Đề tài Tìm hiểu về hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Hoàng Quỳnh

Nội dung text: Đề tài Tìm hiểu về hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Hoàng Quỳnh

1. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Nhà máy bia Sài Gòn – Hoàng Quỳnh BÁO CÁO NHẬP MÔN KỸ THUẬT NGHÀNH ĐIỆN Đề tài: Tìm hiểu về hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Hoàng Quỳnh Giáo viên hướng dẫn: ThS. Đinh Thị Lan Anh. Sinh viên thực hiện: 1. Nguyễn Thanh Dương – Lớp KT ĐK - TĐH 04 - K58 MSSV: 20130741 2. Cao Văn Điều – Lớp KT ĐK - TĐH 04 - K58 MSSV: 20130912 3. Hoàng Công Cường – Lớp KT ĐK - TĐH 04 - K58 MSSV: 20130500 Hà nội, tháng 12 năm 2014 [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 1
2. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây nền công nghiệp thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng phát triển không ngừng. Kinh tế phát triển, thu nhập được nâng cao, đời sống người dân được cải thiện. Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu đạt được thì chúng ta đang phải đối mặt với một vấn đề mang tính toàn cầu và đe dọa đến sự sống, đó là vấn đề ô nhiễm môi trường. Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên rất bức xúc không những cho mỗi quốc gia mà còn cho toàn nhân loại, trong đó hoạt động sản xuất công nghiệp được xác định là một trong những nguyên nhân ô nhiễm chính. Vì vậy vấn đề bảo vệ môi trường là vấn đề toàn cầu, là quốc sách của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Trong giai đoạn hiện nay, sự toàn cầu hóa và hợp tác quốc tế để cùng nhau phát triển là rất cần thiết cho mỗi quốc gia vàViệt Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó. Tuy nhiên, chúng ta cũng đang đứng trước những thuận lợi và thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là vấn đề môi trường. Chính phủ Việt Nam đã rất quan tâm đến vấn đề này nên đã ban hành nhiều văn bản pháp luật như: luật bảo vệ môi trường (1994), nghị định 26/CP ngày 26/4/1996 của Chính Phủ về xử phạt hành chính và luật môi trường sửa đổi bổ sung (2006) nhằm quản lý và bảo vệ môi trường tốt hơn. Chúng ta đã gia nhập WTO (11/1/2007) thì vấn đề môi trường là vô cùng quan trọng; nó có thể quyết định đến thành công hay thất bại của một doanh nghiệp. Trong xu thế phát triển chung đó, ngành công nghiệp Rượu-Bia-Nước giải khát, không những vừa mang lại lợi nhuận cao mà còn đóng góp đáng kể (hơn 5000 tỷ đồng) cho ngân sách của nhà nước. Vì thế, nhà máy bia Sài Gòn – Hoàng Quỳnh, thuộc tổng công ty bia Sài Gòn - Bình Tây bắt đầu đi vào hoạt động từ năm 2004, công suất đạt 80 triệu lít/năm. Nhà máy sẽ góp phần giải quyết việc làm cho các lao động, không chỉ lao động trực tiếp trong nhà máy mà còn các lao động ở các mạng lưới phân phối và tiêu thụ sản phẩm; đồng thời đóng góp một phần không nhỏ cho ngân sách nhà nước. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, các loại chất thải (đặc biệt là nước thải) phát sinh từ hoạt động sản xuất tại nhà máy có tác động tiêu cực tới hệ sinh thái và môi trường xung quanh. Do đó, vấn đề quan tâm nhất là nguồn nước thải từ quá trình sản xuất bia cần phải được xử lý một cách hiệu quả. Dưới đây là bài tìm hiểu về hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Hoàng Quỳnh của chúng em. Bài tìm hiểu được làm với những kiến thức được tìm trên các tài liệu và sự tìm tòi trên mạng nên bài báo cáo không thể tránh được những sai sót và nhầm lẫm. Rất mong thầy, cô thông cảm. Chúng em xin chân thành cảm ơn! [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 2
3. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA, CÁC CHẤT THẢI TỪ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ 4 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 4 1.1.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ Bia trên thế giới và ở Việt Nam 4 1.1.2 Lịch sử hình thành của ngành sản xuất bia 4 1.2 Các công nghệ sản xuất bia và tác động đến môi trường 8 1.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất 8 1.2.2 Các tác động đến môi trường 13 CHƯƠNG 2 NGUỒN GỐC VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN - HOÀNG QUỲNH 15 2.1 Tổng quan nhà máy bia Sài Gòn - Hoàng Quỳnh 15 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất, nguồn gốc phát sinh nước thải 16 CHƯƠNG 3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 21 3.1 Các phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia. 21 3.2 Điều kiện thực tế tại nhà máy bia Hoàng Quỳnh 22 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 24 4.1 Số liệu thiết kế 24 4.1.1 Lưu lượng thiết kế 24 4.1.2 Tính chất nước thải, tiêu chuẩn áp dụng và mức độ cần xử lý 24 4.2 Đề xuất công nghệ 25 4.3 Ước tính hiệu suất xử lý 26 4.4 Tính toán các công trình đơn vị 27 4.4.1 Song chắn rác thô 27 4.4.2 Song chắn rác tinh 28 4.4.3 Bể điều hòa kết hợp hầm bơm 29 4.4.4 Bể kị khí UASB 33 4.4.5 Bể trung gian 35 4.4.6 Bể SBR 35 4.4.7 Bể khử trùng 41 4.4.8 Bể chứa bùn 46 4.4.9 Máy ép bùn dây đai 47 CHƯƠNG 5 DỰ TOÁN KINH TẾ CÔNG TRÌNH 48 5.1 Chi phí đầu tư 48 5.1.1 Chi phí xây dựng cơ bản 48 5.1.2 Chi phí thiết bị 49 5.1.3 Chi phí các phụ kiện và chi phí gián tiếp 50 5.2 Chi phí quản lý vận hành 51 5.2.1 Chi phí điện năng 51 5.2.2 Chi phí hóa chất 51 5.2.3 Chi phí nhân công vận hành 52 5.2.4 Chi phí bảo trì bảo dưỡng 52 5.3 Khấu hao tài sản và lãi suất 52 5.4 Giá thành cho 1m3 nước thải 53 CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 6.1 Kết luận 54 6.2 Danh mục tài liệu tham khảo. 54 [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 3
4. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA, CÁC CHẤT THẢI TỪ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 1.1.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ Bia trên thế giới và ở Việt Nam Sơ lược về Bia: Định nghĩa bia của Pháp: "Bia là một loại đồ uống thu được từ quá trình lên men dịch các chất chiết từ đại mạch nảy mầm, có bổ sung không quá 15% nguyên liệu đường khác và hoa houblon". Định nghĩa bia của Đức: "Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men, không qua chưng cất và chỉ sử dụng đại mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm men và nước". Định nghĩa Bia của Việt Nam: "Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước". Bia là loại nước giải khác có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và có độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng. Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc. Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ bia của con người càng tăng. So với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp (3 - 8%), và nhờ có CO2 trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính ưu việt của bia. Về mặt dinh dưỡng, một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25g thịt bò hoặc 150g bánh mỳ loại một, hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500 kcal. Vì vậy bia được mệnh danh là bánh mỳ nước. Ngoài ra trong bia còn có vitamin B1, B, nhiều vitamin PP và axit amin rất cần thiết cho cơ thể. Trong 100ml bia 10% chất khô có: 2,5 - 5 mg vitamin B1, 35 - 36 mg vitamin B2 và PP. Chính vì vậy từ lâu bia đã trở thành thứ đồ uống quen thuộc được rất nhiều người ưa thích. Thực tế, ngành công nghiệp bia ở nước ta ngày càng phát triển mạnh và có những bước tiến đáng kể về số lượng và chất lượng. Thành công của ngành bia không những đóng góp một tỷ trọng không nhỏ vào ngân sách nhà nước mà còn góp phần tạo công ăn việc làm cho hàng vạn lao động. 1.1.2 Lịch sử hình thành của ngành sản xuất bia ❖ Ngành bia thế giới Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại ít nhất là từ thiên niên kỷ 5 TCN và đã được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà (Mesopotamia). [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 4
5. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Tại Lưỡng Hà, chứng cứ lâu đời nhất về bia được cho là bức vẽ 6.000 năm tuổi của người Sumeria miêu tả những người đang uống một thứ đồ uống bằng các cần hút bằng sậy từ thùng công cộng. Bia cũng được đề cập tới trong Thiên sử thi Gilgamesh, một bản trường ca 3.900 năm tuổi của người Sumeria để tỏ lòng tôn kính nữ thần Ninkasi, vị thần bảo trợ cho bia, nó chứa công thức làm bia cổ nhất còn sót lại và miêu tả việc sản xuất bia từ lúa mạch thông qua bánh mì. Bia đã trở thành thiết yếu đối với tất cả các nền văn minh trồng ngũ cốc ở thế giới phương Tây cổ xưa, đặc biệt là ở Ai Cập và Lưỡng Hà. Tại châu Âu, trong thời Trung cổ, bia chủ yếu được sản xuất trong gia đình. Vào thế kỷ 14 và 15, việc sản xuất bia đã dần dần chuyển từ hoạt động gia đình sang hoạt động thủ công, với các quán bia và tu viện sản xuất bia của mình hàng loạt để tiêu thụ. Trong thế kỷ 15, ở Anh thì loại bia không có hoa bia được biết đến như là ale, còn việc sử dụng hoa bia thì đồ uống đó gọi là bia. Bia có chứa hoa bia được nhập khẩu vào Anh từ Hà Lan sớm nhất là từ năm 1400 ở Winchester, và hoa bia đã được trồng trên quốc đảo này từ năm 1428. Tính phổ biến của hoa bia ban đầu là hỗn hợp — Công ty bia rượu London đã đi xa tới mức ra thông báo "không hoa bia, không thảo mộc hoặc những gì khác tương tự được cho vào bất kỳ ale hay rượu (mùi) nào sẽ được sản xuất — mà chỉ có liquor (nước), mạch nha, và men bia". Tuy nhiên, vào thế kỷ 16, ale đã được dùng để chỉ các loại bia mạnh (nồng độ cồn cao) bất kỳ, và tất cả ale và bia đều sử dụng hoa bia. Năm 1953, Morton W Coutts, một người New Zealand đã phát triển kỹ thuật lên men liên tục. Morton lấy bằng sáng chế công nghệ của ông và nó là một cuộc cách mạng trong công nghiệp bia do nó làm giảm thời gian ủ và sản xuất bia trước đây là 4 tháng xuống còn chưa đầy 24 giờ. Công nghệ của ông vẫn được sử dụng bởi nhiều nhà sản xuất bia lớn nhất thế giới ngày nay, bao gồm cả Guinness. Ngày nay, công nghiệp bia là công việc kinh doanh khổng lồ toàn cầu, bao gồm chủ yếu là các tổ hợp được ra đời từ các nhà sản xuất nhỏ hơn. Trong khi bia chủ yếu là đồ uống chứa cồn thì một số biến thái của nó cũng tồn tại, xuất phát từ thế giới phương Tây, là các loại bia đi qua công đoạn xử lý để loại bỏ bớt cồn, sản xuất ra cái gọi là bia không cồn. Hiện nay, trên thế giới có 25 nước sản xuất bia với tổng sản lượng trên 100 tỷ lít/năm, trong đó: Mỹ, Đức, mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm; Trung Quốc 7 tỷ lít/năm (bảng 1.1). [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 5
6. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Bảng 1.1 Sản lượng bia các nước (triệu lít). Quốc gia 2002 2003 2004 2005 Mỹ 23300 23340 23440 23270 Đứ c 10840 10550 10580 10580 Nga 7390 7560 8420 8840 Brazin 8500 8300 8260 8500 Mexico 6400 6640 6200 6300 Anh 5670 5800 5880 5890 Tây Ban Nha 2790 2970 3020 3020 Ba L a n 2600 2730 2800 2850 Canada 2200 2300 2320 2320 Hà Lan 2490 2510 1920 2190 Bảng 1.2 Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới năm 2004 Xếp hạng Tổng lượng tiêu Bình quân Quốc gia Tốc độ tăng năm 2004 thụ (tỷ lít) đầu người Trung Quốc 1 28640 22,1 14,6% Mỹ 2 23974 81,6 0,9% Đứ c 3 9555 115,8 -1,6% Brazin 4 8450 47,6 2,8% Nga 5 8450 58,9 11,1% Nhật 6 6549 51,3 0,7% Anh 7 5920 99,0 -1,8% Mexico 8 5435 51,8 2,0% Tây Ban Nha 9 33,76 83,8 0,9% Ba L a n 10 26,70 69,1 -2,4% CH Czech 15 18,78 156,9 2,1% Tổng lượng tiêu thụ trên thế giới năm 2003 khoảng 144,296 tỷ lít, năm 2004 khoảng 150,392 tỷ lít (tăng 4,2%). [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 6
7. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Bảng 1.3 Phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng Vùng Lượng bia tiêu thụ (%) Xếp thứ Châu Âu 32,8 1 Châu Á 28,7 2 Bắc Mỹ 17,4 3 Trung / Nam Mỹ 14,4 4 Châu Phi 4,7 5 Địa Trung Hải 1,4 6 Trung Đông 0,6 7 Lượng bia tiêu thụ tăng hầu hết khắp các vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung Hải, đẩy lượng tiêu thụ bia trên thế giới tăng lê n. Nhưng lượng tăng đáng kể nhất là Trung Quốc với tốc độ tăng đến 14,6% (bảng 1.2). Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ tăng nhanh, các nhà nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ vị trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế giới. Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu có giảm, thì ở Châu Á, trước kia nhiều nước có mức tiêu thụ bia theo đầu người thấp, đến nay đã tăng bình quân 6,5%/năm. Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất 26,5%/năm; tiếp đến là Philippin 22,2%/năm; Malaysia 21,7%/năm; Indonesia 17,7%/năm. Đây là những nước có tốc độ tăng nhanh trong khu vực. Các nước xung quanh ta như Singapor đạt 18 lít/người/năm, Philippin 20 lít/người/năm (theo số liệu của Viện rượu bia NGK Việt Nam). Thị trường bia Nhật Bản chiếm 66% thị trường bia khu vực với 30,9 tỷ USD. Lượng bia tiêu thụ năm 2004 đã đạt trên 6500 triệu lít. ( nguồn: Kirin news - Nhật Bản) Thị trường bia của Trung Quốc phát triển là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy sự tăng trưởng của ngành công nghiệp bia Châu Á. Đến năm 2004, tổng lượng bia tiêu thụ ở Trung Quốc là 28.640 triệu lít, xếp thứ hạng đầu tiên trên thế giới. ❖ Ngành bia Việt Nam Ngành bia Việt Nam có lịch sử và truyền thống trên 100 năm với hai nhà máy bia của Pháp xây dựng phía Bắc và phía Nam từ những năm 1890. Đến nay, ngành bia đã phát triển thành một ngành kinh tế mạnh của đất nước, đóng góp tích cực cho ngân sách nhà nước, giải quyết việc làm cho một lượng lớn người lao động. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 7
8. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Trong số các sản phẩm đồ uống có cồn, bia là sản phẩm rất được ưa chuộng. Năm 2005, tổng giá trị sản lượng chiếm 95% giá trị sản lượng đồ uống có cồn và năm 2006 là 97%. Hiện nay, trên thị trường bia Việt Nam có khoảng hơn 400 cơ sở sản xuất ở 57 tỉnh thành, địa phương. Mặc dù số cơ sở sản xuất bia cả nước khá nhiều nhưng các nhà máy có công suất sản lượng lớn không nhiều: có 5 cơ sở sản xuất với công suất 100 triệu lít/năm, 11 cơ sở có năng suất 20 triệu lít/năm, còn lại là các cơ sở sản xuất nhỏ. Theo thống kê của hiệp hội Bia- Rượu- Nước giải khát Việt Nam (VBA) thì còn có một lượng khá nhiều các cơ sở sản xuất nhỏ, công suất dưới 10 triệu lít/năm và dưới 1 triệu lít/năm ở các địa phương còn chưa thống kê đầy đủ được. Các cơ sở sản xuất lớn thường tập trung ở một số thành phố chính như Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng và một số tỉnh thành khác. Ngành bia Việt Nam có mức độ tập trung cao, lợi thế về quy mô với khoảng 60% thị phần thuộc về 03 công ty lớn trong ngành, dẫn đầu là Sabeco (Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài gòn), tiếp theo là VBL (Công ty liên doanh nhà máy bia Việt Nam) và Habeco (Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội) . Kết quả hoạt động khả quan được ghi nhận trong giai đoạn 2002-2006, sản lượng tăng trung bình 15%/năm, doanh thu tăng trên 20%/năm, tỷ suất lợi nhuận/doanh thu ở mức ổn định khoảng 10-11% . Thị trường bia Việt Nam chủ yếu được cung cấp bởi các nhà cung cấp trong nước, chiếm 90% lượng tiêu thụ, bia nhập khẩu chỉ chiếm 10%, và được nhập khẩu chủ yếu từ 2 thị trường Mỹ và Đức. Sản lượng bia sản xuất trong nước được tập trung vào một số công ty chính, các công ty này chiếm phần lớn thị phần trong toàn ngành. Trong đó, 3 công ty hàng đầu Sabeco, VBL, Habeco đã chiếm hơn 60% tổng giá trị của thị trường trong năm 2006. Đứng đầu là Sabeco, chiếm 31% thị phần, đến VBL chiếm 20% thị phần, và Habeco chiếm 10% thị phần. 1.2 Các công nghệ sản xuất bia và tác động đến môi trường 1.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất Chuẩn bị nguyên liệu Nghiền Đường hóa nguyên liệu Lọc bã, nấu hoa và làm lạnh dịch đường Lên men Thành phẩm. 1.2.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu Nguồn nguyên liệu chính: Đại mạch ( ĐM ) và hoa houblon. Nguyên liệu thay thế: dạng hạt ( bột tiểu mạch, gạo - thóc tẻ, ngô); dạng đường (đường mía và đường củ cải, đường thủy phân, đường invertaza, xiro tinh bột). [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 8
9. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Bảng 1.4 Phương pháp sơ chế ĐM và các nguyên liệu thay thế ĐM. Khả năng thay Nguyên liệu Chế biến thế ĐM ĐM sản xuất Ngâm ĐM trong 6 – 8 ngày đêm bia vàng 1. ĐM ĐM sản xuất Ngâm ĐM trong 7 – 9 ngày đêm bia đen Bột tiểu mạch Hòa trộn với nước đường hóa Hạn chế Dùng trực tiếp (xay), chế biến với bột Nguyên liệu Gạo malt thay thế phổ 2. biến nhất Nguyên liệu thay Ngâm trong nước có độ cứng cacbonat thế dạng Thóc tẻ cao nảy mầm xay đường hóa hạt với malt ĐM o o Ngâm nước ấm (t = 50 C), có chứa SO2 Ngô (nồng độ 0,1 – 0,2 %) nghiền thô nghiền mịn Được bổ sung trực tiếp vào dịch đường ở Tùy thuộc loại 3. Nguyên liệu thay thế giai đoạn nấu hoa Houblon bia, từ 10 – dạng đường 15% ❖ Hoa houblon: Đây là thành phần rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trình sản xuất bia, giúp mang lại hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 9
10. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Bảng 1.5 Các dạng của hoa Houblon, ưu nhược điểm và mức độ phổ biến Dạng Một số ưu nhược điểm Mức độ phổ biến Nhược điểm: - Không bảo quản được lâu. Hoa Houblon tươi ít Hoa Houblon (tươi - Khó vận chuyển. sử dụng; chủ yếu hoặc khô) - Tốn nhiều diện tích. dùng hoa khô. - Hiệu quả sử dụng thấp Chế phầm Ưu điểm: từ nghiền - Giảm hao phí chất đắng trong thời gian bảo quản. Humulon - Hiệu quả sử dụng cao. Chiếm 40% tổng chiết ly Chế phẩm - Sử dụng chính xác liều lượng Houblon của Houblon lường. thế giới dùng cho sản - Lược bỏ được hệ thống thiết xuất bia. Humulon bị lọc bã hoa. đồng phân - Giảm bớt được các các chất bất lợi 1.2.1.2 Nghiền Mục đích: Malt đã được nghiền có diện tích tiếp xúc với nước tăng sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ nhanh hơn quá trình đường hóa và thủy phân các thành phần khác nhanh và triệt để hơn. Gồm: nghiền khô, nghiền có phun ẩm vào hạt, nghiền nước. 1.2.1.3 Đường hóa nguyên liệu Malt sau khi được nghiền sẽ hoà tan chung với nước theo một tỷ lệ phù hợp với từng loại sản phẩm và dưới tác dụng của các enzyme ở nhiệt độ nhất định sẽ được đường hoá trong “nồi nấu malt”. Tương tự như vậy, gạo (nguyên liệu thay thế khác) sẽ được hồ hoá, sau đó được phối trộn lại với nhau trong nồi nấu malt để được đường hoá trước khi được bơm sang nồi lọc. Mục đích chính của giai đoạn này là hoà tan hết chất đường, minerals, cũng như một số protein quan trọng phục vụ quá trình lên men ra khỏi những thành phần không hoà tan như vỏ trấu, chất sơ. Sau đó, tại nồi lọc, người ta lọc hết chất lỏng ra khỏi trấu cũng như các chất sơ và mầm để lấy hết lượng đường còn bám vào trong trấu. dịch đường này sẽ được đun sôi và houblon hoá nhằm trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 10
11. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh đường để biến đổi nó thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa. Đồng thời quá trình này cũng giúp tăng độ bền keo của dịch đường, thành phần sinh học của nó được ổn định và tăng hoạt tính sức căng bề mặt tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt. Sau khi quá trình đun sôi và houblon hoá kết thúc thì toàn bộ lượng oxy đã bay ra ngoài theo hơi nước và trong dịch đường có rất nhiều cặn. Do đó dịch đường cần được bơm qua bồn lắng cặn để tách cặn trước khi đưa qua bộ phận làm lạnh nhanh, đưa nhiệt độ xuống đến mức cần thiết phù hợp với nhiệt độ lên men. ❖ Các phương pháp đường hóa nguyên liệu: đường hóa theo phân đoạn và đường hóa toàn khối. ➢ Đường hóa phân đoạn: Phương pháp cổ điển, trước đây sử dụng rộng rãi theo phương pháp lên men chìm. Với ưu điểm: hiệu suất đường hóa cao; nhược điểm: vốn đầu tư thiết bị nhiều, thời gian đường hóa 1 mẻ kéo dài và năng lượng tiêu tốn hơn so với phương pháp toàn khối. Gồm: - Phương án tam phân đoạn: thường sử dụng trong sản xuất bia đen, hoặc bia vàng chất lượng cao. - Phương án nhị phân đoạn: dùng phổ biến trong công nghiệp sản xuất bia vàng. - Phương án nhất phân đoạn: Ngoài ra còn có một số phương án cải tiến từ các phương án trên như: Phương pháp rút gọn, đường hóa dưới áp suất, đường hóa từng phần của bột nghiền, ➢ Đường hóa theo phương pháp toàn khối: Phương pháp cổ điển, nhưng vẫn được áp dụng rộng rãi, đặc biệt ở Châu Âu như: Anh, Bỉ, Pháp, Ưu điểm: công nghệ đơn giản nên dễ cơ giới hóa và tự động hóa các giai đoạn sản xuất. Gồm phương án tăng dần nhiệt độ và phương án giảm dần nhiệt độ. ❖ Đường hóa khi có sử dụng nguyên liệu thay thế: 1) Trường hợp thay thế ít ( 10 – 15%): xử lý nguyên liệu thay thế bằng cách: hầm nhừ hoặc đường hóa theo phương pháp phân đoạn. 2) Trường hợp thay thế nhiều: không sử dụng những phương án nêu trên được, cần làm các công việc sau: - Malt đại mạch phải nghiền thô, bột nghiền có kích thước to hơn bình thường. - Phần nguyên liệu hạt chưa ươm mầm nghiền thật mịn. - Dùng nước mềm và hạ pH của nó xuống 5,3 – 5,4 bằng cách axit hóa. - Dùng các loại chế phẩm enzim để tăng cường hoạt lực thủy phân. 1.2.1.4 Lọc bã nấu hoa và làm lạnh dịch đường ❖ Lọc bã malt: [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 11
12. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Sử dụng hai loại thiết bị thông dụng nhất: thùng lọc đáy bằng và máy lọc ép khung bản. Ưu điểm của máy ép khung bản (so với thùng lọc đáy bằng): nhanh, chất lượng hơn (dịch đường trong hơn); năng suất khá ổn định, không phụ thuộc vào độ nhuyễn và mức độ nghiền của malt. Ngoài ra khi dùng máy ép khung bản lượng nước rữa bả cũng ít hơn, thể tích bé hơn chiếm ít diện tích hơn so với thùng lọc đáy bằng. Nhược điểm của máy ép khung bản: dùng lao động cơ bắp nhiều trong quá trình thao tác, nguyên liệu dùng cho một mẻ phải đủ lớn. ❖ Nấu dịch đường với hoa Houblon: Dịch đường ban đầu và dịch rửa bã được trộn lẫn với nhau trong thiết bị đun hoa, luôn giữ nhiệt độ không dưới 70oC, đun sôi trong khoảng 1,5h – 2,5h; quá trình houblon hóa khoảng 70 phút. ➢ Một số phương pháp nâng cao hệ số sử dụng hoa houblon: • Nghiền hoa nạp vào thiết bị đun sôi. • Trích ly hoa bằng dịch đường: nấu hoa sơ bộ ở nhiệt độ thấp. • Xử lý Houblon bằng dung dịch kiềm. • Xử lý hoa bằng siêu âm. • Tái sử dụng bã hoa: đã được ứng dụng từ lâu nhưng có nhiều nhược điểm nên nay ít được áp dụng. • Trích ly chất đắng và cô đặc dưới dạng cao hoa: giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất, tiện ❖ Làm lạnh và tách cặn dịch đường. Hệ thống cổ điển làm nguội dịch đường theo kiểu hở gồm hai bộ phận: bể làm nguội dịch đến 60oC và hệ thống làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men; gồm: máy làm lạnh kiểu phun, giàn làm lạnh đồng trục. Hệ thống kín làm nguội và tách cặn dịch đường gồm: thùng làm nguội kín hạ nhiệt độ xuống 60 oC và giàn làm lạnh kiểu kín hạ nhiệt độ xuống 6 – 10 oC. Có hai loại: thùng đơn chức năng và thùng đa chức năng. Làm trong bia: dùng máy ly tâm hoặc máy lọc để tách cặn của dịch đường trước khi lên men. 1.2.1.5 Lên men Là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng. Phản ứng sinh học chính của quá trình này tạo cồn và CO 2. Ngoài ra, nhà sản xuất còn thu được một dịch lên men có nhiều cấu tử với tỉ lệ về khối lượng của chúng hài hoà và cân đối. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 12
13. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Quá trình lên men gồm hai giai đoạn: ❖ Quá trình lên men chính nhằm thay đổi lớn về lượng và biến đổi sâu sắc về chất trong các cấu tử hợp thành chất hoà tan của dịch đường, nhiệt độ 6 – 8 oC. Có hai loại: lên men chìm hoặc lên men nổi. 1) Lên men chìm: Dịch đường Houblon hóa sau khi tách cặn và làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết (6 – 10 oC), được đưa sang khu vực lên men chính bao gồm các thiết bị dạng hở. Sau khi dịch đường đã chiếm 1/3 thể tích của thùng lên men thì nạp nấm men vào dịch. Sau đó bơm dịch vào đến thể tích cẩn thiết. 2) Lên men nổi: sau 3 ngày lên men (giống lên men chìm), nấm men bắt đầu lơ lửng trên bề mặt dịch men. Thời gian lên men kéo dài 5 – 6 ngày. Sau đó bia non được đưa đi tàng trữ trong 3 tuần hoặc hơn. ❖ Quá trình lên men phụ nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non, đồng thời làm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm. Trước lúc tiến hành lên men phụ và tang trữ, tất cả các loại thiết bị, đường ống, bơm và các loại dụng cụ có tiếp xúc với bia đều phải rửa sạch và sát trùng bằng các loại hóa chất và chế phẩm hiện đang sử dụng ở xí nghiệp, sau đó được tráng bằng nước vô trùng. Sau khi vệ sinh thiết bị, cửa vệ sinh đóng chặt, CO 2 được xả vào bể đến áp xuất 0,1 – 0,2 kG/cm2 và bắt đầu nạp bia non vào. 1.2.1.6 Hoàn thiện sản phẩm Làm trong bia bão hòa CO2 thanh trùng bia Các phương pháp làm trong bia: bằng máy lọc đĩa, bằng diatomit, phương pháp ly tâm. Các phương pháp thanh trùng: thanh trùng cả khối (gồm chiết chai ở nhiệt độ cao và chiết chai sau khi đã làm lạnh); thanh trùng trong bao bì (chai, lon, hộp, ). 1.2.2 Các tác động đến môi trường - Trong quá trình sản xuất nước dùng cho các mục đích sau: - Làm nguyên liệu phối trộn malt và gạo theo tỉ lệ thích hợp để nấu bia. - Sản xuất hơi nước dùng cho quá trình nấu bia. - Dùng cho quá trình rửa chai, bơm, các bồn lọc, bồn nấu, các thiết bị máy móc khác và sàn thao tác. - Dùng giải nhiệt cho hệ thống lạnh. - Nước dùng cho sinh hoạt hằng ngày của cán bộ công nhân viên. - Nước dự trữ cho công tác phòng cháy chữa cháy. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 13
14. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Lượng nước thải xét về tính chất và đặc trưng của từng loại sẽ bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau. Chia làm hai loại: Nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất. ❖ Nước thải sản xuất: nguồn ô nhiễm đáng quan tâm của nhà máy bia, gồm các nguồn sau: ➢ Nước làm lạnh, nước ngưng: được sử dụng theo chu trình khép kín nên lượng nước thải này không đáng kể và hầu như ko bị ô nhiễm. Do đó có thể thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận mà không cần sử lý. ➢ Nước thải vệ sinh các thiết bị như: bồn nấu, bồn lọc, bồn lên men, đường ống, chứa bã hèm, tinh bo65tm bã hoa bia, bã men ➢ Nước từ công đoạn rửa chai: trước tiên chai được rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1 – 3% NaOH) để rửa sạch chất bẩn và nhãn chai, sau đó được rửa lại bằng nước sạch và thanh trùng. Do đó nước từ quá trình rửa chai có pH cao và cũng chứa các chất ô nhiễm hữu cơ (do bia và các chất bẩn khác trong quá trình lưu thông vỏ chai gây ra). Lưu lượng nước thải từ các quá trình sản xuất bia rất lớn. Theo tài liệu thống kê của tổ chức y tế thế giới và theo khảo sát thực tế tại một số nhà máy trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh thì lượng nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 6 – 7 lít nước thải/ 1 lít bia. Lượng nước thải này chủ yếu bị nhiễm bẩn bởi chất hữu cơ với nồng độ rất lớn; chủ yếu là các hydratcacbon, protein và các axit hữu cơ; là những chất có khả năng phân hủy sinh học. Các dòng nước thải từ quá trình sản xuất bia có đặc điểm rất khác nhau. Nước thải từ các công đoạn lọc và lên men không nhiều, chỉ chiếm khoảng 3 – 5% lưu lượng nước thải nhưng tải trọng BOD lại rất cao, chiếm đến 97% tồng tải lượng BOD trong nước thải sản xuất. Trong khi đó công đoạn rửa chai lại lại tạo ra một lượng nước thải rất lớn nhưng hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải không cao, nước thải hơi có tính kiềm ❖ Nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt bao gồm nước thải từ: nhà ăn, nhà vệ sinh, khu vực văn phòng Nước thải này chủ yếu chứa các chất cặn bã, các chất dinh dưỡng (N,P), các chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ, COD và các vi khuẩn. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 14
15. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh CHƯƠNG 2 NGUỒN GỐC VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN - HOÀNG QUỲNH 2.1 Tổng quan nhà máy bia Sài Gòn - Hoàng Quỳnh. Nhà máy bia Sài Gòn - Hoàng Quỳnh thuộc tổng công ty bia Sài Gòn - Bình Tây bắt đầu đi vào hoạt động từ năm 2004. Địa chỉ: Lô A73/I đường 7 KCN Vĩnh Lộc - xã Bình Hưng Hòa, huyện Bình Chánh, TPHCM Công suất hiện tại của nhà máy là 80.000.000 l/năm với 2 dây chuyền chiết chai công suất 13500 chai/h và 1 dây chuyền chiết lon công suất 11300 lon/h. Nhà máy bia Hoàng Quỳnh không sản xuất bia hơi [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 15
16. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất, nguồn gốc phát sinh nước thải. ❖ Dây chuyền công nghệ sản xuất bia Nhà máy bia Hoàng Quỳnh. Bụi Nhập Malt Nhập Malt Bụi Bụi TS, sàng, cân TS, sàng, cân Bụi Tàng trữ Malt Tàng trữ Gạo Sàng, tách sạn, kim loại Sàng, tách sạn, kim loại Bụi Bụi Cân Cân Bụi Bụi Bụi Nghiền Malt Nghiền Gạo Tiếng ồn Tiếng ồn Nhiêt dư Phụ gia Đường hóa Hồ hóa Nhiệt dư Nước thải Phân phối Bã hèm Lọc hèm Lưu thông Phụ gia Đun sôi Lưu kho Bán hàng Houblon Chai, thùng hỏng Bã hoa + cặn Lắng cặn Đóng gói Prôtêin Nước thải, xút thải thu hồi Men + sục khí Hạ nhiệt Tàng trữ bia CO2 Nhân men Lên men Lọc bia Bột trợ lọc Thu hồi men Xả men Nước khử khí Phụ gia ❖ Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất Nguyên liệu chính đưa vào sản xuất là Malt đại mạch, Gạo, Hublon và một số phụ gia khác. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 16
17. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Malt và gạo từ kho nguyên liệu được sẵn sàng tách tạp chất, cân rồi đưa tới bộ phận xay, nghiền Quá trình xay-nghiền malt cần phải giữ cho vỏ nguyên liệu nguyên vẹn, càng ít bị vỡ càng tốt để khỏi ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm và tạo điều kiệu cho quá trình lọc dung dịch sau này. Bột gạo được đưa vào nồi nấu gạo, bột Malt được đưa vào nồi nấu Malt để tiến hành quá trình dịch hóa, cháo gạo sau khi nấu được bơm qua nồi Malt để tiến hành quá trình đường hóa. Quá trình đường hóa sẽ thủy phân tinh bột và prôtêin tạo thành đường, axit amin và các chất hòa tan khác, đó là nguyên liệu chính của quá trình lên men. Sau đó dung dịch được lọc qua nồi lọc (Lauter tun) để bỏ bã hèm. “Nước nha” sau khi lọc được đưa vào nồi đun sôi và cho Hublon vào để thực hiện quá trình hublon hóa tạo hương vị cho bia. Dịch sau khi hublon hóa được đưa qua thiết bị lắng xoáy (whirlpool) để lắng cặn sau đó chuyển sang thiết bị lạnh nhanh hạ nhiệt độ dịch xuống 7-8 0C. Dịch nha lạnh được đưa vào tank lên men để lên men. Nấm men được nuôi cấy và nhân giống từ phòng thí nghiệm sang phòng gây men và được đưa sang các tank lên men theo tỉ lệ phù hợp. Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Hoàng Quỳnh sử dụng nấm men đã nhân giống sẵn do Tổng Công ty Bia Rượu - NGK Sài Gòn cung cấp. Lên men chính và lên men phụ trong cùng một tank, sau khi kết thúc lên men phụ, tiến hành pha bia bằng nước đã khử khí, tiệt trùng tuyệt đối, tỷ lệ pha tối đa là 25% nước sau đó tiến hành lọc trong và đưa vào các bồn chứa. Từ các bồn này bia được đưa tới dây chuyền chiết. Quá trình lên men được chia thành 2 giai đoạn chính và phụ: Giai đoạn đầu của quá trình lên men được gọi là lên men chính. Trong giai đoạn này, sự tiêu hao cơ chất diễn ra mạnh mẽ, một lượng lớn đường được chuyển hóa thành cồn và CO2, sản phẩm của quá trình lên men chính là bia non đục, có mùi và vị đặc trưng nhưng chưa thích hợp cho việc sử dụng như một thứ nước giải khát. Nhiệt độ trong quá trình lên men chính từ 7-90C. Sau giai đoạn lên men chính, chuyển sang quá trình lên men phụ và ủ bia. Quá trình lên men này diễn ra chậm, bia được lắng trong, hàm lượng những sản phẩm phụ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia giảm, hương vị bia tăng lên, nhiệt độ trong giai đoạm lên men phụ tăng từ 2-50C. Thời gian lên men chính khoảng 14 ngày, sau đó được chuyern sang chế độ lên men phụ trong khoảng 7 ngày. Tổng thời gian lên men là 21 ngày. Bia sau khi lên men phụ xong được đưa sang pha bia sau đó đưa vào hệ thống pha bia, lọc trong. Quá trình lọc bao gồm các chức năng: lọc trong, tạo ra sự ổn định cho bia, tạo ra sự đồng đều cho sản phẩm. Bia được lọc trong chứa trong các bồn chứa [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 17
18. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh bia thành phẩm. Từ các bồn này bia được đưa tới dây chuyền chiết. Sau khi chiết, đóng nắp sản phẩm được thanh trùng theo chế độ công nghệ phù hợp để diệt men, kéo dài thời gian tồn trữ và sử dụng. Khâu cuối cùng là in hạn sử dụng, đóng thùng. Sau đó nhập kho thành phẩm, xuất đi tiêu thụ. ❖ Tính chất nước thải: Đặc trưng nước thải sản xuất bia Việt Nam: Vấn đề môi trường lớn nhất trong nhà máy bia là lượng nước thải rất lớn chứa nhiều chất hữu cơ (tinh bột, xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho, nitơ ), pH cao, nhiệt độ cao. Thành phần nước thải nhà máy bia vượt rất nhiều lần mức cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam, cần phải qua xử lý. Lượng nước thải phụ thuộc vào lượng nước sử dụng trong sản xuất. Chỉ có một lượng nước ở trong bia, nước bay hơi, nước trong bã hèm, bã bia không đi vào hệ thống nước thải. Lượng nước không đi vào hệ thống nước thải khoảng 1,5 hl/hl, có nghĩa là lượng nước thải trong sản xuất bia bằng lượng nước sử dụng trừ đi 1,5 hl/hl bia. Lưu lượng và đặc tính dòng nước thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến đổi theo quy mô, sản lượng và mùa sản xuất. Tại Việt Nam, để sản xuất 1.000 lít bia, sẽ thải ra khoảng 2 kg chất rắn lơ lửng, 10 kg BOD 5, pH dao động trong khoảng 5,8 - 8. Cá biệt, tại một số địa phương, hàm lượng chất ô nhiễm ở mức cao: BOD 5 1700- 3- 2700mg/l; COD 3500-4000mg/l, SS 250-350mg/l, PO4 20-40mg/l, N-NH3 12- 15mg/l. Ngoài ra, trong bã bia còn chứa một lượng lớn chất hữu cơ, khi lẫn vào nước thải sẽ gây ra ô nhiễm ở mức độ cao. Nước thải nhà máy bia bao gồm: - Nước thải vệ sinh các thiết bị - Nước thải từ công đoạn rửa chai, thanh trùng bia chai - Nước thải từ phòng thí nghiệm - Nước thải vệ sinh nhà xưởng - Nước thải sinh hoạt của công nhân nhà máy [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 18
19. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Tóm tắt đặc trưng nước thải của công nghiệp sản xuất bia: Tính chất nước thải nhà máy bia Hoàng Quỳnh: Địa điểm lấy mẫu: bể gom nước thải, trước song chắn rác. Thời gian lấy mẫu: 11h30 ngày 19/8/2008. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 19
20. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh TCVN 5945 – 2005 Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả A B C pH - 8,84 6 - 9 5,5 - 9 5 - 9 COD mg/l 1536 50 100 400 0 BOD5 (20 C) mg/l 20 50 100 SS mg/l 200 50 100 200 Tổng Nito mg/l 56 30 60 60 Tổng Photpho mg/l 5,6 4 6 8 Coliform Bg/l 5000 10000 - ▪ Nhận xét: Nước thải nhà máy bia Hoàng Quỳnh có hàm lượng SS, BOD và COD, chất dinh dưỡng vượt tiêu chuẩn thải , pH cao, nhiệt độ nước thải khoảng 300C. Cần xử lý chất dinh dưỡng, BOD, COD, SS và ổn định pH. Đồng thời cần khử trùng nước thải trước khi thải ra môi trường. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 20
21. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh CHƯƠNG 3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 3.1 Các phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia. Đặc tính nước thải của các nhà máy bia là giàu các hợp chất hữu cơ như tinh bột, xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho, nitơ Các chất này sẽ được oxi hoá bởi vi sinh vật, tạo ra sản phẩm cuối là CO 2, H2O, NH3 và sản phẩm trung gian là rượu, aldehit, axit, Đây là nguồn gây ô nhiễm cao nếu thải trực tiếp ra môi trường. Có nhiều phương pháp ứng dụng xử lý nước thải các nhà máy rượu, bia như: sử dụng màng lọc, phương pháp hoá học, phương pháp sinh học Trong các phương pháp trên, thì phương pháp xử lý bằng sinh học cho hiệu quả tối ưu và được sử dụng rộng rãi nhất. Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối chúng được tăng lên. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxi hoá sinh hoá. • Quá trình xử lý nước thải có thể chia ra làm 2 quá trình chính là phân huỷ kị khí và hiếu khí. ➢ Quá trình phân huỷ kị khí: Là quá trình phân hủy các chất bẩn hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật kị khí trong điều kiện không có ôxy. Phương trình cơ bản của quá trình phân hủy kị khí: Sau khi qua bể kị khí thì còn khoảng 10-20% các chất hữu cơ chưa bị phân hủy và tiếp tục được phân hủy tiếp, bởi hệ hiếu khí. Hệ thống hai máy thổi khí và phân tán khí được sử dụng để cung cấp ôxy cho quá trình xử lý hiếu khí. Lượng ôxy đưa vào phụ thuộc vào lượng ôxy hòa tan trong nước (DO). ➢ Quá trình phân huỷ hiếu khí: Thực chất đây là quá trình phân hủy các chất hữu cơ dưới tác dụng của các vi sinh vật hiếu khí khi có sự tham gia của ôxi. Phương trình cơ bản của quá trình phân hủy hiếu khí là: [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 21
22. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Mỗi phương phương pháp xử lý đều có các ưu và nhược điểm khác nhau. Đối với phương pháp xử lý kị khí yêu cầu ít diện tích, có khả năng tạo ra năng lượng dưới dạng khí sinh học biogas, khả năng tạo bùn chỉ bằng 10% so với hệ thống xử lý hiếu khí, chi phí vận hành thấp. Tuy nhiên, xử lý kị khí không thể khử triệt để 100%, không xử lý được nitơ và phốt pho; trong khi đó phương pháp xử lý hiếu khí có khả năng xử lý triệt để, xử lý được nitơ và phốt pho, nhưng lại cần thể tích lớn, sinh nhiều bùn, tiêu tốn nhiều năng lượng cho sục khí và chi phí vận hành cao. 3.2 Điều kiện thực tế tại nhà máy bia Hoàng Quỳnh •Điều kiện mặt bằng: Quỹ đất trống của nhà máy dành cho khu xử lý nước thải là 400 m 2, tình hình sản xuất đã ổn định và công ty không có kế hoạch mở rộng quy mô và công suất sản xuất. Lưu lượng và tính chất nước thải khá ổn định. •Kinh tế Hệ thống XLNT được đầu tư bởi tổng công ty bia Sài Gòn – Bình Tây. •Trình độ ứng dụng công nghệ tại chỗ Nhà máy chưa có nhân viên chuyên về môi trường để vận hành hệ thống xử lý. Các vấn đề môi trường tại nhà máy được giao cho phòng kỹ thuật điều hành •Hệ thống xử lý nước thải đang áp dụng tại nhà máy Quy trình công nghệ hệ thống XLNT đang áp dụng tại nhà máy: Axit Ngăn tách Bể gom Bể điều NT vào Bể rác 3 lớp nước thải hòa UASB Bể nén và phân hủy Bể lắng bùn hiếu khí UASB Clo Bể chứa bùn yếm Cống thoát nước Bể khử Bể Bể trung khí chung trùng Aerotank gian dư Khí Hệ thống XLNT tại nhà máy do công ty Cổ phần tư vấn thiết kế xây dựng Chân Phương thiết kế. Công trình hoàn thành năm 2006. Tuy nhiên hiện tại hệ thống hoạt động không được ổn định. KCN Vĩnh Lộc chưa hoàn thành khu xử lý tập trung. Do đó nước thải từ nhà máy bia Hoàng Quỳnh vẫn thải thẳng ra cống thoát nước chung của KCN và thải ra môi trường. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 22
23. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh •Thuyết minh dây chuyền công nghệ XLNT nhà máy bia Hoàng Quỳnh: Nước thải sinh hoạt và nước thải từ các công đoạn sản xuất được tập trung về ngăn tách rác 3 lớp. Trong ngăn tách rác bố trí 3 tầng song chắn rác để loại bỏ các cặn, rác kích thước lớn. Rác giữ lại ở song chắn rác được thu gom thủ công và đem đi xử lý chung với rác sinh hoạt. Sau đó nước thải đước dẫn về bể gom nước thải và được bơm lên bể điều hòa và cân bằng pH. Tại bể điều hòa có hệ thống cấp hóa chất để điều chỉnh pH nước thải phù hợp vào bể UASB. Bể UASB có chức năng phân hủy kị khí phần lớn chất hữu cơ trong nước thải (90%). Bủn cặn trong bể UASB được tập trung trong bể chứa bùn yếm khí dư. Nước thải sau khi phân hủy kị khí trong bể UASB được lắng tại bể lắng UASB. Nước từ bể lắng UASB qua bể trung gian rồi qua 3 bể Aerotank để xử lý hiếu khí triệt để chất hữu cơ trong nước thải. Cuối củng, nước thải qua bể khử trùng và ra ngoài. Bùn lắng tử bể lắng UASB và aerotank được xử lý bằng bể nén bùn và phân hủy bùn hiếu khí. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 23
24. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 4.1 Số liệu thiết kế 4.1.1 Lưu lượng thiết kế 3 Qtb = 800 m /ngđ. 4.1.2 Tính chất nước thải, tiêu chuẩn áp dụng và mức độ cần xử lý TCVN 5945 – 2005 Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả B pH - 8,84 5,5 - 9 COD mg/l 1536 100 0 BOD5 (20 C) mg/l 1230 50 SS mg/l 200 100 Tổng Nito mg/l 56 60 Tổng Photpho mg/l 5,6 6 Coliform Bg/l - 10000 Bảng 4.1 Tính chất nước thải, tiêu chuẩn áp dụng và mức độ cần xử lý ➢ Xác định mức độ cần xử lý Để lựa chọn phương pháp và công nghệ XLNT thích hợp, bảo đảm hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào khu XLNT tập trung (tiêu chuẩn xả thải 5945 – 2005 loại B)với các yêu cầu cơ bản + Hàm lượng chất lơ lửng 100mg/l. + BOD5 50mg/l. ➢ Mức độ cần thiết XLNT: thường được xác định theo: Hàm lượng chất lơ lửng (dùng cho tính toán công nghệ xử lý cơ học). Hàm lượng BOD (dùng cho tính toán các công trình và công nghệ xử lý sinh học). Mức độ cần thiết XLNT theo chất lơ lửng được tính theo công thức: C m 200 100 D tc *100% *100% 50%. Ctc 200 Trong đó: m = hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý = 100mg/l Ctc = hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải = 200 mg/l + Mức độ cần thiết XLNT theo BOD5 [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 24
25. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh L L 1230 50 Trong đó: D tc t 96% Ltc 1230 Lt = hàm lượng BOD5 của nước thải sau xử lý = 50 mg/l. Ltc = hàm lượng BOD của hỗn hợp nước thải = 1230 mg/l. Kết quả tính toán về mức độ cần thiết XLNT cùa các phương án đang xét cho thấy cần thiết phải xử lý sinh học hoàn toàn. 4.2 Đề xuất công nghệ Công nghệ đề xuất: Khí Sơ đồ công nghệ: SCR SCR Hầm bơm kết NT vào thô tinh hợp bể điều hòa Axit Bể Máy nén bùn Bể chứa bùn UASB Cống thoát Bể khử Bể Bể nước chung trùng SBR trung gian Clo Khí ❖ Thuyết minh công nghệ Nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất qua hệ thống thu gom nước thải vào hệ thống xử lý nước thải của nhà máy. Nước thải từ cống xả theo mương dẫn qua song chắn rác (SCR) thô vào ngăn tiếp nhận. Tại SCR thô, các loại rác có kích thước lớn được giữ lại, được công nhân nhà máy theo dõi, thu gom thường xuyên. Nước từ ngăn tiếp nhận được bơm lên SCR tinh vào bể điều hòa. Tại SCR tinh các loại rác thải kích thước nhỏ được giữ lại. Tại bể điều hòa nước thải được bổ sung axit nhằm điều chỉnh pH, đồng thời hệ thống sục khí hoạt động nhằm hạn chế lắng cặn trong bể. Nước từ bể điều hòa được bơm qua bể UASB. Tại đây diễn ra quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ. Khí thải được thu gom và xử lý riêng. Nước thải từ bể UASB từ chảy vào bể SBR. Tại SBR, quá trình nạp nước thải và sục khí được kết hợp với nhau. Sau sục khí nước thải được lắng trong bể trước khi qua bể khử trùng. Tại bể khử trùng, nước thải được châm clo kết hợp khuấy trộn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 25
26. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh 4.3 Ước tính hiệu suất xử lý Bảng 4.2 Bảng ước tính hiệu suất các công trình xử lí Hàm lượng Hiệu suất xử lí CÔNG TRÌNH Đặc tính mg/l Đặc tính % BOD5 = 1230 BOD5 = 4 COD = 1536 SCR thô COD = 4 SS = 200 SS = 5 BOD5 = 1181 BOD5 = 10 COD = 1475 SCR tinh COD = 10 SS = 190 SS = 25 BOD = 1063 BOD = 0 5 Hầm bơm kết 5 COD = 1328 hợp bể điều COD = 0 hòa SS = 142,5 SS = 0 BOD5 = 1063 BOD5 = 70 Bể COD = 1328 COD = 65 UASB SS = 142,5 SS = 45,5 BOD5 = 318,9 BOD5 = 0 COD = 464,8 Bể trung gian COD = 0 SS = 77,6 SS = 0 BOD5 = 318,9 SBR BOD5 = 85 COD = 464,8 COD = 80 [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 26
27. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh SS = 77,6 SBR SS = 55,25 BOD5 = 47,8 BOD5 = 8,5 COD = 92,96 Bể khử trùng COD = 8,5 SS = 34,73 SS = 5 TCVN 5945 – 2005 loại B BOD5 = 43,74 BOD5 = 50 Nguồn tiếp COD 85,06 COD = 100 nhận SS 32,99 SS = 100 4.4 Tính toán các công trình đơn vị 4.4.1 Song chắn rác thô Song chắn rác dùng để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn, do lượng rác không đáng kể nên song chắn rác được làm sạch bằng thủ công. Bảng 4.3 Thông số thiết kế song chắn rác thô Thông số Phương pháp làm sạch thủ công Kích thước song chắn rác: -Rộng, mm 5 ÷15 -Dày,mm 25÷38 Khe hở giữa các thanh, mm 25÷50 Độ dốc theo phương đứng, độ 30÷45 Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song 0,3÷0,6 chắn rác, m/s Tổn thất áp lực cho phép, mm 150 (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) ➢ Tính toán kích thước song chắn rác Nước thải được dẫn về trạm xử lý của công ty bằng ống nhựa Ø400 mm, chảy vào mương đặt song chắn rác. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 27
28. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Chọn tốc độ dòng chảy trong mương là v s = 0,3 m/s (v = 0,3 – 0,6 m/s). Độ sâu chôn đáy cuối cùng của hệ thống thoát nước thải là: H = 0,7m. Chọn kích thước mương dẫn rộng 0,4m h Chiều sâu lớp nước trong mương với Qmax (ứng với giờ có rửa dây chuyền chiết Qh 72,25 chai với lượng nước rửa 40m3) là: h max 0,167m 3600 * vs * Bm 3600 * 0,3* 0,4 Chọn kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 5mm x 25mm, khe hở giữa các thanh w = 25mm Số thanh song chắn rác là n, m = n+1. Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: Bm n*b (n 1)*w 400 = n * 5 + 25 * (n+1) n = 12,5 Chọn số thanh là 13 thanh, ta có khoảng cách các thanh như sau: 400 = 13 * 5 + (13+1) * w w = 24 mm ➢ Tổn thất áp lực qua song chắn rác 2 Tổng diện tích các khe chắn: A (Bm b * n) * h (0,4 0,005*13) * 0,167 0,06m Với: Bm, chiều rộng mương đặt song chắn rác, m b, Chiều rộng thanh chắn rác, m n, Số thanh h, Chiều cao lớp nước trong mương, m Q s 0,02 Vận tốc dòng chảy qua song chắn: v max 0,33m / s A 0,06 1 v2 v2 0,332 0,32 Tổn thất áp lực qua song chắn rác: h * s 1,38mm 150mm s 0,7 2g 0,7 * 2 *9,81 Chiều cao xây dựng của phần mương đặt song chắn rác: Hm H h hs hdp 0,7 0,167 0,00138 0,3 1,17m. Chọn Hm = 1,2 m. 4.4.2 Song chắn rác tinh [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 28
29. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Bảng 4.4 Các thông số thiết kế lưới chắn rác tinh Thông số Lưới cố định Lưới quay Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng, % 5÷25 5÷25 Tải trọng, l/m2.phút 400÷1200 600÷4600 Kích thước mắt lưới, mm 0,2÷1,2 0,25÷1,5 Tổn thất áp lực, m 1,2÷2,1 0,8÷1,4 Công suất motor, HP - 0,5÷3 Chiều dài trống quay, m - 1,2÷3,7 Đường kính trống, m - 0,9÷1,5 Chọn lưới chắn rác dạng lưới cố định có kích thước mắt lưới d = 0,5mm với tải 2 trọng LA=1000 l/m .phút, đạt hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 25%. Chọn kích thước song chắn rác tinh: L = 1200 mm B = 1000 mm Q 72,25*1000 Ta có diện tích bề mặt lưới yêu cầu: A h 1,2m2 LA 1000*60 A 1,2 Số lưới chắn rác: n 1 Chọn 1 cái. B*L 1*1,2 Tải trọng làm việc thực tế khi Qmax Q 72,25 1h*1000l L hmax * 1003l / phút.m3 Amax B* L*n 1*1,2*1 60phút*m3 Tải trọng làm việc thực tế khi Qmin Q 32,25 1h *1000l L hmin * 447l / phút.m3 Amin B * L * n 1*1,2 *1 60 phút * m3 4.4.3 Bể điều hòa kết hợp hầm bơm Nhà máy hoạt động 3 ca. Nước thải ra liên tục, các ngày từ thứ 2 đến thứ 7 với lưu lượng 775m3/ng.đ; riêng chủ nhật có thêm nước thải từ khâu rửa các thiết bị gồm sau: Rửa dây chuyền chiết chai: 40 m3/h. Rửa nồi nấu: 20 m3/h. Ba dây chuyền chiết chai, lưu lượng thải của mỗi dây chuyền: 40 m3/h. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 29
30. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Bảng 4.5 Tính toán dung tích bể điều hòa kết hợp với hầm bơm Giờ trong Q còn lại trong Qvào (m3) Qra (m3) ngày bể (m3) 1-2 32,25 33,34 -1,09 2-3 32,25 33,34 -2,18 3-4 32,25 33,34 -3,27 4-5 32,25 33,34 -4,36 5-6 32,25 33,34 -5,45 6-7 32,25 33,34 -6,54 7-8 72,25 33,34 32,37 8-9 52,25 33,34 51,28 9-10 32,25 33,34 50,19 10-11 32,25 33,34 49,10 11-12 32,25 33,34 48,01 12-13 32,25 33,34 46,92 13-14 72,25 33,34 85,83 14-15 72,25 33,34 124,74 15-16 72,25 33,34 163,65 16-17 32,25 33,34 162,56 17-18 32,25 33,34 161,47 18-19 32,25 33,34 160,38 19-20 32,25 33,34 159,29 20-21 32,25 33,34 158,20 21-22 32,25 33,34 157,11 22-23 32,25 33,34 156,02 23-24 32,25 33,34 154,93 Thể tích bể điều hòa: V = 163,65 – (-6,54) = 170,19 (m3). Q 800 Kiểm tra lại thời gian lưu nước ở hầm bơm: t 4,7h V 170 [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 30
31. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Cộng thêm chiều cao dự phòng (0,5m) và độ sâu mương dẫn nước thải tới hầm bơm (1,5m). Hầm bơm thực tế có kích thước L x B x H = 7,5 x 6,5 x 5,5 (m). Chọn 2 bơm nhúng chìm DW100; lưu lượng mỗi bơm 35 m 3/h. Hai bơm hoạt động luân phiên nhau. Biểu đồ lưu lượng và cột áp bơm Tính toán hệ thống sục khí trong bể điều hòa: 800 Lượng khí cần thiết: L Q * a * 3,74 124,7 (m3/h) = 0,035 m3/s. k tb 24 Với a = 3,74: thể tích khí cần cấp cho 1 m3 nước thải (Theo W.wesley Eckenfelder, Industrial water pollution control, 1989). Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa xốp, đường kính đĩa 170 mm, diện tích bề 2 3 mặt đĩa F đĩa = 0,022 m , cường độ sục khí của đĩa I đĩa = 0,11 m /phút ( trang 437 – Wastewater Engineering – Mecalf & Eddy). L 124,7 Số đĩa trong bể là: n k 19 đĩa, chọn lại n = 20 đĩa. I đ 60*0,11 Tính toán đường ống: Đường kính ống dẫn nước thải vào và ra: 4*Q h 4*72,25 d max 0,13 (m) nc v * *3600 1,5*3,14*3600 Chọn ống có đường kính dnc = 130 mm. Đường kính ống dẫn khí chính cung cấp vào bể: [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 31
32. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh 4*Q 4*124,7 D khí 0,066 (m) k v * *60 10*3,14*3600 Chọn đường kính ống dẫn khí chính Dk = 70 mm Đường kính ống nhánh: Bố trí 5 đường ống nhánh dẫn khí dọc theo bể, mỗi ống nhánh gắn 4 đĩa phân phối khí. Đường kính mỗi ống 4*Qkhí 4*124,7 d k 0,024 (m); chọn đường kính ống nong *v * *3600 5*15*3,14*3600 nhánh là dk = 27 mm. Tính lại vận tốc khí chạy trong ống: 4*Qkhí 4*124,7 v 2 2 12,1 (m/s) 3600* * d k * nong 3600*3,14*0,027 *5 Tính áp lực và công suất máy thổi khí: Áp lực cần thiết của máy thổi khí nén (Hct), xác định theo công thức: Hct = Hd + Hcb + Hf + H (m). Trong đó: Hd – tổn thất áp lực do ma sát trên chiều dài ống dẫn. Hcb – tổn thất áp lực cục bộ Hf – tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối (dạng đĩa) H – tổn thất áp lực chiều sâu hữu ích của bể Hd & Hcb thường không quá 0,4m; Hf không quá 0,5m. Hct = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 3,5 = 4,8 (m). Vậy máy thổi khí phải có cột áp tối thiểu 4,8m. 10,33 H 10,33 4,8 Áp lực không khí: P ct 1,465 (at) 10,33 10,33 ( Theo PGS.TS Hoàng Huệ - xử lý nước thải, trang 122 ). Chọn máy nén khí loại SSR50, lượng khí sục 2,1m 3/phút, công suất máy nén khí 1,11 Kw. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 32
33. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Biểu đồ lưu lương và cột áp máy nén khí: ➢ Tính toán thùng chứa dung dịch H 2SO4 và bơm châm H2SO4 vào bể điều hòa: (theo Lâm Minh Triết – Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, trang 401) Lưu lượng thiết kế: Q = 800 m3/ng.đ = 33,34 m3/h pH vào = 8,84 pH vàomax = 11 pHtrung hòa = 7 K = 0,000005 mol/L. Khối lượng phân tử H2SO4 = 98 g/mol Nồng độ dung dịch H2SO4 = 98% Trọng lượng riêng của dung dịch = 1,84 0,000005 * 98 * 33,34 *1000 Liều lượng châm vào = 0,0091 (L/h) 98 *1,84 *10 Thời gian lưu = 15 ngày. Thể tích cần thiết của bề chứa: = 0,0091*24*15 = 3,276 (lít). Chọn 2 bơm châm axít H2SO4 ( một hoạt động, một dự phòng ). Đặc tính bơm định lượng: Q = 0,01 L/h. 4.4.4 Bể kị khí UASB Q 800 Diện tích bề mặt phần lắng: A 66,67 m2 LA 12 Trong đó A: Diện tích bề mặt phần lắng. 3 2 LA: Tải trọng bề mặt phần lắng = 12 m /m .ngày). [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 33
34. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh 3 Q *C0 800*1328.10 3 Thể tích ngăn phản ứng bể UASB: Vp 354,13m LCOD 3 C0 : Hàm lượng COD vào bể UASB Chọn 2 đơn nguyên hình vuông, cạnh mỗi đơn nguyên là: A 66,67 W = 5,8 6 m n 2 V 354,13 Chiều cao phần phản ứng: H p 5,3 m A 66,67 Giả sử chiều cao phễu thu khí là hp = 1,5m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m. chiều cao tổng cộng của bể UASB: Htc = H + hp + hbv = 5,3 + 1,5 + 0,3 = 7,1m Giả sử mỗi đơn nguyên gồm 1 phễu thu khí. Mỗi phễu có chiều cao 1,5m. Đáy phễu thu khí hình vuông có kích thước bằng cạnh đơn nguyên: l = W = 6 m A A A 62 a 2 kh p *100 *100 15% a = 6 m. A A 62 Trong đó: A: Diện tích bề mặt bể. Akh: Diện tích khe hở giữa các phễu thu khí. Ap: Diện tích đáy phễu thu khí. a : cạnh đáy phễu thu khí hình vuông. V Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể: t 24 Q Trong đó: V H * F 7,1* 66,7 473,57 m3 Q = 800 m3/ngđ 473,57 t * 24 14,2 h 800 Giả sử mỗi đơn nguyên có 10 ống phân phối vào, diện tích trung bình cho một 2 6 2 2 đầu phân phối vào: an = 3,6 m /đầu (2 – 5 m /đầu). 10 Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 5%): C *V 30*354,13.10 3 M = ss p 212,5tấn b TS 0,05 3 Trong đó: Css = hàm lượng bùn trong bể, kg/m Vp = thể tích ngăn phản ứng TS = Hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy ban đầu % Hàm lượng COD của nước thải sau xử lý kị khí: [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 34
35. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh CODra = (1 – ECOD) * CODvào = (1- 0,75) * 1328 = 332 mg/l. Hàm lượng BOD5 của nước thải sau xử lý kị khí: BODra = (1 – EBOD) * BODvào = (1- 0,80) * 1063 = 212,6 mg/l. Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày: Y * So S *Q Px = 1 kd *c (0,04kgVS / kgCOD) * 1328 332 gCOD / m3 *800m3 / ngày P = 13,56 kgVS/ngày x 1 (0,015ngày 1 *90ngày)*1000kg Thể tích khí metan sinh ra mỗi ngày: V 159*(S S)*Q 1,42*P  CH4 0 b x 3 V 350,84 *(1328 332) *10 *800 1,42 *13,56 272793,81 L/ngày CH4 Trong đó: V :Thể tích khí metan sinh ra ở điều kiện chuẩn (nhiệt độ 0 oC và áp suất CH4 1atm). Q: Lưu lượng bùn vào bể kị khí, m3/ngày. 350,84: Hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí metan sản sinh từ 1kg BODL chuyển hoàn toàn thành khí metan và CO2, lit CH4/kgBODL P x 13,56 3 Lượng bùn dư bơm ra mỗi ngày: QW = 0,6 m /ngày. 0,75*Css 0,75*30 Lượng chất rắn từ bùn dư: Mss = QW*Css = 0,6*30 = 18 kgSS/ngày. 4.4.5 Bể trung gian Bể trung gian có nhiệm vụ tập trung nước ra từ bể UASB trước khi bơm vào bể SBR. Thể tích bể trung gian được xây dựng đủ chứa lượng nước thải cho 1 mẻ xử lý ở bể SBR (200m3). V (m3 ) 200 Thời gian làm đầy nước vào bể trung gian: t 6h 1 Q(m3 / h) 33,3 Chọn kích thước bể trung gian : L x B x H = 6,5 x 6,5 x 4,5. Chiều cao bảo vệ chọn 0,5m. Vậy bể trung gian thực tế xây dựng có kích thước L x B x H = 6,5 x 6,5 x 5m. 4.4.6 Bể SBR Các thông số tính toán bể SBR: Lưu lượng thiết kế: 800m3/ngđ [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 35
36. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Tính chất nước thải: nước thải đầu vào bể SBR là nước đầu ra bể UASB được tập trung tại bể trung gian trước khi bơm vào bể SBR. Tính toán tính chất nước thải vào bể SBR Đầu vào Hiệu suất Đầu ra bể Thông số bể SBR xử lý (%) SBR (mg/l) (mg/l) COD 464,8 80 92,96 BOD 318,9 85 47,8 SS 77,6 55,25 34,726 (Các chỉ tiêu thiết kế bể SBR) Thời gian tích nước vào bể 1,5 h; thời gian làm thoáng 7h; thời gian lắng tĩnh 1,5h; thời gian xả nước 1,5 h. Vậy tổng thời gian cho một chu kì hoạt động của bể SBR là t = 11,5. Thời gian nghỉ giữa 2 mẻ kế tiếp, xả cặn là 30 phút. Tỷ lệ F/M = 0,1 gr BOD5/l gr bùn hoạt tính lơ lửng MLVSS (qui phạm từ 0,04-0,1) Độ tro của cặn Z = 0,2 (thường từ 0,2 - 0,3) hay cặn bay hơi bằng 0,8 cặn lơ lửng -1 Hệ số động học Y=0,65 gr/gr và Kd = 0,05 ngày Nồng độ cặn được cô đặc trong phần chứa bùn phía dưới bể là 8.000 mg/l (trong đó 80% bùn hoạt tính tức 0,8*8000 = 6400mg/l bùn hoạt tính). Tỷ trọng cặn: 1,02 kg/m3 Chọn 60% thể tích bể chứa nước trong được tháo đi mỗi ngày. Chọn bể cao 5,8 m, hình vuông có tường dự trữ 0,5m, Lỗ ống phân phối gió đặt trên đáy 0,3m. Độ ngập của ông gió 5m. Xả cặn 7 ngày 1 lần. Hàm lượng BOD5 đầu ra 47,8mg/l xả ra nguồn tiếp nhận, cặn lơ lửng 34,7mg/l trong đó 65% là cặn hữu cơ BOD21 BOD5/BOD21 = 0,68 (qui phạm 0,68 - 0,8). BOD21 trong tế bào bằng 1,42 nồng độ tế bào đã chết (Hay là hệ số chuyển đổi tế bào sang COD). Nước thải có đủ N, P và vết các kim loại cần thiết cho tế bào phát triển. Thiết kế 2 bể SBR làm việc xen kẽ. * Thiết kế chi tiết: ❖ Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước đầu ra: BOD5 đầu ra = BOD5 hoà tan + BOD5 chứa cặn lơ lửng [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 36
37. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh BOD5 chứa trong 34,726 mg/l cặn lơ lửng đầu ra: - Cặn hữu cơ BOD21 = 0,65*34,726=22,57 mg/l - BOD21 khi bị oxy hoá hết chuyển thành cặn tăng lên 1,42 lần (1mg BOD5 tương đương 1,42mg O2): b = 1,42*22,57=32,05 mg/l - Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra c = 0,68*32,05=21,79 mg/l - Lượng BOD5 hoà tan khi ra khỏi bể: S = 47,8 – 21,79 =26 mg/l ❖ Dung tích bể SBR. Thể tích nước chiếm 60%Vbể, . Do đó thể tích cần thiết của bể SBR là: 800 V 1333,33 0,6 (m3) 2 bể, mỗi bể hoạt động 2 mẻ/ngày. Thể tích 1 ngăn: W = 1333,33 : 4 = 333,3m3 Chọn ngăn SBR là hình vuông, chiều cao 5,8 m; hình vuông có tường dự trữ 0,5m; mỗi cạnh chiều rộng A = 8 m Kích thước mỗi ngăn: A x A x H = 8 x 8 x 5,8 m3 Thể tích thực tế 1 bể: V = 339,2m3 ❖ Xác định nồng độ bùn hoạt tính cần thiết để duy trì trong bể. - Từ công thức 6-1_trang 90_Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải Q * S tính thể tích mỗi ngăn SBR: V o , m3 X * (F / M ) Với: X: Là nồng độ bùn hoạt tính, mg/l. V=339,2 m3- Thể tích 1 bể SBR,m3 F/M = 0,1grBOD5/1gr bùn hoạt tính - Tỷ lệ BOD 5 có trong nước thải và bùn hoạt tính. Q = 200 m3/ngd – Lưu lượng cần xử lý 1 mẻ. So = 318,9 mg/l – BOD5 đầu vào. Q*S 200*318,9 - Nên nồng độ bùn hoạt tính trong bể: X o 1597,6 mg/l V*(F / M) 339,2*0,1 Nồng độ bùn cặn thực trong bể: X1 = cặn vô cơ + bùn/0,8 X1 = (77,6 – 50) + 1597,6/0,8 = 2024,6 mg/l (Hàm lượng chất hữu cơ bay hơi trong cặn lơ lửng: = 65%SS = 0,65*77,6 = 50mg/l). - Khối lượng bùn hoạt tính cần có trong bể ( không xả đi): -3 Gbùn= V*X = 339,2 * 1597,6 * 10 = 542 kg. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 37
38. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Khối lượng bùn cặn trong bể: Go = 2024,6*339,2 = 686,7 kg. ❖ Tính thể tích bùn choán chỗ sau 7 ngày làm việc(14 mẻ)(trước khi xả) mỗi bể: 10 G10 G0  Pxn / 0,8 SSn n 1 G0 - lượng bùn cần duy trì trong bể sau mỗi lần xả Pxn - Lượng bùn sinh ra trong mẻ thứ n, kg. SS- Lượng cặn hữu cơ đi vào bể mỗi mẻ, kg. G0= 686,7 kg. Pxn = Y(So – S)Q – Kd.Gn-1 Y- Hệ số động học = 0,65 mg/mg. So – Lượng BOD5 đầu vào: S = 318,9 mg/l. S- L ượng BOD5 hoà tan khi ra khỏi bể: S = 26 mg/l. -1 Kd = 0,05 ngày Gn-1 : nồng độ bùn hoạt tính trong bể. -3 - Mẻ thứ nhất: Px1= 0,65*(318,9 - 26)*200*10 - 0,05*542= 11kg. -3 SS1 = (77,6 – 50)*200*10 = 5,52 kg (không đổi). Tổng bùn cặn sau mẻ thứ nhất : G1 = Go + Px1/0,8 + SS1 = 686,7 + 11/0,8 + 5,52 = 705,97 kg. Lượng bùn cần xả sau mẻ 1: Gxả = G1 – Go = 705,97 – 686,7 = 19,27 kg. -3 - Mẻ thứ 2: Px2 = 0,65*(318,9 – 26)*200*10 – 0,05* (542 + 11)= 10,427 kg. G2 = G1 + Px2/0,8 + SS1 = 988,09 + 9,32/0,8 + 33,78 = 1033,52 kg. ❖ Chiều cao bùn trong bể: - Thể tích bùn choán chỗ khi cô đặc đến 8000mg/l (hay 8kg/m3), và tỉ trọng bùn là 1,02 3 Vbùn = Gn/(1,02*8) m - Chiều cao bùn trong bể: hb= Vbùn/Fbể . Theo kết quả tính excel ta thấy: chiều cao bùn sau 7 ngày (chu kì xả bùn) là 1,814m tương ứng là 947,5kg bùn, chiếm 116m3 Lượng bùn cần duy trì trong bể là G0 = 686,7kg Lượng bùn xả Gbx = (947,5 – 686,7)*2bể = 260,8 kg 3 Thể tích bùn cần xả ra mỗi 7 ngày:Vbx = G/(1,02*8) = 260,8/(1,02*8) = 31,96 m ❖ Chiều cao phần nước trong đã lắng trên lớp bùn: hn = 5,3 – 1,814 = 3,486 m [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 38
39. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Chiều cao phần nước trong phía trên bùn theo tính toán hay độ sâu của ống rút nước ra: h =0,6*5,3=3,18 m Như vậy nếu sau 7 ngày xả một lần: - Chiều cao lớp nước đã lắng trên mặt bùn ngày thứ 7: 3,486 m - Chiều cao lớp nước trong xả đi từng đợt: 3,18 m - Phần nước trong dự trữ dưới ống rút nước để khỏi kéo cặn: h dự trữ= 3,486 – 3,18 = 0,306 m ❖ Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD5 cho một mẻ: Lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 200C: Áp dụng công thức 6-15_trang 105_Tính toán thiết kế các công trình XLNT_Trịnh Xuân Lai: Q * (S S) *10 3 200 * (318,9 26) *10 3 OC 0 1,42 * P 1,42 *10,98 70,56kg / me 0 f 0,68 -f, hệ số chuyển đổi từ BOD 5 sang COD hay f = BOD5/COD -P, phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư, P=Px 1 - 1.42, hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD Lượng oxy thực tế cần: Áp dụng công thức 6-16_trang 106_Tính toán thiết kế các công trình XLNT_Trinh Xuân Lai: Cs20 1 9,02 OCt OC0 *( )* (T 20) 70,56*( ) 90,66kg / me (Cs20 Cd ) 1,024 9,02 2 Với:  - Hệ sô điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, đối với nước thải thường lấy = 1 0 Cs20 = 9,02, nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20 C, mg/l Cd, nồng độ oxy cần duy trì trong công trình (mg/l). Thường lấy 1,5-2 mg/l đối với xử lý nước thải. ❖ Tính lượng không khí cần thiết và công suất máy thổi khí. Trong không khí, oxy chiếm 21% thể tích; giả sử rằng trọng lượng riêng của không khí là 1.2kg/m3, với hiệu quả vận chuyển 8%, vậy lượng không khí yêu cầu cho quá trình là: M 90,66kg / me M O2 359,76 m3/mẻ kk 0,21*1,2 0,21*1,2kg / m3 Lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn: M 359,76m3 / me 1 q kk 1000l / m3 31,56 L/m3.phút EV 0,08*339,2m3 420 phút / me [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 39
40. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Giá trị này nằm trong khoảng cho phép q = 20 – 40 L/m3.phút. Lượng không khí thiết kế để chọn máy nén khí sẽ là: M 359,76m3 / me 1 Q kk 10,7 m3/phút = 0,17m3/s kk E 0,08 420 phút / me Áp lực và công suất hệ thống máy nén khí : Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định theo công thức: Hct hd hc hf H Với: - hd, Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, m - hc, Tổn thất cục bộ,m - hf, tổn thất qua thiết bị phân phối khí, m - H, chiều sâu hữu ích của bể, H=5,3 m Tổng tổn thất h d,và hc thường không vượt qua 0,4m, tổn thất h f không quá 0,5 m. Do đó áp lực cần thiết: Hct = 0,4+0,5+5,3=6,2 m 10,33 H 10,33 6,2 Áp lực không khí sẽ là: P ct 1,6at 10,33 10,33 34400 * (P0,29 1) * q 34400 * (1,60,29 1) * 0,17 Công suất máy nén khí: N 10,46kW 102 * 102 * 0,8 Công thức trang 148_Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết (chủ biên). Trong đó: - q = Lưu lượng không khí, q = 0,17m3/s -  = Hiệu suất máy nén khí,  = 0,7  0,9, chọn  = 0,7. Chọn công suất máy nén khí là: 11 kW, cột áp 6,5m. ❖ Bố trí hệ thống dĩa. Hệ thống phân phối khí được bố trí trên thành bể rồi chạy dọc theo thành bể xuống đáy bể với các ống nhánh. Ống chính được đặt trên thành bể với lưu lượng khí 3 thổi vào Qch = 0,17m /s. Chọn trên ống chính gồm 8 ống nhánh, khoảng cách giữa 2 ống nhánh liên tiếp là 3 0,95m. Lưu lượng vào mỗi ống nhánh là qn = Qch/8 = 0,17/8 = 0,02125 m /s. F 72,25 Số đĩa phân phối khí: n 73cái. f 1 Trong đó: - F = Diện tích của bể: F = B x L = 8,5 x 8,5 = 72,25 m2 - f = diện tích phục vụ của mỗi đĩa, tiêu chuẩn f = 1  1.4 m2, chọn f = 1m2 Vậy số lượng diffuser trên một nhánh là: 73/8 9 cái [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 40
41. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Khoảng cách giữa các diffuser trên một nhánh là 0,85m. Q 170 Tổng diện tích của đĩa : F khí 3,4 m2 dia q 50 Trong đó: Qkhí = Tổng lưu lượng khí, Qkhí = 170 L/s ; q = Cường độ sục khí của bề mặt, q = 50L/s.m2. F 3,4 Diện tích của mỗi đĩa : f đia 0,047 m2 ; với n = 73 đĩa. đia n 73 4 f 4 0,047 Đường kính của đĩa : d đia 0.244 m = 244mm. đia 3,14 3 Đường kính ống phân phối khí: Lưu lượng vào ống chính là Q ch = 0,17 m /s và vận tốc trong bảng 7.1 (từ 9  15m/s), chọn đường kính D = 150mm. Bảng 7.1 - Tốc độ khí đặc trưng trong ống dẫn Đường kính Vận tốc (mm) (m/s) 25 – 75 6 – 9 100 – 250 9 – 15 300 – 610 14 – 20 760 – 1500 19 – 33 D 2 3,14 0,15 2 Tiết diện ống chính : S 0,0177 m2 4 4 Ta có, vận tốc khí đi trong ống : v = Qch/S = 0,17/0,0177 = 9,625 m/s (9  15) m/s 3 Lưu lượng vào mỗi ống nhánh là qn = 0,02125m /s, với vận tốc trong bảng 7.1 (từ 6  9 m/s), chọn đường kính ống nhánh d = 50mm. d 2 3,14 0,07 2 Tổng tiết diện các ống nhánh:  s n 8 0,0157 m2 < 0,0177 m2 4 4 Vậy ống chính có thể đảm bảo vận chuyển khí đủ cho các ống nhánh. 4.4.7 Bể khử trùng Nội dung tính toán gồm: ▪ Khử trùng nước thải bằng Clo. ▪ Tính toán mương xáo trộn. ▪ Tính toán bể tiếp xúc. • Khử trùng nước thải bằng Clo Sau các giai đoạn xử lý: cơ học, sinh học , song song với việc làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn qui định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 41
42. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh đến 90 ÷ 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Để thực hiện khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp như Clo hóa, ozôn, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV. Phương án này sử dụng phương pháp khử trùng bằng Clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận được. Phản ứng thủy phân giữa Clo và nước thải xảy ra như sau: Cl2 + H2O  HCl + HOCl Axit hypocloric HOCl rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCl và Oxy nguyên tử: HOCl  HCl + O hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl-: HOCl  H + OCl- Cả HOCl, OCl- và O là các chất oxy hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng. Luợng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: a *Q 3*133.3 Y tb 0,4 kg/h a 1000 1000 Trong đó: Ya = Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải, kg/h; a = Liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD-51-84, nước thải công nghiệp sau xử lý sinh học hoàn toàn, chọn a = 3 g/m3 3 Qtb là lưu lượng nước thải ra khỏi bể SBR, mỗi mẻ 200m xả ra trong 1,5h 3 Qtb = 200/1,5 = 133,3 m /h. Đây chính là lưu lượng tính toán cho bể khử trùng Để định lượng Clo, xáo trộn Clo hơi với nước nơi công tác, điều chế Clo nước thường ứng dụng thiết bị khử trùng – gọi là Clorator chân không. Để đưa lượng Clo vào nước thải như đã tính: 0,4 kg/h, có thể chọn mua Clorator Loni-100 với đặc tính kỹ thuật như sau: [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 42
43. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Bảng 4.6 Đặc tính kỹ thuật của một kiểu Clorator chân không (Loni-100) Độ dâng Lưu Trọng Công suất Áp lực nước sau lượng lượng theo Clo hơi trước ejector ejector (m nước Clorato nước (Kg/h) (at) cột nước) m3/s (Kg) 0,08 – 0,72 0,21 – 1,28 2,5 - 2 37,5 0,40 – 2,05 1,28 – 8,10 2,05 – 12,80 3,0 – 3,5 5 7,2 37,5 3,28 – 20,50 20,5 – 82,00 3,0 – 4,0 5 - - Chọn 2 Clorator với công suất 0,08 – 0,72 kg/h (một Clorator công tác và một dự phòng). Với các đặc tính kỹ thuật như sau: 2 ▪ Áp lực nước trước Ejector: 2,5 Kg/cm 3 ▪ Lưu lượng nước: 2 m /s ▪ Trọng lượng của Clorator: 37,5 kg Để phục vụ cho 2 Clorator, cần trang bị 2 bình chứa (balông) trung gian bằng thép để tiếp nhận Clo nước. Từ đó chuyển Clo nước thành Clo hơi và được dẫn vào Clorator. Để chứa Clo nước phục vụ cho trạm khử trùng, thường sử dụng các thùng chứa. Y 0,4 Số balông chứa clo cần thiết cho trạm clorator: n a 1 thùng. q 0,5 Trong đó: q lượng clo lấy ra từ 1 balông chứa clo trong điều kiện bình thường, q = 0.5 – 0.7kg/h Chọn lựa cỡ Balơng chứa clo dựa vo bảng 4-5 trang 276 sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp- Lâm Minh Triết. Chọn loại ba lông chứa clo với đặc tính kỹ thuật như sau: •Dung tích chứa 20 l •Lượng clo chứa trong balông 25 kg •Chiều dài: L = 770 mm; •Chiều dài  : 975 mm; [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 43
44. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh •Trọng lượng: 35 kg. Lượng Clo lấy ra mỗi giờ từ 1 m2 diện tích mặt bên của thùng chứa: 3 kg/h. Số lượng balông chứa clo dự trữ cho nhu cầu sử dụng trong 1 tháng: Y *24*30 0,4*24*30 N tb 11,52balơng q 25 Trong đó: q = Trọng lượng Clo trong thùng chứa, q = 37,5 kg. Vậy số balong dự trữ 1 tháng là 12 thùng.Số thùng chứa này được cất giữ trong kho. Kho được bố trí trong cùng trạm Clorator có tường ngăn độc lập. Để vận chuyển các thùng Clo từ vị trí này đến vị trí kia thường dùng loại xe chuyên dùng. Lưu lượng nước clo trung bình mỗi giờ a*Q *100 3*133,3*100 q tb 2,666.10 4 (m3/h) tb b*1000*1000*1000 0,15*1000*1000*1000 Trong đó: a = Lưu lượng clo hoạt tính b =Nồng độ clo hoạt tính trong, b = 0.15% Lượng nước tổng cộng cần thiết cho nhu cầu của trạm Clorator được xác định Y (1000 q) 0,4(1000*0,1 350) theo công thức: Q tb 0,18 (m3/h). n 1000 1000 Trong đó: q = Lưu lượng nước cần thiết để làm bốc hơi Clo. Khi tính toán sơ bộ, lấy bằng 300 ÷ 400 L/kg; chọn q = 350 L/kg. = Lượng nước cần thiết để hòa tan 1 g Clo, L/g (lít nước cho 1 g Clo); phụ thuộc vào nhiệt độ của nước thải, ở nhiệt độ nước thải là 25oC thì = 0,1 L/g. Nước Clo từ Clorator được dẫn đến mương xáo trộn bằng loại đường ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống 60 – 70 mm với vận tốc 1,5 m/s. • Tính toán máng trộn (máng trộn vách ngăn có lỗ) Để xáo trộn Clo có thể sử dụng bất kỳ loại máng trộn nào (điều 6.20.4 – TCXD- 51-84). Thời gian xáo trộn cần thực hiện nhanh trong vòng 1 – 2 phút. Trong phương án đang xét, chọn máng trộn kiểu lượn. Sự xáo trộn đều nước thải và clo trước khi dẫn vào bể tiếp xúc. Q 0,037 Diện tích tiết diện của máng: F tb 0,041(m2). V 0,9 3 3 Trong đó: Qtb lưu lượng tính toán Qtb=133,3 m /h = 0,037 m /s = 37 l/s. V vận tốc nước thải trong máng, V = 0.8 – 0.9 m/s. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 44
45. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Với lưu lượng tính toán, Q = 37 l/s, chọn kích thước của máng trộn theo bảng 4– 6 Kích thước cơ bản của máng trộn kiểu lượn trang 277 XLNT đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết. Bảng 4.7 Kích thước máng trộn L(mm) 2500 b1(mm) 110  (mm) 1755 b2(mm) 150 b(mm) 300 b3(mm) 130 h1(mm) 700 b4(mm) 110 h2(mm) 1030 F 0,041 • Chiều sâu lớp nước sau máng trộn: H 0,137 (m). b 0,3 V 2 0,82 •Tổn thất áp lực qua mỗi khe lượn: h * 1 2,5* 0,082(m) 2g 2 *9,81 V1 : vận tốc chuyển động của nước qua khe lượn, v1 = 0,8 m/s Hệ số phụ thuộc cách bố trí chỗ lượn Khi bố trí chỗ lượn thuận chiều dòng nước = 2,5 Khi bố trí chỗ lượn ngược chiều dòng nước = 3 Chọn = 2,5 Qtb 0,037 2 •Diện tích tiết diện ngang của mỗi khe lượn: Fkh 0,046(m ) V1 0,8 •Chiều sâu lớp nước trong mỗi khe lượn Fkh 0,046 Trước khe lượn thứ nhất: H 1 2 0,042 (m) b1 110.10 Fkh 0,046 Trước khe lượn thứ hai: H 2 0,31(m) b2 0,15 Fkh 0,046 Trước khe lượn thứ ba: H 3 0,354(m) b3 0,13 Fkh 0,046 Trước khe lượn thứ tư: H 4 0,42 (m) b4 0,11 ❖ Tính toán bể tiếp xúc: Bể tiếp xúc được thiết kế giống như bể lắng nhưng không có thiết bị gom bùn nhằm thực hiện quá trình tiếp xúc giữa Clo và nước thải sau khi xử lý ở bể lắng đợt II. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 45
46. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Chọn bể tiếp xúc dạng bể lắng ngang để tính toán thiết kế. Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc: W = Q*t= 133,3 *26,25/60 = 58,3 m3 Trong đó: t thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc L 180 t 30 30 26,25 (ph) V *60 0,8*60 L chiều dài mương dẫn từ bể tiếp xúc đến miệng xả, L = 180m. V tốc độ dòng chảy trong mương, V = 0.7-0.8m/s. W 58,3 Diện tích bể tiếp xúc: F 29,2(m2). Hct 2 Trong đó: Hct chiều cao công tác, Hct = 1.5-3m. 2 Chọn diện tích 1 ngăn trong mặt bằng: F1 = L x b = 11,5 x 2,6 = 29,9 m F 29,2 Số ngăn của bể: n 1(ngăn). F1 29,9 a * N 0,05* 2909 Thể tích cặn lắng ở bể tiếp xúc: W 0,15 (m3/ngđ). tx 1000 1000 Trong đó: a tiêu chuẩn bùn lắng, chọn a = 0,05 l/ng.ngđ. Khi xử lý cơ học a= 0,08-0,16 l/ng.ngđ. Xử lý sinh học ở Aroten a = 0,03-0,06 l/ng.ngđ. Xử lý sinh học ở biophin a = 0,05- 0,1 l/ng.ngđ. C *Q 200*800 Dân số tính toán theo chất lơ lửng: N cn 2909 người n 55 Cặn từ bể tiếp xúc được dẫn thẳng đến bể chứa bùn, sau đó qua máy ép bùn để làm ráo cặn. 4.4.8 Bể chứa bùn Lượng bùn tập trung về bể nén bùn gồm: - Bùn từ bể UASB: 0,6 m3/ngđ. Dùng bơm - Bùn từ bể SBR: 31,96 m3 xả ra 1 tuần 1 lần - Bùn từ bể khử trùng: 0,15m3/ngđ 3 Lượng bùn vào bể chứa bùn: Qb = 0,6 + 31,96 + 0,15 = 32,71 m = 266,9 kg 3 Vbể = Qb = 33m Bể chứa bùn xây dựng hình vuông, đáy bể có độ dốc 45 0 để tiện cho việc tháo bùn. Chiều cao dự phòng chọn 0,5m Kích thước bể: a x a x h = 3 * 3 * 4 (m) Nồng độ bùn sau nén: 2% [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 46
47. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Q* H * * g 0,6*7,1*9,81 Công suất của bơm bùn từ bể UASB N 0,059kW 1000* 1000*0,7 3 Trong đó: - Q = Lưu lượng bơm: Q = Qtươi = 0,6 m /h. - H = Cột áp của bơm: H = 7,1 m. - = Khối lượng riêng của chất lỏng, 1000 kg/m3 - g = gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s2 -  = Hiệu suất của bơm,  = 0.7  0.9, chọn  = 0.7. Q * H * * g 7,99*7 *9,81 Công suất của bơm bùn từ bể SBR: N 0,78 kW. 1000* 1000*0,7 Bùn từ bể khử trùng được bơm vào bể nén bùn bằng bơm bùn công suất 0,059kW, 4 ngày bơm 1 lần. Công suất của bơm bùn từ bể chứa bùn lên máy ép bùn: Q * H * * g 8,25 * 8 * 9,81 N 0,93 kW. 1000 * 1000 * 0,7 4.4.9 Máy ép bùn dây đai Thiết bị lọc ép bùn dây đai là một loại thiết bị dùng để khứ nước ra khỏi bùn vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị. Lượng bùn cần ép: 266,9 kg Nồng độ bùn sau bề chứa bùn là 2% Nồng độ bùn sau khi ép 18 % Khối lượng bùn sau khi ép: = 266,9*18/100 = 48kg Thiết bị hoạt động 1 lần/tuần Số giờ hoạt động của thiết bị mỗi lần: 4h. Tải trọng bùn tính trên 1m chiều rộng băng ép chọn bằng 90kg/m.h 266,9kg / ngày Chiều rộng băng ép = 0,74m. 4h / ngày * 90kg / m.h Chọn: 1. thiết bị lọc ép dây đai, bề rộng dây đai 1m. 2. bơm bùn bơm bùn từ bể chứa bùn sang máy ép bùn (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng). [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 47
48. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh CHƯƠNG 5 DỰ TOÁN KINH TẾ CÔNG TRÌNH 5.1 Chi phí đầu tư 5.1.1 Chi phí xây dựng cơ bản Công Kích Đơn Số Đơn giá Thành STT Vật liệu trình thước vị lượng (triệuVND/m3) tiền Mương 1 Tường 20 m2 3,5 70 1 dẫn mương gạch Bể điều hòa kết Bê tông 268,125 m3 1 bể 5 1340,63 hợp hầm cốt thép 2 bơm Bê tông Bể UASB 255,6 m3 2 bể 5 1278 3 cốt thép Bể trung Bê tông 211,25 m3 1 bể 5 1056,25 4 gian cốt thép Bê tông Bể SBR 371,2 m3 2 bể 5 1856 5 cốt thép Máng 1 Bê tông 0,7725 m3 5 38,625 6 trộn máng cốt thép Bể khử Bê tông 59,8 m3 1 bể 5 299 7 trùng cốt thép Bể chứa Bê tông 36 m3 1 bể 5 180 8 bùn cốt thép Phòng 1 Tường điều 25 m2 3,5 87,5 phòng gạch 9 khiển Tổng T1 6171,24 [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 48
49. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh 5.1.2 Chi phí thiết bị Số Thành STT Loại thiết bị Công suất Vật liệu Đơn giá lượng tiền Song chắn rác 1 1 cái Inox 2 2 thô Song chắn rác 2 1000l/m2/phút 1 cái Inox 100 100 tinh Máy ép bùn dây 3 90kg/m.h 1 máy 480 480 đai 4 Bơm chìm 33,4 m3/h 6 bơm 50 300 5 Bơm bùn 0,059 kW 2 bơm 10 20 6 Bơm bùn 0,78 kW 1 bơm 20 20 7 Bơm bùn 0,92 kW 1 bơm 30 30 Bơm định lượng 8 0,01 l/h 2 bơm 20 40 H2SO4 Bơm định lượng 9 1 bơm 15 15 clo Máy thổi khí 10 trong bể điều 2kW 2 máy 15 30 hòa Máy thổi khí 11 11kW 3 máy 15 45 trong bể SBR 0,08 – 0,72 12 Clorator 2 20 40 kg/h 13 Máy đo pH 1 máy 10 10 14 Diffuser 93 đĩa Nhựa 0,15 13,95 Đường ống dẫn 15 37m PVC 0,025 0,925 nước thải  130 Đường ống dẫn 16 5m PVC 0,025 0,125 nước thải  200 Đường ống dẫn 17 8m Inox 0,08 0,64 khí  70 [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 49
50. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh Đường ống dẫn 18 60m Inox 0,05 3 khí  27 Đường ống dẫn 19 16m Inox 0,15 2,4 khí  150 Đường ống dẫn 20 130m Inox 0,06 7,8 khí  50 21 Van 1 chiều 3 van Đồng 1,3 3,9 22 Van 2 chiều 10 van Đồng 0,1 1 23 Cầu thang 10m Inox 1 10 24 Xe chuyên dùng 1 xe 1 1 Tổng T2 1176,74 5.1.3 Chi phí các phụ kiện và chi phí gián tiếp STT Phụ kiện Đơn giá Thành tiền 1 Hệ thống dây điện 2,5% (T1 + T2) 184 Tủ điện điều khiển 2 2,5% (T + T ) 184 tự động 1 2 Chi phí lập và quản 3 5% (T + T ) 367 lý dự án 1 2 4 Chi phí nhân công 10% (T1 + T2) 735 Tổng cộng T3 1.47 Tổng chi phí đầu tư ban đầu: Tđtbđ = T1 + T2 + T3 = 8.818 triệuVND [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 50
51. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh 5.2 Chi phí quản lý vận hành 5.2.1 Chi phí điện năng Thời Công Điện Tên thiết Số gian hoạt năng Đơn giá Thành tiền STT suất bị lượng động tiêu (kW/h) (h) thụ (1000VNĐ) (1000VNĐ) Máy bơm 1 0,5 1 24 0,5 1 0,5 hóa chất Máy thổi 2 khí (bể 2 1 24 5 1 5 điều hòa) Máy thổi 3 11 2 14 36 1 72 khí (SBR) 4 Bơm bùn 0,059 2 1 0,5 1 1 5 Bơm bùn 0,78 1 1 2,25 1 2,25 6 Bơm bùn 0,92 1 4 3 1 3 Bơm nước 7 10 2 24 50 1 100 ra Bóng điện 8 0,03 2 10 0,6 1 1,2 chiếu sáng T4 = 184950 VND 5.2.2 Chi phí hóa chất STT Hóa chất Số lượng/tháng Đơn giá Thành tiền 1000 VNĐ 1000 VNĐ 1 Clo 72 kg 10 720 2 H2SO4 7,2 l 30 216 T5= = 936.000 VND [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 51
52. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh 5.2.3 Chi phí nhân công vận hành Mức Thành tiền Biên chế Số người lượng/tháng (1000 VNĐ) (1000 VNĐ) Kĩ sư 1 3500 3500 Công nhân vận hành 2 1500 3000 T6 = 6.500.000 VND 5.2.4 Chi phí bảo trì bảo dưỡng Chi phí bảo trì bảo dưỡng T6 = 0,5% tổng chi phí đầu tư = 0,05*8.818.000.000 = 440878,65 VND = 36739,8875 VND/tháng Tổng chi phí quản lý vận hành: Tvh = T4 + T5+ T6 = 13021239,89 VND 5.3 Khấu hao tài sản và lãi suất Số tiền vay ngân hàng ban đầu: 8.818.000.000 VND Với lãi suất vay dài hạn 1%/năm, với niên hạn hoạt động của công trình là 20 năm. Số tiền phải chi trả hàng tháng cho ngân hàng: Tls = 9.743.418.000/(20*12) = 40.597.576VND/tháng Thời gian Tiền trả lãi Tiền vay ngân Trả nợ định vận hành suất ngân Trả ngân hàng hàng kỳ dự án hàng (1.000VNĐ) (1.000VNĐ) (1.000VNĐ) (năm) (1.000VNĐ) 1 8.817.573 440.879 88.176 529.054 2 8.376.694 440.879 83.767 524.646 3 7.935.816 440.879 79.358 520.237 4 7.494.937 440.879 74.949 515.828 5 7.054.058 440.879 70.541 511.419 6 6.613.180 440.879 66.132 507.010 7 6.172.301 440.879 61.723 502.602 8 5.731.422 440.879 57.314 498.193 9 5.290.544 440.879 52.905 493.784 [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 52
53. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh 10 4.849.665 440.879 48.497 489.375 11 4.408.787 440.879 44.088 484.967 12 3.967.908 440.879 39.679 480.558 13 3.527.029 440.879 35.270 476.149 14 3.086.151 440.879 30.862 471.740 15 2.645.272 440.879 26.453 467.331 16 2.204.393 440.879 22.044 462.923 17 1.763.515 440.879 17.635 458.514 18 1.322.636 440.879 13.226 454.105 19 881.757 440.879 8.818 449.696 20 440.879 440.879 4.409 445.287 Tổng = 9.743.418 5.4 Giá thành cho 1m3 nước thải T T 13.021.239 40.597.576 T = vh ls 2234 VND/m3 30ngày *Q 30*800 [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 53
54. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 6.1 Kết luận. Nước thải nhà máy bia là một trong những loại nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm, tải trọng COD, BOD, SS cao vượt nhiều lần tiêu chuẩn thải do nhà nước quy định. Trước khi thải vào nguồn tiếp nhận cần xử lý để không gây ô nhiễm môi trường. Công ty nằm gần khu dân cư nên nguồn lao động tại địa phương rất dồi dào, với sự hình thành và hoạt động của công ty giúp giải quyết được việc làm khá nhiều cho người dân trong khu vực. Công ty Bia Sài Gòn-Hoàng Quỳnh được thành lập năm 2004 với 100% vốn đầu tư nước ngoài và nổi tiếng với nhãn hiệu bia Sài Gòn. Công nghệ sản xuất hiện đại và tiên tiến nhất hiện nay trong lĩnh vực lên men bia. Đặc biệt công ty rất quan tâm đến vấn đề sản xuất sạch hơn để tiết kiệm năng lượng và chi phí sản xuất, do vậy nước thải ra không ô nhiễm nghiêm trọng so với các công nghệ cũ hiện nay đặc biệt là chỉ tiêu SS, BOD5, COD Hệ thống xử lý nước thải tập trung của Công ty hiện tại được đầu tư khá tốt và hiện đại, có hệ thống phòng Lab phân tích các chỉ tiêu hàng ngày, nước thải sau xử lý được tái sử dụng để tưới cấy, nuôi cá Mặt bằng của Công ty là khá rộng rất thuận lợi trong sản xuất và xây dựng hệ thống xử lý nước thải. Từ những vấn đề hiện nay của Công ty, báo cáo đã đưa ra các số liệu tại Công ty và hệ thống xử lý nước thải của Công ty. Phương án xử lý nước thải được tính toán thiết kế ở trên dựa theo tính chất nước thải và điều kiện kinh tế, mặt bằng riêng của công ty bia Sài Gòn – Hoàng Quỳnh. Nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn thải loại B theo TCVN 5945:2005. 6.2 Danh mục tài liệu tham khảo. 1. Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân - Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp - Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình - Viện Tài Nguyên Môi Trường, TP.HCM. 2. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga- Giáo Trình Công Nghệ Xử Lý Nước Thải - NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1999. 3 . Giáo Trình Xử Lý Nước Thải – Th.S Lâm Vĩnh Sơn, Khoa môi trường Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM. 4. Trịnh Xuân Lai - Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải - NXB Xây dựng, Hà Nội 2000. 5. Một số tài liệu luận văn, báo cáo tham khảo trên internet. [Báo cáo nhập môn kỹ thuật ngành điện | 54