Tinh toán – thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia công suất 500m3 ngày đêm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - ISO 9001 : 2008 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: Ngƣời hƣớng dẫn : ThS Bùi Thị Vụ Sinh viên : Phạm Thị Nguyệt HẢI PHÕNG - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI SẢN XUẤT BIA, CƠNG SUẤT 500M3/NGÀY ĐÊM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: Ngƣời hƣớng dẫn : ThS Bùi Thị Vụ Sinh viên : Phạm Thị Nguyệt HẢI PHÒNG – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Phạm Thị Nguyệt Lớp: MT1202 Tên đề tài: Mã số: 120822 Ngành: M Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia, công suất 500m3/ngày đêm NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Địa điểm thực tập tốt nghiệp …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hướng dẫn: ………………………………………………………… … …………………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hướng dẫn: ……………………………………………………………… ……… …………………………………………………… ……………………………………………………………… Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2012 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng năm 2012 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Người hướng dẫn Sinh viên Hải Phòng, ngày tháng năm 2012 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp: …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Đánh giá chất lƣợng khóa luận (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu…): …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cho điểm cán hƣớng dẫn (ghi số chữ): …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Hải Phòng, ngày … tháng … năm 2012 Cán hƣớng dẫn (họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn Thạc sĩ Bùi Thị Vụ - Bộ môn Kỹ thuật Mơi trường Đại học Dân lập Hải Phịng định hướng, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình thực hồn thành khóa luận tốt nghiệp Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy Khoa Mơi trường tồn thể thầy dạy em suốt khóa học trường ĐHDL Hải Phòng Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân động viên tạo điều kiện giúp đỡ em suốt q trình học làm khóa luận Việc thực khóa luận bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học, thời gian trình độ có hạn nên khóa luận em khơng tránh khỏi thiếu sót, mong thầy giáo bạn góp ý để khóa luận em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, tháng năm 2012 Sinh viên MỤC LỤC Chƣơng 1.1 Tổng quan tình hình sản xuất bia 1.1.1 Tình hình sản xuất bia giới 1.1.2 Tình hình sản xuấ 1.2 Công nghệ sản xuất bia 1.2.5 Lên men 1.3 Hiện trạng môi trườ 1.3.1 Hiện trạng 1.3.2 Hiện trạng 10 1.3.3 Hiện trạng 10 Chƣơng 12 12 12 13 13 14 14 14 15 15 16 16 17 17 17 – 18 18 2.4 19 2.4 19 2.4 22 Chƣơng 26 3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia 26 3.2 Các thông số thiết kế yêu cầu xử lý 26 3.2.1 Đặc trưng nước thải sở lựa chọn thiết kế 26 3.2.2 Yêu cầu xử lý 27 3.3 Các phương án công nghệ đề xuất xử lý nước thải sản xuất bia 27 27 28 29 29 29 30 m 31 31 31 Chƣơng 4.1 S – 32 32 32 32 4.2 B 34 34 34 4.3 B 37 37 37 4.4 B 40 40 41 4.5 B 45 45 SB 45 Aeroten 53 53 4.6.2 54 4.6.3 57 4.6.4 58 4.6.5 59 4.7 B 63 63 63 68 clo 68 69 4.9 B 69 70 70 4.10 M 72 72 72 Chƣơng 74 74 ệ thống 75 75 76 76 76 1m3 76 kiến nghị 77 79 : : : : : :  : H = 4,5 : h1 = 0,5 m : h2 = 1,5 m : h3 = 0,02 x R = 0,02 x 7,81/2 = 0,078 (m) : h4 = H – h1 – h2 – h3 = 4,5 – 0,5 - 1,5 – 0,078 = 2,422 (m) : Vb = S x h4 = 47,85 x 2,422 = 116 (m3) : : : – MT1202 65 , V = 179 m3  : V = (H – h1) x S = (4,5 – 0,5) x 47,85 = 191,4(m3) : : : :  Ống dẫn nước thải vào Chọn vận tốc nước thải chảy ống: v = 0,7m/s Lưu lượng nước thải vào bể: Qv = Q + Qr = 500 +337 = 837 (m3/ngày) Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 135 mm Ống dẫn nước thải Chọn vận tốc nước thải chảy ống v = 0,7m/s Lưu lượng nước thải: Q = 500m3/ngđ Đường kính ống là: – MT1202 66 Chọn ống nhựa PVC có đường kính = 100 mm Ống dẫn bùn Chọn vận tốc bùn chảy ống: v = 1m/s Lưu lượng bùn: Qb = Qr + Qw = 337 + 7,83 = 344,83(m3/ngày) Đường kính ống dẫn là: Chọn ống nhựa PVC có đường kính = 70 mm Bùn hoạt tính từ bể lắng II có độ ẩm cao: 99,4% - 99,7% Một phần lớn loại bùn dẫn trở lại bể aeroten ( loại bùn gọi bùn hoạt tính tuần hồn), phần bùn cịn lại gọi bùn hoạt tính dư dẫn vào bể nén bùn Tại bể lắng hai ta có đặt bơm để bơm bùn bể Aeroten bể nén bùn  Cơng suất bơm: Trong đó: , m3/s Qr: lưu lượng H: toàn phần, H = 10 mH2O ρ: khối lượng riêng , ρ = 1053 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g ≈ 9,81m/s2 η: hiệu suất bơm, η = 0,73 – 0,9 Chọn η = 0,8 Công suất thực tế máy bơm: NTT = 1,2 x N = 1,2 x 0,5 = 0,6(kw)  Tính bơm bùn đến bể nén bùn Thời gian bơm 15 phút/ngày Trong đó: Qw: lưu lượng H: , m3/s toàn phần, H = 10 mH2O ρ: khối lượng riêng , ρ = 1053 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g ≈ 9,81m/s2 η: hiệu suất bơm, η = 0,73 – 0,9 Chọn η = 0,8 – MT1202 67 Công suất thực tế máy bơm: NTT = 1,2 x N = 1,2 x 1,123 = 1,35 (kw) Chọn bơm cơng suất 1,35 kw MÁNG TRÀN RĂNG CƯA ỐNG DẪN NƯỚC THẢI VÀO Þ 114 ỐNG TRUNG TÂM THANH GẠT BÙN ỐNG HÚT BÙN 4.15 M 114 THANH GẠT BÙN ỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC THẢI VÀO SÀN CÔNG TÁC ỐNG DẪNÕ NƯỚC QUA BỂ KHU ?TRU`NG 4.16 [1,8] Sau oxi Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải tính: – MT1202 68 Trong đó: Q: lưu lượng tính toán nước thải, Q = 20,833 m3/h a: liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD -51-84 - Nước thải sau xử lí học: a = 10g/m3 - Nước thải sau xử lí sinh học hồn toàn: a = g/m3 - Nước thải sau xử lí sinh học khơng hồn tồn: a = g/m3 Chọn a = g/m3 để tính tốn Lượng nước tổng cộng cần thiết cho nhu cầu trạm clo xác định: Trong đó: q lưu lượng cần thiết để làm bốc clo Chọn q = 350 l/kg ρ: lượng nước cần thiết để hòa tan gam clo, phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải Chọn ρ = 1,24 với nhiệt độ nước thải 300C 4.8.2 : : , m3/h bv : H = 1,2m : = 4,5m x 2m : : 4.9 B [8] – MT1202 69 Nhiệm vụ bể nén bùn làm giảm độ ẩm bùn hoạt tính dư cách lắng (nén) học để đạt độ ẩm thích hợp (95 – 97%) phục vụ cho q trình xử lý bùn phía sau Bể nén bùn tương đối giống bể lắng ly tâm Tại bùn tách nước để giảm thể tích Bùn loãng (hỗn hợp bùn - nước) đưa vào ống trung tâm tâm bể Dưới tác dụng trọng lực bùn lắng kết chặt lại Sau nén bùn rút khỏi bể bơm hút bùn Lưu : QV = QI + QII + QIII = 1,09 + 0,26 + 7,83 = 9,18(m3/ngày) : QI, QII, QIII aeroten Diện tích bể nén bùn đứng tính theo cơng thức: Trong đó: qo ải trọng tính tốn lên diện tích mặt thống bể nén bùn, qo= 0,3 m3/m2.h Đường kính bể nén bùn : Đường kính ống trung tâm: d = 0,1 x D = 0,1 x 1,274 = 0,13 (m) Đường kính phần loe ống trung tâm: d1 = 1,35 x d = 1,35 x 0,13 = 0,176 (m) Đường kính chắn: dch= 1,3 x d1 = 1,3 x 0,176 = 0,23 (m) Chiều cao công tác bể nén bùn : H = qo x t = 0,3 x 10 = (m) Với t : thời gian nén bùn Chọn t = 10h quy phạm (10 – 12h) Chiều cao tổng cộng bể nén bùn : – MT1202 70 Htc = H + h1 + h2 + h3 = + 0,3 + 0,3 + 0,8 = 4,4 (m) Trong : h1: chiều cao từ mực nước đến thành bể (m) h2: chiều cao lớp bùn (m) h3: chiều cao phần chóp đáy bể (m)  Máng thu nước Máng thu nước đặt vòng tròn theo thành bể, cách thành bể 0,3m Đường kính máng thu nước: Dm = 0,8 x D = 0,8 x 1,274 = 1,02 (m) Chiều dài máng thu nước: Lm = π x D = π x 1,274 = (m) Lượng nước tách khỏi bùn: 99,2% - 97% = 2,2% Lượng bùn sau nén: Qb = QV – 2,2% x QV = 9,18 – 2,2% x 9,18 = 8,98(m3/ngày) 4.17  Tính cơng suất bơm hút bùn Thời gian hút bùn 20 phút, 8h lấy bùn lần Trong đó: , m3/s Qb: lưu lượng – MT1202 71 H: toàn phần, H = mH2O ρ: khối lượng riêng , ρ = 1200 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g ≈ 9,81m/s2 η: hiệu suất bơm, η = 0,73 – 0,9 Chọn η = 0,8 Công suất thực tế máy bơm: NTT = 1,2 x N = 1,2 x 0,3 = 0,36(kw) Chọn bơm công suất 0,36 kw 4.10 M [8,10] Cặn sau qua bể nén bùn có nồng độ từ – 8% cần đưa qua máy ép bùn để giảm độ ẩm xuống 70 – 80%, tức nồng độ cặn khơ từ 20 – 30% với mục đích: - Giảm khối lượng bùn vận chuyển bãi thải - Cặn khô dễ chôn lấp hay cải tạo đất cặn ướt - Giảm lượng nước bẩn thấm vào nước ngầm bãi thải - Ít gây mùi khó chịu độc tính Thiết bị lọc ép dây đai thiết bị dùng để khử nước khỏi bùn vận hành cách cho bùn liên tục vào thiết bị Thiết bị thường chế tạo với bề rộng dây đai từ 0,5 – 3,5m 4.18 Lưu lượng cặn đến lọc ép dây đai: Trong đó: Qb: lượng bùn đưa đến máy ép, Qb = 8,98 m3/ngày = 0,37 m3/h – MT1202 72 P1: độ ẩm bùn dư, P1 = 99,2% P2: độ ẩm bùn sau nén bể nén bùn, P2 = 97% Giả sử lượng bùn sau nén có C = 50kg/m3, lượng cặn đưa đến máy ép bùn là: Q = C x Qc = 50 x 0,1 = (kg/h) = 120 (kg/ngày) Máy làm việc 6h ngày, tuần làm việc ngày Lượng cặn đưa đến máy tuần: 120 x = 840 (kg) Lượng cặn đưa đến máy 1h: Tải trọng cặn 1m rộng băng tải động khoảng 90 – 680kg/m chiều rộng băng Chọn băng tải có cơng suất 100kg/m rộng Chiều rộng băng tải: Chọn máy có chiều rộng 0,5m suất 100kg/m rộng – MT1202 73 CHƢƠNG TÍNH TỐN KINH TẾ [8,10]  Chi phí xây dựng cơng trình STT (VNĐ/m3) (m3) ) 0,286 2.500.000 0.715 0,075 2.500.000 0.1875 100 2.500.000 250 104,17 2.500.000 260.425 136,8 2.500.000 342 179 2.500.000 447.5 191,4 2.500.000 478.5 10,42 2.500.000 26.05 5,61 2.500.000 14.025 10 40 1.859,4025 – MT1202 74  Chi phí thiết bị ng STT (VNĐ) (VNĐ) 1 5.000.000 5.000.000 2 10.000.000 20.000.000 8.000.000 8.000.000 8.000.000 16.000.000 50.000.000 100.000.000 90 100.000 9.000.000 2.000.000 4.000.000 8.000.000 8.000.000 12.000.000 12.000.000 10 1.500.000 1.500.000 11 100.000.000 100.000.000 12 18.000.000 18.000.000 13 30.000.000 30.000.000 14 30.000.000 30.000.000 15 40.000.000 40.000.000 Bơm 401.500.000 Tổng vốn đầu tư bao gồm chi phí khấu hao xây dựng 20 năm chi phí khấu hao máy móc 10 năm ệ thống [8,10] – MT1202 75 Cl2 0,063kg/h 9.000đ/kg 0,1m3/h 5.400đ/m3 13.608 : 500 kw/ngày Giá cung cấp điện công nghiệp: 2500 đồng/kw : /năm) Tđ Số lượng nhân viên: người, công nhân kỹ sư Mức lương tháng: Công nhân: 2.500.000 đồng/người/tháng Kỹ sư: 4.000.000 đồng/người/tháng Chi phí tổng cộng: Tnc = 2.500.000 + 4.000.000 = 11.500.000 (đồng/tháng) /năm) = 138 5.2.4 C Chi phí bão dưỡng hàng năm ước tính 1% tổng số vốn đầu tư vào cơng trình xử lý Tbd = 0,01 x 133.120.125 = 1.331.201,25(đồng/năm) 1m3 Tổng chi phí xử lý: TTC = 133.120.125 + 9.697.320 + 456.250.000 + 138.000.000 + 1.331.201,25= 738.398.646,3(đồng/năm) → Giá thành xử lý cho 1m3 nước thải: – MT1202 76 Kết luận Sản xuất bia đem lại lợi nhuận kinh tế cao động lực thúc đẩy ngành cơng nghiệp sản xuất bia ngày phát triển Tuy nhiên với phát triển cao sản xuất vấn đề ô nhiễm môi trường củ ngày trầm trọng Nước thải chứa nhiều hợp chất hữu cơ, , vi khuẩn, …, – sau: - - , /m3 – MT1202 77 Kiến nghị Đ , đề tài đề sau: xuất - - - – MT1202 78 51 – 84 – 2003, “T [1] [2] Trần Đức Hạ (2006), “Xử lý nước thải đô thị”, NXB Khoa Học Kỹ thuật Hà Nội [3] PGS.PTS Hoàng Huệ (1996), “Xử lý nước thải”, NXB Xây Dựng Hà Nội (2011), “ [4] [5] TS Trịnh Xuân Lai (2000), “Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải”, NXB Xây Dựng Hà Nội (2007), “ [6] , , ĐHQG Tp.HCM [7] (2008), , [8] (2008), “ 2000 m3 TP.HCM [9] Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân (2006), “Xử lý nước thải đô thị & công nghiệp”, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Một số website: [10] www.google.com.vn [11] www.yeumoitruong.com [12] www.webmoitruong.com – MT1202 79 ... CH4, H2S, N2 r 4, CO2 10 - 150C, 20 - 400 400 10 - : - : UASB – MT1202 23 – – – 33 – 350 10 – 15 kg/m3 0,2 – 0,5 kg/m3 :  – –      tan - : ) Quá trình xử lý sinh học k khí thường ứng... Trong – – 1.2 (m3 ) 0,25 – 0,6 BOD5 (mg/l) COD (mg/l) ∑ N (mg/l) ∑ P (mg/l) 1100 - 1500 1800 - 3000 30 - 100 10 - 30 1013 - 7775 22 – 1069 0,8 - 113 0,38 [ ] BOD5 – MT1202 – BOD5 – cho 5-... nhà máy bia vấn đề cấp thiết cho trình phát triển ngành sản xuất “ uống Việt Nam trên, 500m3 – đêm? ?? – MT1202 CHƢƠNG 1.1 Tổng quan tình hình sản xuất bia [10] 1.1.1 Tình hình sản xuất bia giới