Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho công ty bia Phú Minh tỉnh Phú Yên

Tác động của nước thải sản xuất bia đến môi trường Nước thải của công nghệ sản xuất bia có chứa nhiều hợp chất hữu cơ cónguồn gốc từ tinh bột, protein… nếu không được xử lý thỏa đáng sẽ

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, vấn đề môi trường đang được quan tâm hàng đầu, đặc biệt làvấn đề nước thải trong hoạt động sản xuất công nghiệp Phần lớn nước thải từ cácnhà máy, xí nghiệp chế biến, cơ sở sản xuất công nghiệp… khi xả vào môi trườngđều chưa đạt tiêu chuẩn cho phép (TCCP), đã dẫn đến chất lượng môi trườngngày càng bị suy thoái nghiêm trọng, đặt biệt là chất lượng môi trường nước

Ở Việt Nam, trong những năm qua, cùng với sự phát triển của công nghiệpnói chung, và sự bùng nổ của ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng đã cóđóng góp rất lớn cho ngân sách nhà nước, góp phần tạo công ăn việc làm chongười lao động Tuy nhiên, cũng như các ngành công nghiệp thực phẩm khác,nước thải của các nhà máy bia chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy, tuykhông độc hại nhưng đã góp phần làm ô nhiễm môi trường nước

Đứng trước thực trạng này, để bảo vệ môi trường nói chung và bảo vệnguồn nước nói riêng, cần phải xử lý nước thải (XLNT) tại các khu công nghiệp,

cơ sở sản xuất… và tại các nhà máy bia đạt TCCP trước khi xả vào môi trường làmột điều cần thiết

Nhận thức được sâu sắc vấn đề này tôi thực hiện đề tài: “ Tính toán-Thiếtkế hệ thống XLNT sản xuất bia cho Công ty bia Phú Minh- Phú Yên”

2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nhà máy biatrong và ngoài nước Từ đó, tính toán, thiết kế dây chuyền công nghệ phù hợpnhất trong điều kiện cụ thể của Công ty bia Phú Minh-Phú Yên, nhằm xử lý nướcthải của Công ty đạt TCVN 5945-1995 Công nghệ này có thể áp dụng để XLNTcho các nhà máy bia với qui mô tương tự trong cùng khu vực

3 Nội dung của đề tài

Đề tài được thực hiện gồm những nội dung chính sau:

+ Giới thiệu sơ lược về tình hình phát triển của ngành công nghiệp sản xuấtbia

+ Giới thiệu về Công ty bia Phú Minh – Phú Yên và chất thải sinh ra trongquá trình hoạt động của Công ty

+ Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia cho Công ty bia PhúMinh – Phú Yên

+ Tính toán - thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty bia Phú Minh –Phú Yên với công suất 415 m3/ngày.đêm

+ Dự trù kinh phí thực hiện cho việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải choCông ty bia Phú Minh – Phú Yên

4 Giới hạn của đề tài

Vì thời gian có hạn, nên đề tài chỉ giới hạn ở việc tính toán-thiết kế hệthống XLNT cho Công ty bia Phú Minh-Phú Yên trên cơ sở lưu lượng nước thảivà các đặc tính nước thải tại Công ty bia Phú Minh – Phú Yên

5 Phương pháp thực hiện đề tài

Đề tài được thực hiện gồm những phương pháp chính sau:

+ Thu thâïp, biên hội tài liệu về các công nghệ XLNT sản xuất bia đã đượcáp dụng tại Việt Nam và trên thế giới

+ Khảo sát, phân tích hiện trạng nhà máy

+ Trên cơ sở đó đề xuất công nghệ xử lý và tính toán-thiết kế hệ thốngXLNT cho Công ty bia Phú Minh-Phú Yên

+ Sử dụng các phần mềm Microsoft Word, Excel, Autocad, MicrosoftEquatation 3.0 để viết văn bản, tính toán cụ thể và vẽ hệ thống xử lý

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG TY BIA PHÚ MINH - PHÚ YÊN1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất bia

1.1.1.Tình hình phát triển ngành công nghiệp sản xuất bia

1.1.1.1 Trên Thế giới

Ngành công nghiệp sản xuất bia có nguồn gốc từ Châu Âu, khởi điểm ởmột số nước như Đức, Pháp, Anh… Với nhu cầu của thị trường ngày càng đa dạngvà phong phú không những về số lượng mà cả chất lượng Chính vì vậy, trongnhững năm gần đây để đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng, ngành công nghiệp sảnxuất bia đã không ngừng cải tiến để đưa ra thị trường những sản phẩm bia tươi,bia chai, bia lon… đạt chất lượng Quốc tế Bên cạnh đó, ngành cũng có nhiều đầu

tư cho công tác xử lý chất thải do hoạt động sản xuất bia tạo ra đạt tiêu chuẩn chophép

1.1.1.2 Tại Việt Nam

Với tốc độ phát triển kinh tế ngày càng tăng của đất nước, các ngành côngnghiệp từng bước chiếm lĩnh trong nền kinh tế của nước nhà dẫn đến một nềnkinh tế công nghiệp hoá cao Công nghiệp phát triển dẫn đến sự suy thoái về môitrường nghiêm trọng do các chất thải từ các nhà máy thải vào môi trường (đất,nước, không khí) Hiện nay, ngành công nghiệp bia trong cả nước phát triển mạnhvà có qui mô rộng lớn Ngành bia trong vòng 10 năm qua đã tập trung đầu tưmạnh nhằm nâng cao năng suất, tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm Ngànhđã chú trọng đầu tư các dây chuyền thiết bị hiện đại, tiên tiến, động bộ và cócông nghệ tiên tiến trên thế giới, với tổng vốn đầu tư là 5.499.287 triệu đồng vớimột năng lực sản xuất lớn hơn 1.000 triệu lít Hiện tại, toàn quốc có 469 đơn vị

Trong đó, Quốc doanh Trung ương 2 đơn vị, Liên doanh và 100% vốn nước ngoài

6 đơn vị, Quốc doanh địa phương và tư nhân 461 đơn vị Ngành bia hoạt động sảnxuất kinh doanh có hiệu quả, đóng góp lớn vào ngân sách của nhà nước, gópphần tăng GDP ngành công nghiệp hằng năm Điều này được thể hiện ở sảnlượng sản xuất bia hằng năm của đất nước (bảng 1.1.)

Bảng 1.1: Sản lượng bia sản xuất hằng năm của Việt Nam

Nguồn: Công ty bia Phú MInh

1.1.2 Công nghệ sản xuất bia

1.1.2.1 Sơ đồ công nghệ

Có thể mô tả các công đoạn chính trong quá trình sản xuất bia theo sơ đồsau:

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 4

1.1.2.2 Các nguồn phát sinh chất thải

Nguyên liệu

Rửa chai

Nước thải

Malt GạoNước mềm

Nước rửa

Nấu – đường hoá

Phụ gia Hơi nước

Bã malt

Bão hòa CO2

Bã lọcBãmen

Glycol hay nước đá

Chất trợ lọc

Cũng như quá trình sản xuất thực phẩm, sản xuất bia tạo ra một lượng lớnchất thải ở cả ba dạng: rắn, lỏng, khí Tuy không thuộc loại chất thải nguy hiểm,độc hại nhưng chúng góp phần gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí.

 Nước thải: Gồm có nước thải sản xuất, nước thải vệ sinh thiết bị, nướcthải nhà xưởng và nước thải sinh hoạt Theo dây chuyền sản xuất, ở hầu hết cáccông đoạn sản xuất trong quá trình sản xuất bia đều có phát sinh nước thải như:chuẩn bị nguyên liệu, nấu – đường hoá, lọc dịch đường, nấu hoa, tách bã, làmlạnh, lên men chính – phụ, lọc bia, chiết chai – lon, và thanh trùng

 Khí thải: gồm có hơi phát sinh từ lò nấu và hơi khí nén rò rỉ

 Chất thải rắn: gồm có bã thải lúa mạch – gạo, xỉ lò nấu, bã men bia, chấtthải rắn sinh hoạt Chủ yếu được phát sinh từ các công đoạn: lọc dịch đường, táchbã, lên men chính – phụ và lọc bia

 Tiếng ồn, độ rung: tiếng ồn, độ rung chủ yếu được phát sinh từ quá trìnhhoạt động các thiết bị máy móc như: máy nghiền, máy rửa chai, băng chuyền…

 Bụi trong quá trình chuẩn bị nguyên liệu và xay malt:

Nguồn phát sinh ra bụi trong nhà máy bao gồm: trong quá trình chuẩn bịnguyên liệu, quá trình tiếp liệu, quá trình xay malt, quá trình nghiền gạo…

Đây là các nguồn chủ yếu sẽ phát sinh ra một lượng bụi đáng kể Tuynhiên tải lượng của bụi từ các nguồn này rất khó ước tính và nó phụ thuộc vào rấtnhiều yếu tố như: loại nguyên liệu, độ ẩm của nguyên liệu, tình trạng/tính năngcủa thiết bị máy móc…

 Nhiệt: gồm có nhiệt hầm phát sinh từ khu vực lò nấu, và nhiệt lạnh phátsinh từ khu vực ủ lạnh

1.1.3 Khả năng gây ô nhiễm của nước thải sản xuất bia

1.1.3.1 Thành phần, tính chất của nước thải sản xuất bia

Đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia là có chứa hàm lượng chấthữu cơ cao ở trạng thái hoà tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu làSVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 6

hiđratcacbon, protein và vài axít hữu cơ, là các chất có khả năng phân hủy sinhhọc.

Bảng 1.2: Đặc tính nước thải của một số nhà máy bia

trắng đục).

Nguồn: + Báo cáo ĐTM dự án nhà máy bia Bình Tây công suất 50.000.000 lít/năm – Công ty bia Sài Gòn Tp.Hồ Chí Minh tháng 7/1997.

+ Nghiên cứu nước thải Công ty bia Bình Tây.

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

Nước thải của công nghệ sản xuất bia có chứa nhiều hợp chất hữu cơ cónguồn gốc từ tinh bột, protein… nếu không được xử lý thỏa đáng sẽ gây ra nhữngtác động xấu đến môi trường như sau:

 Khí phân giải từ nước có mùi hôi thối và có chứa các khí độc như: NH3,

 Góp phần làm giảm lượng ôxy hòa tan trong nước do hoạt động của các

vi sinh vật trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ Ảnh hưởng đến quá trình táitạo ôxy hòa tan trong nước

 Tăng khả năng gây phú dưỡng nguồn nước do các chất dinh dưỡng trêncó trong nước thải Khi quá trình phú dưỡng hóa xảy ra sẽ làm giảm lượng ôxyhòa tan trong nước gây ra hiện tượng phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ vàsinh ra một số sản phẩm độc hại như H2S, mercaptanes ảnh hưởng đến hệ sinhthái

1.2 Tổng Quan Về Công Ty Bia Phú Minh

1.2.1 Tồng quan về công ty Bia Phú Minh

1.2.1.1 Giới thiệu chung

Tên công ty : Công ty bia Phú Minh

Địa chỉ : 55 Nguyễn Trãi, phường 4, Tp.Tuy Hoà Nhà máy sản xuấtđặt tại khu công nghiệp Hoà Hiệp, với tổng diện tích là 13.766 m2

Điện thoại : (057) 8319659

Fax : 8319659

1.2.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển

Công ty bia Phú Minh ra đời vào ngày 09/05/2001, được Sở Kế Hoạch Đầu

Tư cấp giấy phép đăng ký kinh doanh số 3663000003 Do đại đa số cán bộ côngnhân viên Công ty liên doanh bia Sài Gòn – Phú Yên góp vốn thành lập với tổngsố vốn là 10.586.900.000 đồng, nhằm xây dựng một nhà máy sản xuất bia tươivới máy móc thiết bị hiện đại, tạo ra sản phẩm bia tươi các chất lượng tươngđương với bia Sài Gòn

Sản phẩm bia tươi 50 – Phú Minh ra đời vào tháng 01/2002, được ngườitiêu dùng ưa chuộng và là sản phẩm ưa chuộng của người tiêu dùng trong khu vựcMiền trung và Tây nguyên Đồng thời do mở rộng qui mô sản xuất Công ty đã tạo

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 8

ra công ăn việc làm cho nhiều lao động trong nước, khách hàng của Công ty ngàycàng đông, giúp cho hoạt động sản xuất của Công ty ngày càng phát triển vàđứng vững trên thị trường, được thể hiện thông qua sản lượng bia sản xuất hằngnăm của Công ty.

Bảng 1.3: Sản lượng bia sản xuất hằng năm của Công ty bia Phú Minh

Nguồn: Công ty bia Phú Minh

1.2.1.3 Chức năng và nhiệm vụ

 Chức năng:

Sản xuất bia tươi, mua bán các loại bia khác và mua bán các mặt hàng như:thủy sản, nước giải khát, nông sản, kinh doanh khách sạn, vải hàng may mặc sẵn,dày da, bánh kẹo Ngoài ra Công ty còn có dịch vụ cho thuê: thuê phương tiệnvận tải đường, dụng cụ bán bia hơi

 Nhiệm vụ:

+ Kinh doanh đúng ngành nghề đã đăng ký giấy phép kinh doanh

+ Thực hiện cam kết hoạt động thương mại

+ Xây dựng và tổ chức thực hiện kế hoạch sản xuất kinh doanh đã đề ra,đã đăng ký với khách hàng

+ Thực hiện lao động hợp lí, đúng luật lao động quy định của nhà nước.+ Tuân thủ các chính sách và chế độ quản lý kinh tế của nhà nước, thựchiện đầy đủ, trung thực báo cáo tài chính

+ Về mặt công tác vệ sinh công nghiệp: đảm bảo an toàn song song vớicông tác phòng cháy chữa cháy

1.2.2 Dây chuyền sản xuất của công ty Bia Phú Minh

1.2.2.1 Dây chuyền sản xuất

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 10

1.2.2.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất

Dây chuyền sản xuất của Công ty là một dây chuyền khép kín và có thểchia làm ba giai đoạn: giai đoạn nấu, giai đoạn lên men, giai đoạn chiết

 Giai đoạn nấu

Lên men chính - phụ

Glycol hay nước đá

Men giống

Chất trợ lọc

Rửa keg

Nước thảiHơi xútHoa hublon

Đóng keg inox 30 lítKeg inox

Nguyên liệu (malt, gạo) được vận chuyển về và chứa trong các kho củaCông ty, tại đây nguyên liệu được bảo quản cẩn thận và sau đó đưa vào các bồnchứa của phân xưởng nấu – đường hóa.

Trong giai đoạn này malt, gạo được xay còn nguyên vỏ và nghiền nát đượcđưa vào trong nồi để nấu (nồi đường hóa) Sau khi nguyên liệu được nấu trongmột thời gian nhất định sẽ tự động lọc bã và cho ra dịch đường Đường này sẽđược chuyển đến bộ phận lên men

 Giai đoạn lên men và lọc

Tại đây bộ phận lên men tiếp nhận dịch đường của bộ phận nấu trộn chungvới hoa houlon và một số phụ gia khác để lên men, sau khi trải qua hai quá trìnhlên men chính và lên men phụ Quá trình lên men chính sẽ tạo ra bia bán thànhphẩm (bia chưa lọc) Bia chưa lọc này sẽ trải qua quá trình lọc để lọc các tạp chấtđồng thời làm trong nước bia và chuyển đến phân xưởng chiết

 Giai đoạn chiết

Tại đây keg inox 30 lít sẽ được súc, hấp, làm lạnh nhằm diệt trùng vikhuẩn, làm khô ráo sau đó chiết bia và đóng nút, rồi được chuyển đến các kho cótrang bị hệ thống làm lạnh và các thiết bị khác để đảm bảo bia tươi sản xuất ra

1.2.3 Nguồn phát sinh nước thải của công ty Bia Phú Minh

Nước thải của Công ty bia Phú Minh gồm có nước thải sản xuất, nước thảivệ sinh thiết bị, nước thải nhà xưởng và nước thải sinh hoạt Theo dây chuyền sảnxuất, ở hầu hết các công đoạn sản xuất trong quá trình sản xuất bia đều có phátsinh nước thải như sau:

+ Nước thải ở phân xưởng nấu: gồm quá trình hồ hóa – đường hoá – nấuhoa – làm lạnh nhanh… có chứa nhiều bã malt, bã hoa trôi theo dòng thải khi vệsinh thiết bị và nhà xưởng

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 12

+ Nước thải ở công đoạn lên men chủ yếu là nước vệ sinh từ các thiết bịlên men và sàn nhà, chiếm lượng lớn, chứa nhiều bã men và các chất hữu cơ (sảnphẩm của quá trình lên men) Đây là nguồn gây ô nhiễm đáng lưu tâm.

+ Nước thải sử dụng cho quá trình trao đổi nhiệt như ở lò hơi, làm lạnh,…tương đối sạch (ít bị ô nhiễm) Ở công đoạn rửa chai, lượng nước thải tuy nhiềusong cũng không ô nhiễm nặng

+ Nước thải ở công đoạn lọc bia chứa các chất cặn bia và chất trợ lọc(diatomit) trôi theo dòng thải Ở công đoạn chiết, bia rơi vãi cũng được đi vàodòng thải chung

1.2.4 Đặc tính nước thải của công ty Bia Phú Minh

Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý và hoá sinh của nước thải được đưa ra

ở bảng 1.4

Bảng 1.4: Đặc tính nước thải của Công ty bia Phú Minh

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN

XUẤT BIA2.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

Mỗi loại nước thải có thành phần, tính chất khác nhau Vì vậy, mức độ gây

ô nhiễm của chúng cũng khác nhau Khi XLNT, cần phải lựa chọn phương phápxử lý phù hợp nhất với thành phần, tính chất của từng loại nước thải

Các phương pháp xử lí nước thải như sau: Phương pháp cơ học, phươngpháp hoá lý và phương pháp sinh học

2.1.1 Phương pháp cơ học

Là phương pháp cơ học để loại bỏ tạp chất như: Chất rắn lơ lững, cát, sỏi,dầu mỡ, rơm cỏ, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ… Đây là phương pháp đơn giản, rẻtiền, hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao và đang được sử dụng rộng rãi

Một số công trình xử lý như sau: Song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng 1, bể lắngbùn (2), bể vớt dầu, bể tuyển nổi…

2.1.1.1 Song chắn rác

Song chắn rác giữ lại các thành phần có kích thước lớn, tránh làm tắc máybơm, đường ống hoặc kênh dẫn

Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau ở trên mương dẫnnước Khoảng cách giữa các thanh đan gọi là khe hở Song chắn rác có thể phânthành các nhóm sau:

+ Theo khe hở song chắn phân biệt loại thô (30 - 200mm) và loại trungbình (5 - 25mm)

+ Theo đặc điểm cấu tạo phân biệt loại cố định và loại di động

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 14

+ Theo phương pháp lấy rác khỏi song chắn phân biệt loại thủ công và cơgiới.

Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở của vào kênh dẫn, nghiêngmột góc 45 - 60o nếu làm sạch thù công hoặc nghiêng một góc 75 - 80o nếu làmsạch bằng máy Tiết diện song chắn có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp Vận tốcnước chảy qua song chắn giới hạn trong khoảng từ 0,7 - 1 m/s Vận tốc cực đạidao động trong khoảng 0,7 5 - 1 m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song Vậntốc cực tiểu là 0,4 m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải rắn và lắng cặn

2.1.1.2 Bể lắng cát

Bể lắng cát có nhiệm vụ tách các tạp chất vô cơ chủ yếu là cát và được bốtrí trước bể lắng Sử dụng bể lắng cát để tránh ảnh hưởng xấu tới các công trìnhxử lý nước thải khác Bể lắng cát có thể: Bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng, bểlắng cát tiếp tuyến, bể lắng cát thổi khí – tiếp tuyến

Bể lắng cát ngang là loại bể lắng cát thông dụng nhất Thường thiết kế haingăn: một ngăn cho nước qua, một ngăn cào cát sỏi lắng Hai ngăn này làm việcluân phiên nhau

Hình 2.1: Bế lắng cát ngang

2.1.1.3 Bể lắng

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải (bểlắng 1) hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh

Bùn lắng

Nước thải

Nước sau lắng

4

học (bể lắng 2) Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngangvà bể lắng đứng.

+ Bể lắng ngang: Nước thải chuyển động theo phương ngang qua bể vớivận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,2 – 2,5 giờ Các bể lắngngang được sử dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.000 m3/ngày

+ Bể lắng đứng: Nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dướilên đến vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước trong bể daođộng trong khoảng 45 - 120 phút Hiệu suất của bể lắng đứng thường thấp hơn bểlắng ngang từ 10 - 20%

2.1.1.4 Bể vớt dầu

Có nhiệm vụ loại bỏ các chất nổi như mỡ, dầu…Nhiều khi còn kết hợp vớibể tuyển nổi Bể vớt dầu có cấu tạo giống bể lắng ngang đặt thêm hệ thống thuváng nổi

2.1.1.5 Bể tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạngrắn hoặc lỏng) phân tán không tan, khả năng lắng kém Trong một số trường hợp,quá trình này còn được dùng để tách các chất hoà tan như các chất hoạt động bềmặt

Trong xử lý nước thải, quá trình tuyển nổi thường được sử dụng để khử cácchất lơ lửng, làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là cóthể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào phalỏng Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn Khi khối lượng riêng của tậphợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lênbề mặt

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 16

Tuỳ theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi đượcthực hiện theo các phương thức sau:

+ Tuyển nổi bằng khí phân tán: Trong trường hợp này, thổi trực tiếp khínén vào bể tuyển nổi để tạo thành bọt khí có kích thước từ 0,1- 1 mm Gây xáotrỗn hỗn hợp khí – nước chứa cặn Cặn tiếp xúc với bọt khí, dính kết và nổi lênbề mặt

+ Tuyển nổi chân không: Trong trường hợp này, bão hoà không khí ở ápsuất khí quyển, sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không Hệ thống này

ít được sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chi phí cao

+ Tuyển nổi bằng khí hoà tan: Sục khí vào nước ở áp suất cao (2 - 4 atm),sau đó giảm áp suất giải phóng khí Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí cókích thước 20 - 100 mm

2.1.2 Phương pháp hoá lý

Là phương pháp dùng các phẩm hoá học, cơ chế vật lý để loại bỏ cặn hòatan, cặn lơ lửng, kim loại nặng góp phần làm giảm BOD và COD

Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để xử lý nước cấp và nước thảidựa trên cơ sở của những quá trình : keo tụ-tạo bôngï, hấp thụ, trích ly, trao đổiion, bay hơi, tuyển nổi, cô đặc, khử khí,…

2.1.2.1 Trung hòa

Do trong nước thải có chưa axit hoặc bazơ, loại nước thải này có khả năngăn mòn vật liệu của các công trình xử lý, phá vỡ các quá trình sinh hoá trong cáccông trình xử lý sinh học, do vậy cần phải thực hiện quá trình trung hòa đối vớiloại nước thải nói trên Trung hoà bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muốiaxit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa nước thải

2.1.2.2 Kết tủa, tạo bông

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịnphân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1-10 µm Các hạtnày không nổi và cũng không lắng, do đó tương đối khó tách loại Theo nguyêntắc các hạt có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt Lựcnày có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủnhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động củasự xáo trộn.

Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phântán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt keo tích điện, có thể là điện tích âmhoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sựion hóa các nhóm họat hóa Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờlực đẩy tĩnh điện Do đó để phá tính bền của hạt keo cần trung hoà điện tích bềmặt của chúng, quá trình này gọi là quá trình keo tụ

Các hạt keo đã bị trung hoà điện tích có thể liên kết với những hạt keokhác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trìnhnày gọi là quá trình tạo bông

Tuy nhiên, khi xử lý, để giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắngcủa các bông cặn người ta sử dụng một số hoá chất như: phèn nhôm, phèn sắt,polymer có tác dụng kết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạtcó kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn rồi lắng để loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nướcthải

Việc lựa chọn chất tạo bông hay keo tụ phụ thuộc vào thành phần và tínhchất của nước thải cũng như của chất khuếch tán cần loại

với hàm lượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính caohoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó chịu.

Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keonhôm, một số chất tổng hợp khác và một số chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉmạ sắt… Trong số này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Các chất hữu cơ,kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp phụ Lượng chất hấp phụ tùy thuộcvào khả năng của từng loại chất hấp phụ và hàm lượng chất bẩn có trong nước.Phương pháp này có thể hấp phụ 58 - 95% các chất hữu cơ và màu Các chất hữu

cơ có thể bị hấp phụ được là phenol, alkylbenzen, sunfonic axit, thuốc nhuộm vàcác hợp chất thơm

2.1.2.4 Trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion được dùng làm sạch nước nói chung trong đó cónước thải, loại ra khỏi nước các ion kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Pb, Cd, Mn…Cũng như các hợp chất có chứa asen, phosphor, xyanua và cả chất phóng xạ.Phương pháp này được dùng phổ biến để làm mềm nước, loại ion Ca2+ và Mg3+ rakhỏi nước cứng

Trao đổi ion là quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổivới ion cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Trao đổi ion cũng làmột quá trình hấp thụ trong đó các ion có trong dung dịch thay thế những ion củachất trao đổi không hoà tan gọi là trao đổi ion

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ hoặc hữu cơ cónguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp Các chất thường được sử dụng như: zeolit, đấtsét, nhôm silic, silicagen, pecmutit, các chất điện li cao phân tử, các loại nhựatổng hợp (polyme không tan)

2.1.2.5 Oxihoá khử

Để làm sạch nước thải, có thể sử dụng các tác nhân oxy hoá như Clo ởdạng khí và hóa lỏng, đyoxyt clo, clorat canxi, peroxyt hyđro ( H2O2), oxi củakhông khí…

Quá trình oxi hoá sẽ chuyển các chất độc hại trong nước thải thành cácchất ít độc hại hơn và tách khỏi nước, quá trình này tiêu tốn nhiều hoá chất nênthường chỉ sử dụng khi không thể xử lý bằng phương pháp khác

2.1.3 Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học được ứng dụng để sử lý các chất hữu cơ hoà tan cótrong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H2S, sunfit, ammonia, nitơ,… Quátrình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn đượckhoáng hoá và trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoásinh hoá Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hoà tan, cả chất keo và chấtphân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo

ba giai đoạn chính sau:

+ Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật

+ Khuyếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồngđộ bên trong và bên ngoài tế bào

+ Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng vàtổng hợp tế bào mới

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải ngành chếbiến thực phẩm Với ưu điểm là rẻ tiền và có khả năng tận dụng sản phẩm phụlàm phân bón (bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lượng (khí metan)

2.1.3.1.Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên:

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 20

Các phương pháp này dựa trên khả năng tự làm sạch sinh học trong môitrường đất và hồ nước.

Dựa trên nguyên tắc đó, người ta chia nhóm các phương pháp sinh học xửlý nước thải ra những phương pháp xử lý sau:

+ Phương pháp đồng tưới công cộng và đồng tưới nông nghiệp

+ Phương pháp bãi lọc sinh học

+ Phương pháp hồ sinh học hiếu khí

+ Phương pháp hồ sinh học kị khí

 Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điềukiện tự nhiên:

+ Cánh đồng tưới và bãi lọc:

Việc xử lý nước thải được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọclà dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như điqua lọc, nhờ có ôxi trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinhvật hiếu khí hoạt động phân huỷ các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống,lượng ôxi càng ít và quá trình ôxi hoá các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần Cuốicùng đến độ sâu ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat

Cánh đồng tưới có hai chức năng: xử lý nước thải và tưới bón cây trồng.Tùy chức năng nào là chính, cánh đồng tưới sẽ là cánh đồng tưới công cộng haycánh đồng tưới nông nghiệp hoặc chỉ làm chức năng xử lý nước thải gọi là bãi lọc(cánh đồng lọc) Đối với cánh đồng tưới nông nghiệp ngoài khả năng làm ẩm đấtcòn phải đáp ứng các chất dinh dưỡng (N,P,K) cho cây trồng Việc dùng nước thảitưới bón cho cây trồng có thể tăng năng suất lên 2 – 4 lần, nhất là cánh đồng cỏgấp 5 lần

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán Vìvậy, khi xây dựng và quản lý các cánh đồng trên phải tuân theo những yêu cầu

vệ sinh nhất định, cụ thể là cấm không được dùng nước thải chưa qua xử lý sơ bộđể tưới các loại rau ăn sống.

 Hồ sinh học:

Xử lý nước thải trong hồ sinh học là phương pháp xử lý đơn giản nhất vàđã được áp dụng từ thời xa xưa Hồ sinh học được áp dụng rộng rãi hơn đồng lọcvà đồng tưới Ưu điểm lớn nhất của hồ sinh học là chúng chiếm diên tích nhỏ hơnđồng lọc sinh học Ngoài những lợi ích trên, hồ sinh vật còn có những lợi ích sau:

+ Nuôi trồng thủy sản;

+ Cung cấp nước cho trồng trọt;

+ Điều hoà dòng chảy trong mùa mưa và hệ thống thoát nước đô thị;

+ Không đòi hỏi chi phí cao;

+ Bảo trì, điều hành đơn giản;

Quy trình xử lý theo phương pháp hồ sinh học khá đơn giản và được tóm tắtnhư sau:

Nước thải  loại bỏ rác, cát, sỏi… Các ao hồ ổn định  Nước đã xử lý

 Hồ sinh học kị khí:

Dùng VSV để phân giải cặn lắng ở điều kiện kị khí Không ứng dụng trongxử lý nước thải sinh hoạt mà được ứng dụng trong nước thải công nghiệp có sự ônhiễm nặng

Nhược điểm lớn nhất của những hồ kị khí là chúng thường tạo ra mùi rấtkhó chịu Vì vậy, phải chọn địa điểm cách xa khu dân cư 1,5 – 2 km để xây dựnghồ kị khí

 Hồ sinh học hiếu khí:

Là hồ dựa vào khả năng tự làm sạch và làm thoáng tự nhiên Trong điềukiện tự nhiên không tồn tại loại hồ hiếu khí tuyệt đối Tùy thuộc vào khả năngtạo ra ôxi hoà tan và khả năng chuyển hoá vật chất trong điều kiện tự nhiên,

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 22

người ta chia hai loại hồ hiếu khí, hồ thoáng khí tự nhiên và hồ hiếu khí nhân tạotrong điều kiện tự nhiên.

 Hồ sinh học kị hiếu khí :

Loại hồ này rất phổ biến trong thực tế Đó là loại kết hợp có hai quá trìnhsong song: phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan có đều ở trong nước vàphân hủy kị khí cặn lắng ở vùng đáy

Ở những hồ sinh học kị hiếu khí, người ta phân ra ba vùng khác nhau Trêncùng là vùng hiếu khí, ở giữa là vùng trung gian và cuối cùng là vùng kị khí

2.1.3.2 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo:

 Bể Aerotank: Đây là công trình phổ biến nhất trong cả xử lý nước thảisinh hoạt và công nghiệp Xử lý hiếu khí, sử dụng bùn hoạt tính làm giá thể củaVSV Thông dụng nhất hiện nay là hình bể khối chữ nhật Nước thải chảy quasuốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng ôxi hoàtan và tăng cường quá trình ôxi hoá chất bẩn hữu cơ có trong nước Bể Aerotanklà một công trình sinh học sử dụng bùn hoạt tính để phân giải các chất hợp chấthữu cơ và được phân giải theo 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Tốc độ ôxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ ôxi Ở giai đoạn nàybùn hoạt tính hình thành và phát triển

+ Giai đoạn 2 : Bùn hoạt tính sẽ khôi phục khả năng ôxi hoá và tiếp tục ôxihoá hợp chất hữu cơ còn lại Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phânhủy nhiều nhất

+ Giai đoạn 3 : Sau một thời gian khá dài tốc độ ôxi hóa cầm chừng và cóchiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ ôxi tăng lên Đây là giai đoạn nitráthoá các muối amon

* Một số bể aerotank tiêu biểu:

+ Aerotank tải trọng thấp;

+ Aerotank tải trọng cao một bậc;

+ Aerotank tải trọng cao nhiều bậc;

+ Aerotank tải trọng cao xen kẽ bể lắng bùn;

+ Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh;

 Mương oxi hoá: Là một dạng cải tiến của aeroank khuấy trộn hoàn chỉnhlàm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động hoàntoàn trong mương

Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 - 5000 mg/l có thể đưa vàoxử lý ở mương ôxi hoá

Đối với nước thải sinh hoạt chỉ cần qua chắn rác, lắng cát và không cầnqua lắng 1 là có thể đưa vào mương ôxi hóa

Mương ôxi hóa có dạng hình chư ûnhật, hình tròn hay hình elíp Đáy và bờcó thể làm bằng bêtông cốt thép hoặc đào đất có gia cố Chiều sâu công tác từ0,7 – 1 m

 Bể lọc sinh học:

Lọc sinh học với vật liệu ngập trong nước: thích hợp với việc xử lý nướcthải sinh hoạt và nước thải của các nhà máy công nghiệp thực phẩm

Lọc sinh học với hạt vật liệu lọc cố định: Loại vật liệu lọc này có tính chất:

vi sinh vật rất dễ bám trên bề mặt; chịu đựng được môi trường axít; chịu đựngđược lực cơ học cao; có kích thước từ 1- 4 mm; khối lượng hạt là 1,4 – 1,8 g/m3.Có 3 loại bể lọc:

+ Biofor: bể lọc phát triển có luồng khí và dòng nước đi từ dưới lên

+ Biodrof: bể lọc có luồng khí và dòng nước đi từ trên xuống

+ Oxiafor: hòa tan không khí hoặc oxy kỹ thuật vào nước thải trước khi đưavào bể

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 24

2.1.3.2 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kị khí

 Quá trình phân hủy kị khí

Quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hoá phức tạptạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hoátrong điều kiện kị khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới

Hình 2.2 Quá trình phân hủy kị khíQuá trình phân hủy kị khí xảy ra theo bốn giai đoạn

+ Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

+ Giai đoạn 2: Acid hóa;

+ Giai đoạn 3: Acetate hóa;

+ Giai đoạn 4: Methane hóa;

Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chấtbéo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắtmạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn Các phản ứng thủyphân sẽ chuyển hoá protein thành amino acid, carbohydrates thành đường đơn, vàchất béo thành acid béo

Phức chất hữu cơ Axit hữu cơ

Trong giai đoạn acid hoá, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tụcchuyển hóa thành acetic acid, hyđro và khí cacbonit Các acid béo dễ bay hơi chủyếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid Bên cạnh đó, khí cacbonit, hyđro,metan, và các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạchcarbohyđrat Vi sinh vật chuyển hoá metan chỉ có thể phân hủy một số loại cơchất nhất định như khí cacbonit, hyđro, formate, acetate, methanol, methylaminesvà CO.

Các phương trình phản ứng xảy ra:

+ Quá trình xử lý kị khí với vi sinh vật ở dạng dính bám như: quá trình lọc

kị khí

+ Quá trình tiếp xúc kị khí: Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơcao có thể xử lý rất hiệu quả bằng quá trình tiếp xúc kị khí Quá trình phân hủyxảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn Sau khi phân hủy, hỗn hợp được đưa sangbể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách bùn và nước Bùn được tuần hoàn trở lại bể kịkhí Lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật kháchậm

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 26

Hình 2.3: Sơ đồ thiết bị xử lý sinh học tiếp xúc kị khí

 Một số công trình

+ Bể lắng hai vỏ (bể lắng IMHOFF)

Bể lắng hai vỏ do Imhoff đề xuất từ năm 1906 Đó là bể chứa hình trònhoặc hình chữ nhật

Phần trên của bể là máng lắng, phần dưới là ngăn lên men bùn cặn Nướcchuyển động qua máng lắng theo nguyên tắc giống bể lắng ngang Với vận tốcnhỏ (5 - 10 mm/s) các hạt cặn lắng xuống, qua các khe rộng 0,12 – 0,15 m rơi vàongăn lên men Để tránh cho nước không bẩn lại bởi váng bọt nổi lên, các gờ dưới

Nước thải

Tuần hoàn bùn

Nước sau xử lý Tuyển nổi/ lắng

của máng lắng đượng đặt chênh lệch một khoảng 0,15 m Thời gian lưu nước lạitrong máng lắng thường là 1,5 giờ Hiệu quả trong máng lắng thường là 55 - 60%.

+ Bể lắng trong kết hợp ngăn lên men

Bể lắng trong kết hợp ngăn lên men do giáo sư Siphơrin X.M đề xuất năm

1968 [7,10,15] Bể gồm hai phần tách biệt nhau: phần lắng trong kết hợp làmthoáng tự nhiên và phần lên men bùn cặn

So với bể lắng hai vỏ, bể lắng trong kết hợp ngăn lên men cặn có những ưuđiểm đáng kể sau:

- Ngăn lên men và ngăn lắng độc lập với nhau về phương diện cấu tạo, dođó sản phẩm thối rữa trong quá trình lên men không làm bẩn lại nước thải đãlắng

- Cặn được xáo trộn đều ở ngăn tự hoại và tạo điều kiện tốt cho quá trìnhlên men cặn, không bị nén như trong bể lắng hai vỏ

- Hiệu suất lắng trong của ngăn lắng cao hơn nhiều so với máng lắng củabể lắng hai vỏ

+Bể lọc kị khí

Các loại bể lọc kị khí là loại bể kín, phía trong chứa vật liệu lọc đóng vaitrò như giá thể của vi sinh vật dính bám Khí CH4 và các loại khí sinh học tạothành khác được thu hồi ở phía trên Nước thải đưa vào bể có thể phân phối ởphía dưới hoặc phía trên

Vật liệu của bể lọc kị khí là các loại cuội sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấmnhựa hình dạng khác nhau Kích thước và chủng loại vật liệu lọc được xác địnhdựa vào công suất công trình xử lý nước thải, hiệu quả khử COD, tổn thất áp lựcnước cho phép, điều kiện cung cấp nguyên vật liệu tại chỗ… Các loại vật liệu lọccần đảm bảo độ rỗng lớn (từ 90 - 300 m3/m2 bề mặt bể) Tổng bề mặt vật liệu lọccó vai trò quan trọng trong việc hấp thụ các chất hữu cơ

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 28

Khi màng vi sinh vật dày, hiệu quả lọc nước thải giảm (tổn thất áp lực lọctăng) Vật liệu lọc được rửa bằng dòng nước thải chảy ngược Vật liệu lọc cũngcó thể lấy ra rửa sạch bằng nước thải sau đó nạp lại vào bể.

Hiệu quả khử BOD của bể lọc kị khí có thể đạt tới 70 - 90% Bể lọc kị khíthường được áp dụng để xử lý các loại nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệpcó hàm lượng cặn lơ lửng nhỏ

Ưu điểm của bể lọc kị khí: khả năng tách các chất bẩn (BOD) cao, thờigian lưu nước ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải, quản lý vận hành đơngiản, vận hành đơn giản …

+ Bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí (bể UASB)

Đây là một trong những quá trình kị khí được áp dụng rộng rãi nhất trênthế giới do hai đặc điểm chính sau:

- Cả ba quá trình: phân hủy – lắng bùn – tách khí, được lắp đặt trong cùngmột công trình;

- Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắngvượt xa so với quá bùn hoạt tính hiếu khí như:

 Ít tốn năng lượng vận hành;

 Ít bùn dư, nên giảm chi phí xử lý bùn;

 Bùn sinh ra dễ tách nước;

 Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng;

 Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí mêtan;

 Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kị khí có thể hồi phục và hoạtđộng được sau một thời gian ngưng không nạp liệu

* Nguyên tắc hoạt động bể UASB

Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt Quá trình xử lýxảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khi sinh ra trongđiều kiện kị khí (chủ yếu là khí mêtan và khí cacbônic) sẽ tạo nên dòng tuần

hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khísinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phíamặt bể Tại đây, quá trình tách pha lỏng – khí – rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha.Khi theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5 - 10% Bùn sau khitách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo máng tràn răng cưa dẫn đến côngtrình xử lý tiếp theo.

Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6 – 0,9m/h, pH thích hợp cho quá trình phân hủy kị khí dao động trong khoảng 6,6 – 6,7

Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 - 5000 mg/l) để đảm pH trong nước luônluôn lớn hơn 6,2 vì pH nhỏ hơn 6,2 vi sinh vật chuyển hoá mêtan không hoạt độngđược Cần chú ý rằng chu trình sinh trưởng của vi sinh vật axít hoá ngắn hơn rấtnhiều so với chu trình sinh trưởng của vi sinh vật acetat hóa (2 - 3 giờ ở 35oC, 2 -

3 ngày ở điều kiện tối ưu) Do đó, trong quá trình vận hành ban đầu, tải trọngchất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật axít hóa sẽ tạo thành axít béo dễbay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hoá các axít nàythành acetat dưới tác dụng của vi sinh vật acetat hóa

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải sản xuất Bia đang được áp dụng

Nước thải nhà máy bia thường chứa các chất hữu cơ rất dễ phân hủy nhưprotein, gluxit, lipit và tỷ lệ BOD5/COD là 0,5 – 0,7, rất thích hợp cho các quátrình phân hủy sinh học Do đó các nhà máy bia, người ta thường áp dụng côngnghệ sinh học cho xử lý nước thải Quá trình xử lý sinh học được thực hiện quanhững giai đoạn sau:

2.2.1 Xử lý sơ bộ

Giai đoạn xử lý sơ bộ là giai đoạn bỏ qua những thành phần có kích thướclớn ra khỏi nước thải như giấy làm nhãn dán chai, nút chai, mảnh thủy tinh dochai bị vỡ… Đối với những chất có kích thước này, người ta thường dùng hệ thốngchắn rác hay hệ thống sàn lọc để giữ chúng lại

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 30

Nếu nước thải có pH cao (nước thải đi từ khâu rửa chai) thì phải trung hoàtrước khi đưa chúng vào các giai đoạn xử lý sau.

2.2.2 Các phương pháp sinh học xử lý nước thải nhà máy bia

Ta có thể lựa chọn những phương pháp sinh học sau cho quá trình xử lýnước thải nhà máy bia

2.2.2.1 Phương pháp bùn hoạt tính

Phương pháp này thường được thực hiện trong các bể Aerotank Khi ápdụng phương pháp này cần lưu ý rằng, các bể Aerotank rất khó vận hành để đạtđược hiệu xuất xử lý cao khi các chất hữu cơ có hàm lượng cao trong nước thải.Nếu hàm lượng các chất hữu cơ cao trong nước thải sẽ gây ra hiện tượng khó lắngbùn Nước thải của nhà máy bia có thể chứa rất nhiều nấm men do công đoạn rửanấm men, lọc và tách bã men Phương pháp này áp dụng với tải trọng 0,05 – 0,1

kg BOD5/ kg bùn/ ngày

2.2.2.2 Phương pháp màng sinh học hiếu khí

Thiết bị của phương pháp này bao gồm một bể hình tháp, trong đó người tanạp các chất mang làm bằng nhựa hay chỉ đơn giản là lõi ngô, vỏ bào, vỏ đậuphộng Những loại chất mang làm từ nhựa thường sử dụng được lâu, còn nhữngloại làm từ gỗ thường chỉ sử dụng được trong một thời gian ngắn Định kỳ sử dụngngười ta lại thay mới các chất mang bằng gỗ này, phương pháp này thích hợp chonước thải nhà máy bia có tải trọng thể tích 1,0 – 1,6 kg BOD5/m3, ngày và tảitrọng làm bùn 0,4 – 0,64 kg/m3, ngày

2.2.2.3 Phương pháp hồ sinh học hiếu khí

Người ta thường thiết kế hồ sinh học với diện tích hồ được qui định là 100

m2/ 1000 lít bia Như vậy, diện tích cần cho xử lý nước thải là rất lớn Điều nàychỉ có thể thực hiện được đối với các nhà máy bia nằm ngoài khu dân cư và códiện tích đủ để xử lý nước thải cho nhà máy Khi thiết kế nên có nhiều hồ, ít nhất

là hai hồ để dễ điều hành và quản lý Khi vận hành, không khí được cung cấpliên tục, tải trọng của hồ hiếu khí thường là 0,025 – 0,003 kg BOD5/m3, ngày.Nước sau khi được xử lý từ hồ hiếu khí sẽ qua bể lắng Ở đây nước sẽ được lưutrữ trong một ngày để tách phần lắng ra khỏi nước, bùn lắng sẽ được xử lý riêng.Nước sẽ được hoàn lưu cho các quá trình làm nguội hay rửa sàn nhà sản xuất.

2.2.2.4 Phương pháp xử lý kị khí

Ở nhiều nước trên thế giới người ta áp dụng phương pháp xử lý yếm khí(phương pháp UASB) rất có hiệu quả Phương pháp này dụng ở nhà máy bia cónhững ưu điểm cơ bản sau:

+ Lượng bùn tạo ra không nhiều;

+ Có khả năng xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao;

+ Không tốn nhiều diện tích;

+ Thu được khí CH4 phục vụ cho nhu cầu về năng lượng;

+ Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành

+ Hiệu quả xử lý cao;

+ Thời gian lưu nước trong bể ngắn;

+ Ít có nhu cầu năng lượng khi vận hành

2.2.2.5 Phương pháp kết hợp kị khí và hiếu khí

Nhiều nhà máy bia đã rất thành công khi áp dụng kết hợp phương phápyếm khí và phương pháp hiếu khí để xử lý nước thải sản xuất bia

2.3 Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia đang được áp dụng:

2.3.1 Trên Thế Giới

 Nhà máy bia Will Brau GmbH (CHLB Đức)

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 32

Bể hiếu khí (aeroten)

Bể lắng

Sấy

khô

Nước trên

Nước thải sau xử lý

4 5 6

Khí 3 2 1 Bùn thải

Hình 2.4: Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy bia Will Brau GmbH (CHLB Đức), với

Q = 500m3/ngày

 Nhà máy bia Bavane Lieshout, Hà Lan

hiếu khí của nhà máy bia Bavane Lieshout, Hà Lan

* Hệ thống xử lý gồm:

1 – Bể chứa 1 dùng để điều hoà, điều chỉnh pH, có dung tích V = 3000m3;

2 – Bể axít hóa 2 có dung tích 1500 m3;

3 – Bể yếm khí UASB 3 có dung tích 1400 m3, thời gian phản ứng 5-6 giờ;

4 – Bể ổn định tiếp xúc 4 có dung tích 200m3;

5 – Bể sục khí (aerotank) 5 có dung tích 10.800m3;

6 – Bể lắng thứ cấp 6 có dung tích 1400m3

2.3.2 Tại Việt Nam

 Công ty bia Nghệ An

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 34

Nước thải vào 2

1 v

5 8

9 Cặn thải

10 Bùn tuần hoàn Bùn dư

7 3

Nước thải đã xử lý Không khí từ máy thổi

6

Nguồn thải

Tách dòng Dòng 1 Dòng 2 Bể cân bắng Bể Bể kỵ khí Bể phân khí Bể Bùn tuần hoàn Bùn thải Bùn giống Hoá chất (vôi)

Nước thải sau xử lý

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Công ty bia Nghệ An

* Hệ thống gồm:

1 - Lưới chắn rác 5 Bể aerotank 8 Bể lắng bùn

2 - Bể điều hoà 6 Máy thổi khí 9 Bơm bùn

3 - Bơm nước thải 7 Ống khuếch tán khí 10 Bể tiêu huỷ bùn

4 - Đo lưu lượng

 Công ty liên hiệp thực phẩm Hà Tây

Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống XLNT Công ty liên hiệp thực phẩm Hà Tây

Hình 2.8: Hệ thống XLNT Công ty bia Bạch Đằng

Nước thải Song chắn rác

Bể lọc sinh học Biofor hiếu khí Bể lắng 2

Bể khử trùng Nước thải sau xử lý

Hoá chất khử trùng (clo)

Bể chứa bùn Xe chở bùn Bùn tuần hoàn

Khí mêtan Chóp thu khí

Bể điều hòa bể lắng 1 Bể UASB

 Công ty TNHH sản xuất thương mại bia Bạch Đằng

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 36

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ CHO CÔNG TY

BIA PHÚ MINH – PHÚ YÊN

3.1 Đề xuất các thông số trong phương án xử lý nước thải cho Công ty bia Phú Minh – Phú Yên

Đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia là có chứa hàm lượng chấthữu cơ cao ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu làhiđratcacbon, protein và một số axít hữu cơ, là các chất có khả năng phân hủysinh học Tuy không độc hại nhưng nó góp phần làm ô nhiễm môi trường nóichung và ô nhiễm nguồn nước nói riêng Vì vậy, việc xử lý nước thải từ hoạtđộng sản xuất của nhà máy bia Phú Minh – Phú Yên là một vấn đề cần được thựchiện ngay

Phương án xử lý nước thải được xây dựng dựa trên các cơ sở sau:

- Tình hình thực tế khả năng tài chính của Công ty;

- Hướng đầu tư và mở rộng phát triển của Công ty;

- Diện tích mặt bằng nhà xưởng sản xuất của Công ty;

- Thành phần, tính chất nước thải sản xuất của Công ty;

- Yêu cầu mức độ xả thải của nhà máy: yêu cầu đạt tiêu chuẩn loại B theoTCVN 5945-1995

Đồ án đề xuất các thông số cần xử lý trong phương án XLNT của Công tynhư sau:

Bảng 3.1: Tiêu chuẩn xả thải vào nguồn của Công ty bia Phú Minh

STT Thông số Trị số Đơn vị TC xả vào nguồn của nhà máy

3.2 Đề xuất phương án xử lý nước thải cho Công ty bia Phú Minh – Phú Yên

3.2.1 Phương án 1

3.2.1.1 Sơ đồ công nghệ HTXLNT của Công ty

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 38

Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ HTXLNT của Công ty bia Phú Minh phương án 1

3.2.1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải trong quá trình sản xuất của nhà máy sẽ được dẫn theo mươngdẫn nước thải qua song chắn rác để loại bỏ rác thải có kích thước lớn tồn tại trongnuớc thải, sau đó nước thải được dẫn đến hố thu gom nước thải Nước thải sinhhoạt sau khi qua bể tự hoại để lưu dữ và phân hủy các bã thải cũng được dẫn đếnhố thu gom nước thải Tại đây, nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt sẽ đượchòa trộn với nhau

Từ hố thu gom, bơm P1 bơm nước thải vào bể điều hòa để điều hòa lưulượng và nồng độ chất ô nhiễm Bể làm việc theo nguyên tắc xáo trộn với hệthống ống đục lỗ phân phối khí, nó có thể giúp cho quá trình phân hủy một sốchất hữu cơ đơn giản một cách tốt hơn (giảm BOD)

Từ bể điều hòa nước thải được dẫn đến bể lắng 1, tại đây xảy ra quá trìnhlắng, những chất có trọng lượng lớn hơn lực đẩy của nước sẽ lắng xuống đáy bể.Phần nước trong tiếp tục được dẫn đến bể phân hủy kị khí UASB, quá trình phânhủy các chất hữu cơ trong bể UASB được thực hiện nhờ các vi sinh vật kị khí

Sau khi phân hủy kị khí, nước thải theo máng dẫn sẽ tự chảy vào bể phảnứng hiếu khí có lớp bùn lơ lửng (Aerotank), quá trình phân hủy chất hữu cơ trongbể Aeroten được thực hiện nhờ các vi sinh vật hiếu khí

Sau đó, nước thải sẽ được dẫn đến bể lắng 2 Tại đây, bùn sinh học sẽ lắngxuống dưới còn nước trong ở trên được dẫn đến nguồn tiếp nhận

Bùn dư từ bể lắng 2 một phần sẽ được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để bổsung lượng sinh khối và một phần dư sẽ được dẫn đến bể nén bùn Bùn được sinh

ra từ bể lắng đợt 1 và bùn dư từ bể UASB cũng được dẫn đến bể nén bùn để làmkhô và giảm thể tích bùn trước khi đem đi phân hủy Nước sinh ra từ bể nén bùnsẽ được dẫn về bể điều hòa để được tiếp tục làm sạch

SVTH: Nguyễn Thị Việt Huệ Trang 40