Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày. đêm

Nguồn thải và tính chất dòng thải nhà máy sản xuất bia Nước làm lạnh, nước ngưng - Lượng nước thải ít - Gần như không ô nhiễm - Có khả năng tuần hoàn sử dụng lại Nước thải từ bộ phận nấu

MỞ ĐẦU

Thị trường nước giải khát trên thế giới và Việt Nam càng ngày càng phát triển với vô số các chủng loại đồ uống khác nhau Mỗi loại nước giải khát mang lại cho con người một hương vị và cảm giác khác nhau Bia là một trong số các loại đồ uống được nhiều người ưa chuộng trên thế giới Bia là sản phẩm lên men có tác dụng giải khát, tạo sự thoải mái và tăng cường sinh lực cho cơ thể Bia đã được sản xuất từ rất lâu Hiện nay, sản lượng bia thế giới là trên 100 tỷ lít/năm Một số nước sản xuất lượng bia lớn như Mỹ, Đức, Trung Quốc,… Châu Âu và châu Á là hai châu lục tiêu thụ trên 60% lượng bia toàn thế giới sản xuất (châu Âu 32,80%, châu

Á 28,70% - năm 2004) Ở một số nước công nghiệp tiên tiến, thống kê bình quân mức tiêu thụ bia năm 2004 khá cao: Cộng Hòa Séc 150 lit/người/năm, Đức 115 lit/người/năm, Úc 110 lit/người/năm,… Điều này cho thấy triển vọng tiếp tục tăng trưởng của ngành sản xuất bia là rất lớn Việt Nam cũng là một nước tiêu thụ bia lớn trên thế giới Công nghệ sản xuất bia được đưa vào nước ta từ 1890 với nhà máy bia Sài Gòn và Hà Nội Các nhà máy sản xuất bia trong nước liên tục tăng sản lượng bia sản xuất hàng năm để phục vụ nhu cầu nhân dân và đóng góp ngày càng nhiều cho nền kinh tế quốc dân

Thành phần chính của bia bao gồm: 80 ÷ 90% nước, 3 ÷ 6% cồn, 0,3 ÷ 0,4%

H2CO3 và 5 ÷ 10% các chất tan Trong chất tan thì 80% là gluxit, 8 ÷ 10% là các hợp chất chứa nitơ, ngoài ra còn chứa các axit hữu cơ, chất khoáng, một số vitamin Chính vì thế bia là một thức uống bổ dưỡng Nguyên liệu chính để sản xuất bia bao gồm: malt đại mạch, nguyên liệu thay thế như gạo, lúa mì, ngô,…; hoa Hublon; men và nước Trong đó nước chiếm thành phần chủ yếu Ở các nhà máy bia có biện pháp tuần hoàn nước và công nghệ rửa tiết kiệm nước như ở Cộng Hòa Liên Bang Đức thì định mức nước cấp 4 ÷ 8 m3/1000 lit bia Như vậy, nếu như quá trình sản xuất không có các biện pháp tiết kiệm nước thì định mức nước cấp cho 1000 lit bia

sẽ trên 8 m3 Phần nước cấp sử dụng có mặt trong sản phẩm ít hơn nhiều lần so với phần nước thải sản xuất tương ứng Tỷ lệ giữa thể tích nước thải so với lượng bia được sản xuất ra dao động trong khoảng 2 ÷ 3 lần nếu như có biện pháp sử dụng nước hiệu quả, còn không thì tỷ lệ này là 10 ÷ 20 lần Như vậy, lượng nước thải nhà máy sản xuất bia rất lớn Đặc tính nước thải nhà máy bia là pH dao động, hàm lượng chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng cao, Nito và Photpho cao Lượng nước thải lớn và mức độ ô nhiễm chất hữu cơ cao nên khả năng gây ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận rất cao nếu không xử lý trước khi xả thải Do đó, việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia là yêu cầu quan trọng trong quá trình phát triển sản xuất bia

và bảo vệ môi trường

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55

CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT BIA 1.1 Công nghệ sản xuất bia

Nguyên liệu chính để sản xuất bia bao gồm: malt đại mạch, nguyên liệu thay thế như gạo, lúa mì, ngô,…; hoa hublon; men và nước

Các công đoạn chính của công nghiệp sản xuất bia bao gồm :

- Chuẩn bị nguyên liệu: Malt đại mạch và nguyên liệu thay thế (gạo, lúa mì,

ngô) được làm sạch rồi đưa vào xay, nghiền ướt để tăng bề mặt hoạt động của enzym và giảm thời gian nấu

- Lọc dịch đường để thu nước nha trong và loại bỏ malt Quá trình gồm hai

bước:

Bước 1: Lọc hỗn hợp dịch đường thu nước nha đầu;

Bước 2: Dùng nước nóng rửa bã thu nước nha cuối và tách bã malt

- Nấu với hoa houblon để tạo ra hương vị cho bia, sau đó nước nha được qua

thiết bị tách bã hoa

- Làm lạnh: Nước nha từ nồi nấu có nhiệt độ xấp xỉ 100oC được làm lạnh tới nhiệt độ thích hợp của quá trình lên men, ở nhiệt độ vào khoảng 10 – 16oC và qua hai giai đoạn Giai đoạn 1 dùng nước lạnh hạ nhiệt độ xuống chừng 60o

C và giai đoạn 2 dùng tác nhân lạnh glycol để hạ nhiệt độ xuống còn chừng 14oC

- Lên men chính và lên men phụ: Đây là các quá trình quan trọng trong sản

xuất bia Quá trình lên men nhờ tác dụng của men giống để chuyển hoá đường thành alcol etylic và khí cacbonic:

C

Nhiệt độ duy trì trong giai đoạn lên men chính (6 đến 10 ngày) từ 8 đến 10oC Sau đó tiếp tục thực hiện giai đoạn lên men phụ bằng cách hạ nhiệt độ của bia non xuống 1 đến 3oC và áp suất 0,5 đến 1 at trong thời gian 14 ngày cho bia hơi và 21 ngày cho bia đóng chai, lon Quá trình lên men phụ diễn ra chậm và thời gian dài giúp cho các cặn lắng, làm trong bia và bão hoà CO2, làm tăng chất lượng và độ bền của bia Nấm men tách ra, một phần được phục hồi làm men giống, một phần thải

có thể làm thức ăn gia súc Hạ nhiệt độ của bia non để thực hiện giai đoạn lên men phụ có thể dùng tác nhân làm lạnh glycol

- Lọc bia nhằm loại bỏ tạp chất không tan như nấm men, protein, houblon làm

cho bia trong hơn trên máy lọc khung bản với chất trợ lọc là diatomit

- Bão hoà CO 2 và chiết chai: Trước khi chiết chai, bia được bão hoà CO2 bằng khí CO2 thu được từ quá trình lên men chứa trong bình áp suất Các dụng cụ chứa

bia (chai, lon, két) phải được rửa, thanh trùng đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, sau đó thực hiện quá trình chiết chai ở điều kiện chân không để hạn chế khác nhau để đảm bảo chất lượng trong thời gian bảo hành

Trong công nghệ sản xuất bia, nước được dùng vào các mục đích:

- Làm nguyên liệu pha trộn theo tỷ lệ nhất định để nghiền ướt malt và gạo (hay lúa mì) và bổ sung tiếp trong quá trình nấu - đường hóa

- Sản xuất hơi nước dùng cho quá trình nấu – đường hoá, nấu hoa, thanh trùng

- Một lượng nước lớn dùng cho quá trình rửa chai, lon, thiết bị máy móc

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55

Chuẩn bị nguyên liệu Nấu - đường hóa Lọc dịch đường

Nấu hoa Tách bã Làm lạnh

Lên men chính, phụ

Lọc bia

Bão hòa CO2

Chiết chai, lon Đóng nắp Thanh trùng

Kiểm tra, dán nhãn, nhập

kho

Nước sản xuất Hơi nước Phụ gia

Bã malt Hoa hublon

Hơi nước

Bã malt

Glycol Men giống

Phục hồi men

Sục khí Bã men Nén CO2 Bã lọc

Chất trợ lọc

Bia hơi

Sản phẩm

Nước thải

Rửa chai chai hơi xút

Hơi nước

Nước thải

1.2.2 Đặc tính nước thải

Bảng 1 Nguồn thải và tính chất dòng thải nhà máy sản xuất bia

Nước làm lạnh, nước ngưng

- Lượng nước thải ít

- Gần như không ô nhiễm

- Có khả năng tuần hoàn sử dụng lại Nước thải từ bộ phận nấu – đường hóa

(chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể

chứa, sàn nhà,…)

- Lượng nước lớn

- Chứa bã malt, tinh bột, bã hoa, các chất hữu cơ,…

Nước thải từ hầm lên men (nước vệ sinh

các thiết bị lên men, thùng chứa, đường

ống, sàn nhà,…)

- Lượng nước lớn

- Có chứa bã men và chất hữu cơ

- pH cao, chất hữu cơ cao, …

Lượng nước thải nhà máy bia lớn Nước thải chủ yếu là nước vệ sinh thiết bị, nhà xưởng và thiết bị Định mức nước thải 7 – 10 m3/1000 lit bia [2] Với các biện pháp sử dụng nước hiệu quả nhất thì định mức nước thải của nhà máy bia không thể thấp hơn 2 ÷ 3 m3/1000 lit bia [1] Trung bình lượng nước thải ở nhiều nhà máy bia lớn gấp 10 ÷ 20 lần lượng bia sản phẩm [1] Như vậy, một nhà máy bia có công suất

100 triệu lit bia/năm như nhà máy bia Hà Nội, lượng nước thải bình quân gấp 10 lần lượng bia sản phẩm thì lượng nước thải cần phải xử lý là 2750 m3/ngày.đêm Lượng nước thải lớn đặt ra yêu cầu về năng suất cao đối với hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia

Hàm lượng các chất ô nhiễm của các nhà máy bia rất khác nhau do vấn đề sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon, thiết bị, nhà xưởng,…

Bảng 2 Đặc tính nước thải của một số nhà máy bia [1]

Thông số Đơn vị Nhà máy I Nhà máy II Nhà máy III

Tải trọng ô nhiễm kg BOD5/1000 lit

Giá trị pH dòng thải dao động từ khoảng axit yếu tới kiềm mạnh Nguyên nhân của tính axit yếu là do bản chất công nghệ sản xuất bia là lên men tinh bột chỉ tạo ra các axit hữu cơ yếu Bên cạnh đó, quá trình rửa sử dụng chất tẩy rửa là xút,

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55 axit hữu cơ làm cho pH của nước thải dao động Quá trình rửa chai là một nguyên nhân quan trọng làm pH nước thải cao Nguyên lý của quá trình rửa chai đóng bia như sau [1]: rửa với nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1 – 3% NaOH), 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 chai bằng nước nóng và nước lạnh Như vậy, khi xử lý nước thải cần quan tâm tới đặc điểm về độ pH để xử lý hiệu quả

Hàm lượng các chất hữu cơ trong nước thải cao: BOD5 khoảng 1000 – 1500 mg/L, COD khoảng 2000 – 3000 mg/L Đây là thành phần quan trọng nhất trong yêu cầu xử lý nước thải nhà máy bia Các chất hữu cơ xuất phát từ quá trình sản xuất, nước thải mang theo sản phẩm của quá trình lên men cũng như phần nguyên liệu dư thừa Quá trình vệ sinh thiết bị và nhà xưởng sử dụng chất tẩy rửa làm hàm lượng chất hữu cơ tăng lên

Tổng Nito và Photpho trong nước thải nhà máy bia cũng cao Tổng Nito dao động 30 ÷ 100 mg/L, tổng Photpho 10 ÷ 30 mg/L, cao hơn giá trị cho phép QCVN 40: 2011/BTNMT/cột A

Hàm lượng chất rắn không tan cao Nguyên nhân do cặn bã của quá trình lọc dịch đường, lên men, lọc bia,… đi theo dòng nước thải Phần chất rắn không tan này là phần mang theo các chất hữu cơ đi vào nước thải Phần chất rắn không tan có thể loại bỏ bằng phương pháp lắng, lọc

Lưu lượng dòng thải và đặc tính dòng thải còn biến đổi theo chu kỳ và mùa sản xuất Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa đông lạnh nên tiêu thụ ít bia vào mùa đông, thay vào đó lượng bia tiêu thụ được trong mùa hè lại rất lớn Do

đó, khi thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia cần quan tâm tới yếu tố mùa

vụ sản xuất để đảm bảo công suất xử lý lúc cao điểm và tính linh hoạt của hệ thống khi không phải mùa cao điểm sản xuất

1.3 Tác động đến môi trường của nước thải sản xuất bia

Hoạt động sản xuất bia có mức độ ô nhiễm khá lớn Sự ô nhiễm này chủ yếu là

do các chất có nguồn gốc hữu cơ hòa tan trong các dòng thải, kèm theo đó là nước thải chung có độ màu và độ đục cao, hàm lượng, chất rắn lơ lửng cao và vi sinh vật, nấm men, nấm mốc

Sự hiện diện của các chất độc hại trong nước thải sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp tới hệ động vật dưới nước và hệ sinh thái thủy vực chúng không những làm chết các loài thủy sinh mà còn làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước nơi tiếp nhận

Hàm lượng chất hữu cơ cao sẽ làm tăng các chất dinh dưỡng có trong nguồn nước, tạo hiện tượng phú dưỡng hóa kênh rạch, thúc đẩy sự phát triển bùng nổ của các loại rong tảo…

Hàm lượng chất rắn cao sẽ dẫn đến hiện tượng tắc nghẽn các đường cống thoát nước chung của địa phương Sau thời gian tích tụ lâu ngày và dưới những điều kiện yếm khí, chúng có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật hoại sinh Kết quả của quá trình này là sản sinh ra khí CH4, CO2, H2S trong đó hydrosulfua là chất khí gây ra mùi thối đặc trưng

1.3.1 Lượng nước thải

Nhu cầu sử dụng nước của nhà máy bia thường lớn nên hầu hết khai thác nước ngầm để phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt của nhà máy Việc khai thác nước ngầm

có nguy cơ gây nên sự cạn kiệt nguồn nươc ngầm vào mùa khô, dân cư trong khu vực có nguy cơ không đủ nước dùng

Đối với vấn đề thoát nước, hoạt động của nhà máy bia có thể làm gia tang mức chịu tải của hệ thống thoát nước tập trung hoặc làm tang thêm lưu lượng dòng chảy, làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận nước thải Vì vậy cần phải xem xét và đánh giá thực tế về khả năng tiêu thoát nước của khi vực dự án, khả năng xảy ra tình trạng ngập lụt…

1.3.2 Nhiệt độ

Nước thải từ phân xưởng lên men có nhiệt độ từ 10 - 14oC

Nước thải từ phân xưởng nấu có nhiệt độ từ 46 – 55oC, cao hơn rất nhiều tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải công nghiệp - TCVN 5945-2005 Do vậy nó ảnh hưởng đến môi trường như sau:

- Nhiệt độ nước tăng cao gây ảnh hưởng xấu đến đời sống các loài thủy sinh và quá trình tự làm sạch của nước

- Nhiệt độ tăng làm giảm nồng độ oxy hòa tan dẫn đến tình trạng mất cân bằng của oxy trong nước, quá trình phân hủy hữu cơ sẽ diễn ra trong điều kiện phân hủy kị khí, điều này làm cho cá và các loài thủy sinh khác bị chết hoặc làm giảm tốc

độ sinh trưởng

1.3.3 Hàm lượng Oxy hòa tan

DO của nhà máy bia thường rất thấp, do trong nước thải chứa nhiều các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy DO thường dao động 0 – 1,7 mg/l Tại phân xưởng men: DOmin = 0 ; DOmax = 0,5mg/l Tại cống chung: DO = 1,4 - 1,7mg/l

Bảng 3: Tiêu chuẩn phân loại mức độ ô nhiễm

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55

(Nguồn: Tổ chức Y tế thế giới, năm 2006)

- Giảm DO cũng đồng nghĩa với việc môi trường nước bị ô nhiễm do chủ yếu là chất hữu cơ

- DO thấp kìm hãm sự phát triển của sinh vật thủy sinh

- Ảnh hưởng tới quá trình phân hủy chất hữu cơ

- Ngoài ra, con người cũng sẽ gặp nguy hiểm khi sử dụng nguồn nước trên phục vụ cho nhu cầu ăn uống

1.3.4 Độ pH

Phân xưởng lên men: pH = 0,5 (tính axit mạnh)

Phân xưởng rửa chai: pH = 8,5 – 10 (tính kiềm)

Nước thải sản xuất: pH = 6 – 7,5 (pH thay đổi theo từng công đoạn sản xuất bia)

Nước thải khi chảy ra môi trường, pH sẽ thay đổi, điều này phụ thuộc: mức độ pha loãng, thành phần và sinh khối của sinh vật thủy sinh

ở đáy Chất rắn lơ lửng là tác nhân gây tắc nghẽn cống thoát nước

1.3.6 Nhu cầu oxy sinh hóa

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) ở nhà máy bia thường rất lớn, thường giao động trong khoảng 310 – 1400 mg/l Nước thải ra làm cho nguồn tiếp nhận bị ô nhiễm mùi và có độ màu của nước thải bia Do hàm lượng chất hữu cơ cao dẫn đến xuất hiện qua trình phân hủy kị khí các sản phẩm của quá trình này làm cho nước bị biến

đổi thành màu đen, bốc mùi hơi thối khó chịu do xuất hiện các khí độc hại (andehyt,

H2S, NH3, CH4,…), khí này góp phần gây ô nhiễm môi trường không khí cùng với mùi men bia gây ra sự khó chịu cho người dân xung quanh Gây ảnh hưởng xấu đến quần thể sinh vật thủy sinh xung quanh cửa cống và khu vực tiếp nhận

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT BIA 2.1 Cơ sở lý thuyết xử lý nước thải

2.1.1 Phương pháp cơ học

Xử lý cơ học truyền thống thường đóng vai trò như một công đoạn xử lý sơ

bộ Trước khi xử lý, nước thải cần phải được loại bỏ các tạp chất thô lẫn trong nước như bụi, đất, chất rắn thô Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo Các dạng xử lý cơ học gồm: song hay lưới chắn rác để ngăn các vật có kích thước lớn tránh tắc bơm; bể lắng cát, bể lắng sơ cấp giúp loại

bỏ cặn nặng gây cản trở cho quá trình xử lý sinh học, đặc biệt là quá trình xử lý bằng bể aerotank hay bể lọc sinh học; bể lắng thứ cấp để lắng bùn hoạt tính và tuần hoàn cho aerotank

2.1.2 Phương pháp hóa lý

2.1.2.1 Đông tụ và keo tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lực đòi hỏi trước hết cần trung hoà điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích được gọi là quá trình đông tụ, quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ

Các chất đông tụ thường dùng: Các chất đông tụ thường dùng là các muối

nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng Việc lựa chọn chất đông tụ phụ thuộc vào các tính chất hoá lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước Trong thực tế người ta thường sử dụng các chất đông tụ sau:

Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O

2.1.2.2 Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu Hiệu suất của quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng bọt khí Kích thước tối ưu của bọt khí nằm trong khoảng 15 đến 30 µm Tác nhân thông dụng nhất được sử dụng trong tuyển nổi là không khí

Ngoài ra, trong số các kỹ thuật xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý còn

có hấp phụ, trao đổi ion, điện hóa, tách bằng màng,… nhưng do đặc tính nước thải sản xuất bia nên chúng không được sử dụng để lằm sạch nước thải sản xuất bia

2.1.3 Phương pháp hóa học

Đây là kỹ thuật xử lý nước thải sử dụng các loại tác nhân hóa học Phương pháp này có thể sử dụng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay để xử lý cuối cùng trước khi xả ra nguồn tiếp nhận Các phương pháp được sử dụng gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử Đối với nước thải sản xuất bia thì phương pháp oxy hóa

và khử không được sử dụng, mà thường quan tâm tới phương pháp trung hòa Trung hòa đóng vai trò như một kỹ thuật tối ưu quá trình xử lý sinh học Tác nhân hóa học được bổ sung có định lượng trước khi xử lý sinh học để tạo điều kiện sinh trưởng, phát triển cho các vi sinh vật

2.1.4 Phương pháp sinh học

Do đặc tính của nước thải sản xuất bia là thành phần các chất hữu cơ cao cùng với tổng Nitơ và photpho cao nên phương pháp sinh học thường được sử dụng trong

xử lý loại nước thải này

2.1.4.1 Nguyên lý chung của quá trình oxy hoá sinh hoá

Quá trình oxy hoá sinh hoá là quá trình các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ cũng như các chất khác để tổng hợp nên sinh khối tế bào dưới tác dụng của các enzym do chúng sản sinh ra Trong quá trình xử lý nước thải, quá trình làm sạch các chất ô nhiễm trong nước thải là một quá trình gồm 3 giai đoạn [1]:

- Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật

do khuếch tán đối lưu và phân tử;

- Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán

do sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào;

- Quá trình chuyển hoá các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng Các giai đoạn trên có quan hệ rất chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hoá các chất đóng vai trò chính trong quá trình xử lý nước thải

2.1.4.2 Sự phát triển của tế bào vi sinh vật

Dựa trên đặc tính sinh lý và tốc độ sinh sản của vi sinh vật, quá trình phát triển của chúng được chia thành nhiều giai đoạn: tiềm phát, luỹ tiến, tốc độ chậm, cân bằng, suy tàn

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55 Giai đoạn tiềm phát: vi sinh vật chưa thích nghi với môi trường hoặc đang biến đổi để thích nghi Cuối giai đoạn này, tế bào vi sinh vật mới bắt đầu sinh trưởng, các tế bào mới tăng về kích thước nhưng chưa tăng về số lượng

Giai đoạn luỹ tiến: vi sinh vật phát triển với tốc độ riêng không đổi Sau một thời gian nhất định, tổng số tế bào cũng như trọng lượng tế bào tăng lên gấp đôi Giai đoạn tốc độ chậm: tốc độ phát triển giảm dần tới mức cân bằng ở cuối pha Ở các vi sinh vật cho sản phẩm trao đổi chất thì giai đoạn này chính là giai đoạn hình thành sản phẩm như các enzym, alcol, axit hữu cơ, vitamin,…

Giai đoạn cân bằng: số lượng tế bào sống được giữ ở mức không đổi, nghĩa là

số lượng tế bào chết đi tương đương với số lượng tế bào mới sinh ra Tính chất sinh

lý của tế bào vi sinh vật bắt đầu thay đổi, cụ thể là cường độ trao đổi chất giảm đi rõ rệt

Giai đoạn suy tàn: tốc độ sinh sản giảm đi rõ rệt và dần dần ngừng hẳn, dẫn đến số lượng tế bào sống giảm đi rất nhanh và bắt đầu có hiện tượng tự huỷ Nguyên nhân suy tàn chủ yếu do nguồn thức ăn trong môi trường dã cạn, sự tích luỹ sản phẩm trao đổi chất có tác động ức chế và đôi khi tiêu diệt cả vi sinh vật

2.1.4.3 Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên tốc độ oxy hoá sinh hoá

Tốc độ oxy hoá sinh hoá phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của dòng nước thải vào hệ thống xử lý Các yếu tố chính ảnh hưởng lên tốc độ phản ứng sinh hoá là chế độ thuỷ động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, các nguyên tố chính cũng như kim loại nặng và các muối khoáng

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Tốc độ phản ứng oxy hoá sinh hoá tăng khi tăng nhiệt độ Song thực tế nhiệt

độ nước thải trong hệ thống xử lý nước thải được duy trì trong khoảng 20 đến 30o

C Khi nhiệt độ tăng quá ngưỡng trên có thể làm cho các vi sinh vật bị chết, còn ở nhiệt độ quá thấp tốc độ làm sạch sẽ bị giảm và quá trình thích nghi của vi sinh vật với môi trường mới bị chậm lại, các quá trình nitrat hoá hoạt tính keo tụ và lắng bùn

bị giảm hiệu suất Còn trong phạm vi tối ưu trên, khi nhiệt độ tăng tốc độ quá trình phân huỷ các chất hữu cơ tăng gấp 2 đến 3 lần Tuy nhiên khi nhiệt độ nước thải tăng thì độ hoà tan của oxy trong nước bị giảm Do đó để duy trì nồng độ oxy hoà tan trong nước người ta tiến hành sục khí mãnh liệt và liên tục

Ảnh hưởng của kim loại nặng

Bùn hoạt tính có khả năng hấp thụ các muối kim loại nặng Khi đó hoạt động sinh hoá của chúng bị giảm do sự phát triển mạng của vi khuẩn dạng sợi làm cho bùn hoạt tính bi phồng lên Muối của các kim loại này làm giảm tốc độ làm sạch

Nồng độ cho phép của các chất độc để quá trình oxy hoá sinh hoá có thể xảy ra phụ thuộc vào bản chất của các chất đó

Hấp thụ và nhu cầu oxy

Đối với các vi sinh vật hiếu khí, để oxy hoá các chất hữu cơ, các vi sinh vật cần có oxy và nó chỉ có thể sử dụng oxy hoà tan Để cung cấp oxy cho nước thải người ta tiến hành quá trình thông khí, khuếch tán dòng không khí thành các bóng nhỏ phân bố đều trong khối chất lỏng

Đối với các vi sinh vật yếm khí, oxy là một chất độc với chúng Khi trong môi trường có oxy sẽ ức chế quá trình mêtan hoá và ảnh hưởng tới hiệu quả của quá trình

Khi thiếu nitơ lâu dài, ngoài việc cản trở quá trình sinh hoá các chất bẩn hữu

cơ còn tạo ra bùn hoạt tính khó lắng

Khi thiếu photpho dẫn đến sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi, là nguyên nhân chính làm cho bùn hoạt tính bị phồng lên, khó lắng và bị cuốn ra khỏi hệ thống xử

lý, làm giảm sinh trưởng của bùn hoạt tính và giảm cường độ quá trình oxy hoá Các nguyên tố dinh dưỡng tốt nhất ở dạng các hợp chất tương tự nhưu trong các tế bào vi sinh vật Hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng phụ thuộc vào thành phần của nước thải và ty lệ giữa chúng được xác định bằng thực nghiệm Để tính toán sơ bộ người ta thường lấy tỷ lệ BOD : N : P = 100 : 5 : 1 Tỷ lệ này chỉ đúng cho 3 ngày đầu, còn khi quá trình xử lý kéo dài để tránh giảm hiệu suất của bùn hoạt tính cần giảm lượng nitơ và photpho trong nước thải Khi quá trình xử lý kéo dài 20 ngày thì tỷ lệ BOD : N : P cần giữ ở mức 200 : 5 : 1

Khi trong nước thải không có đủ nitơ và photpho người ta bổ sung chúng bằng cách đưa thêm phân nitơ, photpho và kali vào Mặt khác, thường nước thải sinh hoạt

có chứa các chất dinh dưỡng này, do đó khi kết hợp xử lý nước thải sản xuất và loại nước thải này thì không cần phải bổ sung các nguyên tố dinh dưỡng

Ngoài ra giá trị pH cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào

và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng vào tế bào Đối với đa số vi sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu là 6,8 đến 8,5

2.1.4.4 Các phương pháp xử lý sinh học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55 Nước thải có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD và COD Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải sản xuất cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt qua nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0,5 Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau Nhưng nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại chính nhưu sau:

- Phương pháp hiếu khí là phương pháp xử lý sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 đến 40oC

- Phương pháp yếm khí là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí để phân giải các hợp chất hữu cơ có trong nước thải

Trong xử lý nước thải công nghiệp, các phương pháp hiếu khí được ứng dụng rộng rãi hơn cả

Phương pháp hiếu khí

Phương pháp hiếu khí là phương pháp sinh học được sử dụng phổ biến trong

xử lý nước thải giàu chất hữu cơ Các quá trình của phương pháp có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong điều kiện xử lý nhân tạo Trong các công trình nhân tạo, người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hoá sinh hoá nên hiệu suất

xử lý và tốc độ xử lý cao hơn rất nhiều so với các công trình tự nhiên

Các công trình nhân tạo

Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí với các công trình nhân tạo bao gồm hai cơ chế làm sạch chính là dạng bùn hoạt tính lơ lửng và dạng màng sinh học

Bể aerotank

Nước thải có hàm lượng cao các chất hữu cơ được nạp vào bể cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển Hệ vi sinh vật hiếu khí phát triển cần tới oxy cho quá trình hô hấp nên bể có hệ thống sục khí (không khí hoặc oxy bão hoà) Hệ thống sục khí ngoài nhiệm vụ cung cấp oxy cho sự phát triển của

vi sinh vật, còn có nhiệm vụ làm bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, tăng cường quá trình tiếp xúc giữa vi sinh vật và các chất hữu cơ Nước sau khi qua aerotank tới bể lắng thứ cấp, bùn hoạt tính lơ lửng theo dòng nước sẽ được tách và tuần hoàn một phần bùn hoạt tính lại bể aerotank để cung cấp vi sinh vật cho bể aerotank

Lọc sinh học

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp màng bám trên lớp vật liệu lọc Thông thường, nước thải được tưới từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc bằng đá hoặc các vật liệu khác nhau

Màng sinh học bao gồm các vi khuẩn, nấm và động vật bậc thấp được nạp vào

hệ thống cùng với nước thải Mặc dù lớp màng này rất mỏng song cũng có hai lớp: lớp yếm khí ở sát bề mặt đệm và lớp hiếu khí ở ngoài Do đó quá trình lọc sinh học thường được xem như là quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu – yếm khí

Khi dòng nước thải chảy trùm lên lớp màng nhớt này, các chất hưuũ cơ được

vi sinh vật chiết ra còn sản phẩm của quá trình trao đổi chất sẽ được thải ra qua màng chất lỏng Oxy hoà tan được bổ sung bằng hấp thụ từ không khí

Nước thải được phun đều lên lớp đệm tạo ra lớp màng nhớt gọi là màng sinh học, phủ trên các đệm Quá trình oxy hoá xảy ra như cơ chế nói trên Sinh khối vi sinh vật tách ra khỏi nước trong thiết bị lắng thứ cấp

Xử lý sinh học hiếu khí bằng các quá trình tự nhiên

Các quá trình hiếu khí trong xử lý sinh học có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên

và trong các công trình nhân tạo Quá trình làm sạch nước thải ở điều kiện tự nhiên được tiến hành bằng cách tưới nước thải ở dạng phun mưa trên các cánh đồng được chuẩn bị riêng cho mục đích này đồng thời cho cả canh tác, hay lọc nước thải qua cánh đồng lọc và trong các hồ sinh học

Phương pháp yếm khí

Các phương pháp yếm khí dc dùng để lên men bùn cặn sinh ra trong quá trình

xử lý bằng phương pháp sinh học, cũng như nước thải công nghiệp chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao Đây là phương pháp cổ điển nhất dùng để ổn định bùn cặn, trong đó các vi khuẩn yếm khí phân huỷ các chất hữu cơ

Để xử lý nước thải người ta sử dụng quá trình lên men khí metan Đó là quá trình phức tạp diễn ra theo nhiều giai đoạn Thông thường quá trình chia ra làm ba giai đoạn thuỷ phân, axit hoá và mêtan hoá

Giai đoạn thuỷ phân là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp thành đơn giản Giai đoạn axit hoá là giai đoạn chuyển hoá các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit như axit axetic, axit propionic, axit butyric,… Giai đoạn mêtan hoá là giai đoạn phân giải các axit đơn giản thành CH4, CO2, H2O,… nhờ sự tham gia của các vi sinh vật metan hoá

Các yếu tố chính ảnh hưởng tới hiệu suất quá trình phân huỷ yếm khí gồm:

- Nhiệt độ: nhiệt độ là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình Nhiệt độ tối ưu cho quá trình này là 35oC Như vậy quá trình có thể thực hiện ở điều kiện ấm (30 tới

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55

35oC) hoặc nóng (50 tới 55oC) Khi nhiệt độ dưới 10oC vi khuẩn tạo mêtan hầu như không hoạt động

- Liều lượng nạp nguyên liệu và mức độ khuấy trộn: Nguyên liệu nạp cho quá trình cần có hàm lượng chất rắn bằng 7 đến 9% Tác dụng của khuấy trộn là phân

bố đều dinh dưỡng và tạo điều kiện tiếp xúc tốt với các vi sinh vật và giải phóng khí sản phẩm ra khỏi hỗn hợp lỏng – rắn

- Tỷ số C/N: Tỷ số C/N tối ưu cho quá trình là 25/1 đến 30/1

- pH: pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6,5 đến 7,5

Do lượng vi khuẩn tạo ra bao giờ cũng bị giảm trước khi quan sát thấy pH thay đổi, nên nếu pH giảm thì cần ngừng nạp nguyên liệu, vì nếu tiếp tục nạp nguyên liệu thì hàm lượng axit tăng lên dẫn đến kết quả là làm chét các vi khuẩn tạo CH4

Ngoài ra phải kể đến ảnh hưởng của dòng vi khuẩn, thời gian lưu cần đủ để đảm bảo hiệu suất khử các chất gây ô nhiễm và điều kiện không chứa các hoá chát độc, đặc biệt là kim loại nặng (Cu, Ni, Zn,…), hàm lượng NH3 và sunfua quá dư cùng một số hợp chất hữu cơ khác

Các công trình xử lý yếm khí tự nhiên

Hồ yếm khí là một công trình xử lý yếm khí tự nhiên được sử dụng từ khá lâu Nguyên tắc tạo nên điều kiện yếm khí đó là lớp ngăn cách mặt nước với không khí Các vi khuẩn yếm khí phân huỷ các chất hữu cơ thành các sản phẩm cuối ở dạng khí CO2 và CH4, thêm vào đó là hợp chất trung gian phát sinh mùi như các axit hữu

cơ, H2S,…

Hồ yếm khí thường được sử dụng trong xử lý nước thải các lò mổ chế biến thịt

Các công trình xử lý yếm khí nhân tạo

Các bể tiêu huỷ yếm khí được sử dụng rộng rãi trong xử lý bùn cặn, nước thải

có hàm lượng cao các chất hữu cơ Bể xử lý yếm khí bùn lơ lửng, dòng chảy ngược (UASB) đã phát triển và được ứng dụng rất nhiều trong quá trình xử lý nước thải

Nguyên lý hoạt động của UASB

Dòng nước đi vào từ bên dưới của bể và đi lên trên Dòng nước vào bên dưới

có tác dụng làm bùn hoạt tính lơ lửng, tăng cường tiếp xúc giữa các chất hữu cơ và

vi sinh vật Quá trình nước thải đi từ dưới lên cũng là thời gian vi sinh vật phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước thải theo ba giai đoạn thuỷ phân, axit hoá và metan hoá Các giai đoạn phân huỷ chất hữu cơ phân lớp trong nước thải Lớp nước trên cùng trong bể xảy ra giai đoạn metan hoá và khuếch tán khí ra khỏi hỗn hợp rắn – lỏng Dưới đáy bể có đường ống xả bùn, phía trên bể có phếu thu khí Khí thu được

có chứa 50 đến 60% CH4 – khí có nhiệt trị cao, có giá trị thu hồi năng lượng Bùn trong quá trình phân huỷ yếm khí cũng ít hơn rất nhiều so với quá trình hiếu khí

2.2 Một số phương án xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia

Tuỳ theo quy mô sản xuất, công nghệ sản xuất của mỗi cơ sở để đưa ra quy trình công nghệ xử lý nước thải một cách tối ưu về kinh tế và kỹ thuật

Phương án 1: Xử lý hiếu khí

Nước thải sau khi qua song chắn rác vào bể gom và qua bể điều hoà Bể điều hoà có tác dụng điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất trong nước thải Bể lắng I có tác dụng lắng phần chất rắn lơ lửng trong nước thải, đảm bảo yêu cầu hoạt động của hệ thống xử lý hiếu khí Nước thải sau khi được các vi sinh vật hiếu khí sử dụng các hợp chất hữu cơ sẽ giảm hàm lượng các hợp chất hữu cơ khoảng 80 - 95% Nước thải đưa qua bể lắng II để lắng phần bùn hoạt tính lơ lửng theo dòng chảy ra ngoài trước khi xả ra nguồn tiếp nhận, đồng thời tuần hoàn một phần bùn hoạt tính lại cho aerotank hoạt động Nước thải được khử trùng trước khi đưa ra nguồn tiếp nhận

Hình 2 Sơ đồ khối phương án 1

Phương án xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí có ưu điểm là hệ thống đơn giản, dễ vận hành Tuy nhiên hệ thống chỉ có khả năng xử lý nước thải có nồng

Nước sau xử lý

Không khí Không khí

Xử lý bùn

Dòng bùn Dòng khí

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55

độ các hợp chất hữu cơ ở mức trung bình (COD khoảng 1000 mg/L) với lưu lượng thải không lớn

Phương án 2: Xử lý yếm khí và hiếu khí

Theo như quy trình công nghệ này, nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ vào

bể gom Sau đó, nước thải sang bể điều hoà, quá trình đảo trộn bằng cơ học hoặc thổi khí sẽ làm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đồng đều Nước thải được đưa sang bể UASB, các chất hữu cơ trong nước thải được hệ vi sinh vật yếm khí phân giải thành CH4, CO2, H2O,… Nước ra khỏi UASB vẫn còn một lượng chất hữu cơ chưa phân huỷ và chất rắn lơ lửng được đưa qua xử lý hiếu khí bằng bể aerotank Tại aerotank, không khí hoặc O2 bão hoà được cấp vào bể đảm bảo cho quá trình sử dụng oxy của hệ vi sinh vật hiếu khí cũng như quá trình tiếp xúc giữa

cơ chất và vi sinh vật Nước sau xử lý ở aerotank sẽ được chuyển qua bể lắng II để lắng bùn lơ lửng trong nước ra và tuần hoàn sinh khối lại bể aerotank Nước ra khỏi

bể lắng II được khử trùng để đảm bảo vệ sinh trước khi xả ra nguồn tiếp nhận

Nước sau xử lý Không khí

Không khí

Khí sinh học

Xử lý bùn

Dòng khí Dòng nước Dòng bùn

Hình 3 Sơ đồ khối phương án 2

Đây là phương án xử lý nước thải bia thường được sử dụng ở nhiều cơ sở sản xuất bia Quy trình công nghệ này có ưu điểm là đơn giản, dễ vận hành, có khả năng thu hồi khí sinh học Nhưng hệ thống xử lý nước thải trên đáp ứng được dòng thải

có mức độ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ cao, lưu lượng dòng thải lớn nhưng không

có khả năng xử lý nitơ và photpho trong nước thải

Phương án 3: Xử lý yếm khí và thiếu khí và hiếu khí

Hình 4 Sơ đồ khối phương án 3

Nước sau xử lý Không khí

Không khí

Khí sinh học

Xử lý bùn

Dòng khí Dòng nước Dòng bùn

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55 Đối với những dòng thải có đặc tính ô nhiễm ở mức độ cao, lượng nước thải lớn thì hai phương án trên xử lý không hiệu quả Với UASB, hiệu suất xử lý khoảng

60 – 70% và aerotank/SBR, hiệu suất khoảng 80 – 90% thì khi COD dòng vào ở mức 5500 mg/L thì hiệu suất xử lý chung tối đa cho dòng ra là 165 mg/L – cao hơn QCVN 40 : 2011/ BTNMT/ cột B Công nghệ xử lý kết hợp yếm – thiếu – hiếu khí

có khả năng xử lý dòng thải có tải lượng ô nhiễm các chất hữu cơ ở mức cao, đồng thời có khả năng xử lý nitơ và photpho trong dòng thải Phương án này xử lý triệt để nên đi kèm với đó là chi phí đầu tư cao và vận hành cũng khá phức tạp

2.3 Lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải

Bảng 4 Chất lượng nước đầu vào và yêu cầu đầu ra của hệ thống xử lý nước thải

TT Thông số Đơn vị Giá trị QCVN 40: 2011/ BTNMT/ cột B

trước khi vào xử lý sinh học

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

1 Song chắn rác

Nước thải sản xuất từ các phân xưởng sản xuất và nước rửa chai, theo đường mương dẫn chảy về khu xử lý Phần nước xút rửa chai sẽ được thải từ từ vào hệ thống, không làm cho pH nước thải tăng Bể điều hòa được xây dựng trong cùng mặt bằng của khu xử lý Nước thải trước khi đi vào bể điều hòa, phần rác thô có kích thước lớn sẽ được giữ lại tại song chắn rác thô đặt nghiêng 600 ở ngăn tách rác

Rác tách ra sẽ được công nhân vận hành gom vào thùng chứa và mang đi đổ nơi qui định của nhà máy Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên bể cân bằng nhờ

2 bơm chìm (1 bơm dự phòng hoặc hoạt động đồng thời) Các bơm vận hành hoàn toàn tự động nhờ hệ thống điều khiển

2 Bể điều hoà

Bể điều hoà có chức năng điều hoà lưu lượng và nồng độ nước thải Bể có hệ thống khuấy trộn cơ học hoặc sục khí để đảm bảo sự đồng đều nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

3 Bể lắng I

Nước sau khi qua bể điều hoà được bơm sang bể lắng I Tại đây, dưới tác dụng của trọng lực, các chất rắn lơ lửng sẽ lắng xuống đáy nón của bể, phần nước trong được thu và chuyển sang bể aerotank Chất rắn lơ lửng có thành phần chính là các chất hữu cơ không tan nên quá trình lắng sẽ giảm tải lượng cho aerotank Bùn lắng

ở đáy bể được đưa sang bể chứa bùn và xử lý

4 Bể xử lý sinh học hiếu khí aerotank

Nước thải sau khi xử lý sơ bộ được trộn với bùn hoạt tính từ bể lắng II tuần hoàn đưa vào bể aerontank Hệ thống thông khí trong bể cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí, đồng thời làm bùn hoạt tính lơ lửng, tăng cường quá trình tiếp xúc giữa sinh khối và các chất dinh dưỡng Sau thời gian lưu nhất định, nước ra khỏi aerotank và sang bể lắng II

Để đảm bảo thời gian tiếp xúc giữa nước thải với clo hoạt tính, thể tích của bể khử trùng phải đủ lớn để nước thải lưu lại trong bể khử trùng tối thiểu là 30 – 45 phút

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia 700 m3/ngày.đêm - Nguyễn Văn Thắng – KTMT1 K55

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Bảng 5 Yêu cầu thiết kế

TT Thông số Đơn vị Nước thải QCVN 40: 2011/ BTNMT/ cột B

Trong đó kmax là hệ số không điều hoà nội suy theo TCVN 7957: 2008

- Chọn loại song chắn rác có kích thước khe hở b = 16 mm

- Tiết diện song chắn rác hình chữ nhật có kích thước s × l = 8 × 50 mm

- Góc nghiêng α = 600

- Vận tốc trung bình qua các khe v = 0,8 m/s

Số lượng khe hở

Trong đó: kz = 1,05 – hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy;

qmax = Qhmax : 3600 = 17,8 10-3 (m3/h)

Chọn số khe là 15, số thanh chắn tương ứng là 16

Bề rộng thiết kế song chắn rác

B = s (n-1) + (b n) = 0,008 (15 – 1) + (0,016 10) = 0,272 (m)

Trong đó s = 0,008 m – bề dày của thanh song chắn thường lấy

Chọn Bs = 0,3 m

Tổn thất áp lực qua song chắn rác

Trong đó: k = 2 – hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám (2 ÷ 3)

vmax = 0,8 m/s – vận tốc nước chảy trong mương cực đại

ξ = 0,83 – hệ số tổn thất áp lực cục bộ, theo công thức:

( )

Trong đó: α = 600

– góc nghiêng đặt song chắn rác;

β = 2,42 – hệ số phụ thuộc hình dạng thanh đan

Vậy tổn thất áp lực qua song chắn rác là 5 cm

Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác

Trong đó Bs = 0,3 m – chiều rộng song chắn;