Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Ngành công nghiệp sản xuất bia và nước giải khát tại Việt Nam có tốc độ tăng trưởng nhanh, đóng góp ngân sách đáng kể nhưng đồng thời tiêu tốn lượng nước lớn và phát sinh dòng nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao. Việc áp dụng các giải pháp xử lý nước thải cuối đường ống tại nhiều cơ sở sản xuất còn gặp khó khăn về chi phí đầu tư và vận hành, dẫn đến nguy cơ gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tiếp nhận nếu không có hệ thống xử lý đạt chuẩn kỹ thuật. Đề tài đồ án tốt nghiệp "Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia Việt Tiệp, tỉnh Long An, quy mô 25.000 lít bia/năm (công suất 400 m³/ngày đêm)" được thực hiện bởi sinh viên Hoàng Gia Bảo (ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của PGS. Đặng Viết Hùng) nhằm giải quyết bài toán xử lý ô nhiễm từ hoạt động sản xuất của Công ty Cổ phần Bia và Nước giải khát Việt Tiệp.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản xác định cụ thể gồm ba nội dung:
- Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành bia nói chung và của Công ty Cổ phần Bia và Nước giải khát Việt Tiệp nói riêng.
- Tìm hiểu tình trạng hoạt động, công nghệ sản xuất bia của Công ty Cổ phần Bia và Nước giải khát Việt Tiệp.
- Đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế của công ty, đạt quy chuẩn đầu ra theo QCVN 40:2011/BTNMT Cột A và tính toán chi tiết các công trình đơn vị cùng dự toán kinh tế.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án:
- Đối tượng nghiên cứu: Nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt phát sinh từ Công ty Cổ phần Bia và Nước giải khát Việt Tiệp.
- Phạm vi không gian: Khu vực nhà máy tại thửa đất số 10 và 19, diện tích 45.751 m² thuộc tờ bản đồ số 4, Phường 4, Thành phố Tân An, tỉnh Long An; nguồn tiếp nhận nước thải là Kênh Ranh phía Đông nhà máy.
- Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ ngày 01/03/2019 đến ngày 16/07/2019.
- Phạm vi nội dung: Đề xuất phương án công nghệ xử lý nước thải, tính toán kích thước kỹ thuật các hạng mục công trình đơn vị và lập khái toán kinh tế đầu tư, vận hành.
Cơ sở thiết kế và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia và tài liệu chuyên ngành về công nghệ môi trường:
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp: QCVN 40:2011/BTNMT (áp dụng Cột A với công thức tính giá trị nồng độ tối đa cho phép $C_{max} = C \times K_q \times K_f$).
- Tiêu chuẩn thiết kế mạng lưới thoát nước và công trình: TCXDVN 51:2008 (xác định hệ số không điều hòa $k_{max}$, $k_{min}$).
- Cơ sở lý thuyết tính toán công trình xử lý nước thải: Giáo trình Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp (Lâm Minh Triết, 2014) và tài liệu chuyên khảo quốc tế của Metcalf & Eddy.
- Mô hình công nghệ sinh học: Quá trình phân hủy kỵ khí dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí (UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket), quá trình phân hủy sinh học hiếu khí bùn hoạt tính lơ lửng (Aerotank) và bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Filter).
Các phương pháp nghiên cứu được triển khai trong đồ án:
- Phương pháp thu thập số liệu: Tổng hợp dữ liệu khí tượng thủy văn trạm Tân An, thông tin dây chuyền sản xuất bia và dữ liệu khảo sát đặc tính dòng thải từ Công ty Liên doanh Nhà máy Bia Việt Nam và Nhà máy Bia Việt Tiệp.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích cơ chế các quá trình xử lý cơ học, hóa lý và sinh học trong xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm.
- Phương pháp so sánh: Đánh giá ưu điểm, nhược điểm kỹ thuật và hiệu quả kinh tế giữa các phương án công nghệ xử lý sinh học (UASB + Aerotank so với UASB + Bể lọc sinh học).
- Phương pháp tính toán công trình và thủy lực: Tính toán dung tích, kích thước hình học, tải trọng thể tích, nhu cầu cấp khí oxy, lượng bùn phát sinh và công suất cơ điện của từng công trình đơn vị.
- Công cụ kỹ thuật hỗ trợ: Sử dụng phần mềm AutoCAD để xây dựng bản vẽ kỹ thuật, Microsoft Excel phục vụ tính toán bảng số liệu và khái toán kinh tế.
Thiết kế và triển khai công nghệ hệ thống
Dây chuyền công nghệ chính thức được lựa chọn (Phương án 1) là sự kết hợp giữa các công trình xử lý cơ học, kỵ khí UASB và hiếu khí Aerotank:
- Giai đoạn xử lý sơ bộ và cơ học: Nước thải từ các phân xưởng sản xuất theo hệ thống mương dẫn chảy qua song chắn rác thô (lấy rác thủ công) để loại bỏ rác có kích thước lớn, sau đó tự chảy vào hố thu gom. Nước thải từ hố thu gom được bơm sang bể điều hòa có trang bị hệ thống sục khí liên tục nhằm đảo trộn, ổn định lưu lượng, nồng độ chất ô nhiễm và chống lắng cặn. Tiếp theo, nước thải được đưa qua bể lắng đứng đợt 1 để tách các chất rắn lơ lửng có trọng lượng lớn, trước khi chuyển tiếp sang bể trung gian.
- Giai đoạn xử lý sinh học bậc 1 (Kỵ khí UASB): Nước thải từ bể trung gian được bơm từ dưới lên phân phối đều qua đáy bể UASB. Tại đây, quần thể vi sinh vật kỵ khí thực hiện quá trình thủy phân, axit hóa và methane hóa để phân giải phần lớn hợp chất hữu cơ nồng độ cao thành khí sinh học ($CH_4, CO_2$). Khí biogas được thu hồi qua bộ phận tách pha khí - lỏng - rắn, bùn cặn rơi lại đáy bể.
- Giai đoạn xử lý sinh học bậc 2 (Hiếu khí Aerotank): Nước trong sau bể UASB theo máng thu chảy vào bể Aerotank. Hệ thống đĩa phân phối khí mịn dưới đáy bể cung cấp oxy hòa tan liên tục, tạo điều kiện cho bùn hoạt tính hiếu khí oxy hóa triệt để lượng BOD, COD còn lại và chuyển hóa các hợp chất nitơ hữu cơ/amoni qua quá trình nitrat hóa.
- Giai đoạn lắng, khử trùng và xử lý bùn: Hỗn hợp bùn nước từ bể Aerotank tự chảy sang bể lắng đứng đợt 2 để tách bùn hoạt tính. Một phần bùn lắng được bơm tuần hoàn về bể Aerotank để duy trì nồng độ sinh khối, phần bùn dư cùng với bùn từ bể lắng 1 và bể UASB được chuyển về bể nén bùn để đưa qua máy ép bùn. Nước trong sau lắng 2 chảy sang bể khử trùng, tiếp xúc với dung dịch Chlorine để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh, sau đó xả ra Kênh Ranh đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT Cột A.
| Tên công trình đơn vị |
Hiệu suất loại bỏ SS (%) |
Hiệu suất loại bỏ COD (%) |
Hiệu suất loại bỏ BOD₅ (%) |
Hiệu suất loại bỏ Tổng N (%) |
Hiệu suất loại bỏ Tổng P (%) |
| Song chắn rác |
5 |
5 |
5 |
— |
— |
| Bể điều hòa |
5 |
10 |
10 |
— |
— |
| Bể lắng đợt 1 |
80 |
30 |
30 |
— |
— |
| Bể UASB |
— |
80 |
80 |
45 |
55 |
| Bể Aerotank |
— |
80 |
90 |
30 |
55 |
| Bể lắng đợt 2 |
80 |
— |
— |
— |
— |
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Giới thiệu về Công ty Bia Việt Tiệp, quy trình sản xuất và các nguồn phát sinh nước thải
Chương 1 trình bày tổng quan vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên và phân tích quy trình công nghệ của nhà máy:
- Địa điểm và điều kiện tự nhiên: Nhà máy nằm tại Phường 4, TP. Tân An, tỉnh Long An trên diện tích 45.751 m² (thửa đất số 10 và 19). Địa hình bằng phẳng với cao độ mặt đất 0,5 – 2,0 m. Khí hậu nhiệt đới gió mùa: nhiệt độ trung bình năm từ 23,3 đến 28,9 °C; mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 với lượng mưa trung bình 1.341,3 mm (chiếm 91% lượng mưa cả năm); mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 (lượng mưa 123 – 147 mm); độ ẩm trung bình 82 – 91,2%; lượng nước bốc hơi chiếm 65 – 70% lượng mưa. Nguồn tiếp nhận nước thải là Kênh Ranh (chiều dài khoảng 700 m, bề ngang khoảng 2 m).
- Nguyên liệu và quy trình sản xuất: Nguyên liệu chính gồm nước mềm, malt đại mạch, hoa houblon, gạo và nấm men thuần khiết. Quy trình sản xuất trải qua 7 công đoạn chính: Đường hóa $\rightarrow$ Lọc bã malt $\rightarrow$ Đun sôi dịch nha với hoa houblon (kèm thu hồi nhiệt ngưng hơi) $\rightarrow$ Lắng xoáy tách cặn và làm lạnh dịch nha xuống nhiệt độ lên men $\rightarrow$ Lên men trong tank thân trụ đáy côn 60° (CCT) $\rightarrow$ Ủ chín bia $\rightarrow$ Lọc bia (dùng bột trợ lọc Kieselguhr) và chiết chai/đóng nắp/thanh trùng.
- Phân tích cân bằng nước và nguồn thải:
- Tổng lượng nước cấp: $521 \text{ m}^3/\text{ngày}$.
- Nước đi vào sản phẩm ($V_1$): $52,1 \text{ m}^3/\text{ngày}$ (tỷ lệ 10%).
- Nước sản xuất hơi ($V_2$): $52,1 \text{ m}^3/\text{ngày}$ (tỷ lệ 10%), trong đó lượng nước thất thoát ($V_{tt}$) chiếm 50% là $26,05 \text{ m}^3/\text{ngày}$.
- Nước làm lạnh tuần hoàn ($V_3 = V_{th}$): $78,15 \text{ m}^3/\text{ngày}$ (tỷ lệ 15%).
- Nước sử dụng cho các mục đích khác ($V_4$): $338,65 \text{ m}^3/\text{ngày}$ (tỷ lệ 65%).
- Lượng nước thải sản xuất phát sinh: $V_{nt} = 521 - 52,1 - 78,15 - 26,05 = 364,7 \text{ m}^3/\text{ngày}$ (làm tròn $365 \text{ m}^3/\text{ngày}$).
- Tổng lượng nước thải thu gom của nhà máy (bao gồm nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt, nhà ăn, phòng thí nghiệm) là $381,6 \text{ m}^3/\text{ngày}$. Công suất thiết kế hệ thống xử lý được chọn là $400 \text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.
Chương 2: Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia
Chương 2 tổng hợp các công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia hiện nay và phân tích các hệ thống thực tế đang vận hành tại Việt Nam:
- Hệ thống xử lý của Nhà máy Bia Sài Gòn – Củ Chi (công suất 3.000 m³/ngày đêm): Nước thải qua song chắn rác thô và máy lược rác tinh, vào hồ trung hòa (châm HCl/NaOH điều chỉnh pH 7–8, nhiệt độ 30–35 °C qua tháp giải nhiệt). Nước thải qua hầm kỵ khí để xử lý BOD, COD; sau đó qua bể làm thoáng đuổi khí methane (sục khí 15 phút, nghỉ 20 phút), đưa vào 3 bể phản ứng sinh học theo mẻ SBR hoạt động luân phiên (bơm/sục khí 8h, sục tiếp 2h, lắng 2h15), nước sau SBR được khử trùng bằng Javen. Khí sinh học từ hầm kỵ khí được đốt tự động bằng bugi đánh lửa.
- Công nghệ xử lý 2 bậc UASB + Aerotank (Nhà máy Bia Sài Gòn – Nghệ An): Kết hợp song chắn rác, hố thu, bể điều hòa, bể lắng 1, bể kỵ khí UASB, bể hiếu khí Aerotank, bể lắng 2, bể khử trùng và hệ thống nén ép bùn.
- Công nghệ ứng dụng mô hình MBBR (Nhà máy Bia Tiger): Quy trình gồm hố tiếp nhận, lưới lọc tinh kích thước 1 mm có cào rác tự động, bể điều hòa định lượng acid (pH 6,6 – 7,6), bể UASB, bể sinh học màng Biofilm trên giá thể di động (MBBR) và bể lắng sinh học Lamella nhiều tầng.
Chương 3: Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải
Chương 3 thiết lập các thông số tính toán đầu vào, xác định tiêu chuẩn xả thải và so sánh lựa chọn phương án công nghệ:
- Đặc tính nước thải đầu vào và tiêu chuẩn xả thải:
| Chỉ tiêu ô nhiễm |
Đơn vị tính |
Nồng độ đầu vào thiết kế |
Giá trị quy chuẩn C (Cột A) |
Giá trị xả thải tối đa Cmax |
| pH |
— |
4,5 – 11 |
6 – 9 |
6 – 9 |
| BOD₅ |
mg/l |
600 – 1.400 |
30 |
39,6 |
| COD |
mg/l |
1.300 – 3.000 |
75 |
99,0 |
| TSS |
mg/l |
300 |
50 |
66,0 |
| Tổng N |
mg/l |
45 |
20 |
26,4 |
| Tổng P |
mg/l |
16 |
4 |
5,28 |
| Coliform |
MPN/100ml |
10.000 |
3.000 |
3.000 |
| Nhiệt độ |
°C |
36 – 40 |
40 |
40 |
Ghi chú: Giá trị $C_{max}$ được tính theo hệ số lưu lượng nguồn thải $K_f = 1,1$ (ứng với lưu lượng $50 < Q \le 500 \text{ m}^3/\text{ngày đêm}$) và hệ số nguồn tiếp nhận $K_q = 1,2$ (Kênh Ranh nối mạng lưới thoát nước có lưu lượng dòng chảy tính toán theo quy chuẩn).
- So sánh lựa chọn công nghệ: So sánh giữa Phương án 1 (Bể sinh học hiếu khí Aerotank) và Phương án 2 (Bể lọc sinh học nhỏ giọt):
| Tiêu chí so sánh |
Phương án 1: Bể Aerotank |
Phương án 2: Bể lọc sinh học nhỏ giọt |
| Cơ chế vi sinh |
Vi sinh vật hiếu khí lơ lửng |
Vi sinh vật dính bám trên màng vật liệu lọc |
| Khả năng kiểm soát vận hành |
Dễ khống chế và điều chỉnh các thông số kỹ thuật |
Khó kiểm soát thông số vận hành khi tải lượng biến động |
| Cấu tạo và vật liệu |
Cấu tạo bể đơn giản, không tốn vật liệu lọc |
Cấu tạo phức tạp, tốn kém chi phí vật liệu đệm lọc |
| Chế độ cấp khí và tuần hoàn |
Cung cấp khí nhân tạo liên tục, có tuần hoàn bùn |
Thoáng gió tự nhiên, không cần hoàn lưu bùn |
| Ảnh hưởng môi trường |
Không phát sinh mùi và côn trùng |
Dễ phát sinh ruồi muỗi, ấu trùng trong mùa nóng ẩm |
| Hiệu quả xử lý |
Hiệu quả khử BOD, COD, SS cao và ổn định |
Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS kém ổn định hơn |
Đồ án quyết định lựa chọn Phương án 1 (UASB + Aerotank) để triển khai thiết kế chi tiết.
Chương 4: Tính toán các công trình đơn vị
Chương 4 thực hiện tính toán thủy lực và kích thước chi tiết cho các công trình đơn vị thuộc hệ thống:
- Lưu lượng tính toán cơ sở:
- Lưu lượng ngày trung bình: $Q_{tk} = 400 \text{ m}^3/\text{ngđ}$.
- Lưu lượng trung bình giờ: $Q_h = 16,67 \text{ m}^3/\text{h}$.
- Lưu lượng trung bình giây: $Q_s = 4,63 \times 10^{-3} \text{ m}^3/\text{s} = 4,63 \text{ l/s}$.
- Hệ số không điều hòa: Tra TCXDVN 51:2008 với $Q_s = 4,63 \text{ l/s}$ chọn $k_{max} = 2,5$.
- Lưu lượng lớn nhất theo giờ: $Q_{max,h} = 16,67 \times 2,5 = 41,7 \text{ m}^3/\text{h}$.
- Lưu lượng lớn nhất theo giây: $Q_{max,s} = 0,0116 \text{ m}^3/\text{s} = 11,6 \text{ l/s}$.
- Mương dẫn và Song chắn rác:
- Mương dẫn: Tiết diện hình chữ nhật $B = 2h$, vận tốc dòng chảy $v = 0,8 \text{ m/s}$; diện tích mặt cắt ướt $W = 0,015 \text{ m}^2$; chiều sâu mực nước $h = 0,09 \text{ m}$; chiều rộng mương $B = 0,18 \text{ m}$.
- Song chắn rác thô: Vận tốc qua khe $v = 0,8 \text{ m/s}$; khoảng cách giữa các thanh $l = 25 \text{ mm}$; bề dày thanh $s = 10 \text{ mm}$; góc nghiêng đặt song $\alpha = 30^\circ$; hệ số cản $\beta = 2,42$; số khe hở tính toán $n = 6,77$ (chọn $n = 7 \text{ khe}$); chiều rộng song chắn $B_s = 0,3 \text{ m}$; tổn thất áp lực $h_s = 0,035 \text{ m} < 150 \text{ mm}$; chiều dài xây dựng phần mương lắp song $L = 1,7 \text{ m}$; chiều cao xây dựng mương $H = 0,7 \text{ m}$. Nồng độ sau song chắn rác: $\text{SS} = 285 \text{ mg/l}$, $\text{BOD}_5 = 1.330 \text{ mg/l}$, $\text{COD} = 2.850 \text{ mg/l}$.
- Bể thu gom: Thời gian lưu nước chọn $HRT = 30 \text{ phút}$; thể tích hữu ích $V = \frac{41,7 \times 30}{60} = 20,85 \text{ m}^3$; chọn chiều sâu ngập nước $h = 3 \text{ m}$; chiều rộng $W = 2 \text{ m}$; chiều cao bảo vệ $h_{bv} = 0,5 \text{ m}$; chiều cao xây dựng tổng thể $H = 3,5 \text{ m}$.
- Các công trình tiếp theo: Tính toán chi tiết Bể lắng đứng đợt 1, Bể trung gian, Bể sinh học kỵ khí UASB (thể tích, tải trọng hữu cơ, lượng khí methane tạo ra, bộ phận tách 3 pha), Bể Aerotank (dung tích, lượng bùn tuần hoàn, lượng oxy và đĩa thổi khí), Bể lắng đứng đợt 2, Bể khử trùng (tính lượng Chlorine tiêu thụ), Bể nén bùn và Bể lọc sinh học (phục vụ đối chứng cho Phương án 2).
Chương 5: Khái toán kinh tế
Chương 5 lập bảng dự toán chi phí đầu tư xây dựng, mua sắm máy móc thiết bị và chi phí vận hành cho cả hai phương án:
- Khái toán Phương án 1 (UASB + Aerotank):
- Chi phí xây dựng các hạng mục: Hố thu gom, bể điều hòa, bể lắng 1, bể trung gian, bể UASB, bể Aerotank, bể lắng 2, bể khử trùng, bể nén bùn và nhà điều hành.
- Chi phí thiết bị: Hệ thống bơm chìm nước thải, máy thổi khí, hệ thống đĩa phân phối khí bọt mịn, máy ép bùn, đường ống công nghệ, van khóa và tủ điện điều khiển.
- Chi phí vận hành hàng ngày: Điện năng tiêu thụ, hóa chất khử trùng Chlorine, hóa chất điều chỉnh pH, nước cấp kỹ thuật và chi phí nhân công vận hành hệ thống.
- Khái toán Phương án 2 (UASB + Bể lọc sinh học): Tổng hợp tương tự các hạng mục xây dựng, thiết bị (vật liệu đệm sinh học thay cho máy thổi khí) và chi phí vận hành thường xuyên. Kết quả chứng minh Phương án 1 có tính khả thi kỹ thuật và hiệu quả kinh tế cao hơn trong điều kiện vận hành lâu dài.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật và số liệu cụ thể:
- Thiết lập hoàn chỉnh hồ sơ tính toán công nghệ cho trạm xử lý nước thải sản xuất bia công suất $400 \text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, phục vụ xử lý dòng thải phát sinh $381,6 \text{ m}^3/\text{ngày}$ của Nhà máy Bia Việt Tiệp.
- Các công trình đơn vị được xác định thông số chi tiết: Mương dẫn ($B = 0,18 \text{ m}$, $h = 0,09 \text{ m}$), song chắn rác thô ($n = 7 \text{ khe}$, $B_s = 0,3 \text{ m}$, $h_s = 0,035 \text{ m}$, $L = 1,7 \text{ m}$, $H = 0,7 \text{ m}$), bể thu gom ($V = 20,85 \text{ m}^3$, $H = 3,5 \text{ m}$).
- Nước thải sau hệ thống xử lý đảm bảo đáp ứng đầy đủ các thông số xả thải theo QCVN 40:2011/BTNMT Cột A với hệ số điều chỉnh ($C_{max}$): $\text{BOD}_5 \le 39,6 \text{ mg/l}$, $\text{COD} \le 99 \text{ mg/l}$, $\text{TSS} \le 66 \text{ mg/l}$, Tổng $\text{N} \le 26,4 \text{ mg/l}$, Tổng $\text{P} \le 5,28 \text{ mg/l}$, $\text{Coliform} \le 3.000 \text{ MPN/100ml}$, pH 6 – 9, nhiệt độ $\le 40 \text{ }^\circ\text{C}$.
- Đề xuất giải pháp kết hợp hai bậc sinh học UASB và Aerotank giúp tận dụng ưu điểm của bể kỵ khí (loại bỏ 80% COD, phát sinh ít bùn, có thể thu hồi khí biogas) để giảm tải cho bể hiếu khí, đảm bảo độ tin cậy và tính ổn định khi dòng thải có dao động lớn về nồng độ hữu cơ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đồ án:
- Nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với thời gian từ tháng 3/2019 đến tháng 7/2019, phương pháp nghiên cứu chủ yếu dựa trên tính toán lý thuyết và áp dụng các công thức giải tích chuyên ngành.
- Số liệu nồng độ ô nhiễm đầu vào được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu của Công ty Liên doanh Nhà máy Bia Việt Nam kết hợp số liệu khảo sát, chưa có điều kiện phân tích chuỗi số liệu thực nghiệm theo mùa sản xuất thực tế tại hiện trường nhà máy.
Hướng phát triển tiếp theo:
- Triển khai chạy thử nghiệm mô hình pilot tại nhà máy để xác định chính xác các hệ số động học phát triển sinh khối của bùn vi sinh kỵ khí và hiếu khí.
- Nghiên cứu phương án thu hồi, tinh chế và tái sử dụng nguồn khí sinh học ($CH_4$) sinh ra từ bể UASB để cấp nhiệt cho hệ thống lò hơi của nhà máy bia.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị và Cấp thoát nước trong việc thực hiện các đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp thiết kế trạm xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm.
Nội dung đồ án cung cấp tài liệu tham khảo thiết thực ở các phần:
- Phương pháp lập bảng cân bằng vật chất nước cấp và xác định lưu lượng dòng thải nhà máy bia (Chương 1).
- Bảng so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật - vận hành giữa các công nghệ sinh học hiếu khí bùn hoạt tính và màng dính bám (Chương 3).
- Trình tự và các bước tính toán thủy lực mương dẫn, song chắn rác, bể thu gom và các công trình sinh học (Chương 4).
Câu hỏi thường gặp
1. Lưu lượng nước thải tính toán của trạm xử lý được xác định từ cơ sở nào?
Dựa trên cân bằng nước cấp của nhà máy với tổng lưu lượng cấp $521 \text{ m}^3/\text{ngày}$, lượng nước thải sản xuất phát sinh được tính toán là $364,7 \text{ m}^3/\text{ngày}$ (làm tròn $365 \text{ m}^3/\text{ngày}$). Cộng với lượng nước thải sinh hoạt, nhà ăn và phòng thí nghiệm, tổng lưu lượng nước thải phát sinh là $381,6 \text{ m}^3/\text{ngày}$. Trên cơ sở đó, công suất thiết kế của hệ thống xử lý được lựa chọn là $400 \text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.
2. Tiêu chuẩn xả thải đầu ra của nhà máy bia Việt Tiệp được áp dụng theo quy chuẩn nào?
Nước thải sau xử lý áp dụng theo QCVN 40:2011/BTNMT Cột A với công thức $C_{max} = C \times K_q \times K_f$. Do nhà máy có công suất $400 \text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ($50 < Q \le 500$) nên hệ số $K_f = 1,1$; Kênh Ranh tiếp nhận có hệ số $K_q = 1,2$. Giá trị xả thải tối đa cho phép gồm: $\text{BOD}_5 \le 39,6 \text{ mg/l}$, $\text{COD} \le 99 \text{ mg/l}$, $\text{TSS} \le 66 \text{ mg/l}$, Tổng $\text{N} \le 26,4 \text{ mg/l}$, Tổng $\text{P} \le 5,28 \text{ mg/l}$, $\text{Coliform} \le 3.000 \text{ MPN/100ml}$, pH từ 6 đến 9.
3. Vì sao đồ án lựa chọn Bể sinh học hiếu khí Aerotank thay vì Bể lọc sinh học nhỏ giọt?
Bể Aerotank được lựa chọn do có cấu tạo đơn giản, không tốn vật liệu lọc, dễ dàng kiểm soát các thông số vận hành và đạt hiệu quả xử lý BOD, COD, SS cao và ổn định hơn. Ngược lại, bể lọc sinh học nhỏ giọt khó khống chế chế độ vận hành, tốn chi phí mua vật liệu lọc và trong điều kiện khí hậu nóng ẩm tại Long An rất dễ phát sinh ruồi muỗi, ấu trùng gây hại cho công trình và môi trường xung quanh.
4. Kích thước và thông số thiết kế của công trình song chắn rác thô là bao nhiêu?
Song chắn rác thô lấy rác thủ công đặt nghiêng $30^\circ$, gồm 7 khe hở với khoảng cách giữa các thanh $l = 25 \text{ mm}$, bề dày thanh $s = 10 \text{ mm}$, chiều rộng song chắn $B_s = 0,3 \text{ m}$, tổn thất áp lực $h_s = 0,035 \text{ m}$, mương đặt song chắn có chiều dài xây dựng $L = 1,7 \text{ m}$ và chiều cao xây dựng $H = 0,7 \text{ m}$.
5. Bể UASB đóng vai trò gì trong dây chuyền công nghệ đã chọn?
Bể UASB là công trình xử lý sinh học kỵ khí bậc 1, đảm nhận nhiệm vụ phân hủy nồng độ chất hữu cơ cao với hiệu suất dự tính khử 80% COD, 80% BOD₅, 45% Tổng N và 55% Tổng P. Quá trình này giúp làm giảm tải trọng hữu cơ cho bể Aerotank phía sau, tiêu hao ít năng lượng, phát sinh lượng bùn thải thấp và tạo ra khí methane có thể thu hồi.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Hoàng Gia Bảo đã hoàn thành nhiệm vụ tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải cho Nhà máy Bia Việt Tiệp với công suất $400 \text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ tại TP. Tân An, tỉnh Long An. Dây chuyền công nghệ kết hợp giữa xử lý cơ học, kỵ khí UASB và hiếu khí Aerotank được lựa chọn dựa trên cơ sở phân tích đặc tính nước thải ngành bia và điều kiện vận hành thực tế. Nước thải sau xử lý đảm bảo đạt quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT Cột A trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Kênh Ranh. Các kết quả tính toán kích thước công trình đơn vị, thiết bị cơ điện và khái toán kinh tế cung cấp nguồn dữ liệu kỹ thuật hoàn chỉnh cho việc triển khai thiết kế hệ thống xử lý nước thải ngành sản xuất bia.
