D AN TT NGHIP (5)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường MỤC LỤC MỞ ĐẦU .5 ĐẶT VẤN ĐỀ .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA 1.1 Tình hình phát triển ngành công nghiệp sản xuất bia 1.2 Quy trình cơng nghệ tổng qt ngành sản xuất Bia 1.2.1 Nước 1.2.2 Đại mạch 1.2.3 Chủng nấm men 11 1.3 Quy trình cơng nghệ sản xuất bia 12 1.3.1 Dây chuyền công nghệ khâu nấu đường hóa 14 1.3.2 Lên men dịch đường 16 1.3.3 Giai đoạn lọc bia 17 1.4 Nguồn nước thải phát sinh nhà máy 17 1.5 Tổng quan nhà máy bia Việt Đức 18 1.5.1 Giới thiệu tổng quan công ty 18 1.5.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất bia nhà máy 18 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT BIA 22 2.1 Đặc trưng nước thải ngành sản xuất bia 22 2.2 Các phương pháp xử lý nước thải ngành sản xuất bia 24 2.2.1 phương pháp học 24 2.2.2 Phương pháp hóa lý 25 2.2.3 Phương pháp sinh học 27 2.3 Đề xuất hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia Việt Đức …………………35 2.3.1 Đặc tính nước thải nhà máy bia Việt Đức 35 2.3.2 Đề xuất hệ thống xử lý 35 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ .39 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường 3.1 Các thơng số tính tốn 39 3.2 Lưu lượng tính tốn 39 3.3 Thiết kế song chắn rác 39 3.4 Hố thu nước thải 43 3.5 Bể điều hòa 43 3.6 Bể UASB 45 3.7 Bể Aerotank 55 3.8 Bể lắng 63 3.9 bể khử trùng 67 3.10 Tính tốn bể nén bùn 70 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CHI PHÍ KINH TẾ 74 4.1 Dự tính chi phí đầu tư 74 4.1.1 Vốn đầu tư xây dựng 74 4.1.2 Vốn đầu tư trang thiết bị 75 4.2 Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 KẾT LUẬN .77 KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO .79 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các số chất lượng Malt vàng …………………………… ……… 11 Bảng 1.2: Nhu cầu sử dụng nguyên liệu hàng năm nhà máy …….……………… 19 Bảng 2.1: Tính chất đặc trưng nước thải ngành sản xuất Bia ……………………….… 24 Bảng 2.2: Các hóa chất thường dùng để điều chỉnh pH ………………… …………… 26 Bảng 2.3: Kết quan trắc nhà máy bia Việt Đức so với giá trị C QCVN ………… 35 Bảng 3.1: Thông số thiết kế SCR ……………………………… ….………………… 42 Bảng 3.2: Thông số thiết kế hố thu gom …………………… … …………………… 43 Bảng 3.3: Thông số thiết kế bể điều hòa ……………………… …….……………… 45 Bảng 3.4: Thơng số thiết kế bể UASB …………………………….……….………… 54 Bảng 3.5: Thông số thiết kế bể Aerotank ……………………… …………………… 63 Bảng 3.6: Thông số thiết kế bể lắng …………………………… …………………… 67 Bảng 3.7: Thông số thiết kế bể khử trùng ……………………… …………………… 70 Bảng 3.8: Thông số thiết kế bể nén bùn ……………………………………………… 73 Bảng 4.1: Tính tốn giá thành xây dựng …………………….… …………………… 74 Bảng 4.2: Tính tốn giá thành trang thiết bị ………………………… ……………… 75 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật mơi trường DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ công nghê sản xuất Bia ………………………………… …………… 13 Hình 1.2: sơ đồ dây chuyền cơng nghệ nhà máy bia Việt Đức …………… ……… 20 Hình 2.1: Bể Aerotank thơng thường ……………… ……………… ……………… 29 Hình 2.2: Bể Aerotank khuấy trộn hồn tồn ………………………….…… ………… 30 Hình 2.3: Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia Việt Đức ….…………… 37 Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo SCR …… ……………………………… …………………… 40 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, Bia loại thức uống ưa chuộng giới Ở nước phương Tây, bia dược xem nước giải khát Trên giới có số loại bia tiếng Ale, Lager, Pilsener, Riêng sản phẩm nước đứng đầu nhãn hiệu bia Sài Gòn, bia Hà Nội… Theo thống kê Bộ Kế hoạch - đầu tư, tính đến năm 2015 doanh nghiệp nước sản xuất 4,6 tỷ lít bia loại Song song với phát triển kinh tế ngành cơng nghiệp sản xuất bia mối quan tâm lớn vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt nước thải Các loại nước thải chứa hàm lượng lớn chất lơ lửng, COD BOD dễ gây ô nhiễm mơi trường Vì vậy, loại nước thải cần phải xử lý trước xả vào nguồn tiếp nhận Nhà máy bia Việt Đức khu công nghệp Sài Đồng B – Hà Nội, với ngành nghề kinh doanh sản xuất nước giải khát lên men (bia) Hoạt động Cơng ty góp phần vào phát triển kinh tế địa phương Tuy nhiên, hoạt động sản xuất công ty không tránh khỏi tác động đến môi trường xung quanh việc phát sinh chất thải có khả gây nhiễm môi trường, đặc biệt nước thải Đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia nhà máy bia Việt Đức – khu công nghiệp Sài Đồng B – phường Sài Đồng – Long Biên – Hà Nội, công suất 2500m3/ngày đêm”, thực nhằm giải việc xử lý nước thải sản xuất trước thải vào mơi trường MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng nước thải ngành bia nói chung nhà máy bia Việt Đức nói riêng - Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất bia nhà máy bia Việt Đức - Từ đó, đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế nhà máy bia Việt Đức đạt tiêu chuẩn đầu ra, tính tốn chi tiết cơng trình đơn vị GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Thu thập tài liệu tổng quan ngành sản xuất bia - Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng nước thải ngành bia, phương pháp xử lý nước thải nghành bia số công nghệ xử lý nước thải điển hình ngành bia - Thu thập số thơng tin tình hình sản xuất, công nghệ sản xuất … nhà máy bia Việt Đức - Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho nhà máy bia Việt Đức Tính tốn, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đề xuất dự toán kinh tế PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Tổng hợp nghiên cứu tài liệu có liên quan nước thải nhà máy bia Việt Đức - Đề xuất công nghệ xử lý nước thải khác tìm phương án tối ưu cho nhà máy NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN GỒM CHƯƠNG Chương 1: Tổng quan ngành bia Chương 2: Một số phương pháp xử lý nước thải ngành bia Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia Việt Đức Chương 4: Tính toán kinh tế GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA 1.1 Tình hình phát triển ngành cơng nghiệp sản xuất bia a Trên giới Ngành bia giới nhìn chung bước vào giai đoạn trưởng thành bão hòa, với CAGR 2011- 2015 vào khoảng -0,7% Cơ cấu tiêu thụ dịch chuyển từ quốc gia phát triển với văn hóa bia lâu đời sang quốc gia phát triển có ngành bia non trẻ Tính đến năm 2015, tỷ trọng tiêu thụ bia Châu Á chiếm 35% tổng sản lượng bia tiêu thụ toàn giới Lượng tiêu thụ bia tập trung nước Nga, Brazil, Ấn Độ, Trung Quốc… với động lực thúc đẩy tăng trưởng tiêu thụ việc tự hóa thương mại, thu nhập đầu người tăng cấu dân số có tỷ trọng người độ tuổi lao động cao Đi ngược lại với xu hướng giảm ngành bia giới khu vực châu Á có Châu Phi, với lượng tiêu thụ tăng đặn qua năm liền với bùng nổ dân số tình hình kinh tế khu vực có tăng trưởng mạnh Trong giai đoạn 2015- 2020, Châu Phi dự kiến khu vực có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, khoảng 5,2%/năm Châu Á tiếp tục thị trường tiêu thụ bia lớn giới, với lượng tiêu thụ kỳ vọng tăng từ 63,3 tỷ lít lên 90 tỷ lít vào năm 2020 Ngành bia giới miêu tả hai xu hướng xu hướng hợp kỷ 20th xu hướng toàn cầu hóa từ cuối kỷ 20th Cụ thể, tính đến năm 2015, bốn hãng bia lớn nắm giữ gần 50% thị phần toàn giới Bia loại hàng hóa có vòng đời sản phẩm ngắn, thời hạn sử dụng từ tháng đến năm Do vậy, cung cầu ngành có đặc thù thường nhau, khơng có độ trễ, lượng tồn kho không đáng kể cung dễ thay đổi theo cầu Về đầu vào ngành bia, nguyên vật liệu chủ yếu sản phẩm nông nghiệp (lúa mạch, hoa bia, ngũ cốc…) có sản lượng biến động mạnh phụ thuộc nhiều vào yếu tố thời tiết Chất lượng chủng loại nguyên liệu mang tính trọng yếu, định đến hương vị chất lượng bia thành phẩm, chi phí nguyên phụ liệu đầu vào chiếm chưa đến 30% chi phí sản xuất ngành bia giới GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường Về tiêu thụ, Trung Quốc tiếp tục quốc gia tiêu thụ bia nhiều giới năm 2015 Việt Nam vị trí thứ Tuy nhiên mức tiêu thụ bình quân đầu người cao thuộc quốc gia Tây Âu Cộng hòa Séc, Đức, Áo… vào khoảng 100 lít/người/năm Xu hướng tiêu thụ tới ngành bia giới tập trung vào phân khúc bia cao cấp, trào lưu bia thủ công xu hướng đa dạng trải nghiệm uống Cùng với mối quan tâm người tiêu dùng sức khỏe ngày gia tăng thúc đẩy đời phát triển sản phẩm bia (hoặc khơng cồn) b Tại việt nam Bia đưa vào Việt Nam từ năm 1890 với xuất Nhà máy bia Sài Gòn Nhà máy bia Hà Nội, bia Việt Nam có lịch sử 120 năm Hiện 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 bia nước ngồi Cơng nghiệp sản xuất bia phát triển kéo theo phát triển ngành sản xuất khác như: Vỏ lon nhôm, két nhựa, vỏ chai thủy tinh, loại nút chai bao bì khác Từ chỗ có nhà máy bia Hà Nội Sài Gòn, đến nay, ngành bia Việt Nam phát triển với 129 sở sản xuất bia nằm 43 tỉnh, thành phố với sản lượng sản xuất năm 2015 đạt 4,6 tỷ lít Sản lượng sản xuất bia Việt Nam tăng trưởng đặn qua năm giai đoạn 1996-2015 Điều thói quen tiêu thụ bia ngày phát triển ưa chuộng Việt Nam Thêm vào đó, doanh nghiệp sản xuất nước tích cực đầu tư xây dựng thêm nhà máy, liên tục nâng công suất tồn ngành Tính đến năm 2015, theo thống kê Kirin Holdings, tổng sản lượng bia sản xuất Việt Nam 4,6 tỷ lít, trở thành quốc gia sản xuất bia lớn thứ giới thứ châu Á, sau Trung Quốc Nhật Bản Về tiêu thụ, năm 2015, người Việt Nam tiêu thụ 3,8 tỷ lít bia, đạt mức tiêu thụ cao Đông Nam Á, đứng thứ Châu Á thứ 11 toàn giới Với tiềm lớn GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường vậy, việc tập đoàn bia ngoại gia nhập vào thị trường bia Việt Nam điều tất yếu Điển hình tập đồn bia Heineken đầu tư vào ngành bia Việt Nam từ năm 1991 với việc thành lập Công ty TNHH Nhà máy Bia Việt Nam Theo sau hàng loạt tập đồn lớn giới Carlsberg (sở hữu 100% Công ty Bia Huế 17% Habeco), Sapporo với nhà máy bia Long An vào hoạt động từ 2011 với công suất tối đa 150 triệu lít/năm hay AB-Inbev với nhà máy Bình Dương khánh thành năm 2015 với cơng suất 100 triệu lít/năm 1.2 Quy trình cơng nghệ tổng quát ngành sản xuất Bia  Đặc tính nguyên liệu Bia sản xuất từ nguyên liệu malt Đại Mạch, hoa houblon nước Để tiết kiệm nguồn malt Đại Mạch để sản xuất vài loại bia thích hợp, với thị hiếu người tiêu dùng bên cạnh Đại Mạch, người ta dùng thêm nguyên liệu phụ bột mì, gạo, bột ngơ, chí bột đậu tương tách béo 1.2.1 Nước Đối với bia, nước nguyên liệu khơng thể thay Thành phần hóa học nước ảnh hưởng đến đặc điểm, tính chất sau bia tác động suốt trình chế biến cơng nghệ sản xuất bia Trên dây chuyền cơng nghệ chính, nước dùng q trình nấu, pha lỗng dung dịch đường để lên men, nước trở thành thành phần sản phẩm Ngồi ra, nước dùng q trình khác làm lạnh, làm nóng, rửa dụng cụ, thiết bị, vệ sinh khu vực sản xuất 1.2.2 Đại mạch Đại mạch nguyên liệu chủ yếu dùng để sản xuất bia, muốn vậy, đại mạch phải trải qua q trình nẩy mầm nhân tạo sau dừng lại cách sấy khơ  Thành phần hóa học Đại mạch  Carbohydrate chung : 70-85%  Các chất vô : 10,5-11,5%  Chất béo : 1,5 -2% GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Các chất khác Chuyên ngành Kỹ thuật mơi trường : 1-2 Độ ẩm bình quân thay đổi từ 14 -14,5%, độ ẩm thay đổi từ 12% điều kiện thu hoạch khô 20% điều kiện ẩm ướt  Tinh bột Có cơng thức (C6H10O5)n, có chuyển hóa dễ dàng thành đường glocose tác dụng acid thành dextrine maltose tác dụng amylase Tinh bột thành phần quan trọng mặt số lượng đại mạch từ 55-65% Khi nấu, tác dụng men amylase chuyển hóa thành thành dextrine đường maltose sau chuyển hóa thành cồn CO2 q trình lên men  Protêin Sản phẩm thủy phân protêin chia làm nhiều nhóm khác giữ vai trò quan trọng sản xuất malt bia Những nhóm phức tạp chất dinh dưỡng cho nấm men trình lên men, bia dinh dưỡng cho vi sinh vật làm hỏng bia trình bảo quản GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 10 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật mơi trường d =√ × F2 × 2,2 =√ = 1,18(m) π π×2 → Chọn d = 1,2 m + Chiều cao tính tốn vùng lắng bể lắng đứng (h1) h1 = v × t = 0,0005 × 150 × 60 = 4,5 (m) Trong đó: t thời gian lắng, t = 150 phút = 2,5 h; v vận tốc chuyển động nước thải, v = 0,0005 m/s + Chiều cao phần hình nón bể lắng (hn) D − dn ) × tan α hn = ( Trong đó: D: đường kính bể lắng, D = 7,5 m; dn: đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, lấy dn = 0,5 m; α: góc ngang đáy bể lắng so với phương ngang, α không nhỏ 50o, chọn α = 50o →ℎ𝑛 = (  7,5−0,5 ) ×tan50°= 4,2 m Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng H = hl + hn + hbv = 4,5 + 4,2 + 0,5 = 9,2 (𝑚)  Chiều cao ống trung tâm chiều cao tính tốn vùng lắng, có miệng phễu hắt phía htt = hl = 4,5 (𝑚) + Đường kính chiều cao phễu = 1,5 đường kính ống trung tâm D1 = h1 = 1,5× d = 1,5× 1,2= 1,8 (𝑚) + Đường kính chắn = 1,3 đường kính miệng phễu Dc = 1,3× D1 = 1,3× 1,8 = 2,3 (𝑚) + Góc nghiêng bề mặt chắn với mặt phẳng ngang: 170 + Chiều cao từ mặt chắn đến bề mặt lớp cặn 0,3m GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 65 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường Để thu nước lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể Thiết kế máng thu đặt theo chu vi vành bể, đường kính ngồi máng đường kính bể + Đường kính máng thu: Dmáng = 80% đường kính bể = 0,8× 7,5= (m) + Chiều dài máng thu nước L = π×Dmáng = π× = 18,6 (𝑚) + Tải trọng thu nước 1m dài máng 𝑎𝐿 = 𝑄𝑛𝑔đ 2500 = = 67,2 (𝑚3 ⁄𝑚𝑑à𝑖 𝑛𝑔à𝑦) 𝑛 × 𝐿 × 18,6  Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng + Chọn vận tốc dòng chảy ống nước thải lắng v = 0,3m/s + Đường kính ống dẫn nước 𝐷=√ 4×𝑄 × 2500 =√ = 0,247 (m) 𝜋×𝑣×𝑛 𝜋 × 0,3 × × 3600 × 24 Chọn ống PVC có đường kính ống D = 250 (mm)  Tính tốn ống xả cặn: Lưu lượng bùn cần hút từ bể lắng lưu lượng bùn tuần hoàn lưu lượng bùn phải xả Qbùn = Qth + Qxả = 1150 + 2,67 = 1152,67 (m3/ngđ) = 0,013 (m3/s)  Chọn bơm bùn hoạt động liên tục, vận tốc bùn di chuyển ống m/s Đường kính ống hút bùn: 𝐷ℎú𝑡𝑏ù𝑛 = √ 4×𝑄 × 0,013 =√ = 0,12 (𝑚) = 120 (𝑚𝑚) π×𝑣 𝜋×1 Chọn ống hút bùn nhựa PVC có đường kính 140 (mm) Kiểm tra vận tốc bùn di chuyển ống: 𝑣= 4×𝑄 × 0,018 = ≈ 0,9 (𝑚⁄𝑠) 𝜋×𝐷 0,142 × 3,14 Cơng suất bơm bùn: GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 66 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP N= Chuyên ngành Kỹ thuật mơi trường Q b × ρ × g × H 0,013 × 1000 × 9,81 × = = 0,64 (kW) 1000 × ŋ 1000 × 0,8 Trong đó: Lưu lượng bơm: Qbùn = 0,013 (m3/s) H: Cột áp bơm: H = (m) η: Công suất bơm: η = 0,7 ÷ 0,8 => Chọn η = 0,8 ρ: Khối lượng riêng nước, ρ = 1000 (kg/m3) g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) Chọn bơm có cơng suất N = 0,75 (kW) Bảng 3.6 Thơng số thiết kế bể lắng STT Số liệu thiết Tên thông số kế Đơn vị Số bể bể Số nguyên đơn Nguyên đơn Diện tích tiết diện ướt bể (F1) 84 m2 Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm (F2) 2,2 m2 Đường kính bể lắng (D) 7,5 m Đường kính ống trung tâm (d) 1,2 m Chiều cao phần hình nón bể (hn) 4,2 m Chiều cao tổng cộng bể (H) 9,2 m Đường kính máng thu (Dmáng) m 10 Cơng suất bơm bùn 0,75 kW 3.9 bể khử trùng Mục đích Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá huỷ, tiêu diệt loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm khơng thể khử bỏ qua q trình xử lý nước thải Tính tốn GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 67 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật mơi trường  Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải tính theo cơng thức[5] 𝑌𝑎 = 𝑎×𝑄 1000 Trong đó: Q: lưu lượng tính tốn nước thải, Q = 104,2 m3/h a: liều lượng Clo hoạt tính Clo nước lấy theo điều 6.20.2-TCXD – 51-84, nước thải sau xử lý sinh học hồn tồn, a=3 𝑌𝑎 = 𝑎×𝑄 1000 = 3×104,2 1000 = 0,31 kg/h Vậy lượng Clo dùng cho ngày là: m = 0,31 × 24 = 7,5 kg/ngày = 225,07 kg/tháng  Dung tích lượng Clo V= 𝑚 𝑃 Trong đó: m: lượng Clo dùng cho tháng, m = 225,07 kg/tháng P: trọng lượng riêng Clo, P = 1,47 kg/l 𝑉= 225,07 1,47 = 153,1 𝑙  Tính tốn máng trộn Để xáo trộn nước thải với Clo Chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính tốn thiết kế Thời gian xáo trộn vòng 1-2 phút Máng gồm ngăn với lỗ có d = 20 – 100 mm[5] Chọn d = 30mm Chọn chiều rộng máng B = 0,5m Khoảng cách vách ngăn: l =1,5×B =1,5×0,5 = 0,75m Chiều dài tổng cộng máng trộn với vách ngăn có lỗ: L= 3×l + 2× 0,2 = 3× 0,75 + × 0,2= 2,65 (m) Chọn thời gian xáo trộn phút Thời gian nước lưu lại tỏng máng trộn tính cơng thức: t= 𝐻1 ×𝐵×𝐿 𝑄 = 𝐻1 ×0,5×2,65 0,043 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng = 2× 60 (giây) 68 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường Chiều cao lớp nước vách ngăn thứ là: 𝐻1 = 2×60×0,043 0,5×2,65 =3,89 m Số hàng lỗ theo chiều đứng: Có H1 = 2×d × (𝑛𝑑 – 1) +d 𝐻1 −𝑑 𝑛𝑑 = 2𝑑 +1= 3,89−2×0,03 2×0,03 + = 65 lỗ Số hàng lỗ theo chiều ngang Có B = 2d × (nn -1) + 2d nn = 𝐵−2𝑑 2𝑑 = 0,5−2×0,03 2×0,03 = 7,3 lỗ => chọn lỗ Chiều cao lớp nước vách ngăn thứ là: H2 = H + h Trong đó: h: tổn thất áp lực qua lỗ vách ngăn thứ h= 𝑣2 𝜇2 ×2𝑔 = 0,622 ×2×9.81 = 0,13 m v: vận tốc chuyển động nước qua lỗ, chọn v = 1m/s 𝜇: hệ số lưu lượng, 𝜇 = 0,62 [5] H2 = 3,89 + 0,13 = 4,02 m Chiều cao xây dựng: H = Hbv +H2 = 0,5 + 4,02 = 4,52 (m)  Tính tốn bể tiếp xúc – kiểu bể ngang Thể tích hữu ích bể tiếp xúc tính theo cơng thức sau: V = Q × t = 104,16 × 0,5 = 52,08 m3 Trong đó: Q: lưu lượng nước thải, Q = 2500m3/ngđ = 104,16 m3/h t: thời gian tiếp xúc nước thải dung dịch clorua t = 30 phút = 0,5 h ( xử lý nước thải - Hoàng Huệ) Vận tốc nước chảy bể tiếp xúc: v = – 4,5 m/phút, chọn v = 3m/phút Diện tích bể tiếp xúc GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 69 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường 𝑉 52,08 ℎ 1,5 F= = =34,72 m2 Trong đó: h chiều cao bể, chọn h = 1,5m Chọn chiều dài bể: L = m Chiều rộng bể B = m Chọn chiều cao bảo vệ Hbv = 0,5 m => H= 0,5 + 1,5 = m Thể tích xây dựng bể: V = ×5× = 64 𝑚3 Bảng 3.7: thông số thiết kế bể khử trùng STT 3.10 Thông số Số liệu thiết kế Đơn vị Thể tích bể (V) 64 m3 Diện tích bể (F) 34,72 m2 Chiều dài bể (L) m Chiều rộng bể (B) m Chiều cao bể (H) m Thời gian lưu nước (t) 0,5 Giờ Tính tốn bể nén bùn Mục đích Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm bùn hoạt tính dư bể lắng Bùn từ bể UASB bể lắng đưa bể nén bùn Dưới tác dụng trọng lực, bùn lắng kết chặt lại Sau nén, bùn lấy đáy bể Tính tốn Lượng bùn sinh từ bể UASB là: V1 = 0,92 m3/ngày Lượng bùn sinh từ bể lắng: V2 = 1150 m3/ngày Tổng lưu lượng thể tích đến bể ngày (Vb) [7] Vb = V1 + V2 = 0,92+ 1150 = 1150,92 m3/ngđ Diện tích hữu ích bể nén bùn (F1) [6] 𝐹1 = Q (𝑚2 ) 𝑣1 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 70 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chun ngành Kỹ thuật mơi trường Trong đó: Q- lưu lượng bùn vào bể: Q = 1150,92 m3/ngđ V1- tốc độ chảy chất lỏng vùng lắng bể nén bùn, TCXD-51-84 , lấy v1=0,1mm/s Thay số vào ta có: 𝐹1 = 1150,92 × 1000 = 133,2(𝑚2 ) 0,1 × 24 × 3600 Diện tích ống trung tâm: 𝐹2 = 𝑄 , 𝑚2 𝑣2 Trong đó: Q- lưu lượng nước vào bể Q = 1150,92 m3/ngày V2- tốc độ chuyển động bùn ống trung tâm , v2= 28-30mm/s v2 = 28 m/s 𝐹2 = 1150,92 × 1000 = 0,48𝑚2 28 × 24 × 3600 Diện tích bể nén bùn tính ln phần ống trung tâm Ft = 𝐹1 + 𝐹2 = 133,2+0,48 = 133,68(m2) Đường kính bể nén bùn 𝐷=√ × 𝐹𝑡 × 133,68 =√ = 13,05 (𝑚) 𝜋 𝜋 Chọn D = 13,05 m Đường kính ống trung tâm: d = 0,15×D = 0,15×13,05=1,957 (m) => lấy d=2m Đường kính phần loe ống trung tâm d1 = 1,35×d = 1,35×2 = 2,7 (m) Đường kính chắn dch= 1,3×d1 = 1,3×2,7 = 3,5 (m)=> lấy dch= 3,5m Chiều cao phần lắng bể GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 71 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật mơi trường hl = v×t = 0,1×10×3600×10-3 = 3,6 (m) Trong đó: t: thời gian lưu bùn bể nén, chọn t = 10h (t = 10 ÷ 12h) v: vận tốc bùn dâng, chọn v = 0,1 mm/s (v ≤ 0,1 mm/s) Chiều cao phần nón với góc nghiêng 45°, đường kính bể D = 13,05 m chọn đường kính đáy bể dd= 0,2-0,4m chọn dd= 0,4m Vậy chiều cao phần hình nón: hn = 0,5× ( D- dd )× tan45o= 0,5× ( 13,05- 0,4) × tan45o = 6,4 (m) Chiều cao phần bùn hoạt tính nén: hb = hn - ho - hth = 6,4 – 0,35 – 0,3 = 5,75 m Trong đó: ho: Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm chắn, ho = 0,25 ÷ 0,5 m, chọn ho =0,35m hth: Chiều cao lớp trung hoà, hth = 0,3 m Chiều cao tổng cộng bể nén bùn Htc = h1 + hn + h3 = 3,6 + 6,4 + 0,4 = 10,4 (m) Trong đó: h1: chiều cao phần lắng bể hn: Chiều cao phần nón với góc nghiêng 45° h3: khoảng cách từ mực nước bể đến thành bể, h3= 0,4 m  Máng thu nước Vận tốc nước chảy máng: 0,6 ÷ 0,7 m/s, chọn v = 0,7 m/s Diện tích mặt cắt ướt máng: 𝐴= 𝑄 1150,92 = = 1,9 × 10−3 (𝑚2 ) 𝑣 0,7 × 24 × 3600  Bơm bùn Cơng suất bơm (N) 𝑁= 𝑄 × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻 1150,92 × 1000 × 9,81 × = = 1,3𝑘𝑊 1000 × 𝜂 24 × 3600 × 1000 × 0,8 GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 72 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật mơi trường Trong đó: H- Chiều cao cột áp, chọn H = m  - Hiệu suất bơm từ 0,72 ÷ 0,93 Chọn   0,8 Công suất bơm thực lấy 120 % công suất tính tốn Nthực = N × 1,2 = 1,3× 1,2 = 1,6(kW) Bảng 3.8: Thông thiết kế bể nén bùn STT Thông số Lượng bùn cực đại dẫn tới bể nén bùn Đường kính bể nén bùn Đường kính ống trung tâm Đường kính phần loe ống trung tâm Kết Đơn vị 1150,92 kg/ngày 13,05 m m 2,7 m Đường kính chắn 3,5 m Chiều cao phần lắng 3,6 m Chiều cao phần hình nón 6,4 m Chiều cao tổng cộng bể nén bùn 10,4 m GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 73 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CHI PHÍ KINH TẾ 4.1 Dự tính chi phí đầu tư 4.1.1 Vốn đầu tư xây dựng Hệ thống xử lý nước thải cơng trình xây dựng bê tơng cốt thép (BTCT) nên ước tính theo sức chứa cơng tình Giá thành xây dựng dùng để tính tốn sơ 2.000.000 VNĐ/m3 xây dựng BTCT Bảng 4.1 Tính tốn giá thành xây dựng STT Tên cơng trình Song chắn rác Máy lược rác tinh Hố thu gom Bể điều hòa Bể UASB Bể AEROTANK Bể lắng Bể chứa bùn 10 Bể khử trùng Máy ép bùn Vật liệu Inox 1x1 Cơ khí BTC T BTC T BTC T BTC T BTC T BTC T BTC T Cơ khí Đơn giá (triệu VNĐ/ đơn vị) Thành tiền (triệu VNĐ) 3.000.000 3.000.000 170 50.000.000 50.000.000 109 2.000.000 218.000.000 m3 650 2.000.000 1.300.000.000 m3 1008 2.000.000 2.016.000.000 m3 496 2.000.000 992.000.000 m3 80 2.000.000 160.000.000 m3 31.2 2.000.000 62,4.000.000 m3 64 2.000.000 128.000.000 145.000.000 145.000.000 Đơn vị tính Số lượng cái m3 Tổng chi phí xây dựng GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 74 Thể Tích 50.744.000.000 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường 4.1.2 Vốn đầu tư trang thiết bị Stt Tên Thiết Bị Số Lượng Đơn (Cái) (VND) Máy Thổi Khí Bơm Nước Thải 1 20.100.000 13.986.000 20.100.000 13.986.000 Bơm Nước Thải Đầu Vào Bể UASB 16.800.000 33.600.000 Giá Thành (VND) Tiền Bơm Tuần Hoàn Bơm Bùn Dư Bơm Nén Bùn Bơm Nước Rửa Máy Ép Thiết Bị Trộn Tĩnh Bể UASB 2 4.289.000 4.289.000 4.289.000 4.289.000 8.578.000 8.578.000 9.450.000 9.450.000 5.000.000 5.000.000 Máy Khuấy 20.000.000 120.000.000 15.000.000 15.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 3.980.000 15.920.000 3.000.000 3.000.000 Thiết Bị Gạt Bùn Bể Nén Bùn Thiết Bị Đo Lưu 11 Lượng Dòng Vào Bể UASB Thiết Bị Đo Mực 12 Nước Trạm Bơm Thiết Bị Đo Mực 13 Nước Bể Cân Bằng 14 Bơm Định Lượng Thiết Bị Pha Chế 15 Polymer Tổng cộng 10 270.962.000 4.2 Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống MĐT = Mxd + MTB MĐT = 50.744.000.000 + 270.962.000 = 51.088.962.000 triệu VNĐ  Chi phí khấu hao:  Phần đầu tư xây dựng tính khấu hao 20 năm: Mxdkh = Mxd : 20 = 50.744.000.000 : 20 = 2.537.200.000 triệu/ năm GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 75 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường Phần đầu tư cho thiết bị tính khấu hao 10 năm: Mtbkhtb = Mtb : 10 = 270.962.000 : 10 = 27.096.200 triệu/ năm  Tổng chi phí khấu hao: Mkh = Mxdkh + Mtbkhtb Mkh = 2.537.200.000 + 27.096.200 = 2.564.296.200 (triệu VNĐ / năm)  Chi phí vận hành  Hóa chất: Hóa chất dùng để khử trùng nước Clo Khối lượng Clo sử dụng giờ: Xmax = 7,5 kg/ ngày =2737,5 kg/năm Giá thành 1kg Clo 4.000 VNĐ, số tiền sử dụng Clo năm 2737,5 * 4.000 = 10.950.000 triệu VNĐ – Điện Với số lượng bơm trên, cộng với nhu cầu thấp sáng hoạt động sinh họat nhân viên vận hành trạm, ước tính điện tiêu thụ hàng ngày khoảng 200 KWh Giá điện cho sản xuất 1.200 KWh Vậy chi phí điện cho năm P = 200 * 365 * 1200 = 87.600.000 triệu VNĐ – Lương công nhân Với hệ thống xử lý nước thải cần phải có kỹ sư công nhân vận hành với mức lương sau: Kỹ sư: 4.000.000 triệu VNĐ/tháng Công nhân: 2.000.000 triệu VNĐ/ tháng Số tiền phải trả năm: S = 12 x (4 + 2) = 72.000.000 triệu VNĐ – Quá trình bảo dưỡng định kì Quá trình vận hành nhà máy khơng thể khơng tính đến chi phí bảo dưỡng định kỳ, ước tính chi phí bảo dưỡng 15 triệu VNĐ /năm GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 76 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong trình tiến hành thực đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Việt Đức – Khu công nghiệp Sài Đồng B – phường Sài Đồng – Long Biên – Hà Nội” em có số nhận xét sau: Nhà máy sản xuất bia Việt Đức nằm khu công nghiệp khu công nghiệp Sài Đồng - phường Sài Đồng – Long Biên – Hà Nội, nên thuận lợi giao thông trao đổi nguyên liệu với công ty khác Công ty nằm gần khu dân cư nên nguồn lao động địa phương dồi dào, với hình thành hoạt động công ty giúp giải việc làm nhiều cho người dân khu vực Hệ thống xử lý nước thải xưởng sản xuất đầu tư tốt đại, có hệ thống phòng Lab phân tích tiêu hàng ngày, nước thải sau xử lý tái sử dụng để tưới cấy, nuôi cá… Mặt nhà máy rộng thuận lợi sản xuất xây dựng hệ thống xử lý nước thải Từ vấn đề nhà máy, em tiến hành khảo sát, thu thập tất số liệu nhà máy tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy Qua tính tốn thiết kế nhận thấy nước thải nhà máy bia Việt Đức xử lý đạt yêu cầu với hệ thống xử lý nước thải mà đồ án đề xuất GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 77 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường KIẾN NGHỊ Để cơng trình vào vận hành thuận lợi khơng có vấn đề cần phải lưu ý số vấn đề khâu vận hành bảo trì sau: + Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nồng độ, ổn định pH cần cung cấp đầy đủ ơxy cho bể, đảm bảo việc khuấy trộn hóa chất với nước thải , nhằm giúp ổn định cho công trình xử lý sau + Đảm bảo cung cấp đầy đủ oxy cho bể hiếu khí đặc biệt bể AEROTANK + Cần thường xuyên theo dõi công trình sinh học để khắc phục có cố sảy q trình ni cấy vi sinh vật thời gian Sau khảo sát thực tế tình hình mơi trường nhà máy bia Việt Đức, đồ án có số kiến nghị đóng góp cho việc bảo vệ mơi trường nhà máy khu vực xung quanh sau: + Cần tăng cường nhân viên quản lý mơi trường có lực nhằm đảm bảo cho việc quản lý bảo vệ môi trường cho nhà máy tốt + Cần phải thường xuyên có lớp học bồi dưỡng kiến thức môi trường bảo vệ môi trường cho tất công nhân làm việc nhà máy Đối với hệ thống xử lý nước thải này, có chi phí thấp phù hợp với điều kiện địa phương, thân thiện với mơi trường, góp phần cải tạo mơi trường sinh thái mỹ quan cho khu vực sau đưa vào hoạt động khu vực thiết kế đồng thời trở thành công viên xanh Vậy kính đề nghị cấp quyền tạo điều kiện để thực GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 78 SVTH: Trần Ngọc Sơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bin, Nguyễn Văn Đài, Long Thanh Hùng, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn Trọng Không, Phạm Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Trịnh Xn Lai Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng Hà Nội, 2000 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2002 Trần Hiếu Nhuệ Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 Phạm Hương Quỳnh, Vi Thị Mai Hương Bài giảng xử lý nước thải Bộ môn kỹ thuật môi trường, ĐH kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, 2010 Lương Đức Thẩm Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, NXB giáo dục 2008 Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng Xử lý nước thải đô thị cơng nghiệp, tính tốn thiết kế cơng trình, NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2008 Lâm Vĩnh Sơn Bài giảng kĩ thuật xử lý nước thải, khoa môi trường công nghệ sinh học, trường đại học kĩ thuật Công Nghệ 2008 Bài giảng trình sản xuất bản, khoa xây dựng môi trường, trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, tháng 5/2009 Một số tài liệu liên quan khác có dùng q trình làm đồ án: 10 Arnold, John P,(2005) Origin anh History ò Beer and Brewing: From Prehistory Time to the Beginning of Brewing Science and Technology Cleveland, Ohio: BeerBooks GVHD: Th.S Mạc Duy Hưng 79 SVTH: Trần Ngọc Sơn