Thiết kế cải tạo hệ thống xử lý nước thải công ty bia rượu nước giải khát hà nội (HABECO)

LỜI CAM ĐOAN Họ tên: Nguyễn Thị Trang Lớp: 23KTMT11 Chuyên ngành đào tạo: Kỹ Thuật Môi trường Mã HV: 1581520320011 Mã số: 60520320 Tôi xin cam đoan luận văn tơi thực hướng dẫn TS Phạm Nguyệt Ánh với đề tài “Thiết kế cải tạo hệ thống xử lý nước thải Công ty Bia Rượu - Nước giải khát Hà Nội HABECO” Đây đề tài thực với nội dung không trùng lặp với đề tài luận văn trước đây, không chép luận văn Các nội dung nghiên cứu, kết tính tốn, vẽ kỹ thuật luận văn tác giả thực Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, đánh giá, tính tốn tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Thủy Lợi không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học Viên Nguyễn Thị Trang i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, cố gắng thân, tơi nhận quan tâm, giúp đỡ thầy cô, bạn bè cá nhân, tập thể khu vực nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi, người truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệp quý báu suốt thời gian học tập trường Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến TS Phạm Nguyệt Ánh thầy khoa Mơi trường tận tình hướng dẫn tơi suốt trình thực luận văn Các thầy cô tạo điều kiện thuận lợi để hồn thành đề tài tốt nghiệp thạc sỹ Tơi chân thành cảm ơn Kỹ sư Nguyễn Ngọc Quang (Chuyên viên kỹ thuật Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội HABECO) tạo điều kiện, cung cấp số liệu cho thực đề tài Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để tơi tập trung hồn thành đồ án tốt nghiệp thạc sỹ Với vốn kiến thức, kinh nghiệm thời gian nhiều hạn chế nên luận văn nhiều thiếu sót, tơi mong nhận bảo, góp ý thầy, giáo bạn đọc để luận văn tốt nghiệp hồn thiện Cuối cùng, tơi xin kính chúc q thầy gia đình dồi sức khỏe, thành công nghiệp trồng người cao quý Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Trang ii Mục lục LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii Danh mục bảng v Danh mục hình vi Mở đầu Error! Bookmark not defined CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan công nghệ sản xuất bia nước thải bia 1.1.1 Lịch sử hình thành ngành bia 1.1.2 Công nghệ sản xuất bia 1.1.3 Tổng quan nước thải bia 1.2 Tổng quan trình sinh học xử lý nước thải 12 1.2.1 Khái niệm 12 1.2.2 Phân loại 12 1.2.3 Vi sinh vật xử lý nước thải 18 CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI HIỆN HÀNH 21 2.1 Tổng quan Công ty Bia – rượu – NGK Hà Nội (HABECO) 21 2.1.1 Giới thiệu chung công ty 21 2.1.2 Giới thiệu quy trình cơng nghệ sản xuất bia Công ty 24 2.1.3 Hiện trạng vấn đề môi trường Công ty 25 2.2 Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải công ty 28 2.2.1 Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải công ty 28 2.2.2 Đánh giá trạng xử lý nước thải hệ thống xử lý hành 30 2.3 Đề xuất phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải 31 2.3.1 Một số hệ thống xử lý nước thải bia 31 2.3.2 Đề xuất phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải 34 CHƢƠNG TÍNH TỐN THƠNG SỐ THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 44 3.1 Số liệu đầu vào để tính tốn 44 3.2 Tính tốn thơng số thiết kế 45 2.3.1 Song chắn rác 45 iii 2.3.2 Bể điều hòa 49 2.3.3 Bể UASB 53 2.3.4 Bể MBBR 62 2.3.5 Bể lắng II 73 3.2.6 Bể khử trùng 77 3.2.7 Bể nén bùn 78 3.2.8 Tính tốn cao trình cơng trình đơn vị hệ thống xử lý 82 CHƢƠNG KHÁI TOÁN KINH TẾ VÀ KẾ HOẠCH VẬN HẠNH TRẠM XỬ LÝ NƢỚC THẢI .85 4.1 Khái toán kinh tế khả thu hồi vốn 85 4.1.1 Tính chi phí cải tạo 85 4.1.2 Chi phí vận hành 86 4.1.3 Tính hiệu kinh tế việc tận dụng khí Biogas cho sản xuất 88 4.2 Kế hoạch quản lý trạm xử lý 88 4.2.1 Nghiệm thu cơng trình: 88 4.2.2 Kế hoạch quản lý cơng trình đơn vị: 89 4.2.3 Tổ chức quản lý kỹ thuật an toàn 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 PHỤ LỤC 95 PHỤ LỤC 96 PHỤ LỤC 97 PHỤ LỤC 98 PHỤ LỤC 99 PHỤ LỤC 100 iv Danh mục bảng Bảng 1-1 Thông số ô nhiễm nước thải giai đoạn rửa chai [6] 10 Bảng 1-2 Thông số ô nhiễm nước thải công đoạn sản xuất [6] 11 Bảng 1-3 Các thơng số q trình kỵ khí dùng để xử lý nước thải [8] 16 Bảng 1-4 Số liệu kỹ thuật từ kết vận hành bể phản ứng UASB [9] 16 Bảng 2-1 Tải lượng chất ô nhiễm nước thải sản xuất bia [10] 27 Bảng 2-2 Lượng chất rắn phát sinh sản xuất 100 lít bia [10] 28 Bảng 2-3 Bảng thông số công trình đơn vị hệ thống xử lý nước thải công suất 1200 m /ngđ 30 Bảng 3-1 Thông số ô nhiễm nước thải nhà máy bia (2015) 44 Bảng 3-2 Hệ số lưu lượng nước thải nguồn tiếp nhận [14] 45 Bảng 3-4 Các thống số thiết kế bể điều hòa 52 Bảng 3-5 Thông số thiết kế bể UASB 61 Bảng 3-6 Thông số nước thải đầu vào bể MBBR 63 Bảng 3-7 Thông số giá thể 67 Bảng 3-8 Thông số thiết kế bể MBBR 73 Bảng 3-9 Các thông số thiết kế bể lắng II 77 Bảng 3-10 Các thông số thiết kế bể khử trùng 78 Bảng 3-11 Bảng số liệu thiết kế bể nén bùn 82 Bảng 3-12 Bảng cao trình đáy cơng trình đơn vị 84 Bảng 4-1 Bảng chi phí xây dựng cơng trình [24] 85 Bảng 4-2 Bảng chi phí thiết bị cơng trình 86 Bảng 4-3 Chi phí điện cơng trình 87 v Danh mục hình Hình 1-1 Biểu đồ thị trường Bia Việt nam Hình 1-2 Biểu đồ thị phần Bia Việt Nam Hình 1-3 Sơ đồ công nghệ sản xuất Bia Hình 1-4 Sơ đồ phân loại phương pháp xử lý nước thải sinh học 12 Hình 2-1 Sơ đồ vị trí nhà máy 23 Hình 2-2 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ sản xuất bia dòng thải 24 Hình 2-3 Sơ đồ hệ thống xử lý hành nhà máy công suất 1200 m3/ngđ 29 Hình 2-4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Will Brau Gmbh (Đức) 32 Hình 2-5 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn 32 Hình 2-6 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Kim Bài 33 Hình 2-7 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải phương án 35 Hình 2-8 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải phương án 37 Hình 2-9 Song chắn rác .38 Hình 2-10 Bể điều hòa 39 Hình 2-11 Bể UASB .41 Hình 2-12 Bể MBBR 42 Hình 2-13 Bể lắng Lamella 43 Hình 3-1 Song chắn rác .46 Hình 3-2 Bố trí chắn khí hướng dòng .55 Hình 3-3 Tấm chắn khí hướng dòng 55 Hình 3-4 Giá thể F10-4 67 Hình 3-5 Hình ảnh minh họa bể tiếp xúc Clo .78 vi AOX ASEAN BCN BOD BTNMT COD DO ISO MBBR NGK QCVN SS TCVN TCXDVN UASB Danh mục chữ viết tắt Adsorbable Organic Halogen Halogen hữu Association of Southeast Asian Nation Hiệp hội quốc gia Đông Nam Á Bộ Công Nghiệp Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa Bộ Tài Ngun Mơi Trường Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học Dissolved Oxygen oxy hòa tan International Organization for Standardization Tổ chức tiêu chuẩn hóa Quốc tế Moving Bed Biofilm Reactor Xử lý sinh học sử dụng giá thể lơ lửng Nước giải khát Quy chuẩn Việt Nam Susspendid Solids Chất lơ lửng Tiêu chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam Uflow Anaerobic Sludge Blanket Xử lý kỵ khí qua lớp cặn lơ lửng vii Mở đầu Tính cấp thiết đề tài: Bia loại thức uống người tạo lâu đời, sản xuất từ nguyên liệu malt, gạo, hoa Houblon, nước Công nghiệp sản xuất bia ngành tạo nguồn thu lớn cho ngân sách nhà nước, năm qua sản xuất bia có bước phát triển nhanh Ngồi vấn đề ngành bia mang lại lợi ích kinh tế vấn đề đáng quan tâm ảnh hưởng chất thải ngành sản xuất bia đến môi trường, đặc biệt nước thải Nước thải sản xuất bia có đặc tính chung chứa hàm lượng lớn chất hữu hòa tan dễ phân hủy sinh học (đường, tinh bột,…), hợp chất N, hợp chất P tỷ lệ BOD/COD tương đối cao (0,6 – 0,7) [1] Tất chất gây ô nhiễm nước thải từ thành phần bã malt, cặn lắng dịch đường lên men, bia thất thoát với nước thải khâu chiết khâu làm nguội chai sau trùng Nước thải chứa nhiều chất phân hủy sinh học nên có màu nâu thẫm Công ty cổ phần Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO) có trụ sở 183 Hồng Hoa Thám, Ba Đình, Hà Nội với ngành nghề kinh doanh sản xuất nước giải khát, bia, rượu với quy mô sản xuất 100 triệu lít/năm [2] Năm 2002 sản lượng 40 triệu lít bia/năm, Cơng ty đầu tư thiết kế hệ thống xử lý nước thải với công suất 1200 m /ngày.đêm từ năm 2009 – 2010 đến sản lượng Công ty tăng lên tới 100 triệu lít bia/năm tương ứng với lưu lượng nước thải dự kiến 3000 m /ngày.đêm Với lưu lượng nước thải tăng lên 2,5 lần làm hệ thống xử lý nước thải cũ không đáp ứng công suất xử lý Theo quan trắc môi trường Công ty năm 2010 cho thấy nồng độ số ô nhiễm nước thải nhà máy so với QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) BOD (1000 – 1500mg/l) cao gấp 30 lần, COD (1500 – 2500mg/l) cao gấp 25 lần, SS (500mg/l) cao gấp 10 lần [3] Các số gây ô nhiễm vượt mức cho phép nhiều lần, không thực cải tạo hệ thống xử lý nước cũ Công ty không đảm bảo chất lượng nước đầu nước thải theo đường ống nhà máy chảy vào đường ống chung khu vực gây ô nhiễm mơi trường Việc tính tốn - Cần quan sat độ phân phối nước toàn diện tích ngăn lắng, giàn ống thu nước Việc xả bùn thừa vào ngăn chứa nén cặn, đường ống dẫn - Cần tiến hành rửa lamella hàng tháng, bổ sung mái che để tránh điều kiện thời tiết ảnh hưởng đến độ bền Lamella Bể khử trùng: - Các thiết bị pha chế Clo phải đặt nơi khơ thống hướng gió chủ đạo, tránh Clo bị rò rỉ gây nguy hiểm cho người thiết bị khác 4.2.3 Tổ chức quản lý kỹ thuật an toàn Tổ chức quản lý: - Quản lý trạm xử lý nước thải thực đạo trực tiếp quan quản lý hệ thống nước tồn thành phố vùng dân cư Cơ cấu lãnh đạo, thành phần cán kỹ thuật, số lượng công nhân trạm tùy thuộc vào công suất trạm , mực độ xử lý nước thải, đặc điểm kỹ thuật khác mức độ giới, tự động hóa trạm - Về lãnh đạo: trạm lớn có giám đốc kỹ sư trưởng ; trạm nhỏ cần kỹ sư trưởng cán trung cấp kỹ thuật, trạm lớn chia thành phân xưởng : xử lý học, xử lý sinh học, xử lý cặn - Về cán kỹ thuật: trạm lớn trung bình phải gồm có chun gia hóa học, sinh hóa, có cánh đồng tưới phải có cán nơng học - Trong trạm xử lý phải có phòng thí nghiệm để kiểm tra chất lượng nước thải trước sau xử lý, kiểm tra q trình cơng nghệ nghiên cứu biện pháp tăng hiệu suất cơng trình Ở trạm nhỏ, khơng có phòng thí nghiệm để kiểm tra chế độ cơng tác cơng trình thực phòng thí nghiệm trạm lớn gần trạm vệ sinh dịch tiễn địa phương Kỹ thuật an toàn - Khi nhận công nhân vào làm việc phải đặc biệt lưu ý họ an toàn lao động Phải hướng dẫn, giảng dạy cho họ cấu tạo, chức cơng trình, kỹ thuật quản lý 90 an tồn; hướng dẫn cách sử dụng máy móc thiết bị tránh cho họ tiếp xúc trực tiếp với nước thải cặn - Mọi công nhân phải trang bị quần áo phương tiện bảo hộ lao động khác Ở nơi làm việc cơng trình phải có chậu rửa, tắm, thùng nước 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu, thu thập số liệu thông số nước thải Công ty Bia – Rượu – NGK Hà Nội HABECO, nhận thấy nước thải nhà máy có hàm lượng chất ô nhiễm cao, cụ thể nồng độ COD cao gấp 30 lần, BOD5 cao gấp 25 lần, SS cao gấp 10 lần so với tiêu chuẩn xả thải QCVN40:2011/BTNMT cột B; mặt khác, sản lượng sản xuất nhà máy tăng lên dẫn đến lượng nước xả thải tăng lên, hệ thống xử lý nước thải cũ không đáp ứng nhu cầu xử lý Do việc cải tạo hệ thống xử lý nước thải công ty vấn đề cấp thiết Dựa sở lý thuyết xử lý nước thải nói chung nước thải bia nói riêng, tơi lựa chọn tính tốn cho phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải Công ty Sau tính tốn hiệu xử lý hệ thống, thu kết đầu nước thải đạt QCVN40:2011/BTNMT cột B, từ rút kết luận phương án cải tạo tơi lựa chọn hồn tồn áp dụng thực tế cho Cơng ty Sau tính tốn chi phí vận hành hệ thống tính chi phí xử lý m nước thải 1.200 đồng Tiến hành thực khái toán kinh tế tính chi phí xây dựng cải tạo hệ thống xử lý nước thải Công ty 7.408.667.000 đồng lấy chi phí tiết kiệm tận thu lượng khí Biogas từ bể UASB để sử dụng cho trình sản xuất sau năm thu hồi vốn bỏ để cải tạo hệ thống Ngồi ra, thân tơi có kiến nghị sau: Do thời gian khơng cho phép bể MBBR chưa thực thực nghiệm giá thể khác để lựa chọn giá thể tối ưu Việc lựa chọn giá thể luận văn mang tính chủ quan dựa diện tích bề mặt giá trị kinh tế giá thể Vì thực tế ứng dụng cần đầu tư nghiên cứu với nhiều loại giá thể, nước thải hàm lượng vi sinh bám dính khác để đưa kết luận xác Trong thời gian thu thập tài liệu Cơng ty khơng có điều kiện tham quan để đánh giá chi tiết trạng hệ thống xử lý nước thải dẫn đến số liệu tính tốn mang tính giả thiết kết thực chưa có tính xác cao Vì cần tạo điều kiện tham quan hệ thống Công ty để tăng tính thiết thực cho luận văn 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [T Ve ] rei [ "B 2[ áo "T 3[ ài Ki 4[ rin /" 5[ G S ]T [ "V ] trò [P 8G ] S [ Tr ịn ]h [1 "Đ 0] [1 án "Đ 1] [1 án N 2] V [1 K P 3] G [1 S T 4] C X [1 G 5] S [1 T L 6] â m [1 M Th 7] [1 S Th 8] S Lâ [1 Ng 9] [2 uy M 0] arc os 93 of Sa nit [2 M 1] etc alf [2 J 2] C ol [2 C 3] hr [2 ist K 4] S [2 H "B 5] [2 áo P 6] G S [2 Q 7] C 94 PHỤ LỤC BẢNG TỔNG HỢP DỰ TỐN HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH: Song chắn rác Đơn vị tính: đồng S N TI CH D IChi GK IÝ -phí Đơ Ch Chi -phí Đơ Ch Hệ Chi T heT h phí Đơ Ch ênh Hệ Chi phí I CH I TH I II IU Chi T he Th eo bả phí I TH VUẾ Chi phí T he T h( C ( ( 26,71 V 1,814 L 26,71 V 1,814 CL LN 27,68 4,280 C 27,68 N 4,280 CC LB 27,68 4,280 N 2,612, M 492 2,612, M 492 G C L M 2,612, B 492 M 57,00 T 8,586 3,705, C 558 T 3,339, 278 L 64,05 G 3,422 6,405, G 342 TG 70,45 8,764 x 70,45 8,764 70,45 9,000 95 PHỤ LỤC BẢNG TỔNG HỢP DỰ TOÁN HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH: Bể điều hòa Đơn vị tính: đồng S N TI C D HI C -hi T Đ - heT h Ch C -hi Đ Ch Hệ C hi -Đ Ch ên Hệ C I hi C I HI T he T h( C T he T h e ( GK IÝ 285 V ,99 V L 307 ,83 - CL 21, 283LN ,51 N C 288 ,68 - CC 5,16 283LB ,51 13,1N M 62,2 14,1M G -96,9C 1,03L 4,72M 13,1B 62,2 582 M T ,67 37,8C 73,5 96 II T I H C I hi T V H C ( hi 34,1T 29,9 654 L G ,67 65,4G 67,3 720TG ,14 x 720 ,14 720 ,14 PHỤ LỤC BẢNG TỔNG HỢP DỰ TỐN HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH: Bể UASB Đơn vị tính: đồng S N TI C D HI C hi - T Đ - heT h Ch C hi - T Đ - he T -Ch h ( C Hệ C hi - T Đ - he T Ch h ên e ( Hệ C hi I C I HI GK IÝ 578 V ,33 600 L V ,61 - CL 22, 307LN ,49 290 C N ,85 16,6CC 39,4LB 307 ,49 27,8N M 49,8 29,4M 62,6 - G C 1,61L 2,82M 27,8B 49,8 913 M T ,68 C 59,3 89,6 97 II T I H C I hi T V H C ( hi 53,5T 19,2 1, L G 0102G ,65 1, TG x 1, 11, PHỤ LỤC BẢNG TỔNG HỢP DỰ TOÁN HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH: Bể MBBR Đơn vị tính: đồng S N TI C D HI 1C hi Đ -ơn Ch 2C G K Á Ý T h e T h 360,5 92,0 402,0 V 39,5L G -1 C 41,44 L 189,7 hi Đ ơn T h e 01,0 192,6 N 40,6C G 98 Ch -ên Hệ 3C hi Đ -ơn Ch ên Hệ C I hi C II HI T IH IC U I hi T VH C hi T h e( C - C 2,939,5 L 69 N 189,7 B 01,0 N 38,086 ,154 T 43,994 M h ,275 G Te - C h 5,908,1 L e 21 M ( 38,086 C ,154M 588,3 79,2 38,244 ,652 34,464 ,315 661,0 88,2 66,108 G ,823 T 727,1 G 97,0 727,1 97,0 727,1 97,0 PHỤ LỤC BẢNG TỔNG HỢP DỰ TỐN HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH: B DỰ TỐN Đơn vị tính: đồng S T N D GK IÝ 99 I C HI C hi -Đ Ch C hi Đ Ch Hệ C hi Đ Ch ên Hệ C I hi C III HI T I H C I hi T V H C hi 514 V ,18 T 476 L V heT 38,1 ,07 CL h 11,7 192LN ,93 T 182 C N he ,46 T 10,4CC h ( 75,0 192LB C ,93 54,6N M 98,2 T 55,9M he 67,3 T - G C h 1,26L e 9,08M ( 54,6B 98,2 761 M T ,81 49,5C ( 18,2 44,6T 23,5 855 L G ,96 85,5G 96,0 941TG ,55 x 941 ,55 941 ,55 PH1,556,6 BH1,556,000ỢH1,556,000HH1,556, 100 CƠNG TRÌNH: Bựng sau thu Đơn vị tính: đồng S N G K TI C D TRÝ HI 1C ( 268,774, hi 9316,844, - T CLVL V Đ he L G -ơn oT - C Ch h 48,069,6 L ên e 40 V 2C 114,924, hi 4116,655, - T N Đ he C G -ơn o T - C Ch h L ên e N ( 114,924, B Hệ C 31,261,58 N 3C hi 836,907,51 - T M Đ he G ơn - oT - C Ch h L ên e M ( 31,261,58 Hệ C 8414,960, M C 926,972,46 I hi C 224,306,33 II HI T IH IC U 466,239, hi 746,623,97 IT G VH T C 512,863, G hi 7512,863, 101 102 ... nghiên cứu: - Nước thải Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO) - Hệ thống xử lý nước thải Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống xử lý nước thải Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO) công suất 3000... xử lý hệ thống xử lý nước thải mang ý nghĩa thiết thực phát triển bền vững Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO) Do vậy, tiến hành thực đê tài: Thiết kế cải tạo hệ thống xử lý nước thải Công. .. xử lý nước thải hệ thống xử lý hành 30 2.3 Đề xuất phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải 31 2.3.1 Một số hệ thống xử lý nước thải bia 31 2.3.2 Đề xuất phương án cải tạo hệ