PHÂN TÍCH YẾU TỐ TÁC ĐỘNG CƠ BẢN TỚI VIỆC CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TRONG LĨNH VỰC SXTP Ở VN HIỆN NAY VỚI NGÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

* Các chất hữu cơ hòa tan * Các vi sinh vật gây bệnh vi khuẩn, protozoa,… Để lựa chọn được công nghệ xử lý phụ thuộc vào: *Loại nguồn nước *Đặc điểm chất lượng nguồn nước *Yêu cầu chất

BÀI BÁO CÁO CẤP NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

GVHD: Th.S Trần Văn Vương Nhóm TH: Nhóm 3

Lớp: 53TP1

CHỦ ĐỀ: PHÂN TÍCH YẾU TỐ

TÁC ĐỘNG CƠ BẢN TỚI VIỆC

CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TRONG LĨNH VỰC SXTP Ở

VN HIỆN NAY VỚI NGÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

* DANH SÁCH NHÓM

1 Đinh Thị Như Quỳnh

2 Nguyễn Thị Thu Thảo

NỘI DUNG

A TỔNG QUAN

B CÁC NGUỒN NƯỚC CẤP VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NGUỒN NƯỚC CẤP TRONG CÔNG NGHIỆP SX BIA

I Đặc tính của nước cấp trong công nghiệp sản xuất bia

II Các nguồn nước cấp thường sử dụng trong công nghệ sản xuất bia

C CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP HIỆN NAY

I Phương pháp vật lý

II Phương pháp hóa lý

III Phương pháp nano

A TỔNG QUAN

Bia được sản xuất lâu đời trên thế giới, là sản phẩm lên men có tác dụng giải khát, tạo sự thoải mái và tăng cường sức lực cho cơ thể

Thành phần chính của bia bao gồm:80-90% nước, 3-6% cồn; 0,3-0,4% H2CO3; 5-10% là các chất tan, trong các chất tan thì 80% là gluxit, 8-10% là các hợp chất chứa nito, ngoài ra còn chứa các axit hữu cơ, chất khoáng và một số vitamin

Nước chiếm thành phần chủ yếu, thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ

và chất lượng của bia thành phẩm sau này

Nước trong nhà máy sản xuất bia dùng vơi nhiều mục đích khác nhau: nước trực tiếp sản xuất bia, nước dùng để vệ

sinh thiết bị, nhà xưởng, dùng trong sinh hoạt của công nhân

trong nhà máy

1 Yêu cầu chất lượng của nguồn nước cấp trong sản xuất bia

Tên tiêu chuẩn Chỉ tiêu

Mùi vị Tinh khiết không màu

Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l

Hàm lượng muối Mg 2+ không quá 100mg/l.

Hàm lượng muối Clorua 75÷150 mg/l.

Hàm lượng muối CaSO 4 130÷200mg/l

Hàm lượng Fe 2+ không quá 0,3mg/l.

Khí NH3 và các muối NO 3- , NO 2- không có.

Vi sinh vật không quá 100 tế bào /ml.

E.coli, coliform không có.

Độ cứng tạm thời 0,7 mg đương lượng/l

Độ cứng vĩnh cữu 0,4-0,7 mg đương lượng/l

Độ kiềm tổng TAC Không quá 4 0 F

Độ đục Không quá 20NP

- Nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất malt: yêu cầu quan trọng

nhất là nước không được chứa nhiều tạp chất và vi sinh vật

- Nước dùng để nấu bia:

+ Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hòa tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt (nhất là Na2CO3) gây cho bia có vị đắng khó chịu

+ Những cacbonat và bicacbonat trong nước sẽ làm hạ độ acid của hồ malt làm cản trở hoạt động của hệ enzim trong malt

- Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị:

+ Nước dùng để rửa nấm men cần phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu cơ, và đặc biệt không chứa vi sinh vật

+ Nước rửa thiết bị nên có độ cứng thấp đến trung bình, đặc biệt

không chứa các muối NH3 và các muối nitrit

- Nước này sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như: nước nồi hơi, nước vệ sinh thiết bị, nước vệ sinh nhà xưởng, nước thanh

trùng Mỗi mục đích đòi hỏi chất lượng riêng, nước được xử lý theo yêu cầu sử dụng

1. Nước bề mặt:

- Bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông suối

- Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là:

 Chứa khí hoà tan, đặc biệt là oxy

 Chứa nhiều chất rắn lơ lửng ( riêng trường hơp nước trong các

ao, đầm, hồ, chứa ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo);

 Có hàm lượng chất hữu cơ cao

 Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

 Chứa nhiều vi sinh vật

* Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định;

* Không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S, CO2,

* Chứa nhiều chất khoáng hoà tan, chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie,flo

* Không có sự hiện diện của vi sinh vật

Đối tượng xử lý thường gồm:

* Các chất rắn lơ lửng (SS)

* Các chất vô cơ hòa tan: Fe2+, Ca2+, Mg2+, NH4+,…

* Các chất hữu cơ hòa tan

* Các vi sinh vật gây bệnh (vi khuẩn, protozoa,…)

Để lựa chọn được công nghệ xử lý phụ thuộc vào:

*Loại nguồn nước

*Đặc điểm chất lượng nguồn nước

*Yêu cầu chất lượng nước cấp (theo tiêu chuẩn, quy chuẩn)

1. Lắng trong

- Là một khâu xử lý quan trọng trong công nghệ xử lý nước

- Là giai đoạn làm sạch nước sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc

để hoàn thành quá trình làm trong nước

a Cơ sở lý thuyết của quá trình lắng:

- Dựa trên nguyên lý rơi theo động lực

- Quá trình lắng trong có thể loại

bỏ 90-99% lượng chất bẩn chứa

trong nước

b.1 Lắng tĩnh:

Tốc độ rơi của hạt phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, tỷ trọng của hạt, các yếu tố môi trường như lực đẩy nổi, lực cản của nước

Ngoài ra trong quá trình rơi, các hạt cặn tự do có tốc độ rơi khác nhau nên lại tác động lẫn nhau bằng cách cuốn theo hoặc liên kết thành các bông cặn lớn hơn

Trong kỹ thuật xử lý nước

hiện nay các bể lắng tĩnh

không còn được áp dụng

b.2 Lắng động

* Lắng đứng:

- Trong bể lắng đứng nước chuyển động tự

do theo phương chuyển động từ dưới lên, ngược chiều với hướng rơi của hạt cặn

- Khả năng ứng dụng:

+ Khi nước xử lý chỉ chứa các hạt cặn tự do, hiệu quả lắng sẽ có giá trị đúng bằng tỷlệ lượng cặn có tốc độ lắng cao hơn tốc độ

dòng nước so với hàm lượng cặn của nước.+ Khi nước chứa cặn kết dính (cặn tự nhiên hoặc do keo tụ) hiệu quả lắng đạt trị số cao hơn

• Lắng ngang

- So với lắng đứng, hiệu quả lắng với dòng nước chuyển động theo phương nằm ngang đạt hiệu quả cao hơn

- Trong bể lắng ngang tối ưu phải tồn tại 4 vùng riêng biệt: vùng

phân phối đảm bảo đưa nước vào và phân phối đều nước, cặn trên toàn bộ mặt cắt ngang đầu bể; vùng lắng; vùng chứa cặn; vùng thu nước

2 Lọc

a Cơ sở lý thuyết của quá trình lọc:

- Khi lọc nước có chứa các hạt cặn bẩn qua lớp vật liệu lọc có thể xảy ra các quá trình sau:

+ Cặn bẩn chứa trong nước lắng đọng thành màng mỏng trên bề mặt của lớp vật liệu lọc

+ Cặn bẩn chứa trong nước lắng đọng trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc

+ Một phần cặn lắng đọng trên bề mặt tạo thành màng lọc, một

phần thì lắng đọng trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc

+ Tốc độ thấp nên không có tính kinh tế

Ít được sử dụng trong cho các nhà máy có công suất lớn

b.2 Quá trình lọc nước qua lớp vật liệu lọc giữ cặn bẩn trong các

lỗ rỗng (bể lọc nhanh)

- Chất lượng nước lọc phụ thuộc vào 2 yếu tố: chiều dày lớp vật liệu lọc và thời gian kể từ khi bắt đầu lọc

1 Phương pháp keo tụ và tủa bông

Tập hợp các căn nhỏ thành cặn lớn dễ tách ra khỏi nước

Mục đích cuối cùng là loại bỏ cặn

d Quá trình keo tụ và tủa bông:

d.1 Keo tụ:

- Các chất keo tụ cung cấp điện tích trái dấu với dấu của các hạt keo nhằm làm giảm điện tích của các hạt keo (thế zeta)

- Các hạt keo kết hợp lại với nhau thành những hạt lớn hơn (flocs)

- Các chất keo tụ được đưa vào dung dịch bằng cách trộn nhanh

Tuy nhiện lượng các chất keo tụ không sử dụng quá nhiều vì nó có thể dẫn đến đổi dấu điện tích của hạt keo, làm cho các hệ keo tải bền vững trở lại

* Các loại chất keo tụ thường được sử dụng:

Phèn nhôm (Al2(SO4)3):

- Ưu điểm

+ Có năng lực keo tụ thuộc loại cao nhất

+ Muối nhôm ít độc, sẵn có trên thị trường và khá rẻ

+ Tương đối đơn giản, dễ kiểm soát, phổ biến rộng rãi

- Nhược điểm

+ Làm giảm đáng kể độ pH

+ Khi quá liều lượng cần thiết thì hiện tượng keo tụ bị phá huỷ làm nước đục trở lại

+ Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng

+ Hàm lượng Al dư trong nước lớn so với khi dùng chất keo tụ

khác và có thể lớn hơn tiêu chuẩn với 0,2mg/l

+ Ngoài ra, có thể làm tăng lượng SO42- trong nước thải sau xử lí là loại có độc tính đối với vi sinh vật

Phèn sắt: gồm Fe(II) và Fe(III)

- Ưu điểm của phèn sắt so với phèn nhôm:+ Liều lượng phèn sắt(III) dùng để kết tủa chỉ bằng 1/3 – 1/2 liều lượng phèn nhôm

+ Phèn sắt ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và

giới hạn pH rộng

-Nhược điểm của phèn sắt(III) là ăn mòn

đường ống mạnh hơn phèn nhôm (vì trong quá trình phản ứng tạo ra axit)

Poly Aluminium Chloride ( PAC)_ chất

keo tụ thế hệ mới, tồn tại dưới dạng polime

vô cơ

d.2 Tủa bông

*Cầu nối tạo hạt bông được hình thành khi các đoạn của chuỗi

polyme bám dính vào phân tử chất keo

*Bản chất: các tác nhân bông tụ đưa vào dung dich từ từ và nhẹ

nhàng cho phép tiếp xúc với hạt bông nhỏ tạo thành các hạt lớn dễ lắng đọng

*Chất tủa bông âm phản ứng chống lại các phân tử chất keo mang điện tích trái đấu gây ra sự mất bền vững hoặc bởi cầu nối hoặc bởi trung hòa các điện tích

*Một số chất trợ keo tụ/ tủa bông

- Chất trợ keo tụ thường gặp: PMA (poly acrylamide), DADMAC (Diallydimethy ammonium chloride), PA,…

- Mục đích: đẩy mạnh quá trình keo tụ-tủa bông

- Đặc điểm của các chất trợ keo tụ:

+ Là những loại polyme hữu cơ tổng hợp phân cực, chứa nhiều nhóm OH-, COOH- ,NH2,…vai trò trung tâm tích điện, tạo cầu nối giữa các hạt và có thể tham gia phản ứng, trung hòa điện tích hạt keo

+ Có chức năng như cầu nối các hạt

+ Có thể phân cưc hoặc không

+ Có thể tham gia phản ứng trung hòa hoặc không

2 Phương pháp trao đổi ion

*Định nghĩa: là một quá trình mà các ion trên bề mặt của chất rắn

trao đổi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước

*Mục đích:

+ Khử các muối, khử cứng, khử khoáng, khử nitrat, khử màu, khử kim loại, và các ion kim loại nặng và các ion kim loại khác trong nước

+ Loại các kim loại như kẽm, đồng, crom, nikel, chì, thủy ngân,

mangan,…), các hợp chất của asen, phospho, xianua và các chất phóng xạ

*Quá trình trao đổi ion:

- Di chuyển ion A từ nhân của dòng nước cấp tới bề mặt của lớp

biên giới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion

- Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới

- Chuyển ion đã qua biên giới phân pha và nhựa trao đổi

- Khuếch tán ion A bên trong hạt nhựa trao đổi với nhóm chức năng trao đổi ion

- Phản ứng hóa học trao đổi ion A và B

- Khuếch tán ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên giới phân pha

- Chuyển các ion qua biên giới phân pha ở bề mặt trong của màng chất lỏng

- Khuếch tán các ion B qua màng

- Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng

*Các chất trao đổi ion: Các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc

tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo

* Nhược điểm: chi phí đầu tư và vận hành khá cao

* Ưu điểm: cho phép thu hối các chất có giá trị với độ sạch nước cao

*Quá trình hấp phụ

- Có sự chuyển dịch các chất từ pha nước hay khí lên bề mặt chất khí Chất rắn thì được những tính chất kị nước hay ưa nước, có thể làm thay đổi trạng thái cân bằng của môi trường

- Khả năng hấp phụ của chất rắn phụ thuộc:

+ diện tích riêng của vật liệu

+ bản chất của mối liên kết chất bị hấp phụ- chất hấp phụ

+ thời gian tiếp xúc giữa chất rắn và chất hòa tan

+ nhiệt độ

+ tính tan: mức độ hấp phụ và nước hòa tan có mối quan hệ nghịch đảo với nhau

• có khả năng tăng liều lượng trong những giờ ô nhiễm cao điểm

• hấp phụ động lực rất nhanh, diện tích rộng có thể đạt được trược tiếp.+ Nhược điểm:

• khó tái sinh nếu bị đóng cặn, có thẻ bắt cháy khi tái sinh

• khó loại bỏ các bùn hydroxit với liều lượng thấp

• gây ô nhiễm môi trường

*Chất hấp phụ vô cơ: nhôm và oxyt kim loại

+ khả năng hấp phụ một cách chọn lọc

+ khả năng phụ thuộc vào pH, độ xốp của màng

+ ứng dụng để loại bỏ photphat và nitrat

*Chất hấp phụ hữu cơ:

+ nhựa cao phân tử có diện tích riêng từ 300 đến 750m2/g

+ khả năng hấp phụ bình thường, nhưng có độ hấp phụ động học lớn

+ rất dễ tái sinh

+ lớp nhựa có điện tích riêng nhỏ hơn và hoạt tính của dùng cho các chát phân cực (như axit humic, chất tẩy amion)

1 Ưu điểm:

- Giải quyết các khó khăn về kỹ thuật xử lý các chất ô nhiễm trong nước

- Ít gây ô nhiễm hơn so với các phương pháp truyền thống

- Ít tốn nhân công, vốn, đất đai và năng lượng

- Khả năng khử mùi cao, xử lý dễ dàng nhiều chất ô nhiễm, độc hại

- Thời gian xử lý nhanh, chất lượng nước sau khi xử lý ổn định

- chi phí vận hành thấp

- ứng dụng tự động hóa hoàn toàn trong điều khiển, vận hành và quản lý…

3 Các loại công nghệ nano hiện nay.

a Công nghệ lọc nước Nano, dạng màng Nano U.S.A

+ Là công nghệ dùng màng lọc, có khe lọc kích thước 1nm, sử dụng màng lọc có khe hở nhỏ, có khả năng dễ dàng loại bỏ tới 100% vi khuẩn, vi rút, ion kim loại, tỷ lệ loại bỏ đạt khoảng 40, 50% hoặc 90%

+ Ưu điểm: áp lực thẩm thấu thấp hơn nhiều so với màng R/O, tiết kiệm năng lượng hơn

3 Các loại công nghệ nano hiện nay.

*Công nghệ Lọc nước sử dụng phân tửBạc

- Sử dụng phân tử bạc:Ag+ làm nhân tốdiệt vi khuẩn

- Cơ chế: Các phân tử nano bạc được kếthợp trong các lõi than hoạt tính, hoặc cáclõi lọc có kết hợp với các vật liệu hấp phụkhác

Nhược điểm:

- Gây ra trạng thái kim loại nặng (Ag+), cóhại cho cơ thể con người

- Khả năng làm mềm nước kém

3 Các loại công nghệ nano hiện nay.

*Công nghệ lọc nước kiểu nano ceramic( gốm nano)

+ Vật liệu chính để sản xuất ra gốm nano là vật liệu diatomite

+ Đặc tính: tỉ lệ các lỗ xốp rỗng trên diện tích rất lớn, giúp có khả năng lọc nước (nhỏ hơn kích thước vi khuẩn) với tốc độ dòng chảy cao

1.Khoa học –công nghệ Malt và bia.Trường đại học bách

khoa.GS.TS.Nguyễn Thị Hiền,PGS.TS.Lê Thanh Mai.Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật

2.Cơ sở hoá học và kỹ thuật xử lý nước.Lê Văn Cát.Nhà xuất bản thanh niên Hà Nội 1999

3.Xử Lý nước tập 1.NXB xây dựng

phap-xu-ly-nuoc-cap-lo-hoi.htm

4.http://www.thuongmaicongnghiep.com/view/1443_phuong-5.Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp.Nguyễn Thị Thu

Thủy.NXB khoa học và kỹ thuật

Cám ơn thầy và các bạn đã

quan tâm và theo dõi !