Đề tài Tìm hiểu tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty bia Hà Nội - Quảng Bình

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ SỞ HẠ TẦNG Công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình trước đây là nhà máy bia rượu Quảng Bình đi vào sản xuất từ đầu năm 1992 công suất sản xuất ban đầu là 1 triệu lít/năm với công nghệ sản xuất bia của Tiệp Khắc mang nhản hiệu bia Sládek. Thời gian đầu khi mới bước vào sản xuất, hoạt động nhà máy gặp phải nhiều khó khăn đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ và thị trường nên sản lượng sản xuất còn rất thấp, mức độ tiêu thụ còn hạn chế. Sau một thời gian hoàn chỉnh công nghệ, ổn định chất lượng sản phẩm, tăng cường khai thác và mở rộng thị trường, đến cuối năm 1993 sản lượng sản xuất của nhà máy không còn đáp ứng đủ cho nhu cầu tiêu thụ của thị trường. Trước thực tế đó, công ty đã từng bước nâng công suất lên 1,5 triệu lít/ năm rồi 5 triệu lít/năm. Sản phẩm chủ yếu là bia hơi, phục vụ cho thị trường trong và ngoại tỉnh. Tuy nhiên thị trượng tiêu thụ ngày càng rộng, nhu cầu tiêu thụ ngày càng nhiều trong khi nhà máy chỉ sản xuất bia hơi phục vụ trong thời gian hè mà nhu cầu tiêu thụ của thị trường quanh năm. Vì vậy công ty đang đầu tư xây dựng một dây chuyền sản xuất bia hiện đại, đồng bộ để xản suất bia chất lượng cao với công suất được nâng từ 5 triệu lít/năm lên 20 triệu lít/năm. Trong đó có 5 triệu lít bia hơi và 15 triệu lít bia chai. Với thương hiệu bia Hà Nội vốn đã rất nổi tiếng trong cả nước, đặc biệt là khu vực phía Bắc. Với dự án nâng cấp công suất của công ty bia sẻ đưa lại nhiều lợi ích về kinh tế xã hội trong tương lai cho khu vực này như nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp, tăng mức nộp ngân sách cho nhà nước, giải quyết công ăn việc làm, tăng thu nhập cho người lao động, gián tiêp tạo ra các công ăn việc làm thông qua các hoạt động dịch vụ, vận tải… Mặt bằng công ty cổ phần bia bao gồm: Nhà hành chính Nhà nấu bia Sládek Phân xưỡng hoàn thiện, chiết chai Nhà nấu bia Khu lên men, lọc bia Kho thành phẩm Nhà đạt máy lạnh, máy nén khí Nhà đặt lò hơi Bể nước sạch Trạm điện Nhà bỏa vệ Nhà xe Kho nguyên liệu Khu đất dự kiến xây dựng hệ thống xử lý nước thải Hồ xử lý nước thải tùy nghi Tổng diện tích mặt bằng là: 22.313m2 . Sơ đồ công nghệ đang lắp đặt bao gồm Hệ thống xay nghiền Máy nghiền malt kiểu lô, công suất 1tấn/giờ. Hệ thống phểu chứa, vít tải, gàu tải. Hệ thống nấu Điều khiển bán tự động. Thể tích dịch lạnh: 7500lít/mẻ. Số mẻ nấu: 12 mẻ/ngày. Hiệu suất thu hồi: 97% Các thiết bị bao gồm: Nồi hơi hóa 2 cái: 4,2 m3 Nồi đường hóa, 2 cái: 9,0 m3 Nồi lọc bã, 2 cái: 11,1 m3 Nồi trung gian, 1 cái: 9,0 m3 Nồi hublon hóa, 2 cái: 12,4 m3 Thùng lắng xoáy, 1 cái: 9,8 m3 Thiết bị làm lạnh nhanh,1 cái: 10,0 m3 Hệ thống CIP nấu, 3 cái: 1,8 m3 Thùng nước lạnh 20C, 1 cái: 28,0 m3 Thùng nước nóng 800C, 1 cái: 28,0 m3 Thùng nước nấu bia, 1 cái: 30.0 m3 Hệ thống tank lên men Điều khiển bán tự động. Số mẻ nấu vào 1 tank: 7 mẻ Thể tích tank lên men: 52.000lít/63.000lít Số lượng tank: 30 tank Thời gian sử dụng cho một chu kỳ lên men bia chai Hà Nội là 20 ngày (lên men 18 ngày, 1 ngày nấu tank, 1 ngày lọc và vệ sinh tank). mổi tháng mổi tank lên men 1,5 chu kỳ. Hệ thống thiết bị sản xuất men Các tank nhân men, tank khuấy rửa men, tank nước lạnh, tank bảo quản men được chế tạo trong nước. Tank nhân men loại 0,05m3: 2 cái Tank nhân men loại 1,5m3: 1 cái Tank nhân men loại 6,0m3: 1 cái Tank bảo quản men loại 4m3: 3 cái Tank bảo quản men loại 1m3: 3 cái Hệ thống đường ống, bơm men, phụ kiện, vật tư được nhập ngoại. Máy lọc bia Máy lọc công suất 10.000lít/giờ, có thiết bị đo độ đục tự động, thiết bị tự động điều chỉnh CO2 Thời gian lọc của 1 tank lên men: 5giờ Hệ thống tank chứa bia thành phẩm Gồm 2 tank x 55.000lít Điều khiển bán tự động Hệ thống CIP cho tank thành phẩm và máy chiết bia Hệ thống chiết bia hơi Sử dụng máy rửa, chiết két được sản xuất trong nước, có công suất 60két/giờ Hệ thống hoàn thiện sản phẩm Chọn hệ thống thiết bị công suất 10.000 chai/giờ. Hệ thống thiết bị bao gồm: Máy rửa chai Máy chiết rót Máy đóng nút (có thiết bị kiểm tra mức và nắp chai tự động) Máy thanh trùng Máy dán nhãn )thiết bị kiểm tra nhãn tự động) Máy in phun hạn sử dụng lên nhãn Máy gắp chai thành phẩm tự động vào két Băng tải chai Băng tải két  Sơ đồ công nghệ sản xuất bia của công ty hiện tại đang lắp đặt với công suất 20 triệu lít/măn bao gồm: Sơ lược quá trình sản xuất Xay nghiền Malt và gạo được loại bỏ tạp chất, sau đó được nghiền nhỏ nhờ hệ thống xử lý nguyên liệu. Nấu Bột gạo và malt lót được đưa vào hồ nồi hoá, bột malt được đưa vào nồi đường hoá qua cân định lượng. Sau đó cháo gạo được bơm vào nồi malt để tiến hành đường hoá. tại đây nhờ emzim có sẳn trong malt chuyển hoá tinh bột và protêin thành đường, axitamin và các chất hoà tan khác. kết thúc quá trình đường hoá hoàn toàn, toàn bộ khối dịch được bơm sang nồi lắng lọc để thu hồi dịch đường trong và loại bỏ bả. Dịch đường trong được đưa vào nồi huoblon hóa để thực hiện quá trình huoblon hóa (đun sôi dịch đường với hoa huoblon) để tạo mùi vị cho bia. Tiếp theo, dịch đường được bm nhanh sang thùng lắng xoáy để tách cặn hoa và những kết tủa tạo thành qua giai đoạn huoblon hóa. Dịch đường đã lắng cặn được làm lạnh nhanh để giảm nhiệt độ xuống 8-100C (nhiệt độ tối ưu để lên men), sục khí vô trùng, gây men và đưa vào các tank lên men. Lên men Quá trình lên men được chia làm 2 giai đoạn: lên men chính và lên men phụ. Giai đoạn đầu của quá trình lên men chính, sự tiêu hao cơ chất diển ra mạnh mẻ. Một lượng lớn đường đường được chuyển hòa thành rượu và CO2, sản phẩm của quá trình này là bia non, đục, có mùi đặc trưng nhưng chưa thích hợp cho việc sử dụng. Thời gian lên men chính là 7 ngày. Giai đoạn tiếp theo, bia non được tiến hành lên men phụ và tàng trữ với nhiệt độ 0-10C. quá trình lên men này diển ra chậm, tiêu hao ít cơ chất, chủ yếu tạo ra hương vị đặc trưng, ổn định, lắng trong và bảo hòa CO2 cho bia. Thời gian lên men phụ từ 10-12 ngày, sản phẩm của quá trình lên men phụ là bia được bảo hòa CO2 có hương thơm đặc trưng và dể chịu nhờ quá trình sinh hóa đặc biệt diển ra ở điều kiện nhiệt độ thấp. Lọc trong bia Sau khi kết thúc quá trình lên men phụ, bia được lọc trong và bảo hòa lại lượng CO2 bị tổn thất Chiết chai và hoàn thiện sản phẩm Bia trong được chiết vào chai, lon sau đó được đưa qua quá trình thanh trùng để tăng thời gian sử dụng cho bia. Nhân lực lao động và chế độ làm việc Công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình với đội ngủ cán bộ công nhân viên có trình độ và kinh nghiệm của hơn 15 năm sản xuất kinh doanh bia trên thị trường, đồng thời có sự hổ trợ của các cán bộ quản lý, chuyên gia kinh tế kỹ thuật của tổng công ty Bia-Rượu-NGK Hà Nội Tổng số cán bộ công nhân viên của công ty bao gồm: 170 người, trong đó: Khối văn phòng: 67 người Ban Giám đốc: 3 người Phòng TV-KT (gồm cả thủ kho): 10 người Phòng thị trường và tiêu thụ sản phẩm: 29 người Phòng kế hoạch, vật tư, XDCB: 3 người Phòng TC-HC: 11 người Phòng KT-CN: 5 người Phòng men-KCS: 6 người Khối sản xuất: 103 người PXCĐ: 23 người PX bia chai: 33 người PX bia hơi: 10 người PX HTSP: 37 người Công ty thực hiện chế độ sản xuất 3 ca/ ngày, 8 giờ/ca Số ngày làm việc trong năm: 300 ngày. Số mẻ nấu trong ngày: 12 mẻ Thể tích mổi mẻ nấu: 7,5 m3 dịch lạnh Hệ thống giao thông vận tải Công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình nằm sát Quốc lộ 1A, gần nhà ga xe lửu, gần sân bay đồng hới, hệ thống giao thông hết sức thuận tiện cho việc lưu thông vận chuyển hàng hóa và giao dịch. Hiện tại công ty có : 3 xe vận tải loại 2,5 tấn 1 xe vận tải loại 1,25 tấn 1 xe vận tải loại 1,0 tấn Khi đầu tư nâng cấp công suất, công ty cần trang bị thêm 3 xe vận tải loại từ 1 đến 1,25 tấn. VẤN ĐỀ CUNG CẤP NGUYÊN, NHIÊN LIỆU Cung cấp điện Nguồn điện cung cấp cho quá trình sản xuất bia của nhà máy được lấy tư lưới điện 22kV nằm trên đường F325. Nhu cầu phụ tải của nhà máy bao gồm: Khu nấu: 160 kW Khu lên men: 40 kW Khu hoàn thiện sản phẩm: 120 kW Khu máy lạnh: 400 kW Khu lò hơi: 50 kW Máy nén khí: 50 kW Hệ thống chiếu sáng: 25 kW Văn phòng và các sinh hoạt khác: 25 kW Tổng công suất: 870 kW Cung cấp hơi Công ty hiện có 2 nồi hơi sử dụng dầu FO: 1 nồi có công suất 1.500 kghơi/giờ. 1 nồi có công suất 750kghơi/giờ. Đầu tư thêm 2 nồi công suất 2.500 kghơi/giờ. Cung cấp lạnh Hiện tại công ty có các máy lạnh với công suất nhỏ: 1 máy CARRIER, công suất 129.000 kcal/h 1 máy HAFNER, công suất 50.000 kcal/h 1 máy MEIS, công suất 20.000 kcal/h Cần đầu tư lên công suất 750.000kcal/h: 3máy x 250.000 kcal/h Cung cấp khí nén Hệ thống máy nén khí của công ty hiện tại có: 1 máy nén khí thường, công suất 0,5 m3/phút 1 máy nén khí sạch, công suất 0,2 m3/phút Cần cấp thêm các máy: 2 máy nén khí sạch, công suất: 1m3/phút 1 máy nén khí thường, công suất: 3m3/phút Cung cấp nguyên liệu Nguyên liệu chính sử dụng cho sản xuất bia của nhà máy được đảm bảo yêu cầu chất lượng: Malt đại mạch, loại 2 hàng: được nhập ngoại từ Uc, Pháp, số lượng: 2.630tấn/năm Gạo tẻ, thu mua trong nước, số lượng 658tấn/năm Hoa huoblon: được nhập ngoại từ Đức: Houblon dạng cao: số lượng: 2.800 kg/năm (theo định mức sản xuất bia Hà Nội) Huoblon dạng viên: số lượng: 6.000 kg/năm (theo định mức sản xuất bia Hà Nội) Men giống: nhập về theo đúng chủng loại đặc trưng của bia Hà Nội Nước được xử lý theo đúng yêu cầu công nghệ. Ngoài ra quá trình sản xuất bia còn sử dụng một số nguyên liệu phụ như: bao bì, đóng gói phải đảm bảo theo định mức yêu cầu kèm theo. CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN Vị trí địa lý Công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình thuộc địa phận tiểu khu 13-phường Bắc Lý-thành phố Đồng Hới-tỉnh Quảng Bình. Bản đồ vị trí công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình Tổng diện tích của công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình là 22313m2 Phía Bắc giáp khu dân cư phường Bắc Lý qua con đường F325 rộng 15m. Phía Tây giáp khu dân cư phường Bắc Lý qua con đường nội vùng rộng 5m. Phía Nam giáp công ty Cầu đường 1 qua con đường nội vùng rộnh 5m. Phía Đông giáp vùng ruộng rau của nhân dân phường Bắc Lý và đường quốc lộ 1A. Công ty cách đường quốc lộ 1A 200m về phía Đông, cách trung tâm thành phố Đồng Hới 4km về phía Bắc. Điều kiện khí hậu Căn cứ vào các số liệu thống kê từ hơn 40 năm gần đây tại các trạm khí tượng thủy văn của khu vực Đồng Hới, đặc điểm khí hậu của khu vực công ty bia như sau Chế độ nhiệt Công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, với 2 mùa chủ yếu là mùa đông (mùa lạnh, từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau) và mùa hè (mùa nóng, từ tháng 4 đến tháng 10), nhiệt độ bình quân hàng năm biến động từ 230C đến 250C. Mùa nóng với nhiệt độ trung bình từ 25-280C, các tháng nóng nhất trong năm là 6, 7, 8 có nhiệt độ trung bình cao trên 280C do ảnh hưỡng của gió phơn Tây Nam khô và nóng. Nhiệt độ cao tuyệt đối nhiều lần đạt trên 400C. Mùa lạnh với nhiệt độ trung bình 200C. thời tiết lạnh nhất vào các tháng 12, 1, 2. nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối 5,50C. Nhiệt độ trung bình tại khu vực Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nhiệt độ(0C) 18,2 18,9 21,4 24,4 27,8 29,2 29,4 28,5 26,7 24,5 21,4 19,7 Nguồn: Báo cáo của Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia Bức xạ mặt trời Số giờ nắng trong năm dao động từ 1700 đến 1800 giờ, tháng có số giờ nắng ít nhất là tháng 2 có số giờ nắng khoảng 64 giờ, tháng có số giờ nắng nhiều nhất là tháng 7 có số giờ nắng khoảng 240 giờ. Tổng bức xạ trung bình năm là 122,72 Kcal/cm2 Số giờ nắng trung bình của khu vực có dự án Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Số giờ nắng 95 64 94 170 243 224 239 186 157 144 92 78 Nguồn: Báo cáo của Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia Chế độ mưa ẩm Tổng lượng mưa trung bình năm của khu vực Đồng Hới là 2261 mm. Mùa mưa thường tập trung trong các tháng 9, 10, 11. Lượng mua và số ngày mưa trong năm tại khu vực Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm Lượng mưa (mm) 54 50 49 54 106 80 80 163 488 644 360 133 2261 Số ngày mưa 10,7 10,0 9,8 7,7 8,5 7,0 9,6 9,6 15,5 17,6 16,5 12,5 135,0 Nguồn: Báo cáo của Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia Độ ẩm không khí trung bình năm tại Đồng Hới là 81%. Giai đoạn từ tháng 9 đến tháng 4 năm sau có độ ảm lớn 86%-92%. Độ ẩm lớn nhất trong tháng 2 và 3. mùa khô có độ ảm khoảng 72%-73%. Những ngày có gió phơn Tây nam thổi mạnh, thời tiết rất khô, nóng, độ ảm xuống rất thấp, có ngày xuống tới 28%. Độ ẩm trung bình tại khu vực Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Độ ẩm (%) 88 85 90 87 79 73 72 76 85 87 88 87 Nguồn: Báo cáo của Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia Lượng bốc hơi nước khá cao, biến động từ 1000 đến 1300mm. lớn nhất vào các tháng 5, 6, 7, 8 vì thời gian này chịu ảnh hưỡng của gió phơn Tây Nam. Lượng bốc hơi nước trung bình trong các tháng Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm Lượng bốc hơi (mm) 62,6 46,4 52,7 71,0 136,1 170,4 201,1 160,6 89,1 19,8 77,3 75,1 1222,3 Nguồn: Báo cáo của Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia Chế độ gió Có 2 mùa gió chính là gió Đông và gió Hè. Gió Đông: từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau. Hướng gió thịnh hành là gió Đông Bắc. Gió Hè: thịnh hành là gió Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 8. Tốc độ gió trung bình và lớn nhất của các tháng Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Trung bình (m/s) 3,2 2,9 2,5 2,4 2,5 2,7 3,1 2,5 2,5 3,2 3,5 3,1 Lớn nhất (m/s) 12 11 12 13 12 12 14 12 16 14 14 13 Nguồn: Báo cáo của Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia Điều kiện địa hình, địa chất Khu vực nhà máy có địa hình khá bàng phẳng, đây là vùng đất cao chưa hề bị ngập lụt. Địa chất khu vực có kết cấu địa tầng khá ổn điịnh, khả năng chịu nén tốt, đẩm bả cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG TẠI KHU VỰC CÔNG TY Hiện trạng môi trường tại khu vực công ty được phân tích ngày 13-15/07/2005 do Trung tâm môi trường công nghiệp-Viện nghiên cứu mỏ và luyện kim tiến hành. Hiện trạng môi trường không khí Hiện trạng môi trường không khí khu vực công ty TT Thông số A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 01 Độ ẩm (%) 53,5 72 68,6 63,6 70,4 70,2 68,6 02 CO (mg/m3) Kph Kph Kph Kph Kph Kph Kph 03 NO (mg/m3) Kph Kph Kph Kph Kph Kph Kph 04 SO2 (mg/m3) Kph Kph Kph Kph Kph Kph kph 05 NO2 (mg/m3) Kph Kph Kph Kph Kph Kph Kph 06 H2S (mg/m3) Kph Kph Kph Kph Kph Kph Kph 07 Bụi (mg/m3) 0,13 0,047 0,022 0,032 0,045 0,021 0,091 08 Tiếng ồn (dBA) 66 69 60 66 69 60 72 Chú thích: kph: không phát hiện A1, A2, …, A7: các vị trí đo (có trên sơ đồ) Hiện trạng môi trường nước Hiện trạng môi trường nước mặt tại khu vực công ty TT Thông số B1 B2 B3 B4 B5 TCVN 01 Màu Hơi đục Hơi đục Hơi đục Không Không Không 02 Mùi Không Hơi hôi Hơi hôi Không Không Không 03 Độ muối (0/00) 2,4 0,2 0,2 0,1 0,1 - 04 pH 11,39 7,83 7,35 7,36 7,40 5,5-9 05 Độ dẩn (mS/cm) 430 461 478 60,1 45,6 =<1750 06 Đô đục (NTU) 99,3 87,4 57,9 5,31 3,47 - 07 DO (mg/l) 1,32 1,39 1,52 3,93 4,06 >=2 08 TDS (mg/l) 2230 215 225 28 22 <1000 09 COD (mg/l) 1200 500 150 30 7 =<100 10 BOD5 (mg/l) 850 320 70 16 4 =<50 Chú thích: B1, B2, …, B5: các vị trí đo (có trên sơ đồ) hiện trạng môi trường nước ngầm quanh khu vực công ty TT Thông số C1 C2 C3 C4 C5 TCVN 01 Màu Không Không Không Không Không Không 02 Mùi Không Không Không Không Không Không 03 Độ muối (0/00) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 - 04 pH 7,2 6,85 6,74 7,03 6,92 6,5-8,5 05 Độ dẩn (mS/cm) 100 35,6 88,6 127 114 - 06 Đô đục (NTU) 19 11 20 13 12 - 07 DO (mg/l) 2,1 1,97 1,65 2,2 2,6 - 08 Fe (mg/l) 0,23 0,31 0,16 0,02 0,02 1-5 09 Mn (mg/l) 0,02 0,05 0,09 0,04 0,2 0,1-0,5 Hiện trạng môi trường sinh thái Ở đây thực vật chủ yếu là các loại cây bụi, tre, bạch đàn, keo, bàng. Chỉ có động vật nuôi thông thường như trâu, bò, lợn, gà, … một số loài cá, tôm nước ngọt ở ao, hồ và một số loài côn trùng. HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Đối với nhà máy bia thì vấn đề môi trường cơ bản nhất là nước thải, tuy nhiên do trước đây nhà máy có công suất nhỏ (5 triệu lít/năm) và hoạt động sản xuất theo mùa (sản xuất bia hơi) nên vẩn chưa xây dựng hệ thống xữ lý nước thải mà chỉ sử dụng hồ tự nhiên sẵn có để xũ lý. Hiện nay nhà máy đang lắp đặt công nghệ mới với công suất lên tới 20 triệu lít/năm tuy nhiên nhà máy vẩn chưa chú trọng đến xữ lý nước thải. NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY KHI CHƯA CÓ DỰ ÁN NÂNG CẤP DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ. Nước thải của nhà máy bia bao gồm nước thải sinh hoạt của công nhân viên chức làm việc trong nhà máy và nước thải từ quá trình sản xuất. Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt do các hoạt động vệ sinh của khoảng 100 cán bộ công nhân viên thải ra. Qua xem xét thực tế, lượng nước thải sinh hoạt của nhà máy ước tính khoảng gần 4m3/ngđ. Thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt được nêu trong bảng 10. thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt của nhà máy bia Chất ô nhiểm Đơn vị Nồng độ SS mg/l 350 BOD5 mg/l 110 COD mg/l 250 N tổng mg/l 4 P tổng mg/l 4 Tổng coliform MPN/1000ml 100-400 Theo tài liệu của tổ chức y tế Thế Giới Lượng nước thải này chủ đều được xữ lý bàng bể tự hoại ba ngăn rồi cho thấm vào đất. Nước thải sản xuất Sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp sinh ra lượng nước thải lớn, nồng độ chất bẩn cao đòi hỏi cần phải có phương pháp xữ lý triệt để. Truy nhiên trước đây do công nghệ sản xuất củ, vốn đầu tư ít, công suất nhỏ (1 triệu lít/năm) nên nhà máy không đầu tư xây dựng hệ thống xữ lý mà chỉ dùng hồ xữ lý sinh học tùy nghi có sẵn trong khuôn viên của nhà máy, với tổng diện tích của hồ là 72000m2. Khi mới xây dựng lượng nước thải của nhà máy lúc hoạt động với công suất tối đa là 100m3/ngđ, với thành phần các chất ô nhiểm như sau: thải lượng các chất ô nhiểm trong nước thải sản xuất của nhà máy TT Thông số Đơn vị Nồng độ 01 pH 7,22 02 SS mg/l 192 03 BOD5 mg/l 105 04 COD mg/l 168 Nguồn : báo cáo ĐTM nhà máy bia Quảng Bình (tháng 11/1997) Nước thải của nhà máy bia thải ra từ các công đoạn sản xuất bia hơi sẻ được dẩn vào hệ thống cống dẩn nước thải của nhà máy, rồi đưa đến hố thu tập trung trước khi thải vào hồ sinh học để tự xử lý. Nước thải sau khi qua hồ xữ lý theo báo cáo ĐTM nhà máy bia Quảng Bình (tháng 11/1997) lượng chất bẩn còn lại là: thải lượng chất bẩn sau khi qua hồ xữ lý sinh học TT Thông số Đơn vị Nồng độ TCVN (B) 01 pH 6,42 5,5-9 02 SS mg/l 70 =<100 03 BOD5 mg/l 58 =<50 04 COD mg/l 104 =<100 Nguồn : báo cáo ĐTM nhà máy bia Quảng Bình (tháng 11/1997) Sơ đồ xữ lý nước sản xuất củ: Nhận xét Về mặt công nghệ, đây là phương pháp xử lý khá lạc hậu, khó có khả năng xử lý các nguồn nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao như nước thải của nhà máy bia. Mặt khác đây chỉ là sơ đồ trước đây, trên thực tế hiện nay hồ không đủ khả năng xử lý vì vậy các bờ ngăn giữa các hồ đã không còn nũa, hiện nay chỉ còn một hồ chung duy nhất. Chính vì chỉ sử dụng hồ sinh học để xử lý nước thải của nhà máy nên thường gây ra mùi hôi rất khó chịu, làm ảnh hưỡng đến đời sống của người dân sống quanh vùng nhà máy. NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY SAU KHI LẮP ĐẶT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MỚI Nước thải sinh hoạt Theo nhu cầu cấp nước cho sinh hoạt khi nhà máy đi vào sản xuất ổn định, trung bình mổi người sử dụng 30 lít/ngày, chủ yếu phục vụ cho sinh hoạt cá nhân của 170 cán bộ công nhân viên. Như vậy lượng nước thải sinh hoạt của nhà máy thải ra ttrong một ngày là 5,1m3/ngđ, với tải lượng chất bẩn có trong nước thải là: thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt của nhà máy bia Chất ô nhiểm Đơn vị Nồng độ SS mg/l 220 BOD5 mg/l 220 COD mg/l 500 N tổng mg/l 40 P tổng mg/l 8 Tổng coliform MPN/1000ml 100-400 Theo tài liệu của tổ chức y tế Thế Giới Lượng nước thải này chủ đều được xữ lý bàng bể tự hoại ba ngăn rồi cho thấm vào đất. Nước thải sản xuất Hiện nay nhà máy bia Quảng Bình đã được cổ phần hóa và chuyển thành công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình nâng cấp công nghệ, công suất sản xuất bia từ 5 triệu lít/năm lên 20 triệu lít/ năm. Với công suất sản xuất như vậy sẻ sinh ra một lượng nước thải rất lớn làm ảnh hưỡng đến môi trường, đến sức khỏe, đến đời sống của nhân dân lân cận nhà máy bia, đặc biệt sẻ làm ô nhiểm trầm trọng nguồn nước mặt của khu vực này. Tuy nhiên dù công nghệ sản xuất lắp đặt tương đối hoàn chỉnh nhưng nhà máy vẩn chưa chú trọng việc bảo vệ môi trường, chưa tiến hành xây dựng hệ thống xữ lý nước thải phù hợp. Một khi việc lắp đặt hoàn chỉnh công nghệ và đi vào hoạt động thì đây sẻ là nguồn ô nhiểm rất lớn trong khi hồ sinh học chỉ xữ lý sơ bộ đối với các loại nước thải có hàm lượng chất bản thấp. Nhu vậy công ty đã không tuân thủ việc bảo vệ môi trường theo tiêu chuẩn môi trường Việt Nam đối với một cơ sở sản xuất công nghiệp.  Theo tính toán sơ bộ bản đánh giá tác động môi trường của công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình thì lượng nước thải và tải lượng chất thải dự tính của công ty là: thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải sản xuất bia Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị TCVN (B) Lưu lượng m3/ngđ 500 500-5000 Nhiệt độ 0C 29 pH 12 5,5-9 BOD5 mg/l 1500 50 COD mg/l 2200 100 SS mg/l 500 100 Nguồn: báo cáo ĐTM dụ án đầu tư đổi mới thiết bị công nghệ, nâng công suất nhà máy bia thuộc công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình từ 5 triệu lít/năm lên 20 triệu lít/năm Nước thải sản xuất chủ yếu phát sinh từ các nguồn: Nước thải từ xưỡng lên men,nấu bia, lọc bia. Nước thải từ rửa chai, đóng chai thành phẩm. Nước thải từ các phòng thí nghiệm. Nước thải từ công việc vệ sinh các nồi nấu. Nước thải từ vệ sinh nhà xưỡng. Nước thải từ công đoan thanh trùng Nước ngưng tụ. Nước thải này rất giàu chất hữu cơ, giàu chất dinh dưỡng dể bị phân hủy gây ra mùi hôi thối khó chịu và đay cũng là môi trường dể sinh ra các loại vi trùng gây bênh. Đặc biệt loại nước thải này có độ kiềm khá cao mà nguyên nhân chủ yếu là do quá trình rửa chai phải sử dụng xút để rửa. Vì vậy nước thải của quá trình rửa chai trước khi thải ra cống chung của nhà máy phải được trung hòa để không ảnh hưỡng đến các công đoạn xử lý tiếp theo.  Sơ đồ phát sinh nước thải trong các công đoạn chính: Với một lượng nước thải dự tính thải trong một ngày khoảng 500m3/ngđ khi công ty hoạt động hết công suất thì sẻ gây ra sự quá tải đối với hồ sinh học và với hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao sẻ gây ô nhiểm trầm trọng cho các nguồn nước trong khu vực, cũng như sẻ gây ra mùi hôi rất khó chịu đối với người dân ở quanh đây. Là nguyên nhân gây ra các bệnh về đường hô hấp, các bệnh về đường ruột đối với người cũng như đối với các loại động vật. Từ các số liệu trên cho ta thấy rằng cần phải đặt vấn đề quan tâm hàng đầu của nhà máy bia lúc này là vấn đề xữ lý nước thải sản xuất. Nước mưa chảy tràn Vào mùa mưa, nước mưa chảy tràn qua khu vực công ty sẻ cuốn theo đất , cát, dầu mở củng là một nguồn gây ô nhiểm cho ngồn nớc mặt trong khu vực, tuy nhiên do mức độ ô nhiểm không cao nên lượng nước mưa này sẻ được thoát theo hệ thống cống riêng dẩn ra hệ thống cống của thành phố. Nhận xét Với công nghệ sản xuất bia hiện đại đang được lắp đặt, công ty bia Hà Nội-Quảng Bình theo dự báo sẻ là một cơ sở sản xuất đạt hiệu quả kinh tế cao và có nhiều đóng góp cho ngân sách của tỉnh Quảng Bình. Tuy nhiên công ty lại chưa chú trọng quan tâm đến vấn đề xử lý nước thải sản xuất của công ty. Đây là vấn đề cần được các cấp quản lý quan tâm để đảm bảo cho môi trường được tốt hơn và tránh được các hậu quả về sau. CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG KHÁC MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Khí thải Trong công nghệ sản xuất bia không sinh ra khí thải, khí thải chỉ sinh ra từ quá trình đốt chấy nhiên liệu của máy phát điện dự phòng, của nồi hơi, của các phương tiện vận chuyển. Hiện tại công ty có đề xuất một số phương pháp xữ lý khí thải như: sử dụng dầu FO có hàm lượng lưu huỳnh thấp, sử dụng tháp hấp thụ, sử dụng kiềm pha loảng, nâng cao ống khói, mà chủ yếu là khí thải từ việc đốt dầu FO để đun nồi hơi. Mặc dù có đề xuất các phương án xữ lý nhưng công ty chỉ chọn phương án nâng cao ống khói để giải quyết vấn đề khí thải. Đối với khí thải của máy phát điện dự phòng: máy phát điện dự phòng chỉ sử dung trong trường hợp có sự cố về nguồn điện, con bình thường không hoạt động, do đó nguồn khí thải này không liên tục, chỉ mang tính tạm thời nên mức độ tác động và ảnh hưởng tới môi trường không khí trong khu vức không đáng kể. Bụi Nguồn gây ô nhiểm không khí do bụi chủ yếu sinh ra trong quá trình xữ lý sơ bộ (làm sạch, nghiền), quá trình xay nguyên liệu trước khi đưa vào nấu bia. Thới gian hoạt động của máy xay nghiền là rất ít, vì vậy khả năng gây ô nhiểm bụi ở đây là không liên tục. Mạt khác nó chỉ tác động trong phạm vi phàng xay, gây ảnh hưỡng đến công nhân vận hành chỉ trong thời gian hoạt động. Do đó để không làm ảnh hưỡng đến môi trường xung quanh, khi chế biến có thể dùng bạt để che chắn, không cho bụi ra ngoài, đối với công nhân thì trang bị đầy đủ trang bị bảo hộ lao động. Tiếng ồn Nguồn ồn trong phân xưỡng sản xuất bia chủ yếu là từ máy nghiền, máy đóng thùng, băng chuyền đóng chai, máy nén khí , tháp làm nguội, …vì vây cần áp dụng các biện pháp chống ồn như: Tra dầu thường xuyên cho máy móc. Thay thế những bộ phận bị hỏng hóc. Trang bị bảo hộ lao động phù hợp cho công nhân vận hành. Trồng cây xanh xung quanh khuôn viên nhà máy. CHẤT THẢI RẮN CTR sinh hoạt Rác thải sinh hoạt được thu gom triệt để vào thùng rác bằng nhựa và đước vận chuyển đến bải chôn lấp của thành phố. CTR sản xuất CTR khó phân hủy: bao gồm vỏ thùng bị bể vỡ, két nhựa, bao bì, thùng giấy…tuy nhiên lượng rác này không lớn nên có thể tái chế. CTR dể phân hủy: bao gồm bã malt, cặn men bia, … sẻ được thu gom hăng ngày và bán cho các xí nghiệp chế biến thức ăn gia súc hoặc các cơ sở chăn nuôi. CÔNG TÁC AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ PHÒNG CHỐNG SỰ CỐ Để đảm bảo trong an toàn lao động và phòng chống sự cố thì công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình đã áp dụng một số biện pháp: Tuân thủ các nguyên tắc an toàn lao động tại nơi sản xuất quy định. Giáo dục ý thức về vệ sinh môi trường, vệ sinh công nghiệp và an toàn lao động cho cán bộ công nhân viên. Cài đặt các hệ thống biển báo tại các vị trí cần thiết Khám định kỳ cho cán bộ công nhân viên, có chế độ bồi dưỡng cho các công nhân làm việc tại các khu vực có khả năng gây ảnh hưỡng sức khỏe cao. Đinh kỳ kiểm tra , bảo dưỡng máy móc thiết bị. CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ VÀ QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG Các biện pháp quản lý môi trường Để đảm bảo hoạt động lâu dài của nhà máy, đảm bảo an toàn về sức khỏe của người dân, an toàn môi trường khu vực thì công ty đã có chương trình giám sát môi trường. Trong đố đặc biệt chú trọng các vấn đề: Quản lý các yếu tố ô nhiểm nguồn nước: BOD, COD, SS, Nitơ, Photpho,… Quản lý các yếu tố gây ô nhiểm không khí: bụi, tiếng ồn, khí thải,… Quản lý chất thải rắn Quản lý vệ sinh môi trường công nghiệp: phòng chống cháy nổ, tai nạn lao động, … Các biện pháp quan trắc môi trường Kế hoạch quan trắc môi trương của công ty được thống kê trong bảng 16 Kế hoạch và chương trình giám sát môi trường TT Đối tượng Vị trí Số điểm Các thông số Tần suất (tháng/lần) 01 Môi trường không khí Trong và ngoài khu vực công ty 4 CO, CO2, NOx, nhiệt độ,… 6 02 Bụi Trong và ngoài khu vực công ty 5 Bụi lơ lửng 6 03 Tiếng ồn Trong và ngoài khu vực công ty 5 Độ ồn 6 04 Môi trường nước Mước mặt, nước ngầm 3 BOD, COD, SS, pH, … 6 THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Lưu lượng nước thải Công ty cổ phần bia Hà Nội – Quảng Bình với công suất sản xuất bia hàng năm là 20 triệu lít/năm, trong đó 15 triệu lít bia chai và 5 triệu lít bia hơi. Hiện tại công ty đang tiến hành lắp đặt công nghệ sản xuất mới, vì vậy các số liệu thực tế về chất lượng nước thải sản xuất của nhà máy chưa thể xác định chính xác được mà chỉ lấy các số liệu lý thuyết dựa trên bảng tiêu chuẩn của tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và dựa vào thực tế nước thải sản xuất của một số nhà máy bia. Dựa vào công suất sản xuất và công nghệ sản xuất của công ty ta có bảng tra như sau: hệ số thải Hệ số thải theo WHO Tải trọng nước thải (m3/m3bia) BOD5 (kg/m3bia) SS (kg/m3bia) 11 18,8 7,3 lượng chất bẩn sinh ra mổi ngày Công suất sản xuất (m3/ngđ) Lượng BOD5 thải ra mổi ngày kgBOD/ngđ) Lượng SS sinh ra mổi ngày (kgSS/ngđ) 55 1030 400 Với lưu lượng sản xuất: Ta có: lưu lượng sản xuất bia của công ty Lưu lượng sản xuất tính theo Đơn vị Giá trị Năm m3/năm 20000 Ngày m3/ngày 54,8 Ca m3/ca 6,85 Từ bảng 1 và 2 ta tính được lưu lượng nước thải: Trong đó: Qngđ : lưu lượng nước thải sản xuất, (m3/ngđ) QSXng : công suất sản xuất bia tính theo ngày, QSXng = 54,8 (m3/ngđ) N : tải trọng nước thải, N = 11 (m3nước thải/m3 bia) Nhu cầu oxy hoá sinh học của nước thải: Trong đó: NBOD : tải trọng BOD5, NBOD = 18,8 (kgBOD/m3bia) Nhu cầu oxy hoá hoá học của nước thải COD = 2200 (mg/l) Nồng độ chất rắn lơ lửng trong nước thải: Trong đó: NSS : tải trọng SS, NSS = 7,3 (kgSS/m3bia) thống kê các số liệu tính toán Thông số Đơn vị Giá trị Qngđđ (m3/ng) 600 pH 10 SS (mg/l) 664 BOD5 (mg/l) 1709 COD (mg/l) 2200 phân bố lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày Giờ trong ngày %Q Q, m3/h 1 2,9 17,2 2 2,9 17,2 3 2,4 14,3 4 2,4 14,3 5 2,9 17,2 6 3,0 18,4 7 5,7 34,4 8 8,1 48,8 9 7,1 43,0 10 6,7 40,2 11 4,3 25,8 12 4,0 24,4 13 2,9 17,2 14 2,9 17,2 15 3,3 20,1 16 7,1 43,0 17 5,7 34,4 18 4,5 27,0 19 4,8 28,7 20 4,2 25,2 21 3,8 23,0 22 3,3 20,1 23 2,9 17,2 24 2,4 14,3 Tổng 100 600 giá trị lưu lượng giới hạn theo giờ Lưu lượng Đơn vị Giá trị Qmaxh m3/h 48,5 Qminh m3/h 14,3 Qtbh m3/h 25,0 giá trị giới hạn theo giây Lưu lượng Đơn vị Giá trị Qmaxs l/s 13,49 Qmins l/s 3,97 Qtbs l/s 6,94 Mức độ làm sạch cần thiết của nước thải Hiện tại thành phố Đồng Hới chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung mà công ty lại nằm trong khu vực dân cư, nước thải được đổ vào cống thải chung của thành phố. Vì vậy nước thải sản xuất của công ty cổ phần bia Hà Nội – Quảng Bình sau khi xử lý cần đạt tiêu chuẩn loại B TCVN 5945 – 1995 trước khi thải vào môi trường tiếp nhận (cống thải thành phố). TCVN 5945 – 1995 (nước thải công nghiệp tiêu chuẩn thải) TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn TCVN A B C 1 pH 6 – 9 5.5 – 9 5 – 9 2 BOD5 mg/l 20 50 100 3 COD mg/l 50 100 400 4 SS mg/l 50 100 200 5 TP mg/l 4 6 8 6 TN mg/l 30 60 60 7 Coliform MNP/100ml 5000 1000 – Hiệu suất xử lý BOD5 Trong đó: LA : nồng độ BOD5 của nước thải trước khi xử lý, LA = 1709 (mg/l) LC : nồng độ BOD5 của nước thải cần đạt được sau xử lý, LC = 50 (mg/l) Hiệu suất xử lý SS Trong đó: CA : nồng độ chất rắn lơ lửng của nước thải trước khi xử lý, CA = 664 (mg/l) CC : nồng độ chất rắn lơ lửng của nước thải cần đạt được sau xử lý, CC = 100 (mg/l) LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Lựa chọn phương án xử lý Các thông số liên quan các thông số liên quan đến lựa chọn phương án xử lý Thông số Đơn vị Giá trị Qngđđ (m3/ngđ) 600 pH 10 SS (mg/l) 664 BOD5 (mg/l) 1709 COD (mg/l) 2200 Phương án xử lý Nước thải sản xuất bia có đặc trưng là nồng độ chất bản cao, có tính kiềm, chứa nhiều chất hưu cơ dể phân huỷ. Với nước thải sản xuất có nồng độ chất bẩn cao như vậy thì ta cần xử lý bằng biện pháp sinh học kết hợp cả kị khí lẩn hiếu khí hoặc xử lý sinh học hai bậc. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý Phương án I: xử lý nước thải kết hợp kị khí và hiếu khí Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phương án I Phương án II: xử lý sinh học hai bậc Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phương án II TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ, PHƯƠNG ÁN I Song chắn rác Nhiệm vụ song chắn rác Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ, mục đích của quá trình này là khử các tạp chất thô (giẻ, rác, lá cây, … ) có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành xử lý nước thải như làm tắc bơm, tăc đường ống hoặc kênh dẩn… Đây là bước quan trọng bảo đảm an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống. Tính toán kích thước song chắn rác Nước thải sau khi qua ngăn tiếp nhận sẻ được dẩn tới song chắn rác bằng mương dẩn. Do lưu lượng nước thải nhỏ nên ta chỉ sử dụng một song chắn rác với việc cào rác tiến hành bằng thủ công. các thông số thủy lực mương dẩn nước thải Thông số Qmaxs (l/s) Qtbs (l/s) Qmins (l/s) 13,55 6,98 3,98 Bm (m) 0,3 0,3 0,3 Độ dốc i 0,001 0,001 0,001 V (m/s) 0,38 0,3 0,27 H (m) 0,12 0,09 0,06 Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy của mương dẩn ứng với Qmax H1 = Hmax = 0,12 m Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức: Trong đó: n : số khe hở Qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 0,01355 m3/s Vmax : vận tốc nước chảy qua song chắn rác, Vmax = 0,38 m/s l : khoảng cách giửa các khe hở, l = 16mm = 0,016 m k : hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy, k = 1,05 Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức: Bs = s(n – 1) + (l ´ n) = 0,008(20 – 1) + (0,016 ´ 20) = 0,5 m Trong đó: s : bề dày của thanh song, s = 0,008 m Tổn thất áp lực qua song chắn rác: Trong đó: Vmax : vận tốc của nước thải trước song chắn ứng với Qmax, Vmax = 0,38 m/s K1 : hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng rác, K1 = 3 x : hệ số sức cản cục bộ, b : hệ số phụ thuộc vào tiết diện thanh song, lấy theo bảng 3-7 sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp (Lâm Minh Triết), lấy b = 1,83 a : góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, a = 600 Chiều dài phần mở rộng của song chắn: Trong đó: Bs : chiều rộng của song chắn rác, Bs = 0,5 m Bm : chiều rộng của mương dẩn, Bm = 0,3 m : góc nghiêng phần mở rộng, j = 200 Chiều dài xây dựng song chắn rác: L = 2 ´ L1 + L2 = 2 ´ 0,275 + 1 = 1,55 m Trong đó: L2 : chiều dài phần công tác song chắn rác, L2 = 1 m Chiều sâu xây dựng của song chắn rác: H = H1 + hs + 0,3 = 0,12 + 0,014 + 0,3 = 0,434 m Trong đó: hs : tổn thất áp lực qua song chắn rác, hs = 0,014 m Hiệu suất khử SS đạt 5%, vậy SS ra khỏi song chắn rác là: SSr = SSv ´ (100% - 5%) = 664 ´ (100% - 5%) = 630 mg/l nồng độ chất bẩn ra khỏi song chắn rác Chỉ số Đơn vị Giá trị Dòng ra Dòng vào BOD5 mg/l 1709 1709 COD mg/l 2200 2200 SS mg/l 664 630 Cấu tạo song chắn rác các thông số kĩ thuật song chắn rác Thông số Đơn vị Giá trị B m 0,5 L m 1,55 H m 0,434 cấu tạo song chắn rác Bể điều hoà lưu lượng Nhiệm vụ bể điều hoà Nước thải công nghiệp được thải ra với lưu lượng thường biến đổi theo giờ, thời vụ sản xuất, mùa (mưa, nắng). Trong khi đó các hệ thống sinh học phải được cung cấp nước thải đều đặn về thể tích cũng như về các chất cần xử lý 24/24 giờ. Do đó sự hiện diện của một bể điều hoà là hết sức cần thiết. Bể điều hoà lưu lượng được dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra, giảm được kích thước các công trình sinh học sau đó và nâng cao hiệ suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Tính toán kích thước bể điều hoà Để xác định thể tích bể điều hoà ta dựa vào lưu lượng thải theo giờ Qh, thể tích tích tuỷ vào Vv và thể tích tích luỷ bơm đi Vb, lập bảng thể tích tích luỷ cho mổi giờ trong ngày. Thể tích tích luỷ theo giờ. Giờ %Q Qh (m3/h) Vv (m3) Vb (m3) Hiệu số thể tích (m3) 1 2,9 17,2 17,2 25,1 7,9 2 2,9 17,2 34,4 50,2 15,8 3 2,4 14,3 48,8 75,3 26,6 4 2,4 14,3 63,1 100,5 37,3 5 2,9 17,2 80,3 125,6 45,2 6 3,0 18,4 98,7 150,7 52,0 7 5,7 34,4 133,1 175,8 42,7 8 8,1 48,8 181,9 200,9 19,0 9 7,1 43,0 224,9 226,0 1,1 10 6,7 40,2 265,1 251,1 -13,9 11 4,3 25,8 290,9 276,3 -14,6 12 4,0 24,4 315,3 301,4 -13,9 13 2,9 17,2 332,5 326,5 -6,0 14 2,9 17,2 349,7 351,6 1,9 15 3,3 20,1 369,8 376,7 6,9 16 7,1 43,0 412,8 401,8 -11,0 17 5,7 34,4 447,2 426,9 -20,3 18 4,5 27,0 474,2 452,1 -22,2 19 4,8 28,7 502,9 477,2 -25,7 20 4,2 25,2 528,2 502,3 -25,9 21 3,8 23,0 551,1 527,4 -23,7 22 3,3 20,1 571,2 552,5 -18,7 23 2,9 17,2 588,4 577,6 -10,8 24 2,4 14,3 600 600 0,0 Tổng 100 600 Thể tích lý thuyết bể điều hoà bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích luỷ: Vđh(lt) = Vmax – Vmin = 52 – (-25,9) = 77,9 m3 Trong đó: Vđh(lt) : thể tích lý thuyết của bể điều hoà, m3 Vmax : hiệu số thể tích tích luỷ lớn nhất, Vmax = 52 m3 Vmin : hiệu số thể tích tích luỷ nhỏ nhất, Vmin = -25,9 m3 Thể tích thực tế bể điều hoà: Vđh(tt) = 1,2 ´ Vđh(lt) = 1,2 ´ 77,9 = 93,4 m3 Thời gan lưu nước trong bể: Bể điều hoà có hình dạng chử nhật, chọn chiều cao công tác của bể Hct = 3 m, chiều cao phần bảo vệ hbv = 0,4 m, vậy chiều cao xây dựng bể điều hoà: H = Hct + hbv = 3 + 0,4 = 3,4 m Diện tích bể: Bể điều hoà thiết kế với hệ thống khuấy trộn kiểu thổi khí, thiết bị sục khí làm bằng các ống đục lổ dl = 5mm bố trí mặt dưới ống, cách đáy 6¸10cm (theo điều 6.4.3. trong 20 TCN-51-84). Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn: qkhí = R ´ Vđh(tt) = 0,012 ´ 93,4 = 1,12 m3/phút = 67,3 m3/giờ = 18,7 l/s Trong đó: R : tốc độ khí nén, R = 10¸15 l/m3.phút, theo bảng 9-7 sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp (Lâm Minh Triết), chọn R = 12 l/m3.phút = 0,012 m3/m3.phút Vđh(tt) : thể tích thực tế bể điều hoà, Vđh(tt) = 93,4 m3. Bể điều hòa khuấy trộn bằng khí nén sử dụng ống đục lổ, bố trí theo dạng lưới. Lưu lượng khí qua mổi lổ từ 28 – 133 l/phút.lổ, hiệu suất chuyển hoá ôxy từ 22 – 29%. Chọn lưu lượng khí l = 40 l/phút.lổ, hiệu suất chuyển hoá oxy j = 26%. Số lổ khuếch tán khí: Lưu lượng khí qua mổi lổ khuếch tán thực tế: Chọn số lổ theo chiều dài bể nl = 6 lổ, số lổ theo chiều rộng bể nr = 5 lổ, như vậy khoảng cách giữa các lổ theo chiều dài là: Trong đó: L : chiều dài bể điều hoà, L = 6 m. Khoảng cách giữa các lổ theo chiều rộng bể: Trong đó: B : chiều rộng bể điều hoà, B = 5,2 m. Với lưu lượng qkhí = 18,7 l/s, chọn vận tốc khí trong ống chính nằm trong khoảng 6 – 9 m/s, vậy đường kính ống chính nằm trong khoảng 51 – 63mm, chọn đường kính ống D = 63mm, kiểm tra lại vận tốc trong ống: Vận tốc trong ống nhánh chọn trong khoảng 9 – 15 m/s, vậy đường khính ống nhánh nằm trong khoảng từ 20 – 27 mm, chọn đường kính ống nhánh d = 27 mm, vnh = 8 m/s. thông số kỹ thuật bể điều hoà lưu lượng Thông số Đơn vị Giá trị Vđh(lt) m3 77,9 Vđh(tt) m3 93,4 t Giờ 3,7 F m2 31 H m 3,4 Hct m 3 hbv m 0,4 B m 5,2 L m 6 thông số kỹ thuật về cấp khí cho bể điều hoà lưu lượng Thông số Đơn vị Giá trị qkhi m3/phút 1,12 n Lổ 8 ltt Lít/phút 37,3 v m/s 6 D m 0,063 qnh m3/s 0,005 vnh m/s 8 Dnh m 0,027 Nước thải sau khi ra khỏi bể điều hoà sẻ có lưu lượng không đổi theo thời gian: Q = 25 lít/s Hiệu suất khử BOD5 và COD đạt 25%, nồng độ các chất ra khỏi bể điều hoà còn lại là: BOD5(ra) = BOD5(v) ´ (100% - 25%) = 1709 ´ (100% - 25%) = 1282 mg/l COD(ra) = COD(v) ´ (100% - 25%) = 2200 ´ (100% - 25%) = 1650 mg/l nồng độ các chất vào và ra khỏi bể điều hoà Chỉ số Đơn vị Giá trị Dòng vào Dòng ra BOD5 mg/l 1709 1282 COD mg/l 2200 1650 SS mg/l 630 630 Đồ thị phân bố lưu lượng trước khi vào bể điều hoà và sau khi ra khỏi bể điều hoà. Tính toán công suất máy nén khí Lưu lượng không khí cần thiết lý thuyết: qkhí = 18,7 l/s = 0,0187 m3/s Lưu lượng không khí yêu cầu với hiệu quả vận chuyển 8%: Lượng không khí thiết kế để chọn máy nén khí: qtk = qy ´ 2 = 0,234 ´ 2 = 0,468 m3/s Ap lực của hệ thống nén khí: Hk = hd + hc + hf + Hct = 0,1 + 0,3 + 0,5 + 3 = 3,9 m Trong đó: hd : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống, hd = 0,1 m hc : tổn thất cục bộ, hc = 1,3 m hf : tổn thất qua thiết bị phân phối, hf = 0,5 m Ap lực không khí tính theo đơn vị at: Công suất máy nén khí: Trong đó: h : hiệu suất máy nén khí, h = 80% Chọn 2 máy nén khí, một máy hoạt động và một máy dự phòng. Cấu tạo bể điều hoà Cấu tạo bể điều hoà Bể UASB Cơ sở chọn phương án Xử lý sinh học bằng vi sinh vật yếm khí là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước thải trong môi trường không có oxy. Quy trình này được áp dụng để xử lý ổn định cặn và xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ BOD, COD cao (³ 500 mg/l) áp dụng quy trình xử lý hai bậc, bậc một xử lý yếm khí, bậc hai xử lý hiếu khí. Tính toán thiết kế bể UASB các thông số thiết kế bể UASB Chỉ số Đơn vị Giá trị Lưu lượng m3/ngđ 600 BOD5 mg/l 1282 COD mg/l 1650 SS mg/l 630 Yêu cầu sau bể UASB: CODr £ 500 mg/l để đưa qua quy trình xử lý hiếu khí tiếp theo, chọn CODr = 450 mg/l. Hiệu quả làm sạch cần đạt của bể UASB: Trong đó: CODv : nồng độ COD dẩn vào bể UASB, CODv = 1650 mg/l. CODr : nồng độ COD dẩn ra khỏi bể UASB, CODr = 450mg/l. Lượng COD cần khử 1 ngày: Tải trọng khử COD hàng ngày (lấy theo bảng 12-1 sách Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải TS. Trịnh Xuân Lai): a = 8 kgCOD/m3.ngày Dung tích phần xử lý yếm khí: Tốc độ nước đi lên trong bể: chọn v = 0,8 m/h Diện tích mặt bằng bể cần thiết: Trong đó: Qtbh : lưu lượng nước thải dẩn vào bể UASB tính theo giờ, Qtbh = 25 m3/h. v : vận tốc đi lên của nước trong bể, v = 0,8 m/s Chiều cao phần xử lý yếm khí: Chọn chiều cao vùng lắng: H2 = 1,2 m Chọn chiều cao phần dự trữ: H3 = 0,3 m. Chiều cao xây dựng bể UASB: H = H1 + H2 + H3 = 2,9 + 1,2 + 0,3 = 4,4 m Thể tích toàn bộ bể UASB: Vt = H ´ F = 4,4 ´ 31,4 = 138 m3 Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể: Kích thước bể UASB: ta có diện tích mặt bằng bể F = 31,4 m2, chọn chiều dài của bể L = 6 m vậy chiều rộng của bể B = 5,2 m. Tính toán phần máng lắng cặn: chọn góc nghiêng của máng lắng nghiêng một góc a = 500 so với tường của bể UASB Bể được chia làm 2 ngăn lắng, chiều rộng mỗi máng: Chiều cao phần máng lắng: Kiểm tra chiều cao ngăn lắng: tỷ số giửa chiều cao máng lắng so với chiều cao xây dựng bể phải ³ 30% Như vậy chiều cao phần máng lắng đảm bảo chiều cao thiết kế. Kiểm tra thời gian lưu nước trong ngăn lắng, thời gian lưu nước trong ngăn lắng phải đảm bảo 1giờ Kiểm tra thời gian lưu: Trong đó: tl : thời gian lưu nước trong ngăn lắng, (giờ) Vl : thể tích ngăn lắng, Vl = F ´ (H1 + H3) Qgiờ : lưu lượng nước thải theo giờ, Qgiờ = 25 m3/h F : diện tích mặt bằng bể, F = 31,4 m2 HL : chiều cao ngăn lắng, HL = 1,6 m H3 : chiều cao phần bảo vệ, H3 = 0,3 m Như vậy thời gian lắng trong máng lắng đảm bảo yêu cầu thiết kế. Tính toán tấm chắn khí và tấm hướng dòng Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí: vận tốc nước chảy qua khe vào ngăn lắng nằm trong khoảng 9 ¸ 10 m/h, chọn v = 10 m/h Ta có: Trong đó: bk : khoảng cách giửa hai tấm chắn khí, m åSkhe : tổng diện tích tiết diện ngang của các khe, åSkhe = 4 ´ L ´ bk (m2) Tính toán lượng khí mêtan sinh ra Lượng khí sinh ra khi phân huỷ 1 kg COD là: m = 0,5 m3/kg COD Vậy lưu lượng khí sinh ra trong một ngày là: Qkhí = m ´ G = 0,5 ´ 720 = 360 m3/ngđ Trong đó: G : lượng COD kgử mổi ngày, G = 720 kgCOD/ngđ Trong tổng toàn bộ thể tích khí sinh ra thì khí CH4 chiếm 75% thể tích, như vậy lượng khí mêtan do bể UASB sinh ra trong ngày là: Tính toán dàn ống phân phối nước vào Phân phối nước vào bể UASB bằng dàn ống xương cá. Sơ đồ bố trí ống được thể hiện trên hình 6 Chọn vận tốc nước trong ống chính vc = 1 m/s, vận tốc nước trong ống nhánh vn = 1 m/s, vận tốc trong ống xương cá vx = 1 m/s, đường kính lổ phân phối dl = 15 mm. Tra bảng tính toán lưu lượng ta có: Đường kính ống phân phối chính: Dc = 100 mm. Đường kính ống nhánh: Dn = 60 mm. Đường kính ống xương cá d = 27 mm. Tính toán lượng bùn sinh ra Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày: Trong đó: Y : hệ số sản lượng bùn, Y = 0,04gVSS/gCOD = 0,04kgK/S/kgCOD CODv : nồng độ COD dẩn vào bể UASB, CODv = 1650 mg/l. CODr : nồng độ COD dẩn ra khỏi bể UASB, CODr = 450 mg/l Qngđ : lưu lượng nước thải, Qngđ = 600 m3/ngđ kd : hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0,025ngay-1 qc : thời gian lưu bùn trong bể, qc = 60 ngày Lượng bùn bơm ra mỗi ngày: Trong đó: CSS : nồng độ bùn trong bể UASB, Css = 50kg/m3. nồng độ các chất vào và ra khỏi bể UASB Chỉ số Đơn vị Giá trị Hiệu suất khử chất bẩn(%) Dòng vào Dòng ra BOD5 mg/l 1282 320 75 COD mg/l 1650 450 73 SS mg/l 630 189 70 Cấu tạo bể UASB Các thông số cấu tạo bể UASB Thông số Đơn vị Giá trị a độ 50 HL m 1,6 H4 m 2,8 B m 5,2 L m 6 bk m 0,208 H1 m 2,9 H2 m 1,2 H3 m 0,3 H m 4,4 Mặt bằng bể UASB Mặt cắt A-A bể UASB Mặt cắt B-B bể UASB Bể Aeroten Cơ sở lựa chọn phương án Nước thải sau khi qua các công trình xử lý cơ học và sinh học bậc I nồng độ của các chất bẩn vẩn còn khá cao vì vậy nếu áp dụng bể aeroten cổ điển thông thường để xử lý sẻ không đảm bảo tiêu chuẩn áp dụng và không đạt hiệu quả cao. Aeroten xáo trộn hoàn toàn là một giải pháp khá thông dụng vì phương pháp này cho phép nồng độ BOD5 vào bể £ 1000 mg/l mà hiệu suất xử lý của công trình vẩn đảm bảo yêu cầu. Tính toán thiết kế bể aeroten xáo trộn hoàn toàn Đối với bể aeroten xáo trộn hoàn toàn thì hàm lượng chất rắn lơ lửng đầu vào không quy định và nồng độ BOD5 cho phép dưới 1000mg/l (theo điều 6.5.3 sách 20 TCN 51-84) Các thông số đầu vào của bể aeroten Chỉ số Đơn vị Giá trị Lưu lượng m3/ngđ 600 BOD5 mg/l 320 BOD20 mg/l 470 COD mg/l 450 SS mg/l 189 Để tính toán thiết kế bể aeroten cho hệ thống xử lý nước thải của một cơ sở sản xuất thì cần có cá số liệu thực nghiệm. Tuy nhiên trong điều kiện không cho phép thì các số liệu có thể lấy theo giả thiết theo các tài liệu của một số nhà máy bia sẵn có trong khu vực miền trung, và theo các số liệu nghiên cứu trong các sách tính toán nước thải. Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn cho bể aeroten Sơ đồ thiết lập cân bằng sinh khối quanh aeroten Viết phương trình cân bằng vật chất cho bể aeroten: Trong đó: Q : lưu lượng nước thải, Q = 600 m3/ngđ Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, m3/ngđ X0 : nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong nước thải dẫn vào bể aeroten, Xo = 189 mg/l. Xth : nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Xth = 10.000 mg/l. X : nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten, X = 3000 mg/l. Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xth, do đó trong phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng Q´X0. Khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng: Tỉ số bùn tuần hoàn lại bể aeroten: Xác định kích thước bể Xác định thể tích bể aeroten: Trong đó: qc : thời gian lưu bùn, qc = 5 ¸ 15ngày, chọn qc = 10 ngày. Q : lưu lượng nước thải, Q = 600 m3/ngđ Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tần hoàn, Qth = 257 m3/ngđ Y : hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4¸0,8 mgVSS/mgBOD5 chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5 La : nồng độ BOD5 dẩn vào bể aeroten, La = 320 mg/l Lt : nồng độ BOD5 ra khỏi bể aeroten, Lt = 70 mg/l X : nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten, X = 3000mg/L. kd : Hằng số phân hủy nội bào, kd = 0,05ngày-1. Diện tích mặt bằng bể: Trong đó: H1 : chiều cao công tác bể aeroten, chọn H1 = 3,5 m W : thể tích công tác bể aeroten, W = 290 m3 Chọn số đơn nguyên bể n = 2, chiều rộng mổi bể b = 4m, vậy chiều dài bể aeroten là: Chiều rộng toàn bộ bể aeroten: B = 2 ´ b = 2 ´ 4 = 8m Tính toán thời gian lưu nước trong bể: Trong đó: t : thời gian lưu nước trong bể aeroten, giờ W : thể tích công tác bể aeroten, W = 290 m3 Q : lưu lượng nước thải, Q = 600 m3/ngđ Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tần hoàn, Qth = 257 m3/ngđ Tính toán lượng bùn dư sinh ra mổi ngày Hệ số sản lượng bùn quan sát tính theo công thức: Lượng sinh khối bùn gia tăng mỗi ngày: Trong đó: La : nồng độ BOD5 dẩn vào bể aeroten, La = 320 mg/l Lt : nồng độ BOD5 ra khỏi bể aeroten, Lt = 70 mg/l Giả sử hàm lượng chất rắn lơ lửng dể bay hơi (VSS) trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng, khi đó lượng tăng sinh khối bùn tổng cộng sẻ là: Khối lượng bùn thải bỏ mỗi ngày: Trong đó: Wb : khối lượng bùn thải bỏ mổi ngày (kg/ngđ) SSr : lượng chất rắn lơ lửng còn lại trong dòng ra, SSr = 100mg/l Xác định lưu lượng bùn thải Ta có công thức: Trong đó: W : thể tích bể aeroten, W = 290m3. X : nồng độ bùn hoạt tính ở bể aeroten, X = 3000mg/l. Xra : nồng độ bùn hoạt tính ra khỏi bể lắng, Xra = 80% ´ SSra = 80% ´ 100 = 80mg/l. Qb : lưu lượng bùn thải (m3/ngđ) Qra : lưu lượng nước thải đã xử lý ra khỏi bể lắng, Qra = Q = 600m3/ngđ. qc : thời gian lưu bùn, qc = 10 ngày. Từ công thức trên ta có: Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho aeroten Lưu lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí): nước thải Trong đó: La : BOD20 của nước thải vào bể aeroten, La = 470mg/l K : Hằng số sử dụng không khí: K = 1418g/m4 khi sử dụng thiết bị khuyếch tán khí nhỏ mịn, chọn K = 16g/m4. H : Chiều sâu công tác bể, H1 = 3,5m Thời gian thổi khí cần thiết vào bể aeroten chính bắng thời gian lưu nước trong bể: Xác định cường độ nạp khí: Lượng không khí thổi vào bể aeroten trong một đơn vị thời gian: Chọn thiết bị sục khí bằng đĩa phân phối với lưu lượng không khí qua đĩa: l/phút, chọn l/phút. Số lượng đĩa phân phối: đĩa Giả sử số lượng đĩa theo bề rộng: Nb = 8đĩa/2bể = 4 đĩa/bể. Như vậy số lượng đĩa theo chiều dài bể: đĩa Khoảng cách giữa các đĩa theo chiều rộng bể: Khoảng cách giữa các đĩa theo chiều dài bể: Chọn hiệu suất chuyển hóa Oxy của thiết bị E = 9%, hệ số an toàn của máy nén khí f = 2. Lưu lượng cần thiết của máy thổi khí tính theo công thức: Ap lực của hệ thống nén khí: Hk = hd + hc + hf + Hct = 0,3 + 1,5 + 0,7 + 3,5 = 6 m Trong đó: hd : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống, hd = 0,3 m hc : tổn thất cục bộ, hc = 1,5 m hf : tổn thất qua thiết bị phân phối, hf = 0,7 m Hct : chiều sâu hữu ích của bể, Hct = 3,5m Ap lực không khí tính theo đơn vị at: Công suất máy nén khí: Trong đó: h : hiệu suất máy nén khí, h = 80% Chọn 3 máy nén khí, mổi máy công suất 90kW, 2 máy hoạt động và một máy dự phòng. Kiểm tra tỉ số F/M và tải trọng hữu cơ Tỉ số F/M: Trong đó: F/M : tỉ lệ BOD có trong nước thải và bùn hoạt tính (kgBOD/kgbùn.ngày) La : hàm lượng BOD20 nước thải đầu vào, La = 470 mg/L t1 : thời gian lưu nước trong bể aeroten, t = 0,33ngày X : nồng độ bùn trong bể, X = 3000 mg/l Tải trọng thể tích: Cả hai giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép đối với aeroten xáo trộn hoàn toàn như đã đề cập ở phía trước: Tỷ số F/M trong khoảng: 0,2 ÷ 0,6 (kg/kg.ngày) và tải trọng thể tích trong khoảng: 0,8 ÷ 1,92 (kgBOD5/m3.ngày). Cấu tạo bể aeroten Các thông số cấu tạo bể aeroten Thông số Đơn vị Giá trị B m 8 b m 4 L m 10 H1 m 3,5 H m 4 N đĩa 161 Nl đĩa 10 Nb đĩa 8 ml m 1 mb m 0,833 Mặt bằng bể aeroten xáo trộn hoàn toàn Mặt cắt A-A Mặt cắt B-B Bể lắng Cơ sở lựa chọn phương án Bể lắng đứng thường được áp dụng cho các trạm xử lý nước thải có công suất vừa và nhỏ. Khi sử dụng bể lắng đứng sau bể aeroten còn có tác dụng nén bùn trước khi đưa bùn đến các công trình xử lý cặn. Tính toán thiết kế bể lắng đứng Các thông số tính toán bể lắng đứng (theo bảng 9-12 sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp (Lâm Minh Triết)) Đối với nước thải sau khi xử lý bằng bùn hoạt tính: Tải trọng bề mặt: AL = 25m3/m2ngày Tải trọng bùn: AS = 5g/m2.h Diện tích bề mặt lắng theo tải trọng bề mặt: Diện tích bề mặt lắng theo tải trọng chất rắn: So sánh diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bề mặt và tải trọng bùn ta có: As > AL vậy chọn diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bùn: F = AS = 26,8m2 Đường kính của bểlắng đứng: chọn số đơn nguyên của bể lắng đứng bằng hai bể: Đường kính ống trung tâm lấy bằng 20% đường kính bể: Xác định chiều cao vùng lắng: Kiểm tra vận tốc đi lên của nước trong bể lắng (theo điều 7.11.1 sách 20 TCN 51-84) Chiều cao hữu ích chủa bể lắng nằm trong khoảng: , chọn H1 = 3m Chiều cao phần chứa bùn lắng: Trong đó: h2 : chiều cao phần chứa bùn lắng (m) D : đường kính bể lắng đứng, D = 4,4m dn : đường kính đáy phần chứa bùn, dn = 0,5m a : góc nghiêng đáy bể lắng so với phương ngang, a = 500 (theo điều 6.5.9.c sách 20 TCN 51-84) Chiều cao bảo vệ: h3 = 0,4m Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng: H = H1 + h2 + h3 = 3 + 2,3 + 0,4 = 5,7m Chiều cao ống trung tâm: h = H1 = 3m (theo điều 6.5.9.c sách 20 TCN 51-84) Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính ống trung tâm (theo điều 6.5.9.c sách 20 TCN 51-84): dl = hl = 1,35 ´ d = 1,35 ´ 0,9 = 1,19m Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe và bằng (theo điều 6.5.9.c sách 20 TCN 51-84): dh = 1,3 ´dl = 1,3 ´ 1,19 = 1,54m Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17o (theo điều 6.5.9.c sách 20 TCN 51-84). Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức: Trong đó: vk : tốc độ dòng chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk = 15mm/s = 0,015m/s (theo điều 6.5.9.c sách 20 TCN 51-84). Thể tích phần lắng mổi bể: Kiểm tra thời gian lưu nước: Thể tích phần chứa bùn của mỗi bể: Cấu tạo bể lắng đứng Các thông số cấu tạo bể lăng đứng Thông số Đơn vị Giá trị H1 m 3 n Bể 2 D m 4,4 d m 0,9 a Độ 50 h2 m 2,3 h3 m 0,4 H m 5,7 Mặt bằng bể lắng đứng Mặt cắt A-A bể lắng II Mặt cắt B-B bể lắng II Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng đứng sẻ được dẩn ra hồ sinh học có sẵn của công ty, ở đây nước thải sể tiếp tục được xử lý và khử trùng đến đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra cống thải thành phố. Các chỉ tiêu chất bẩn theo nước thải ra khỏi bể lắng Chỉ số Đơn vị Giá trị Lưu lượng m3/ngđ 600 pH 6,5¸7,5 BOD5 mg/l 70 COD mg/l 99 SS mg/l 100 Bể mêtan Lượng bùn dẫn đến bể mêtan Bùn từ bể UASB: theo tính toán ở phần bể UASB Wbu = 0,23m3/ngđ Bùn từ bể lắng II: bùn trong bể lắng II sẻ được nén trước khi dẩn ra, độ ẩm của bùn trước khi nén P1 = 99,7%, độ ẩm sau khi nén đạt P2 = 97%, vậy lượng bùn dẩn vào bể mêtan là: Trong đó: Qb : lượng bùn dư tf bể aeroten, theo tính toán ở phần bể aeroten, Qb = 13m3/ngđ Lượng bùn tổng cộng: W = Wbu + Wbl = 0,23 + 1,3 = 1,53m3/ngđ. Dung tích bể mêtan: Wm = W ´ t = 1,53 ´ 30 = 46m3 Trong đó: d : liều lượng cặn ngày đêm dẫn vào bể mêtan (%), d = 11% (lấy theo bảng 42-TCN-51-84) Chọn chiều cao công tác bể mêtan H1 = 3m, số đơn nguyên n = 2 Diện tích mặt bằng bể: Đường kính mỗi bể: Chọn chiều cao chóp trên H2 = 1m, chiều cao chóp đáy: H3 = 1m. Tính lượng khí đốt sinh ra từ bể mêtan: Khả năng phân huỷ chất hưu cơ: y = a – n.d = 44 – 0,4 ´ 11 = 39,6%. Trong đó: a : khả năng lên men tối đa của các chất hưu cơ trong cặn đưa vào bể, a = 44% ( điều 6.18.5 sách 20 TCN 51-84). n : hằng số phụ thuộc độ ẩm của cặn và chế độ lên men (lấy theo bảng 43-TCN-51-84), n = 0,4. d : liều lượng cặn ngày đêm dẫn vào bể mêtan (%), d = 11% (lấy theo bảng 42-TCN-51-84) Lượng khí đốt tổng cộng ngày đêm: k = y(C0 + R0 + B0 )´1000 = 0,396(0 + 0 +0,027)´1000 = 10m3/ngđ. Trong đó: C0 : lượng chất không tro trong cặn tươi, C0 = 0 R0 : lượng chất không tro trong rác, R0 = 0 B0 : lượng chất không tro bùn hoạt tính, Với: Ab : độ ẩm háo nước của bùn hoạt tính, Ab =6%. Tb : tỉ lệ độ tro trong bùn hoạt tính, Tb = 27% Bk : lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư với độ ẩm 97% Bùn thải sau khi bể xử lý ở bể mêtan thì lượng bùn còn lại khoảng 70%: Wc = 70% ´ W = 70% ´ 1,53 = 1,1m3/ngđ Lượng bùn này không nhiều vì vậy sẻ được vận chuyển hàng ngày bằng xe ô tô ra bải chôn lấp của thành phố. Cấu tạo bể mêtan Thông số cấu tạo bể mêtan Thông số Đơn vị Giá trị H1 m 2 n Bể 2 D m 2,2 h2 m 1 h3 m 1 H m 4 Mặt bằng bể mêtan Mặt cắt A-A bể mêtan. Chú thích: : ống dẩn bùn vào bể mêtan, f100 : ống dẩn bùn ra khỏi bể mêtan, f100. : ống thải khí mêtan, f27. : nắp dan đậy bể mêtan. : ngăn phân phối bùn. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG ÁN II Song chắn rác Tính toán thiết kể song chắn rác giống với phương án I Các thông số cấu tạo song chắn rác Thông số Đơn vị Giá trị B m 0,5 L m 1,55 H m 0,434 Nồng độ chất bẩn ra khỏi song chắn rác Chỉ số Đơn vị Giá trị Dòng ra Dòng vào BOD5 mg/l 1709 1709 COD mg/l 2200 2200 SS mg/l 664 630 Bể điều hoà Tính toán thiết kế bể điều hoà giống với phương án I Thông số cấu tạo bể điều hoà Thông số Đơn vị Giá trị Vđh(lt) m3 77,9 Vđh(tt) m3 93,4 t Giờ 3,7 F m2 31 H m 3,4 Hct m 3 hbv m 0,4 B m 5,2 L m 6 Nống độ chất bẩn ra khỏi bể điều hoà Chỉ số Đơn vị Giá trị Dòng vào Dòng ra BOD5 mg/l 1709 1282 COD mg/l 2200 1650 SS mg/l 630 630 Bể lắng đợt I Nhiêm vụ bể lắng I Bể lắng I có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước. Ơ đây các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẻ lắng xuống đáy, các chất có tỷ trọnh nhẹ hơn sẻ nổi lên mặt nước. Do công suất trạm xử lý nhỏ nên chọn bể lắng đứng để làm bể lắng I. Thính toán thiết kế bể lắng đứng I Diện tích ống trung tâm tính theo công thức: Trong đó: Qs : lưu lượng nước thải, Qs = 0,00694m3/s vt : vận tốc nước chuyển động trong ống trung tâm, vt £ 30mm/s, chọn vt = 25mm/s = 0,025m/s ( điều 6.5.4 sách 20 TCN 51-84). Diện tích bề mặt ướt bể lắng tính theo công thức: Trong đó: Qs : lưu lượng nước thải, Qs = 0,00694m3/s v : vận tốc nước chuyển động trong bể lắng, v £ 0,7mm/s, chọn vt = 0,6mm/s = 0,0006m/s (điều 6.5.4 sách 20 TCN 51-84). Diện tích mặt bằng bể lắng : F = Fu + f = 11,6 + 0,276 = 11,876m2 Đường kính của bể lắng: chọn số đơn nguyên làm việc n = 2bể Đường kính của ống trung tâm: Chiều cao vùng lắng: H1 = v ´ t = 0,0006 ´ 1,5 ´ 3600 = 3,3m Trong đó: t : thời gian lưu nước trong ngăn lắng, t = 1,5giờ Chiều cao pần chóp cụt: Trong đó: dn : đường kính phần đáy bể lắng, dn = 0,5m a : góc nghiêng đáy bể lắng so với phương ngang, a = 500 (theo điều 6.5.9.c sách 20 TCN 51-84) Chiều cao xây dựng bể lắng I: H = H1 + h2 + 0,3 = 3,3 + 1,4 + 0,3 =5m Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính ống trung tâm (theo điều 6.5.9.c sách 20 TCN 51-84): dl = hl = 1,35 ´ d = 1,35 ´ 0,4 = 0,54m Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe và bằng (theo điều 6.5.9.c sách 20 TCN 51-84): dh = 1,3 ´dl = 1,3 ´ 0,54 = 0,702m Tính hàm lượng cặn trôi theo nước ra khỏi bể lắng I: Trong đó: Cv : hàm lượng chất rắn lơ lửng đưa vào bể, Cv = 630mg/l. El : hiệu suất lắng của bể lắng I, El = 50%. Lượng BOD5 qua bể lắng đứng đợt I giảm E = 15%, vậy nồng độ BOD5 ra khỏi bể lắng: Trong đó: CBODv : hàm lượng BOD5 đưa vào bể, CBODv = 1288mg/l. Thông số cấu tạo bể lắng I Thông số Đơn vị Giá trị F m2 11,876 H m 5 H1 m 3,3 h2 m 1,4 hbv m 0,3 D m 2,8 d m 0,4 Nống độ chất bẩn ra khỏi bể điều hoà Chỉ số Đơn vị Giá trị Dòng vào Dòng ra BOD5 mg/l 1282 1095 COD mg/l 1650 1402 SS mg/l 630 315 Bể aeroten bậc I Việc tính toán aeroten và chọn các thông số giống với phương án I Tính toán thiết kế bể aeroten xáo trộn hoàn toàn Các thông số đầu vào của bể aeroten Chỉ số Đơn vị Giá trị Lưu lượng m3/ngđ 600 BOD5 mg/l 1095 BOD20 mg/l 1610 COD mg/l 1402 SS mg/l 315 Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn cho bể aeroten Sơ đồ thiết lập cân bằng sinh khối quanh aeroten Viết phương trình cân bằng vật chất cho bể aeroten: Trong đó: Q : lưu lượng nước thải, Q = 600 m3/ngđ Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, m3/ngđ X0 : nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong nước thải dẫn vào bể aeroten. Xth : nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Xth = 10.000 mg/l. X : nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten, X = 3000 mg/l. Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xth, do đó trong phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng Q´X0. Khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng: Tỉ số bùn tuần hoàn lại bể aeroten: Xác định kích thước bể Xác định thể tích bể aeroten: Trong đó: qc : thời gian lưu bùn, qc = 5 ¸ 15ngày, chọn qc = 10 ngày. Q : lưu lượng nước thải, Q = 600 m3/ngđ Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tần hoàn, Qth = 257 m3/ngđ Y : hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4¸0,8 mgVSS/mgBOD5 chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5 La : nồng độ BOD5 dẩn vào bể aeroten, La = 1095 mg/l Lt : nồng độ BOD5 ra khỏi bể aeroten, Lt = 582 mg/l X : nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten, X = 3000mg/L. kd : Hằng số phân hủy nội bào, kd = 0,05ngày-1. Diện tích mặt bằng bể: Trong đó: H1 : chiều cao công tác bể aeroten, chọn H1 = 4m. Chọn số đơn nguyên bể n = 2, chiều rộng mổi bể b = 6m, vậy chiều dài bể aeroten là: Chiều rộng toàn bộ bể aeroten: B = 2 ´ b = 2 ´ 6 = 12m Tính toán thời gian lưu nước trong bể: Trong đó: t : thời gian lưu nước trong bể aeroten, giờ W : thể tích công tác bể aeroten, W = 666m3 Q : lưu lượng nước thải, Q = 600m3/ngđ Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tần hoàn, Qth = 257m3/ngđ Tính toán lượng bùn dư sinh ra mổi ngày Hệ số sản lượng bùn quan sát tính theo công thức: Xác định lưu lượng bùn thải Ta có công thức: Trong đó: W : thể tích bể aeroten, W = 666m3. X : nồng độ bùn hoạt tính ở bể aeroten, X = 3000mg/l. Xra : nồng độ bùn hoạt tính ra khỏi bể lắng, Xra = 80% ´ SSra = 80% ´ 315 = 252mg/l. Qb : lưu lượng bùn thải (m3/ngđ) Qra : lưu lượng nước thải đã xử lý ra khỏi bể lắng, Qra = Q = 600m3/ngđ. qc : thời gian lưu bùn, qc = 10 ngày. Từ công thức trên ta có: Lưu lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí): nước thải Trong đó: La : BOD20 của nước thải vào bể aeroten, La = 1095mg/l K : Hằng số sử dụng không khí: K = 1418g/m4 khi sử dụng thiết bị khuyếch tán khí nhỏ mịn, chọn K = 16g/m4. H : Chiều sâu công tác bể, H1 = 4m Thời gian thổi khí cần thiết vào bể aeroten chính bắng thời gian lưu nước trong bể: Xác định cường độ nạp khí: Lượng không khí thổi vào bể aeroten trong một đơn vị thời gian: Chọn thiết bị sục khí bằng đĩa phân phối với lưu lượng không khí qua đĩa: l/phút, chọn l/phút. Số lượng đĩa phân phối: đĩa Số lượng đĩa theo bề rộng: Nb = 12đĩa/2bể = 6 đĩa/bể. Số lượng đĩa theo chiều dài bể: đĩa Khoảng cách giữa các đĩa theo chiều rộng bể: Khoảng cách giữa các đĩa theo chiều dài bể: Chọn hiệu suất chuyển hóa Oxy của thiết bị E = 9%, hệ số an toàn của máy nén khí f = 2. Lưu lượng cần thiết của máy thổi khí tính theo công thức: Ap lực của hệ thống nén khí: Hk = hd + hc + hf + Hct = 0,3 + 1,5 + 0,7 + 3,5 = 6 m Trong đó: hd : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống, hd = 0,3 m hc : tổn thất cục bộ, hc = 1,5 m hf : tổn thất qua thiết bị phân phối, hf = 0,7 m Hct : chiều sâu hữu ích của bể, Hct = 3,5m Ap lực không khí tính theo đơn vị at: Công suất máy nén khí: Trong đó: h : hiệu suất máy nén khí, h = 80% Chọn 5 máy nén khí, mổi máy công suất 120kW, 2 máy hoạt động và một máy dự phòng. Cấu tạo bể aeroten Các thông số cấu tạo bể aeroten Thông số Đơn vị Giá trị B m 12 b m 6 L m 14 H1 m 4 H m 4,5 N đĩa 168 Nl đĩa 14 Nb đĩa 12 ml m 1 mb m 1 Bể lắng II bậc I Tính toán bể lắng đứng giống với phương án I Các thông số cấu tạo bể lăng đứng Thông số Đơn vị Giá trị H1 m 3 n Bể 2 D m 4,4 d m 0,9 a Độ 50 h2 m 2,3 h3 m 0,4 H m 5,7 Bể aeroten bậc II Các thông số đầu vào của bể aeroten Chỉ số Đơn vị Giá trị Lưu lượng m3/ngđ 600 BOD5 mg/l 582 SS mg/l 167 Lưu lượng bùn tuần hoàn cho bể aeroten Tỉ số bùn tuần hoàn lại bể aeroten: Thể tích bể aeroten: Diện tích mặt bằng bể: Số đơn nguyên bể n = 2, chiều rộng mổi bể b = 6m, vậy chiều dài bể aeroten là: Chiều rộng toàn bộ bể aeroten: B = 2 ´ b = 2 ´ 6 = 12m Thời gian lưu nước trong bể: Lưu lượng bùn thải Lưu lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí): nước thải Thời gian thổi khí cần thiết vào bể aeroten chính bắng thời gian lưu nước trong bể: Cường độ nạp khí: Lượng không khí thổi vào bể aeroten: Chọn thiết bị sục khí bằng đĩa phân phối với lưu lượng không khí qua đĩa: l/phút, chọn l/phút. Số lượng đĩa phân phối: đĩa Số lượng đĩa theo bề rộng: Nb = 12đĩa/2bể = 6 đĩa/bể. Số lượng đĩa theo chiều dài bể: đĩa Khoảng cách giữa các đĩa theo chiều rộng bể: Khoảng cách giữa các đĩa theo chiều dài bể: Lưu lượng cần thiết của máy thổi khí: Ap lực của hệ thống nén khí: Hk = 6m Ap lực không khí tính theo đơn vị at: Công suất máy nén khí: Chọn 5 máy nén khí, mổi máy công suất 120kW, 2 máy hoạt động và một máy dự phòng. Các thông số cấu tạo bể aeroten Thông số Đơn vị Giá trị B m 12 b m 6 L m 14 H1 m 4 H m 4,5 N đĩa 168 Nl đĩa 14 Nb đĩa 12 ml m 1 mb m 1 Bể lắng II bậc II Tính toán bể lắng đứng giống với phương án I Các thông số cấu tạo bể lăng đứng Thông số Đơn vị Giá trị H1 m 3 n Bể 2 D m 4,4 d m 0,9 a Độ 50 h2 m 2,3 h3 m 0,4 H m 5,7 Các thông số nước thải ra khỏi bể lắng Chỉ số Đơn vị Giá trị Lưu lượng m3/ngđ 600 pH 6,5¸7,5 BOD5 mg/l 70 COD mg/l 99 SS mg/l 100 Bể mêtan Lượng bùn dẫn đến bể mêtan Tính toán bể mêtan giống phương án I Bùn từ bể lắng I: Trong đó: Cct : Hàm lượng SS trong bể lắng I, Cct = 350mg/l. E : Hiệu suất lắng, E = 60%. K : Hằng số kể đến khả năng tăng lượng cặn do có cỡ hạt lơ lửng lớn, K=1,5 P : độ ẩm của cặn tươi, P = 95%. Bùn từ bể lắng II bậc I: Bùn từ bể lắng II bậc II: Lượng bùn tổng cộng: W = 1,2 + 1,3 + 1,3 = 3,8m3/ngđ. Dung tích bể mêtan: Chọn chiều cao công tác bể mêtan H1 = 3m, số đơn nguyên n = 2 Diện tích mặt bằng bể: Đường kính mỗi bể: Chọn chiều cao chóp trên H2 = 1m, chiều cao chóp đáy: H3 = 1m. Tính lượng khí đốt sinh ra từ bể mêtan: Khả năng phân huỷ chất hưu cơ: y = 39,6%. Lượng khí đốt tổng cộng ngày đêm: k = 10m3/ngđ. Bùn thải sau khi bể xử lý ở bể mêtan thì lượng bùn còn lại khoảng 70%: Wc = 70% ´ W = 70% ´ 3,8 = 2,66m3/ngđ Lượng bùn này không nhiều vì vậy sẻ được vận chuyển hàng ngày bằng xe ô tô ra bải chôn lấp của thành phố. Cấu tạo bể mêtan Thông số cấu tạo bể mêtan Thông số Đơn vị Giá trị H1 m 3 n Bể 2 D m 2,7 h2 m 1 h3 m 1 H m 5