Việc đề xuất và lựa chọn phương án xử lí dựa vào các yếu tố:
Cơng suất cần xử lí: Cơng suất cần xử lý là 1400 m3/ngày.đêm, bao gồm nước thải vệ sinh các thiết bị, nước thải từ công đoạn rửa chai, thanh trùng bia chai, nước thải vệ sinh nhà xưởng..
Tính chất và lưu lượng nước thải: Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, độ màu cặn lơ lững cao.
Thành phần và đặc tính của nước thải: Nước thải có thành phần chất hữu cơ dễ phân hủy cao.
Tiêu chuẩn xã thải vào nguồn tiếp nhận
Nguồn tiếp nhận là sông khu vực gần nhà máy.
Do khơng xác định chính xác lưu lượng cũng như dung tích của nguồn tiếp nhận nên theo QCVN 40:2011/BTNMT ta chọn Kf= 1,1 và Kq= 0,9
(Nguồn: PGS.TS Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải, NXB Giáo Dục)
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
4.2.1. Sơ đồ cơng nghệ
Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệphương án 1
Nước thải đầu vào
Bể thu gom Bể điều hòa Bể lắng đứng I Bể UASB Bể Aerotank Máy thổi khí Thu khí Bể lắng đứng II Tuần hồn Bể nén bùn Máy ép bùn Làm phân bón hoặc chơn lấp
Nước thải đầu ra đạt QCVN 40:2011, cột B Bể khử trùng Clorine Chỉnh pH Bể trung gian Sông chắn rác Bơm
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm Chú thích: Đường nước: Đường khí: Đường hóa chất: Đường bùn:
4.2.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệphương án 1
Nước thải từ công đoạn sản xuất của nhà máy theo mương dẫn tự chảy về hệ thống xử lý tập trung. Nước thải bắt đầu chảy qua song chắn rác để loại bỏ các chất thải rắn có kích thước lớn. Sau đó nước thải sẽ tự chảy vào hố thu gom và được bơm lên bể điều hịa. Tại bể điều hịa có bố trí hệ thống phân phối khí sục liên tục, ngồi việc khuấy trộn đều nồng độ các chất cịn có nhiệm vụ tránh hiện tượng phân hủy kị khí xảy ra ở cuối bể. Mục đích của bể điều hịa là ổn định lưu lượng, nồng độ cũng như loại bỏ một phần BOD, COD có trong nước thải nhà máy bia. Đầu dò pH tại bể điều hòa sẽ đo các giá trị pH của nước thải, căn cứ vào giá trị đó bơm hóa chất sẽ bơm một liểu lượng hóa chất thích hợp vào đường ống để điều chỉnh pH của nước thải về trung tính.
Nước thải từ bể điều hòa được chảy sang bể lắng I. Tại đây quá trình lắng sẽ diễn ra, những chất có trọng lượng lớn sẽ lắng xuống đáy bể nhằm giảm tải trọng hữu cơ cho cơng trình sinh học phía sau. Sau đó qua bể trung gian để tạo lưu lượng nước để bơm lên bể UASB.
Sau đó nước thải được đưa đến bể UASB để thực hiện q trình xử lý sinh học kị khí. Khí sinh học thu hồi từ bể UASB được thu hồi và tái sử dụng cho các mục đích khác. Sau khi đã loại bỏ phần lớn BOD, COD tại bể UASB , nước thải theo đường ống tự chảy về bể Aerotank. Tại đây có hệ thống sục khí hoạt động liên tục để cung cấp khí cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển. Các chất hữu cơ ô nhiễm trong nước được vi sinh vật chuyển hóa thành CO2, H2O, năng lượng,... cùng tế bào sinh vật mới. Nước sau khi ra khỏi cơng trình đơn vị này hàm lượng BOD giảm 80-95%. Nước sau bể Aerotank tự chảy vào bể lắng đứng II, ở đây các bơng bùn cịn lại được tách khỏi nước, một phần bùn hoạt tính được tuần hồn lại bể Aerotank, phần còn lại đem được bơm về bể nén bùn. Tại bể nén bùn, quá trình lắng nén diễn ra để giảm thể tích bùn, lượng bùn nén sẽ được hút định kỳ. Phần nước trên bề mặt sẽđược tuần hồn trở lại bểđiều hịa.
Nước thải tiếp tục qua bể khử trùng. Tại đây clorin được châm vào để xử lí các vi khuẩn gây bệnh. Nước sau bể khử trùng được thải ra cống thoát nước chung. Nước sau xử lí đạt tiêu QCVN 40:2011/BTNMT cột B.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm 4.3 Phương án 2 4.3.1 Sơ đồ công nghệ Bể thu gom Bể điều hòa Bể lắng đứng I Bể UASB SBR Máy thổi khí Thu khí Bể nén bùn Máy ép bùn Làm phân bón hoặc chơn lấp Nước thải đầu ra
đạt QCVN 40:2011, cột B Bể khử trùng Clorin Chỉnh pH Bể trung gian Sông chắn rác Bơm
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
Hình 4.2 Sơ đồ cơng nghệphương án 2
Chú thích:
Đường nước: Đường khí: Đường hóa chất: Đường bùn:
4.3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Nước thải từ công đoạn sản xuất của nhà máy theo mương dẫn tự chảy về hệ thống xử lý tập trung. Nước thải bắt đầu chảy qua song chắn rác để loại bỏ các chất thải rắn có kích thước lớn. Tiếp tục qua song chắn rác cơ khí để loại bỏ một lượng lớn SS. Sau đó nước thải sẽ tự chảy vào hố thu gom và được bơm lên bể điều hịa. Tại bể điều hịa có bố trí hệ thống phân phối khí sục liên tục, ngồi việc khuấy trộn đều nồng độ các chất cịn có nhiệm vụ tránh hiện tượng phân hủy kị khí xảy ra ở cuối bể. Mục đích của bể điều hịa là ổn định lưu lượng, nồng độ cũng như loại bỏ một phần BOD, COD có trong nước thải nhà máy bia. Đầu dò pH tại bể điều hòa sẽ đo các giá trị pH của nước thải, căn cứ vào giá trị đó bơm hóa chất sẽ bơm một liểu lượng hóa chất thích hợp vào đường ống để điều chỉnh pH của nước thải về trung tính.
Nước thải từ bể điều hòa được chảy sang bể lắng I. Tại đây quá trình lắng sẽ diễn ra, những chất có trọng lượng lớn sẽ lắng xuống đáy bể nhằm giảm tải trọng hữu cơ cho cơng trình sinh học phía sau. Sau đó qua bể trung gian để tạo lưu lượng nước để bơm lên bể UASB.
Sau đó nước thải được đưa đến bể UASB để thực hiện q trình xử lý sinh học kị khí. Khí sinh học thu hồi từ bể UASB được thu hồi và tái sử dụng cho các mục đích khác. Sau khi đã loại bỏ phần lớn BOD, COD tại bể UASB , nước thải theo đường ống tự chảy về bể SBR. Tại đây có hệ thống sục khí hoạt động liên tục kết hợp trộn nước thải với bùn nước thải có sẵn trong bể. Bùn hoạt tính thực chất là các vi sinh vật vì vậy khi được trộn với nước thải có oxy, chúng sẽ phân hủy các chất hữu cơ tạo thành cặn và sẽ lắng xuống ở tại bể SBR. Nước tại bể SBR được gạn ra khỏi bể bằng thiết bị thu nước bề mặt. Một phần bùn hoạt tính dư từ bể SBR được bơm về bể chứa bùn. Tại bể nén bùn, q trình lắng nén diễn ra để giảm thể tích bùn, lượng bùn nén sẽ được hút định kỳ. Phần nước trên bề mặt sẽ được tuần hoàn trở lại bể điều hòa.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
Nước thải tiếp tục qua bể khử trùng. Tại đây clorin được châm vào để xử lí các vi khuẩn gây bệnh. Nước sau bể khử trùng được thải ra cống thoát nước chung. Nước sau xử lí đạt tiêu QCVN 40:2011/BTNMT cột B.
Bảng 4.2 Bảng so sánh các chỉ tiêu để lựa chọn công nghệ xử lý
Phương án 1 Phương án 2
Hiệu quả xử lý BOD
85 – 95% 85 – 95%
Hiệu quả xử lý nito, photpho
Chỉ có khả năng nitrat hóa, khơng xử lí triệt để nito, photpho. Tuy nhiên, nước thải nhà máy bia Sài Gịn - Sóc Trăng có nồng độ nito, photpho khơng cao.
Xử lí linh hoạt, có khả năng xư lí nito, photpho cao, TSS đâu ra thấp.
Q trình xử lí Xử lí liên tục Xử lí theo mẻ. Chi phí xây dựng,
bảo trì và tiêu tốn năng lượng điện năng
Ít tốn chi phí xây dựng và bảo trì Ít tốn điện năng do sử dụng ít thiệt bị
Chi phí xây dựng cao.
Do vận hành theo mẻ nên có nhiều thiệt bị hoạt động đồng thời vì vậy tiêu thụ nhiều điên năng.
Vận hành cơng trình
Vận hành đơn giản, có thể bằng tay hoặc tự động, khơng cần người vận hành có trình độ cao.
Vận hành phức tạp, có khả năng điều khiển tự động cao, địi hỏi người vận hành phải có trình độ kĩ thuật, kinh nghiệm cao.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
4.4. Hiệu suất xử lý
4.4.1. Hiệu suất của phương án I
Cơng trình TSS BOD5 COD N P
Song chắn rác
Cvào (mg/l) 400 1800 2700 45 10
H% 5 5 5 _ _
Cra (mg/l) 380 1710 2565 45 10 Bể điều hòa Cvào (mg/l) 380 1710 2565 45 10
H% - 5 5 - - Cra (mg/l) 380 1624,5 2211 45 10 Bể lắng I Cvào (mg/l) 380 1624,5 2211 45 10 H% 50 20 20 - - Cra (mg/l) 190 1300 1769 45 10 Bể trung gian Cvào (mg/l) 190 1300 1769 45 10 H% - - - - - Cra (mg/l) 190 1300 1769 45 10 Bể UASB Cvào (mg/l) 190 1300 1769 45 10 H% 20 80 70 (*) (*) Cra (mg/l) 152 260 530,7 32,43 7,49
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm Bể Aerotank Cvào (mg/l) 152 260 530,7 32,43 7,49 H% 10 90 80 (**) (**) Cra (mg/l) 136,8 26 106 18,06 4,62 Bể lắng II Cvào (mg/l) 136,8 26 106 18,06 4,62 H% 60 - - - - Cra (mg/l) 54,72 26 106 18,06 4,62 Bể khử trùng Cvào (mg/l) 54,72 26 106 18,06 4,62 H% - - - - - Cra (mg/l) 54,72 26 106 18,06 4,62 Nguồn tiếp nhận Cvào (mg/l) 54,72 26 106 18,06 4,62 QCVN 40:2011/BT NMT Cột B 100 50 150 40 6
Tính tốn lượng N, P của q trình kỵ khí ( Bể UASB)
Do COD < 3000 nên:
Ta có tỷ lệ: COD : N : P = 500 : 5 : 1 N = 1796𝑥𝑥0,7𝑥𝑥5
500 = 12,57 mg/l
N đã sử dụng cho tổng hợp tế bào của bể UASB là 12,57 mg/l N dòng ra bể UASB là 45 – 12,57 = 32,43 mg/l
P = 1796𝑥𝑥0,7𝑥𝑥1
500 =2,51mg/l
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
P dịng ra bể UASB là 10 – 2,51 = 7,49 mg/l
Tính tốn lượng N, P của q trình hiếu khí ( Bể Aerotank)
Ta có tỷ lệ: COD : N : P = 150 : 5 : 1 N = 530,7𝑥𝑥0,8𝑥𝑥5
150 = 14,37 mg/l
N đã sử dụng cho tổng hợp tế bào của bể UASB là 14,37 mg/l N dòng ra bể UASB là 32,43 – 14,37 = 18,06 mg/l
P = 538,8𝑥𝑥0,8𝑥𝑥1
150 = 2,87 mg/l
P đã sử dụng cho tổng hợp tế bào của bể UASB là 2,87 mg/l N dòng ra bể UASB là 7,49 – 2,87 = 4,62 mg/l
4.4.2. Hiệu suất của phương án II
Cơng trình TSS BOD5 COD N P
Song chắn rác
Cvào (mg/l) 400 1800 2700 45 10
H% 10 5 5 _ _
Cra (mg/l) 360 1710 2565 45 10 Bể điều hòa Cvào (mg/l) 360 1710 2565 45 10
H% - 5 5 - - Cra (mg/l) 360 1624,5 2211 45 10 Bể lắng I Cvào (mg/l) 360 1624,5 2211 45 10 H% 60 20 20 - - Cra (mg/l) 144 1300 1769 45 10 Cvào (mg/l) 144 1300 1769 45 10
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm Bể trung gian H% - - - - - Cra (mg/l) 144 1300 1769 45 10 Bể UASB Cvào (mg/l) 152 1300 1769 45 10 H% 25 80 70 (*) (*) Cra (mg/l) 86,4 260 530,7 32,43 7,49 Bể SBR Cvào (mg/l) 86,4 260 530,7 32,43 7,49 H% - 85 80 80 - Cra (mg/l) 86,4 39 100,74 18,06 4,62 Bể khử trùng Cvào (mg/l) 86,4 39 100,74 18,06 4,62 H% - - - - - Cra (mg/l) 86,4 39 100,74 18,06 4,62 Nguồn tiếp nhận Cvào (mg/l) 86,4 39 100,74 18,06 4,62 QCVN 40:2011/BT NMT Cột B 100 50 150 40 6 4.5. Tính Tốn Các Cơng Trình Đơn Vị A.Tính Tốn Cơng Trình 1
Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24, vậy lượng nước thải đổ ra liên tục. Lưu lượng trung bình ngày
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
Qtb ( ngày đêm) = 1400 m3/ngày.đêm Lưu lượng trung bình giờ
Qtb(giờ) = Qtb ( ngàyđêm)
24 = 58,33 m3/h
Lưu lượng trung bình giây Qtb(giây) = Qtb
86400 =864001400 = 0,016 m3/s= 16 l/s Với lưu lượng là 16 l/s < 20 l/s thì ta chọn:
K0max = 1,92 Komin = 0,03 Lưu lượng giờ lớn nhất
Q (h max) = Qtb(giờ) x K0max = 58,33 x 1,92 = 112 (m3/h) Lưu lượng giây lớn nhất
Q (s max) = Q ( hmax)
3600 =
112
3600 = 0,03 (m3/s)
Lưu lượng giờ nhỏ nhất
Q (h min) = Qtb(giờ) x K0min = 58,33 x 0,03 = 1,75 (m3/h)
4.5.1 Song chắn rác
a) Tính tốn mương dẫn
Kích thước mương đặt song chắn
Chọn tốc độ dòng chảy trong mương v= 0,3 (m/s). Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước là H= 0,7m.
Chọn kích thước mương: Rộng x sâu = B x H = 0,35m x 0,7m. Vậy chiều cao lớp nước trong mương là:
h = Q ( hmax)
3600.𝑣𝑣.𝐵𝐵 =
58,33
3600.0,3.0,35 = 0,23 (m)
Chọn kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 5mm x 25mm và ke hở giữa các thanh w=25mm
Kích thước song chắn rác
Giả sử thanh chắn có n thanh, vậy số khe hở m = n +1
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
B = n x b + (n+1)w
350 = n x 5 + ( n + 1) x 25 n= 10,8
Chọn số thanh n= 10. Vậy khoảng cách giữa các thanh là: 10 x 5 + ( 10+)x w W= 27,3mm Tổn thất áp lực qua song chắn rác: Hs = ξ x 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑥𝑥2𝑥𝑥𝑔𝑔2 x K1 = 0,91 x 0,82 2𝑥𝑥9,81 x 3 = 0,089 m = 89 mm Trong đó:
Vmax: Vận tốc của nước thải đi qua song chắn rác ứng với chế độ Qmax, vmax = 0,8 m/s K1: hệ sốtính đến sựtăng tổn thất do vướng mắc ở song chắn rác, K1 = 2 – 3.
Chọn K1 = 3
ξ: hệ số tổn thất cục bộ của song chắn rác
ξ = β x ( 𝑏𝑏S ) 4/3 x sinα = 2,42 x ( 00,,015008 ) 4/3 x sin60 = 0,91
α: góc nghiêng của song chắn rác so với hướng dòng chảy, α = 60 – 900. Chọn α = 600 β: hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn. Chọn tiết diện song chắn rác kiểu “a”.
Bảng 3.4. Hệ số β để tính sức cản cục bộ của song chắn rác
Tiết diện thanh a b c d e
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
Hình 3.4.1 Tiết diện ngang các loại thanh của song chắn rác.
Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác: L1 = Bs−Bm 2𝑥𝑥𝑡𝑡𝑣𝑣𝑡𝑡𝑡𝑡 = 0,64−0,4 2𝑥𝑥 tan 20 = 0,33 m = 330 mm Trong đó: Bm: Chiều rộng mương dẫn, Bm = 0,4m 𝛿𝛿: góc nghiêng chỗ mở rộng, 𝛿𝛿= 20
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác: L2 = 𝐿𝐿1
2 = 0,33
2 = 0,17 m = 170 mm
Chiều dài xây dựng phần mương lắp đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + Ls = 0,33 + 0,17 + 1,5 = 2 m Trong đó:
Ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác. Chọn Ls = 1,5 m Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác: H = h1 + h2 + hbv = 0,04 + 0,089 + 0,5 = 0,63 m Trong đó:
h1: độ sâu mực nước trong mương dẫn, h1 = 0,04 m h2: tổn thất áp lực ở song chắn rác, h2 = 0,089 m
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
hbv: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất, hbv =