ĐỒ ÁN NGÀNH SẢN XUẤT BIA nước thải công nghiệp 600 m3/ngđ -TỈNH BẮC NINH

Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

E PHẦN 1: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ NGÀNH SẢN XUẤT

1.1

ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KHÍ HẬU VÀ KINH TẾ XÃ HỘI CỦA TỈNH BẮC NINH

1.1.1 Điều kiện tự nhiên, khí hậu
Bắc Ninh là tỉnh nằm trong vùng châu thổ Sông Hồng, thuộc khu vực đồng bằng Bắc Bộ. Vị trí địa
lý nằm trong phạm vi từ 20 058’ đến 21016’ vĩ độ Bắc và 105054’ đến 106019’ kinh độ Đông. Phía
Bắc giáp tỉnh Bắc Giang; Phía Đông và Đông Nam giáp với tỉnh Hải Dương; Phía Nam giáp tỉnh
Hưng Yên; Phía Tây giáp thành phố Hà Nội.
Địa hình
Với vị trí nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ nên địa hình của tỉnh Bắc Ninh khá bằng phẳng, có
hướng dốc chủ yếu từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, được thể hiện qua các dòng chảy nước
mặt đổ về sông Cầu, sông Đuống và sông Thái Bình.
Khí hậu
Nhiệt độ - độ ẩm:
Bắc Ninh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với bốn mùa khá rõ rệt, có mùa đông lạnh, mùa
hè nóng nực. Trong khoảng 12 năm trở lại đây, nhiệt độ trung bình năm là 24,0 oC, nhiệt độ trung
bình tháng cao nhất là 29,4oC (tháng 7), nhiệt độ trung bình thấp nhất là 17,4oC (tháng 1). Sự chênh
lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 12,0oC.
Độ ẩm tương đối trung bình của Bắc Ninh khoảng 81%, độ chênh lệch về độ ẩm giữa các tháng
không lớn, độ ẩm tương đối trung bình thấp nhất từ 72% đến 75% thường xảy ra từ tháng 10 đến
tháng 12 trong năm.
Lượng mưa:
Lượng mưa trung bình hàng năm tại Bắc Ninh khoảng 1500mm nhưng phân bổ không đều trong
năm. Mùa mưa chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm. Mùa khô từ

tháng 11 đến tháng 4 năm sau chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa trong năm. Khu vực có lượng mưa
trung bình lớn nhất thuộc thị xã Từ Sơn, huyện Yên Phong, huyện Tiên Du, còn khu vực có lượng
mưa trung bình nhỏ nhất thuộc huyện Quế Võ.
1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

1


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

1.2

GVHD: Nguyễn Minh Đức

TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT BIA

1.2.1 Thị trường bia tại Việt Nam
Quá trình hội nhập của Việt Nam và thế giới không chỉ mang lại những chuyển biền tích cực về kinh
tế mà còn cả về mặt đời sống tinh thần và văn hóa tiêu dung, bên cạnh đó xuất phá từ sự nâng cao
nhận thức về sức khỏe đã có sự chuyển dịch từ các thức uống có nồng độ cao sang thức uống có
nồng độ cồn thấp hơn. Thị trường bia Việt Nam đang tiếp tục tăng trưởng với tốc độ cao hơn tăng
trưởng GDP. Theo thống kế tốc độ tăng trưởng về khối lượng của thức uống có cồn năm 2006 là 9%
trong đó bia vẫn là nhóm chủ đạo chiếm 97%. Hơn 50% thị phần sản xuất bia tại Việt Nam chịu sự
chi phối của sabeco và công ty liên doanh bia Việt Nam.
1.2.2 Quy trình công nghệ ngành sản xuất bia
1.2.2.1
Nguyên liệu sản xuất bia
a) Nước:

Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có ảnh hưởng rất quan
trọng tới các đặc trưng của bia. Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc
trưng của nước trong khu vực sản xuất bia. Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ
của các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia khá phức tạp, nhưng
theo quy tắc chung thì nước mềm là phù hợp cho sản xuất các loại bia sang màu. Do đó, để đảm bảo
sự ổn định về chất lượng và mùi vị của sản phẩm, nước được cần xử lý trước khi tham gia vào quá
trình sản xuất bia nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định.
b) Malt:

Bằng cách ngâm hạt lúa mạch vào trong nước, cho phép chúng nảy mầm đến một giai đoạn nhất
định và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy để thu được hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa.
Mục tiêu chủ yếu của quy trình này giúp hoạt hóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzim
trong đại mạch. Hệ enzim này giúp chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường hòa tan bền vững vào
nước tham gia vào quá trình lên men. Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra
các màu malt khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc. Các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra
bia sẫm màu hơn.
c) Hoa houblon:

Hoa houblon được con người biết đến sử dụng vào khoảng 3000 năm trước CN. Đây là thành phần
rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trỉnh sản xuất bia, giúp mang lại hương thơm
đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học
của sản phẩm. Cây hoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp trên thế giới với nhiều giống khác

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

2


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

nhau, nhưng nó chỉ được sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu. Hoa houblon có thể được đem dung
ở dạng tươi, nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển hoa houblon phải sấy khô và chế biến để
gia tăng thời gian bảo quản và sử dụng.
d) Gạo:

Đây là loại hạt có hàm lượng tinh bột khá cao có thể được sử dụng sản xuất được các loại bia có
chất lượng hảo hạng. Gạo được đưa vào chế biến dưới dạng bột nghiền mịn để dễ tan trong quá trình
hồ hóa, sau đó được phối trộn cùng bột malt sau khi đã đường hóa. Cần chú ý, hạt trắng trong khác
hạt trắng đục bởi hàm lượng protein. Do đó, trong sản xuất bia, các nhà sản xuất thường chọn loại
hạt gạo có độ trắng đục cao hơn
e) Men:

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường. Các giống men bia cụ thể được lựa chọn để
sản xuất các loại bia khác nhau, men bia sẽ chuyển hóa đường thu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn
và cacbon đioxit
1.2.2.2
Quy trình sản xuất bia
Bia là sản phẩm thực phẩm thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, thu được bằng cách lên men bia ở
nhiệt độ thấp dịch đường cùng với nước và hoa houblon. Tất cả các loại bia đều chứa một lượng cồn
từ 1,8-7% so với thể tích và khoảng 0,3-0,5% khí CO 2 tính theo trọng lượng. đây là hai sản phẩm
chính của quá trình lên men bia từ các loại dịch đường đã được houblon hóa, được tiến hành do một
số chủng đặc hiệu của nấm men saccharomyces. Ngoài ra trong bia còn chứa các hợp chất khác, một
số là sản phẩm phụ của quá trình lên men, một số là sản phẩm của quá trình tương tác hóa học, phần
còn lại là những cấu tử, hợp phần của dịch đường không bị biến đổi đều trực tiếp tham gia vào việc
định hình hương vị và nhiều chi tiêu chất lượng của bia thành phần. Với hương thơm đặc trưng và vị
đắng dịu của hoa houblon, các chất khoáng, chất tạo hương… ở tỷ lệ cân đối đã tạo cho bia có một
hương vị đậm đà mà không hề thấy ở các sản phẩm khác. Nhân tố tạo ra tính độc đáo của bia trước
hết là do đặc tính của nguyên liệu sau đó là do tính chất của quá trình công nghệ

Công nghệ sản xuất bia là quá trình phức tạp dù được thực hiện thủ công hay tự động hóa thì đều
phải trải qua các giai đoạn:
Chế biến dịch đường, houblon hóa
Lên men chính để chuyển hóa dịch đường thành bia non, lên men phụ và tang trữ bia non
thành bia tiêu chuẩn
- Loc trong bia, đóng bao bì, hoàn thiện sản phẩm…
a) Sản xuất dịch đường houblon hóa:
-

Sơ đồ công nghệ sản xuất dịch đường houblon hóa bao gồm:
•
•

Làm sạch và đánh bóng malt
Nghiền malt:

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

3


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Đập nhỏ hạt ra thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, thúc đẩy quá trình đường
hóa và các quá trình thủy phân nhanh và triệt để hơn.
- Có 3 cách tiến hành nghiền malt: nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền nước.
• Đường hóa nguyên liệu:
- Nguyên liệu sau khi đã nghiền nhỏ sẽ được hòa trộn với nước ở trong thiết bị đường hóa.

Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia và đặc tính kỹ thuật của
hệ thống thiết bị.
- Trong môi trường giàu nước các hợp chất thấp phân tử sẽ hòa tan vào nước trở thành chất
chiết của dịch đường sau này, các hợp chất cao phân tử như tinh bột, protein sẽ bị tác động
bởi các nhóm enzim tương ứng khi nhiệt độ khối dịch được nâng đến điểm thích hợp dưới sự
xúc tác của hệ enzim thủy phân các hợp chất cao phân tử sẽ bị cắt thành sản phẩm thấp phân
tử và hòa tan vào nước trở thành chất chiết của dịch đường.
- Ở phân đoạn sản xuất dịch đường được bố trí các loại thiết bị chính sau: thiết bị phối trộn,
thiết bị đường hóa, thiết bị lọc, thiết bị đun dịch đường với hoa houblon, thiết bị tách bã
hoa…
• Lọc bã malt sau khi đường hóa kết thúc bao gồm 2 hợp phần: pha rắn và pha lỏng
- Thành phần pha rắn bao gồm các cấu tử không hòa tan của bột nghiền còn pha lỏng bao gồm
nước và các hợp chất thấp phân tử được trích ly từ malt hòa tan trong đó. Pha rắn gọi là bã
malt còn pha lỏng gọi là dịch đường.
- Mục đích của quá trình này là tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo
của quá trình còn pha rắn loại bỏ ra ngoài.
- Thiết bị lọc bã malt: thùng lọc đáy bằng, máy ép khung bản…
• Nấu dịch đường với hoa houblon:
- Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol và các thành phần khác của hoa houblon vào
dịch đường để làm nó có vị đắng và hương thơm dịu của hoa – đặc trưng của bia.
- Polyphenol khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với các hợp chất protein
tạo thành các phức chất màng nhầy dễ kết lắng sẽ kéo theo các phần tử cặn lắng theo.
- Trường độ đun sôi với hoa phụ thuộc chất lượng chất lượng nguyên liệu, cường độ đun, nồng
độ chất hòa tan… và nằm trong khoảng từ 1,5 – 2,5h.
• Làm lạnh và tách cặn dịch đường
b) Lên men chính lên men phụ và tang trữ bia:
-

Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác động
của nấm men thông qua hoạt động của chúng

•
•

Lên men chính: một lượng lớn cơ chất trong dịch đường bị nấm men hấp thụ tạo thành rượu
etylic, khí CO2 , các hợp chất dễ bay hơi… một phần nhỏ bị kết lắng và phải loại bỏ ra ngoài.
Lên men phụ và tang trữ bia: ở giai đoạn này các quá trình sinh hóa lý xảy ra hoàn toàn
giống quá trình lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt độ thấp hơn và lượng nấm
men cũng ít hơn, đây là quá trình nhằm chuyển hóa hết phần đường có khả năng lên men còn
tồn tại trong bia non.

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

4


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

•

•

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Làm trong bia: sự hiện diện của các hạt dạng keo, nấm men, nhựa đắng… góp phần làm
giảm độ bền của bia do đó làm trong giúp tăng thời gian bảo quản khi lưu hành trên thị
trường.
Chiết bia vào chai: chai đựng bia phải làm từ thủy tinh chất lượng cao có màu caphe hoặc
xanh nhạt.

Quy trình sản xuất bia

Malt khô

Xay

Ngâm, nấu
đường hóa

Phế liệu

Xử lý

Nước

Lọc trong
Hơi nước
Dịch đường

Hoa
houblon

Đun sôi
Lắng trong

Không khí
Làm nguội
Nén

Xử lý
Lên men
chính

Lên men phụ,
tàng trữ

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

5


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Lọc trong
Xuất
Chai, lon
xưởng

CO2
Bia tươi

Rửa khử
Chiết chai,
Thanh
Dán
trùng
PHẦN 2: CÁC NGUỒN THẢI
VÀ
TÍNH
CHẤT

lon
trùngNƯỚC THẢI
nhãn

2.1 CÁC NGUỒN THẢI TỪ NHÀ MÁY BIA
Hiện nay do nhu cầu của thị trường chỉ trong một thời gian ngắn ngành sản xuất bia đã có những
bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà
máy bia mới… Hiện nay cả nước có trên 400 nhà máy và các cơ sở bia sản xuất trên 800 triệu
lit/năm do đó tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường. Hiện nay tiêu chuẩn nước thải tạo
thành trong quá trình sản xuất bia là 8 – 14 lit nước thải/ lit bia phụ thuộc vào công nghệ và loại bia
sản xuất, các loại nước thải này chứa hàm lượng lớn chất lơ lửng, COD, BOD dễ gây ô nhiềm môi
trường.
Nước thải từ nhà máy bia có thể được chia làm hai loại:
•
•
-

-

Nước thải có BOD thấp:
Nước rửa chai công đoạn cuối
Nước xả từ hệ thống xử lý nước cấp
Nước làm mát máy và nước rửa sàn vệ sinh công nghiệp
Nước thải có BOD cao:
Nước thải rừ công đoạn nấu, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, sàn nhà, bồn lên
men… có chứa nhiều cặn malt, tinh bột, bã hoa.
Nước thải từ công đoạn lên men và lọc bia.
Nước rửa chai ban đầu, nước thải từ quá trình này có độ pH cao do nguyên lý rửa chai được
tiến hành qua các bước: rửa với nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng, tiếp đó là
rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên

ngoài chai, sau đó rửa sạch bằng nước nóng.
Nước thải từ công đoạn chiết chai
Nước thải từ công đoạn rửa thiết bị

Nước thải từ nhà máy sản xuất bia chứa nồng độ cao các chất hữu cơ cũng như các chất tẩy rửa
thừa. Các chất hữu cơ tồn tại ở cả dạng lơ lửng lẫn dạng không tan. Lượng chất gây ô nhiễm chủ yếu
được tạo ra trong quá trình vệ sinh thiết bị đóng chai và rửa chai lọ. Ngoài việc phát thải vào nước
việc sản xuất bia còn gây ra mùi, tiếng ồn, chất thải rắn…
2.2 THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI
Đặc trưng nước thải bia: có hàm lượng chất hữu cơ và cacbonat cao
•

Nước thải lọc dịch đường:

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

6


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

•
•

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Hàm lượng chất hữu cơ cao, lượng đường còn tồn trong nước cao là môi trường thuận lợi
cho sự phát triển của VSV, độ đục và độ màu cao.
Nước thải của các thiết bị giải nhiệt:
Có nhiệt độ khá cao khoảng 500C, được coi là sạch.

Nước thải lọc bã hèm: ô nhiễm hữu cơ nặng v.v… tải lượng ô nhiễm trong nước thải bia là 6 – 8 kg
BOD5, 9 – 30 kg COD, 2 – 4 kg cặn lơ lửng… cho 1000 lit bia. Các nghiên cứu về thành
phần, tính chất nước thải sản xuất bia cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải
tại các cơ sở sản xuất bia lớn hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần. Kết quả phân tích nước
thải tại một số nhà máy bia:

PHẦN 3: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI
3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
3.1.1 Xử lý cơ học:
Phương pháp xử lý cơ học dung để tách các chất không tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi
nước thải.
•

Song chắn rác, lưới lọc

Song chắn rác, lưới lọc dùng để giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ,
rác… được gọi chung là rác. Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ.
Cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyền tới bể phân hủy cặn.
Trong những năm gần đây, người ta sử dụng rất phổ biến loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ
vừa nghiền rác đối với những trạm công suất xử lý vừa và nhỏ.
•

Bể lắng cát

Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn. Chúng không có lợi
đối với các quá trình làm trong, xử lý sinh hóa nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đối
với các quá trình thiết bị công nghệ trạm xử lý. Cát từ bể lắng đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau
đó thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng.
•

Bể lắng

Bể lắng cát tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải.
Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt. Cặn lắng và bọt
nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình xử lý cặn.
•

Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ. Đối với nước thải sinh hoạt khi
hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thường được thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị
gạt nổi.

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

7


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

•

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Bể lọc

Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua
lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp.
Hiệu quả xử lý của phương pháp cơ học:

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải 60% các tạp chất không hòa
tan và 20% BOD. Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30% theo BOD
bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hay đông tụ sinh học.
3.1.2 Xử lý hóa học:
Thực chất của phương pháp xử lý hóa học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác
động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hòa tan nhưng không
độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương pháp hóa học sẽ
có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh học. Những phản ứng diễn ra có thể là phản
ứng oxy hóa – khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại.
Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tùy thuộc vào
điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hóa học có thể hoàn tất ở
giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải.
•

Phương pháp trung hòa

Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 – 8,5.
Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa axit và nước thải chứa
kiềm với nhau, hoặc bổ sung them các tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng
trung hòa, hấp phụ khí chứa axit bằng nước thải chứa kiềm…
•

Phương pháp keo tụ

Dùng để làm trong và khử mài nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ và các chất trợ keo tụ và
các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những
bông có kích thước lớn hơn.
•

Phương pháp ozon hóa

Là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo bằng ozon. Ozon
dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ.
•

Phương pháp điện hóa học

Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách oxy hóa điện hóa trên cực
anot hoặc dùng để phục hồi các chất quý. Thông thường 2 nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và
thu hồi chất quý được giải quyết đồng thời.

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

8


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

3.1.3 Xử lý hóa lý
• Chưng cất
Là quá trình chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước. Khi
ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêng biệt do đó dễ dàng tách các
chất bẩn ra.
•

Tuyển nổi

Là phương pháp dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nguồn nước bằng cách tạo cho chúng khả năng

dễ nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí.

•

Trao đổi ion

Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion. Các chất trao đổi ion là các
chất rắn trong tự nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng không hòa tan trong nước và trong dung
môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion.
•

Tách bằng màng

Là phương pháp tách các chất ra khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm. Đó là màng
xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua.
3.1.4 Xử lý sinh học
Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh để phân hủy – oxy hóa
các chất hữu cơ ở dạng keo và hòa tan có trong nước thải.
Những công trình xử lý sinh học được chia thành 2 nhóm:
•
•

Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng
tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn ra chậm.
Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh
học, bề làm thoáng sinh học… Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý
diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn.

Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9%, theo BOD tới 90 – 95%
Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học. Bể lắng đặt sau giai

đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng 1. Bể lắng dùng để tách màng sinh học hoặc tách bùn hoạt tính gọi
là bể lắng 2. Trong trường hợp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính thường đưa 1 phần bùn
hoạt tính quay trở lại để tạo điều kiện cho quá trình sinh học hiệu quả. Phần bùn còn lại gọi là bùn
dư, thường đưa tới bể nén bùn để làm giảm thể tích trước khi đưa tới các công trình xử lý cặn bã
bằng phương pháp sinh học. Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại
vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền nhiễm. Bởi vậy, sau giai đoạn xử lý sinh học trong điều
kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào môi trường. Trong quá trình xử lý

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

9


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên 1 lượng cặn bã đáng kể. Nói chung các loại
cặn giữ lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất khó chịu và nguy hiểm về
mặt vệ sinh. Do vậy, nhất thiết phải xử lý cặn bã thích hợp.
Để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn bã và để đạt các chỉ tiêu vệ sinh thường sử dụng phương
pháp xử lý sinh học kỵ khí trong các hố bùn, sân phơi bùn, thiết bị sấy khô bằng cơ học, lọc chân
không, lọc ép… Khi lượng cặn khá lớn có thể sử dụng thiết bị sấy nhiệt.
3.2 Lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải:
3.2.1 Yêu cầu thiết kế
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia với công suất và thành phần và tính chất
nước thải sản xuất bia với các thông số tính toán như sau:
Lưu lượng
pH
(m3/ngđ)

BOD5
(mg/l)

COD
(mg/l)

SS
(mg/l)

Tổng nito
(mg/l)

3500

1200

2000

500

30

6-8

Tổng
Photpho
(mg/l)
25

Yêu cầu đầu ra đạt QCVN 40 - 2011 ( Quy chuẩn quốc gia về nước thải công nghiệp) với nước thải
đầu ra đạt loại B
3.2.2 Một số phương án công nghệ trong thực tế
a) Nhà máy bia Đông Nam Á (SEAB)
Với sản lượng 55 triệu lit/năm SEAB có lượng nước thải công nghiệp 600 m3/ngđ
Các thông số về nước thải trước và sau xử lý
Thông số
Đơn vị
BOD5
mg/l
COD
mg/l
TSS
mg/l
Tổng P
mg/l
( Đầu ra đạt TCVN 5945-2005 loại B)

Trước xử lý
2000
2857
714
60

Sau xử lý
50
100
100
6

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải:

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

10


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

•
•
b)

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Ưu điểm của hệ thống:
Tự động hóa toàn bộ quá trình xử lý nước thải
Hiệu quả xử lý cao
Sử dụng cơ cấu lọc sinh học để khử mùi tạo ra do quá trình xử lý kỵ khí
Phù hợp với vị trí của nhà máy là trên địa bàn dân cư
Thiết bị hiện đại
Nhược điểm
Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn cao
chi phí vận hành cao
Nhà máy bia Habeco

Lưu lượng nước thải khoảng 1200 m3/ngđ
Các thông số của nước thải trước và sau xử lý
Thông số
pH

BOD5
COD
SS
Tổng N
Tổng P
SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Trước xử lý
9,66
780
1712
378
10,5
3,95

Sau xử lý
5,5-9
50
80
100
30
6
11

Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

( Đầu ra đạt TCVN 5945-2005 loại B )
Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải:

•
•
-

Ưu điểm
Công suất lớn
Hiệu quả xử lý cao
Phù hợp cho nhà máy đóng trên địa bàn dân cư
Nhược điểm
Vận hành phức tạp

3.2.3 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý
- Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn và thải vào nguồn
thải.
- Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và
nồng độ chất ô nhiễm
- Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu
- Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong một thời gian
- Ngoài ra còn phải chú ý đến:
+ Lưu lượng thành phần nước cần xử lý
+ Tính chất nước thải sau xử lý

+ Điều kiện thực tế vận hành, xây dựng
+ Khả năng đầu tư

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

12


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

3.2.4 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải
•

Phương án 1:

•

Phương án 2:

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

13


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Cơ sở lựa chọn UASB:
So sánh giữa các phương pháp xử lý kỵ khí
Quá trình
Hồ kỵ khí

Phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn
toàn

Thuận lợi
-

-

Tiếp xúc kỵ khí

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

-

Rẻ
Hầu như không đòi hỏi
quản lý thường xuyên,
bảo trì, vận hành đơn
giản
Thích hợp nước thải có
hàm lượng SS cao
Đảm bảo tính chất
nước thải( vật chất, pH,
nhiệt độ) đồng đều
trong thiết bị.

Thích hợp nước thải có

Bất lợi
-

-

Cần có một diện tích
lớn
Gây mùi thối rất khó
chịu
Không thu hồi được
khí sinh học sinh ra
Tải trọng thấp
Thể tích thiết bị lớn để
đạt SRT cần thiết
Sự sáo trộn trở nên khó
khi hàm lượng SS quá
lớn
Tải trọng trung bình

14


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

Lọc kỵ khí

GVHD: Nguyễn Minh Đức

-

UASB

-

-

hàm lượng SS từ trung
bình đến cao
Vận hành tương đối
đơn giản
Phù hợp cho các loại
nước thải có hàm
lượng COD từ thấp đến
cao
Vốn đầu tư và chi phí
vận hành thấp
Thiết bị đơn giản,
chiếm ít diện tích
Phù hợp cho các loại
nước thải có hàm
lượng COD từ thấp đến
cao
Có thể đạt được tải
trọng rất cao

-

Vận hành tương đối

phức tạp

-

Không phù hợp với các
loại nước thải có hàm
lượng SS cao
Dễ bị bít kín

-

-

Không phù hợp với
loại nước thải có hàm
lượng SS cao

Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác do nguyên lý quá trình
được xem là thuận tiện và đơn giản nhất. UASB có khả năng xử lý nước thải hữu cơ với tải trọng
cao, nhưng ít tốn năng lượng. Hiệu quả xử lý cao từ 60 – 90% theo COD, thiết bị đơn giản, chiếm ít
diện tích, lượng bùn sinh ra ít và có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt
động.
Cơ sở lựa chọn phương án 2:
Hiệu quả xử lý nước thải chủ yếu là ở các công trình phản ứng sinh học. Trước các công trình sinh
học hiếu khí của hai phương án đều đưa ra công trình sinh học yếm khí. Phương pháp sinh học yếm
khí là một phương pháp phát triển tương đối gần đây trong lĩnh vực công nghệ môi trường. Việc áp
dụng các công nghệ xử lý kỵ khí để xử lý nước thải ở một số công ty bị ô nhiêm hữu cơ cao ngày
càng được ưa chuộng và tăng nhanh vì những ưu điểm nổi bật của chúng:
-

Ít tiêu hao năng lượng trong quá trình hoạt động
Giá thành vận hành thấp hơn các công trình khác
Tự sản sinh ra năng lượng có thể thu hồi sử dụng dưới dạng Biogas

Thêm vào đó, các hệ thống xử lý kỵ khí sản sinh ra ít bùn thải hơn các công trình hiếu khí, trung
bình khoảng từ 0,03 – 0,15 (g) bùn VSS trên 1 (g) BOD được khử. Điều này làm cho chúng ngày
càng trở nên ưa chuộng vì rằng việc thải hồi bùn thừa đang là một vấn đề hết sức nan giải đối với
các hệ thống xử lý hiếu khí. Sự duy trì sinh khối trong các hệ thống xử lý kỵ khí với tỷ lệ cao cho
phép vận hành hệ thống xử lý ở các tải trọng hữu cơ cao và do đó làm giảm đáng kể khối tích các
công trình. Mặt khác, việc lựa chọn bể Aerotank vì khi so sánh 2 bể ta thấy:

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

15


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Phương án 2 (bể Aerotank)
Phương án 1( bể lọc sinh học)
- Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi
- Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi
sinh
sinh
- Quản lý đơn giản
- Quản lý đơn giản
- Dễ khống chế các thông số vận hành
- Khó khống chế các thông số vận hành

- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật
- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật,
- Cấu tạo đơn giản hơn bể lọc sinh học
hình thành màng vi sinh vật
- Cấu tạo phức tạp hơn bể Aerotank
- Không tốn vật liệu
- Tốn vật liệu lọc
- Cần cung cấp không khí thường xuyên
- Áp dụng phương pháp thoáng gió tự
cho vi sinh vật hoạt động
- Phải có chế độ hoàn lưu bùn về bể
nhiên, không cần có hệ thống cấp không
khí
Aerotank
- Không cần chế độ hoàn lưu bùn
- Không gây ảnh hưởng đến môi trường
- Đối với vùng khí hậu nóng ẩm, về mùa
- Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra
hè nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể xâm
khỏi bể Aerotank tốt hơn bể lọc sinh
nhập vào phá hoại bể. Ruồi muỗi sinh
học.
sôi gây ảnh hưởng đến công trình và
môi trường sống xung quanh
- Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra
khỏi bể lọc sinh học không bằng bể
Aerotank
PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ:
Từ những ưu và nhược điểm trên em chọn phương án 2 làm phương án xử lý nước thải cho ngành

bia với các thông số đầu vào đã cho. Nước thải từ các khâu sản xuất và sinh hoạt được thu gom vào
hệ thống cống dẫn vào trạm xử lý. Đầu tiên, nước qua song chắn rác để loại rác, cặn, nắp chai… có
kích thước lớn. Sau đó, rác sẽ được thu gom và chở đến bãi rác xử lý.
Nước thải sau khi qua song chắn rác được dẫn đến bể điều hòa để điều hòa về nồng độ và lưu lượng
của nước thải. Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống phân phối khí nhằm tránh các hạt cặn lơ lửng
lắng xuống, tránh sinh mùi hôi. Sau đó nước thải được bơm từ bể điều hòa vào bể phản ứng, tại bể
phản ứng có châm hóa chất cụ thể là phèn để keo tụ các chất lơ lửng trong nước rồi qua bể lắng sơ
cấp để lắng các hạt bông keo tụ để đảm bảo lượng TSS khi vào công trình xử lý sinh học không quá
150 mg/l
Nước thải sau đó được dẫn qua các công trình xử lý sinh học.

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

16


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Tại bể kỵ khí UASB nhờ hoạt động phân hủy của các VSV kỵ khí biến đổi chất hữu cơ thành các
dạng khí sinh học, chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước thải là các chất dinh dưỡng cho các
VSV.
-

-

-

Giai đoạn 1: Nhóm VSV tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp

thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như monosacarit, amino axit để tạo ra
nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động.
Giai đoạn 2: Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các
axit hữu cơ thường là axit acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit là nhóm vi khuẩn axit
focmo.
Giai đoạn 3: Nhóm vi khuẩn tạo metan chuyển hóa hydro và axit axetic thành khí metan và
cacbonic, nhóm vi khuẩn này gọi là metan focmo. Vai trò quan trọng của nhóm vi khuẩn này
là tiêu thụ hydro va axit axetic, chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chất
thải được thực hiện, khí metan và khí cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp.

Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ pH…Các yếu tố sinh vật như:
số lượng và khả năng hoạt động phân hủy của quần thể vi sinh vật có trong bể. Việc làm giảm bớt
nồng độ ô nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp cho bể hiếu khí hoạt động hiệu quả hơn vì nồng độ COD
đã giảm nhiều, hiệu quả xử lý theo COD từ 60-80%.
Sau khi qua bể kỵ khí nước thải tiếp tục đển bể Aerotank. Tại bể Aerotank các chất hữu cơ còn lại sẽ
được phân hủy bởi các VSV hiếu khí, hiệu quả xử lý của bể Aerotank đạt từ 75-90% và phụ thuộc
vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn… Nước thải sau khi qua bể Aerotank các
chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hoàn toàn, còn lại các chất khó phân hủy.
Sau thời gian lưu nước nhất định nước được đưa sang bể lắng 2 để lắng các bông bùn hoạt tính.
Bùn từ đáy bể lắng 2 được đưa vào hố thu bùn có 2 ngăn một phần bùn trong bể sẽ được bơm tuần
hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể, phần bùn dư được đưa qua bể nén
bùn.
Tại bể nén bùn dư được nén bằng trọng lực nhằm giảm thể tích của bùn. Bùn hoạt tính của bể lắng 2
có độ ẩm cao 99-99,3%, vì vậy cần phải thực hiện nén bùn để giảm độ ẩm còn khoảng 95-97%. Bùn
sau khi nén được đưa qua máy ép bang tải và mang đi chôn lấp hợp vệ sinh hay làm phân bón.
Nước sau khi qua lắng tiếp tục cho qua hồ hoàn thiện trước khi đưa đến nguồn tiếp nhận
Thành phần và tính chất nước thải
Thông số
pH
BOD5 (mg/l)

COD (mg/l)
SS (mg/l)
Nt (mg/l)

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

Đầu vào
6-8
1200
2000
500
30

Quy chuẩn phát thải
5,5-9
50
150
100
40

17


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Pt (mg/l)

25

6

4.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.2.1 Lưu lượng tính toán
- Lưu lượng thiết kế Qthiet ke = 3500 m3/ngđ
-

Lưu lượng trung bình giờ Qtbh =

3500
= 145,8
24

(m3/h)

145,8
3600

Lưu lượng trung bình giây Qtbs =
= 0,041 (m3/s) = 41 (l/s)
Lưu lượng giờ lớn nhất Qmaxh = Qtbh . kch = 145,8 . 1,45 = 211,4 (m3/h)
Lưu lượng giây lớn nhất Qmaxs = Qtbs . kch = 41 . 1,45 = 59,45 (l/s)

4.2.2 Mương dẫn nước
Mương dẫn nước có nhiệm vụ đưa nước thải đến các công trình xử lý, mương dẫn có tiết diện hình chữ nhật.
Lưu lượng nước thải lớn nhất vào mương
Qsmax = 0, 059 ( m 3 / s )

Vận tốc dòng chảy trước song chắn rác với vớt rác thủ công: v = 0,6 ÷ 1 (m/s). Chọn v = 0,7 (m/s)

Chọn mương có tiết diện hình chữ nhật
Q =ω ×v

Ta có:
Trong đó
-

v : vận tốc dòng nước

ω

: diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn

ω=

Qsmax 0,059
=
= 0,084
v
0,7

(m2)

Kênh tiết diện hình chữ nhật sẽ có B = 2h sẽ có tiết diện lớn nhẩt về mặt thủy lực ( Thoát nước tập 2,
Tr522, Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ 2002)

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

18

Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Trong đó:
B: chiều rộng mương dẫn nước (m)
h: chiều cao mương dẫn nước (m)

-

ω = B × h = 2 × h× h

Ta có:

h=



ω
0,084
=
= 0, 2 ( m) = 20( cm)
2
2

B = 2 × h = 2 × 0,2 = 0,4(m) = 40(cm)
imin =

Độ dốc tối thiểu của mương dẫn để tránh quá trình lắng cặn trong mương :

Chiều cao xây dựng mương :
Với

h ' = 0,1 − 0, 2

1 1
=
= 2,5
B 0, 4

H = h + h'

(m) . Chọn h’ = 0,2 (m)

Chiều cao xây dựng mương : H = 0,2 + 0,2 = 0,4 (m)
Các thông số tính toán mương dẫn nước thải
Thông số
Vận tốc nước chảy trong mương, vmax
Chiều cao mương dẫn nước, h
Chiều cao bảo vệ , h’
Chiều rộng mương, B
Chiều cao xây dựng, H
Độ dốc, imin

Đơn vị
m/s
m
m
m
m

Giá trị
0,7
0,2
0,2
0,4
0,4
2,5

4.2.3 Song chắn rác (Thô)
Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn. Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của
trạm xử lý nước thải.
Chọn song chắn rác làm sạch bằng thủ công. Rác sau khi thu gom được đưa đến bãi rác.
Các thông số của song chắn rác làm sạch thủ công

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

19


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Thông số
Làm sạch thủ công
Kích thước song chắn
- Rộng, mm
5-15
- Dày, mm

26-38
Khe hở giữa các thanh, mm
16-50
Độ dốc theo phương đứng, độ
30-45
Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn,
0,3-0,6
m/s
Tổn thất áp lực cho phép, mm
150
a) Chọn kích thước song chắn rác

Bề dày khe hở giữa các thanh: 18 mm
Độ dốc theo phương thẳng đứng: 300
b) Ta có số khe hở giữa các thanh song chắn rác:

n=

Qmax
× kx
b.h1 .v

=

0, 059
× 1,05
0, 018 × 0,1× 0,7

= 49,17 (khe)  chọn (50 khe)

Trong đó:
c)

Qmax: lưu lượng giây lớn nhất, (m3/s)
b: chiều rộng khe hở giữa các thanh, m
v: tốc độ nước qua song chắn rác, (m/s), từ 0,6-1 (m/s), Chọn v = 0,7 (m/s)
h1: chiều sâu lớp nước qua song chắn rác, (m). Chọn h1 = 0,1 (m)
kx: hệ số nén dòng cho thiết bị vớt rác, kx = 1,05
Chiều rộng tổng cộng của song chắn rác
Bs =

s × ( n − 1) + b × n

=

0, 008 × ( 50 − 1) + 0,018 × 50

= 1,292 (m)

Chọn Bs= 1,3 (m)
Trong đó:
- s: chiều rộng mỗi thanh, (m). Chọn s = 8 (mm)
- b: chiều rộng khe hở mỗi thanh, (m)
d) Tổn thất áp lực qua song chắn rác

v2
0, 7 2
hs = ξ × × K = 0, 711×
× 3 = 0, 053
2g

2 × 9,81

(m)

Trong đó:
- v: vận tốc dòng chảy trong mương đặt song chắn (m/s), chọn v=0,7 (m/s)
SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

20


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do vướng rác, K=2-3. Chọn K=3
ξ
: hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn rác

-

ξ

Tính :
4

4

 s 3
 0.008  3

ξ = β ×  ÷ × sin α = 2, 42 × 
÷ × sin 60 = 0,711
b
 0.018 
Trong đó:
-

s: chiều dày mỗi thanh, m
b: chiều rộng khe hở, m
β
β
: phụ thuộc tiết diện thanh song chắn rác. Do thanh hình chữ nhật nên
= 2,42

α

: góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang,
e) Chiều dài phần mở rộng trước SCR

L1 =

α

=600

Bs − Bm
(m)
2tgϕ

Trong đó :

-

Bs
Bm

ϕ

: chiều rộng song chắn
: bề rộng mương dẫn, chọn

: góc nghiêng chỗ mở rộng, chọn

L1 =
f)

Bm = 0,6m
ϕ = 20

˚

Bs − Bm 1, 292 − 0,6
=
= 0,95(m)
2tgϕ
2.tg 20o

Tính chiểu dài mở rộng sau SCR

L2 = 0,5L1 = 0,5.0,95 = 0, 48(m)
g) Chiều dài xây dựng mương đặt SCR

L = L1 + L2 + Ls = 0,95 + 0, 48 + 1,5 = 2,93

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

(m)

21


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Trong đó

Ls :

chiều dài phần mương đặt song chắn rác , chọn
h) Chiều sâu mương đặt song chắn rác

H = h1 + h2 + h3 = 0, 2 + 0,053 + 0,5 = 0,75

Ls = 1,5m

(m)  chọn H=0,8 (m)

Trong đó:
-

h1

h2
h3

: chiều sâu lớp nước đặt song chắn, (m)
: tổn thất áp lực qua song chắn, (m)
: chiều sâu bảo vệ, (m) chọn

h3

= 0,5 (m)

Hiệu quả xử lý nước thải sau khi qua song chắn rác:
Chất lơ lửng giảm 4%:

TSS1 = TSS × (100 − 4)% = 500 × 0,96 = 480(mg / l )
BOD5 giảm 4% còn lại:

L1 = BOD5 × (100 − 4)% = 1200 × 0,96 = 1152(mg / l )
(Theo xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết )
Các thông số thiết kế song chắn rác
Thông số thiết kế
Đơn vị
Kích thước
Bề rộng khe
m
0,018
Số khe
Khe

50
Chiều rộng song chắn
m
1,3
Chiều dài mở rộng trước SCR
m
0,95
Chiều dài mở rộng sau SCR
m
0,48
Chiều dài mương đặt SCR
m
2,93
Chiều sâu mương đặt SCR
m
0,8
4.2.4 Bể điều hòa
Bể điểu hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm kích thước và
tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải.

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

22


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

-

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Thời gian lưu nước của bể điều hòa t=4h
Thể tích hữu ích của bể điều hòa được tính như sau:
Vb=

Qtbh × t = 145,8 × 4 = 583, 2

(m3). Lấy Vb = 600 (m3)

Chia bể điều hòa thành 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có kích thước:
L × B × H = 7,5 × 8 × 4, 5

(m)

- Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hòa là h=4,5 (m)
- Chọn chiều cao bảo vệ bể điều hòa là hbv=0,5 (m)
 Chiều cao xây dựng bể điều hòa là: H = h + hbv = 4,5 + 0,5 = 5 (m)

Diện tích bề mặt bể điều hòa là:
F=

Vb
600
=
= 60
h 5× 2

(m2)

Đường kính ống dẫn nước vào bể.

D=

s
Qmax
0,059
4×
2 =
2 = 0, 21(m) = 21( mm)
π × v0
π × 0,8

4×

Công suất máy bơm nước
Công suất bơm :
s
ρ × Qmax
× g × h 1000 × 0,059 × 9,81 ×10
N=
=
= 7, 24 KW
1000 × η
1000 × 0,8

Trong đó :
-

h : chiều cao cột áp h = 10m

-

: hiệu suất máy bơm.

η

η

=80%

Công suất thực của máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán.

Nthuc = 1,2 × N = 1,2 × 7,24 = 8,7 KW
Cần có 2 bơm công suất 10 KW hoạt động thay phiên
Hệ thống cấp khí cho bể điều hòa
Lưu lượng không khí cần cấp cho 1 bể điều hòa :
SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

23


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Qkk = R × Vb = 0,012 × 300 = 3,6(m3 / p)

= 0,06(m3/s)

Trong đó

-

R : tốc độ khí nén 10 – 15 lít/m3.phút. Chọn R = 12 lít/m3.phút = 0.012 m3/m3.phút

Vb

: thể tích hữu ích bể điều hòa.

Đường kính ống phân phối khí chính

D=

4 × Qkk
=
π × 10

4 × 0,06
= 0,087(m) = 87, 4(mm)
π × 10

Chọn ống có đường kính D = 90 mm
Chiều dài đường dẫn khí chính L = 8 – 1 = 7 m
( khoảng cách 2 đầu mút và lối đi xuống bể là 1m)
Chọn hệ thống ống cấp khí bằng nhựa PVC sử dụng đĩa phân phối khí thô có đường kính 170mm,
lưu lượng 0,08 (m3/phút), kích thước hạt bọt 3 (mm).
Số đĩa phân phối khí cho 1 đơn nguyên:

N=

Qkk

= 45
qd

(đĩa). Chọn 49 (đĩa)

Chọn khoảng cách giữa các nhánh phân phối khí 1 m
Chọn khoảng cách giữa các đĩa phân phối khí trên 1 nhánh 1,25 m
Chất lơ lửng giảm 5%:

TSS2 = TSS1 × (100 − 5)% = 480 × 0,95 = 456(mg / l )
BOD5 giảm 5% còn lại:

L2 = L1 × (100 − 5)% = 1152 × 0,95 = 1094(mg / l )

Bảng thông số thiết kế bể điều hòa
Thông số
Thời gian lưu nước
Số bể
Chiều dài

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

Đơn vị
Giờ
Bể
m

Giá trị
4
2

8

24


Đồ Án Xử Lý Nước Thải

GVHD: Nguyễn Minh Đức

Chiều rộng
m
7,5
Chiều cao hữu ích
m
4,5
Số đĩa phân phối khí
đĩa
48
Dường kính ống dẫn nước vào
mm
21
ra
Dường kính ống dẫn khí
mm
87,4
4.2.5 Công trình keo tụ
Nhiệm vụ: lượng hóa chất cho vào nước chiếm tỷ lệ rất nhỏ nhưng xảy ra phản ứng rất nhanh khi
tiếp xúc với nước. Khuấy trộn để phân phối nhanh và trộn đều hóa chất sau khi cho chúng vào nước
nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất.
a) Thiết bị khuấy trộn trong bể pha trộn FeCl3

Thể tích bể trộn:
V = Q × t = 0, 041× 30 = 1, 23

(m3). Lấy 1,5 (m3)

Trong đó:
-

Q: lưu lượng thiết kế, Q = 3500 m3/h = 0,041 m3/s
t: thời gian khuấy trộn, t = 30 s

Kích thước bể trộn:

L × B × H = 1×1××1,5

(m). Chiều cao bảo vệ 0,3 (m)

Chọn cánh khuấy chân vịt 3 cánh
Nước và hóa chất đi vào phần đáy bể, sau khi hòa trộn được thu lại ở trên mặt bể và đưa sang bể
phản ứng.
D=

Đường kính cánh khuấy

1
2

chiều rộng bể. Chọn D = 0,5 (m)

Năng lượng cần truyền vào nước:
P = G 2 × V × µ = 5002 × 1,5 × 0,9 × 10−3 = 337,5

(W)

Trong đó:
-

P: năng lượng cần truyền vào nước, W
V: thể tích bể châm phèn
G: cường độ khuấy trộn. Chọn G = 500 s-1

µ

: độ nhớt động học của nước,= 0,9.10-3

Công suất động cơ:

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường

25