luận văn kỹ thuật môi trường Nghiên cứu thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất bia Hado.DOC

Nguồn nước sử dụngđược lấy từ nhà máy nước đảm bảo các chỉ số kỹ thuật phù hợp cho việc sản xuất bia.Vì vậy, về mắt kỹ thuật, chất lượng nước được bảo đảm, không cần qua khâu xử lýnước .

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Bia được sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm tại nhà máy Bia Sài Gòn

và nhà máy Bia Hà Nội Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gianngắn, ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và

mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trungương và địa phương, các nhà máy liên doanh với các hãng bia nước ngoài Hiện nay,

cả nước có khoảng trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia với tổng năng lựcsản xuất đạt trên 800 triệu lít/năm Trong số đó, bia địa phương sản xuất ở 311 cơ sở(chiếm 97,18% số cơ sở) nhưng sản lượng chỉ chiếm 37,41% sản lượng bia cả nước(đạt 231 triệu lít) và đạt 60,73% công suất thiết kế

Công nghiệp sản xuất bia đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho ngân sách nhànước và có hiệu quả kinh tế, vì vậy trong mấy năm qua sản xuất bia đã có những bướcphát triển khá nhanh Do mức sống tăng, mức tiêu dùng bia ngày càng cao Năm 2000

có khoảng 81 triệu người và đến năm 2005 có thể là 89 triệu người dùng bia Do vậymức tiêu thụ bình quân theo đầu người vào năm 2005 dự kiến đạt 17 lít/người/năm(sản lượng bia đạt khoảng 1.500 triệu lít, tăng gấp 2 lần so với năm 2000) Bình quânlượng bia tăng 20% mỗi năm

Đặc thù ngành sản xuất bia là sử dụng lượng nước khá lớn trong quá trình sảnxuất Chỉ một phần nhỏ nước đi vào sản phẩm, lượng nước rất lớn còn lại được thải bỏvới độ ô nhiễm hữu cơ rất cao Nếu lượng nước thải này thải trực tiếp vào nguồn tiếpnhận sẽ gây ô nhiễm nặng nề cho nguồn tiếp nhận Nhưng việc xử lý nước thải trongsản xuất bia hiện nay vẫn chưa được các cơ sở sản xuất quan tâm đứng mức Mặc dù

đã có một số luật quy định về việc bảo vệ môi trường nhưng hầu hết các cơ sở sảnxuất bia của nước ta hiện nay đặc biệt là các nhà máy bia địa phương có công nghệsản xuất lạc hậu, thiết bị cũ kỹ gây nên tổn thất nguyên nhiên liệu làm giảm sản lượng

và gây ô nhiễm môi trường trầm trọng mà nguồn gây ô nhiễm chính ở đây là nướcthải Thế nhưng hiện nay vẫn còn nhiều nhà máy bia chưa có hệ thống xử lý nước thải.Chính vì vậy việc tìm ra các biện pháp thích hợp để xử lý nước thải bia và sớm áp

dụng chúng vào các nhà máy bia ở nước ta hiện nay là rất cần thiết, đáng được quantâm đặc biệt là đối với các nhà môi trường.

Trong giai đoạn công nghiệp hóa-hiện đại hóa, sự phát triển mạnh mẽ của nền côngnghiệp đã đặt ra vấn đề môi trường ngày càng được quan tâm sâu sắc, đảm bảo chođịnh hướng phát triển bền vững đất nước

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế trạm xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia Hado thuộccông ty liên hợp thực phẩm Hà Đông” góp phần phát triển sản xuất một cách bềnvững và thực thi tốt luật bảo vệ môi trường

2 Mục tiêu đề tài

Xuất phát từ vấn đề cấp thiết trên, mục tiêu của đề tài là:

1 Khảo sát phân tích các chỉ tiêu nước thải, tìm hiểu hiện trạng môi trường của nhàmáy sản xuất bia Hado

2 Nghiên cứu thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất bia Hado

3 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đồ án này như sau:

- Phương pháp phân tích xử lý số liệu

- Phương pháp thu nhập thông tin

- Phương pháp khảo sát thực địa

- Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm

4 Nội dung của đồ án

 Xác định các thành phần, tính chất của nước thải cần được xử lý

 Tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải có liên quan

 Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thích hợp

 Nghiên cứu sơ đồ công nghệ, tính toán thiết kế một số hạng mục của trạm

 Thiết kế, tính toán trạm xử lý nước thải tương ứng

Ngoài phần mở đầu và kết luận đồ án có các chương:

Chương 1: Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất bia

Chương 2: Giới thiệu sơ lược về Công ty Cổ phần liên hợp thực phẩm Hà Đông.Chương 3: Các phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến thực phẩm và ngành bia.Chương 4: Lựa chọn sơ đồ công nghệ, tính toán hệ thống xử lý nước thải sản xuất nhàmáy bia Hado Công ty Cổ phần liên hợp thực phẩm Hà Đông.

Chương 5: Tính toán hiệu ích kinh tế cho trạm xử lý nước thải nhà máy sản xuất biaHado

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA 1.1 Vị trí của ngành công nghiệp sản xuất bia

1.1.1 Sự hình thành và phát triển bia ở Việt Nam

Tại Việt Nam, ngành bia có lịch sử và truyền thống trên 115 năm với hai nhà máybia của Pháp xây dựng phía Bắc và phía Nam từ những năm 1890 Nhìn vào lịch sử,ngành sản xuất bia ở nước ta thực sự phát triển mạnh chỉ khoảng vài chục năm nay.Đặc biệt những năm trở lại đây, do chính sách đổi mới, mở cửa của nước ta, đời sốngcủa các tầng lớp dân cư đã có những bước cải thiện, lượng khách du lịch, các nhàkinh doanh, đầu tư nước ngoài vào Việt Nam tăng nhanh, càng thúc đẩy sự phát triểncủa ngành bia Việt Nam Do đó, chỉ trong thời gian ngắn, ngành Bia đã có bước pháttriển quan trọng thông qua việc đầu tư khôi phục sản xuất của các nhà máy bia vàxây dựng thêm các nhà máy mới thuộc Trung ương, địa phương, các liên doanh vớinước ngoài

Cùng với luồng gió đổi mới và chính sách thu hút vốn đầu tư nước ngoài, sau năm

1990 một số hãng bia có tên tuổi trên thế giới mới liên doanh mở cơ sở sản xuất tạinước ta Năm 2010 vừa qua sản lượng bia cả nước đạt khoảng 2,5 tỷ lít, trong đó trên95% tiêu thụ trong nước Các nhà máy bia được phân bố tại 49 tỉnh thành trên 64tỉnh thành của cả nước Năng lực sản xuất bia chủ yếu tập chung ở các tỉnh thànhphố trực thuộc trung ương như: Thành phố Hồ Chí Minh chiếm: 23,2% tổng nănglực sản xuất bia của toàn quốc, Thành phố Hà Nội: 19,5%, Thành phố Hải Phòng:7,47%, Tiền Giang: 3,79%, Huế: 3,05%, Đà Nẵng: 2,83% Trong số các nhà máy biađang hoạt động có 19 nhà máy đạt sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít, 15 nhàmáy bia có công xuất lớn hơn 15 triệu lít, 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệulít/năm, chủ yếu là sản xuất bia hơi phục vụ khu vực

1.1.2 Những đặc điểm cơ bản của ngành bia Việt Nam

Đến nay, ngành bia đã phát triển thành một ngành kinh tế mạnh của đất nước, đónggóp tích cực cho ngân sách nhà nước, giải quyết việc làm cho một lượng lớn người laođộng và quan trọng đã đáp ứng được nhu cầu thưởng thức của người tiêu dùng, giúpcho đời sống tinh thần của họ ngày càng nâng cao

Ngành bia ở nước ta có tốc độ tăng trưởng nhanh, đáp ứng về số lượng cho ngườitiêu dùng, thay thế phần lớn nhập khẩu và nâng cao giá trị của sản phẩm chế biến thựcphẩm Tốc độ tăng trưởng từ 1991-2000 bình quân là trên 10%/ năm Từ chỗ trướcđây chỉ có 2 nhà máy bia là Sài Gòn và Hà Nội, thì nay cả nước có 469 cơ sở sản xuất.Ngành đã được đầu tư cơ sở vật chất tương đối lớn với hàng ngàn tỷ đồng, nhiều cơ sở

có thiết bị công nghệ hiện đại, tạo ra những sản phẩm có tín nhiệm với người tiêudùng trong cả nước hoặc khu vực, như: bia 333, bia Hà Nội, Heineken, Halida… Bia phát triển còn góp phần thúc đẩy các ngành khác phát triển Có được nhữngthành tựu trên nhờ có đường lối đổi mới, kinh tế-xã hội đất nước phát triển, sản xuấtkinh doanh bia lại có hiệu quả

Ngành bia là một ngành công nghiệp thực phẩm, sản xuất ra loại đồ uống có chấtlượng phục vụ nhu cầu xã hội, trong vòng 10 năm qua ngành bia có tốc độ tăng trưởngnhanh Ngành đã tập trung đầu tư mạnh nhằm nâng cao công suất tăng sản lượng vàchất lượng sản phẩm, chú trọng đầu tư các dây chuyền thiết bị hiện đại, tiên tiến, đồng

bộ và có công nghệ tiên tiến trên thế giới, đáp ứng nhu cầu trong nước thay thế phầnnhập khẩu trước đây

Ngành bia hoạt động sản xuất kinh doanh có hiệu quả, đóng góp lớn vào ngân sáchnhà nước góp phần tăng trưởng GDP ngành công nghiệp hàng năm Bia trung ươngluôn nộp đầy đủ thuế tiêu thụ đặc biệt Bia liên doanh và 100% vốn nước ngoài dophát sinh lỗ nên không có thuế lợi tức Bia quốc doanh địa phương nộp thấp khoảng30-40% Bia tư nhân nộp theo khoản thuế rất thấp Nhưng ngân sách hàng năm thu từnguồn sản xuất bia vẫn rất lớn

1.1.3 Tiềm năng phát triển của ngành bia Việt Nam

Tốc độ tăng trưởng GDP cao trong những năm gần đây thu nhập của người dân đãđược cải thiện khiến nhu cầu đối với các loại thức uống đóng hộp, nước giải khát ngàymột tăng lên tạo tiền đề cho sự phát triển của ngành rượu bia nước giải khát nói chung

và ngành bia nói riêng

Dân số trẻ với 85% dưới độ tuổi 40 tạo ra một thị trường lớn chịu ảnh hưởng của xuhướng “Tây Âu hóa” lối sống củng cố xu hướng tiêu thụ mạnh loại sản phẩm này

Quy mô tiêu thụ còn nhỏ bé với 28 lít bia/đầu người (2010) tương đối thấp so vớimức trung bình của Châu Âu (88 lít) và Châu Á (Nhật, Hàn 43 lít/đầu người mỗi năm)mức độ thâm nhập thị trường bia còn thấp nên còn nhiều khoảng trống cho sự tăngtrưởng và cơ hội để giới thiệu những sản phẩm mới Cùng với mức sống ngày càngcao, dân số trẻ, cùng với cách thay đổi tập tính uống( thay vì uống rượu tự nấu) củacác vùng nông thôn; các sản phẩm mới, tinh tế hơn còn ít xuất hiện như bia ít cồn, biađen nhiều khả năng sẽ tìm được chỗ đứng trên thị trường tạo thêm một kênh thu lợinhuận cho các doanh nghiệp đang hoạt động.

Xu hướng bùng nổ đầu tư tăng công suất của các nhà máy bia nhằm tận dụng cơ sởvật chất sẵn có hơn nữa còn thu hút đầu tư của các doanh nghiệp ngoài ngành

1.1.4 Định hướng phát triển của ngành công nghiệp sản xuất bia

1.1.4.1 Mục tiêu phát triển ngành

Xây dựng thành một ngành kinh tế mạnh, phấn đấu hạ giá thành, nâng cao khảnăng cạnh tranh, đáp ứng nhu cầu trong nước và đẩy mạnh xuất khẩu, tăng nguồn thungân sách, hội nhập vững chắc kinh tế khu vực và thế giới

Thực hiện chiến lược phát triển ổn định và bền vững, đạt tốc độ tăng trưởng bình quânhàng năm trên 20%:

Đầu tư bổ sung, thay thế, đổi mới thiết bị theo hướng hiện đại để nâng cao chất lượngsản phẩm, đảm bảo điều kiện vệ sinh, an toàn thực phẩm, đáp ứng các yêu cầu về bảo

vệ môi trường các nhà máy hiện có

Tập trung đầu tư, phát triển tại khu vực đồng bằng Bắc bộ Đồng thời từng bướcđầu tư có trọng điểm ở khu vực Trung du, miền núi phía Bắc và khu vực miền Trung,phía Nam Tăng cường quản lý chất lượng sản phẩm Áp dụng thực hiện triệt để, đúngquy trình, quy định của ISO 14000 và ISO 9001 – 2000 về quản lý chất lượng, quản lýmôi trường và vệ sinh an toàn thực phẩm Thực hiện đa dạng hoá sản phẩm, nghiêncứu, thử nghiệm và sản xuất các sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu ngày càng cao và đadạng của khách hàng

Quy hoạch và tăng cường đào tạo nâng cao năng lực quản lý và chuyên môn kỹthuật, đội ngũ cán bộ thị trường nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển sản xuất kinh doanh

và tiêu thụ ngày một tăng

1.1.4.2 Kế hoạch phát triển ngành bia

Mục tiêu sản xuất cho đến năm 2015, cả nước sẽ sản xuất đạt 4 tỷ lít bia, đến năm

2025 con số này sẽ lên tới 6 tỷ lít bia và vốn đầu tư dự kiến để phục vụ cho việc đầu

tư quy hoạch phát triển ngành rượu, bia, nước giải khát ước tính khoàng 7 tỷ đồng Khuyến khích tập trung đầu tư vào các nhà máy hiện đại có công suất lớn (trên

100 triệu lít mỗi năm) Sản xuất kinh doanh hiệu quả, quản lý chặt chẽ về vệ sinh antoàn thực phẩm, đảm bảo chất lượng, giá thành được người tiêu dùng chấp nhận Giảm tỷ lệ sở hữu của nhà nước tại các nhà máy bia trong quá trình cổ phần hoá đượckhuyến khích nhằm tăng hiệu quả hoạt động và quản lý cho các cơ sở này Khuyến khíchcác doanh nghiệp thông qua liên doanh, liên kết (mặc dù chưa cho phép nhà đầu tư nướcngoài sở hữu 100% các doanh nghiệp trong nước), thực hiện chuyển giao công nghệ đểsản xuất thiết bị trong nước đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật hiện đại

Sự kiện Việt Nam gia nhập WTO mở ra nhiều cơ hội đầu tư, đặc biệt là các nhà đầu tư nước ngoài, tuy chưa được phép sở hữu 100% doanh nghiệp nội địa thuộc

ngành này

Các nhà máy đang tồn tại trên thị trường đa phần là công suất thấp và công nghệcòn lạc hậu Hiện chỉ có những nhà máy bia công suất trên 100 triệu lít mỗi năm sởhữu máy móc hiện đại được nhập khẩu từ các nước phát triển Các cơ sở sản xuất biađịa phương gặp nhiều khó khăn do trang thiết bị lạc hậu và chưa đảm bảo được antoàn vệ sinh thực phẩm và nhiều khả năng sẽ phải ngừng hoạt động trong thời gian tới.Khi mức thuế không còn ưu đãi Bộ Công Thương thúc đẩy nâng cao sản lượng vàquản lý chất lượng làm cho các doanh nghiệp trong nước cấp bách phải nâng cấp máy

móc thiết bị sản xuất, đầu tư cải thiện quản lý và sản phẩm

Nguyên vật liệu: Nguyên vật liệu cho ngành còn phụ thuộc nhiều vào nhập khẩuchiếm 60-70% lượng nguyên liệu phục vụ sản xuất, trong đó nguyên liệu chính làmalt Theo Hiệp hội Rượu Bia Nước giải khát Việt Nam, mỗi năm chúng ta nhậptrung bình 120.000 đến 130.000 tấn malt tương đương với 50 triệu USD Trước mắtngành bia còn phải nhập nguyên liệu ngoại như malt, houblon, hương liệu Nhưng dầndần phải thay thế bằng nguồn nguyên liệu trong nước đặc biệt là malt sản xuất từ đại

mạch cần phải tập trung giải quyết vì đây là loại vật tư chính sản xuất bia có lượngtiêu thụ lớn.

1.2 Quy trình sản xuất bia

1.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia

Nước mềm Malt Gạo

Hình 1.1 Công nghệ sản xuất bia và các dòng thải

Chuẩn bị nguyên liệu

Chiết chai, lon

Thanh trùng

Kiểm tra, dán nhãn,nhập kho

Phục hồimen

Đóng nắp

Nấu hoa

Rửa chai

Nén CO2

1.2.2 Công nghệ sản xuất bia

1.2.2.1 Nguyên liệu sản xuất: bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính gồm: malt,

gạo, hoa Houblon, nước, nấm men và một số phụ liệu khác Trong đó malt và hoaHoublon là hai nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia

Malt: là những hạt đại mạch được nẩy mầm, sấy và tách vỏ mầm Malt được nhập

thẳng từ nước ngoài về, như vậy lợi hơn về mặt kinh tế cũng như đảm bảo hơn về mặt

kỹ thuật Malt còn được dùng để tạo màu cho bia, với malt bình thường không đủ độmàu vì thế người ta thêm malt “đen” để tăng độ màu

Thế liệu: được dùng trong công nghệ sản xuất bia như ngô, gạo, củ cải đường Mục

đích sử dụng thế liệu:

Làm giảm giá thành của bia

Sử dụng thế liệu giàu gluxid làm giảm lượng protein (đặc biệt là các protein có phân

tử lượng cao), giúp tăng độ bền keo của bia, giúp bia giữ được lâu hơn

Đa dạng hoá các sản phẩm bia hiện có trên thị trường (do khi dùng thế liệu với những

tỉ lệ khác nhau, ta tạo được các loại bia có mùi vị, màu sắc, bản chất khác với bia từ100% malt)

Houblon: được bảo quản ở nhiệt độ dưới 10oC để giảm độ mất mát của axit Houblonlàm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữbọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Do những tínhnăng đặc biệt như vậy nên qua nhiều thập niên tồn tại và phát triển của ngành côngnghiệp bia, Houblon vẫn luôn giữ vị trí độc tôn là loại nguyên liệu không thể thay thế

Men: là chất xúc tác có nguồn gốc protein, đó là những phân tử có cấu tạo từ axit

amin và có cấu trúc không gian xác định của mạch polypeptit Tác dụng xúc tác là nhờcác quá trình lên men Đó là những quá trình trong đó xảy ra sự thay đổi thành phầnhoá học của chất gây ra do kết quả hoạt động của các vi sinh vật nào đó (ví dụ menrượu, nấm hoặc vi khuẩn) Trong những trường hợp này, chất men do vi sinh vật tạo

ra là những yếu tố hoạt động xúc tác Chất men vẫn giữ được hoạt tính và khả năngtác dụng của nó khi lấy nó ra khỏi vi sinh vật, mỗi loại men có một hương vị riêng

H 2 O: Nước là nguyên liệu chính để sản xuất bia (trong bia thành phẩm nước chiếm 77

sau cùng của bia do nó tác động trong suốt quá trình chế biến Nguồn nước sử dụngđược lấy từ nhà máy nước đảm bảo các chỉ số kỹ thuật phù hợp cho việc sản xuất bia.

Vì vậy, về mắt kỹ thuật, chất lượng nước được bảo đảm, không cần qua khâu xử lýnước Chính vì vậy chất lượng sản phẩm luôn thoả mãn với các tiêu chuẩn nghiêmngặt về vệ sinh an toàn thực phẩm của các quốc gia khác nhau

Phụ gia:

- H2SO4: dùng để điều chỉnh pH, tạo môi trường axit cho phản ứng thủy phânxảy ra

- CaCl2: ion Ca2+ làm enzim -amylase tăng khả năng chịu nhiệt

- Formol: chống nhiễm khuẩn, chống đục bia

- ZnCl2: ion Zn2+ kích hoạt enzym Zymase trong nấm men để chuyển hóa đườngthành rượu

- Axit lactic: dùng để chỉnh pH của dịch nha

- Caramel: tạo màu vàng cho bia khi sử dụng thế liệu, tăng nồng độ đường chodịch nha khi thế liệu có chất lượng xấu

1.2.2.2 Công nghệ sản xuất bia

Bao gồm các công đoạn chính sau:

Chuẩn bị nguyên liệu: nguyên liệu gạo, malt, đạt tiêu chuẩn được xay nghiền ướt để

tăng bề mặt hoạt động của enzim và thời gian nấu

Lọc dịch đường: để thu nước nha trong và loại bỏ bã malt Quá trình này bao gồm 2 bước:

Bước 1: Lọc hỗn hợp dịch đường thu nước nha đầu tiên Ở nồi malt tiến hành quátrình đường hóa và chuyển qua nồi lọc để tách tất cả các bã malt Ở nồi lọc người tathu dung dịch đầu, sau đó dùng nước để rửa hoàn toàn dung dịch đường còn lại Bãhèm được xả ra ngoài và bán cho ngành chăn nuôi Để thử quá trình đường hoá hoàntoàn hay không người ta dùng iốt để thử

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

Nấu hoa houblon: để tạo hương vị cho bia, sau đó nước nha được qua thiết bị tách bã

hoa

Quá trình làm lạnh: Nước nha từ nồi nấu xấp xỉ 1000C được làm lạnh tới nhiệt độthích hợp của quá trình lên men, ở nhiệt độ 1000C đến 160C và qua hai giai đoạn Giaiđoạn 1 dùng nước lạnh hạ nhiệt độ xuống chừng 600C Giai đoạn 2 dùng tác nhân lạnhglycol để hạ nhiệt độ xuống còn khoảng 140C Khi ta làm lạnh nước nha, các loại cặn

lơ lửng, protein đông tụ sẽ lắng xuống và oxy xuất hiện dần trong nước tạo điều kiệnthuận lợi cho nấm men phát triển Do đó lúc này ta phải hạ nhiệt độ dịch nha xuốngnhiệt độ cần thiết để lên men

Lên men chính và lên men phụ: Đây là quá trình quan trọng trong sản xuất bia Quá

trình lên men nhờ tác dụng của men giống để chuyển hóa đường thành rượu etylic vàkhí cacbonic

C6H12O6 lên men 2C2H5OH+ 2CO2

Nhiệt độ duy trì trong giai đoạn lên men chính (6 đến 10 ngày) từ 80C đến

100C Sau đó tiếp tục thực hiện giai đoạn lên men phụ bằng cách hạ nhiệt độ của bianon xuống 1-30C và áp suất 0.5 đến 1 at trong 14 ngày cho bia hơi và 21 ngày cho biachai, lon Quá trình lên men phụ diễn ra chậm và thời gian dài

Quá trình lọc bia: Mục đích của quá trình lọc bia là để loại các tế bào nấm men, các

tạp chất không tan như nấm men, protein, houblon làm cho bia trong hơn trên máy lọckhung bản với chất trợ lọc là diatomit Bia sau khi lên men được gọi là bia non Bianon tiếp tục đi qua máy lọc khung bản với chất trợ lọc Dung dịch sau khi lọc đượcthu hồi gọi là bia trong Sau khi lọc khoảng 2 tuần người ta tiến hành vệ sinh 1 lần đểloại bỏ các cặn bã của bia non ra ngoài Bia non sau khi qua thiết bị lọc thu được biatrong thành phẩm có nồng độ alcol 4,5% và tiếp tục đi qua phân xưởng chiết

Bão hòa CO 2 và chiết chai: Trước khi chiết chai, bia được bão hòa CO2 bằng khí CO2thu được từ quá trình lên men chứa trong bình áp suất Chai thu hồi được đưa qua máyrửa bằng các băng tải Chai sau khi ra khỏi máy rửa tiếp tục đi qua các băng tải khác,các băng tải này sẽ đưa chai rửa sạch qua hệ thống đèn soi để thu hồi những chai cònbẩn và chai vỡ và tiếp tục đi qua máy chiết Bia trong được chiết vào chai bằng và tiếptục được đưa qua hệ thống đóng nắp chai

Trước khi đi qua hệ thống đóng nắp, chai bia đã được sục CO2 vào để tạo ga và đồngthời qua hệ thống bơm nước nóng để đuổi hết O2 không khí ra ngoài nhằm diệt conmen bia Chai bia sau khi đã được đóng nắp tiếp tục đi qua hệ thống thanh trùng

Hệ thống thanh trùng gồm có nhiều ngăn, mỗi ngăn như vậy có một nhiệt độ khácnhau, nhiệt độ thấp nhất là 20oC, nhiệt độ cao nhất là 67oC Sở dĩ nhiệt độ lên xuốngnhư vậy là để giảm độ thích nghi của men bia và nhiệt độ được giữ không quá 67oC vìnếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ này thì sẽ tạo 1 áp suất lớn trong chai sẽ làm vỡ chai.Bia sau khi được thanh trùng tiếp tục đi qua bộ phận dán nhãn và đưa vào két, các kétđóng xong được đưa vào kho

1.3 Các vấn đề môi trường trong sản xuất bia

1.3.1 Môi trường không khí

Ô nhiễm không khí chủ yếu từ quá trình đốt lò hơi Khí SO2 thoát ra từ ống khói lòhơi Ngoài ra khí H2S là phát sinh từ mương và cống chứa nước thải sản xuất bia ởtrong và ngoài nhà máy Bên cạnh đó còn có bụi và các nguồn CO2, CO, NO2, các chấthữu cơ dễ bay hơi (VOC) trong quá trình vận chuyển và xử lý nguyên liệu sản xuất,bụi và khói thải từ một lượng lớn các xe ôtô tải và xe nâng hàng trong quá trình vậnchuyển nguyên liệu và bia thành phẩm

Các chất gây ô nhiễm:

SO 2: bản chất SO2 là chất khí có tính độc hại ở nồng độ 20mg/m3 nếu tiếp xúc côngnhân sẽ bị những bệnh cấp tính viêm da, đau đầu nôn mửa tử vong do bệnh hô hấp Nồng độ SO2 trong không khí do đốt than gây ra sẽ không có những tác hại trên nhưngvẫn có thể dẫn đến mưa axit, làm hại cây cối hoa màu, thay đổi chất lượng đất và nướcmặt phá hoại các công trình kiến trúc trong khu vực ăn mòn sắt thép bê tông Đồngthời SO2 gây bệnh cho cây như vàng, hoa và quả bị lép, cây bị khô

CO 2 : phát sinh từ quá trình lên men, đốt than CO2 là khí nhà kính làm gia tăng nhiệt độkhí quyển do vậy việc kiểm soát CO2 đồng nghĩa với việc giảm phát thải khí nhà kính

NH 3 : ở nồng độ lớn hơn 2mg/m3 gây hậu quả cho người tiếp xúc khó chịu ở mắt chảynước mắt gây bỏng hỏng thị giác Nếu ở nồng độ cao gây mù mắt cấp tính

H 2 S: gây ô nhiễm mùi cho khu vực, làm giảm chất lượng môi trường sống của con

người

CO (mg/m 3)

Bảng 1.1 Kết quả phân tích môi trường không khí.

Nguồn : Viện địa chất và môi trường (2009)

1.3.2 Môi trường nước

Ngành bia là ngành sử dụng rất nhiều nước trong quá trình sản xuất và lượng nướcthải ra tương đối lớn, khoảng từ 0,9m3 đến1,4m3 nước cho 100 lít bia Thành phầnnước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao (tồn tại dưới dạng lơ lửng hoặc hòa tan),chất rắn lơ lửng, chỉ số vi sinh vật cao, chất cặn bã và các hóa chất rửa thiết bị trongquá trình sản xuất Nước thải bia có nhiệt độ cao và pH không ổn định, tùy vào thờiđiểm xả thải mà nước thải có tính axit hay bazơ Ảnh hưởng của nước thải bia tới môitrường nước:

Làm thay đổi chất lượng nước mặt: Nước thải sản xuất bia hiện nay bao gồm các loạinước thải của các công đoạn lọc, nấu, lọc bia rửa thiết bị lên men rửa sàn vệ sinh giảinhiệt cho các thiết bị Trong đó nước thải gây ô nhiễm nhất là nước thải ở quá trìnhlọc bã và lọc bia Nước thải từ phân xưởng lọc bã có pH cao chứa hàm lượng các chấthữu cơ lơ lửng cao mà chủ yếu là tinh bột đã được nấu chín Nước thải từ phân xưởnglọc men có pH thấp và thường chứa một số lượng lớn các vi sinh vật sau quá trình lên

men Ngoài ra nước thải sinh hoạt có thể chứa vi khuẩn gây bệnh nếu không đượckiểm soát sẽ ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận.

Ảnh hưởng đến chế độ thuỷ động lực của nguồn tiếp nhận: Ảnh hưởng lớn đến chế độ

thủy văn của nguồn tiếp nhận Mặt khác do dòng chảy cuốn trôi một lượng lớn chấtthải rắn góp phần làm bồi lắng lòng mương Do vậy, những ảnh hưởng này có thể gây

ra sự cố môi trường như ngập úng cục bộ, giảm tiêu thoát nước về mùa mưa

Ảnh hưởng tới nước ngầm: Khi nước mặt bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ, hợp chấtnitơ dầu mỡ vi khuẩn gây bệnh là nguyên nhân ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượngnước ngầm khu vực dân cư xung quanh Các khía cạnh làm giảm chất lượng nước:Nước có mùi hôi do ô nhiễm chất hữu cơ, nước bị nhiễm khuẩn Ecoli Quá trình tácđộng này diễn ra nhanh hay chậm liên quan đến cấu tạo địa chất tầng dưới

1.3.3 Môi trường đất

Khi thi công xây dựng nhà xưởng tính chất cơ lý của đất bị ảnh hưởng do tác động củamáy móc thiết bị, công trình xây dựng, phương tiện vận chuyển

Trong quá trình sản xuất các thiết bị vận hành gây độ rung ảnh hưởng đến kết cấu của đất

1.3.4 Môi trường sinh thái

Nước thải khi đổ vào nguồn tiếp nhận do có chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, giàudinh dưỡng gây ra hiện tượng phú dưỡng cho nguồn tiếp nhận nếu dùng nước thải vàomục đích tưới tiêu gây hiện tượng cây bị lốp lá phát triển xanh tốt nhưng cho quả vàhạt lép

Nước thải chứa nhiều cặn lơ lửng hạn chế ánh sáng mặt trời làm giảm quá trình quanghợp do đó hàm lượng oxy hoà tan (DO) trong nước thấp kìm hãm quá trình hô hấp của

hệ động vật thuỷ sinh làm giảm khả năng tự làm sạch của nước Làm giảm tính đadạng sinh học về thành phần loài, số lượng do điều kiện môi trường thay đổi: nhiệt độnước thải, pH đã làm cho một số loài bị tiêu diệt mặt khác cũng là điều kiện thuận lợicho vi sinh vật yếm khí phát triển

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÔNG TY LIÊN HỢP THỰC PHẨM HÀ ĐÔNG

VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG 2.1 Giới Thiệu công ty liên hợp thực phẩm Hà Đông

2.1.1 Lịch sử phát triển của công ty liên hợp thực phầm Hà Đông

Công ty liên hợp thực phẩm Hà Đông, địa chỉ: 267, Đường Quang Trung , Hà Đông,

Hà Nội

Nghành nghề kinh doanh: Bia- Rượi- Bánh mứt kẹo- nước giải khát Nhà máy là mộtdoanh nghiệp nhà nước, được thành lập theo quyết định số 467 ngày 28/10/1971 của

ủy ban hành chính tỉnh Hà Sơn Bình Công ty bắt đầu khởi công xây dựng từ năm

1969 đến năm 1971 thì hoàn thành và đi vào sản xuất lớn do ba nước giúp đỡ là BaLan – Liên Xô cũ – Rumani

Nhà máy có 3 phân xưởng sản xuất chính, phân xưởng bánh mì, phân xưởng sợi,phân xưởng bánh quy

- Phân xưởng bánh mì, công suất 6000 tấn /năm máy móc thiết bị do Liên Xô giúp đỡ

- Phân xưởng sản xuất bánh quy công suất 2000 tấn năm máy móc thiết bị doRumani giúp đỡ

Trong những năm đầu thành lập những chuyên gia của Ba Lan – Liên Xô ở lại trựctiếp giúp đỡ, hoạt động của nhà máy được xem là dẫn đầu trong tỉnh

Năm 1974 được sự cho phép của ủy ban hành chính tỉnh cùng sự chỉ đạo của sởcông nghiệp, nhà máy tiếp nhận thêm phân xưởng sản xuất bánh kẹo – phân xưởngsản xuất mì sợi công suất 6000 tấn/năm, máy móc thiết bị do Liên Xô giúp đỡ Sau đónhà máy đổi tên thành “ Nhà máy liên hợp thực phẩm Hà Sơn Bình ”

Năm 1980 trước sự khan hiếm nguồn nguyên liệu, công ty đã dừng sản xuất hai mặthàng để chuyển sang sản xuất bánh phồng tôm với nguồn nguyên liệu chính là tinh bộtsắn, sản phẩm này của nhà máy có thể xuất khẩu sang các nước Đông Âu như Liên

Xô, Ba Lan… Quá trình xuất khẩu tạo điều kiện cho nhà máy phát triển xản xuấtthêm một số sản phẩm khác như : Lạc bọc đường và bánh phở khô

Năm 1989 dựa trên dây chuyền sản xuất cũ và lắp đặt một số thiết bị nhà xưởng,công ty chuyển sang sản xuất một số mặt hàng mới như: Bia hơi và nước giải khát vớicông suất 500.000 lít/năm Năm 1991 nhà máy nâng công suất bia lên 1 triệu lít/năm Tháng 7/1993 nhà máy đầu tư thêm một dây chuyền xản xuất bánh kẹo cứng của BaLan với công suất 600kg/giờ cũng trong năm này do nhu cầu tiêu dùng nhà máy nângcông suất bia lên 5 triệu lít/năm, nước giải khát cũng tăng từ 500.000 lít/năm lên 1triệu lít/năm.

- Năm 1995 nhà máy đầu tư thêm một dây chuyền sản xuất rượi vang

- Ngày 01/10/1997 nhà máy đổi tên thành Công ty liên hợp thực phẩm Hà Tây

- Năm 1998 đầu tư vào dây chuyền công nghệ sản xuất bánh kem xốp công suất là300kg/ca

- Năm 1999 đầu tư dây chuyền công nghệ sản xuất bánh lương khô với công suất500kg/ca

- Năm 2001 công ty đầu tư thêm một dây chuyền sản xuất thử mì tôm đã sản xuấtthành công và sản phẩm này đã được tiêu thụ trên thị trường

- Năm 2002 công ty đã đầu tư nâng cấp dây chuyền sản xuất bia nâng công suất lên tới6,2 triệu lít/năm

- Năm 2005 công ty đã thực hiện cổ phần hóa: Ngày 15/01/2005 công ty được cấpgiấy phép kinh doanh số 479/QT-UBHC của tỉnh Hà Tây, là công ty cổ phần liên hợpthức phẩm, hiện nay công ty đang thực hiện các nhiệm vụ sản xuất kinh doanh cụ thể :+ Sản xuất kinh doanh chính: Công nghiệp bia, nước giải khát, bánh mứt kẹo các loại.+ Sản xuất kinh doanh phụ: Kinh doanh dịch vụ hàng ăn uống, giải khát, hàng thựcphẩm Trong những năm qua công ty đã khẳng định được chỗ đứng của mình trên thịtrường, các sản phẩm của công ty đã trở nên quen thuộc với người tiêu dùng trongtỉnh và các vùng lân cận

Trong những năm gần đây công ty gặp nhiều khó khăn do tình hình chung củanghành chế biến thực phẩm, tạo ra sự cạnh tranh ngày càng quyết liệt, song công tyvẫn ổn định sản xuất kinh doanh thực hiện đủ nghĩa vụ với ngân sách nhà nước vàđảm bảo đời sống cho người lao động

2.1.2 Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy

Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy được thể hiện trong hình 2.1

Hình 2.1 Vị trí công ty liên hợp thực phẩm Hà Đông

GoogleMap

2.2 Sơ đồ tổ chức nhân sự, tổ chức sản xuất.

Hình 2.2 Sơ đồ tổ chức nhân sự, tổ chức sản xuất nhả máy bia Hado

2.3 Công nghệ sản xuất bia của nhà máy bia HADO, Công ty liên hợp thực phẩm Hà Đông.

2.3.1 Quy trình công nghệ sản xuất bia.

Các công đoạn chính của công nghệ sản xuất bia được mô tả tóm tắt trong sơ đồ

sau:

Đại cổ đông

Chủ tịch HĐQT Kiêmtổng giảm đốc điều hành

Phó CT HĐQT kiêm

phó GĐ kinh tế

Hội đồng quản trị

Phó GĐ sảnxuất

Phòng

hành

chính

PhòngkỹthuậtKSC

cơ điện

Phânxưởngsảnxuất

Phòngvật tư

Phòng

tổ chứcnhân sự

PhòngkinhdoanhPhó CT HĐQT kiêmphó GĐ kinh doanh

Hình 2.3 Quy trình công nghệ sản xuất bia, nhà máy bia Hado.

Nguyên liệu

Nấu Xay

Lọc Đun sôi Xoáy,lốc

Làm lạnh

Lên men chính,phụ

Lọc bia Bia tươi

Chiết keg Làm lạnh Thanh trùng

Nhập kho

Phụ gia

Hoa Phụ gia Phụ Gia

Phụ gia

Chiết chai Đóng nắp Thanh trùng Kiểm tra độ đầy Dán nhãn

Chiết lon Đóng nắp Thanh trùng Kiểm tra độ đầy Đóng hộp

Rửa chai

2.3.2 Mô tả quy trình công nghệ

Gạo và malt được xử lý sơ bộ rồi cân định lượng cho từng mẻ nấu Tiếp đó gạo

và malt được xay, sàng trên 2 hệ thống riêng Nước được xử lý riêng cho nấu biađược đưa vào bột gạo để nấu cháo và cấp hơi tiến hành dịch hoá và đun sôi Sau đódịch cháo và malt được đưa vào nồi nấu hỗn hợp Tại đây hỗn hợp được bổ sungthêm các chất và các enzim để tiến hành đường hoá Quá trình đường hoá xảy ranhờ sự gia nhiệt của hơi nước và hơi quá nhiệt Kết thúc quá trình đường hoá, toàn

bộ dịch nấu sẽ được chuyển sang nồi lọc để lọc bã bia Khi đạt được độ trong theoyêu cầu, cho thêm hoa và điều chỉnh đến độ pH thích hợp Kiểm tra các thông số kỹthuật của dịch hèm (pH, độ màu, độ đắng, đường,…) Dịch hèm nếu đạt chỉ tiêuyêu cầu sẽ được bơm sang nồi xoáy lốc để tách bã hoa Sau quá tròm nấu, dịch hèm

sẽ được làm lạnh tới nhiệt độ lên men theo yêu cầu nhờ máy làm lạnh nhanh vàđược xông khí ôxy (đã được khử trùng) tới một nồng độ thích hợp cho sự lên men.Thời gian thực hiện 1 mẻ nấu khoảng 8- 9h dịch hèm đã được làm lạnh sẽ đượcchuyển sang lên men cùng với lượng men đã được kiểm soát ( về chất lượng, địnhlượng,…) và lựa chọn để lên men

Sau quá trình lên men (13-15) ngày gồm cả lên men chính và lên men phụ tiếptheo đến quá trình lọc Bột Diatomit được hoà với nước theo tỉ lệ định sẵn rồi thêmvào dịch bia trong suốt quá trình lọc Giấy lọc bia trong máy lọc cũng được phủtrước một lớp Diatomit và tiến hành lọc kín có áp lực để đảm bảo độ trong, chế độ

vệ sinh và giữ lượng CO2 bão hoà

Kết thúc quá trình lọc, chất lượng bia sẽ được kiểm tra lại trước khi đóng hộpbởi phòng quản lý chất lượng

Bia đạt yêu cầu sẽ được đóng lon, chai, keg tuỳ theo yêu cầu của thị trường vàđược thanh trùng trước khi xuất xưởng

2.4 Hiện trạng môi trường nhà máy bia.

Sơ đồ công nghệ có kèm dòng thải trong quá trình sản xuất của nhà máy được

mô tả trong sơ đồ (hình 2.4)

Công nghệ sản xuất bia sinh ra 3 nguồn thải chính là khí thải, chất thải rắn vànước thải

2.4.1 Khí thải.

Khí CO2 sinh ra trong quá trình lên men được thu hồi đưa vào máy nén để tái

sử dụng làm bảo hoà CO2 trong bia, phần dư được đóng vào các bình chứa và bán

ra thị trường

Các khí thải sinh ra từ khu vực lò hơi Trong nhà máy sử dụng dầu DO để đốtnên các khí thải sinh ra từ lò đốt gồm SO2, NOx, CO2,… các khí này được phaloãng nhờ ống khói có độ cao khá lớn, ít gây ô nhiễm và ảnh hưởng tới khu vựcxung quanh

Các khí NH3, glycol có thể sinh ra khi hệ thống máy làm lạnh bị rò rỉ

Hơi nước từ các đường ống bị rò rỉ, trong các nồi nấu

- Chai vỡ, lon hỏng được bán để tái chế

- Bao bì plastic, giấy hỏng được bán cho các cơ sở tái chế

- Đối với các loại chất thải rắn sử dụng lại được như rác sinh hoạt, bùn lạo vétcống rãnh, bùn hoạt tính từ khu xử lý nứơc được tập trung lại 1 chỗ trong khu vựcnhà máy, hàng ngày vận chuyển rác thải này đến bãi rác chung của thành phố

Sản phẩm Thanh trùng

Máy lạnh

Rửa

Nén CO 2

N ớc cấp rửa sàn thiết bị

Phụ gia Hơi

N ớc làm lạnh Glycol

Hình I.3 Sơ đồ công nghệ và dòng thải của quá trình sản xuất bia Nồi hơi

Hỡnh 2.4 Quy trỡnh sản xuất bia và cỏc dòng thải

2.4 3 Nước thải.

Công nghệ sản xuất bia là công nghệ gián đoạn , lại phụ thuộc nhiều vào mùa vụ,thời tiết tronh năm vì vậy lượng nước thải của nhà máy bia nhìn chung dao độngtheo thời gian trong ngày, một trong những yếu tố biến động lưu lượng nước thải làthời điểm rửa nhà sưởng, thiết bị sản xuất

Để thiết kế &xây dựng hệ thống xử lý nước thải cần biết được chính xác lưulượng, đặc tính của nước thải để có biện pháp xử lý thích hợp cho tường dòng thải

Có thể phân ra các luồng nước thải như sau :

- Dòng thải 1: Nườc do ngưng tụ, nước làm lạnh, dòng thải này thường ít và ítgây ô nhiễm nên có thể thải trực tiếp hoặc xử lý sơ bộ để tái sử dụng Đây là nguồnnước tương đối sạch chiếm khoảng 30% so với tổng lượng nước thải

- Dòng thải 2 : Nước thải có chứa dầu mỡ do rửa các thiết bị máy móc cơ khí,dòng thảI này có lưu lượng nhỏ có thể xử lứ bằng cách nhập về bể phân ly có kếtcấu đặc biệt để tách dầu Dòng thải này không cần xử lý nếu quá trình tách dầu đảmbảo hàm lượng dầu có trong nước thải nhỏ hơn TCCP

- Dòng thải 3 : Nước dùng để rửa thiết bị nấu, lên men, thùng chứa, nước thảinày chứa nhiều hydrôcacbon, xenluloza, pentoza, prôtêin, các chất khoáng,

Chiếm một lượng lớn và là nguồn gây ô nhiễm chính cần phải xử lý Dòng thảInày còn bao gồm nước thải từ quá trình vệ sinh, khử trùng thiết bị, nước rửa chai,keg chứa Nước thải loại này có chứa các dung dịch khử trùng như H2O2, đặc biệt

có độ pH cao do chứa dung dịch xút trong công đoạn rửa chai

Nhìn chung nước thải trong các công đoạn sản xuất có chứa nhiều các chất hữu cơvới nồng độ cao các hợp chất hydratcacbon, prôtêin, axit hữu cơ, dung dịch xútNaOH, các chất tẩy rửa với nồng độ thấp

- Dòng thải 4 : Nước thải sinh hoạt, nước mưa, nước thải bộ phận xử lý nướcngầm Dòng thải này không lớn, có thể thải trực tiếp ra cống thải

Do tính chất nước thải của nhà máy bia có hàm lượng chất hữu cơ cao , đều là cácchất có khả năng phân huỷ sinh học nên phương pháp phổ biến và kinh tế nhất để

xử lý nước thải loại này là xử lý sinh học

Các nguồn thải của sản xuất bia và đặc trưng

trưng

- Nấu, đường hoá Bã hạt, đường, bã gạo BOD5, SS, COD

- Thiết bị lên men, bể chứa Prôtêin, nấm men, protein BOD5, N tổng

- Lọc Diatomit, nấm men, bia, trợ lọc SS, BOD5, N tổng

- Rửa bia ,chiết chai Bia, xút, rác PH cao, COD, BOD,SS

Bảng 2.1 Các nguồn thải của sản xuất bia và đặc trưng

Tổng lưu lượng nước thải cần phải xử lý là : 8000 m3/ngày ( số liệu do nhà máy bia Hado cung cấp)

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT ĐỒ UỐNG Ở VIỆT NAM 3.1 Đặc tính nước thải của công nghiệp sản xuất đồ uống

Trong công nghệ sản xuất đồ uống, sản xuất bia sử dụng một lượng nước rấtlớn Với công nghệ hiện nay, lượng nước tiêu thụ được ước tính vào khoảng 5-10

m3/m3 bia hoặc nước giải khát Chính vì vậy lượng nước thải ra rất lớn, cần phảiđược xử lý trước khi thải ra ngoài

Nước thải công nghiệp sản xuất đồ uống nói chung và nước thải sản xuất bianói riêng có chứa nồng độ cao các chất hữu cơ và các cặn bã của hoạt động vệ sinhkho chứa

Vệ sinh kho chứa tạo ra nước thải có tính axit và kiềm Do vậy pH có thể daođộng rất nhiều và càng gây khó khăn cho các hệ thống xử lý nước thải địa phươngcũng như gây ra sự cố trong hệ thống ống dẫn

Trong sản xuất bia, nước thải phát sinh từ các quá trình sau: lên men, lọc, đun sôi,đóng chai Trong sản xuất nước ngọt nước thải phát sinh từ các quá trình sau: trộndung dịch đường, dịch chiết hoa quả, acid hoa quả, chất bảo quản, bổ xung nướccarbonat hoá, đóng chai…

Sản xuất bia, thải lượng 3-36 m3/1000l; hàm lượng COD từ 1.000-4.000 mg/lít;sản xuất rượu, thải lượng từ 3- 20 m3/1000 lít, hàm lượng COD từ 440-8.800mg/lít; sản xuất nước giải khát, thải lượng từ 3-7 m3/1.000 lít, hàm lượngCOD từ 20- 1.750 mg/lít

Nước thải với đặc tính như trên, ta áp dụng phải tiến hành tiền xử lý, xử lý sơ bộbằng các phương pháp cơ học hay hóa lý để loại bỏ các tạp chất trong nước thải.Sau đó mới khử hầu hết các chất hữu cơ hòa tan có thể phân hủy bằng con đườngsinh học Đó là các quá trình phân hủy yếm khí, xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính,lọc sinh học hay oxy hóa sinh học trong các hồ Tất cả các quá trình này đều sửdụng khả năng của các vi sinh vật để chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu cơ về dạngkhông hoặc ít ô nhiễm

3.2 Phương pháp cơ học

Nước thải sản xuất cũng như nước thải sinh hoạt thường chứa các chất tan và không tan ở dạng hạt lơ lửng Các tạp chất lơ lửng có thể ở dạng rắn và lỏng, chúngtạo với nước thành hệ huyền phù

Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải người ta thường sử dụng các quátrình thủy cơ (gián đoạn hoặc liên tục): lọc qua song chắn rác hoặc lưới, lắng dướitác dụng của lực trọng trường hoặc lực ly tâm và lọc Việc lựa chọn phương pháp

xử lý tùy thuộc vào kích thước hạt, tính chất hóa lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượngnước thải và mức độ làm sạch cần thiết

3.2.1 Song chắn rác hoặc lưới chắn

Mục đích của quá trình là khử tất cả các tạp chất có thể gây ra sự cố trong quátrình vận hành xử lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống, hoặc kênh dẫn Đây làbước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống Song chắn rác: Tại song chắn các tạp vật thô có kích thước lớn trong nước thảinhư giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ và các vật thải khác được giữ lại

Lưới lọc: Sau chắn rác để khử các tạp chất rắn có kích thước nhỏ, mịn hơn ta

có thể đặt thêm lưới lọc Lưới có kích thước từ 0.5-1mm Các vật thải được giữ lạitrên mặt lọc phải cào lấy ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào để không làm tắc dòngchảy Loại lưới lọc này được sử dụng trong xử lý nước thải công nghiệp dệt, giấy

và da

3.2.2 Điều hoà lưu lượng.

Nước thải được thải ra với lưu lượng biến đổi theo giờ, thời vụ sản xuất, mùa(mưa, nắng) Trong khi đó các hệ thống xử lý phải được cung cấp nước thải đềuđặn về thể tích cũng như về các chất cần xử lý 24/24 giờ Bể điều hòa có chức năngđiều hòa lưu lượng nước thải và nồng độ các chất cần xử lý, để bảo đảm hiệu quảcho các quy trình xử lý sinh học về sau

Theo chức năng các bể lắng được chia thành: bể lắng cát, bể lắng cấp I và bể lắngtrong (cấp II) Bể lắng cấp I có tác dụng tách các chất rắn hữu cơ và các chất rắnkhác, còn bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải

Theo chiều của dòng chảy bể lắng được chia thành:

Bể lắng ngang: Bể lắng ngang là bể hồ chứa hình chữ nhật, có hai hay nhiều ngănhoạt động đồng thời Nước chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể Bể lắngngang được ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15000m3/ngày đêm Hiệuquả bể lắng 60%

Bể lắng đứng: Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ (hoặc tiết diện vuông) có đáychóp Nước thải được cho vào theo ống trung tâm Sau đó nước chảy từ dưới lêntrên vào các rãnh chảy tràn Như vậy, quá trình lắng cặn diễn ra trong dòng đi lên

Bể lắng hướng tâm: Bể lắng hướng tâm là bể lắng tròn Quá trình lắng chất lơlửng xảy ra tương tự như ở bể lắng ngang nhưng khác ở chỗ nước thải chuyển động

từ tâm ra vành đai Loại bể lắng này được ứng dụng cho lưu lượng nước thải lớnhơn 20.000 m3/ngày đêm

3.2.4 Lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ ra khỏi

nước thải mà các bể lắng không lắng được Người ta tiến hành quá trình lọc nhờvách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại Quá trình lọc cóthể diễn ra dưới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất caotrước vách ngăn hay áp suất chân không sau vách ngăn

trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nướcthải lần cuối để thải vào nguồn nước Các phương pháp hóa học dùng trong xử lýnước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa khử… Tùy thuộc vào điều kiện địa phương

và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hóa học có thể hoàn tất ở giaiđoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của quá trình xử lý nước thải Mục đích: Nhằm nâng cao chất lượng nước thải đáp ứng hiệu quả của cáccông đoạn sau

Các công trình tiêu biểu:

 Clo hóa

 Ozon hóa

 Trung hòa bằng dung dịch axit hay kiềm

 Keo tụ

3.3.1 Phương pháp trung hòa

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa pH về khoảng6,5 ÷ 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếptheo Trung hòa nước thải có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau như:Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm: Phương pháp này được sử dụng khinước thải của xí nghiệp là axit còn xí nghiệp gần đó có nước thải là kiềm

Trung hòa bằng bổ sung các tác nhân hóa học

Trung hòa nước thải bằng cách lọc qua vật liệu: Người ta thường dùng các vậtliệu như manhêtit (MgCO3), đolomit, đá vôi, đá hoa,…và các chất thải rắn như xỉ,

xỉ tro làm vật liệu lọc

3.3.2 Phương pháp oxy hóa khử

Để làm sạch nước tự nhiên và nước thải người ta có thể dùng các chất oxy hóanhư Clo dạng khí và dạng lỏng, điclooxit, CaOCl2, Ca(ClO)2 và Na, KMnO4,

K2Cr2O7, H2O2, O2 , O3 ,MnO2 …

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải chuyển thành các chất ítđộc hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân

hóa học, do đó oxy hóa hóa học chỉ được dùng để loại các tạp chất gây nhiểm bẩntrong nước mà không thể tách bằng phương pháp khác như khử xyanua hay hợpchất hòa tan của As.

3.4 Phương pháp hóa lý

Xử lý nước thải bằng các phương pháp hóa lý đó là cho các cho các hóa chất (keo

tụ và trợ keo tụ) để tăng cường tách các tạp chất không tan, keo và mất một phầnchất hòa tan ra khỏi nước thải: chuyển hóa các chất tan thành không tan và lắng cặnhoặc thành các chất không độc, khử màu nước thải …

3.4.1 Đông tụ và keo tụ

Là phương pháp để tách các chất ô nhiễm dạng huyền phù, dạng keo, dạng hòatan Bông keo sẽ hấp thụ các cặn lơ lửng kích thước và tỷ trọng nhỏ, các ion kimloại và cả các tế bào vi sinh vật, tạo thuận lợi cho quá trình lắng trong các bể lắng ởcông đoạn tiếp theo

3.4.2 Tuyển nổi

Được sử dụng để tách các tạp chất ở dạng rắn hoặc lỏng phân tán không tan, tỷtrọng nhỏ lắng kém ra khỏi pha lỏng Tuyển nổi để tách dầu mỡ công nghiệp Cácthiết bị tuyển nổi thường được đặt trước công đoạn xử lý sinh học

3.4.3 Trao đổi ion

Là phương pháp được ứng dụng để tách các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb,

Hg, Cd, Mn….cũng như các hợp chất của As, phốtpho, xyanua và các chất phóng

xạ ra khỏi nước thải Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạtmức độ làm sạch cao Phương pháp trao đổi ion ít được áp dụng kết hợp vớiphương pháp sinh học và chỉ sử dụng khi nước thải hữu cơ chứa kim loại nặng gây

ức chế vi sinh vật trong các công đoạn xử lý tiếp theo

3.5 Phương pháp sinh học

3.5.1 Nguyên tắc chung

Bản chất của biện pháp sinh học là sử dụng khả năng sống và hoạt động của

vi sinh vật để phân hủy các chất bền hữu cơ trong nước thải Chúng sử dụng cáchợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng

Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận được các chất làm vật liệu để xây dựng tếbào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối được tăng lên Phương pháp này thườngđược sử dụng để làm sạch các loại nước thải có chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặccác chất phân tán nhỏ, keo Do vậy, chúng thường được dùng sau khi loại các tạpchất phân tán thô ra khỏi nước thải Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủysinh hóa các chất bẩn sẽ là CO2, H2O, N2

3.5.2 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

3.5.2.1 Phương pháp hiếu khí

Bản chất: là quá trình oxy hóa các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật hô

hấp hiếu khí hoặc tùy tiện có sự tham gia của oxy cho sản phẩm cuối cùng là CO2,

H2O, NO3-, SO42- Xử lý sinh học hiếu khí chỉ áp dụng khi có COD không quá lớn,COD < 2000 mg/l, tỷ lệ BOD/COD > 0,5 và không chứa các chất độc hại cho VSV,

pH của nước thải có thể dễ dàng điều chỉnh Dưới tác dụng của VSV các chất ônhiễm được oxy hóa hoàn toàn

Tác nhân sinh học: thường là các chủng vi sinh vật có khả năng oxy hóa mạnh,

kích thước không lớn, dễ lắng như: pseudomonas, putida, Bacterium terogenes,Cellulomunas

Các yếu tố ảnh hưởng

Độ oxy hoà tan (DO): Điều kiện đầu tiên để đảm bảo cho quá trình xử lý hiếu khí

hoạt động có hiệu quả là phải đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy hòa tan trong môitrường lỏng một cách liên tục, đáp ứng đầy đủ nhu cầu oxy tự do cho hoạt động củaVSV Để đảm bảo tốc độ oxy hoá, DO trong bể oxy hoá cần đạt giá trị  2 mg/l.Hiệu xuất sử dụng oxy hoà tan còn phụ thuộc nhiệt độ xử lý, tính chất nước thải, tỷ

số F/M ( Food/ Micoorganismes) là tỷ lệ giữa nguồn dinh dưỡng và chất hữu cơ vàlượng sinh khối dùng để xử lý, tốc độ sinh trưởng, đặc tính sinh lý và đặc trưng của

vi sinh vật

Nhiệt độ và pH: Trong quá trình xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học, ảnh

hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng giữ một vai trò rất quan trọng và phải đượcquan tâm rất cẩn thận Tốc độ phản ứng sinh học sẽ tăng cực đại tại giá trị nhiệt độtối ưu Nhiệt độ thường khoảng 300C đối với đa số hệ thống xử lý chất thải bằng

phương pháp hiếu khí Nhiệt độ không những làm ảnh hưởng đến tốc độ chuyểnhoá các chất hữu cơ của vi sinh vật mà còn gây ảnh hưởng tới sự tồn tại và pháttriển của chúng pH ảnh hưởng lớn đến hoạt lực enzyme có trong tế bào Giới hạn

pH cho hoạt động của các VSV trong xử lý hiếu khí biến động từ 5-9

Hàm lượng sinh khối (MLSS): Với các loại nước thải giàu chất hữu cơ, nguồn

nguyên liệu cho quá trình tổng hợp sinh khối phong phú nên lượng sinh khối tạothành lớn Hàng ngày phải loại ra một tỷ lệ nào đó sao cho lượng sinh khối có trong

bể ổn định, đảm bảo tốc độ oxy hoá và hiệu quả xử lý nước thải

Thời gian lưu của nước thải: Thời gian lưu của nước thải trong thiết bị được tính

dựa trên lưu lượng dòng vào.Trong quá trình oxy hoá, thời gian lưu cần được duytrì ổn định để tránh làm việc quá tải cho bể xử lý, tạo sự ổn định cho khu hệ vi sinhvật trong hệ thống và đảm bảo chất lượng dòng ra

Nguồn dinh dưỡng N, P: Để tăng tốc độ phản ứng sinh hoá, duy trì sự phát triển

của vi sinh vật, đảm bảo quá trình làm sạch nước theo yêu cầu của dòng thải phảicung cấp đầy đủ dinh dưỡng C, N, P và một số nguyên tố khoáng cho vi sinh vậtphát triển Sự thiếu hụt các thành phần này sẽ kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật,hạn chế quá trình oxy hoá sinh học Hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng phụthuộc vào thành phần của nước thải và tỷ lệ của chúng được xác định bằng thựcnghiệm Người ta thường lấy tỷ lệ COD: N: P = 100: 5: 1

Các chất độc: Kiểm soát các chất độc có trong nước thải là một trong những yếu

tố quan trọng để đảm bảo quá trình xử lý sinh học Cần kiểm tra đảm bảo hàmlượng của chúng không vượt quá giới hạn cho phép: Kim loại nặng < 2 (mg/l),Phenol <140 (mg/l), Xianua <60 (mg/l)

Ưu điểm: Công nghệ hiếu khí không gây ô nhiễm thứ cấp như phương pháp hóa

học hóa lý

Nhược điểm: là công trình lớn và chiếm nhiều mặt bằng hơn Chi phí xây dựng

công trình và đầu tư thiết bị lớn hơn Chi phí vận hành và đặc biệt là chi phí chonăng lượng sục khí tương đối cao Không có khả năng thu hồi năng lượng Khôngchịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ Sau xử lý sinh ra một số bùn

dư lớn và lượng bùn này kém ổn định do đó đòi hỏi chi phí đầu tư để xử lý bùn Xử

lý với nước thải có tải trọng không cao như phương pháp yếm khí

Xử lý nước thải theo nguyên lý lọc dính bám: Các màng sinh học bao gồm

các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tùy tiện, động vật nguyên sinh, … hình thànhxung quanh hạt vật liệu lắng hoặc trên bề mặt giá thể (sinh trưởng dính bám) sẽ hấpthụ các chất hữu cơ Vi khuẩn sẽ lấy oxy tự do trong điều kiện tự nhiên hoặc nhờcấp cưỡng bức để oxy hóa các chất hữu cơ Các công trình chủ yếu là các bể lọcsinh học, đĩa lọc sinh học, bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập nước…

Bể lọc sinh học nhỏ giọt: Được dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải,

đảm bảo nước thải ra khỏi bể lắng đợt hai dưới 15mg/l, tải trọng chất bẩn hữu cơcủa bể là 0.1-0.2 kgBOD/m3vật liệu lọc.ngày, tải trọng thủy lực của bể thấp (1-3 m3nước thải/m2 bề mặt bể ngày Vì vậy loại bể lọc này còn gọi là bể lọc sinh học tảitrọng thấp Do tải trọng thủy lực và tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp nên kích thướchạt vật liệu lọc không lớn hơn 30mm thường là các loại đá cục, cuội, than cục.Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể từ 1.5-2m Bể được cấp khí tự nhiên nhờ cáccửa thông gió xung quanh thành Bể làm việc hiệu quả khi BOD5 của nước thải vào

bể dưới 220mg/l Bể thường dùng cho các trạm xử lý nước thải dưới 1500m3/ngày

Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước (bể bioten): có cấu tạo gần

giống với bể lọc sinh học và bể aretank, vật liệu lọc thường được đóng thành khối

và để ngập trong nước Khí được cấp với áp lực thấp và dẫn vào bể cùng chiềuhoặc ngược chiều với nước thải Khi nước thải qua lớp vật liệu lọc BOD bị khử và

NH4+ được chuyển hóa thành NO3- trong lớp màng sinh vật Nước đi từ dưới lên,chảy vào máng thu và được dẫn ra ngoài

Đĩa lọc sinh học : hệ thống gồm bể chứa và bộ đĩa đồng trục quay với vận tốc

2,05 vòng/phút Màng sinh học bám trên đĩa và đặt ngập sâu trong nước chiếm 3/4bán kính đĩa Khi đĩa quay phần trên tiếp xúc với không khí và lấy O2 oxy hóa cácchất ô nhiễm, phần ngập trong nước hấp thụ chất ô nhiễm

Ưu điểm: hiệu quả xử lý COD tốt >90% Xử lý được một phần nitơ Khôngtốn năng lượng cho quá trình cấp khí

Nhược điểm: có hiệu quả xử lý chất hữu cơ thấp hơn hệ thống Aeroten và chỉ

áp dụng với nước thải có độ ô nhiễm thấp COD 300 mg/l Tải trọng khối BOD5

có thể đạt 15-60g/m2

Phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính:

Bùn hoạt tính bao gồm những VSV sống kết lại thành dạng hạt hoặc dạng bôngvới trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng Chất nền trong bùn hoạt tính có thể đến90% là phần chất rắn của rêu, tảo và các phần sót rắn khác nhau Bùn hiếu khí ởdạng bông bùn vàng nâu, dễ lắng là hệ keo vô định hình còn bùn kị khí ở dạngbông hoặc dạng hạt màu đen Những VSV sống trong bùn là vi khuẩn đơn bào hoặc

đa bào, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh và động vật hạđẳng, dòi, giun, đôi khi là các ấu trùng sâu bọ

Phương pháp có ưu điểm là vận hành đơn giản, hiệu suất làm sạch cao hơn sovới các quá trình xử lý sinh học khác, chi phí xây dựng thấp Nhưng cũng có nhượcđiểm là đòi hỏi diện tích xây dựng lớn và tạo ra nhiều bùn

Bể Aerotank: Bể aerotank là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhật hoặc

hình tròn cũng có trường hợp người ta chế tạo bể aerotank bằng sắt thép hình khốitrụ Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằmtăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa chất bẩn hữu cơ cótrong nước Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu

cơ ở dạng hòa tan cùng với các chất lơ lửng đi vào bể Aerotank Các chất lơ lửngnày là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan Cácchất lơ lửng là nơi mà vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển dần thànhcác cặn bông Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước Các hạt bông cặn nàycũng chính là bùn hoạt tính Trong nước thải có những hợp chất hữu cơ hòa tan,loại chất dễ bị vi sinh vật phân hủy nhất Ngoài ra còn có hợp chất hữu cơ khó bịphân hủy hoặc loại hợp chất chưa hòa tan, khó hòa tan ở dạng keo- các dạng hợpchất này có cấu trúc phức tạp cần được vi khuẩn tiết ra enzim ngoại bào phân hủythành các chất đơn giản hơn rồi thẩm thẩu qua màng tế bào và bị oxy hóa tiếp thànhsản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2, nước Cáchợp chất hữu cơ ở dạng keo hoặc ở dạng lơ lửng khó hòa tan là các hợp chất bị oxy

3.5.2.2 Phương pháp sinh học yếm khí

Cơ chế: Sử dụng các VSV hô hấp yếm khí và tùy tiện để loại bỏ các chất hữu

cơ, vô cơ có thể chuyển hóa sinh học được Phương pháp yếm khí được áp dụngvới nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao (COD>2000 mg/l, BOD>1800mg/l,

SS 300-400mg/l) Có thể tận thu sinh học với thành phần chủ yếu là CH4 dùnglàm nhiên liệu cho sản xuất và sinh hoạt

Cơ chế quá trình phân hủy yếm khí, đây là một quá trình phức tạp gồm nhiềugiai đoạn Quá trình này có thể mô tả như hình vẽ sau:

Giai đoạn thủy phân

↓ Giai đoạn axit hóa

Hình 3.1 Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí.

Giai đoạn I: Giai đoạn thủy phân Các chất hữu cơ phức tạp: gluxit, lipit,protein được chuyên hóa thành các chất hữu cơ đơn giản hơn: amino axit, đường,axit béo dưới tác dụng của các enzym thủy phân

Giai đoạn II: Lên men axit hữu cơ Các sản phẩm thủy phân được VSV hấp thụ

và phân giải thành các axit hữu cơ và các chất trung tính có dạng phân tử lượngthấp: rượu, axit béo, andehit, axit amin… đặc biệt giai đoạn này một phần gốc axitamin được VSV sử dụng cho sự sinh trưởng và một phần được vô cơ hóa thành

NH4+.Trong giai đoạn I, II này pH giảm mạnh, còn COD giảm không đáng kể

CH4, CO2, H2O

Chất hữu cơ phức tạp (gluxit, protein, lipit)

Chất hữu cơ đơn giản (đường đơn,peptit, axitamin,

glixerin, axit béo)

Các axit béo dễ bay hơi (propionic,butyric, lactic…), etanol…

Giai đoạn III: giai đoạn lên men axit axetic Các sản phẩm axit béo phân tủlượng lớn được chuyển hóa thành axit axetic.

Giai đoạn IV: giai đoạn lên men sinh khí CH4 Đây là giai đoạn quan trọng nhấttrong toàn bộ quá trình xử lý yếm khí, nhất là quá trình được thực hiện có thuBiogas Hiệu quả xử lý sẽ cao khi các sản phẩm trung gian được khí hóa hoàn toàn

Tác nhân sinh học: Giai đoạn I, II, III chủ yếu là các vi khuẩn: Bacillus,

pscsidomonas, prodeus, monococus, …Vi khuẩn metan thuộc hai nhóm chính: ưa

ẩm có các chủng: methanobacterium, methanocous Ưa nhiệt gồm có các chủngmethanobacillus, methanospirillium, và methanothrix

Các yếu tố ảnh hưởng

Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng chủ yếu đến các vi khuẩn metan hóa Vùng nhiệt độ

để quá trình yếm khí xảy ra là khá rộng và nhiệt độ mỗi vùng thích hợp cho từngnhóm vi sinh vật kị khí khác nhau Vùng nhiệt độ ẩm-trung bình 20oC-45oC vàvùng nhiệt độ cao 45-65oC sẽ thích hợp cho sự hoạt động của nhóm vi sinh vật lênmen metan

pH: Trong quá trình xử lý yếm khí các giai đoạn phân hủy có ảnh hưởng trực tiếp

qua lại lẫn nhau làm thay đổi quá trình phân hủy chung Với nước thải mới nạp vàonhóm vi sinh vật axit hóa thích nghi hơn nhóm vi sinh vật metan hóa Khi pH giảmmạnh làm cho khí metan sinh ra giảm đi Khoảng pH tối ưu dao động trong mộtkhoảng hẹp từ 6.5-8.5

Thời gian lưu bùn: là thông số quan trọng thường được lựa chọn làm thông số

thiết kế bể phân hủy Giá trị thông thường được chọn là 12-15 ngày Nếu thời giannày nhỏ hơn 10 ngày sẽ xảy ra hiện tượng cạn kiệt vì sinh vật lên men metan tức là

vi sinh vật loại bỏ lớn hơn vi sinh vật tạo thành

Thời gian lưu nước: cũng là một thông số quan trọng Nếu thời gian lưu nước

ngắn áp suất riêng phần của khí hydro tăng lên gây ức chế vi sinh vật sinh metan vàảnh hưởng đến chất lượng khí sinh học

Tỷ số C/N: tỷ số tối ưu cho quá trình là (25-30)/l, thấp hơn so với quá trình xử lý

hiếu khí

Các nguyên tố vi lượng: Các nguyên tố vi lượng rất cần cho các vi khuẩn metan

hóa bao gồm: Zn, Co, Mo, Fe, Se, Wo, Ni Mỗi nhóm vi sinh vật có chức năngkhác nhau yêu cầu các nguyên tố vi lượng ở các nồng độ khác nhau

Các chất độc: các chất độc trong môi trường ảnh hưởng lớn đến sự phát triển

của vi sinh vật kị khí Các chất độc đó bao gồm: Oxy, Amon (hợp chất của amonihoặc ion NH4+), hydrocacbua halogen hóa, hydrocacbua vòng thơm, kim loại

Ưu điểm: hiệu suất xử lý cao, chi phí đầu tư và vận hành thấp, lượng hóa chất cần

bổ sung ít, không đòi hỏi cấp khí, do đó ít tiêu hao năng lượng, chi phí vận hành vềnăng lượng thấp, khả năng thu hồi năng lượng Biogas cao, không đòi hỏi cung cấpnhiều về chất dinh dưỡng, lượng bùn sinh ra ít hơn 10-20 lần so với phương pháphiếu khí, có thể tồn tại trong một thời gian dài và là một nguồn phân bón có giá trị,tải trọng phân hủy chất hữu cơ cao

Nhược điểm: Thời gian lưu lớn, thời gian ổn định bùn lớn, các khí như H2S, NH3gây mùi Giai đoạn khởi động kéo dài, dễ bị sốc tải khi lựợng nước thải vào biếnđộng, bị ảnh hưởng bởi các chất độc hại, khó hồi phục sau thời gian ngừng hoạtđộng, rất nhạy cảm với các chất độc hại với sự thay đổi bất thường về tải trọng củacông trình, xử lý nước thải chưa triệt để, vận hành tương đối phức tạp

bể Các loại khí tạo ra trong điều kiện kị khí chủ yếu là CH4 và CO2 tạo thành dòngtuần hoàn cục bộ giúp cho việc hình thành các hạt bùn hoạt tính và giữ cho chúng

ổn định Các bọt khí và hạt bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên mặt tạo thành hỗnhợp phía trên bể Khi va phải lớp lưới chắn phía trên các bọt khí vỡ ra và các hạt

bùn được tách ra khỏi hỗn hợp lại lắng xuống dưới Để giữ cho lớp bùn ở trạnh thái

lơ lửng vận tốc dòng nước hướng lên phải giữ ở khoảng 0.6-0.9m/h Bùn được xả

ra khỏi bể UASB từ 3-5 năm/lần nếu nước thải đưa vào đã qua bể lắng I, hoặc 3-6tháng/lần nếu nước thải đưa vào xử lý trực tiếp Bể được sử dụng để xử lý nước thải

có hàm lượng chất hữu cơ cao

Bể yếm khí hai giai đoạn: Ở giai đoạn đầu các hoạt động sinh hóa chính là sự

lỏng hóa các chất rắn hữu cơ, phân hủy các hợp chất hòa tan và quá trình axit hóacác hợp chất hữu cơ Ở giai đoạn thứ hai xảy ra chủ yếu là sự khí hóa tuy nhiên vẫn

có sự phân chia ở bề mặt và phân hủy bùn Giai đoạn đầu thường là quá trình phânhủy tải trọng cao với sự khuấy trộn hỗn hợp liên tục trong khi đó ở giai đoạn haithường có tải tọng thấp với sự phân riêng bùn và nước Các chất hữu cơ cung cấpban đầu ở dòng vào trong giai đoạn một thường lớn hơn giai đoạn hai Hầu hết các

bể được giữ ở nhiệt độ 29.40C -37.80C để đẩy mạnh thời gian phân hủy Khí thoát

ra từ hệ thống được sử dụng cho mục đích giữ nhiệt

3.5.3 Phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

Các quá trình hiếu khí và yếm khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên và trong cáccông trình nhân tạo Quá trình làm sạch nước thải ở điều kiện tự nhiên được tiếnhành bằng cách tưới nước thải ở dạng phun mưa trên các cánh đồng chuẩn bị riêngcho mục đích này đồng thời cho cả canh tác, hay lọc nước thải qua cánh đồng lọc,

và trong các hồ sinh học để tận dụng khả năng tự làm sạch của đất và nước

3.5.3.1 Hồ sinh học

Trong hồ nước thải được làm sạch bằng các quá trình tự nhiên Hồ sinh học được

sử dụng khi điều kiện tự nhiên và mặt bằng cho phép Xử lý bằng hồ sinh học có ưuđiểm lớn là chi phí vận hành thấp, tuy nhiên hồ chỉ xử lý được nước thải có độ ônhiễm thấp (BOD<200mg/l), tải trọng thường 150-300kg/ngày, nên thời gian lưuthường dài (10-20 ngày) Cấp khí cưỡng bức cho hồ sinh học có thể nâng cao hiệuquả xử lý và rút ngắn thời gian lưu xuống còn 3-5 ngày

Cơ chế: Khi vào hồ do vận tốc dòng chảy nhỏ các loại cặn lắng được lắng xuống

đáy Các chất bẩn hữu cơ trong nước sẽ được vi khuẩn hấp thụ và oxy hóa mà sảnphẩm tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitrat, nitrit….Khí cacbonic và các

hợp chất nitơ, phốt pho được rong tảo sử dụng trong quá trình quang hợp Tronggiai đoạn này sẽ giải phóng oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơcủa vi khuẩn Sự hoạt động của rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình traođổi chất của vi khuẩn Tuy nhiên trong trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ,tảo có thể chuyển từ hình thức tự dưỡng sang dị dưỡng tham gia vào quá trình oxyhóa các chất hữu cơ Nấm nước, xạ khuẩn có trong nước cũng thực hiện vai tròtương tự Ngoài các hợp chất hữu cơ, các hợp chất nitơ, phốt pho, cácbon… trong

hồ sinh học cũng được chuyển hóa theo các chu trình riêng với sự tham gia của vikhuẩn, tảo và các thực vật bậc cao khác

Các yếu tố ảnh hưởng là oxy và nhiệt độ Hàm lượng oxy trong hồ phụ thuộc

vào độ sâu hồ điều kiện tự nhiên khí hậu thời tiết và chế độ dòng chảy Ở tầng nướcmặt do có oxy khuyếch tán từ không khí và oxy quang hợp, quá trình oxy hóa chấthữu cơ diễn ra mạnh, thế năng oxy hóa khử trong hồ giảm dần theo chiều sâu Ởtầng nước sâu hàm lượng oxy hòa tan giảm, tạo nên điều kiện thiếu khí hoặc yếmkhí, vi khuẩn phải sử dụng oxy liên kết từ NO để oxy hóa chất hữu cơ Trong lớpcặn đáy, các chất hữu cơ thường phân hủy bằng cách lên men Sản phẩm tạo ra ởlớp đáy hồ thường là mêtan, sunphuahyđro và một loại khí khác Như vậy trong hồsinh học có thể tồn tại và phát triển các loại vi khuẩn hiếu khí, yếm khí tại các tầngnước khác nhau Hiệu quả phân hủy chất hữu cơ ở vùng hiếu khí là cao nhất Vìvậy để tăng cường quá trình xử lý nước thải người ta thường tăng dung tích vùnghiếu khí bằng các biện pháp cưỡng bức

đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat

Nước thải trước khi đưa vào các cánh đồng tưới hoặc bãi lọc cần qua xử lý sơbộ: qua chắn rác để loại bỏ rác, các vật thô cứng, qua lắng cát loại bỏ cát sỏi và cáctạp vật nặng, loại bỏ dầu mỡ Loại bỏ dầu mỡ và một phần các chất huyền phù

tránh cho các lỗ hổng và mao quản lớp đất mặt bị bịt kín làm giảm sự thông khí ảnhhưởng xấu tới khả năng oxy hóa các chất bẩn của hệ vi sinh vật Nếu trong trườnghợp lưu lượng nước thải lớn cần phải có bể điều hòa sau khi xử lý sơ bộ Các côngtrình này thường xây dựng ở xa khu dân cư về cuối hướng gió Cánh đồng tưới Đãxác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m Vìvậy, các cánh đồng tưới và bãi lọc chỉ được xây dựng ở những nơi có mực nướcnguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất

3.6 Công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia điển hình trên thế giới

3.6.1 Sơ đồ xử lý nước thải của nhà máy bia Will Brau GamH (CHLB Đức).

Hình 3.2 Sơ đồ xử lý nước thải của nhà máy bia Will Brau GamH (CHLB Đức).

Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 16 triệu lít/năm được thiết kế theo các thông số.

- Lưu lượng nước thải: 500 m3/ngày

Loại dầu lắng Bể biến khí

Aeroten

Bể lắngNước thải

Lọc bùn

Bể chứa bùn Sấy khô

Bùn thừa Bùn hồi lưu

Nước ra

- Tải trọng BOD5 của nước: 0,5 kg/m3.ngày

- Tải trọng BOD5 của bùn: 0,16 kg/m3.ngày

- Lượng bùn khô thu được sau bể lọc: 4 kg/m3

N íc sau

xö lý

Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống xử lý yếm - hiếm khí của nhà máy bia Bavaria,

Lieshout(HàLan).

Nước thải đưa vào xử lý có lưu lượng trong ngày dao động rất lớn, Qmax=250

m3/h, giá trị COD thay đổi rất mạnh CODmax = 1600 mg/l, Ntổngmax=30 mg/l,

Bể tiếp xúc Bể Aerotank

Bể lắng 2