Xử lý nước cấp và nước thải trong sản xuất bia

• Nước là nguyên liệu chính dùng để sản xuất, các thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ và chất lượng thành phẩm.. • Phương pháp: sử dụng C

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Nước cấp dùng mấy loại ?

Nước cấp dùng mấy loại ?

Nguồn nước cấp

Phân loại

Các chỉ tiêu

• Nguồn nước cấp được sử dụng là nước máy hoặc nước giếng có nguồn gốc từ

nước ngầm

• Nước là nguyên liệu chính dùng để sản xuất, các thành phần và tính chất của

nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ

quá trình công nghệ và chất lượng thành phẩm Do đó trước khi đưa nước vào sản xuất, nước phải được qua xử lí

Nguồn nước cấp

Phân loại

Chỉ tiêu Yêu cầu

cặn

Các chỉ tiêu của nước cấp

Chỉ tiêu vật lý

muối NO3-,

NO2-Không có

Nước giải khát

pH 6 – 6.7

Độ cứng (tính theo CaCO3 ) < 2 mg/lSắt, mangan,

nhôm < 0.1 mg/lCl2 < 0.5 mg/l

Chỉ tiêu Yêu cầu

E.coli, coliform Không có

Vi khuẩn hiếu khí <10 tế bào/ml

Vi khuẩn kị khí 0 ( trong 1 ml )

Vi sinh vật 100 tế bào/1ml

Chỉ tiêu vi sinh

Phương pháp hóa học

- Mục đích: làm mềm nước ( khử các loại ion

Ca2+, Mg2+ đến nồng độ yêu cầu) khử muối.

- Phương pháp xử lí:

• Khử Fe2+ :

• Trong nước, sắt tồn tại ở dạng ion, thường ở hóa trị II Nước có lượng sắt cao sẽ có mùi tanh, màu vàng ảnh hưởng xấu đến chất lượng Do

vậy cần tiến hành khử nước có hàm lượng sắt Một số biện pháp:

• Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng

• Khử sắt bằng phương pháp hóa học

• Khử sắt bằng phương pháp khác

2.3 Sơ đồ thiết bị xử lí nước chung cho bia và nước giải khát

Tháp oxy hóa

Bể phản ứng Bồn lọc cát

Nước thô

Nước thô

Bể phản ứng

Lọc cát Lọc cát Lọc than

Xử

lý thô

Xử

lý thô

Xử

lý tinh

Xử

lý tinh

Ca(OCl)2

Ca(OH)2 7%

FeSO4.4H2O 40%

Ca(OCl)2 7%

Xử lý thô:

• Mục đích: nhằm khử sắt, đồng thời

loại bỏ các chất cặn bẩn, hữu cơ, diệt một phần vsv và một phần làm mềm nước.

• Phương pháp: chuyển hóa Fe2+

thành Fe3+ bằng 2 tác nhân là: oxy

và Chlorine ( Ca(OCl)2 ).

Các phản ứng sảy ra:

• 4 Fe(HCO3)2 + 2 H2O + O2  4 Fe(OH)3 + 8 CO2

• Fe2+ + OCl- + 2H+ Fe3+ + Cl- + H2O

• Ca(OCl) 2 + H2O  Ca(CO)3 + HClO

• 2HClO  2HCl + O2

• Fe3+ + 3 OH-  Fe(OH)3

• Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2 CaCO3 + 2H2O

• Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2  MgCO3 + CaCO3 + 2H2O

Xử lý nước kết tinh:

• Mục đích: giảm độ cứng, loại bỏ những

chất lơ lửng và những kết tủa dạng hạt

nhỏ, diệt VSV, khử màu, mùi

• Phương pháp: sử dụng Ca(OH)2 để giảm

độ cứng của nước, sử dụng FeSO4.7H2O làm chất trợ lắng để tách các hạt lơ lửng, các kết tủa dạng cặn nhỏ ra khỏi nước

Đồng thời sử dụng Clorine để oxy hóa

Fe2+ thành Fe3+ và diệt vsv

Các phản ứng sảy ra:

• Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2 CaCO3 + 2H2O

• Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2  MgCO3 + CaCO3 + 2H2O

• MgCO3 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaCO3

• Sử dụng chất trợ lắng là FeSO4 khi cho FeSO4 vào nước : FeSO4  Fe2+ + SO42-

• Đồng thời trong nước lúc đó đã có Chlorine nên sẽ xảy

ra phản ứng oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ theo phản ứng:

• Fe2+ + OCl- + 2H  Fe3+ + Cl- + H2O

• Fe3+ tác dụng với vôi tạo thành kết tủa Fe(OH)3 dạng cặn bông:

• Fe3+ + 3OH-  Fe(OH)3

I TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC THẢI

NGÀNH SẢN XUẤT BIA

ĐẶC TÍNH NGUỒN NƯỚC THẢI

TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG

ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI NGÀNH BIA

Hàm lượng BOD cao

pH dao động lớn

Ảnh hưởng đến nồng độ N,P

Ảnh hưởng đến nồng độ N,P

Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC TIẾP NHẬN

Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC TIẾP NHẬN

Ảnh hưởng đến nồng độ N,P

Ảnh hưởng đến nồng độ N,P

• Nguyên nhân chính chủ yếu:

– Hàm lượng BOD cao là do bã nấu, bã hèm, men, hàm lỗng, bia dư rị rỉ vào nước thải.

– pH dao động lớn do: cặn xứt, acid tháo xả của hệ thống rửa nồi, máy rửa chai, rửa két, nước tráng, rửa thiết bị, vệ sinh sàn nhà.

– Ảnh hưởng đến nồng độ N, P: do men thài, các tác nhân quá trình làm sạch thất thoát – Ảnh hưởng tới hàm lượng chất rắn lơ lững:

do rửa máy lọc, rửa chai, chất thải thải rắn (giấy nhãn, bìa,…).

TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG

Thúc đấy hiện tượng phú dưỡng hóa

Ảnh hưởng

hệ sinh thái thủy vực

Tắc nghẽn đường cống thoát nước

II Phương pháp xử lý nước thải

Phương pháp xử lý Phương pháp xử lý

Đặc điểm

Bố trí

Nhiệm

vụ

• Khái niệm: là phương pháp dùng để loại

bỏ các vật chất có kích thước lớn như

cành cây, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ rách

và cả những giọt dầu mỡ Ngoài ra vật

chất còn nằm ở dạng lơ lửng hoặc ở dạng huyền phù

• Phương pháp cơ học loại bỏ 60% các tạp chất không hòa tan có trong nước thải và giảm 20% BOD

Phương pháp cơ học

Phương pháp cơ học

Song chắn rác

• Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ, giữ lại thành phần có kích thước lớn, tránh làm tắc máy bơm, đường ống hay kênh dẫn.

• Song chắn rác gồm các thanh đan xếp cạnh

nhau ở trên mương dẫn nước Khoảng cách

giữa các thanh đan gọi là khe hở Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định, có

thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí

Song chắn rác đặt nghiêng 1 góc 60-90o theo

hướng dòng chảy.

Phân loại thiết bị tách rác

– Thiết bị tách rác thô: (Song chắn rác, lưới chắn rác, lưới lọc, sang,…) nhằm giữ lại các vật rắn thô như: mảnh thủy tinh, vỏ chai lọ, nhãn giấy,…

– Thiết bị tách rác tinh: thiết bị tách rác tinh thường được lắp đặ sau thiết bị tách rác thô, có chức năng loại bỏ tạp chất có kích thước nhỏ hơn như: bả hèm, con men,…

Bể lắng cát

• Bể lắng rác dùng để tách chất bẩn vô cơ

có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước như cát, than vụn,…ra khỏi nước thải Thông thường

cặn lắng có đường kính hạt 0.25 mm,

chiếm 60% tổng số các hạt cặn có trong nước thải

cặn trong nước thải

• Vì đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải và thường được bố trí xử lý ban đầu hay sau xử lý sinh học

Bể lọc

• Dùng để tách các phân tử lơ lững phân tán trong nước thải với kích thước tương đôi nhó sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn

• Các loại bể lọc phân biệt như sau:

• Lọc qua vách lọc

• Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt

• Thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc nhanh

Phương pháp hóa lý

• Phương pháp hóa lý là phương pháp

dùng các chế phẩm hóa học, cơ chế vật lý

để loại bỏ cặn hòa tan cặn lơ lững, kim

loại nặng và góp phần làm giảm COD và BOD trong nước thải Các phương pháp hóa học là chất oxy hóa cao như H2O2,

Ozon, Cl2, phương pháp trung hòa, đông keo tụ

Bể điều hòa

Kết tủa tạo bông

Bể

khử trùngPhân

loại

Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng

• Nước thải thường có giá trị pH khác nhau Muốn nước thải xử lý tốt nhất bằng

phương pháp sinh học, phải tiến hành

trung hòa và điều chỉnh pH về giá trị thích hợp (pH: 6-9)

• Nước thải nhà máy bia có khoảng pH dao động rất lớn (pH: 5-12) Vì thế mốn trung hòa ta phải sử dụng các dung dịch acid

hay kiềm Các chất hóa học thường được dùng trình bày trong bảng sau:

Kết tủa tạo bông

• Nguyên tắc: các hạt có khuynh hướng keo tụ

do lực hút Vander Waals giữ các hạt có lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt

• Khi xử lý để giảm thời gian quá trình keo tụ

và tăng tốc độ lắng của các bông cặn, người

ta sử dụng hóa chất như: phèn nhôm, phèn sắt, các polymer để kết dính các hạt keo,

cặn lơ lững thành những bông cặn có kíhc

thước lớn hơn, nặng hơn và lắng loại bớt

các chất gây ô nhiễm ra khỏi nước thải

Đối với công trình có công suất xử lý nhỏ

Đối với công trình có công suất xử lý lớn

Bể pha phèn sục bằng không khí nén

Bể khử trùng

• Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây nguy hiểm hoặc chưa được hay không thể khử

bỏ trong quá trình xử lý nước thải Khử

trùng có nhiều phương pháp:

• Clo hóa

• Ozon hóa

– Clo hóa (rộng rãi nhất): Clo được cho vào dưới dạng hơi hay clorua vôi Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải: 10g/3m đơn vị nước thải sau khi xử lý cơ học, 5g/m3 đơn vị nước thải sau khi xử lý sinh học không hoàn toàn và 3g/m3 đơn vị nước thải sau khi xử lý xinh học hoàn tòan Thời gian tiếp xúc giữa chúng là 30 phút trước khi xả nước thải

ra nguồn nước tiếp nhận.

– Ozon hóa: phương pháp này bắt đầu được áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải Ozon tác dụng mạnh mẽ vào chất hữ cơ Sau quá trình ozon hóa, số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đạt 99.8% Ngoài việc khử trùng, ozon còn xoy hóa các hợp chất Nitơ và Phốtpho là các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải, góp phần chống hiện tượng phú dưỡng hóa trong nguồn nước.

Phương pháp sinh học

• Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi insh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại

sinh có trong nước thải

• Quá trình hoạt động của chúng cho kết

quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn,

được khoáng hóa và trở thành những chất hữu cơ, các chất khí đơn giản và nước

Các quá trình xảy ra trong bể sinh học

1 Quá trình tăng sinh khối

2 Chuyển hóa cơ chất

3 Quá trình khử Nito và Photpho

Quá trình tăng sinh khối

Quá trình chuyển hóa cơ chất

Quá trình chuyển hóa cơ chất

Bể Aerotank

• Bể Aerotank là công trình nhân tạo xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí, trong đó người ta cung cấp oxy và khuấy trộn với bùn hoạt tính

• Hầu hết vi sinh vật làm sạch nước thải

đều là vi sinh vật hoại sinh, hiếu khí, ưa

ẩm Vì vậy mà nhiệt độ nước thải ảnh

hưởng rất lớn đến đời sống vi sinh vật, nhiệt độ thích hợp cho qua trình xử lý là 20-40oC, nhiệt độ tối ưu là 25-30oC

Vị trí bể Aerotank

Cấu tạo bể Aerotank

Bể SBR:

• Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải vời bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn

• Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có 1 điều khác là tất cả các quá trình xảy ra trong cùng một bể và được

thực hiện lần lượt theo các bước: làm

đầy, phản ứng, xả cặn, ngưng quá trình

Mương oxy hóa:

• Là mương dẫn dạng vòng có sục khí, để tạo dòng chảy trong mương cần có vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính Vận tốc

trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3m/s để tránh cặn lắng

Phương pháp kị khí

• Quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra trong

điều kiện không có oxy nhờ sự hoạt động của

hệ VSV kị khí

• Các sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí bao gồm acid hữu cơ, các amol, NH3, H2S và CH4.

• Phương pháp kị khí là phương pháp phức tạp với sự tham gia của nhiều VSV kị khí, nhiệt độ phân hủy chất hữu cơ kị khí là 10-15oC, 20-

40oC và trên 40oC, thời gian kéo dài khoảng

10-15 ngày, nếu ở nhiệt độ thấp thì có thể kéo dài đến hằng tháng.

Ba giai đoạn của phân hủy kị khí

Bể UASB

• Chức năng của bể là thực hiện phân hủy các

chất hữu cơ trong điều kiện kị khí thành các

dạng khí sinh học

• Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc được duy trì trong khoảng 0.6-1.2 m/h, thời gian lưu nước

trong bể kéo dài 30-40 giờ Hoạt động của bể

UASB cần duy trì ở điều kiện thích hợp:

• pH khoảng 7-7.2.

• Nhiệt độ ổn định 33-35oC.

• Tải trọng hữu cơ đạt 10-12 kg/m3 ngày.

Nguyên tắc hoạt động

1 Trong xử lý nước cấp phương pháp xử lý bằng ozon

nằm trong quá trình nào sau:

A Quá trình xử lý cơ học ( vật lý)

B Quá trình xử lý hóa học

C Quá trình xử lý vi sinh

D Quá trình xử lý hóa lý

2 Trong quá trình xử lý vi sinh thì phương pháp nào được

sử dụng nhiều nhất trong xử lý nước cấp:

A Xử lí nhiệt

B Lọc

C UV

D Ozon

3 Nước cấp trong sản xuất bia, nước giải khát được chia làm mấy

6 Hiện tượng phú dưỡng hóa kênh rạch do nước thải nhà

máy nguyên nhân chính là do:

C Hàm lượng chất khô cao

C Quá trình khử Nitơ, Phốtpho- Lên men kị khí- tạo metan.

D Chuyển hóa cơ chất- Tạo acid- Quá trình tăng sinh khối.

8 pH nước thải nhà máy bia dao động:

Thank You!