Thiết kế hệ thống thống xử ly nước thải nhà máy bia sai gon

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUN  ĐỒ ÁN MÔN HỌC : XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ NƯỚC THẢI BIA NHÀ MÁY BIA SÀI GỊN – CỦ CHI CƠNG SUẤT 3000 M3/NGÀY ĐÊM GVHD : Th.S PHẠM TRUNG KIÊN THỰC HIỆN: NHÓM Lớp : DH08MT NGUYỄN VĂN NGỌC ĐẶNG HỮU SƠN VÕ THỊ HUYỀN TRANG NGUYỄN THỊ HỒNG YẾN TP.HCM, Tháng 12/2011 Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi cơng suất 3000m3/ngđ MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA VÀ NHÀ MÁY BIASÀI GÒN – CỦ CHI 1.1.Tổng quan ngành bia 1.2.Nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi CHƯƠNG 2: NGUỒN GỐC – TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI .4 2.1.Sơ đồ dây chuyền sản xuất 2.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ sản xuất 2.3 Tính chất nước thải .6 2.3.1 Đặc trưng nước thải sản xuất bia Việt Nam 2.3.2 Các công đoạn sản xuất chính, nguồn phát sinh nước thải đặc tính nước thải CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 13 3.1Hệ thống xử lý nước thải có nhà máy 13 3.2 Đề xuất hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia .14 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO PHƯƠNG ÁN 21 4.1 HẦM BƠM 21 4.2 SONG CHẮN RÁC .24 4.2.1 Mương dẫn 24 4.2.2 Song chắn rác thô 24 4.3 BỂ ĐIỀU HÒA 28 4.4 BỂ UASB 33 4.5 BỂ LẮNG .41 4.6 BỂ CHỨA TRUNG GIAN 46 4.7 BỂ SBR 46 4.7 BỂ KHỬ TRÙNG .55 4.8 BỂ NÉN BÙN 62 4.9 HỒ HOÀN THIỆN .65 Chương 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO PHƯƠNG ÁN 66 Nhóm _ DH08MT Trang Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi cơng suất 3000m3/ngđ 5.1 TÍNH TỐN TƯƠNG TỰ NHƯ PHƯƠNG ÁN CHO CÁC BỂ TRƯỚC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC 66 5.2 TÍNH TỐN AEROTANK 66 5.3 TÍNH TỐN BỂ LẮNG ĐỢT II 73 Chương 6: TÍNH TỐN KINH TẾ CHO HAI PHƯƠNG ÁN .77 6.1 DỰ TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN 77 6.1.1.Chi phí đầu tư 77 6.1.2.Chi phí quản lý, vận hành 80 6.1.3.Khấu hao tài sản lãi suất 81 6.2.DỰ TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN .83 6.2.1.Chi phí đầu tư 83 6.2.2.Chi phí quản lý, vận hành 85 6.3.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 88 Nhóm _ DH08MT Trang Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi cơng suất 3000m3/ngđ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA VÀ NHÀ MÁY BIASÀI GÒN – CỦ CHI 1.1 Tổng quan ngành bia Bia đồ uống lâu đời mà lồi người tạo ra, có niên đại từ thiên niên kỷ TCN ghi chép lại thư tịch cổ Ai Cập cổ đại Lưỡng Hà Ngành cơng nghiệp sản xuất bia Việt Nam có lịch sử 100 năm Xưởng sản xuất bia đặt tên xưởng sản xuất bia Chợ Lớn, người Pháp tên Victor Larue mở vào năm 1875, tiền thân nhà máy bia Sài Gòn, Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn Ở miền Bắc, vào năm 1889, người Pháp tên Hommel mở xưởng bia Làng Đại Yên, Ngọc Hà, sau trở thành nhà máy bia Hà Nội, Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội Việc đầu tư xây dựng nhà máy bia triển khai mạnh mẽ từ năm 1990 trở lại Số nhà máy bia 469 vào năm 1998 với quy mô khác từ 100.000 lít/năm đến 100 triệu lít/năm Mức tiêu thụ bình qn đầu người tăng lên nhanh chóng vòng 10 năm qua từ mức 10 lít/người năm vào năm 1997 đạt mức 18 lít/người.năm vào năm 2006 Dự kiến đến năm 2010 nước sản xuất khoảng 2,5 – tỷ lít bia mức tiêu thụ bình qn đầu người khoảng 28-30 lít/người/năm 1.2 Nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi - Nhà máy thành lập vào sản xuất vào 11/08/2007 - Công suất nhà máy 200.000.000 lít/ năm, chuyên sản suất bia chai 450ml 350ml Không sản xuất bia lon bia - Trong tương lai nhà máy mở rộng sản xuất theo dự tính 264.000.000 lít/ năm - Số lượng công nhân viên nhà máy 380 người Nhà máy có tổ chức ăn trưa nhà máy với tin Nhóm _ DH08MT Trang Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi cơng suất 3000m3/ngđ - Diện tích cấp cho nhà máy 50 ha, diện tích đất sử dụng 25 - Lượng nước sử dụng cho nhà máy lấy từ hai nguồn, nước cấp thủy cục nguồn khai thác nước ngầm CHƯƠNG 2: NGUỒN GỐC – TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI Sơ đồ dây chuyền sản xuất 2.1 Phụ gia Nhi ệt Bã dư hèm Phụ gia Houbl Bãon hoa + cặn Prôtêi Men + n khí sục Nhân men Thu hồi men Nhập Malt TS, sàng, cân Lưu trữ Malt tách Sàng, sạn, kim loại Cân Nghiề n Malt Đường hóa Lọc hèm Đun sôi Lắng cặn Hạ nhiệt Lên men Xả men Nướ c thải C O Nhi êt dư Phân phối thải Bột thu trợ hồi Phụ lọc gia Lưu thông Chai, Bán thùng Nước hàng hỏng thải, xút Nhập gạo TS, sàng, cân Lưu trữ Gạotách Sàng, sạn, kim loại Cân Nghiề n Gạo Hồ hóa Lưu kho Đóng gói Tàng trữ bia Lọc bia Nước khử khí Trang Nhóm _ DH08MT Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi cơng suất 3000m3/ngđ 2.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ sản xuất Nguyên liệu đưa vào sản xuất Malt đại mạch, Gạo, Hublon số phụ gia khác Malt gạo từ kho nguyên liệu sẵn sàng tách tạp chất, cân đưa tới phận xay, nghiền Quá trình xay-nghiền malt cần phải giữ cho vỏ nguyên liệu nguyên vẹn, bị vỡ tốt để khỏi ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm tạo điều kiệu cho trình lọc dung dịch sau Bột gạo đưa vào nồi nấu gạo, bột Malt đưa vào nồi nấu Malt để tiến hành trình dịch hóa, cháo gạo sau nấu bơm qua nồi Malt để tiến hành q trình đường hóa Q trình đường hóa thủy phân tinh bột prơtêin tạo thành đường, axit amin chất hòa tan khác, ngun liệu q trình lên men Sau dung dịch lọc qua nồi lọc (Lauter tun) để bỏ bã hèm “Nước nha” sau lọc đưa vào nồi đun sôi cho Hublon vào để thực q trình hublon hóa tạo hương vị cho bia Dịch sau hublon hóa đưa qua thiết bị lắng xoáy (whirlpool) để lắng cặn sau chuyển sang thiết bị lạnh nhanh hạ nhiệt độ dịch xuống 7-8 0C Dịch nha lạnh đưa vào tank lên men để lên men Nấm men ni cấy nhân giống từ phòng thí nghiệm sang phòng gây men đưa sang tank lên men theo tỉ lệ phù hợp Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Củ Chi sử dụng nấm men nhân giống sẵn Tổng Công ty Bia Rượu - NGK Sài Gòn cung cấp Lên men lên men phụ tank, sau kết thúc lên men phụ, tiến hành pha bia nước khử khí, tiệt trùng tuyệt đối, tỷ lệ pha tối đa 25% nước sau tiến hành lọc đưa vào bồn chứa Từ bồn bia đưa tới dây chuyền chiết Nhóm _ DH08MT Trang Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi cơng suất 3000m3/ngđ  Quá trình lên men chia thành giai đoạn phụ: Giai đoạn đầu q trình lên men gọi lên men Trong giai đoạn này, tiêu hao chất diễn mạnh mẽ, lượng lớn đường chuyển hóa thành cồn CO2, sản phẩm q trình lên men bia non đục, có mùi vị đặc trưng chưa thích hợp cho việc sử dụng thứ nước giải khát Nhiệt độ trình lên men từ 7-90C Sau giai đoạn lên men chính, chuyển sang trình lên men phụ ủ bia Quá trình lên men diễn chậm, bia lắng trong, hàm lượng sản phẩm phụ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia giảm, hương vị bia tăng lên, nhiệt độ giai đoạm lên men phụ tăng từ 2-50C Thời gian lên men khoảng 14 ngày, sau chuyển sang chế độ lên men phụ khoảng ngày Tổng thời gian lên men 21 ngày Bia sau lên men phụ xong đưa sang pha bia sau đưa vào hệ thống pha bia, lọc Quá trình lọc bao gồm chức năng: lọc trong, tạo ổn định cho bia, tạo đồng cho sản phẩm Bia lọc chứa bồn chứa bia thành phẩm Từ bồn bia đưa tới dây chuyền chiết Sau chiết, đóng nắp sản phẩm trùng theo chế độ công nghệ phù hợp để diệt men, kéo dài thời gian tồn trữ sử dụng Khâu cuối in hạn sử dụng, đóng thùng.Sau nhập kho thành phẩm, xuất tiêu thụ 2.3 Tính chất nước thải 2.3.1 Đặc trưng nước thải sản xuất bia Việt Nam Vấn đề môi trường lớn nhà máy bia lượng nước thải lớn chứa nhiều chất hữu (tinh bột, xenluloza, loại đường, axít, hợp chất phốt pho, nitơ ), pH cao, nhiệt độ cao Thành phần nước thải nhà máy bia vượt nhiều lần mức cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam, cần phải qua xử lý Nhóm _ DH08MT Trang Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi cơng suất 3000m3/ngđ Lượng nước thải phụ thuộc vào lượng nước sử dụng sản xuất Chỉ có lượng nước bia, nước bay hơi, nước bã hèm, bã bia không vào hệ thống nước thải Lượng nước không vào hệ thống nước thải khoảng 1,5 hl/hl, có nghĩa lượng nước thải sản xuất bia lượng nước sử dụng trừ 1,5 hl/hl bia Lưu lượng đặc tính dòng nước thải cơng nghệ sản xuất bia biến đổi theo quy mơ, sản lượng mùa sản xuất Tại Việt Nam, để sản xuất 1.000 lít bia, thải khoảng kg chất rắn lơ lửng, 10 kg BOD 5, pH dao động khoảng 5,8 - Cá biệt, số địa phương, hàm lượng chất ô nhiễm mức cao: BOD 1700- 2700mg/l; COD 3500-4000mg/l, SS 250-350mg/l, PO43- 20-40mg/l, N-NH3 12-15mg/l Ngồi ra, bã bia chứa lượng lớn chất hữu cơ, lẫn vào nước thải gây ô nhiễm mức độ cao  Nước thải nhà máy bia bao gồm: - Nước thải vệ sinh thiết bị - Nước thải từ công đoạn rửa chai, trùng bia chai - Nước thải từ phòng thí nghiệm - Nước thải vệ sinh nhà xưởng - Nước thải sinh hoạt công nhân nhà máy  Tóm tắt đặc trưng nước thải cơng nghiệp sản xuất bia: Nhóm _ DH08MT Trang Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi cơng suất 3000m3/ngđ Nhóm _ DH08MT Trang Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi cơng suất 3000m3/ngđ 2.3.2 Các cơng đoạn sản xuất chính, nguồn phát sinh nước thải đặc tính nước thải 2.3.2.1 Các cơng đoạn sản xuất a Nghiền Mục đích: Tăng xâm nhập nước làm cho q trình đường hóa thủy phân nhanh triệt để Gồm: nghiền khô, nghiền có phun ẩm vào hạt, nghiền nước b.Đường hóa nguyên liệu Gạo Malt Hồ hóa Đường hóa Lọc hèm Các phương pháp đường hóa nguyên liệu - Đường hóa phân đoạn: Phương án tam phân đoạn Phương án nhị phân đoạn Phương án phân đoạn - Đường hóa theo phương pháp tồn khối: Nhóm _ DH08MT Trang 10 Xử lý nươc thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi công suất 3000m3/ngđ v = m/s: vận tốc nước vào bể Chọn ống PVC 210 mm 5.3 TÍNH TỐN BỂ LẮNG ĐỢT II Diện tích mặt bể lắng: (m2) Lấy diện tích mặt bể lắng Smb = 258 m2 Trong đó: Q: lưu lượng nước thải vào bể, Q = 125 m3/h : hệ số tuần hoàn, 0,4 : Nồng độ cặn aerotank ( tính theo SS): (mgSS/l) : nồng độ cặn dòng tuần hồn, = 10000 g/m3 : vận tốc lắng bề mặt phân chia ứng với nồng độ C L (được xác định theo công thức thực nghiệm 9-9, tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, TS Trịnh Xuân Lai, trang 150) (m/h) Trong đó: = m/h K = 600 cặn có số thể tích 50