì 0,94 = 1,128 (KW) Tính bơm bùn đến bể nén bùn Công suất máy bơm bùn bể nén bùn : N= gHQ 1008 ì 9,81 ì ì 0,2 = = 0,1( KW ) 1000 1000 ì 0,8 ì 24 ì 3600 Trong đó: Q: Lu lợng bùn xả ra, m3/s H: Chiều cao cột áp toàn phần, H = 4,5m + 1,5m = (m) : Khối lợng riêng bùn, = 1008 kg/m3 : Hiệu suất bơm, chọn = 0,8% Công suất thực tế máy bơm: NTT = 1,2 ì N = 1,2 ì 0,1 = 0,12 (KW) Chọn bơm công suất 0,12 KW hoạt động luân phiên Bảng 4.10 Bảng tổng hợp tính toán bể lắng II STT Tên thông số Số liệu Đơn vị Đờng kính bể lắng, D 9,34 m Chiều cao bể lắng, H 5,8 m Đờng kính ống trung tâm, d 1,87 m Chiều cao ống trung tâm, h 2,4 m Thời gian lu nớc, t 3,3 h SV: Đinh Thị Mai 48 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Thời gian lu bùn, tb 2,72 h Đờng kính ống dẫn nớc thải vào 200 mm Đờng kính ống dẫn nớc thải 140 mm Đờng kính ống dẫn bùn 110 mm 10 Công suất máy bơm bùn tuần hoàn 1,128 KW 11 Công suất máy bơm bùn đến bể nén bùn 0,12 KW 4.8 Khử trùng nớc thải, tính toán bể tiếp xúc Sau giai đoạn xử lý học, sinh hoc, song song với việc làm giảm nồng độ chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định số lợng vi trùng giảm đáng kể đến 90 - 95% Tuy nhiên, lợng vi trùng cao, cần phải thực giai đoạn khử trùng nguồn nớc Để khử trùng nớc thải sử dụng biện pháp nh Clo hóa, ozon hóa, khử trùng tia hồng ngoại UV nhng thông dụng dùng Clo để khử trùng nguồn nớc trớc thải nguồn tiếp nhận Trong hệ thống này, dùng Clo lỏng để khử trùng, sở phơng pháp dùng chất oxy hóa mạnh, để oxy hóa tế bào vi sinh vật tiêu diệt chúng u điểm phơng pháp vận hành đơn giản, rẻ tiền đạt hiệu suất cao chấp nhận đợc 4.8.1 Tính toán lợng Clo Lợng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nớc thải cho trạm xử lý nớc thải đợc tính theo công thức: Yb = a ì Qh ì 41,66 = = 0,125(kg / h) 1000 1000 Trong đó: Q: Lu lợng trung bình nớc thải, m3/h a: Liều lợng Clo hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 - TCXD - 51 - 84 Nớc thải sau xử lý học: a = 10g/m3 Nớc thải sau xử lý sinh học hoàn toàn: a = 3g/m3 Nớc thải sau xử lý sinh học không hoàn toàn: a = 5g/m3 SV: Đinh Thị Mai 49 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Chọn a = 3g/m3 Vậy lợng Clo dùng cho ngày là: 0,125 ì 24 = (kg/ngày) = 90 (kg/tháng) Dung tích bình Clo: V = 90 m = = 61,22(lit ) P 1,47 Với P trọng lợng riêng Clo 4.8.2 Tính toán máng trộn Để xáo trộn nớc thải với Clo, chọn máng trộn kiểu lợn để tính toán thiết kế Diện tích tiết diện máng trộn đợc tính: F= Qs 0,011 = = 0,014(m ) v 0,8 Trong đó: Qmax: Lu lợng giây lớn nhất, m3/s v: Tốc độ nớc thải máng trộn, v = 0,8 - 0,9 m/s, chọn v = 0,8 m/s Với lu lợng 11(l/s), chọn kích thớc bản: L = 2500mm, l = 1755mm, b = 300mm, h1 = 700mm, h2 = 1030mm, b1 =110mm, b2 = 150mm, b3 = 130mm, b4 = 110mm Với bx: chiều rộng khe lợn Tra bảng - 6: Kích thớc máng trộn kiểu lợn sách xử lý nớc thải đô thị công nghiệp, tính toán thiết kế công trình (Lâm Minh Triết Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phớc Dân) Chiều sâu lớp nớc sau máng trộn: H= F 0,014 = = 0,047(m) 0,3 b Tổn thất áp lực qua khe lợn: v2 0,8 h = ì = 2,5 ì = 0,08(m) ì 9,81 2ì g Trong đó: SV: Đinh Thị Mai 50 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT : Hệ số bố trí chỗ lợn chiều dòng nớc Khi bố trí chỗ lợn thuận chiều dòng nớc, = 2,5 Khi bố trí chỗ lợn ngợc chiều dòng nớc, = v: Tốc độ chuyển động pha nớc qua khe lợn, chọn v = 0,8 m/s Diện tích tiết diện ngang khe lợn: Fkh = Qs 0,011 = = 0,014(m) v 0,8 Chiều sâu lớp nớc trớc khe lợn thứ 1: H1 = Fkh 0,014 = = 0,13(m) b1 0,11 Chiều sâu lớp nớc trớc khe lợn thứ 2: H2 = Fkh 0,014 = = 0,093(m) b2 0,15 Chiều sâu lớp nớc trớc khe lợn thứ 3: H3 = Fkh 0,014 = = 0,107(m) b3 0,13 Chiều sâu lớp nớc trớc khe lợn thứ 4: H4 = Fkh 0,014 = = 0,13(m) b4 0,11 4.8.3 Tính toán bể tiếp xúc Nhiệm vụ bể tiếp xúc thực trình tiếp xúc Clo nớc sau qua máng trộn kiểu lợn Chọn thời gian tiếp xúc Clo nớc thải 30 phút tính thời gian nớc thải chảy từ bể tiếp xúc đến miệng xả vào nguồn nớc Bể tiếp xúc thực chất bể lắng nhng 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 ì t = 41,66 ì SV: Đinh Thị Mai 51 27,6 = 19,16 (m3) 60 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Với t thời gian tiếp xúc riêng bể tiếp xúc: t = 30 Lm 100 = 30 = 27,6( phut ) 0,7 ì 60 v ì 60 Với Lm chiều dài mơng dẫn từ bể tiếp xúc đến miệng xả v tốc độ dòng chảy mơng với v = 0,7 - 0,8 m/s Diện tích bể tiếp xúc dạng bể lắng ngang mặt là: F= W 19,16 = = 9,58(m ) H ct Với Hct chiều cao công tác bể tiếp xúc, Hct = 1,5 - 3m, chọn Hct = 2m Chọn diện tích ngăn mặt bằng: F1 = L ì B = ì = (m2) Trong đó: L: Chiều dài bể, lấy L = 4m b: Chiều rộng ngăn, lấy B = 2m Số ngăn tổng cộng bể tiếp xúc: n= F 9,58 = = 1,19 (ngăn) F1 Độ ẩm cặn bể tiếp xúc 96% Cặn lắng đợc xả khỏi bể tiếp xúc áp lực thủy tĩnh (1 - 1,5m cột nớc) Bảng 4.11 Bảng tổng hợp tính toán bể tiếp xúc STT Tên thông số Số liệu Đơn vị Chiều dài bể, L m Chiều rộng bể, B m Chiều cao bể, Hct m Thời gian lu nớc, t 27,6 phút 4.9 Tính toán bể nén bùn 4.9.1 Tính toán bể nén bùn SV: Đinh Thị Mai 52 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Lu lợng bùn d cần xử lý ngày: QV = QI + QUASB + QII = 2,131 + 1,22 + 0,2 = 3,55 (m3/ngày) Diện tích bể nén bùn đứng đợc tính dựa theo công thức : Trong : qo : Tải trọng tính toán lên diện tích mặt thoáng bể nén bùn (m3/m2.h), qo = 0,3 m3/m2.h Đờng kính bể nén bùn : D= 4ì F = ì 0,49 = 0,63(m) 3,14 Đờng kính ống trung tâm : d = 0,1ì D = 0,1ì 0,63 = 0,063 (m) Đờng kính phần loe ống trung tâm: d1 = 1,35 ì d = 1,35 ì 0,063 = 0,085 (m) Đờng kính chắn: dch = 1,3 ì d1 = 1,3 ì 0,085 = 0,11 (m) Chiều cao công tác bể nén bùn: H = q0 ì t = 0,3 ì 10 = 3(m) Với t thời gian nén bùn, t (10 -12h) Chọn t = 10h Chiều cao tổng cộng bể nén bùn: Htc = H + h1 + h2 + h3 = +0,3 +0,3 +0,8 = 4,4 (m) Trong đó: h1: Chiều cao từ mực nớc tới thành bể, m h2: Chiều cao lớp bùn, m h3: Chiều cao phần chóp đáy bể, m 4.9.2 Tính toán máng thu nớc Máng thu nớc đặt vòng tròn theo thành bể, cách thành bể 0,3m Đờng kính máng thu nớc: Dm = 0,8 ì D = 0,8 ì 0,63 = 0,5 (m) SV: Đinh Thị Mai 53 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Chiều dài máng thu nớc: Lm = ì D = 3,14 ì 0,63 = 1,98 (m) Lợng nớc tách khỏi bùn: 99,2% - 97% = 2,2% Lợng bùn sau nén: Qb = QV - 2,2% ì QV = 3,55 - 2,2% ì 3,55 = 3,47 (m3/ngày) Bảng 4.12 Bảng tổng hợp tính toán bể nén bùn STT Tên thông số Số liệu Đơn vị Lu lợng bùn sau nén, Qb 3,47 m3/ngày Đờng kính bể nén bùn, D 0,63 m Đờng kính ống trung tâm, d 0,063 m Đờng kính phần loe ống trung tâm, d1 0,085 m Đờng kính chắn, dch 0.11 m Chiều cao tổng cộng bể nén bùn 4,4 m 4.10 Tính toán máy ép bùn Căn sau qua bể nén bùn có nồng độ từ - 8% cần đa qua máy ép bùn để giảm độ ẩm xuống 70 - 80%, tức nồng độ cặn khô từ 20 -30% với mục đích: Giảm khối lợng bùn vận chuyển bãi thải Cặn khô dễ chôn lấp hay cải tạo đất cặn ớt Giảm lợng nớc bẩn thấm vào nớc ngầm bãi thải gây mùi khó chịu độc tính Lu lợng cặn đến lọc ép dây đai: Qb = Q v ì 100 p1 100 99,2 = 0,14 ì = 0,037(m / h) 100 p 100 97 Trong đó: QV: Lợng bùn đa đến máy ép, QV = 3,47 m3/ngày = 0,14 m3/h P1: Độ ẩm bùn d, P1 = 99,2% P2: Độ ẩm bùn sau nén bể nén bùn, p2 = 97% SV: Đinh Thị Mai 54 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Giả sử lợng bùn sau nén có C = 50kg/m3, lợng cặn đa đến máy ép bùn là: Q = C ì Qb = 50 kg/m3 ì 0,073 m3/h = 1,85kg/h = 44,4 kg/ngày Máy làm việc 6h ngày, tuần làm việc ngày Lợng cặn đa đến máy tuần: 44,4 ì = 310,8 (kg) Lợng cặn đa đến máy 1h: G= 310,8 = 17,26(kg / h) 6ì3 Tải trọng cặn 1m rộng băng tải dao động khoảng 90 680kg/m, chiều rộng băng Chọn băng tải có công suất 100kg/m rộng Chiều rộng băng tải: Chọn máy có chiều rộng 0,2m suất 100kg/m rộng SV: Đinh Thị Mai 55 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Chơng V tính toán kinh tế 5.1 Chi phí đầu t ban đầu Chi phí xây dựng công trình STT Công trình Bể điều hòa Thể tích Số (m ) lợng 432 đơn vị Bê tông cốt đơn giá (triệu đồng/m3) 2,5 Thành tiền (triệu đồng) 1.080 2,5 156,22 2,5 1.680 2,5 1.012,5 2,5 135,5 2,5 47,9 2,5 thép Bể lắng I 31,245 Bê tông cốt thép Bể UASB 672 Bê tông cốt thép Bể aerotank 405 Bê tông cốt thép Bể lắng II 54,2 Bê tông cốt thép Bể khử trùng 19,16 Bê tông cốt thép Bể nén bùn 2,8 Bê tông cốt thép Nhà điều 30 m2 40 hành Tổng cộng SV: Đinh Thị Mai 4.159,12 56 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Chi phí thiết bị Sàng lọc Đơn giá (triệu đồng) 50 Bơm chìm bể điều hòa 10 20 Bơm bùn tơi bể lắng I 15 30 Bơm từ bể lắng I sang bể 10 20 500 500 STT Số lợng Thiết bị Thành tiền (VNĐ) 50 UASB Máy lọc chân không thùng quay Máy thổi khí 50 100 Đĩa thổi khí 78 0,120 9,36 Máng ca bể lắng II 2 Bơm bùn bể lắng II 16 10 Bơm hút bùn bể nén bùn 12 24 11 Máng ca bể nén bùn 1,5 1,5 12 Máy ép bùn 444 444 13 Tủ điện điều khiển 50 50 14 Hệ thống đờng điện kỹ thuật 30 30 15 Đờng ống dẫn nớc, dẫn khí 100 100 16 Các chi tiết phụ phát sinh 40 40 Tổng cộng 1.438,86 Tổng vốn đầu t bản: 4.159.120.000 + 1.438.860.000 = 5.597.980.000 (đồng/năm) SV: Đinh Thị Mai 57 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT 5.2 Chi phí hóa chất Tên hóa Đơn vị chất Số lợng Đơn giá Thành tiền (kg/ngày) (VNĐ) (VNĐ) Clo kg 3.000 27.000 NaOH kg 0,432 700 3.024 Chi phí hóa chất cho năm : (27.000 + 3.024) ì 365 = 10.958.760 (đồng/năm) 5.3 Chi phí điện Giờ hoạt động 24 Điện tiêu thụ (KW) 16,8 10 0,018 0,96 24 23,04 Bơm bùn bể lắng II 1,128 24 27,07 Máy thổi khí 12,7 24 304,8 Bơm hút bùn bể nén 0,12 1 0,12 Bơm chìm bể điều hòa Công suất (KW) 0,8 Bơm bùn tơi bể lắng I 0,0018 Bơm từ bể lắng I sang bể Hạng mục Máy hoạt động Số lợng UASB Tổng cộng 371,85 Giá cung cấp điện công nghiệp: 2.500 đồng/KW Vậy chi phí điện cho ngày vận hành: Tđ = 371,85 ì 2.500 =929.625 đồng/ngày = 339.313.000 (đồng/năm) 5.4 Chi phí quản lý vận hành Số công nhân để vận hành ngời, lơng 1,8 triệu/tháng kỹ s, lơng triệu/tháng Tổng chi phí nhân công : TQL = (3 ì 1.800.000) + (1 ì 3.000.000) = 8.400.000 đồng/tháng = 100.800.000 (đồng/năm) SV: Đinh Thị Mai 58 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT 5.5 Chi phí bảo dỡng máy móc thiết bị Chi phí bảo dỡng hàng năm ớc tính 1% tổng số vốn đầu t vào công trình xử lý Tbd = 0,01 ì 5.597.980.000 = 559.798.000 (ng/nm) 5.6 Chi phí xử lý 1m3 nớc thải Tổng chi phí vận hành xử lý trạm: TTC = 5.597.980.000 + 339.313.000 + 100.800.000 + 559.798.000 +10.958.760 15 = 1.384.068.427 (đồng/năm) Với niên hạn xử dụng 15 năm Giá thành xử lý cho 1m3 nớc thải: T= SV: Đinh Thị Mai 1.384.068.427 = 3.800 (đồng/m3) 1000 ì 365 59 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Kết luận Trong năm gần đây, ngành công nghiệp sản xuất cồn nớc ta có nhiều bớc phát triển đáng kể, đặc biệt ngành công nghiệp sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột Nhờ có số sách đầu t phát triển, sản lợng cồn nớc ta không ngừng đợc nâng cao đáp ứng nhu cầu nớc xuất Tuy nhiên với phát triển cao sản xuất vấn đề ô nhiễm môi trờng ngành sản xuất cồn ngày trầm trọng Một số nhà máy sản xuất có xây dựng hệ thống xử lý nớc thải nhng nhiều hạn chế kinh tế kỹ thuật nên chất lợng nớc sau xử lý cha đạt tiêu chuẩn cho phép Vì việc nghiên cứu tìm quy trình xử lý hiệu phù hợp cho nhà máy sản xuất cồn nhu cầu tất yếu cấp thiết Trong phạm vi khóa luận, em nghiên cứu trình công nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu chứa tinh bột đề đợc hệ thống xử lý nớc thải sản xuất cồn với công suất 20 triệu lít/năm Do nớc thải sản xuất cồn chứa nhiều hợp chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, hàm lợng COD BOD cao nên việc kết hợp xử lý kỵ khí hiếu khí biện pháp xử lý hiệu Nớc thải đầu đạt nớc thải loại B với thông số: pH :7 COD :64mg/l BOD5 : 40 mg/l TSS SV: Đinh Thị Mai : 42 mg/l 60 505303036 Đồ án tốt nghiệp SV: Đinh Thị Mai Khoa CNSH&MT 61 505303036 Đồ án tốt nghiệp SV: Đinh Thị Mai Khoa CNSH&MT 62 505303036 [...]... vật liệu tiếp xúc để làm giá thể cho các vi sinh vật dính bám) SV: Đinh Thị Mai 15 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT chơng III Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nớc thải sản xuất cồn đi từ nguyên liệu tinh bột với công suất 20 triệu lít/năm 3.1 Công nghệ chung của quy trình sản xuất cồn đi từ nguyên liệu tinh bột với công suất 20 triệu lít/năm Trong nguyên liệu gạo có khoảng 70% hàm lợng tinh bột. .. Lợng cồn này đợc chng cất lên đỉnh tháp đi ra ngoài Sản phẩm thu đợc là cồn thực phẩm 960 chứa ít tạp chất., dới đáy tháp thải ra nớc thải đợc tuần hoàn sử dụng lại 3.3 Tính chất và các nguồn thải từ nhà máy sản xuất cồn đi từ nguyên liệu chứa tinh bột với công suất 20 triệu lít/năm Nớc thải từ sản xuất cồn đợc chia làm 3 nguồn chính: Nớc thải từ đáy tháp chng thô (633,6 m3/ngày đêm): gồm bã rợu và. .. Thị Mai 19 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Chơng IV Tính toán hệ thống xử lý nớc thảI nh máy sản xuất cồn đI từ nguyên liệu tinh bột công suất 20 triệu lít/năm 4.1 Tính toán sàng lọc Sàng lọc dùng để tách bã thải ra khỏi nớc thải trớc khi đa vào các công trình xử lý phía sau Sàng lọc có thể đặt cố định hoặc di động Các thông số đầu vào: Nhiệt độ: 1050C pH : 3,5 COD : 30.000 mg/l BOD : 10.000... đêm): Trong các công đoạn: hòa trộn và ngâm trơng nở, nấu nguyên liệu, đờng hóa, lên mem, thải ra chủ yếu là nớc vệ sinh thiết bị với lu lợng rất lớn Loại nớc này chứa nhiều cặn cơ học, tinh bột, chất hữu cơ Tổng lợng nớc thải của nhà máy sản xuất cồn đi từ nguyên liệu tinh bột với công suất 20 triệu lít/năm là: 633,6 + 280 + 80 = 993,6 m3/ngày đêm SV: Đinh Thị Mai 17 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa... Giai đoạn xử lý hóa lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phơng pháp cơ học, hóa học, sinh học, trong công nghệ xử lý nớc thải hoàn chỉnh 2.2.4 Xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học 2.2.4.1 Nguyên tắc chung Quá trình xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học là quá trình nhằm phân hủy các vật chất hữu cơ ở dạng hòa tan, dạng keo và dạng phân tán nhỏ trong nớc thải nhờ vào sự hoạt... án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Chọn lu lợng nớc thải là 1000 m3/ngày đêm 3.4 Dây chuyền công nghệ xử lý nớc thải sản xuất cồn Chú thích: Chất lỏng Khí Bùn 3.5 Thuyết minh quy trình công nghệ Nớc thải từ đáy tháp chng thô qua sàng lọc, nớc và các hạt có thể lọc đợc sẽ đợc giữ lại ở đây Nớc thải đợc đa qua thiết bị lọc chân không thùng quay, bã thải từ sàng lọc và thiết bị lọc chân không thùng quay sẽ đợc... là phụ thuộc vào thể tích và nồng độ của nớc thải, chế độ của nớc thải, khả năng sẵn có và giá thành của tác nhân hóa học Lợng bùn cặn trong quá trình trung hòa phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nớc thải cũng nh lợng tác nhân sử dụng cho quá trình Trung hòa bằng cách trộn lẫn chất thải: Phơng pháp này đợc sử dụng khi nớc thải của nhà máy là axit còn có nhà máy lân cận gần đó có nớc thải kiềm, cả... mg/l), làm giảm tải trọng hữu cơ và tạo đi u kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hiếu khí diễn ra hiệu quả Xử lý sinh học kỵ khí còn đợc áp SV: Đinh Thị Mai 14 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT dụng để xử lý các loại bùn, cặn (cặn tơi từ bể lắng đợt một, bùn hoạt tính sau khi nén ) trong trạm xử lý nớc thải đô thị và một số ngành công nghiệp Phơng pháp này có u đi m là lợng bùn sinh ra ít, tiêu... Nớc thải từ đáy tháp chng thô, đáy tháp Aldehyt và nớc thải vệ sinh thiết bị, dụng cụ sẽ đợc thu gom lại đa đến bể đi u hòa, tại đây nớc thải đợc ổn định về lu lợng và nồng độ, đi u chỉnh pH về trung tính Nớc thải sau khi đợc đi u hòa và ổn định pH xong đợc bơm sang bể lắng I, hàm lợng TSS giảm đi đáng kể và cặn bùn đợc đa vào bể nén bùn Nớc thải tiếp tục đợc đa qua bể UASB, tại đây hàm lợng BOD và. .. có khoảng 70% hàm lợng tinh bột Muốn sản xuất 1lít cồn cần 2,5 kg gạo Vậy với 20 triệu lít cồn sẽ cần 50.000.000 kg gạo Mỗi năm, nhà máy sản xuất cồn có thời gian vận hành khoảng 300 ngày Lợng gạo mỗi ngày nhà máy cần dùng là: Khối lợng riêng của tinh bột là 1.300 m3 Với 167.000 kg bột sẽ có: 167.000 = 128 m3/ngày đêm 1300 Lợng dịch bột trong quá trình nấu khi bột đợc đem hòa trộn với nớc với tỷ lệ ... với đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nớc thải nhà máy sản xuất cồn rợu từ nguyên liệu tinh bột công suất 20 triệu lít/năm SV: Đinh Thị Mai 505303036 Đồ án tốt nghiệp SV: Đinh Thị Mai... 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT chơng III Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nớc thải sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột với công suất 20 triệu lít/năm 3.1 Công nghệ chung quy trình sản xuất cồn. .. Mai 19 505303036 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH&MT Chơng IV Tính toán hệ thống xử lý nớc thảI nh máy sản xuất cồn đI từ nguyên liệu tinh bột công suất 20 triệu lít/năm 4.1 Tính toán sàng lọc Sàng