THIẾT KẾ CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 9 TRIỆU LÍT/ NĂM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.71 MB, 91 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIÊ
̣
N CÔNG NGHÊ
̣
SINH HOC VA
̀
THƯ
̣
C PHÂ
̉
M
*******************************
Đ ÁN TT NGHIP
Đ TÀI: THIÊ
́
T KÊ
́
CA
̉
I TA
̣
O HÊ
̣
THÔ
́
NG XƯ
̉
LY
́
NƯƠ
́
C THI NHÀ MÁY BIA CÔNG SUT 9 TRIÊ
̣
U
LT/NĂM
Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS. TÔ KIM ANH
Sinh viên thực hiê
̣
n
: CHƯ
̉
VĂN SƠN
Lớp : CNSH 2 – K50
HÀ NỘI / 2010
MC LC
PHÂ
̀
N I. TÔ
̉
NG QUAN. 1
I. CHÂ
́
T THA
̉
I TRONG SA
̉
N XUÂ
́
T BIA 1
1. ...... 1
2. ........... 1
3.
.. 1
3.1. .. 1
3.2.
.. 2
II. CC PHƢƠNG PHP X L NƢC THI BIA4
1. Xƣ
̉
ly
́
nƣơ
́
c tha
̉
i bă
̀
ng phƣơng pha
́
p cơ ho
̣
c ............................ 4
1.1. Song ch.. 4
1.2. L.. 4
1.3. L 5
1.4. B 5
2. Xƣ
̉
ly
́
nƣơ
́
c tha
̉
i bă
̀
ng phƣơng pha
́
p ho
́
a ho
̣
c va
̀
ho
́
a ly
́
5
.... 5
2.2. Oxy hóa kh.. 6
2.3. Keo t - t 6
2.4. Tuyn n.. 6
2.5. Hp ph.. 7
..7
3. Xƣ
̉
ly
́
nƣơ
́
c tha
̉
i bă
̀
ng phƣơng pha
́
p sinh ho
̣
c 8
3.1.
8
3.2.
... 8
3.3. ... 9
3.4.
;9
3.5. 11
3.5.1.
....... 11
3.5.1.1.
11
3.5.1.2.
12
a.
12
a.1. .... 12
a.2. .......... 13
a.3.
14
b. B hoon (Sequencing Batch Reactor 16
c. B lc sinh hc nh gi....... 17
3.5.2.
18
3.5.2.1.
..... 18
3.5.2.2. .............. 20
a.
20
b.
(UASB_ Upflow Anaerobic
..... 21
c. 23
d.
...... 24
III. CC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG X L NƢƠ
́
C THA
̉
I 25
1.
, ............ 25
25
25
4.
....... 25
25
6. 26
IV. CC THÔNG SỐ TNH TON KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG X L NƢC
THI 27
1.
....... 27
2.
....... 27
3.
28
4. 28
5. .28
6.
29
7. ........... 29
8.
30
9. ........ 30
V. MÔ
̣
T SÔ
́
HÊ
̣
THÔ
́
NG XƢ
̉
LI
́
NƢƠ
́
C THA
̉
I NHA
̀
MA
́
Y BIA 32
1.
....... 32
2.
....... 33
3.
............... 34
VI. HÊ
̣
THÔ
́
NG XƢ
̉
LY
́
NƢƠ
́
C THA
̉
I CU
̉
A NHA
̀
MA
́
Y BIA KIM BA
̀
I... 36
1.
............... 36
2.
............... 37
3.
.............. 39
4.
40
PHÂ
̀
N II. TNH TON CÔNG NGHỆ V THIÊ
́
T BI
̣
XƢ
̉
LY
́
NƢƠ
́
C THA
̉
I... 43
I. TNH TON CÔNG NGHỆ 43
1.
43
2.
46
3.
49
4.
2 53
II. TNH TON THIẾT B 56
1.
56
2. 57
3.
.58
4. B lng ngang 58
5.
60
6.
66
7.
67
Phâ
̀
n III. KINH TÊ
́
..68
1.
68
2.
...68
2.1.
68
2.2.
69
2.3.
70
a.
.70
b.
70
c.
......... 70
3.
, .............. 70
4.
71
4.1.
71
4.2.
71
Phâ
̀
n IV. THUYÊ
́
T MINH XÂY DƢ
̣
NG 72
m xây dng khu x 72
II. Thit k tng mt bng khu x 72
1. Các hng m 72
2. Thit k tng mt bng khu x 73
III. Thuyt minh xây dng các hng m 73
1. . 73
2. B 74
3. B .. 75
4. B 76
5. B 76
6. B l 77
7. B ch 78
Phâ
̀
n V. KÊ
́
T LUÂ
̣
N80
PH LC 81
TI LIỆU THAM KHO 85
CC CH VIẾT TÂT DNG TRONG Đ N
BOD:
COD:
MLVSS:
SS:
X:
Ch CNSH 2 K50 1
.
I.
1.
,
:
, CO
2
,
2
cho bia,
2
.
Các cht khí và bi ô nhim phát sinh ch yt nhiên liu than, du lò
m SO
2
, NO
X
, CO
2
, CO, b lý bng xyclon, hp th.
Bi t khâu xay, nghin nguyên liu có th khc phc bng cách s dng
t, lc bng túi vi hoc bao che kín h thng nghin và ti liu.
Ngoài ra còn có khí NH
3
, freon... có th sinh ra khi h thng máy lnh b rò
r.
2.
,
cho lnuôi.
:
, , .
, .
.
.
:
: 28%,
: 40%, : 17.5%,
: 8.2%,
tro: 5.2%.
, .
,
.
,
, .
3.
3.1.
cao và
- 10 l/l bia, nhu
Ch CNSH 2 K50 2
2
, H
2
O, NH
3
pH 5.5 11.7
BOD5 mg/l 185 2400
COD mg/l 310 3500
mg/l 48 348
mg/l 1.4 9
SS mg/l 160 700
m
3
/1000 3.2
kg BOD5/ 1000 3.5
3.2.
bia
c th
c phân thành 3 loi khác nhau:
c sinh hotc do công nhân s dng và thi ra,
.
c chy tràn trên b mtc này ch y
ng la
c thi này là cun theo các ch mt nhà máy. Nhìn chung ô
Ch CNSH 2 K50 3
nhim các cht hc thc chy tràn vào các ngun
c mt, vào cng rãnh ca nhà máy.
c thi sn xut:
c th ô nhim hu
u vào go, malt cng vc tính công ngh sn
xut. Qua kho sát công ngh sn xut ht c mu sn sinh ra
c th
n h hoá - ng hoá:
c v sinh cha các cng là bã malt, gc sinh
c kh i ch phân phi cho các h
c thn này cha ch yu là các cht h
- lc hoa:
c ra v sinh thùng nu hoa houblon, thùng lc bã hoa cha cng
bao gm: xác hoa houblon (cha protein, cht ng,...), phc protein-phenol,
n làm lnh lên men:
n làm lnh d ng bng máy lnh có th làm rò r NH
3
,
c ra sàn, mt b c thi này có n ô
nhim h c rò r ng ng, thit b dng lên
c v c thi này chng cht hu
c ra
sàn phòng lên men.
c thn chit chai:
c ra sàn,
c rc ra sàn cha hàm
ng hi cao ngoài ra còn có cht ty rc
bia vãi trong quá trình chit chai, ra mt ngoài ca chai cha ch yu là các men,
các cht có trong thành phn ca bia.
Tóm lc thi trong sn xut bia ch yc v ng, thit
b, các thùng lên men, thùng ch n rót
c thi n lc dch nha, tách các chng hoc men
c thi sn xut bia chng cht h phân hu
sinh haminoaxit, hydratcacbon, axit hu h
Ch CNSH 2 K50 4
II.
1.
X c gm nh c thi
tính cht hóa hc và sinh hc ca nó. X c nhm nâng cao chng và
hiu qu x lý cc tip theo.
1.1. Song chn rác
c thi dn vào h thng x c ht phi qua song chn rác. T
các thành phc l, v hc gi
li. Nh ng ng hoc kênh dn. Tùy theo c khe
h, song chc phân thành loi thô, trung bình, mn. Song chn rác thô có
khong cách gia các thanh t 60 100 mm và song chn rác mn có khong cách
gia các thanh t 10 25 mm.
1.
1.2. Lng cát
B lc thit k tách các tp chc
0.2 mm ra khc thi nhm b
cát, si
bào mòn, tránh tng ng và n các công trình sinh hc phía sau.
B lng cát có th c phân thành 2 loi: b lng ngang và b lng. Ngoài ra,
u qu lng cát, b lng cát thc s dng rng rãi. Vn tc
dòng chy b lt quá 0.3 m/s. Vn tc này cho phép các
ht cát, ht si và các hng xuu ht các ht h
khác không lc x lý nhng công trình tip theo.
Ch CNSH 2 K50 5
1.3. Lng
B lng có nhim v lng các ht c c thi hoc cn
c to thành t quá trình keo t hay quá trình x lý sinh hc. Theo chiu dòng
chy, b l c phân thành: b lng ngang và b l ng. Trong b lng
ngang, dòng thi ch vi vn tc không l
m/s và thc t 1.5 2.5 gii vi b lc thi chy
ng t n vách tràn vi vn tc 0.5 0.6 m/s và thi
c trong b ng t 45 120 phút.
1.4. B u hòa
B khc phc các v sinh ra do s bing v
ng và tm bo hiu qu ca các công trình x m
bu ra sau x lý, gic ca các thit b sau này.
Có 2 loi b u hòa:
B ng.
B ng và chng.
Cã thÓ b trí b u hòa có th là b u hòa trên dòng thi hay ngoài dòng
thi x u hòa trên dòng thi có th làm gi ng
thành phc thu hòa ngoài
dòng thi ch gic mt phn nh s trí tt nh b trí b
u hòa cnh c th cho tng h thng x lý, và ph thuc vào loi
x c tính ca h thc tính cc thi.
2.
2.1. Trung hòa
c thi ch c kim c
khong 6.5 c khi thi vào ngun tip nhn hoc s dng cho công ngh x
lý tip theo. Tc thi có th thc hin bng nhiu cách:
Trc thi axit vi kim;
B sung các tác nhân hóa hc;
Lc axit qua vt liu lc có tác dng trung hòa;
Hp th khí axit bc kim hoc hp th ammoniac bc
axit.
Ch CNSH 2 K50 6
trung hc thi cha axit có th s dng các tác nhân hóa h
NaOH, KOH, Na
2
CO
3
, CaCO
3
, MgCO
3
nht là vôi sa
5- 10 % Ca(OH)
2
, ti dng ph thng hp trung
c thi axit bng cách lc qua vt liu lc có tác d
manhetit (MgCO
3
t th, x
trung hòa kim có th s d
2
, SO
2
, NO
2
, N
2
O
3
c
s dng khí axit không nhc thu qu
chính khí thi khi các cu t c hi.
Vic la chc vào th tích và n ca
c thi, ch thc, và chi phí hóa cht s dng.
2.2. Oxy hóa kh
làm sc thi, có th s d dng
và hóa lng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi, permanganate kali,
bicromat kali, peroxy hydro, oxy không khí, ozone, MnO
2
. Quá trình oxy hóa s
chuyn các chc hc thi thành các chc hi
c. Quá trình này tiêu tn nhiu hóa chng s dng khi không th x
bng nh
2.3. Keo t - to bông
Trong
10
-2
mm, t phn các hng tn ti dng các ht keo mn phân
c ca hng trong khong 0.1 10
. Vì c ht nh, t s din tích b mt và th tích ca chúng rt ln nên
hing hóa hc b mt tr nên rt quan trng. Các hng keo
t do lc hút VanderWaals gia các ht.
bông
.
2.4. Tuyn ni
n nc s d tách các cht phân tán không
tan, t l
. Trong x c thc s d kh các chng,
c bùn sinh h n c kh hoàn
toàn các ht nh, nh, lng chm trong thi gian ngn.
Ch CNSH 2 K50 7
Quá trình tuyn nc thc hin bng cách sc các bt khí nh vào pha
lng. Các bt khí này s kt dính vi ht cn, khi khng riêng ca tp hp bt
khí và cn nh ng riêng cc, cn s theo bt khí ni lên b mt.
Hiu sut ca quá trình ph thuc vào s c bt khí, hàm
ng cht rc ta bt khí nm trong khong 15 30 µm (bình
ng t 50 -120 µmng ht rn cao, xác sut va chm và kt dính
gia các ht s ng khí tiêu tn s gim. Trong quá trình
tuyn ni, vic c bng.
2.5. Hp ph
p ph c dùng r làm sch tri các cht h
hòa tan không x c bng các phc thi.
Tùy theo bn cht, quá trình hp ph c phân loi thành: hp ph lý hc và
hp ph hóa hc:
Hp ph lý hc là quá trình hp ph xy ra nh các lc liên kt vt lý
gia cht b hp ph và b mt cht hp ph c liên kt
VanderWaals.
Hp ph hóa hc là quá trình hp ph y ra các phn ng
hóa hc gia cht b hp ph và cht hp ph.
Trong x c thi, quá trình hp ph ng là s kt hp ca c hp ph
vt lý và hp ph hóa hc.
Kh p ph ca cht hp ph ph thuc vào:
Din tích b mt cht hp ph;
N ca cht b hp ph;
Vn ti gia hai pha;
hình thành liên kt: hóa hc hoc lý hc.
i ion
tách các kim lo
p cht Arsen, Phospho, cyanua, cht phóng x c thi.
i các kim loi có giá tr c m
x lý cao. Vì vy n ng dng r tách mui trong x lý
c cc thi.
Ch CNSH 2 K50 8
3.
c ng d x lý các cht h
c tht s cht
2
a
hong ca vi sinh v phân hy các cht hm. Vi
sinh vt s dng cht ht s khoáng cht làm th ng và
phát trin.
3.1.
cho quá trình chuyn hoá vi sinh vt xc thì vi sinh vt phi tn ti
ng x lý. Mun vc x lý sinh hc phi tho mãn các
:
c thi không có chc vi vi sinh vt nhi nng, dn xut
phenol và cyanua, các cht thuc loi thuc tr sâu và dit c hoc thi
ng axit hay kic cha du m.
c thng các cht h phân hu so vi các cht hu
g ph l u này th hin qua t l giá tr ng
BOD/COD > 0.5.
3.2.
Quá trình phân hy các cht h vi sinh vt gi là quá trình oxy hóa
thc hin quá trình này, các cht h cht keo và các
cht phân tán nh c thi cn di chuyn vào bên trong t bào vi sinh vt
Chuyn các cht ô nhim t pha lng ti b mt t bào vi sinh vt;
Khuch tán t b mt t bào qua màng bán thm do s chênh lch
n bên trong và bên ngoài t bào;
Chuyn hóa các cht trong t bào vi sinh vt, sng và
tng hp t bào mi.
T quá trình oxy hóa sinh hóa ph thuc vào n cht h
ng các tp cht và m nh cc thi vào h thng x lý.
mu kin x lý nhnh, các yu t chính n t phn ng
sinh hóa là ch thc thi, nhi, pH, dinh
ng và nguyên t ng.
Ch CNSH 2 K50 9
3.3.
Vai trò ch yu trong quá trình x lý sinh hc là vi sinh vt. H vi sinh vt
c thi nói riêng rng và phong phú, ph
thuc vào bn cht cc thu kin v ng.
:
,
.Vi
sinh vt tham gia vào quá trình x c thc s dng ch y i hai
dng:
: Là huyn phù vi sinh v c th i dng bông
c 3-5 m. Bông này khi t hp l
lng. Bùn hot tính có cu to gm các vi sinh vt, vi khun, các nguyên sinh
ng vn thành sinh khi nhày và chc. Hot tính ca vi
sinh vt là kt qu ca s vn chuyn oxy vào bông sinh hu
kin khuy trn và làm thoáng b vi bùn ho ng bông
sinh hc có mt lp ph trên b mc gi b mt hiu khí. Tính cht lng
và nén ca bùn hot tính là hai ch thành công ca
lý sinh hc bng bùn hot tính. Vic to bông liên quan cht
ch ti t phát trin ca vi sinh v
,
.
Màng sinh hc : Màng sinh hc là mt h thng vi sinh vt phát trin trên
b mt các v
p, to thành màng dày 13 mm. Màng sinh h
bao gm các vi khun, nng vy ra màng
sinh h c x c cht là h
thng vi sinh vt hiu và yc thi chy trên lp màng
sinh vt, các cht hch tán qua màng và n ra
i cht. Sn phm ca quá trình trao i cht thi ra ngoài
qua màng. Trong sut quá trình, oxy c b sung t không
khí. Theo thi gian, màng sinh hy dn lên, sau mt thi gian màng bung
c thay th bng mt lp màng khác.
3.4.
3.4.1.
Ch CNSH 2 K50 10
, .
t,
.
32
0
0
C
0
C.
:
35 55
0
C.
10
0
C vi
.
3.4.2. pH
8,5.
:
6.4 7.5. < 6.4, vi
.
3.4.3.
(MLVSS)
.
, .
,
.
.
:
500 5000
mg/l.
:
500 5000 mg/l.
3.4.4.
,
(
)
, .
, Ca, Mn, Fe, .
.
Ch CNSH 2 K50 11
,
,
.
,
.
.
,
.
:
: BOD:N:P =
100:5:1.
: : BOD:N:P =
350:5:1.
3.4.5.
:
.
3.4.6.
,
Cr, Cu, Zn, Cd,
: Cr < 690
202 ].
3.5.
3.5.1.
loi các cht h b vi sinh phân hu
khi ngun c. Các cht này c các loi vi sinh hiu khí oxy hoá
bc.
Ch CNSH 2 K50 12
:
Các quá trình x lý sinh hc bu khí có th xy ra u
kin t nhiên hoc nhân to. Trong các công trình x lý nhân ti ta tu
kin t lý có t và hiu sut
t nhiu. Tùy theo trng thái tn ti ca vi sinh vt, quá trình x lý sinh
hc hiu khí nhân to có th chia thành:
X lý sinh hc hiu khí vi vi sinh v ng d ng ch yu
c s d kh cht ht tính,
h làm thoáng, b phn ng hon, quá trình lên men phân hy
hiu khí.
X lý sinh hc hiu khí vi vi sinh vng dn
trình bùn hot tính dính bám, b lc nh git, b lc cao tc, b
phn ng nitrate hóa vi màng c nh.
3.5.1.2.
a.
a.1.
,
.
.
C
x
H
y
O
z
+ O
2
CO
2
+ H
2
enzim
mmm
mmm
mm
C
x
H
y
O
z
+ O
2
CO
2
+ H
2
O +
C
5
H
7
NO
2
enzim
C
5
H
7
NO
2
+ 5O
2
5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3
enzim
Ch CNSH 2 K50 13
,
,
.
:
:
.
.
,
,
. Sau khi
,
.
: vi
,
. .
:
,
.
.
a.2.
2
2 mg/l.
:
, khu;
;
.
(BOD
(NH
4
+
) ( ). ,
, , K, Ca, Mn, Fe,
g, ,
.
,
, ng lên trôi
. ,
Ch CNSH 2 K50 14
.
BOD : N : P = 100 : 5 : 1.
500 1000 mg/l.
10 g/l.
pH
,
.
6.5 8.5.
.
15 35
0
C.
a.3.
1
aeroten.
20 30 %.
< 400
mg/l.
: 55 65 m
3
kk/ kg BOD.
2.
, BOD > 500 mg/l.
400 1000 mg BOD /
.
Ch CNSH 2 K50 15
,
.
,
y
. ,
.
3.
:
, ;
.
1
, , .
.
4.
:
;
;
Ch CNSH 2 K50 16
.
(Ae
)
,
khô
.
2- 3
,
.
1
.
,
, . Sau khi
-
,
2. 2
, .
5.
:
;
;
.
b. B hoon (Sequencing Batch Reactor SBR)
B hon là h thng x c thi vi bùn hot tính theo
kiy và x cn. Quá trình xy ra trong b bùn
hot tính hong liên tc ch u tt c xy ra trong cùng mt b c thc
hin lc:
Ch CNSH 2 K50 17
y;
Phn ng;
Lng;
X cn;
thng SBR
:
2;
;
.
:
,
vi,
;
,
;
.
c. B lc sinh hc nh git (Trickling Filter)
B lc sinh hc là mt thit b phn ng sinh ht sinh
ng c nh trên lp vt liu lc.
c thp vt liu này s thm hoc nh git liu lc
c các khi vt liu do có hình thù khác nhau. Nu vt liu lc
c sc hng trong khong 25 - 100 mm, chiu sâu lp
vt ling trong khong 0.9 - 2.5m, trung bình là 1.8 m. B lc vi vt liu
ng có dng tròn.
Ch CNSH 2 K50 18
c thc phân phi tên lp vt liu lc nh b phn phân phi. B lc
vi vt liu lc là cht do có th có dng tròn, vuông, hoc nhiu dng khác vi
chiu cao bii t 4 - 12 m. Ba loi vt liu bng cht dng dùng là (1) vt
liu vi dòng chy thng, (2) vt liu vi dòng chy ngang, (3) vt li
dng.
Cht h b phân hy bi qun th vi sinh vt dính kt trên lp vt liu
lc. Các cht hc thi s b hp ph vào màng vi sinh vt dày 0.1
0.2 mm và b phân hy bi vi sinh vt hiu khí. Khi vi sinh vng và
phát trin, b dày l b tiêu th c khi khuch tán
ht chiu dày lp màng sinh vng k c hình thành ngay
sát b mt vt liu lc.
Khi chiu dày lng hóa cht hc
khi chúng tip xúc vi vi vi sinh vt gn b mt vt liu lc. Kt qu là vi sinh vt
phân hy ni bào, không còn kh mt vt liu lc, và
b ra trôi.
;
,
.
v
;
;
m v
;
,
;
;
nh.
3.5.2.
3.5.2.1.
Quá trình phân hy k khí các cht h
() ,
Ch CNSH 2 K50 19
: CH
4
, CO
2
, N
2
, H
2
,
4
65 %. ,
.
,
:
Vi sinh vt
Cht h-------------------> CH
4
+ CO
2
+ H
2
+ NH
3
+H
2
S + T bào mi
Quá trình phân hy k khí xn:
n 1: Thy phân, ct mch các hp cht cao phân t;
n 2: Axit hóa;
n 3: Metan hóa.
Các cht thi ha các nhiu cht h
chn thy phân, s
c ct mch to thành nhng phân t phân h
phn ng thy phân s chuyn hóa protein thành amino axit, carbohydrate
t béo thành các axit béo.
n axit hóa
Các cht hn lc tip tc chuyn hóa thành acetic axit, H
2
và CO
2
. Các axit béo d yu là acetic axit, propionic axit và
lactic axit. Bên c
2
và H
2
c hình thành trong quá trình ct mch carbohydrat. Vi sinh vt chuyn
hóa methane ch có th phân hy mt s lot nh
2
, H
2
,
formate, acetate, methanol, methylamines và CO.
met
.
,
4
2
.
