đồ án xử lý nước thải nhà máy bia

Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY BIA 1.1.Tổng quan quy trình sản xuất bia 1.1.1.Nguyên liệu sản xuất bia 1.1.1.1.Nước: Do thành phần bia nước nên nguồn nước đặc trưng có ảnh hưởng quan trọng tới đặc trưng bia.nhiều loại bia chịu ảnh hưởng chí xác định theo đặc trưng nước khu vực sản xuất bia.mặc dù ảnh hưởng tác động tương hỗ loại khoáng chất hòa tan nước sử dụng sản xuất bia phức tạp,nhưng theo quy tắc chung nước mềm phù hợp cho sản xuất loại bia sang màu.do đó,để đảm bảo ổn định chất lượng mùi vị sản phẩm,nước cần xử lí trước tham gia vòa trình sản xuất bia nhằm đạt tiêu chất lượng định 1.1.1.2.Malt: Bằng cách ngâm hạt lúa mạch vào nước,cho phép chúng nảy mầm đến giai đoạn định sau làm khô hạt nảy mầm lò sấy để thu hạt ngủ cốc mạch nha hóa(malt).Mục tiêu chủ yếu quy trình giúp hoạt hóa,tích lũy khối lượngvà hoạt lực enzin đại mạch.Hệ enzyme giúp chuyển hóa tinh bột hạt thành đường hòa tan bền vững vào nước tham gia vào trình lên men.Thời gian nhiệt độ sấy khác áp dụng để tạo màu malt khác từ loại ngũ cốc.các loại mạch nha sẫm màu sản xuất bia sẫm màu SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Hình 1.1 Malt 1.1.1.3.Hoa Houblon: Hoa Houblon người biết đến đưa vào sử dụng cách khoảng 3000 năm TCN.Đây thành phần quan trọng thay quy trình sản xuất bia,giúp mang lại hương thơm đặc trưng,làm tăng khả tạo giữ bọt,làm tăng độ bền keo thành phần sinh học sản phẩm Cây hoa bia trồng nông dân khắp giới với nhiều giống khác nhau,nhưng chì sử dụng sản xuất bia chủ yếu Hoa Houblon đem dùng dạng tươi,nhưng để bảo quản lâu dễ vận chuyển,houblon phải sấy khô chế biến để tăng thời gian bảo quản sử dụng Hình 1.2 Hoa Houblon (hoa bia) SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm 1.1.1.4.Gạo: Đây loại hạt có hàm lượng tinh bột cao sử dụng sản xuất loại bia có chất lượng hảo hạng.gạo đưa vào chế biến dạng bột nghiền mịn để dễ tan trình hồ hóa,sau khuấy trộn với bột malt sau đường hóa.cần ý,hạt trắng hạt trắng đục hàm lượng protein Do đó,trong sản xuất bia,cá nhà sản xuất thường chọn loại hạt gạo có độ trắng đục cao 1.1.1.5.Men: Men bia vi sinh vật có tác dụng lên men đường giống men bia cụ thể lựa chọn để sản xuất loại bia khác Men bia chuyển hóa đường thu từ hạt ngũ cốc tạo cồn cacbon dioxit (CO2) Hình 1.3 Men 1.2.Quy trình sản xuất bia: Bia sản phẩm thực phẩm thuộc loại đồ uống có nồng độ cồn thấp,thu cách lên men bia nhiệt độ thấp dịch đường (chế biến từ malt đại mạch hạt giàu tinh bột gạo,bắp,…) với nước hoa houblon Tất loại bia chứa lượng cồn từ 1,8-7% so với thể tích khoảng 0,3-0,5% khí CO tính theo trọng lượng loại sản phẩm trình lên men bia từ loại dịch đường houblon hóa,được tiến hành số chủng đặc hiệu nấm men saccharomyces Ngoài bia chứa hợp chất khác,một số sản phẩm phụ trình lên men, số sản phẩm phụ trình tương tác hóa học,phần lại cấu SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm tử,hợp phần dịch đường không bị biến đổi suốt trình công nghệ Tất cấu tử phụ thuộc vào mức độ vai trò trực tiếp tham gia váo việc định hình đơn vị nhiều tiêu chất lượng bia thành phẩm với hương thơm đặc trưng vị đắng dịu hoa houblon ,các chất khoáng, chất tạo hương,… tỷ lệ cân đối tạo cho bia có hương vi thật đậm đà mà thấy sản phẩm khác Nhân tố tạo tính độc đáo bia trước hết đặc tính nguyên liệu,sau tính chất trình công nghệ Công nghệ sản xuất bia trình phức tạp dù thực thủ công hay tự động hóa trải qua giai đoạn:  Chế biến dịch đường,houblon hóa  Lên men để chuyển hóa dịch đường thành bia non,lên men phụ tang trữ bia non thành bia tiêu chuẩn  Lọc bia,đóng bao bì,cải thiện sản phẩm,…  Sản xuất dịch đường houblon hóa: Công nghệ Sản xuất dịch đường houblon hóa bao gồm:  Làm đánh bóng malt  Nghiền malt: • Đập nhỏ hạy thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước,thúc đẩy trình đường hóa trình thủy phân nhanh triệt để Có cách tiến hành nghiền malt:nghiền khô,nghiền ẩm,nghiền nước  Đường hóa nguyên liệu: • Nguyên liệu sau nghiền nhỏ trộn với nước thiết • bị đường hóa Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia đặc tính kỹ thuật hệ thống thiết bị • Trong môi trường giàu nước hợp chất thấp phân tử hòa tan vào nước trở thành chất chiết dịch đường sau này,các hợp chất cao phân tử tinh bột,protein bị tác động nhóm enzym tương ứng nhiệt độ khối dịch nâng lên đến điểm thích hợp xúc tác hệ enzyme thủy phân hợp chất cao phân tử bị cắt thành SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm sản phẩm thấp phân tử hòa tan vào nước thành chất chiết dịch đường • Ở phân đoạn sản xuất dịch đường thường bố trí loại thiết bị sau: thiết bị phối trộn thiết bị đường hóa, thiết bị lọc, thiết bị đun dịch đường với hoablon hóa, thiết bị tách bã hoa,…  Lọc bã malt:sau đường hóa kết thúc,bao gồm hợp phần:pha rắn pha lỏng • Thành phần pha rắn bao gồm cấu tử không hòa tan bột nghiền,còn pha lỏng bao gồm nước hợp chất thấp phân tử trích ly từ malt hòa tan Pha rắn gọi bã malt,còn pha lỏng gọi dịch đường • Mục đích trình tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục bước trình pha rắn loại bỏ • Thiết bị lọc bã malt : thùng lọc đáy bằng,máy ép khung bản,…  Nấu dịch đường với hoa houblon: • Trích ly chất đắng,tinh dầu thơm,polyphenol thành phần khác hoa houblon vào dịch đường để làm có vị đắng hương thơm dịu hoa-đặc trưng bia • Polyphenol hòa tan vào dịch đường nhiệt độ cao tác dụng với hơp chất protein tạo thành phức chất màng nhầy dễ kết lắng kéo theo caca1 phần tử cặn lắng theo • Trường độ đun sôi với hoa phụ thuộc chất lượng nguyên liệu ,cường độ đun,nồng độ chất hòa tan,…và nằm khoảng từ 1,5-3,5h  Làm lạnh tách cặn dịch đường: (dịch đường bao gồm:nước cấu tử hòa tan,chất chiết:cấu tử hòa tan chứa 93% chất hữu cơ,7% chất vô cơ)  Lên men chính,lên men phụ tàng trữ bia:  Lên men giai đoạn định chuyển hóa dich đường houblon hóa thành bia tác động nấm men thông qua hoạt động chúng  Lên men : lượng lớn chất dịch đường bị nấm men hấp thụ tạo thành rượu etylic,khí CO2,các hợp chất dễ bay hơi,…một phần nhỏ bị kết lắng phỉa loại bỏ  Lên men phụ tang trữ bia: giai đoạn trình sinh hóa lý diễn hoàn toàn giống trình lên men với tốc độ chậm nhiệt độ SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm thấp lượng nấm men hơn, trình nhằm chuyển hóa hết phần đường có khả lên men tồn bia lon  Làm bia: diện hạt dạng keo,nấm men, nhựa đắng,…góp phần làm giảm độ bền bia,do làm giúp tăng thời gian bảo quản lưu hành thị trường  Chiết bia vào chai: chai đựng bia phải làm từ thủy tinh chất lượng cao có màu caphe xanh nhạt Quy trình sản xuất bia: SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Hình 1.4 Quy trình sản xuất bia 1.3.Các nguồn thải tính chất nước thải SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm 1.3.1.Các nguồn thải từ nhà máy bia: Bia sản xuất Việt Nam cách 100 năm Hiện nhu cầu thị trường thời gian ngắn ngành sản xuất bia có bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc mở rộng nhà máy bia có từ trước xây dựng nhà máy bia , … Hiện nước có khoảng 400 nhà máy sở sản xuất bia 800 triệu lít/năm Trong có khoảng 311 sở sản xuất bia địa phương,nhưng sản lượng chiếm 37,41% sản lượng bia nước Bình quân trọng lượng bia tăng 20%/năm Công nghiệp sản xuất bia tạo nên lượng lớn nước thải xả vào môi trường Hiện tiêu chuẩn nước thải tạo thành trình sản xuất bia 8-14 lít nước thải/lít bia phụ thuộc vào công nghệ loại bia sản xuất, loại nước thải chứa hàm lượng lớn chất lơ lửng,COD,BOD dễ gây ô nhiễm môi trường  Nước thải nhà máy bia chia làm loại:  Nước thải có BOD thấp: • Nước rửa chai công đoạn cuối • Nước xả từ hệ thống xử lý nước cấp • Nước làm mát máy nước rửa sàn vệ sinh công nghiệp  Nước thải có BOD cao: • Nước thải từ công đoạn nấu,chủ yếu nước vệ sinh thùng nấu,bể chứa,sàn nhà,bồn lên men,…có chứa nhiều cặn malt,tinh bột,bã hoa • Nước thải từ công đoạn lên men lọc bia • Nước rửa chai ban đầu,nước thải từ trình có độ pH cao nguyên lý rửa chai tiến hành qua bước: rửa với nước nóng,rửa dung dịch kiềm loãng nóng(1-3% NaOH),tiếp rửa bận nhãn bên chai cuối phun kiềm nóng rửa bên bên chai,sau rửa nước nóng • Nước thải từ công đoạn chiết chai • Nước thải từ công đoạn rửa thiết bị Nước thải từ nhà máy sản xuất bia chứa nồng độ cao chất hữu chất tẩy rửa thừa Các chất hữu tồn dạn lơ lửng lẫn dạng không tan Lượng chất gây ô nhiễm chủ yếu tạo trình vệ sinh thiết bị đóng chai rửa SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm chai lọ Ngoài việc phát thải vào nước việc sản xuất bia gây mùi,tiếng ồn,chất thải rắn (bã hèm,cặn,…) 1.3.2.Thành phần tính chất nước thải:  Đặc trưng nước thải bia: có hàm lượng chất hữu cacbonateous cao  Nước thải lọc dịch đường: • Hàm lượng chất hữu cao,lượng đường tồn nước cao môi trường thuận lợi cho phát triển VSV,độ đục độ màu cao  Nước thải thiết bị giải nhiệt : • Có nhiệt độ cao khoảng 50oC,được coi  Nước thải lọc bã hèm: ô nhiễm hữu nặng,…  Tải lượng ô nhiễm nước thải bia 6-8 kg BOD 5, 9-30kg COD, 2-4kg cặn lơ lửng,…cho 1000 lít bia Các nghiên cứu thành phần,tính chất nước thải sản xuất bia cho thấy hàm lượng chất ô nhiễm nước thải sở sản xuất bia lớn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần Kết phân tích nước thải tại nhà máy bia : Bảng 1.1 Thành phần tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia nguồn nước mặt: TT Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải trước xử lý (đầu vào) Quy chuẩn thải (đầu ra)* pH mg/l 4,5-5,0 5,5-9 Hàm lượng cặn lơ mg/l 350 100 SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Vượt (lần) 3,5 Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm lửng (SS) BOD5 mg/l 2700 50 54 COD mg/l 4000 150 26,7 Tổng N mg/l 40 40 Tổng P mg/l 20 3,3 Độ màu Pt-Co 250 150 1,7 Độ đục FTU 120 - - ( ) * Cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp,tiêu chuẩn thải nguồn nước mặt loại B Sơ đồ dòng thải: SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm b = 0,02 khoảng cách khe hở song chắn  Vậy chiều rộng song chắn rác là: • Bs = S(n1 +1) + bn1 = 0,008(5+1) + 0,025 = 0,148 (m)  Trong đó: • S: chiều dày song chắn = 0,008(m)  Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy vị trí mở rộng mương trước song chắn ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhằm tránh lắng cặn Vận tốc phải > 0,4 m/s Vkt =  Tổn thất áp lực qua song chắn rác: Hs =  Trong đó: • k: hệ số tính đến hệ tăng tổn thất vướng,mắc song chắn rác,k=2 • g = 9,81 m/s2  Chiều cao tổng cộng song chắn rác: H = h1+hs+h bv= 0,2+0,02+0,3 = 0,52(m) 3.2.2.Tính toán bể lắng: Chọn bể lắng bể lắng đứng để tính toán Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm tính theo công thức: Trong đó: Qmax,s – Lưu lượng tính toán lớn nhất, Qmax,s = 87,6 m3/h = 0,024 m3/s Vtt – Tốc độ chuyển động ống trung tâm, lấy không lớn 30 mm/s (Chọn V tt = 0,015 m/s) (Điều 7.56 – TCXD 51-2008) SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Diện tích tiết diện ướt bể lắng đứng mặt tính theo công thức: Trong đó: v – Tốc độ chuyển động nước thải bể lắng đứng, v = 0.5 ÷ 0.8 mm/s Chọn v = 0.5 mm/s hay 0.0005 m/s) (Điều 6.5.4 – TCXD 51-84) Chọn n = bể lắng đứng diện tích bể mặt là: Trong đó: n – Số bể lắng đứng (Điều 7.51 – TCXD 51-2008) Ống dẫn nước ra: -Chọn vận tốc nước chảy ống 0.6 m/s dống = = = 0,15m = 150 mm - Đường kính bể tính theo công thức: (D = ÷ 9m – Điều 7.56 – TCXD 51-2008) - Đường kính ống trung tâm: Trong đó: f1 – Diện tích tiết diện ống trung tâm bể: f1 = f = 1,62 m2 - Chiều cao tính toán vùng lắng bể lắng đứng: SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm htt = v.t Trong đó: t – Thời gian lắng, t = 1.5h htt = 0.0005x 1.5 x 3600 = 2.7 (m) (htt = 2.7 ÷ 3.6 – Điều 7.56 – TCXD 51-2008) - Chiều cao phần hình nón bể lắng đứng: Trong đó: h2 – Chiều cao lớp trung hòa, m; h3 – Chiều cao giả định lớp cặn lắng bể, m; D – Đường kính bể lắng, D = 8m; dn – Đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, lấy dn = 0.2m; α – Góc nghiêng đáy bể lắng so với phương ngang không nhỏ 50 o Chọn α = 50o(Điều 7.56 – TCXD 51-2008) - Chiều cao ống trung tâm lấy chiều cao tính toán vùng lắng 2,7m.Đường kính miệng loe ống trung tâm lấy chiều cao phần ống loe 1.5 đường kính ống trung tâm.(Điều 7.56 – TCXD 51-2008) dl = hl = 1,5d = 1,5 x 1,44= 2,16 (m) - Đường kính hắt lấy 1.3 đường kính miệng loe 1.3 x 1.3 = 1.7m.Góc nghiêng bề mặt hắt so với mặt phẳng ngang lấy 17 o (Điều 7.56 – TCXD 51-2008) - Khoảng cách mép miệng loe đến mép bề mặt hắt theo mặt phẳng qua trục tính theo công thức: SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Trong đó: vk – Tốc độ dòng chảy qua khe hở miệng loe ống trung tâm bề mặt hắt không lớn 20 mm/s Chọn vk = 20 mm/s (Điều 7.56 – TCXD 51-2008) - Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng: H = htt + hn + ho = htt + (h2 + h3) + ho Trong đó: ho – Khoảng cách từ mực nước đến thành bể, chọn ho = 0.4m H = 2,7 + 4,65 + 0,4 = 7,75 (m) =7,8 (m) - Thể tích bể lắng đứng: W = F1.H = 49,62 x 7,8 = 387,0 (m3) - Thời gian lắng thực tế bể lắng đứng: - Tốc độ lắng thực tế hạt cặn lơ lửng: Ứng với u = 1,42 mm/s, hiệu suất lắng vào khoảng 57% (Bảng 3.27 – Sách Xử Lý Nước Thải Đô Thị Công Nghiệp – Tính toán thiết kế công trình – GS TS Lâm Minh Triết) Bảng 3.6 Các thông số thiết kế kích thước bể lắng đứng ST T Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị Lưu lượng thiết kế, Qh,max 87,6 m3/h Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm, f 12,62 m2 SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Diện tích tiết diện ướt bể lắng đứng, F 48 m2 Chiều cao bể m Đường kính hắt 1.7 m Đường kính bể m Đường kính ống trung tâm 1,44 m Chiều cao vùng lắng 2.7 m Đường kính đáy nhỏ hình nón cụt 0.2 m 10 Chiều cao phần hình nón 4,65 m 11 Góc nghiêng đáy bể lắng 50 Độ 12 Chiều cao ống trung tâm 2.7 m 13 Đường kính miệng loe ống trung tâm 1.3 m 3.2.3 Tính toán bể aeroten (Aerotank) Nước thải sau xử lý bể UASB dẫn tiếp đến bể Aeroten Tại đây, chất hữu chưa phân hủy hoàn toàn nhờ trình phân hủy kị khí tiếp tục vi sinh vật bể Aeroten phân hủy hiếu khí Khi tính toán thiết kế công trình sinh học áp dụng trình bùn hoạt tính cần xem xét yếu tố sau:  Kiểu bể bùn hoạt tính( chảy nút, xáo trộn hoàn toàn, chảy tầng…) SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm       Tải trọng tiêu chuẩn Lượng bùn sinh Nhu cầu oxy cung cấp phương thức cung cấp Nhu cầu chất dinh dưỡng Kiểm soát sinh vật dạng sợi Tính chất nước thảỉ sau xử lý Thiết kế bể aeroten làm thoáng phương pháp khuyếch tán khí, hình dạng bể ảnh hưởng quan trọng đến hiệu làm thoáng Chiều cao lớp nước bể phải từ 4,57 đến 7,62 để việc khuyếch tán khí đạt hiệu cao Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến đỉnh bể) từ 0,3m đến 0,6m Nội dung tính toán aeroten gồm phần sau:     Chọn kiểu bể xác định kích thước bể; Tính lượng bùn dư thải bỏ ngày, lưu lượng bùn tuần hoàn; Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho aeroten; Chọn kiểu tính toán thiết bị khuyếch tán không khí Các số liệu tính toán bể Aeroten:     Lưu lượng trung bình nước thải ngày đêm: Q = 1000m3/ngđ Hàm lượng chất lơ lửng dẫn vào bể Aeroten: Cd = 170,6mg/l Hàm lượng BOD5 đầu vào là: 520,9mg/l Hàm lượng COD đầu vào 1234,6mg/l Giả sử theo kết thực nghiệm ta tìm thông số động học sau: Ks = 45mg/l; Y = 0,45mg/l; kd = 0.04ngày-1 Có thể áp dụng điều kiện sau để tính toán trình bùn hoạt tính xóa trộn hoàn toàn:          Tỉ số MLVSS/MLSS = 0,75 Hàm lượng bùn tuần hoàn Cth= 8500mg/l Hàm lượng bùn hoạt tính bể aeroten MLVSS = 3000mg/l Thời gian lưu bùn trung bình: Nước thải sau lắng đạt tiêu chuẩn loại B QCVN 40:2011/BTNMT, BOD đầu 50mg/l, SS 100mg/l, 65% cặn dễ phân hủy sinh học(hàm lượng BOD20 nước thải đầu ra) Tỉ số BOD5/BODL = 0.68; Hệ số chuyển đổi BOD5 BOD20 0,68; Hàm lượng bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể lắng có hàm lượng chất rắn 0.8% khối lượng riêng 1,008kg/L; Hiệu suất chuyển hóa oxy thiết bị khuyếch tán 9%, hệ số an toàn 2; SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Oxy chiếm 21% trọng lượng thể tích không khí khối lượng riêng không khí 1,2kg/m3; Loại chức bể: bể aeroten khuấy trộn hoàn toàn Các thông số tính toán cho aeroten kiểu xáo trộn hoàn toàn tham khảo theo trang 511– sách “Xử lý nước thải đô thị công nghiệp – tính toán thiết kế công trình” (Lâm Minh Triết , Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng)  Xác định kích thước bể aeroten Xác định BOD5 hòa tan nước thải đầu tính theo công thức: BOD đầu = BOD hòa tan từ bể aeroten + BOD chứa cặn lơ lửng đầu Lượng cặn phân hủy sinh học: 0,65 × 100 = 65mg/L BODL cặn lơ lửng dễ phân hủy sinh học lước thải sau lắng: 65 × (1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào) = 92,3mg/L BOD5 cặn lơ lửng nước thải sau lắng: BOD5 = BODL × 0,68 = 92,3 × 0,68 = 62,8mg/l BOD5 hòa tan nước thải sau lắng: 100 = S + 62,8 Vậy S = 37,2mg/L • Hiệu xử lí: Hiệu xử lí tính theo BOD5 hòa tan: Với S0 hàm lượng BOD5 đầu vào bể aeroten Hiệu xử lí BOD5 bể aeroten: • Thể tích bể Thề tích bể aeroten tính theo hai công thức sau: SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Trong đó: : thời gian lưu bùn; Q: lưu lượng nước thải; Y: hệ số sản lượng tế bào; S0: BOD5 nước thải vào aeroten; S: nồng độ BOD5 sau lắng II; X: hàm lượng tế bào chất bể; Kd: hệ số phân hủy nội bào Thay vào phương trình ta xác định thể tích bể aeroten: Chọn thể tích bể là: Thời gian lưu nước bể là: Chọn chiều cao hữu ích bể hhi = 4m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m chiều cao tổng cộng bể là: Htc = 4+0,5 = 4,5m Chọn chiều rộng bể B=5m Vậy chiều dài bể: Vậy kích thước bể aeroten xác định: L × B × H = 16,5m × 5m × 4,5m  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) SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Px(vss) = 0,32× 1000 × (520,9-37,2) × 10-3 = 154,8 (kgVSS/ ngày) Tổng lượng bùn sinh ngày theo SS: Px(ss)= 154,8/0,75 = 206,4 (KgSS/ ngày) Lượng bùn dư cần xử lí ngày: Lượng bùn dư cần xử lí = Tổng lượng bùn – Lượng SS trôi khỏi lắng: Mdư(SS)= 206,4–(1000 × 100 × 10-3 )= 106,4(KgSS/ngày) Lượng bùn dư có khả phân hủy sinh học cần xử lí: Mdư(VSS) = 106,4 × 0,75 = 79,8 (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: Phương trình cân sinh khối: QX0 + QrXr = (Q + Qr)X1 Trong đó: S0, S: nồng độ chất nền( tính theo BOD5) đầu vào nồng độ chất sau qua bể aeroten bể lắng, mg/L X 0, X r, X c: 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 X thường nhỏ so với X, X r, phương trình cân vật chất ta bỏ qua đại lượng QX 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 = 4000 (mgSS/L) = X1 SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Vậy lưu lượng bùn tuần hoàn tính: Qr = α × Q = 0,89 × 1000 = 890 (m3/ngay) = 37,1 (m3/h) Kiểm tra lại thể tích LBOD tỉ số F/M Tải trọng thể tích: Giá trị nằm khoảng cho phép (LBOD = 0,8 – 1,9) Tỉ số F/M: Giá trị nằm khoảng cho phép (0,2 – 0,6 ngay-1) Tốc độ sử dụng chất riêng:  Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho aeroten: Ta có Hệ số sản lượng quan sát(Yobs) tính theo phương trình: Lượng bùn dư sinh ngày theo VSS Px = 200,38kgVSS/ ngày Vậy lượng oxi cần thiết điều kiện tiêu chuẩn: Trong đó: OC0 : lượng oxi cần thiết theo tiêu chuẩn phản ứng 20oC f: hệ số chuyển đổi từ BOD sang COD hay BOD 20 f = BOD 5/COD thường từ 0,65 – 0,68 Chọn f = 0,68 1,42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD Lượng oxi thực tế cần sử dụng cho bể: Trong đó: Cs: nồng độ bão hòa oxi nước nhiệt độ làm việc, chọn Cs = 9,08mg/l SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm CL: nồng độ oxi cần trì công trình( mg/l) Đối với nước thải CL=1,5 – mg/l Chọn CL = 2mg/l Trong không khí oxi chiếm 21% thể tích; giả sử trọng lượng riêng không khí 1,2Kg/m3 Vậy lượng không khí cần thiết cho trình là: Lượng không khí thực cần cung cấp: Khối lượng không khí thực cần cung cấp:  Chọn kiểu tính toán thiết bị cung cấp khí, đường ống dẫn khí: Để cung cấp đủ lượng oxi cần thiết cho trình xử lí, thường dung máy khuấy trôn khí bề mặt để tạo màng nước, tia nước, giọt nước tiếp xúc với không khí để lấy oxi dung hệ thống máy thổi khí, ống dẫn thiết bị phân phối khí vào bể aeroten để lấy oxy Ống dẫn không khí: Để dẫn không khí chọn ống thép không rỉ, ống nhựa gia cường sợi thủy tinh, ống PE ống nhựa chịu thay đổi nhiệt độ Tốc độ chuyển động không khí qua ống dẫn qua hệ thống phân phối từ 10 – 15m/s, qua lỗ phân phối từ 15 – 20m/s Ta có: lượng không khí theo yêu cầu lí thuyết là: 2501,35 m3/ngay Giả sử hiệu vận chuyển thiết bị thổi khí 15%, hệ số an toàn sử dụng thiết kế thực tế Lượng không khí yêu cầu với hiệu vận chuyển 15%: Lượng không khí thiết kế để chọn máy nén khí là: 11,6 × = 23,2 t = 23200 Số lượng thiết bị khuếch tán khí: Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa xốp, đường kính 170 mm, diện tích bề mặt F = 0,0227m2, cường độ thổi khí 200L/phút.đĩa = 12 m3/giờ.đĩa SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Độ sâu ngập nước đĩa phân phối khí lấy chiều sâu hữu ích bể H = m (đặt sát đáy bể) Số đĩa cần phân phối bể: Áp lực công suất hệ thống nén khí: Khí phân phối vào bể ống khoan lỗ đặt dọc theo hành lang tốc độ khí lỗ từ – 10 m/s Áp lực cần thiết cho hệ thống nén xác định theo công thức: Hct = hd + hc + hf + H Trong đó: hd: tốn thất áp lực ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn(m) hc: tổn thất cục bộ(m) hf: tổn thất qua thiết bị phân phối(m) H: chiều sâu hữu ích bể(m) Tổng tổn thất hd, h c thường không vượt 0,4m, tốn thất h f không vượt 0,5m Do áp lực cần thiết: Hct = 0,4 + 0,5 + = 4,9m Áp lực không khí bằng: Công suất máy nén khí tính theo công thức: Trong đó: • • • • • e: hiệu suất máy,có giá trị từ 0,6-0,9 Chọn e=0,6 R: số khí lý tưởng, R=8,314 KJ/KmoloK T1: nhiệt độ tuyệt đối không kí đầu vào, T1=273 + 25=298oK P1: áp suất tuyệt đối không khí đầu vào, p1=1 atm P2: áp suất tuyệt đối không khí đầu ra: P2=pm+1=0,48+1=1,48 (atm) SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Công suất thực máy thổi khí: SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 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 sinh học 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 SVTH:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân Đồ án môn học xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm Hoàng Huệ - Xử Lý Nước Thải – NXB Xây dựng, Hà Nội 1996 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:Đoàn Hữu Vinh GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân