Bài tập lớn môn CNXLNT nhóm 1 thứ 6 tiết 7 (1)

Một số vấn đề môi trường nước thải có liên quana Quy trình sản xuất bia: Sơ đồ quy trình sản xuất bia - Nghiền nguyên liệu + Nghiền Malt: tạo điều kiện thuận lợi cho sự biến đổi lý, sinh

BỘ NÔNG NGHIỆP & PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

KHOA MÔI TRƯỜNG

BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia NHÓM 1:

I Tổng quan

1 Tình hình phát triển của lĩnh vực nghiên cứu

Ở Việt Nam, trong dòng thức uống có cồn thì bia được tiêu thụ nhiều nhất,chiếm khoảng 89% tổng doanh thu và 97% về khối lượng So với các nước trongkhu vực như Thái Lan, Singapore

Việt Nam có GDP bình quân đầu người thấp hơn nhiều nhưng mức tiêu thụ bialại cao hơn Năm 2011, Việt Nam tiêu thụ 2,6 tỷ lít, Thái Lan: 1,8 tỷ lít, Singapore:

108 triệu lít

Có cầu thì có cung, người tiêu dùng thỏa mãn, doanh nghiệp bán được hàng vàphát triển sản xuất, nhà nước thu thuế Thế nhưng uống bia rượu nhiều gây tác hạinhiều mặt trong đời sống xã hội: sức khỏe, an ninh trật tự, an toàn giao thông, hạnhphúc gia đình…

Theo khảo sát của Vinaresearch (được tiến hành trong tháng 3/2012) về thóiquen uống bia ở Việt Nam, có 63,5% nam uống bia, gần gấp đôi nữ Độ tuổi từ 25-

34 có tỷ lệ uống nhiều nhất (48,6%), kế đến là tuổi từ 20-24 (34,9%), từ 35 tuổi trởlên (11,6%), uống ít bia là độ tuổi 18-19 (4,8%)

Hơn 38,3% những người tham gia khảo sát thuộc các nhóm tuổi khác nhau cóuống bia và mức độ trung bình 2,27 lần/tuần Tính chung có 5,1% xác nhận là ngàynào cũng uống bia, ít hơn một chút cũng đến 4 đến 5 lần/tuần (10,4%), dãn ra từ 2đến 3 lần/tuần (40,5%) và thành phần ít đụng đến bia thì cũng có từ 2 đến 3 lầntháng (44,1%)

Người Hà Nội thường xuyên uống bia nhất, với hơn 50% người tham gia khảosát uống bia 2-3 lần tuần và tỷ lệ uống bia cũng cao hơn các tỉnh thành khác Tại

TP HCM tần suất uống bia thấp hơn nhưng có hơn 50% trả lời thường xuyên uống3-4 lần/tháng Tuy vậy, không có sự khác biệt rõ về mức độ thường xuyên uốngbia ở các địa phương khác nhau Tần suất uống bia phân theo nhóm tuổi và khuvực được thể hiện trong (BĐ 2 và 3)

Kinh tế phát triển, đời sống khấm khá và dân số trẻ là điều kiện để phát triểnngành rượu bia Theo Quyết định số 2435/QĐ-BCT, ngày 21/5/2009 của Bộ Côngthương phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành rượu bia - nước giải khát Việt Namđến 2015, tầm nhìn đến 2025 thì đến 2010 sản xuất đạt 2,5 tỷ lít bia, 80 triệu lítrượu công nghiệp Đến 2015 sản xuất đạt 4 tỷ lít bia, 188 triệu lít rượu côngnghiệp, đến 2025 sản lượng bia 6 tỷ lít và 440 triệu lít rượu (Bảng 1, BĐ 4).

Mười năm qua, thị trường bia Việt Nam tăng trưởng mạnh hằng năm (từ 9đến 11%), dự báo từ 2012 đến 2015 mức tăng trưởng lên đến 15% Năm 2001, sảnlượng bia Việt Nam là 817 triệu lít, đứng thứ 29 trên thế giới, đến năm 2011 đạt2.780 triệu lít, vươn lên vị trí thứ 13 Trong khu vực châu Á, thị trường bia ViệtNam năm 2004 xếp vị trí thứ 8, hiện nay đứng thứ 3 chỉ sau Trung Quốc, NhậtBản

Dự báo năm 2020, Việt Nam sẽ tiêu thụ khoảng 4 đến 4,4 tỷ lít bia, bìnhquân 45 đến 47 lít/người/năm, các nhà đầu tư sản xuất bia vẫn đang tăng tốc để đápứng nhu cầu thị trường Hiện nay bình quân đầu người uống 30 lít bia/năm, các nhàđầu tư kỳ vọng con số này sẽ tăng lên 60 đến 70 lít bia/năm trong thời gian tới

Việt Nam có hơn 400 nhà máy bia Những tỉnh, thành phố tập trung nănglực sản xuất bia là TP HCM chiếm 23,2% tổng năng lực sản xuất; TP Hà Nội:13,44%; TP Hải Phòng: 7,47%; Hà Tây: 6,1%; Tiền Giang: 3,79% (TheoEuromonitor)

Các nhà máy bia được xây dựng từ lâu và có thương hiệu nổi tiếng nhưHalico và Sabeco có các sản nhãn hàng được dân địa phương ưu tiên chọn lựa nhưBia Hà Nội là sự lựa chọn hàng đầu của người Hà Nội (87,8%) và bia 333 là loạibia được uống nhiều nhất tại TP HCM (92,4%) Còn Heineken, một nhãn hàngđược lựa chọn phổ biến trên khắp các tỉnh thành (Bảng 2, BĐ 5)

Lượng tiêu thụ bia càng lớn thì sản xuất bia càng phát triển Sản xuất phát triển đikèm theo nó các ảnh hưởng tới môi trường ngày càng gia tăng do chất thải từ sảnxuất bia thải ra ngoài môi trường càng nhiều.

2 Một số vấn đề môi trường nước thải có liên quan

a) Quy trình sản xuất bia:

Sơ đồ quy trình sản xuất bia

- Nghiền nguyên liệu

+ Nghiền Malt: tạo điều kiện thuận lợi cho sự biến đổi lý, sinh hóa trong

quá trình đường hóa, nhằm thu được chất hòa tan cao nhất Malt được nghiền nhỏtheo tỷ lệ vỏ chấu: 20 – 25%, tấm: 45 – 55%, bột: 20 – 30%

+ Nghiền gạo: nhằm đưa nguyên liệu ở dạng hạt về dạng bột để dễ dàng

thấm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn chế biến sau này Gạo lànguyên liệu mà tinh bột của chúng khi được hồ hóa, chưa được tác động bởi cácenzyme Cấu trúc tinh bột của chúng rất cứng, ở trạng thái như vậy chúng rất khó

bị thủy phân, do đó gạo phải được nghiền càng nhỏ càng tốt, nhằm tách triệt đểđược các chất tan trong tinh bột.

Malt và gạo được đưa đến bộ phận nghiền nguyên liệu thành mảnh nhỏ, sau

đó được chuyển đến nồi nấu để tạo điều kiện cho quá trình chuyển hóa nguyên liệu

và trích ly tối đa các chất hòa tan trong nguyên liệu Sử dụng các thiết bị nghiềnkhô, máy nghiền búa (nghiền gạo), máy nghiền trục (nghiền malt)

- Nấu

+ Hồ hóa và đường hóa

Nguyên liệu sau khi say nghiền được chuyển vào thiết bị hồ hóa (nồi nấucháo) và đường hóa (nồi nấu malt) bằng cách điều chỉnh hỗn hợp ở các nhiệt độkhác nhau nhờ hệ enzyme thích hợp chuyển hóa các chất không hòa tan (tinh bột)thành các chất hòa tan trong dung dịch (đường glucose, maltose, các acid amin).Sau đó được đưa qua nồi lọc để tách dịch đường và các chất hòa tan ra khỏi bã bia

* Hồ hóa: mục đích làm trương nở hoàn toàn nguyên liệu lên mới tối đa Ở

860C sau thời gian 30 phút tinh bột xem như trương nở hoàn toàn, độ nhớt cao,khuấy đảo chậm, dễ bén nồi nếu không có một lượng malt nhỏ cùng nấu Tinh bột

đã hồ hóa thủy phân dễ dàng hơn tinh bột chưa hồ hóa

* Đường hóa: là giai đoạn quan trọng nhất quyết định hiệu suất nấu.

Nguyên liệu qua qua giai đoạn hồ hóa – đường hóa với mục đích chuyển tinh bột

từ dạng không hòa tan sang dạng hòa tan, sau đó được đưa vào quá trình đườnghóa cùng với malt, ở đây dưới tác dụng của hệ enzyme trong malt trong điều kiệnnhiệt độ nhất định và môi trường thích hợp, các enzyme hoạt động cắt các chất caophân tử thành các chất thấp phân tử

+ Lọc dịch đường: Sau khi kết thúc quá trình đường hóa, toàn bộ khối dịch

được chuyển sang nồi lọc nhằm mục đích tách dịch đường ra khỏi bã Khi bơm hếtmalt sang thì tắt M11, M10, SV14, M11 và bấm nút thuận nút nâng ở tủ điện Đểlắng 20 phút thì bắt đầu lọc dịch đường, mở van xả đáy và cho một ít nước ở đáynồi lọc ra ngoài và đóng lại Lọc hết dịch đầu thì tiến hành rửa bã Bã được rửa lại

bằng nước 800 C cho đến khi nồng độ trong bã hèm chỉ còn 0,5% Lượng bã nàyđược sử dụng cho chăn nuôi, còn dịch đường được đưa sang nồi nấu hoa.

+ Đun sôi với hoa houblon

Dịch đường sau khi nấu với hoa houblon và đun sôi trong 60 – 90 phút Ởđây dịch được đun sôi với hoa houblon nhiệt độ hơn 1000 C, các chất đắng, tinhdầu thơm, polyphenol và các thành phần của hoa houblon được hòa tan vào dịchđường tạo cho bia có vị đắng, mùi thơm đặc trưng của hoa houblon và khả nănggiữ bọt cho bia Polyphenol của hoa khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽtác dụng với các protein cao phân tử tạo các phức chất dễ kết lắng làm tăng độtrong của dịch đường và ổn định thành phần sinh học của bia thành phẩm

Mục đích của quá trình nhằm ổn định thành phần của dịch đường, tạocho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon, vị đắng, gia tăng nồng

độ đường, độ axit, cường độ màu đồng thời quá trình đun hoa còn có tác dụngthanh trùng, tiêu diệt các vi sinh vật và các hệ enzyme còn lại trong dịchđường

+ Lắng xoáy

Dịch sau khi nấu được đưa qua nồi lắng xoáy để tách cặn hoa trước khi đưavào lên men Dịch đường trong được đưa qua thiết bị làm lạnh nhanh, mục đíchđưa dịch đường xuống nhiệt độ lên men thích hợp (8–90 C) đồng thời tránh sự xâmnhập của vi sinh vật vào dịch đường dẫn đến bất lợi cho quá trình lên men Dịchđường được bổ sung oxy đến mức độ cần thiết và với lượng men giống thích hợpđược đưa vào tank lên men, ở đây quá trình lên men chính xảy ra, dưới tác dụngcủa tế bào nấm men bia, dịch đường được chuyển hóa thành rượu, CO2 và các sảnphẩm phụ khác

Quá trình nấu sử dụng nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt năng và điện năng choviệc vận hành các thiết bị, hơi nước phục vụ mục đích gia nhiệt và đun sôi

Quá trình nấu sử dụng nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt năng và điện năngcho việc vận hành các thiết bị, hơi nước phục vụ mục đích gia nhiệt và đun sôi

- Lên men

+ Lên men chính: Là giai đoạn đặc trưng bằng tôc độ lên men cao, có sự

thay đổi nhanh chóng thành phần hóa học dịch lên men, tạo nhiều rượu và CO2.Nhiệt độ của men lên cao hơn khi lên men phụ Tùy thuộc phương pháp lên men,nhiệt độ lên trong khoảng 10-250C Sản phẩm của quá trình là bia non

Quá trình lên men chính chia làm 3 giai đoạn:

* Giai đoạn đầu: tạo bọt trắng và mịn xung quanh bề mặt dịch lên

men, là giai đoạn nấm men nảy chồi, hàm lượng chất hoà tan giảm khoảng 0.2 đến0.5% mỗi ngày đêm, nhiệt độ tăng khoảng 0.50C, độ Balling khoảng 6.8-7.6%, giaiđoạn này kéo dài từ 1 đến 1,5 ngày

*Giai đoạn thứ hai (giai đoạn tạo bọt thấp): có rất nhiều bọt tắng đặc,

tốc độ giảm các chất trích ly khoảng 1.5 đến 1% mỗi ngày đêm và nhiệt độ tăng 1đến 1.50C, độ Balling trung bình khoảng 5-6.5% Thời kỳ này kéo dài từ 2 đến 3ngày

*Giai đoạn thứ ba (giai đoạn tạo bọt) quá trình lên men xảy ra mạnh

mẽ nhất, tốc độ tiêu hao cơ chất từ 1-1.5% ngày đêm, nhiệt độ lên men tăng nhanh,phải thường xuyên theo dõi và khống chế ở mức nhiệt độ 0.3% Mức độ bão hàoCO2 trong bia phụ thuộc vào ba yếu tố: nhiệt độ áp suất, thời gian Nhiệt độ: nhiệt

độ càng thấp khả năng hoà tan CO2 càng cao

+ Lên men phụ: Chủ yếu là ổn định bia, bão hòa CO2, tạo hương vị ngoncho bia Giai đoạn này được tiến hành ở nhiệt độ 0-50C, tốc độ lên men và sự thayđổi thành phần hóa học không cao như trong lên men kín Tiến hành trong thiết bịkín

Đối với bia hơi, thời gian lên men phụ khoảng 11-14 ngày Đối với bia chai,thời gian lên men phụ khoảng 15-21 ngày Thời gian này không cố định cho tất cảcác loại bia hoặc đối với tất cả các nhà máy tuỳ theo loại bia hay loại nhà máy, màngười ta quy định thời gian lên men phụ dài hay ngắn khác nhau

Trong quá trình lên men phụ, tuyệt đối không cho oxy xâm nhập vào thùnglên men Nếu hàm lượng oxy có trong dịch lên men bia 1mg/l thì đã bắt đầu gâyảnh hưởng tới quá trình oxy hoá có hại cho vụ của bia Nếu trong dịch lên men biahàm lượng sắt và đồng ở mức 0.1-0.2mg/l sẽ tăng quá trình oxy hoá

- Hoàn thiện sản phẩm

+ Chiết chai: Trước khi chiết chai thường được bão hoà CO2 (nạp gas) CO2

được nạo vào ngay trước khi chai trong thùng phối trộn Với bia (00C) + CO2 (ápsuất=4-5kg/cm2) trong thời gian: 12-14h (lắc khoảng vài giờ) Sau đó qui trìnhchiết chai được tiến hành Mục đích: Dễ dàng vận chuyển bia đến nhiều nơi với sốlượng lớn mà vẫn đảm bảo chất lượng, hương vị đặc trưng của bia và các chỉ tiêucảm quan khác

* Nguyên tắc: Bia được chiết trong hệ thống kín theo nguyên tắc đẳng áp.

Bia được chứa trong hệ thống kín, để tránh sự tiếp xúc của bia với không khí, tránhcác phản ứng oxy hoá- khử làm đục và hư bia Bia được chứa trong điều kiện đẳng

áp CO2, nếu trong điều kiện ngược lại bia bị xáo trộn, tạo ra nhiều bọt tràn ra ngoàigây lãng phí bia, tổn thất CO2 gây trở ngại cho bia đưa vào đúng định mức trongchai Tiến hành chiết: Quá trình chiết chai được tiến hành áp suất dư của khí CO2

và nhiệt độ từ 0-10C, hạn chế sự tiếp xúc giữa bia và không khí càng nhiều càngtốt Tránh rót bia đầy quá sẽ vỡ chai, hoặc bị bật nắp chai khi thanh trùng Máydùng để chiết chai vào chai có bộ phận quan trọng nhất là vòi chiết Vòi chiết cócấu tạo gồm 2 bộ phận chính Xilanh ở phía ngoài và pittong phía trong Phầnxilanh được kết thúc ở dưới bằng một miéng lọc bằng cao su, khi chai đẩy lên númcao su sẽ ôm chặt lấy cổ chai Pittong là một hình trụ rỗng dài, phía cuối kết thúcbằng 1 xupap (pittong chuyển động dọc lên hoặc xuống theo xilanh nhờ lực nénkhí) khi làm việc đẩy xuống cắm vào chai

+ Thanh trùng: Bia sau khi đóng chai hoặc hộp phải thanh trùng Mục đích

của quá trình là diệt các tế bào men cũng như các vi sinh vật trong chai, lon đảmbảo thời gian qui định Yêu cầu: Bia hấp xong phải có độ hấp tốt, chai bia phải kín

và bóng

* Nguyên lý: dùng nhiệt (>620C) thời gian giữ nhiệt tối đa là 15 phút kếthợp với chất nhựa trong hoa bia và độ pH thấp trong bia để diệt hết các vi sinh vật

và chất men còn sót lại trong bia khi lọc và chiết

Tiến hành thanh trùng: Bia từa máy giập nút chai được đưa đi qua bộ phậnvòi phun, làm sạch bia dính trên chai rồi đem đi thanh trùng

*Chế độ thanh trùng bia được diễn ra 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Nâng nhiệt độ lêrn 550C và giữ nhiệt độ này trong vòng 10 phút

- Giai đoạn 2: Nâng nhiệt độ lên 650C và giữ trong vòng 10 phút

- Giai đoạn 3: Nâng nhiệt độ lên 780C giữ trong vòng 30 phút, ở giai đoạn này vơinhiệt độ 780C thì hầu hết các vi sinh vật bị tiêu diệt, số còn lại sẽ bị yếu đi, không

có khả năng sinh sản và phát triển

- Đóng chai, lon, keg và thanh trùng

Chai bia rỗng sau khi được thu hồi về sẽ đi qua máy súc rửa và diệt khuẩn.Trong giai đoạn súc rửa, người ta dùng xút NaOH để phân giải và tẩy sạch các chấtbẩn bám trên chai, đồng thời phân giải keo dán của nhãn chai để bóc tách nhãn ra.Sau khi rửa và diệt khuẩn bằng xút, chai sẽ được súc rửa nhiều lần bằng dòng nước

áp lực cao

Chai bia được tái sử dụng nhiều lần, do đó trước khi rót bia vào chai, cầnphải kiểm tra chai kỹ lưỡng Những chai vỡ, nứt, xước nhiều… sẽ bị loại ra khỏidây chuyền

Lon rỗng sau khi được nhà sản xuất lon kiểm tra bên trong và bên ngoài sẽđược giao đến nhà máy bia trong tình trạng được bao bọc kín khí Tại đây, sau khithiết bị kiểm tra tự động kiểm tra mặt trong của từng lon, một dòng nước áp lựccao sẽ được sử dụng để súc rửa lon Ngay sau khi súc rửa xong, lon rỗng sẽ đượcchiết bia vào

Quy trình đóng lon được thực hiện bằng cách thay thế phần không khí tronglon bằng khí CO2 với áp suất tương đối Việc tạo ra áp suất bằng khí CO2 như vậy

có tác dụng giúp bia không bị nổi bọt và giúp loại bỏ phần khí oxy nằm trong lonvốn là tác nhân gây oxy hóa, làm giảm chất lượng bia

Khi nhiệt độ thay đổi, dung dịch bia sẽ nở ra, áp suất bên trong lon sẽ tănglên Do đó, khi chiết rót, phần phía trên của lon luôn được chừa lại một khoảngtrống chứa không khí Khi công việc chiết rót vừa kết thúc, người ta kích thích bềmặt nước bia để làm sinh ra bọt, bọt này sẽ giúp đuổi khí oxy (không khí) còn lạitrong lon ra bên ngoài, ngay khi đó, nắp lon sẽ được đóng lại

Lon bia đã được chiết bia xong sẽ có nhiệt độ rất thấp, không thể đưa vào thùngcarton ngay mà phải qua công đoạn dùng nước ấm để đưa nhiệt độ lon bia trở vềbình thường Sau đó lon sẽ đi qua công đoạn đóng thùng carton

Mặt trong của lon được tráng 1 lớp keo epoxy, nhờ lớp này mà dung dịch biatrong lon và chất liệu làm lon hoàn toàn được ngăn cách với nhau Keo epoxy này

là loại vật liệu hoàn toàn không gây ra bất kỳ tác động gì đến chất lượng bia

b) Các hạng mục phát sinh chất thải:

Ngành công nghiệp sản xuất bia cũng như các ngành công nghiệp khác đều có sựphát sinh chất thải trong quá trình sản xuất và ảnh hưởng đến môi trường cụ thể làchất thải rắn, khí thải và đặc biệt là nước thải sản xuất Cụ thể như sau:

 Về nước thải:

Bia chứa chủ yếu là nước (>90%), còn lại là cồn (3 – 6%), CO2 và các hóachất hòa tan khác Vì vậy sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòihỏi tiêu tốn rất nhiều nước do đó sẽ thải ra môi trường một lượng rất lớn nước thải.Nước thải của nhà máy bia thường ở những công đoạn sau:

 Nấu–đường hóa: Nước thải của các công đoạn này giàu các chấthydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnhhạt và bột, các cục vón… cùng với xác hoa, một ít tanin, các chất đắng, chấtmàu

 Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nước thải của công đoạn này rấtgiàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với biacặn

 Giai đoạn thành phẩm: Lọc, bão hòa CO2, chiết bock, đóng chai, hấp chai.Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ra ngoài…

 Nước làm nguội, nước ngưng tụ Loại nước này không thuộc loại nước gây ônhiễm nên có thể xử lý sơ bộ và tái sử dụng lại

 Nước vệ sinh thiết bị như rửa thùng nấu, rửa bể chứa, rửa sàn nhà sản xuất.Loại nước này chứa nhiều chất hữu cơ, cần phải được tiến hành xử lý để làmsạch môi trường và tái sử dụng lại

 Nước vệ sinh và các thiết bị lên men, thùng chứa đường ống, sàn nhà lênmen Loại nước thải này chứa nhiều xác nấm men, xác nấm men rất dễ tựphân hủy, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng Loại nước này cần cóbiện pháp xử lý đặc biệt giảm nguy cơ ô nhiễm

 Nước rửa chai đựng bia Loại nước thải này cũng gây ô nhiễm nghiêm trọng,nước này không chỉ chứa các chất hữu cơ mà còn chứa rất nhiều các hợpchất màu từ mực in nhãn, kim loại (đặc biệt là Zn và Cu)

 Khí thải

Hơi phát sinh từ quá trình nấu, hơi khí nén bì rò rỉ, bụi từ quá trình chuẩn bịnguyên liệu

Nguồn bụi phát sinh chủ yếu trong nhà máy bao gồm trong quá trình chuẩn

bị nguyên liệu, quá trình tiếp liệu, quá trình xay malt, quá trình nghiền gạo… Tuynhiên tải lượng bụi ở đây rất khó ước tính phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như loạinguyên liệu, độ ẩm của nguyên liệu, tình trạng/tính năng của thiết bị máy móc…

 Tác nhân nhiệt

Nhiệt tỏa từ lị nấu, lị hơi (nguồn nhiệt rất nặng) và từ hệ thống làm lạnh(nguồn nhiệt lạnh) và tiếng ồn do thiết bị sản xuất (máy bơm, máy lạnh, băngchuyền…) ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của công nhân và mơi trường xungquanh

 Chất thải rắn

Chất thải được phát sinh chủ yếu từ công đoạn: lọc dịch đường, tách bã, lênmen chính – phụ, bao gồm bã thải lúa mạch – gạo, xỉ lò nấu, bã men bia, ngoài racòn có chất thải rắn sinh hoạt từ văn phòng và bếp ăn

 Tiếng ồn, độ rung

Chủ yếu được phát sinh từ quá trình hoạt động của các máy móc thiết bị nhưmáy nghiền, máy đóng chai, thiết bị làm lạnh, băng chuyền

c) Các đặc trưng nước thải nhà máy sản xuất bia:

Nước thải trong nhà máy bia là lượng nước thải rất lớn chứa nhiều chất hữu cơ(tinh bột, xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho, nitơ ), dễ gây rahiện tượng phú dưỡng, có pH cao, nhiệt độ cao Ngoài ra trong nước thải bia cònchứa nhiều cồn gây ảnh hưởng đến vi sinh vật

 Nước thải nhà máy bia có thể chia làm 2 loại:

 Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp bao gồm:

+ Nước rửa chai công đoạn cuối

+ Nước xả từ hệ thống xử lí nước cấp

+ Nước làm mát máy và nước rửa sàn vệ sinh nhà máy

 Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao bao gồm:

+ Nước thải từ công đoạn nấu

+ Nước thải từ công đoạn lên men và lọc bia

+ Nước thải từ công đoạn chiết chai.

Lưu lượng và đặc tính dòng nước thải trong công nghệ sản xuất bia còn biếnđổi theo quy mô, sản lượng và mùa sản xuất Tại Việt Nam, để sản xuất 1.000 lítbia, sẽ thải ra khoảng 2 kg chất rắn lơ lửng, 10 kg BOD5, pH dao động trongkhoảng 5,8 - 8 Cá biệt, tại một số địa phương, hàm lượng chất ô nhiễm ở mức cao:BOD5 1700- 2700mg/l; COD 3500-4000mg/l, SS 250-350mg/l, PO43- 20-40mg/l,N-NH3 12-15mg/l Ngoài ra, trong bã bia còn chứa một lượng lớn chất hữu cơ, khilẫn vào nước thải sẽ gây ra ô nhiễm ở mức độ cao

Bảng 1: Tính chất nước thải nghành sản xuất bia.

(Nguồn: Trung tâm sản xuất sạch hơn, Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn trong ngành sản xuất bia, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường, Trường ĐHBK Hà Nội)

Như vậy, chúng ta có thể thấy, nguy cơ ô nhiễm môi trường do nước thải của nhàmáy bia là rất lớn vì vậy việc thiết kế hệ thống xử lí nguồn gây ô nhiễm này là hếtsức cần thiết.

3 Các công nghệ xử lý hiện đang được áp dụng:

a) Nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi:

Nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi thuộc tổng công ty Sabeco, tọa lạc tại KCNTây Bắc Củ Chi, có công suất sản xuất đến tháng 12/2008 là 180 triệu lít bia/năm

Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy được xây dựng với lưu lượng thiết kếđáp ứng xử lý nước thải cho nhà máy trong cả ba giai đoạn sản xuất: Qtb = 4500

m3/ngày Hiện tại, lưu lượng nước thải của nhà máy vào tháng 2/2009 là2800m3/ngày Nước thải sau xử lý đạt loại A , TCVN 5945 – 2005

Bảng3.1: Thông số nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi.

ST T

Chất ô nhiễm Đơn vị

Nồng độ trung bình

 Dây chuyền xử lý

Hình 3.5: Dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi.

b) Nhà máy bia Sabmiller

Nhà máy bia Sabmiller tọa lạc tại lô A, khu công nghiệp Mỹ Phước 2, huyệnBến Cát, tỉnh Bình Dương Nhà máy có tổng diện tích khuôn viên là 398.475m²,trong đó phần diện tích đất sử dụng khoảng 80.000m2, diện tích khu xử lý nướcthải: 2000m2

Hệ thống xử lý nước thải được đưa vào hoạt động vào tháng 1/2007 với lưulượng thiết kế: 2400m3/ngày, nguồn thải đạt loại A, TCVN 5945 – 2005

Thiết bị đốt khí

Nước thải

Hầm chứa

Máy lược rác Hầm trung hoà

Hệ thống giải nhiệt

Javen

Bảng 3.2: Thông số nước thải nhà máy bia Sabmiller

 Dây chuyền xử lý:

Thiết bị lược rác tinh

Bể nén bùn

Thiết bị keo tụ bùn Máy ép bùn

Bùn dư

Polymer

Nước thải

Ngăn thu nước - h04

Ngăn thu nước - h03

Bể chứa nước sau xử lý

Nước sau xử lý đạt TCVN

Nước sau xử lý chưa đạt

Hồ cá

Hệ thống thoát nước mưa của khu công nghiệp

Hình 3.7: Mặt bằng khu xử lý nước thải nhà máy bia Sabmiller

c) Nhà máy bia Việt Nam (VBL)

Nhà máy bia Việt Nam hoạt động với công suất sản xuất là 150 triệu lít/năm

Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế hiện đại và xử lý cho cả nước thải sản xuất

và nước thải sinh hoạt

Lưu lượng nước thải hiện tại là 2600m3/ngày, nước thải sau xử lý đạt tiêuchuẩn loại B, TCVN 5945 – 2005 và được xả ra rạch Bàu Cát

Bảng 3.3: Thông số nước thải nhà máy bia Việt Nam.

STT Thông số Đơn vị Thông số nước thải

Hình 3.8: Dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia Việt Nam.

Hình 3.9: Nước thải nhà máy bia Việt

Nam

Hình 3.10: Nước thải nhà máy bia Việt

Nam sau khi xử lý

II Đối tượng nghiên cứu:

Công ty TNHH Sabmiller Việt Nam - Khu công nghiệp Mỹ Phước II – H.Bếncát – tỉnh Bình Dương – công suất 2400m3/ ngày đêm (năm 2011)

Địa chỉ: Lô A, KCN Mỹ Phước 2, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương

- Là tập đoàn sản xuất bia lớn đứng thứ 2 trên thế giới, nhãn hiệu bia: Zorock

Nước thải Lưới lọc thô

Hố bơm chìm Thiết bị lọc rác tinh

Bể UASB Aerotank Lắng ly tâm

Nước hồi lưu Nước hồi lưu

- 100% vốn đầu tư nước ngoài, trụ sở đặt tại Anh quốc.

- Sản phẩm chính: bia và nước giải khát từ malt không cồn Tổng công suấtsản phẩm là 675.250hl/năm (1hl = 1000 lit)

Thành phần, tính chất nước thải sản xuất bia:

- Lượng nước cấp cho 1000 lít bia: 4 - 8m3

- Nước thải tính từ sản xuất 1000 lit bia: 2,5 - 6 m3

- Tải trọng BOD5: 3 - 6kg/1000 lít bia

- Tỷ lệ BOD5/COD: 0.55 - 0.7

 Bảng đặc trưng nước thải của công ty Sabmiller

So sánh kết quả phân tích nước thải của công ty TNHH Sabmiller Việt Nam vớicột A - TCVN 24:2009/ BTNMT cho thấy các chỉ tiêu (BOD, COD, tổng P,Coliform,…) vượt tiêu chuẩn cho phép Cụ thể: BOD vượt 25,6 lần, COD vượt25,6 lần; tổng P vượt 6 lần; tổng N vượt 2,7 lần; Coliform vượt 5 lần

III Nội dung nghiên cứu:

1 Xây dựng quy trình công nghệ xử lý:

Công nghệ xử lý nước thải theo mô hình MBBR

 Sơ đồ khối của hệ thống xử lý nước thải theo mô hình MBBR:

 Sơ đồ chi tiết của hệ thống xử lý nươc thải theo mô hình MBBR:

2 Thuyết minh về mô hình:

a) Giới thiệu về mô hình MBBR

MBBR là từ viết tắt của cụm từ Moving Bed Biofilm Reactor, được mô tả mộtcách dễ hiểu là quá trình xử lý nhân tạo trong đó sử dụng các vật làm giá thể cho visinh dính bám vào để sinh trưởng và phát triển MBBR có thể được thiết kế chocác cơ sở mới để loại bỏ BOD/COD hoặc loại bỏ nitrogen từ các dòng nước thải.Hiện tại các nhà máy áp dụng công nghệ bùn hoạt tính có thể được nâng cấp để cóthể khử nitrogen và phosphorus hoặc BOD/COD ở lưu lượng lớn Các vi khuẩnnuôi cấy tiêu hóa các chất hữu cơ hòa tan, từng bước trưởng thành trong môitrường đó MBBR là một dạng của quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bởilớp màng sinh học (biofilm) Trong quá trình MBBR, lớp màng biofilm phát triểntrên giá thể lơ lửng trong lớp chất lửng của bể phản ứng Những giá thể này chuyểnđộng được trong chất lỏng là nhờ hệ thống sục khí cung cấp oxy cho nước thải.Công nghệ MBBR là công nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quátrình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và bể lọc sinh học Bể MBBR hoạt động giốngnhư quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí trong toàn bộ thể tích bể Đây là quátrình xử lý bằng lớp màng biofilm với sinh khối phát triển trên giá mang mà nhữnggiá mang này lại di chuyển tự do trong bể phản ứng và được giữ bên trong bể phảnứng được đặt ở cửa ra của bể Công nghệ MBBR là công nghệ mới nhất hiện naytrong lĩnh vực xử lý nước thải vì tiết kiệm được diện tích và hiệu quả xử lý cao.Vật liệu làm giá thể phải có tỷ trọng nhẹ hơn nước đảm bảo điều kiện lơ lửngđược Các giá thể này luôn chuyển động không ngừng trong toàn thể tích bể nhờ

các thiết bị thổi khí và cánh khuấy Mật độ vi sinh ngày càng gia tăng, hiệu quả xử

lý ngày càng cao Bể MBBR không cần quá trình tuần hoàn bùn giống như cácphương pháp xử lý bằng màng biofilm khác, vì vậy nó tạo điều kiện thuận lợi choquá trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính trong bể, bởi vì sinh khối ngàycàng được tạo ra trong quá trình xử lý

Bể MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể thiếu khí Trong bể hiếu khí sự chuyểnđộng của các giá thể được tạo thành do sự khuyếch tán của những bọt khí có kíchthước trung bình được từ máy thổi Trong khi đó ở bể thiếu khí thì quá trình nàyđược tạo ra bởi sự xáo trộn của các giá thể trong bể bằng cánh khuấy Hầu hết các

bể MBBR được thiết kế ở dạng hiếu khí có lớp lưới chắn ở cửa ra, ngày nay người

ta thường thiết kế lớp lưới chắn có dạng hình trụ đặt thẳng đứng hay nằm ngang

 Thuận lợi:

- Giảm chi phí hoạt động, tự động, dễ vận hành và bảo trì

- Đáp ứng nhiều mức độ công suất:

Công trình lớn từ 10000 m3/ngày – 150000 m3/ngàyCông trình nhỏ từ 40 m3/ngày – 600 m3/ngày

- Có thể hoạt động ở nhiệt độ môi trường hạ thấp (gần 50C)

- Vật liệu làm giá thể: bền, nhỏ gọn, dễ sử dụng

- Cách vận hành đơn giản, gần giống như quá trình bùn hoạt tính thôngthường

- Dễ dàng nâng cấp, thích hợp cho việc cải tạo hệ thống cũ

- Nâng cao hiệu quả xử lý dinh dưỡng (N, P)

- Ổn định theo biến tải

- Phát sinh bùn ít

- Hiệu quả xử lý cao

 Hạn chế:

- Còn khá mới mẻ tại Việt Nam, đòi hỏi người vận hành phải có kinh nghiệm

- Có thể xảy ra quá trình nổi bùn phía sau hệ MBBR theo chu kỳ thay màngsinh học dẫn đến hiệu quả lắng giảm