Danh sách phân công công việc STT Nội dung thực Mơ hình xử lý theo bậc UASB + Aerotank Cơng nghệ XLNT theo mơ hình: UAF SBR Cơng nghệ XLNT theo mơ hình MBBR Đề xuất hệ thống XLNT nhà máy bia Sài Gòn - Quảng Ngãi Tính tốn song chắn rác thơ song chắn rác mịn Tính tốn bể điều hồ hầm bơm Tính tốn bể UASB 10 Tính tốn bể Aerotank Chỉnh sửa hồn chỉnh tiểu luận Tính tốn bể lắng đợt II Tính tốn bể khử trùng bể nén bùn Sinh viên thực Mức độ tham gia Trương Ngọc Trâm Tốt Lê Thị Thủy Ngô Thị Thanh Trà Khá Trung bình Nguyễn Mai Trang Khá Ngơ Thị Huyền Trang Khá Nguyễn Thị Trang Tốt Trần Quỳnh Trang Khá Trương Thị Trang Tốt Nguyễn Thị Vân Trang Khá Trung bình Huỳnh Văn Tiến MỞ ĐẦU Bia nguồn nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước cơng nguyên có ghi chép sản xuất bia Hiện nhu cầu bia giới Việt Nam lớn bia loại nước uống mát, bổ, có độ cồn thấp, có độ mịn xốp, có hương vị đặc trưng… Đặc biệt CO bão hồ bia có tác dụng làm giảm nhanh khát người uống, nhờ ưu điểm mà bia sử dụng rộng rãi hầu hết khắp nước giới sản lượng ngày tăng Tuy nhiên, tăng trưởng ngành sản xuất bia lại kéo theo vấn đề môi trường như: vấn đề chất thải sản xuất, đặc biệt nước thải có độ nhiễm cao Nước thải sản xuất rượu bia thải thường có đặc tính chung ô nhiễm hữu cao, nước thải thường xuyên có màu xám đen thải vào thuỷ vực đón nhận thường gây nhiễm nghiêm trọng phân huỷ chất hữu diễn nhanh Thêm vào hố chất sử dụng trình sản xuất CaCO 3, CaSO4, H3PO4, NaOH, Na2CO3, Những chất với chất hữu có nước thải có khả đe doạ nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận không xử lý Sau tìm hiểu số quy trình xử lý nước thải nhà máy bia để thấy rõ điều NỘI DUNG I CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA Hiện nay, có cơng nghệ xử lý nước thải bia áp dụng rộng rãi: Xử lý nước thải nhà máy bia Mơ hình xử lý theo bậc: Cơng nghệ XLNT theo mơ hình: Cơng nghệ XLNT theo mơ hình: UASB + Aerotank UAF SBR MBBR Mơ hình xử lý theo bậc: UASB + Aerotank 1.1 Sơ đồ mơ hình xử lý theo bậc: UASB + Aerotank Sơ đồ mơ hình XLNT theo bậc: UASB + Aerotank 1.2 Quy trình xử lý nước thải theo mơ hình xử lý theo bậc: UASB+Aerotank + Nước thải từ khu vực sản xuất bia tập trung vào đường ống, đường ống dẫn hố thu gom, trước vào hố thu gom, nước thải qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất + Nước thải sau tập trung hố thu gom, bơm chìm đưa lên bể điều hồ + Tại bể điều hồ có bố trí hệ thống phân phối khí nén để sục khí liên tục, mục đích bể điều hồ để ổn định lưu lượng, nồng độ, loại bỏ phần BOD, COD có nước thải, đầu dị pH taị bể điều hoà cho giá trị pH nước thải, vào giá trị đó, bơm hố chất bơm liều lượng hố chất thích hợp vào đường ống để điều chỉnh pH nước thải trung tính + Từ bể điều hồ nước thải đưa lên bể lắng I loại bỏ tiếp chất rắn lơ lửng hữu lắng (hiệu lắng đạt 50-60%) nhằm giảm tải trọng hữu cho cơng trình sinh học phía sau + Sau cơng trình xử lý học nước thải đưa sang cơng trình xử lý sinh học: hệ thống bể UASB để thực q trình xử lý sinh học kỵ khí Khí sinh học thu từ bể UASB thu hồi tái sử dụng cho mục đích khác + Sau loại bỏ phần lớn BOD, COD bể UASB, nước thải theo ống thoát nước chảy qua bể trung gian để chuẩn bị cho trình xử lý sinh học hiếu khí + Tại bể trung gian, nước thải lưu lại nửa sau tự động chảy sang bể Aerotank + Bể Aerotank có nhiệm vụ thực trình xử lý sinh học hiếu khí, đây, bố trí hệ thống phân phối khí nén sục khí liên tục, cung cấp oxi cho q trình sinh học hiếu khí xảy Vi sinh vật sử dụng BOD, COD chất dinh dưỡng để tạo sinh khối hay gọi bùn hoạt tính + Hỗn hợp nước thải bùn hoạt tính sau dẫn qua bể lắng II để thực trình lắng nhằm tách nước bùn + Một phần bùn tuần hoàn lại bể Aerotank để đảm bảo lượng bùn hoạt tính bể, phần bùn dư lại bơm bùn đưa bể nén bùn thực trình tách nước, giảm độ ẩm phần trước đưa vào máy ép bùn để ép thành bánh bùn Trong trình bùn đưa từ bể nén bùn máy ép bùn, polyme thêm vào bùn nhằm hỗ trợ cho trình ép bùn, tránh bánh bùn bị vỡ vụn + Nước thải đầu sau bể lắng II theo đường ống đến bể khử trùng, clorua vôi châm vào nước thải trước nước thải vào bể khử trùng Bể khử trùng thiết kế theo dạng ziczac nhằm hỗ trợ trình xáo trộn clorin nước thải, loại bỏ vi sinh vật gây bệnh + Nước thải sau trình khử trùng đưa bể chứa nước, lưu từ đến ngày, sau có xe bồn đến chở dùng làm nước tưới 1.3 Ưu nhược điểm mơ hình xử lý theo bậc: UASB+Aerotank * Ưu điểm: • Hệ thống vận hành tự động, điều hành đơn giản nên khơng tốn • • nhiều nhân lực để hệ thống hoạt động Hiệu xử lý cao thích hợp với đặc tính nước thải nhà máy bia Do kết hợp hai phương pháp xử lý yếm khí háo khí nên giảm chi phí cho việc cấp khí * Nhược điểm: • Hệ thống hoạt động liên tục nên xảy cố khó khắc phục • ảnh hưởng đến trình xử lý Hệ thống khó thích nghi với dịng thải biến động • lưu lượng Lắp đặt hệ thống địi hỏi kỹ thuật, độ xác cao, khơng vào hoạt dộng xảy cố Nước thải Cơng nghệ XLNT theo mơ hình: UAF SBR Bể điều hoà kết hợp lắng cát song chắn rác Trạm bơm nước thải Bể lọc khí vật liệu (UAF) Bể Aeroten hoạt động gián đoạn (SBR) Bể ủ bùn Nước thải Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ XLNT theo mơ hình UAF SBR 2.1 Bể lọc kị khí vật liệu nổi: UAF (Upflow Anaerobic Floating) - Các loại bể lọc khí bể kín, phía chứa vật liệu đóng vai trị giá thể vi sinh vật dính bám - Các giá thể làm vật liệu hình dạng, kích thước khác nhau, hoạt động vật liệu học Các dịng nước thải từ lên xuống Các chất hữu vi khuẩn hấp thụ chuyển hoá để tạo thành CH4 loại chất khí khác Các loại khí sinh học thu gom phần bể Khí CH loại khí sinh học tạo thành khác thu hồi phía - Nước thải đưa vào bể phân phối phía phía theo sơ đồ: - Vật liệu lọc bể lọc kị khí loại cuội sỏi, than đá, xỉ, ống - nhựa, nhựa hình dạng khác Kích thước chủng loại vật liệu học, xác định dựa vào cơng suất cơng trình XLNT, hiệu khử COD, tổn thất áp lực nước cho phép , điều kiện cung cấp nguyên vật liệu chỗ… Các loại vật liệu lọc, cần đảm bảo độ rỗng lớn (từ 90-300 m3/m2 bể mặt bể) Tổng bề mặt vật liệu lọc có vai trị quan trọng việc hấp thụ chất - hữu Loại bể gọi bể lọc ngược kị khí vật liệu (Upflow Anaerobic Floating Blanket-UAFB) Đây loại vật liệu lọc nhẹ lượng riêng nhỏ có tổng bề mặt tiếp xúc lớn Khi màng vi sinh vật dày, hiệu lọc nước thải giảm (tổn thất áp lực lọc tăng) Vật liệu lọc rửa phương pháp xả tức thời Trong trình rửa lọc, số lượng vi khuẩn hoạt tính bể kị khí dịng chảy ngược hao hụt Mặt khác việc rửa lọc đơn giản Sơ đồ cấu tạo bể lọc kị khí vật liệu Nước thải vào; Lớp cặn lơ lửng; Vật liệu lọc nổi; Lưới chắn; Ngăn tách khí; Ống dẫn khí; Ống dẫn nước * Ưu điểm bể lọc kị khí: + Khả tách chất bẩn hữu (BOD) cao + Thời gian lưu nước ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải + Quản lý vận hành đơn giản + Ít tốn lượng dễ hợp khối với bể tự hoại cơng trình xử lý nước thải khác * Nhược điểm: + Thời gian đưa cơng trình vào hoạt động dài + Bể thường hay bị cố tắc nghẽn + Hàm lượng cặn nước thải khỏi bể lớn + Các loại vật liệu lọc có đặc tính kĩ thuật u cầu thường có giá thành cao 2.2 Bể Aeroten hệ SBR Sơ đồ Aeroten kết hợp lắng hoạt động gián đoạn theo mẻ (Squencing Batch Reator - SBR) Chia vế phương trình cho Qv đặt tỷ số Qt/Qv = α (α tỷ số tuần hoàn), ta được: α * Xt = X + αX => α = X/(Xt – X) = 2000/(7000 – 2000) = 0.4 Giá trị nằm khoảng cho phép Qt/Qv = 0.4 ÷ 1.25 Vậy lưu lượng trung bình hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hồn là: Qt = α * Qv = 0.4 * 2500 = 1000 m3/ngày = 41.67 m3/h 2.6.7 Xác định lượng oxy cần cung cấp cho bể a, Lượng oxy lý thuyết (OC0 ) OC0 = OC0 = Q*(S0 – S) 1000*f - 1.42 * Px 2500*(308.8 – 0.97) -1.42 * 288.6 = 721.9 (kg/ngày) Trong đó: 1000*0.68 f: Hệ số chuyển đổi BOD5/BOD20, f = 0.68 Px : Lượng bùn sinh bể (kg/ngày) b, Lượng oxy thực tế cần dùng cho bể (OCt) OCt = OC0 * ( OCt = 721.9 * ( CS0 β * Csh - Cd * * ) * 1/α 1.024(t -20) )* 1/0.94 = 1591.6 (kg/ngày) 5*1 - 1.0245 Trong đó: CS0: Nồng độ bão hoà oxy nước 20oC, CS0 = mg/l Csh: Nồng độ bão hoà oxy nước 25oC Csh = mg/l Cd: Nồng độ oxy cần trì bể, Cd = mg/l β: Hệ số sức căng bề mặt nước thải phụ thuộc vào hàm lượng muối, β=1 α: Hệ số tính đến lượng oxy ngấm vào nước thải, α = 0.94 c, Lưu lượng khơng khí cần cấp cho bể (Qkk) OCt 1591.6 Qkk = *F= * 1.5 = 94363.6 (m3/ngày) = 1.09 m3/s OU 25.3*10-3 Trong đó: OU = Ou * h’ = 5.5*4.6*10-3=25.3*10-3(kgO2/m3.m2), với Ou = 5.5 gO2/m3.m2 cơng suất hồ tan oxy vào nước thải độ sâu h’ = 4.6 m 2.6.8 Tải trọng thể tích bể L = (Q*S0*10-3)/V = (2500*308.8*10-3)/1443 = 0.53 (kgBOD5/m3.ngày) Bảng 2.5: Thông số thiết kế bể Aeroten Thơng số Kích thước bể + Chiều rộng + Chiều dài + Chiều cao Thời gian lưu nước bể Tải trọng thể tích bể Giá trị 13.9 0.53 Đơn vị m m m kgBOD5/m3.ngày 2.7 Bể lắng II 2.7.1 Tính tốn kích thước bể Tải trọng bề mặt bể lắng q0 = 20 m3/m2.ngày Diện tích bể lắng: S= Q/q0 = 2500/20 = 125 m2 Đường kính bể lắng ly tâm: D = = ~ 13 m Xây dựng bể lắng có bề mặt hình vng với cạnh 13m, đổ bê tông đáy để tạo độ dốc 10% Hố thu bùn đặt bể tích nhỏ cặn tháo liên tục Đường kính hố thu gom bùn 20% đường kính bể = (20/100) *13 = 2.6 m Chọn chiều cao hố thu bùn ht = 0.4 m Chiều cao công tác bể lắng: H = 2.8 m Chiều cao lớp nước trung hoà: hth = 0.3 m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0.5 m Chiều cao bảo vệ hbv = 0.3 m Chiều cao xây dựng bể: h xd = H + hb + hth + hbv + ht = 2.8 +0.5 + 0.3 + 0.3 + 0.4 = m 2.7.2 Ống trung tâm Đường kính ống trung tâm: d = 20%*D = (20/100)*13 = 2.6 m Chiều cao ống trung tâm: Ho = 60%*H = (60/100)*2.8 = 1.68 m Theo TCXD 51 – 84, đường kính miệng phần ống loe ống trung tâm lấy 1.35 đường kính ống trung tâm đường kính hướng dịng lấy 1.3 đường kính miệng phễu Góc nghiêng bề mặt hướng dòng với mặt phẳng ngang 17o Đường kính miệng phần ống loe: dL = 1.35*d = 1.3*2.6 = 3.51 m Đường kính chắn: dc= 1.3*dL= 1.3*3.51 = 4.6 m Chiều cao hắt hình nón: h’ = (d c/2) *tg5o = (4.6/2)*tg5o = 0.2 ~ 20 mm Khoảng cách hắt với miệng ống loe: a = 0.25 ÷ 0.5 m Chọn a = 0.25 m 2.7.3 Kiểm tra thông số thiết kế bể lắng Thể tích phần lắng: VL = [B2 – (π/4)*d2] *hL = [132 – (π/4)*2.62]* 2.8 = 458.34 m3 Thời gian lưu nước: t = VL /[Q*(1 + α)] = 458.34/[104.2*(1+ 0.6)] = 2.7 (giờ) α: Hệ số tuần hoàn, α = 0.6 0.8 Chọn α = 0.6 2.7.4 Tính bể chứa bùn Bùn từ bể lắng xả vào bể thu bùn chứa bùn để bơm tuần hồn bể Aeroten nhằm trì nồng độ bùn hoạt tính cần thiết bể, bùn dư bơm qua bể nén bùn để giảm độ ẩm bùn Chọn thời gian lưu bùn tuần hoàn ngăn chứa bùn t1 = 15 phút Thể tích bùn tuần hoàn bể chứa bùn: V1 = Qtb * t1 = 41.67*15/60 = 10.42 (m3) Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn: dth = = = 0.12 m ~ 12 mm Chọn ống có đường kính 125mm, ống có đường kính ngồi 140 mm Kiểm tra lại vận tốc nước bùn ống: vb = 4*Qtb π*d2 = 4*41.67 3600*π*0.1252 = 0.9(m/s) Chọn thời gian lưu bùn ngăn chứa bùn dư t = 0.6 h, thể tích bùn dư ngăn thu bùn: V2 = Qxả * t2 = ( 97.4 *6)/24 = 24.35 (m3) Đường kính ống dẫn bùn dư: dbd = = = 0.093 m = 93 mm Chọn ống có đường kính trong: 100 mm, ống có đường kính 114 mm Kiểm tra lại vận tốc nước bùn ống: 4*QA 4*97.4 vbd = = = 0.9 (m/s) π*dbd2 4*3600*π *0.12 Thể tích chứa bùn: V = V1 + V2 = 10.42 + 24 35 = 34.77 (m3) Kích thước ngăn thu bùn: B L H = 2.7.5 Vận tốc giới hạn vgh = = = 0.06 m/s Trong đó: k: Hệ số kết dính Chọn k = 0.05 ρ: Trọng lượng riêng hạt, ρ = 1.2 ÷ 1.6 kg/m3 Chọn ρ = 1.25 kg/m3 g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2 d: Đường kính hạt, d = 10-4 m f: Hệ số ma sát, f = 0.02 ÷ 0.03 Lấy f = 0.025 2.7.6 Hiệu xử lý (R%) a, Hiệu xử lý BOD RBOD = t a + b*t = 2.7 0.018+0.02*2.7 = 37.5% Trong đó: t: thời gian lưu nước bể, t = 2.7 a,b: Hằng số thực nghiệm, a = 0.018, b = 0.02 b, Hiệu xử lý TSS RTSS = t - 2.7 = 23.9% Trong đó: 0.075 +0.014 *2.7 t: Thời gian lưu nước bể, t = 2.7 a +số b *t a, b: Hằng thực nghiệm, a = 0.075, b = 0.014 Bảng 2.6: Thông số thiết kế bể lắng II Thơng số Kích thước bể + Đường kính bể + Chiều cao xây dựng Thời gian lưu nước bể lắng Ống trung tâm + Đường kính + Chiều cao + Đường kính miệng ống loe + Đường kính chắn Kích thước ngăn thu bùn + Chiều rộng + Chiều dài + Chiều cao Thời gian lưu bùn tuần hoàn ngăn chưa bùn Giá trị Đơn vị 13 2.7 m m 2.6 1.68 3.51 4.6 m m m m 15 m m m phút 2.8 Bể tiếp xúc khử trùng Nước thải sau qua bể lắng 2, dẫn đến bể tiếp xúc để khử trung dung dịch NaOCl 10% Bể tiếp xúc thiết kế với dịng chảy qua ngăn để tạo điều kiện hồ trộn nước thải với hoá chất khử trùng Thời gian tiếp xúc: 30 phút Thể tích bể tiếp xúc: V = Q*t = (104.2/60)*30 = 52.1 (m3) Trong đó: t: Là thời gian nước thải tiếp xúc với Clo Chọn vận tốc nước chảy bể tiếp xúc v = 2.5m/phút Tiết diện ngang bể tiếp xúc: Sn = Q/v = 104.2/(60*2.5) = 0.7 (m2) Chọn chiều cao công tác bể hct = 1.4 m Chiều cao bảo vệ hbv = 0.2 m Chiều cao xây dựng bể Hxd = hct + hbv = 1.4 + 0.2 = 1.6 m Chọn chiều rộng bể B = m Chiều dài bể: L = V/(H*B) = 52.1/(1.4*3) = 12.4 m ~ 13 m Để tăng quãng đường nước chảy, chia bể làm ngăn chảy theo chiều dài bể với khoảng cách ngăn: L/5 = 13/5 = 2.6 m Bảng 2.8: Thông số thiết kế bể khử trùng Thông số Chiều rộng bể Chiều dài bể Chiều cao bể Thời gian lưu nước bể Giá trị 13 1.6 30 Đơn vị m m m phút 2.9 Bể nén bùn Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm bùn hoạt tính dư bể lắng II bùn dư bể UASB Chọn bể nén bùn kiểu lắng đứng Lượng bùn dẫn đến bể nén bùn: Q n = Qxả + QU = 97.4 + 3.17 = 100.57 (m3/ngày) Diện tích bể nén bùn: F1 = Qn/v1 = (100.57*1000)/(24*0.1*3600) = 11.64m2 Trong đó: v: Là tốc độ chảy chất lỏng vùng lắng vủa bể nén bùn kiểu đứng, v1 = 0.1 mm/s Diện tích ống trung tâm bể nén bùn: F2 = Qn/v2 = (100.57*1000)/(24*28*3600) = 0.042 (m2) Trong đó: v2: tốc độ chuyển động bùn ống trung tâm, v = 28-30 mm/s Chọn v2 = 28 mm/s Diện tích tổng cộng: F = F1 + F2 = 11.64 + 0.042 = 11.682 (m2) Xây dựng bể nén bùn đứng Đường kính bể: D = = = 3.85 m ~ m Đường kính ống trung tâm: = = = 0.23 m Đường kính phần loe ống trung tâm: d L = 1.35*do = 1.35*0.23 = 0.31 m Chiều cao phần loe lấy đường kính phần loe = 0.31 m Đường kính chắn: dc = 1.3*dL = 1,3 * 0.31 = 0.4 m Chiều cao phần lắng bể: hL = v1* t = 10-4 * *3 600 = 3.24 m Trong đó: t thời gian lắng bùn bể (t = 9-11 giờ), chọn t = Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 45o, đường kính bể D = m, đường kính đáy bể d = 0.4 m h2 = (D – d)/2 = (4 – 0.4)/2 = 1.8 m Chiều cao phần bùn hoạt tính nén: hb = h2 – h0 – hth = 1.8 – 0.3 – 0.2 = 1.3 m Trong đó: h0 khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm chắn, h = 0.25 ÷ 0.5 m Chọn h0 = 0.3 m hth: chiều cao lớp nước trung hòa, hth = 0.2 m Chiều cao tổng cộng bể nén bùn ly tâm: H = h1+h2+h3 = 3.24 + 1.8 + 0.46 = 5.5 m Trong đó: h3 khoảng cách từ mực nước bể đến thành bể, h = 0.46 m Bảng 2.9: Thông số thiết kế bể nén bùn Thơng số Đường kính bể Chiều cao bể Thời gian lắng bùn Giá trị 5.5 Đơn vị m m ... số quy trình xử lý nước thải nhà máy bia để thấy rõ điều NỘI DUNG I CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA Hiện nay, có công nghệ xử lý nước thải bia áp dụng rộng rãi: Xử lý nước thải nhà máy bia. .. nước thải nhà máy sản xuất bia giàu hợp chất hữu dễ bị phân huỷ sinh học bã nấu, bã hèm, men, hèm loãng, bia dư rơi rớt, dò dỉ vào nước thải.v.v Các chất hữu nước thải bia thường dạng lơ lửng lẫn... đồ mô hình XLNT theo bậc: UASB + Aerotank 1.2 Quy trình xử lý nước thải theo mô hình xử lý theo bậc: UASB+Aerotank + Nước thải từ khu vực sản xuất bia tập trung vào đường ống, đường ống dẫn hố