Quy trình xử lý, thiết kế và tính toán hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn, Quảng Ngãi

Danh sách phân công công việc

STT

Nội dung thực hiện

1

Mô hình xử lý theo 2 bậc
UASB + Aerotank
Công nghệ XLNT theo mô
hình: UAF và SBR
Công nghệ XLNT theo mô
hình MBBR
Đề xuất hệ thống XLNT nhà
máy bia Sài Gòn - Quảng
Ngãi
Tính toán song chắn rác thô và
song chắn rác mịn
Tính toán bể điều hoà và hầm
bơm
Tính toán bể UASB

2
3
4
5
6
7
8
9

10

Tính toán bể Aerotank
Chỉnh sửa và hoàn chỉnh bài
tiểu luận
Tính toán bể lắng đợt II
Tính toán bể khử trùng và bể
nén bùn

Sinh viên thực hiện

Mức độ
tham gia

Trương Ngọc Trâm

Tốt

Lê Thị Thủy
Ngô Thị Thanh Trà

Khá
Trung
bình

Nguyễn Mai Trang

Khá

Ngô Thị Huyền Trang

Khá

Nguyễn Thị Trang

Tốt

Trần Quỳnh Trang

Khá

Trương Thị Trang

Tốt

Nguyễn Thị Vân Trang

Khá
Trung
bình

Huỳnh Văn Tiến

MỞ ĐẦU
Bia là một nguồn nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước công
nguyên đã có ghi chép về sản xuất bia. Hiện nay nhu cầu bia trên thế giới
cũng như ở Việt Nam rất lớn vì bia là một loại nước uống mát, bổ, có độ cồn
thấp, có độ mịn xốp, có hương vị đặc trưng… Đặc biệt CO 2 bão hoà trong
bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống, nhờ những ưu

điểm này mà bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết khắp các nước trên thế giới
và sản lượng ngày càng tăng.
Tuy nhiên, sự tăng trưởng của ngành sản xuất bia lại kéo theo những vấn
đề môi trường như: vấn đề chất thải sản xuất, đặc biệt là nước thải có độ ô
nhiễm cao. Nước thải do sản xuất rượu bia thải ra thường có đặc tính chung
là ô nhiễm hữu cơ rất cao, nước thải thường xuyên có màu xám đen và khi
thải vào các thuỷ vực đón nhận thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự
phân huỷ của các chất hữu cơ diễn ra rất nhanh. Thêm vào đó là các hoá chất
sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCO 3, CaSO4, H3PO4, NaOH,
Na2CO3,... Những chất này cùng với các chất hữu cơ có trong nước thải có
khả năng đe doạ nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận nếu không được xử lý.
Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu một số quy trình xử lý nước thải nhà máy
bia để thấy rõ hơn điều đó.

NỘI DUNG
I. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA
Hiện nay, có 3 công nghệ xử lý nước thải bia đang được áp dụng rộng
rãi:
Xử lý nước thải
nhà máy bia


Mô hình xử lý
theo 2 bậc:

Công nghệ XLNT
theo mô hình:

Công nghệ XLNT

theo mô hình:

UASB + Aerotank

UAF và SBR

MBBR

1.

Mô hình xử lý theo 2 bậc: UASB + Aerotank
1.1 Sơ đồ mô hình xử lý theo 2 bậc: UASB + Aerotank


Sơ đồ mô hình XLNT theo 2 bậc: UASB + Aerotank


1.2 Quy trình xử lý nước thải theo mô hình xử lý theo 2 bậc:
UASB+Aerotank
+ Nước thải từ các khu vực sản xuất bia được tập trung vào một đường
ống, đường ống này sẽ dẫn về hố thu gom, trước khi vào hố thu gom, nước
thải sẽ đi qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất.
+ Nước thải sau khi được tập trung về hố thu gom, sẽ được bơm chìm
đưa lên bể điều hoà.
+ Tại bể điều hoà có bố trí hệ thống phân phối khí nén để sục khí liên tục,
mục đích của bể điều hoà là để ổn định lưu lượng, nồng độ, cũng như loại bỏ
một phần BOD, COD có trong nước thải, đầu dò pH taị bể điều hoà sẽ cho
các giá trị pH của nước thải, căn cứ vào giá trị đó, bơm hoá chất sẽ bơm một
liều lượng hoá chất thích hợp vào đường ống để điều chỉnh pH nước thải về
trung tính.

+ Từ bể điều hoà nước thải sẽ được đưa lên bể lắng I loại bỏ tiếp các chất
rắn lơ lửng hữu cơ có thể lắng được (hiệu quả lắng có thể đạt được 50-60%)
nhằm giảm đi tải trọng hữu cơ cho công trình sinh học phía sau.
+ Sau các công trình xử lý cơ học trên các nước thải sẽ đưa sang công
trình xử lý sinh học: hệ thống bể UASB để thực hiện quá trình xử lý sinh
học kỵ khí. Khí sinh học thu được từ bể UASB sẽ được thu hồi và tái sử
dụng cho các mục đích khác.
+ Sau khi đã loại bỏ phần lớn BOD, COD tại bể UASB, nước thải theo
ống thoát nước chảy qua bể trung gian để chuẩn bị cho quá trình xử lý sinh
học hiếu khí.


+ Tại bể trung gian, nước thải được lưu lại nửa giờ sau đó tự động chảy
sang bể Aerotank.
+ Bể Aerotank có nhiệm vụ thực hiện quá trình xử lý sinh học hiếu khí,
tại đây, được bố trí hệ thống phân phối bằng khí nén sục khí liên tục, cung
cấp oxi cho quá trình sinh học hiếu khí xảy ra. Vi sinh vật sử dụng BOD,
COD như là chất dinh dưỡng để tạo sinh khối mới hay còn gọi là bùn hoạt
tính.
+ Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính sau đó được dẫn qua bể lắng II để
thực hiện quá trình lắng nhằm tách nước và bùn.
+ Một phần bùn sẽ được tuần hoàn lại bể Aerotank để đảm bảo lượng bùn
hoạt tính trong bể, phần bùn dư còn lại được bơm bùn đưa về bể nén bùn
thực hiện quá trình tách nước, giảm độ ẩm một phần trước khi đưa vào máy
ép bùn để ép thành những bánh bùn. Trong quá trình bùn được đưa từ bể nén
bùn về máy ép bùn, polyme sẽ được thêm vào bùn nhằm hỗ trợ cho quá trình
ép bùn, tránh bánh bùn bị vỡ vụn.
+ Nước thải đầu ra sau bể lắng II theo đường ống đến bể khử trùng,
clorua vôi sẽ được châm vào nước thải trước khi nước thải vào bể khử trùng.
Bể khử trùng được thiết kế theo dạng ziczac nhằm hỗ trợ quá trình xáo trộn

clorin và nước thải, loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh.
+ Nước thải sau quá trình khử trùng sẽ được đưa về bể chứa nước, được
lưu tại đây từ 2 đến 3 ngày, sau đó sẽ có xe bồn đến chở đi dùng làm nước
tưới cây.
1.3 Ưu và nhược điểm của mô hình xử lý theo 2 bậc: UASB+Aerotank
* Ưu điểm:


•

Hệ thống vận hành tự động, điều hành đơn giản nên không tốn

•
•

nhiều nhân lực để hệ thống hoạt động.
Hiệu quả xử lý cao thích hợp với đặc tính nước thải nhà máy bia.
Do kết hợp cả hai phương pháp xử lý yếm khí và háo khí nên giảm

được chi phí cho việc cấp khí.
* Nhược điểm:
• Hệ thống hoạt động liên tục nên khi xảy ra sự cố rất khó khắc phục
•

ảnh hưởng đến quá trình xử lý.
Hệ thống khó thích nghi được với những dòng thải biến động về

•

lưu lượng.

Lắp đặt hệ thống đòi hỏi kỹ thuật, độ chính xác cao, nếu không khi
đi vào hoạt dộng sẽ xảy ra sự cố.

2.

Nước thải

Công nghệ XLNT theo mô hình: UAF và SBR
Bể điều hoà
kết hợp lắng
cát và song
chắn rác

Trạm bơm
nước thải

Bể lọc khí
vật liệu nổi
(UAF)

Bể Aeroten
hoạt động
gián đoạn
(SBR)

Bể ủ bùn
Nước thải ra ngoài
Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo mô hình UAF và SBR
2.1 Bể lọc kị khí vật liệu nổi: UAF (Upflow Anaerobic Floating)
-

Các loại bể lọc khí là các bể kín, phía trong chứa vật liệu đóng vai trò
như giá thể của vi sinh vật dính bám.


-

Các giá thể làm bằng các vật liệu hình dạng, kích thước khác nhau,
hoạt động như vật liệu học. Các dòng nước thải có thể đi từ dưới lên
hoặc trên xuống. Các chất hữu cơ được vi khuẩn hấp thụ và chuyển
hoá để tạo thành CH4 và các loại chất khí khác. Các loại khí sinh học
được thu gom tại phần trên bể. Khí CH 4 và các loại khí sinh học tạo
thành khác được thu hồi ở phía trên.

-

Nước thải đưa vào bể có thể phân phối phía dưới hoặc phía trên theo
sơ đồ:

-

Vật liệu lọc của bể lọc kị khí là các loại cuội sỏi, than đá, xỉ, ống

-

nhựa, tấm nhựa hình dạng khác nhau.
Kích thước của chủng loại vật liệu học, được xác định dựa vào công
suất công trình XLNT, hiệu quả khử COD, tổn thất áp lực nước cho
phép , điều kiện cung cấp nguyên vật liệu tại chỗ… Các loại vật liệu

lọc, cần đảm bảo độ rỗng lớn (từ 90-300 m3/m2 bể mặt bể). Tổng bề
mặt của vật liệu lọc có vai trò quan trọng trong việc hấp thụ các chất
-

hữu cơ.
Loại bể này được gọi là bể lọc ngược kị khí vật liệu nổi (Upflow
Anaerobic Floating Blanket-UAFB). Đây là loại vật liệu lọc nhẹ trong
lượng riêng nhỏ và có tổng bề mặt tiếp xúc lớn. Khi màng vi sinh vật
dày, hiệu quả lọc nước thải giảm (tổn thất áp lực lọc tăng). Vật liệu
lọc được rửa bằng phương pháp xả tức thời. Trong quá trình rửa lọc,
số lượng vi khuẩn hoạt tính của bể kị khí dòng chảy ngược hao hụt ít.
Mặt khác việc rửa lọc cũng đơn giản.

Sơ đồ cấu tạo bể lọc kị khí vật liệu nổi


1.

Nước thải vào; 2. Lớp cặn lơ lửng; 3. Vật liệu lọc nổi; 4. Lưới chắn;

5. Ngăn tách khí; 6. Ống dẫn khí; 7. Ống dẫn nước ra.
* Ưu điểm của bể lọc kị khí:
+ Khả năng tách các chất bẩn hữu cơ (BOD) cao
+ Thời gian lưu nước ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải
+ Quản lý vận hành đơn giản
+ Ít tốn năng lượng và dễ hợp khối với bể tự hoại và các công trình xử lý
nước thải khác.
* Nhược điểm:
+ Thời gian đưa công trình vào hoạt động dài

+ Bể thường hay bị sự cố tắc nghẽn
+ Hàm lượng cặn trong nước thải ra khỏi bể lớn
+ Các loại vật liệu lọc có đặc tính kĩ thuật yêu cầu thường có giá thành
cao.
2.2 Bể Aeroten hệ SBR

Sơ đồ Aeroten kết hợp lắng hoạt động gián đoạn theo mẻ (Squencing
Batch Reator - SBR)


( Là một dạng công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính,
trong đó tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải).
Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu của bể là 3. Các hoạt động
diễn ra trong một ngăn bể bao gồm:
Nước thải đi vào

Làm đầy
nước
thải

1

Xả nước thải
Sục khí

4

Xả bùn dư
Lắng

3

5


1.

Trong bước một, khi cho nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn

2.

hoạt tính lưu lại từ chu kỳ trước.
Sau đó nước thải và bùn được sục khí ở bước hai với thời gian thổi khí
đúng như thời gian yêu cầu. Quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn

3.
4.

toàn và các chất hữu cơ được oxy hoá trong giai đoạn này.
Bước thứ ba là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh.
Sau đó lượng nước trong nằm phía trên lớp bùn được xả ra khỏi bể.
5. Bước cuối cùng là xả lượng bùn dư được hình thành trong quá trình thổi
khí ra khỏi ngăn bể. Các ngăn bể khác hoạt động lệch pha để đảm bảo
cho việc cung cấp nước thải lên trạm xử lý nước thải liên tục.


Công trình SBR hoạt động gián đoạn, có chu kỳ. Các quá trình trộn
nước thải với bùn, lắng bùn cặn…diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng
nên hiệu quả xử lý nước thải cao. BOD của nước thải sau xử lý
thường gấp hơn 50 mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng từ 10 đến 45 mg/l và

N - NH3 khoản từ 0,3 đến 12 mg/l. Bể Aeroten hoạt động theo mẻ làm
việc không cần bể lắng đợt II. Trong nhiều trường hợp, người ta cũng



bỏ qua bể điều hoà và bể lắng đợt một.
Hệ thống Aeroten hoạt động gián đoạn SBR có thể khử được nitơ và
phốt pho sinh hoá do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí và
kị khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy. Các ngăn bể
được sục khí bằng máy nén khí, máy sục khí dạng Jet hoặc thiết bị
khuấy trộn cơ học. Chu kì hoạt động của ngăn bể được điều khiển
bằng rơle thời gian. Trong ngăn bể có thể bố trí hệ thống vớt váng
váng, thiết bị đo mức bùn, …

* Bể Aeroten hệ SBR có ưu điểm:
• Cấu tạo đơn giản
• Hiệu quả xử lý cao
• Khử được các chất dinh dưỡng nitơ
• Sự dao động lưu lượng nước thải ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.


* Nhược điểm:
• Công suất xử lý nước thải nhỏ
• Để bể hoạt động có hiệu quả người vận hành phải có trình độ theo dõi
thường xuyên các bước xử lý nước thải.
3. Xử lý nước thải nhà máy bia theo mô hình công nghệ MBBR
3.1 Sơ đồ xử lý nước thải theo mô hình công nghệ MBBR

Nước thải vào
Hầm tiếp nhận

Bể điều hoà
Cấp khí
hhjjjj

Bể UASB
Bể Anoxic
Bể MBBR
Bể lắng đợt II
Bể trung gian
Bể lọc áp lực

Bể chứa bùn

Bể nano dạng khô

Máy ép bùn

3.2 Quy trình xử lý nướcNguồn
thải theo
hình công nghệ
tiếp mô
nhận
Xử lýMBBR
định kỳ


a, Hầm tiếp nhận
- Song chắn rác: Thường làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh
dẫn sẽ giữ lại các tạp chất như các vật có kích thước lớn: giẻ, bao nilon, …

để tránh tắc và bảo vệ các thiết bị. Dựa vào khoảng cách giữa các thanh, chia
song chắn rác thành hai loại:
+ Song chắn rác thô có khoảng cách từ 6 - 50 mm.
+ Song chắn rác mịn có khoảng cách < 6 mm.
- Bể gom: Là nơi tiếp nhận nguồn nước thải trước khi đi vào xử lý. Bể
gom thường được làm bằng bê tông, xây bằng gạch, có tác dụng điều hoà
lưu lượng nước thải.
- Lưới lọc: Giữ lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ như mẫu trấu,
huyền phù, …bị trôi ra trong quá trình rửa thùng lên men, thùng nấu, nước
lọc bã hèm. Lưới có kích thước lỗ từ 0,5 đến 1mm. Các vật thải được lấy ra
khỏi bể mặt lưới bằng hệ thống cào.
b, Bể điều hoà
- Dùng để duy trì lưu lượng dòng thải vào gần như không đổi, điều
chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Trong bể có
hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hoà tan và san đều nồng độ các chất
bẩn trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể, pha loãng nồng
độ các chất độc hại nếu có. Có thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi. Tại bể
điều hoà có máy định lượng acid cần cho vào bể đảm bảo pH từ 6,6 - 7,6 khi
đưa vào bể xử lý UASB.
c, Bể UASB


- Tại đây diễn ra quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, vô cơ có trong
nước thải bằng vi sinh yếm khí. Nước thải được đưa trực tiếo vào phía dưới
đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua
lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ và các chất hữu cơ, vô cơ được tiêu thụ ở đây.
d, Bể sinh học MBBR
- Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí,
hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục, còn lại gọi là quá trình oxy
hoá sinh học. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ ohân huỷ các chất hữu cơ có trong

nước thải và thu năng lượng để chuyển hoá thành tế bào mới chỉ có một
phần chất hữu cơ bị oxy hoá hoàn toàn chuyển thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,
…
- Vi sinh vật hoạt tồn tại trong bùn hoạt tính của bể sinh học bao gồm
Zoogloea, Achrombacter, Flacobacterium, Nocardia, Mycobacterium, và hai
loại vi khuẩn nitrate hoá Nitrosomonas và Nitrobacter. Thêm vào đó nhiều
loại vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiotharix, Leicothrix
và Geotrichum cũng tồn tại.
+ Các phản ứng sinh hoá cơ bản của quá trình phân huỷ chất hữu cơ
trong nước thải gồm có:
 Oxy hoá các chất hữu cơ:
CxHyOz + O2


CO2 + H2O + ΔH

Tổng hợp tế bào mới:

CxHyOz + NH3 + O2


Enzym

Enzym

Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2 + ΔH

Phân huỷ nội bào:
C5H7NO2 + O2

Enzym

5CO2 + 2H2O + NH3 + ΔH


e, Bể lắng
- Nước thải sau khi qua bể MBBR được phân phôái vào vùng phân phối
nước của bể lắng sinh học. Cấu tạo và chức năng của bể lắng sinh học tương
tự như bể lắng hoá lý. Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thong qua
máng tràn răng cưa.
- Hiệu suất bể lắng được tăng cường đáng kể do sử dụng hệ thống tấm
lắng lamella. Bể lắng được chia làm ba vùng căn bản:
+ Vùng phân phối nước;
+ Vùng lắng;
+ Vùng tập trung và chứa cặn;
- Nước và bông cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng
lắng của bể là hệ thống tắm lắng lamella, với nhiều lớp mỏng được xếp theo
một trình tự và khoảng cách nhất định. Khi hỗn hợp nước và bông cặn đi qua
hệ thống này, các bông bùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có
kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông bùn ban đầu. Các bông
bùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có kích thước và khối lượng
lớn gấp nhiều lần các bông bùn ban đầu. Các bông bùn này trượt theo các tấm
lamella và được tập hợp tại vùng chứa cặn của bể lắng.
f, Bể lọc áp lực
Bể lọc áp lực sử dụng trong công nghệ này là bể lọc áp lực đa lớp vật
liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính để loại bỏ các chất lơ lửng, các
chất rắn không hoà tan, các nguyên tố dạng vết, halogen hữu cơ nhằm đảm
bảo độ trong của nước.
Nước sau khi qua cụm lọc áp lực đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường
theo QCVN 24:2009 cột B.

g, Bể nano dạng khô
Nước thải sau khi đi qua bể lọc áp lực sẽ đi vào bể nano dạng khô để
loại bỏ triệt để các chất lơ lửng còn sót lại trong nước và khử trùng nước thải.
Nước sau khi qua bể nano dạng khô đạt yêu cầu xả thải theo quy điịnh
hiện hành của pháp luật. Lượng nước này, một phần được sử dụng để làm mát


máy móc trong nhà máy; một phần được đưa tới nguồn tiếp nhận qua mương
thoát nước.
3.3 Ưu và nhược điểm của công nghệ MBBR
a, Ưu điểm
- Công nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn nước
-

-

thải.
Hiệu quả xử lý và tiết kiệm năng lượng hơn công nghệ truyền thống.
Không phải tuần hoàn bùn hiếu khí lại như phương pháp areoten, tuần
hoàn bùn làm giảm hoạt dộng của vi sinh vật.
Nồng độ các chất ô nhiễm sau quy trình xử lý đạt quy chuẩn hiện hành.
Tiết kiệm diện tích xây dựng đất xây dựng.
Công trình thiết kế dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử lý.
b, Nhược điểm
Nhân viên vận hành cần được đào tạo về chuyên môn.
Đòi hỏi hoàn hảo vể yêu cầu kĩ thuật. Chất lượng nước thải sau xử lý có
thể bị ảnh hưởng nếu một trong những công trình đơn vị trong trạm

-

không đựợc vận hành đúng các yêu cầu kĩ thuật.
Bùn sau quá trình xử lý cần được thu gom và xử lý định kỳ

II. ĐỀ XUẤT & TÍNH TOÁN THIẾT KỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
TẠI NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – QUẢNG NGÃI
1.

Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý
Nhà máy bia Sài Gòn - Quảng Ngãi thuộc khu công nghiệp Quảng Phú,

tỉnh Quảng Ngãi. Hiện tại, khu công nghiệp này chưa có hệ thống xử lý nước
thải tập trung, nước thải sau xử lý sẽ phải xả vào sông Trà Khúc – con sông
lớn nhất tỉnh Quảng Ngãi và có vai trò quan trọng trong việc chuyển tải phần
lớn lượng nước mưa ra biển Đông cũng như cung cấp nước cho vùng đồng
bằng tập trung đông dân cư. Do đó, việc xử lý lượng nước thải của nhà máy
bia Sài Gòn - Quảng Ngãi đạt TCVN 5945 – 2005, loại A sẽ góp phần bảo vệ
nguồn nước và quần xã thuỷ sinh, nâng cao chất lượng môi trường sống của
người dân địa phương.


Bảng 1.1: Tính chất nước thải nhà máy bia Sài Gòn - Quảng Ngãi

1.

STT

Thông số

Đơn vị

Giá trị

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Lưu lượng
pH
Nhiệt độ
TSS
COD
BOD5
Tổng Nitơ
Tổng photpho
Tổng Coliorm

m3/ ngày
o
C
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

MNP/100ml

2500
5-10
35-40
500
1300
1800
37
19
107

Đề xuất hệ thống xử lý
a, Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải
Nước thải

Song chắn rác thô

Hầm bơm
Song chắn rác mịn
Hoá chất điều chỉnh pH
Khuấy trộn

Bể điều hoà

Thiết bị đốt khí
Nước tuần
hoàn

Bể UASB

Dưỡng khí

Bể Aeroten

Bùn dư

Tiêu chuẩn so
sánh (nguồn
loại A, TCVN
5945 – 2005)
6-9
40
50
50
30
15
4
3000


Bể lắng đợt II

Bùn
tuần
hoàn

Bể chứa bùn
Bể khử trùng

Sông Trà Khúc

Bể nén bùn
Máy ép bùn

b, Quy trình xử lý nước thải
Nước thải từ các công đoạn sản xuất của các nhà máy được thu gom về
hệ thống xử lý.
Đầu tiên, nước thải được dẫn qua song chắn rác thô để loại bỏ các cục
vón từ bột, rác rơi vãi trên sàn trong quá trình sản xuất,..vv có kích thước lớn
hơn 20 mm ra khỏi dòng thải. Sau đó, nước thải tự chảy xuống hầm bơm.
Từ hầm bơm, nước thải được bơm lên song chắn rác mịn để loại bỏ các
hạt gạo, bột, vỏ trấu,..v.v có kích thước lớn hơn 1mm, rồi tự chảy xuống bể
điều hoà. Bể điều hoà có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng và các thành phần hữu
cơ (BOD, COD) của nước thải. Bể được bố trí hệ thống khuấy chìm để tạo sự
xáo trộn đồng đều, tạo môi trường đồng nhất cho nước thải, tránh hiện tượng
lắng cặn trong bể. Bên cạnh đó, bể còn được trang bị hệ châm axit/xút để đảm
bảo cho pH nước thải luôn duy trì trong khoảng 6,5 - 7,5 trước khi vào bể
UASB.
Nước thải từ bể điều hoà được bơm qua bể xử lý yếm khí dòng chảy
ngược UASB. Tại đây, nước được phân phối từ dưới lên. Nhờ các vi sinh vật
kị khí, chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ thành nước và biogas bay lên khi qua đệm
bùn kị khí. Khí biogas sinh ra sẽ được thu hồi và đốt khí tự dộng. Nước sau


khi bộ phận tách ba pha (khí - lỏng - rắn) theo máng thu chảy vào đường ống
phân phối sang bể Aeroten.
Trong bể Aeroten, quá trình xử lý sinh học hiếu khí dựa vào sự sống và
hoạt động của các vi sinh vật để oxy hoá các chất hữu cơ dạng hoà tan và dạng
keo có trong nước thải, biến các hợp chất có khả năng phân huỷ thành các chất

ổn định nhờ vào lượng oxy hoà tan trong nước. Oxy được cung cấp vào bể
bằng hai máy thổi khí hoạt động luân phiên qua hệ thống phân phối khí để tạo
môi trường thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí phát triển, oxy hoá các chất hữu
cơ có trong nước thải và tăng sinh khối tạo thành các bông bùn hoạt tính.
Sau đó, nước được dẫn qua bể lắng. Ở đây sẽ diễn ra quá trình tách bùn
hoạt tính và nước thải đã xử lý. Sau bể lắng, nước thải sẽ dẫn sang bể khử
trùng. Sau khi được khử trùng, nước thải tiếp tục được dẫn vào bể chứa rồi
theo ống dẫn, nước thải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005 sẽ được xả vào
sông Trà Khúc.
Bùn từ bể lắng sẽ được gom vào bể chứa bùn. Một phần bùn hoạt tính
được bơm bùn tuần hoàn bơm về bể Aeroten để duy trì chức năng sinh học và
giữ nồng độ bùn trong bể này ở mức ổn định. Lượng bùn dư sẽ được bơm
sang bể nén bùn. Bùn sau khi đuợc nén sẽ được bơm vào thiết bị keo tụ bùn.
Tại đấy, bùn được trộn đều với Cation polymer, sau đó toàn bộ hỗn hợp sẽ đi
vào thiết bị ép bùn băng tải. Bánh bùn sau khi ép được đổ vào thiết bị thu bùn
khô và chuyển đi chôn lấp.
Nước từ bể nén bùn và máy ép bùn sẽ được tuần hoàn về hầm bơm
nước thải để tiếp tục xử lý.
Đối với lượng khí biogas được sinh ra từ bể UASB, có thể được thu hồi
để phục vụ cho nhu cầu của nhà máy khi hệ thống hoạt động ổn định.
c, Lý do đề xuất hệ thống xử lý trên
Đặc tính nước thải của nhà máy sản xuất bia là giàu các hợp chất hữu
cơ dễ bị phân huỷ sinh học do bã nấu, bã hèm, men, hèm loãng, bia dư rơi rớt,
dò dỉ vào nước thải.v.v..Các chất hữu cơ trong nước thải bia thường ở dạng lơ


lửng lẫn dạng hoà tan, chủ yếu gồm các thành phần như: tinh bột, xenluloza,
các loại đường, axit, các hợp chất photpho, nitơ…Các chất này sẽ được oxy
hoá bởi vi sinh vật tạo ra sản phẩm cuối là CO 2, H2O, NH3 và sản phẩm trung
gian là rượu, anđehit, axit,…Đây là nguồn gây ô nhiễm cao nếu thải trực tiếp

ra môi trường.
Vì vậy, lựa chọn phương pháp xử lý sinh học để xử lý nước thải nhà
máy bia sẽ là phương pháp tối ưu và cho hiệu quả cao.
Bảng 1.2: Dự tính hiệu quả xử lý các chất có trong nước thải
Hạng mục
Song chắn rác thô

Hầm bơm

Song chắn rác mịn

Bể điều hoà

Bể UASB

Bể Aeroten
Bể lắng đợt II

Nồng độ
(mg/l)
Hiệu suất
(%)
Nồng độ
(mg/l)
Hiệu suất
(%)
Nồng độ
(mg/l)
Hiệu suất
(%)

Nồng độ
(mg/l)
Hiệu suất
(%)
Nồng độ
(mg/l)
Hiệu suất
(%)
Nồng độ
(mg/l)
Hiệu suất
(%)
Nồng độ
(mg/l)

COD

BOD

TSS

N

P

1800

1300

500

37

8

0

0

0

0

0

1800

1300

500

37

8

0

0

0

0

0

1800

1300

500

37

8

6

5

25

0

0

1692

1235

375

37

8

0

0

0

0

0

1692

1235

375

37

8

80

75

50

35

20

24.1

6.4

338.4

308.8 187.5

89

92

-150

50

45

37.2

24.7

468.5

12

3.5


Thải ra sông Trà
Khúc
TCVN 5945 – 2005,
cột A

Hiệu suất
(%)
Nồng độ
(mg/l)
Nồng độ
(mg/l)

0

0

90

0

0

37.2

24.7

46.9

12

3.5

50

30

50

15

4

2. Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy bia Sài Gòn
- Quảng Ngãi.
* Lưu lượng nước thải trung bình Qtb = 2500 m3/ngày = 104.2 m3/h
Qmax = Qtb*k = 104.2*1.5 = 156.3 m3/h = 0.0434m3/s (lấy hệ số vượt tải là
k=1.5)
2.1 Song chắn rác thô
Thiết bị song chắn rác thô dùng để loại bỏ các tạp chất có kích thước
lớn hơn 20mm.
Chọn chiều rộng của kênh dòng chảy Bk = 0.1m
Mở rộng dần một góc φ = 20o
Song chắn rác được đặt nghiêng một góc α = 60o
Vận tốc nước qua song chắn vsc = 0.5m/s
Vận tốc nước chảy trên kênh ứng với Qmax vk = 1m/s
Chiều sâu lớp nước qua song chắn h1 = 0.24m

Chiều cao bảo vệ của kênh dẫn hbv = 0.2m
Khoảng cách giữa các thanh song chắn b = 20 mm = 0.02 mm
Tiết diện bề mặt của song chắn s = 8mm = 0.008 m


Thanh hình chữ nhật => hệ số hình dạng thanh β = 2.42
- Tính toán số khe hở của song chắn rác:
Qmax

n=

*kz =

0.0434

*1.05 = 18.9 ~ 20 khe

Với kz =b*h
1.05
là hệ số tính đến
sự thu hẹp dòng chảy
0.02*0.24*0.5
1*vsc
Chọn số khe song chắn rác là 20 khe => Số thanh chắn rác: n - 1 = 19
- Chiều rộng của song chắn:
Bs = b*n + s*(n-1) = 0.02*20 + 0.008*19 = 0.552 m
- Độ giảm cột nước:
hs = ξ*

vk2 * P

*kz = 0.618*

1*3

* 1.05 = 0.1m/s

Trong đó: 2g
2*9.81
ξ: l à hệ số tính đến cản trở dòng nước do thiết diện hình dạng thanh
ξ = β *(s/b)4/3 sinα = 2.42*(0.008/0.02)4/3 *sin 60o = 0.618
vk: vận tốc nước chảy trên kênh
P: hệ số tính đến cản trở dòng nước do rác tắc trên song chắn rác
(thường P=3)
g: gia tốc trọng trường g= 9.81 m/s2
- Hệ số mở rộng tiết diện:
l1 =

Bs - Bk
2*tg φ

=

0.552 – 0.1
2 * tg20o

= 0.62

- Hệ số thu hẹp tiết diện:
l2 = 0.5*l1 = 0.5*0.62 = 0.31

- Chiều cao của song chắn:
hsc = (h1+ hbv)/sin60o = (0.24+ 0.1)/sin60o =0.39m ~ 0.4m
- Chiều cao xây dựng buồng đặt song chắn:
hxd = h1 + hbv +hs = 0.24 + 0.2 + 0.1= 0.54 m
Bảng 2.1: Thông số thiết kế song chắn rác thô


Thông sô
Chiều rộng buồng đặt song chắn
Chiều cao xây dựng buồng đặt song chắn
Chiều cao của song chắn
Chiều cao lớp nước qua song chắn
Số khe hở n
Số thanh song chắn
Khoảng cách giữa các thanh song chắn
Tiết diện bề mặt của song chắn

Giá trị
0.552
0.54
0.4
0.24
20
19
20
8

Đơn vị
m
m

m
m
mm
mm

2.2 Hầm bơm
Chọn thời gian lưu nước t = 15 phút
Thể tích cần thiết:
V = Qmax*t = (156.3*15)/60 = 39 (m3)
Chọn chiểu cao công tác H = 1.8 m
Chiều cao bảo vệ của bể hbv = 0.2 m
Chiều cao xây dựng hầm bơm: Hxd = H + hbv = 1.8 + 0.2 = 2 m
=> Diện tích mặt bằng:
S = V/ h = 39/1.8 = 22 m2
Chọn chiều dài của bể là L = 6.5 m
=> Chiều rộng của bể B = 22/6.5=3.4 m
Bảng 2.2: Thông số thiết kế hầm bơm
Thông số
Lưu lượng Qmax
Thời gian lưu nước trong bể
Kích thước hầm
+ Chiều rộng
+ Chiều dài
+ Chiều cao

Giá trị
156.3
15

Đơn vị

m3/h
phút

3.4
6.5
2

m
m
m


2.3 Song chắn rác mịn
Chọn song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh là b = 1mm
Với lưu lượng Qmax = 156.3 m3/h, chọn song chắn rác mịn loại DS4800
với kích thước như sau:
A = 1640 mm
B = 1790 mm
H = 2100 mm
Tiết diện bể mặt thanh s = 315 mm
Lmin = 2400 mm
Lmax = 3800 mm
Diện tích bể mặt S = 4.8 m2
Hàm lượng cặn lơ lửng giảm 25%, lượng cặn còn lại sau khi qua song
chắn rác mịn là:
SS = 500*(1- 0.25) = 375 mg/l
Hiệu quả xử lý BOD5 là 5%, hàm lượng BOD5 còn lại :
BOD5 = 1300*(1 – 0.05) = 1235 mg/l
Hiệu quả xử lý COD là 6%, lượng COD còn lại:
COD = 1800*(1- 0.06) = 1692 mg/l

2.4 Bể điều hoà
Chọn thời gian lưu nước trong bể là 8h
Bảng giá trị lưu lượng nước thải trong 24h
Thời
gian
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

V- vào( m3) V-tích lũy Qtb
Qbơm ra Qthay đổi
90
90
104,2
104,2
14,2
94
184

104,2
208,4
24,4
92
276
104,2
312,6
36,6
93
369
104,2
416,8
47,8
95
464
104,2
521
57
97
561
104,2
625,2
64,2
98
659
104,2
729,4
70,4
96
755

104,2
833,6
78,6
100
855
104,2
937,8
82,8
107
962
104,2
1042
80
120
1082
104,2
1146,2
64,2
124
1206
104,2
1250,4
44,4
121
1327
104,2
1354,6
27,6
124
1451

104,2
1458,8
7,8
123
1574
104,2
1563
-11