: Tiêu chuẩn xây dựng 51-84 Thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình
4.1.2Thành phần, tính chất nước thải tại nhà máy và tiêu chuẩn nước thải sau xử lý
KẾ VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
TẠI NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – QUẢNG NGÃI
4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
4.1.1 Yêu cầu của công ty
Khu công nghiệp chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung, nước thải sau xử lý phải xả vào sông Trà Khúc. Vì vậy, yêu cầu nước sau xử lý phải đạt TCVN 5945- 2005, loại A để góp phần bảo vệ hệ sinh thái cho sông Trà Khúc.
Có khả năng dễ dàng mở rộng khu xử lý nước thải khi nhà máy tăng sản lượng trong giai đoạn tiếp theo.
Công nghệ xử lý đơn giản, kỹ thuật vận hành không phức tạp. Vốn đầu tư kinh phí tối ưu và tiết kiệm diện tích.
Diện tích dành cho khu xử lý nước thải: 2000m2.
4.1.2 Thành phần, tính chất nước thải tại nhà máy và tiêu chuẩn nước thải sau xử lý lý
Bảng 4.1: Tính chất nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi.
STT Thông số Đơn vị Giá trị
Tiêu chuẩn so sánh ( nguồn loại A, TCVN 5945-2005)
1 Lưu lượng m3/ngày 2500 -
2 pH - 5-10 6-9 3 Nhiệt độ oC 35 – 40 40 4 TSS mg/l 500 50 5 COD mg/l 1800 50 6 BOD5 mg/l 1300 30 7 Tổng Nitơ mg/l 37 15 8 Tổng Photpho mg/l 19 4 9 Coliform MPN/100ml 107 3000 4.2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 4.2.1 Phương án 1 4.2.1.1 Sơ đồ
Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ xử lý theo phương án 1.
4.2.1.2 Thuyết minh công nghệ
Nước thải từ các công đoạn sản xuất của nhà máy được thu gom về hệ thống xử lý.
Đầu tiên, nước thải được dẫn qua thiết bị lược rác thô cơ khí để loại bỏ cặn có kích thước lớn hơn 20mm ra khỏi dòng thải. Sau đó, nước thải tự chảy xuống hầm bơm.
Từ hầm bơm, nước thải được hai bơm chìm hoạt động luân phiên bơm lên thiết bị lược rác tinh tự động có công suất cực đại là 156 m3/h để loại bỏ cặn rắn có kích thước lớn hơn 1 mm, rồi tự chảy xuống bể điều hoà. Bể điều hoà có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng và các thành phần hữu cơ (BOD, COD) của nước thải. Bể được bố trí hệ thống gồm 4 máy khuấy chìm để tạo sự xáo trộn đồng đều, tạo môi trường đồng nhất cho nước thải, tránh hiện tượng lắng cặn trong bể. Bên cạnh đó, bể còn được trang bị hệ châm axit/xút để đảm bảo cho pH nước thải luôn duy trì trong khoảng 6.5-7.5 trước khi vào bể UASB.
Nước thải từ bể điều hoà được bơm qua bể xử lý yếm khí dòng chảy ngược UASB. Tại đây, nước được phân phối từ dưới lên trên. Nhờ các vi sinh vật kỵ khí, chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ thành nước và biogas bay lên khi qua đệm bùn kỵ khí. Khí biogas sinh ra sẽ được thu hồi và đốt tại đầu đốt khí tự động. Nước sau khi qua bộ
Bùn dư Thiết bị đốt khí
Nước thải Thiết bị lược rác thô
Hầm bơm Thiết bị lược rác tinh
Bể UASB Aeroten Bể lắng Bể khử trùng Sông Trà Khúc Bể chứa bùn Máy ép bùn Hóa chất điều chỉnh pH Bể điều hoà
Bùn tuần hoàn Bùn dư Bể nén bùn Nước tuần hoàn Khuấy trộn Dưỡng khí
phận tách ba pha (khí - lỏng - rắn) theo máng thu chảy vào đường ống phân phối sang bể Aeroten.
Trong bể Aeroten, quá trình xử lý sinh học hiếu khí dựa vào sự sống và hoạt động của các vi sinh vật để oxy hoá các chất hữu cơ dạng hoà tan và dạng keo có trong nước thải, biến các hợp chất có khả năng phân huỷ thành các chất ổn định nhờ vào lượng oxy hoà tan trong nước. Oxy được cung cấp vào bể bằng hai máy thổi khí hoạt động luân phiên, qua hệ thống phân phối khí để tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí phát triển, oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước thải và tăng sinh khối tạo thành các bông bùn hoạt tính.
Sau đó, nước được dẫn qua bể lắng. Ở đây sẽ diễn ra quá trình tách bùn hoạt tính và nước thải đã xử lý. Sau bể lắng, nước thải sẽ được dẫn sang bể khử trùng. Sau khi được khử trùng, nước thải tiếp tục được dẫn vào bể chứa rồi theo ống dẫn, nước thải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 - 2005 sẽ được xả vào sông Trà Khúc.
Bùn từ bể lắng sẽ được gom vào bể chứa bùn. Một phần bùn hoạt tính được bơm bùn tuần hoàn bơm về bể Aeroten để duy trì chức năng sinh học và giữ nồng độ bùn trong bể này ở mức cố định. Lượng bùn dư sẽ được bơm sang bể nén bùn. Bùn sau khi được nén sẽ được bơm vào thiết bị keo tụ bùn. Tại đây, bùn được trộn đều với Cation polymer, sau đó toàn bộ hỗn hợp sẽ đi vào thiết bị ép bùn băng tải. Bánh bùn sau khi ép được đổ vào thiết bị thu bùn khô và chuyển đi chôn lấp.
Nước từ bể nén bùn và máy ép bùn sẽ được tuần hoàn về hầm bơm nước thải để tiếp tục xử lý.
Đối với lượng khí biogas được sinh ra từ bể UASB, có thể được thu hồi để phục vụ cho nhu cầu của nhà máy khi hệ thống hoạt động ổn định. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.2.1.3 Ước tính hiệu quả xử lý qua từng công trình đơn vị
Bảng 4.2: Dự tính hiệu suất xử lý của các công trình đơn vị trong phương án 1
Hạng mục COD BOD TSS N P
Thiết bị lược rác thô Nồng độ (mg/l) 1800 1300 500 37 8
Hiệu suất (%) 0 0 0 0 0
Hầm bơm Nồng độ (mg/l) 1800 1300 500 37 8
Hiệu suất (%) 0 0 0 0 0
Thiết bị lược rác tinh Nồng độ (mg/l) 1800 1300 500 37 8
Hiệu suất (%) 6 5 25 0 0 Bể điều hoà Nồng độ (mg/l) 1692 1235 375 37 8 Hiệu suất (%) 0 0 0 0 0 Bể UASB Nồng độ (mg/l) 1692 1235 375 37 8 Hiệu suất (%) 80 75 50 35 20 Bể Aeroten Nồng độ (mg/l) 338.4 308.8 187.5 24.1 6.4 Hiệu suất (%) 89 92 -150 50 45 Bể lắng Nồng độ (mg/l) 37.2 24.7 468.5 12 3.5 Hiệu suất (%) 0 0 90 0 0 Bể khử trùng Nồng độ (mg/l) 37.2 24.7 46.9 12 3.5 Hiệu suất (%) 0 0 0 0 0 Thải ra sông Trà Khúc Nồng độ (mg/l) 37.2 24.7 46.9 12 3.5 TCVN 5945–2005, cột A Nồng độ (mg/l) 50 30 50 15 4
4.2.1.4 Tính toán kỹ thuật và kinh tế cho phương án 1
4.2.1.4.1 Tính toán kỹ thuật (xem tính toán chi tiết trong phụ lục 2, phần A) a. Hầm bơm Thông số thiết kế: - Số lượng: 1. - Kích thước: B x L x H = 3.4 m x 6.5 m x 4.5 m. - Ống dẫn nước: D = 200mm, v = 1.4 m/s. Thông số vận hành:
- Thời gian lưu nước: t = 15phút.
- Thời gian bơm: hoạt động luân phiên 24/24. Thiết bị:
- 2 bơm chìm hãng Shinmaywa, Nhật – loại: 200B47.5 , mỗi bơm có các thông số: Q = 156.3 m3/h, H = 10m, N= 7.5 kW (10Hp).
b. Thiết bị chắn rác thô Thông số thiết kế:
- Chiều rộng mương đặt song chắn: 0.6m. - Chiều dài mương dẫn: 3.4m.
- Chiều cao phần mương đặt song chắn rác: 0.8m (đáy mương âm 2.5m so với mặt đất)
Thiết bị:
- Thiết bị chắn rác thô cơ khí loại RP50, hãng Cosme-Ý, có các thông số: chiều rộng thiết bị: 0.5 m, chiều dài: 2.5 m, chiều rộng khe: 20mm, công suất: 0.37kW. c. Bể điều hoà
Thông số thiết kế: - Số lượng bể: 1.
- Kích thước bể: B x L x H = 16 x 17 x 5(m)
- Đường kính ống dẫn nước sang bể UASB: D = 200mm, v = 0.92(m/s) Thông số vận hành:
- Thời gian lưu nước: 8h.
- Thời gian bơm: 2 bơm hoạt động luân phiên 24/24. Thiết bị:
- Lược rác tinh tự động: loại DS4800, hãng Cosme – Ý, khe lược 1mm.
- Máy khuấy chìm: 4 máy hiệu Flygt - loại 4630 Mixer, mỗi máy có công suất: 1.9kW, đường kính cánh khuấy: 368mm.
- 2 bơm hiệu Shinmaywa – loại 150B47.5H, mỗi bơm có Q = 104.2 m3/h, H = 12m, công suất N = 7.5 kW (10Hp).
d. Bể UASB Thông số thiết kế:
- Số lượng bể: 1.
- Kích thước bể: B x L x H = 13 x 16 x 7 (m) - Chiều cao vùng lắng: 1.5 (m). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Chiều rộng phần đáy phễu thu khí: 1.7 (m) - Số phễu thu khí: 8 phễu.
- Chiều rộng phần trên của ngăn lắng: 1.7 (m). - Chiều dài vùng lắng: 13 (m).
- Tấm hướng dòng inox dày 3mm, rộng: 0.5 (m), dài: 13 (m) - Ống dẫn nước chính: D = 200mm, v = 0.92 (m/s)
- Ống dẫn nước nhánh: 16 ống, d = 40 (mm), v = 1.4 (m/s) - Ống dẫn khí chính: Dkhí = 80mm, vkhí = 4 m/s.
- Ống dẫn khí nhánh: Dnhánh = 30 mm, vnhánh = 4 m/s. - Ống dẫn nước tự chảy sang bể Aeroten: Dtc = 260 mm. Thông số vận hành:
- Tải trọng thể tích: LCOD = 4 (kg/m3.ngày) - Vận tốc nước dâng: vd = 5 (m/h).
- Thời gian lưu nước trong bể: 13.4 (h) - Thời gian lưu nước trong ngăn lắng: 3 (h). - Tải trọng bề mặt phần lắng: 14.14 (m3/m2.ngày)
- Tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng thu nước: 0.25 x 10-3 (m3/s.m) - Thể tích khí sinh ra: 1692 (m3/ngày)
- Thể tích khí CH4 sinh ra: 1184 (m3/ngày) Thiết bị:
- 1bơm bùn hiệu Ebara, loại CDA/A 3.00T, có đặc tính: Q = 3 m3/h, H = 13.6 m, N = 2.2 kW (3Hp). e. Bể Aeroten Thông số thiết kế: - Số lượng: 2 bể - Kích thước mỗi bể: B x L x H = 8 x 20 x 5 (m) - Đường kính ống dẫn khí chính: 200mm. - Đường kính ống dẫn khí nhánh: 40mm. - Số đĩa phân phối khí: 288 đĩa.
Thông số vận hành:
- Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS: 288.6 (kg/ngày) - Tổng lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo MLSS: 360.75 (kg/ngày)
- Lưu lượng bùn dư thải bỏ: 97.4 (m3/ngày)
- Lưu lượng hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn: 41.67 m3/h. - Lưu lượng không khí cho mỗi bể: 0.55 (m3/s).
- F/M = 0.27 (ngày -1)
- Tải trọng thể tích: 0.53 (kg BOD5/m3.ngày) Thiết bị:
- 2 máy thổi khí hiệu Shinmaywa – loại ARH200S-pulley No.5, mỗi máy có: N = 30 kW, Qk=33 m3/phút, áp lực: 30 kPa.
- 288 đĩa phân phối khí loại CDF-250. f. Bể lắng II Thông số thiết kế - Số lượng bể: 1 - Kích thước: bể hình vuông cạnh 13m. H = 4.5 m. - Đường kính hố thu bùn: 2.6 m. - Ống trung tâm: d = 2.6m, Ho = 1.68 m
- Đường kính miệng phần ống loe của ống trung tâm: 3.51 m. - Đường kính tấm chắn: 4.6 m.
- Khoảng cách giữa tấm chắn với miệng ống loe: 0.25 m. Thông số vận hành
- Tải trọng bề mặt bể lắng: 20m3/m2.ngày - Thời gian lưu nước: 3.4 h.
- Thời gian lưu bùn trong bể: 2.2 h. - Tải trọng máng tràn: 85.74 m3/m.ngày g. Bể chứa bùn Thông số thiết kế - Số lượng bể: 1 - Kích thước: B x L x H = 3 x 4 x 3 (m). - Ống dẫn bùn tuần hoàn: dth = 125 mm, vb = 0.9 m/s. - Ống dẫn bùn dư: dbd = 100 mm, vbd = 0.9 m/s. Thiết bị
- 2 bơm bùn tuần, hãng Ebara – loại CMD/A 3.00 T, mỗi bơm có Qb = 0.7 m3/phút, H = 8.4m, công suất N = 2.2kW (3Hp).
- 1 bơm bùn dư hãng Ebara – loại CDA 4.00T, có Q = 0.15 m3/phút , H = 6m, N = 3 kW.
h. Bể khử trùng Thông số thiết kế
- Số lượng bể: 1
- Kích thước: B x L x H = 3 x 13 x 1.6 (m). - Bể chia làm 5 ngăn, các ngăn cách nhau 2.6 m. Thông số vận hành
- Vận tốc nước trong bể: 2.5 m/phút. - Thời gian lưu nước: 0.5 h.
i. Bể nén bùn Thông số thiết kế
- Số lượng bể: 1. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kích thước: D = 4 m , H = 5.5 m. - Đường kính ống trung tâm: 230 mm.
- Đường kính phần loe của ống trung tâm: 310 - Đường kính tấm chắn: 0.4 m
- Đường kính ống dẫn bùn đến nhà chứa máy ép bùn: 60 mm. Thông số vận hành
- Thời gian lắng bùn: 9h.
- Hàm lượng bùn thu được sau khi nén: 67.72 kg/ngày. Thiết bị
- 1 bơm bùn hiệu Ebara - loại CDA, Q = 0.84m3/h, H = 10m, N = 0.74 kW. j. Máy ép bùn
Hàm lượng bùn khi đến máy ép bùn: Wtd = 67.72 (kg/ngày)
Máy ép bùn băng tải hiệu Mega – loại SP-1000 có các thông số sau: - Công suất: 2 – 4.5m3/h.
- Công suất motor: 0.75 kW - Công suất khí nén: 0.4 kW - Chiều rộng băng tải: 1m.
- Kích thước máy ép bùn: B x L x H = 1.35 x 3.25 x 1.85 (m) - Trọng lượng: 1600 kg.
Lượng bùn khô sau khi ép:
Wkhô =Wtd * (1- 0.75) = 67.72 * 0.25 = 17 kg/ngày. k. Hoá chất sử dụng
* Hoá chất trung hoà nước thải - H2SO4
+ Liều lượng châm vào: 0.3 L/h
+ Sử dụng 2 bơm định lượng axit H2SO4 (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng), hiệu Hanna, thông số bơm định lượng: Q = 0.006 L/phút, áp lực 10 Bar, N = 0.2kW, tần số 50Hz, ống dẫn hoá chất : loại nhựa PVC có đường kính 20 mm.
- NaOH
+ Nồng độ dung dịch: 25% + Liều lượng châm vào: 2.6 L/h
+ Sử dụng 2 bơm định lượng NaOH (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng), hiệu Hanna, loại BL 1.5, thông số bơm định lượng: Q = 8.3 L/h, áp lực 12 Bar, N = 0.2kW, tần số 50Hz, ống dẫn hoá chất : loại nhựa PVC có đường kính trong là 20 mm.
* Hoá chất khử trùng: NaOCl
+ Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải: 7.5kg/ngày + Nồng độ dung dịch NaOCl = 10%
+ Lượng NaOCl 10% cần châm vào bể khử trùng: 3.1L/h
+ Dùng 2 bơm định lượng NaOCl (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng), hiệu Hanna, loại BL1.5, thông số bơm định lượng: Q = 8.3 L/h, áp lực 12 bar, N = 0.2kW, tần số 50Hz, ống dẫn hoá chất : loại nhựa PVC có đường kính 20 mm.
* Hoá chất dùng trong ép bùn: Cation polymer + Liều lượng polymer: 5kg/ tấn bùn khô.
+ Liều lượng polymer tiêu thụ = 2.8 * 5/1000 = 0.014 kg/h + Hàm lượng polymer sử dụng = 0.2%
+ Lượng dung dịch châm vào: 0.007m3/h
4.2.1.4.2 Tính toán kinh tế (xem tính toán chi tiết trong phụ lục 3, phần A) Tổng chi phí đầu tư: 7 326 266 200 VNĐ.
Chi phí khấu hao (niên hạn thiết kế 20 năm): 1 003 698 VNĐ/ngày Chi phí quản lý, vận hành: 1 684 293 VNĐ/ngày
Giá thành 1m3 nước thải: 1 075 VNĐ/ngày.
4.2.2 Phương án 2
Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ xử lý theo phương án 2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.2.2.2 Thuyết minh công nghệ
Nước thải từ các công đoạn sản xuất của nhà máy được thu gom về hệ thống xử lý.
Đầu tiên, nước thải được dẫn qua thiết bị lược rác thô cơ khí để loại bỏ cặn có kích thước lớn hơn 20mm ra khỏi dòng thải. Sau đó, nước thải tự chảy xuống hầm bơm.
Từ hầm bơm, nước thải được hai bơm chìm hoạt động luân phiên bơm lên thiết bị lược rác tinh tự động có công suất cực đại là 156 m3/h để loại bỏ cặn rắn có kích thước lớn hơn 1 mm, rồi tự chảy xuống bể điều hoà. Bể điều hoà có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng và các thành phần hữu cơ (BOD, COD) của nước thải. Bể được bố trí hệ thống gồm 4 máy khuấy chìm để tạo sự xáo trộn đồng đều, tạo môi trường đồng nhất cho nước thải, tránh hiện tượng lắng cặn trong bể. Bên cạnh đó, bể còn được trang bị hệ châm axit/xút để đảm bảo cho pH nước thải luôn duy trì trong khoảng 6.5-7.5 trước khi vào bể UASB.
Nước thải từ bể điều hoà được bơm qua bể xử lý yếm khí dòng chảy ngược UASB. Tại đây, nước được phân phối từ dưới lên trên. Nhờ các vi sinh vật kỵ khí, chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ thành nước và biogas bay lên khi qua đệm bùn kỵ khí. Khí
Nước tuần hoàn Thiết bị đốt khí
Nước thải Thiết bị lược rác thô
Hầm bơm Thiết bị lược rác tinh
Bể UASB Bể trung gian SBR Bể khử trùng Sông Trà Khúc Máy ép bùn Hóa chất điều chỉnh pH Bể điều hoà
Bùn dư
Bể nén bùn Khuấy trộn
biogas sinh ra sẽ được thu hồi và đốt tại đầu đốt khí tự động. Nước sau khi qua bộ phận tách ba pha (khí - lỏng - rắn), theo máng thu chảy vào đường ống phân phối sang bể trung gian. Sau đó, từ bể trung gian, nước được phân phối vào SBR. Tại đây, các