Nghiên cứu, thiết kế cơ sở xử lý nước thải nhà máy bia Bình Định

Hiện nay mới chỉ có một vài cơ sở sản xuất lớn có hệ thống xử lý nớc thải nh : Nhà máy bia Việt Nam, bia Huda, bia Đông Nam á,…những hệ thống này đợc nhập công nghệ từ nớc ngoài nên có g

Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Céng hoµ x· héi chñ nghÜa ViÖt Nam ViÖn Khoa häc&C«ng nghÖ M«i trêng §éc lËp-Tù do-H¹nh phóc.

2.C¸c sè liÖu ban ®Çu : Theo sè liÖu thùc tÕ tõ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt cña c«ng ty

vµ c¸c tµi liªô cã liªn quan

3.Néi dung c¸c phÇn tÝnh to¸n :

- HiÖn tr¹ng m«i trêng nhµ m¸y

- §Ò xuÊt, thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n c¬ së xö lý níc th¶i cho nhµ m¸y

Lời cảm ơn

Sau một thời gian tìm hiểu, thu thập số liệu và tính toán, đợc

sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo - PGS.TS Đinh Văn Sâm

em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới các thầy cô giáo ViệnKH&CNMT - Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội đã dạy dỗ giúp đỡ

em trong suốt những năm học vừa qua Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS Đinh Văn Sâm - ngời thầy trực tiếp hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Tôi xin chân thành cảm ơn Nhà máy bia Đông Nam á, Nhà máy bia Bình Định đã giúp tôi thu thập số liệu và tìm hiểu công nghệ trong những ngày tôi thực tập tại đó.

Hà Nội 5/2003 Sinh viên

2

mục lục

Trang

Mở đầu ………

phần I Giới thiệu nhà máy bia Bình Định. I.1 Giới thiệu nhà máy bia Bình Định… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003 I.2 Công nghệ sản xuất bia của nhà máy… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003 I.2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia………

I.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia………

I.3 Hiện trạng môi trơng nhà máy bia… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003 I.3.1 Khí thải………

I.3.2 Chất thải rắn………

I.3.3 Nớc thải………

phần II Tổng quan về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia II.1 Các phơng pháp yếm khí………

II.1.1 Cơ chế quá trình xử lý yếm khí………

III.1.2 Một số phơng pháp xử lý yếm khí thông dụng………

II.2 Các phơng pháp hiếu khí………

II.2.1 Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí ………

II.2.2 Oxy hoá bằng cấp khí tự nhiên………

II.2.3 Oxy hoá bằng cấp khí cỡng bức………

II.3 Các phơng pháp xử lý bùn cặn II.4 Giới thiệu một số dây truyền công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia II.4.1 Sơ đồ xử lý nớc thải nhà máy bia Will GaunH………

II.4.2 Sơ đồ xử lý nớc thải nhà máy bia Bavaria ………

II.4.3 Sơ đồ xử lý nớc thải nhà máy bia đông Nam á………

phần III lựa chọn thiết kế III 2.2 Cơ sở lựa chọn dây truyền và thiết bị xử lý………

III.2.3 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị………

III.3 Tính toán thiết kế các thiết bị chính … tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003 III.3.1 Bể điều hoà………

III.3.2 Bể UASB………

III.3.3 Bể Aeroten………

III.3.4 Bể lắng đợt hai………

III.3.5 Bể lên men tiêu huỷ bùn………

III.4 Tính toán các thiết bị phụ… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003 III.4.1 Bố trí mặt bằng cơ sở xử lý………

III.4.2 Bố trí cao trình cơ sở xử lý………

III.4.3 Tính toán máy nén, cụm bơm………

IV Dự toán kinh phí xây dựngvà chi phí xử lý ………

IV.1 Dự toán kinh phí xây dựng… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003 IV.2 Tính chi phí thiết bị … tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003… tháng… năm 2003

IV.4 Dù tÝnh gi¸ thµnh xö lý … th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003… th¸ng… n¨m 2003

KÕt luËn………

4

Mở đầu

Bia đợc sản xuất lâu đời trên thế giới và loại nớc giải khát rất thông dụngtrong đời sống hằng ngày của con ngời Bia mang hơng vị đặc trng riêng, làloại nớc uống mát bổ Khi dợc sử dụng đúng mức, bia tạo sự sảng khoái vàtăng cờng sức lực cho cơ thể

Bia không những chứa các thành phần có giá trị dinh dỡng cao mà còn có tácdụng giải khát rất hữu hiệu do có chứa CO2 bão hoà Nhờ u điểm này, bia đợc

sử dụng ở khắp nơi trên thế giới với sản lợng ngày càng tăng

Trên thế giới từ những năm 1990 đến nay sản lợng bia tăng hơn 20%, năm

1993 sản lợng bia đạt khoảng 116468 triệu lít, đến năm 2000 sản lợng bia trênthế giới là 142780 triệu lít, trung bình mỗi năm tăng trên 3 tỷ lít bia Hiện naytrên thế giới có trên 30 nớc sản xuất bia với sản lợng trên 1 tỷ lít /năm, trong

đó Mĩ và CHLB Đức là hai nớc dẫn đầu với sản lợng trên 10 tỷ lít /năm

ở Việt Nam, bia là một trong những ngành công nghiệp có tốc độ tăng ởng cao

tr-Năm 1993 sản lợng bia cả nớc đạt trên 200 triệu lít/năm, năm1995 sản lợng

đạt trên 500 triệu lít/năm Đến năm 2000 sản lợng bia cả nớc đạt gần 800 triệulít

Cùng với các ngành công nghiệp khác, sự phát triển nhanh chóng về số lợng

và quy mô các doanh nghiệp sản xuất bia đã kéo theo những vấn đề về bảo vệ

và chống ô nhiễm môi trờng Trong quá trình hoạt động ngành sản xuất biacũng tạo ra lợng lớn các chất thải gây ô nhiễm môi trờng ở cả 3 dạng : khíthải, chất thải rắn và nớc thải Trong đó nguồn gây ô nhiễm chính và cần đợctập trung giải quyết là nớc thải Nguồn thải này nếu không đợc xử lý sẽ gây ônhiễm môi trờng nớc, đất, tác động đến nguồn nớc ngầm Ngoài ra còn gây ônhiễm thứ cấp tạo các khí gây mùi khó chịu, làm ô nhiễm không khí, ảnh h-ởng xấu đến sức khoẻ và đời sống cộng đồng

Vì vậy, ở nớc ta xử lý nớc thải của ngành sản xuất bia cũng là một vấn đề

đáng quan tâm Hiện nay mới chỉ có một vài cơ sở sản xuất lớn có hệ thống xử

lý nớc thải nh : Nhà máy bia Việt Nam, bia Huda, bia Đông Nam á,…những

hệ thống này đợc nhập công nghệ từ nớc ngoài nên có giá thành rất cao, đó làcha tính đến khả năng công nghệ không phù hợp Còn lại hầu hết các cơ sởsản xuất bia đều thải trực tiếp nớc thải vào hệ thống thoát nớc công cộng màkhông qua xử lý Hơn nữa các cơ sở này đều nằm trong thành phố, khu côngnghiệp hay xen lẫn với khu vực dân c

Để đáp ứng thực tế khách quan trên, việc nghiên cứu và thiết kế hệ thống khảthi về công nghệ cũng nh giá thành xử lý là vấn đề cần thiết và cấp bách hiệnnay

Với đề tài " Nghiên cứu, thiết kế cơ sở xử lý nớc thải cho nhà máy bia Bình

Định " chúng tôi mong muốn có thể đáp ứng đợc phần nào yêu cầu trên.

- Giíi thiÖu hiÖn tr¹ng m«i trêng nhµ m¸y bia.

- Tæng quan vÒ c«ng nghÖ xö lý níc th¶i nhµ m¸y bia

- Lùa chän, thiÕt kÕ c¬ së xö lý níc th¶i cho nhµ m¸y bia

- TÝnh kinh tÕ

- kÕt luËn

6

phần I : Giới thiệu nhà máy bia bình định

I.1 Giới thiệu nhà máy bia Bình Định.

Nhà máy bia Bình Định là nhà máy nằm trong khu công nghiệp Phú Tài, tinh

Bình Định, cách Quy Nhơn khoảng 12 km Nhà máy nằm trên đờng quốc lộ

1A với diện tích gần 2,5 ha, gần đờng thải chính của khu công nghiệp Phú Tài

Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy đợc thể hiện trong hình I.1.1 và I.1.2

* Phân bố năng suất của nhà máy.

Năng xuất của nhà máy đạt 25 triệu lít bia trên một năm Sản phẩm chính của

nhà máy gồm bia chai, bia lon và bia hơi

Thời vụ sản xuất trong năm của nhà máy đợc thể hiện trong biểu đồ I.2

Hình I.1.2 Biểu đồ phân bố năng suất của nhà máy trong năm.

Năng suất

(Triệu lít)

Thời gian (Tháng)

§ êng n íc th¶i

Nhµ kho

Khu hµnh chÝnh

Khu s¶n xuÊt

I.2 Công nghệ sản xuất bia của nhà máy.

I.2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia.

Thành phần chính của bia bao gồm: 80-90% là nớc, 2.5-6% cồn, 0.3-0.4%H2CO3 và 5-10% là các chất tan, trong các chất tan có 30% là gluxit, 8-10% làcác hợp chất chứa Nitơ, ngoài ra còn có các axit hữu cơ, chất khoáng và một

số vitamin

I.2.1.1 Nguyên liệu chính:

Nguyên liệu chính cho sản xuất bia bao gồm: Malt đại mạch, gạo tẻ,hoa houblon, nấm men và nớc Hiện nay ngoài gạo tẻ thì các nguyên liệu này

đều phải nhập ngoại

- Malt đại mạch: Là hạt đại mạch đợc nảy mầm trong điều kiện nhân tạo,trong quá trình nảy mầm, một lợng lớn các enzim hình thành và tích tụtrong đại mạch Các enzim này là tác nhân phân giải các hợp chất gluxit,prôtêin trong malt thành nguyên liệu mà nấm men có thể sử dụng để lênmen

- Gạo tẻ:

Để tận dụng lợng enzim amilaza có trong malt và để hạ giá thành sảnphẩm, gạo tẻ đợc dùng làm nguyên liệu thay thế, tỷ lệ gạo trong sản xuất biakhoảng 30%

- Nấm men:

Nấm men sử dụng trong công nghiệp sản xuất bia là loại nấm đơn bào thuộc chủng Saccharomyces Hiện nay nhà máy đang sử dụng loại nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces Carlsbergensis có độ thuần khiết cao, tỉ lệ chết < 7%

I.2.1.2 Nguyên liệu phụ

Ngoài các nguyên liệu chính, công nghệ sản xuất bia của nhà máy còn sử dụng các nguyên liệu phụ:

- Chất trợ lọc Diatomit nhằm nâng cao hiệu quả và rút ngắn thời gian trong quá trình lọc

10

- Xút, P3 + Reecon+ Disoree, Oxonia,… ợc sử dụng để vệ sinh trong thiết đ

bị chai, Keg

- Các tác nhân lạnh NH3, Glycol sử dụng trong máy nén

- Để sản xuất bia còn sử dụng các nhiên liệu và năng lợng:

- Nhiên liệu đợc sử dụng là dầu DO dùng để đốt lò hơi cung cấp cho quá trình sản xuất

- Điện để vận hành thiết bị, dùng cho sinh hoạt,…

I.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất bia.

Các công đoạn chính của công nghệ sản xuất bia đợc mô tả tóm tắt trong sơ đồ (Hình II.2)

Xoáy lốc

Làm lạnh

Lên men chính, phụ

Rửa, thanh trùng keg

Rửa chai Phụ gia

Hình II.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia

I.2.1.1 Các công đoạn chính.

1 Xay nguyên liệu

Gạo và malt qua cân tự động sau đó đợc nghiền nhỏ rồi chuyển sang nồinấu

2 Nấu, đờng hoá

Bột gạo sau khi xay song đợc trộn với nớc mềm và đa vào nồi nấu khuấy

đều, đun hỗn hợp lên khoảng 500C sau đó bổ xung khoảng 5% lợng maltnhằm cung cấp enzim phục vụ cho quá trình đòng hoá Nâng nhiệt độ lên 850Cdừng 10 phút rồi nâng nhiệt độ lên 1000C, đun sôi trong 25 phút để cháo chín.Toàn bộ lợng malt còn lại đợc trộn với nớc đa vào nồi nấu, lúc này cháo bênnồi cháo vừa chín, bơmm từ từ khối dịch cháo sang nồi malt, nhiệt độ trongnồi lúc này đạt 650C, giữ nhiệt độ này trong 60 phút Sau đó nâng nhiệt độ lên

760C, giữ nhiệt độ này trong 5 phút, đây là nhiệt độ tối u cho quá trình tạo radextrin Kết thúc quá trình này dịch đờng đợc bơm sang nồi lọc

3 Lọc dịch đờng

Mục đích quá trình này là lọc bã malt, tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếptục đa sang các quá trinh sau Quá trình lọc gồm 2 bớc :

- Lọc hỗn hợp dịch đờng thu nớc nha đầu

- Dùng nớc nóng rửa bã để thu nớc nha cuối

4 Nấu hoa

Sau khi lọc song, dịch đờng đợc đa sang nồi nấu với hoa houblon để tạo hơng

vị cho bia, nhiệt độ trong nồi nấu luôn giữ ở 1000C

5 Tách bã và làm lạnh dịch dờng

Dịch đờng sau khi nấu song đợc đa sang thiết bị xoáy lốc để tách bã hoa,

sau đó đợc làm lạnh tới 160C, bổ xung khí CO2 đã đợc khử trùng rồi đa sangthiết bị lên mem

6 Lên men chính, phụ

Đây là công đoạn quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia, quá trìnhlên mem nhờ tác dụng của mem giống để chuyển hoá đờng thành alcol etylic

và khí cacbonic

Quá trình lên mem gồm 2 giai đoạn :

- Lên mem chính : Diễn ra trong khoảng 7-8 ngày, kết thúc quá trình nàynhiệt độ hạ xuống còn 40C và thu hồi nấm mem

- Lên mem phụ : Quá trình này diễn ra chậm, thời gian từ 6-8 ngày, nhiệt độlên mem từ -2-40C

7 Lọc bia

C

6H

12O6

Bia đợc làm trong nhờ quá trình lọc trên máy lọc khung bản với chất trợlọc là bột diatomit.

8 Đóng gói

Bia thành phẩm của nhà máy sau khi đạt các chỉ tiêu đợc chuyển sangphân sởng đóng gói để chiết chai, lon, hay keg

I.2.1.2.Tiêu tốn nguyên liệu cho 1000 lit bia thành phẩm:

TT Tên nguyên, nhiên liệu Đặc tính Đơn vị tính Số lợng

I.3 Hiện trạng môi trờng nhà máy bia.

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

Các khí thải sinh ra từ khu vực lò hơi Trong nhà máy sử dụng dầu DO để

đốt nên các khí thải sinh ra từ lò đốt gồm SO2, NOx, CO2,… các khí này đợcpha loãng nhờ ống khói có độ cao khá lớn, ít gây ô nhiễm và ảnh hởng tới khuvực xung quanh

Các khí NH3, glycol có thể sinh ra khi hệ thống máy làm lạnh bị rò rỉ.Hơi nớc từ các đờng ống bị rò rỉ, trong các nồi nấu

I.3.2 Chất thải rắn

- Các bụi nguyên liệu từ khâu xay, nghiền đợc hút vào cyclon và tái sử dụng

đa vào nồi nấu

- Bã bia, bã hoa đợc thu gom và chứa ở các cyclon sau đó bán cho nhân dân

để nuôi cá và chăn nuôi gia súc

- Men bia đợc làm sạch và đợc đa vào bình chứa để sử dụng cho các lần sau.Men thải đợc ép khô và bán

14

- Chai vỡ, lon hỏng đợc bán để tái chế.

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

- Đối với các loại chất thải rắn sử dụng lại đợc nh rác sinh hoạt, bùn lạo vétcống rãnh, bùn hoạt tính từ khu xử lý nứơc đợc tập trung lại 1 chỗ trongkhu vực nhà máy, hàng ngày vận chuyển rác thải này đến bãi rác chungcủa thành phố

Sản phẩm Thanh trùng

Máy lạnh

Rửa

Nén CO

2

Gạo Malt Bụi tinh bột

N ớc cấp rửa sàn thiết bị

Phụ giaHơi

Bã hoaPhụ gia

N ớc làm lạnhGlycolLàm lạnh

Chai, lonHơi

Xút

Hơi

Nhiệt

N ớc nóngBia rơi vãi

Bã

CO

2thất thoát

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

I.3 3 Nớc thải.

Công nghệ sản xuất bia là công nghệ gián đoạn , lại phụ thuộc nhiều vàomùa vụ, thời tiết trong năm vì vậy lợng nớc thải của nhà máy bia nhìn chungdao động theo thời gian trong ngày, một trong những yếu tố biến động lu lợngnớc thải là thời điểm rửa nhà sởng, thiết bị sản xuất

Để thiết kế &xây dựng hệ thống xử lý nớc thải cần biết đợc chính xác lu lợng,

đặc tính của nớc thải để có biện pháp xử lý thích hợp cho tờng dòng thải Cóthể phân ra các luồng nớc thải nh sau :

- Dòng thải 1: Nớc do ngng tụ, nớc làm lạnh, dòng thải này thờng ít và ít gây

ô nhiễm nên có thể thải trực tiếp hoặc xử lý sơ bộ(làm thoáng để hạ nhiệt độ)

để tái sử dụng Đây là nguồn nớc tơng đối sạch chiếm khoảng 30% so với tổng

thải 2 : Nớc thải có chứa dầu mỡ do rửa các thiết bị máy móc cơ khí, dòngthảI này có lu lợng nhỏ có thể xử lứ bằng cách nhập về bể phân ly có kết cấu

đặc biệt để tách dầu Dòng thải này không cần xử lý nếu quá trình tách dầu

đảm bảo hàm lợng dầu có trong nớc thải nhỏ hơn TCCP

- Dòng thải 3 : Nớc dùng để rửa thiết bị nấu, lên men, thùng chứa, nớc thảinày chứa nhiều hydrôcacbon, xenluloza, pentoza, prôtêin, các chất khoáng, Dòng thải này chiếm một lợng lớn và là nguồn gây ô nhiễm chính cần phải xử

lý Dòng thải này còn bao gồm nớc thải từ quá trình vệ sinh, khử trùng thiết

bị, nớc rửa chai, keg chứa Nớc thải loại này có chứa các dung dịch khử trùng

nh H2O2, đặc biệt có độ pH cao do chứa dung dịch xút trong công đoạn rửachai

Nhìn chung nớc thải trong các công đoạn sản xuất có chứa nhiều các chất hữucơ với nồng độ cao các hợp chất hydratcacbon, prôtêin, axit hữu cơ, dung dịchxút NaOH, các chất tẩy rửa với nồng độ thấp

- Dòng thải 4 : Nớc thải sinh hoạt, nớc ma, nớc thải bộ phận xử lý nớcngầm Dòng thải này không lớn, nớc sinh hoạt đợc xử lý qua hệ thống bể

phốt Còn nớc ma thải trực tiếp qua đờng nớc ma có qua thanh chắn cát

Các nguồn thải của sản xuất bia và đặc trng 12.

Nguồn phát sinh Thàn phần nớc thải Đặc trng

- Rửa bao bì Bia, xút, nhãn chai PH cao, COD, BOD,SS

* Cân bằng nớc :

Định mức nớc cấp đối với nhà máy bia 8 m3 /1000 lít bia

Trong công nghệ sản xuất bia, nớc đợc dùng cho các công đoạn với tỷ lệ nh sau :

Nớc trong các công đoạn Tỷ lệ (%)

- Nớc trong sản phẩm bia (V1) 10

- Nớc sản xuất hơi (V2) 10

- Nớc làm lạnh (V3) 15

- Nớc rửa chai, rửa sàn, thiết bị (V4) 35

- Nớc dùng cho các mục đích khác (V5) 30

 Lợng nớc sử dụng trong các công đoạn :

V1 = 10%8 = 0,8 m3

V2 = 10%8 = 0,8 m3

V3 = 15%8 = 1,2 m3

V4 = 35%8 = 2,5 m3

V5 = 30%8 = 2,4 m3

Ta có thể phân loại lu lợng nớc nh sau :

Nớc đi vào sản phẩm Vsp

Nớc tuần hoàn Vth

Nớc thải Vthải

Nớc thất thoát Vtt

Lợng nớc tuần hoàn Vth chính là lợng nớc làm lạnh Vth = V3 = 1,2 m3

Lợng nớc đi vào sản phẩm bao gồm lợng nớc hoà trộn ban đầu và lợng nớc dùng để nấu, nếu bỏ qua thể tích hơi nớc ta có Vsp = V1 = 0,8 m3

Lợng nớc dùng để sản xuất bia dùng cho các công đoạn nấu, rửa chai hay than trùng, lợng nớc thải này chiếm khoảng 50% nớc dùng để sản xuất hơi còn lại

là thất thoát hay đi vào trong sản phẩm bia

Vtt = 0,50,8 = 0,4 m3

Ta có tổng lợng nớc cấp : Vcấp = Vsp + Vth + Vtt + Vthải

 Vthải = Vcấp - Vsp - Vth - Vtt

= 8 - 0,8 - 1,2 - 0,4 = 5,6 m3

Nh vậy định mức nớc thải là 5,6 m3 /1000lít bia

*Định mức nớc thải

18

Dựa vào biểu đồ phân bố năng suất của nhà máy ta có thể thấy trong nămtháng từ tháng 510 nhà máy sản xuất đạt 70% năng suất cả năm.

Sản lợng bia ntrong năm tháng hè này đạt 25.70% = 17,5 triệu lít

Sản lợng trong một tháng là : 17,5

5 = 3,5 triệu lít.

Giả sử trong 1 tháng nhà máy sản xuất 27 ngày liên tục

 Năng suất trong 1 ngày : 3.500.000

27 = 129.000 lít / ngày Với định mức nớc thải là 5,6 m3 / 1000l bia

 Định mức nớc thải trong ngày của nhà máy : 129.5,6 = 722,4 lấytròn 720 m3/ngày

Đặc tính nớc thải của nhà máy bia Bình Định

thải nhà máy bia.

Có nhiều phơng pháp xử lý nớc thải trong đó có 4 phơng pháp chính là[4]: Phơng pháp cơ học, hoá lý, hoá học và sinh học Việc áp dụng phơngpháp nào cho phù hợp tuỳ thuộc vào đặc tính của dòng thải, tính chất nớcthải và mức độ cần làm sạch

- Phơng pháp cơ học : Để loại các hạt lơ lửng ra khỏi nớc thải thờng sử dụngcác quá trình thuỷ cơ nh lọc qua song chắn, lới lọc, ly tâm, lắng và lọc

- Phơng pháp hoá lý : Là các quá trình đông, keo tụ, tuyển nổi, hấp thụ, trao

đổi ion,… ơng pháp này thờng đợc sử dụng để tắch những hạt rắn ở dạngPhkeo, các chất hoạt động bề mặt, kim loại nặng trong nớc hay để làm sạchtriệt để nớc thải sau khi xử lý sinh học

- Phơng pháp hoá học : Dùng các tác nhân hoá học để xử lý nớc thải bằngcác quá trình trung hoà, oxy hoá khử

- Phơng pháp sinh học : Phơng pháp này đợc sử dụng nhiều trong xử lý nớcthải, đặc biệt đối với nớc thải có chứa các chất hữu cơ

Đối với nhà máy bia Bình Định, do tính chất nớc thải nhà máy có tỉ lệBOD5/COD = 0,5 0,7, các chất hữu cơ chủ yếu ở dạng hoà tan nên phơngpháp thích hợp nhất là xử lý theo phơng pháp sinh học.

Theo quan điểm hiện đại nhất, cơ chế của quá trình oxy hoá sinh hoá làmsạch nớc thải bao gồm 3 giai đoạn [2]:

1 Di chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật

do khuếch tán đối lu và khuếch tán phân tử

2 Di chuyển chất từ bề mặt ngoài môi trờng tế bào qua màng bán thấmbằng khuếch tán do sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tếbào

3 Quá trình chuyển hoá các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinhnăng lợng và quá trình tổng hợp các chất mơi của tế bào với sự hấp thụnăng lợng

Các giai đoạn trên có quan hệ rất chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hoácác chất đóng vai trò chính trong quá trình xử lý nớc thải

Phơng pháp xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học dựa trên cở sở hoạt độngcủa Vi sinh vật phân huỷ các chất bẩn gây ô nhiễm có trong nớc thải Các visinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dỡng

và tạo năng lợng Trong quá trình dinh dỡng, chúng nhận các chất dinh dỡng

để xây dựng tế bào, sinh trởng và sinh sản nên sinh khối của chúng đợc tănglên Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxyhoá sinh hoá

Nh vậy nớc thải có thể đợc xử lý bằng phơng pháp sinh học sẽ đợc đặctrng bởi 2 chỉ tiêu BOD hay COD Để xử lý theo phơng pháp này nớc thải sảnxuất cần không chứa các chất độc, tạp chất, các muối kim loại nặng hay nồng

độ của chúng không đợc vợt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỉ số BOD/COD  0,5

Phơng pháp xử lý nớc thải bằng oxy hoá sinh hoá có thể chia ra làm 2loại chính :

- Xử lý yếm khí : Bể UASB, bể lọc yếm khí, bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, hồyếm khí, ổn định cặn trong môi trờng yếm khí(bể mêtan)

- Xử lý hiếu khí : Bể Aeroten, bể lọc sinh học, hoà hiếu khí, hồ oxy hoá, ổn

định cặn trong môi trờng hiếu khí

II.1 Các phơng pháp yếm khí.

II.1.1.Cơ chế quá trình phân huỷ yếm khí.

Quá trìnhnày thực hiện nhờ các chủng VSV kị khí bắt buộc và không bắtbuộc, quá trình này thích hợp cho nớc thải có hàm lợng chất hữu cơ lớn từ

3000  10.000mg/l Cơ chế phân giải yếm khí các chất hữu cơ bằng lên mensinh khí gồm 3 giai đoạn [12]

- Giai đoạn 1: Giai đoạn thuỷ phân

20

Dới tác dụng của enzim Hydroza do các VSV tiết ra, các hợp chất hữucơ phức tạp nh gluxit, lipit, protein… ợc phân giải thành các chất hữu cơ đơn đgiản, dễ tan trong nớc nh: đờng, peptit, glyxêrin, axit béo, axit amin…

- Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men các axit hữu cơ

Các sản phẩm trong quá trình thuỷ phân sẽ đợc phân giải yếm khí tiếptục tạo thành các axit hữu cơ có phân tử lợng nhỏ hơn nh : axit butynic, axitpropionic, axit axetic, axit foomic, … tiền đề của sự tạo thành khí mêtan

Ngoài ra sự lên men cũng tạo thành rợu, endehyt, các chất khí CO2, H2,NH3, H2S,…

Trong giai đoạn này COD, BOD giảm không đáng kể, tuy nhiên độ pHcủa môi trờng có thể giảm mạnh

- Giai đoạn 3: Giai đoạn sinh khí mêtan

Dới tác dụng của các vi khuẩn lên men mêtan, các axit hữu cơ bị phânhoá tạo thành CH4 sự tạo thành CH4 có thể theo 2 phơng thức:

+ Do decorboxyl hoá axit axetic:

động, tốc độ sinh khí tăng nhng khả năng cầm khí giảm Khi nhiệt độ dới

100C vi khuẩn tạo CH4 gần nh không hoạt động

- Hàm lợng chất khô: Nguyên liệu nạp cho quá trình cần có hàm lợng chất khô

7  10%

- Có đủ các chất dinh dỡng theo tỷ lệ COD:N:P = 350:5:1

- Tỉ số C/N: Tỉ số C/N tối u cho quá trình là (25  30)/1

- Độ pH: pH tối u cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6,57,5

Do lợng vi khuẩn tạo ra bao giờ cũng bị giảm trớc khi qua sát thống pHthay đổi, nên nếu không pH giảm thì cần ngừng nạp nguyên liệu, vì nếu tiêptục nạp nguyên liệu thì hàm lợng axit tăng lên có thể làm chất vi khuẩn tạoCH4

Ngoài ra còn phải kể đến ảnh hởng của dòng vi khuẩn, thời gian lu,dòng thải không chứa các hoá chất độc nh các hợp chất halogen, chất oxy hoámạnh đặc biệt là các kim loại nặng nh Cu, Ni, Zn,…

22

II.1.2.Một số phơng pháp xử lý yếm khí thông dụng :

1 Quá trình phân huỷ yếm khí trong bể UASB

Trng bể đồng thời xảy ra 2 quá trình : Lọc trong nớc thải qua tầng cặn lơ lửng

và lên mem yếm khí nớc thải Thiết bị này thờng sử dụng cho các loại nớc thải

có hàm lợng chất hẽu cơ cao( COD1500 mg/l, BOD51000 mg/l) Tuy vậyquá trình xử lý không triệt dể, nớc sau xử lý bằng phơng pháp này phải đớc xử

lý tiếp bằng các phơng pháp hiếu khí khác

Hình vẽ và cấu tạo của bể UASB đợc trình bày trong phần III.2.2

2 Quá trình trong bể tiêu huỷ yếm khí

Có 2 loại bể tiêu huỷ yếm khí (bể mêtan) đợc sử dụng chủ yếu là bể tiêuchuẩn và bể cao tải, ở bể cao tải khối bùn đợc hâm nóng và xáo trộn Thờigian lu đối với bể cao tải thờng từ 1520 ngày ở bể tiêu chuẩn khối bùnkhông đợc xáo trộn và hâm nóng, ở đây kết hợp đồng thời m2 quá trình lắng

và phân huỷ Thời gian lu của loại bể này tơng đối cao từ 3090 ngày

Phơng pháp này thích hợp với xử lý bùn cặn từ các quá trình xử lý sinh học

3 Bể lọc yếm khí

Khớ saỷn phaồm ra

Nửụực ra Vuứng nửụực

Vuứng phaõn huyỷ maùnh Buứn thoõ

Buứn ủaừ phaõn huyỷ Vuứng chửựa buứn

Nớc thải đi vào bể đợc phân phối đều theo diện tích đáy bể Dòng nớc từ dớilên tiếp xúc với khối bùn lơ lửng ở dới lớp lọc rồi tiếp xúc với khối hạt lọc có

vi khuẩn yếm khí dinh bám Chất hữu cơ hoà tan trong nớc thải đợc hấp thụ

và phân huỷ, bùn cặn đợc giữ lại trong khe rỗng lớp lọc, sau thời gian 23tháng xả bùn d một lần

Nớc đi qua lớp lọc đợc tách khí rồi chảy vào máng thu theo ống dẫn đa sang

xử lý hiếu khí

II.2.Các phơng pháp hiếu khí.

II.2.1 .Cơ chế quá trình phân huỷ hiếu khí.

Là quá trình sử dụng vi sinh vật để oxy hoá các hợp chất hữu cơ và vôcơ chuyển hoá sinh học đợc đồng thời chính các vi sinh vật sử dụng một phầnhữu cơ và năng lợng khai thác đợc từ quá trình oxy hoá để tổng hợp lên sinhkhối của chúng

Phơng pháp này thích hợp với nớc thử có hàm lợng chất hữu cơ hoà tanbiến động từ 500  1000 mg/l

Các hợp chất hoá học trải qua nhiều phản ứng chuyển hoá khác nhautrong nguyên sinh chất của tế bào Phơng trình tổng quát của các phản ứngtổng của quá trình oxy oxy hoá ở điều kiện hiếm khí có dạng nh sau:

CxHyOzN + (x+y/4+ 2/3 + 3/4)O2 VSV

   xCO2 + y 3

2

 H2O + NH3 +H (1)CxHyOzN + NH3 + O2 VSV

Vaọt lieọu loùc

Lụựp caởn lụ lửỷng

xây dựng tế bào lợng oxy tiến đến cho các phản ứng này là tổng BOD của nớcthải.

Nếu tiếp tục tiến hành quá trình oxy hoá thì khí không đủ chất dinh ỡng, quá trình chuyển hoá các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng oxy hoáchất liên tế bào (tự oxy hoá)

độ trong quá trình xử lý không đợc dới 60C và không vợt quá 380C

- Giá trị pH : ảnh hởng lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trìnhhấp thụ các chất dinh dỡng của tế bào Giá trị pH tối u dao động từ6,58,5

- Hàm lợng sinh khối(MLSS) : Hàm lợng sinh khối ảnh hởng rất lớn đến tốc

độ xử lý Tuỳ thuộc vào loại thiết bị, đặc tính của nớc thải mà ta duy trìhàm lợng sinh khối tối u Thông thờng hàm lợng sinh khối biến động từ5003000 mg/l

- Nguồn dinh dỡng: Hàm lợng các nguyên tố dinh dỡng phụ thuộc vào thànhphần của nớc thảivà tỷ lệ giữa chún cần phải đợc xác định bằng thựcnghiệm Để tính toán sơ bộ ta thờng lấy tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1, tỷ lệ nàychỉ đúng cho 3 ngày đầu, còn khi quá trình xử lý kéo dài để tránh giảmhiệu suốt của bùn hoạt tính cần giảm tỷ lệ nitơ và phôt pho trong nớc thải.Khi quá trình xử lý kéo dài 20 ngày thì tỷ lệ BOD:N:P cần giữ ở mức200:5:1.Trong quá trình xử lý, nếu thiếu các chất dinh dỡng sẽ kìm hãm vàngăn cản quá trình oxy hoá, đồng thời các vi khuẩn dạng sợi phát triển lànguyên nhân làm bùn bị phồng lên, khó lắng, dễ bị cuốn ra khỏi hệ thống

xử lý

- Độ oxy hoà tan (DO): Để oxy hoá các chất hữu cơ các vi sinh vật cần cóoxy và chúng chỉ có thể sử dụng dới dạng oxy hoà tan Để đảm bảo tốc độoxy hoá DO trong bể oxy hoá cần đạt trên 4 mg/l Thiếu oxy cũng là mộttrong những nguyên nhân làm bùn phồng lên do vi khuẩn dạng sợi pháttriển mạnh

- Tỷ số giữa chất dinh dỡng với số vi sinh vật F/M : Tỷ số này biểu hiện mốiquan hệ của tai trọng cới trạng thái trao đổi chất của hệ thống Đây là mộtthông số quan trọng dùng trong thiết kế bể Aeroten

- Chỉ số thể tich bùn SVI : Đây là yếu tố cơ bản trong thiết kế, SVI thờngnằm trong khoảng 80 150 ml/g Trong vận hành chỉ số SVI đợc sử dụng

làm chỉ thị về đặc tính lắng của bùn do đó ảnh hởng tới tốc độ tuần hoànMLSS.

- Ngoài ra còn có các yếu tố ảnh hởng khác nh :

+Nồng độ các chất độc không vợt quá tiêu chuẩn cho phép

+Tỷ lệ BOD5/COD nằm trong khoảng 0,50,7

Phơng pháp này đơn giản, không tốn kém, kết hợp xử lý nớc thải và canh tác nhng ít đợc sử dụng vì cần diện tích lớn, phải có hệ thống kênh mơng dẫn từ nguồn đến nơi sử lý Phơng pháp này đòi hỏi không có vi sinh vật gây bệnh, không chứa chất độc hại, hàm lợng chất hữu cơ không quá lớn

Loại hồ này thờng sử dụng kết hợp với nuôi trồng thuỷ sản, hiệu suất xử lý

đạt 6570%

- Hồ oxyhoá hiếu - yếm khí : Hồ có hiệu xuất sử lý khá cao 8590% Khu

hệ vi sinh vật trong hồ gồm các nguyên sinh động vật, vi khuẩn hiếu, yếm khí và tảo

II.2.3.Oxyhoá bằng cấp khí cỡng bức.

1 Lọc sinh học

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật đợc

cố định cố trên lớp vật liệu xốp, tạo màng Khi nớc thải đợc cấp khí và tiếp xúc với màng sinh học, các chất hữu cơ gây ô nhiễm bị oxy hoá, do vậy nớc thải đợc làm sạch

26

2 Bể Aeroten.

Aeroten là hệ thống xử lý bằng cấp khí nhân tạo, trong quá trình xử lý các vi sinh vật sinh trởng và phát triển ở trạng thái huyền phù Quá trình xử lý nớc thải đợc thực hiện trong bể oxy hoá có cấp khí, việc xục khí đảm bảo 2 yêu cầu:

+ Làm bão hoà oxy trong nớc giúp vi sinh vật thực hiện quá trình oxy hoácác chất hữu cơ

+ Duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng

Trong quá trình oxy hoá các chất hữu cơ có trong nớc thải, lợng bùn hoạt tính tăng lên tạo bùn d Một phần bùn d đợc tuần hoàn trở lại, phần khác đa về bể

xử lý bùn

Hiệu suất xử lý nớc thải trong bể Aeroten và chất lợng bùn hoạt tính phụ thuộcvào thành phần và tính chất nớc thải, điều kiện thuỷ đông học, các quá trình khuấy trộn, nhiệt độ ,độ pH của nớc thải, các chất dinh dỡng và các yếu tố khác

Phơng pháp này vận hành đơn giản, ổn định, an toàn, chi phí xây dựng thấp

Do đó trong những năm gần đây đã đợc sử dụng rộmg rãi ở nhiều nớc trên thế giới cũng nh tại Việt Nam

Aeroten có nhiều loại, phạm vi ứng dụng rộng Có thể phân loại nh sau:

- Theo nguyên lý làm việc :

Thaựp sinh hoùc

Laộng II

Doứng ra Tuaàn hoaứn xen keừ

Tuaàn hoaứn buứn laộng caỏp 2 Tuaàn hoaứn doứng ra

Buứn thaỷi

Doứng

+ BÓ aeroten t¸i sinh bïn.

+ Aeroten t¶i träng cao

+ Aeroten t¶i träng trung b×nh

+ Aeroten t¶i träng thÊp

Th«ng sè kü thuËt :

- Thêi gian lu níc th¶i 412 giê

- Tuæi cña bïn 515 ngµy

Dòngvào Dòng ra

KKnén nnnén

Aeroten

Lắng 2 Lắng 1

Bùn thải

Các thông số kỹ thuật :

- Thời gian lu nớc trong bể 35 giờ

- Tải trọng khoảng 0,50,9 kgBOD5/m3.ngày

- Tuổi cua bùn 515 ngày

- Lợng bùn hồi lu 2575 ngày

- Hiệu suất khử BOD5 khoảng 8595 phút

3.Bể aeroten ổn định tiếp xúc

L2 Dòng vào

Bùn thải

KK nén Các thông số kỹ thuật :

- Thời gian lu bùn trong bể ổn định 1.55 giờ

- Thời gian lu nớc trong bể tiếp xúc 2040 phút

Tuần hoàn bùn

Dòng ra L2

Bể làm thoáng kéo dài đợc sử dụng cho các dòng thải có tải lợng ô nhiễm thấp, lu lợng nớc thải không lớn, diện tích khu xử lý rộng.

Bùn cặn của trong nhà máy xử lý nớc thải là hỗn hợp của nớc, cặn lắng có

chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân huỷ, dễ thối rữa,và có các vi khuẩn

có thể gây độc hại cho môi trờng Vì vậy cần phải có biện pháp xử lý trớc khi thải ra nguồn tiếp nhận

Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn là :

- Giảm khối lợng của hỗn hợp bùn cặn gạn một phần hay phần lớn lợng nớc

có trong hỗn hợp để giảm kích thớc thiết bị xử lý và giảm trọng lợng cặn chuyển đến nơi tiếp nhận

- Phân huỷ các hợp chất hữu cơ dễ bị thối rữa, chuyển chúng thành các hợp chất hữu cơ ổn định hoặc các hợp chất vô cơ để rễ dàng tách nởca khoỉ bùncặn và không gây tác động xấu đến môi trờng của nơi tiếp nhận

*Một số phơng pháp xử lý bùn cặn thờng đợc sử dụng.

- Làm khô cặn bằng thiết bị cơ khí :

Để xử dụng phơng pháp này bùn cặn cần phải đợc ổn định trớc Các thiết

bị cơ khí thờng dùng là : máy lọc chân không, máy quay ly tâm, máy lọc

ép băng tải, Bùn cặn thu đợc có độ ẩm 7080% có thể tiếp tục làm khô bằng sân phơi bùn

Phơng pháp này có hiệu quả xử lý cao, tuy nhiên tiêu tốn năng lợng và hoá chất

30

II.4 Giới thiệu một số dây truyền công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia.

II.4.1.Sơ đồ xử lý nớc thải của nhà máy bia Will Brau GamH (CHLB

Giá trị các thông số làm việc của thiết bị:

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

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

Bể biến khí Aeroten

Bể lắng

N ớc thải

Lọc bùn

Bể chứa bùnSấy khô

Bùn thừa Bùn hồi l u

N ớc ra

Nớc thải đa vào xử lý có lu lợng 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,5

II.4.3.Sơ đồ xử lý nớc thải nhà máy bia Đông Nam á.

Bùn thải

Bể UASB

Bể biến khí Aeroten

Bể lắng

ép bùn

N ớc ép bùn

Bùn d Bùn tuần hoàn

- Phơng pháp xử lý hiếu khí dùng bùn hoạt động tính thích cho xử lý

n-ớc thải có hàm lợng chất hữu cơ từ 500  1000 mg/l Phơng pháp này thờng