Thiết kế hệ thống nước thải

Nước thải ra làm cho nguồn tiếp nhận bị ô nhiễm mùi và độ màu của nước thải bia.Hàm lượng chất hữu cơ cao dẫn đến xuất hiện quá trình phân hủy kị khí các sản phẩm của quá trình này làm c

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI – QUẢNG BÌNH

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp, ngoài sự nổ lực và cố gắng của bản thân, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của rất nhiều người Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến:

Qúy thầy cô trong khoa Môi Trường của trường Đại học Duy Tân đã dạy bảo tận tình, đầy tình thương và trách nhiệm, giúp em có thêm nhiều kiến thức quý báu làm hành trang trong công việc sau này

Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn đến cô Nguyễn Thị Hồng Tình đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và truyền đạt nhiều kinh nghiệm thực tiễn cho em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Xin cảm ơn gia đình luôn là chỗ dựa tinh thần, là nguồn động lực và điểm tựa vững chắc để em có thêm nghị lực vượt qua khó khăn, hoàn thành tốt nhiệm vụ học tập của mình

Cuối cùng, xin cảm ơn các bạn lớp K14KMT đã luôn gắn bó, giúp đỡ em trong thời gian vừa qua

Trong quá trình thực hiện, mặc dù em đã rất cố gắng nhưng kiến thức thực tiễn

và thời gian thực hiện đồ án còn hạn hẹp nên không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp và nhận xét của quý thầy cô

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và kính chúc thầy cô sức khỏe.!

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 5 năm 2014

Sinh viên Trần Kiên

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA i

LỜI CẢM ƠN i

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1.Tính cấp thiết của đề tài .1

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

3.Mục tiêu đề tài 2

4.Nội dung đề tài 2

5 Phương pháp thực hiện 2

6 Ý nghĩa của đề tài 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG TY CỔ PHẦN BIA HÀ NỘI-QUẢNG BÌNH 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 3

1.1.1 Giới thiệu vài nét về bia 3

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam và thế giới 3

Bảng 1.1 Thống kê tiêu thụ bia một số nước 4

1.1.3 Tác động của nước thải ngành bia đến môi trường .4

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN BIA HÀ NỘI – QUẢNG BÌNH 8

1.2.1 Giới thiệu về nhà máy bia Hà Nội-Quảng Bình 8

1.2.2 Công nghệ sản xuất bia của nhà máy 12

Bảng 1.3 Nhu cầu hàng năm và các loại nguyên phụ liệu của công ty 13

Bảng 1.4 Nhu cầu về điện, nước, nhiên liệu 13

Hình 1.2 :Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất tại nhà máy 14

1.2.3 Nguồn gốc ,đặc tính nước thải và hiện trạng xử lí nước thải tại công ty bia Hà Nội –Quảng Bình 15

Bảng 1.5 Thành phần, tính chất của nước thải sản xuất bia 17

Bảng 1.6 Khối lượng chất thải nguy hại phát sinh trong quý I/2013: 20

21

CHƯƠNG 2 22

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BIA 22

Nước thải sinh hoạt chứa rất nhiều các vi sinh vật với số lượng từ 105 – 106 tế bào/1ml Phần lớn vi sinh có trong nước thải không phải là vi khuẩn gây bênh, có thể có một số ít vi khuẩn gây bệnh như thương hàn, tả, lỵ, vi trùng 24

2.1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC THẢI 24

2.2.1 Phương pháp cơ học 24

2.2.2 Phương pháp hóa học – hóa lý 25

2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học nước thải 25

Hình 2.2 Sơ đồ bể aeroten truyền thống 30

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống aeroten nhiều bậc 31

2.2.4 Xử lí cặn 32

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI-QUẢNG BÌNH 33

3.1 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 33

3.1.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ 33

Bảng 3.1 Đặc trưng nước thải công ty bia Hà Nội –Quảng Bình 33

3.1.2 Mức độ làm sạch cần thiết của nước thải 34

3.1.3 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy 34

.35

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Hà Nội- Quảng Bình,

phương án 1 35

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Hà Nội- Quảng Bình, phương án 2 38

3.1.4 So sánh và lựa chọn phương án 40

3.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI-QUẢNG BÌNH 42

3.2.1 Ngăn tiếp nhận-mương dẫn nước thải 43

Bảng 3.2 Kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải 43

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo của ngăn tiếp nhận 43

Bảng 3.3 Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận 44

3.2.2 Song chắn rác 44

Bảng 3.4 Nồng độ chất bẩn ra khỏi song chắn rác 46

Bảng 3.5 Thông số xây dựng song chắn rác 46

3.2.3 Bể điều hoà 46

Bảng 3.6 Các thông số xây dựng bể điều hòa 47

Bảng 3.7 Nồng độ chất bẩn ra khỏi bể điều hòa 47

3.2.4 Bể UASB 48

Bảng 3.8 Các thông số đầu vào bể UASB 48

Bảng 3.9 Các thông số xây dựng bể UASB 54

Bảng 3.10 Nồng độ chất bẩn ra khỏi bể UASB 54

3.2.5 Bể Aeroten 54

Bảng 3.11 Các thông số xây dựng bể Aeroten 61

Bảng 3.12.Nồng độ chất bẩn ra khỏi bể Aeroten 61

3.2.6 Bể lắng ly tâm 61

Bảng 3.13 Các thông số xây dựng bể lắng ly tâm 63

Bảng 3.14 Nồng độ chất bẩn ra khỏi bể lắng ly tâm 63

3.2.7 Bể khử trùng 63

Bảng 3.15 Các thông số xây dựng bể khử trùng 64

3.2.8 Bể nén bùn 65

Bảng 3.16 Các thông số xây dựng bể nén bùn 66

3.2.9 Thiết bị ép bùn 66

3.2.10 Hồ sinh học 67

Bảng 3.17 Các thông số xây dựng hồ sinh học 68

CHƯƠNG 4 68

VẬN HÀNH VÀ GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÁC CÔNG TRÌNH 68

4.1 Vận hành 68

4.2 Nguyên tắc quản lý vận hành đối với bể UASB 69

4.3 Nguyên tắc quản lý vận hành đối với bể aeroten 70

4.4 Giải pháp kiến trúc 71

Bảng 4.1 Các hạng mục xây dựng 71

CHƯƠNG 5 72

KHÁI TOÁN KINH TẾ GIÁ THÀNH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 72

5.1 Giá thành xây dựng công trình và mua thiết bị 72

Bảng 5.1 Khái toán giá thành xây lắp trạm xử lý nước thải 72

Bảng 5.2 Khái toán chi phí mua thiết bị 73

5.2.Khái toán chi phí vận hành 77

5.2.1 Chi phí nhân công 77

Bảng 5.3 Khái toán chi phí nhân công 77

5.2.2 Chi phí hóa chất và nước sạch sử dụng 83

Bảng 5.4 Khái toán chi phí hóa chất 83

5.2.3 Chi phí điện 84

Bảng 5.5 Khái toán chi phí điện 84

5.2.4 Chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống 85

Bảng 5.6 Khái toán chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống 85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

A.KẾT LUẬN 86

B.KIẾN NGHỊ 87

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

BOD (Biochemical oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT: Bộ Tài nguyên Môi trường

PCCC: Phòng cháy chữa cháy

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

QĐ:Quyết định

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

TCT:Tổng công ty

TP:Thành phố

XLNT: Xử lý nước thải

SXKD:Sản xuất kinh doanh

UBND:Uỷ ban nhân dân

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thống kê tiêu thụ bia một số nước: Error: Reference source not foundBảng 1.2 Nhu cầu hàng năm và các loại nguyên phụ liệu của công ty Error: Reference source not found

Bảng 1.3 Nhu cầu về điện, nước, nhiên liệu Error: Reference source not foundBảng 1.4 Thành phần, tính chất của nước thải sản xuất bia Error: Reference source not found

Bảng 1.5 Khối lượng chất thải nguy hại phát sinh trong quý I/2013: Error: Reference source not found

Bảng 3.1 Đặc trưng nước thải công ty bia Hà Nội –Quảng Bình Error: Reference source not found

Bảng 3.2 Kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải Error: Reference source not foundBảng 3.3 Kết quả tính toán thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận Error: Reference source not found

Bảng 3.4 Nồng độ chất bẩn ra khỏi song chắn rác Error: Reference source not foundBảng 3.5 Thông số xây dựng song chắn rác Error: Reference source not foundBảng 3.6 Các thông số xây dựng bể điều hòa Error: Reference source not foundBảng 3.7 Nồng độ chất bẩn ra khỏi bể điều hòa Error: Reference source not foundBảng 3.8 Các thông số đầu vào bể UASB Error: Reference source not foundBảng 3.9 Các thông số xây dựng bể UASB Error: Reference source not foundBảng 3.10 Nồng độ chất bẩn ra khỏi bể UASB Error: Reference source not foundBảng 3.11 Các thông số xây dựng bể Aeroten Error: Reference source not foundBảng 3.12 Nồng độ chất bẩn ra khỏi bể Aeroten Error: Reference source not foundBảng 3.13 Các thông số xây dựng bể lắng ly tâm Error: Reference source not found

Bảng 3.15 Các thông số xây dựng bể khử trùng Error: Reference source not foundBảng 3.16 Các thông số xây dựng bể nén bùn Error: Reference source not foundBảng 3.17 Các thông số xây dựng hồ sinh học Error: Reference source not foundBảng 4.1 Các hạng mục xây dựng Error: Reference source not foundBảng 5.1 Khái toán giá thành xây lắp trạm xử lý nước thải Error: Reference source not found

Bảng 5.2 Khái toán chi phí mua thiết bị Error: Reference source not foundBảng 5.3 Khái toán chi phí nhân công Error: Reference source not foundBảng 5.4 Khái toán chi phí hóa chất Error: Reference source not foundBảng 5.5 Khái toán chi phí điện Error: Reference source not foundBảng 5.6 Khái toán chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống Error: Reference source not found

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ vị trí công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình………8

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống UASB Error: Reference source not foundHình 2.2 Sơ đồ bể aeroten truyền thống Error: Reference source not foundHình 2.3 Sơ đồ hệ thống aeroten nhiều bậc Error: Reference source not foundHình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Hà Nội- Quảng Bình, phương án 1 Error: Reference source not foundHình 3.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Hà Nội- Quảng Bình, phương án 2 Error: Reference source not foundHình 3 3 Sơ đồ cấu tạo của ngăn tiếp nhận Error: Reference source not found

Hình 3.4 Hình biểu diễn tấm chắn trong bể UASB Error: Reference source not

found

PHẦN MỞ ĐẦU

1.Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây nền công nghiệp thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng phát triển không ngừng Kinh tế phát triển, thu nhập được nâng cao, đời sống người dân được cải thiện… Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu đạt được thì chúng

ta đang phải đối mặt với một vấn đề mang tính toàn cầu và đe dọa đến sự sống, đó là vấn đề ô nhiễm môi trường Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên rất bức xúc không những cho mỗi quốc gia mà còn cho toàn nhân loại, trong đó hoạt động sản xuất công nghiệp được xác định là một trong những nguyên nhân ô nhiễm chính

Công ty cổ phần bia Hà Nội –Quảng Bình, với ngành nghề kinh doanh sản xuất nước giải khát lên men (bia) Hoạt động của Công ty đã góp phần đáng kể vào sự phát triển kinh tế của Tỉnh Quảng Bình nói chung và thành phố Đồng Hới nói riêng Tuy nhiên, các hoạt động của sản xuất của công ty không tránh khỏi những tác động đến môi trường xung quanh do việc phát sinh các chất thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là nước thải

Vì vậy, xuất phát từ nhu cầu thực tế và yêu cầu bảo vệ môi trường của doanh

nghiệp, em chọn đề tài “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy bia Hà Nội – Quảng Bình, công suất 1200 m 3/ngày.đêm” nhằm nghiên cứu, thiết kế hệ thống xử

lý nước thải, đóng góp một phần vào việc xử lý nước thải nhà máy bia Hà Nội –Quảng Bình nói riêng cũng như bảo vệ môi trường sống nói chung

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Tập trung nghiên cứu tìm hiểu thành phần, tính

chất nước thải của nhà máy bia Hà Nội –Quảng Bình, từ đó đưa ra biện pháp xử lý thích hợp để nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam

- Giới hạn về mặt nội dung: Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp và tính toán thiết kế các công trình đơn vị.

3.Mục tiêu đề tài

-Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành sản xuất bia nói

chung và của Công ty cổ phần bia Hà Nội –Quảng Bình nói riêng

-Từ đó, đề xuất công nghệ xử lý và tính toán hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia Hà Nội –Quảng Bình, công suất 1200 m3/ngđ, đạt tiêu chuẩn cột B của QCVN 40:2011/BTNMT trước khi xả ra nguồn tiếp nhận

4.Nội dung đề tài

- Thu thập tài liệu tổng quan về công nghệ sản xuất bia và bia Hà Nội –Quảng

Bình

- Cơ sở lí thuyết các phương pháp xử lí nước thải bia

- Tính toán hệ thống xử lí nước thải máy bia Hà Nội –Quảng Bình

- Tính toán kinh tế giá thành trạm xử lí nước thải

- Nguyên tắc vận hành và giải pháp kiến trúc các công trình

5 Phương pháp thực hiện

- Phương pháp thu thập số liệu: thu thập số liệu, tài liệu,đánh giá tổng quan về công nghệ chế biến, khả năng gây ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải trong ngành sản xuất bia

- Phương pháp tính toán: lựa chọn thiết kế công nghệ và thiết bị xử lý nước thải nhằm tiết kiệm chi phí xử lý, tính toán chi phí xây dựng, vận hành

- Phương pháp so sánh: so sánh các số liệu về nồng độ nước thải của nhà máy với QCVN 40:2011/BTNMT

- Phương pháp đồ họa: dùng phần mềm Autocad để vẽ thiết kế các hạng mục công trình trong dây chuyền công nghệ xử lí

6 Ý nghĩa của đề tài

- Đề xuất các giải pháp tốt nhất xử lý nước thải sản xuất bia

- Đánh giá được thành phần tính chất của nước thải sản xuất bia

- Giúp sinh viên có những kinh nghiệm thực tế

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG TY CỔ PHẦN BIA HÀ NỘI-QUẢNG BÌNH

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

1.1.1 Giới thiệu vài nét về bia

“Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp có tác dụng giải khát,tạo sự thoải mái và tăng cường sức lực cho cơ thể, được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước

Bia là loại nước giải khác có truyền thống lâu đời và rất được ưa thích trên thế giới.Với nồng độ cồn thấp (3 – 8%),, giàu giá trị dinh dưỡng, mùi vị, hương thơm của bia hấp dẫn người uống ở khắp trên thế giới Đặc tính ưu việt của bia là bọt nhờ có

CO2 trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót Uống bia với liều lượng thích hợp không những có lợi cho sức khoẻ khi cung cấp 1 lượng calo lớn trong bia, còn chứa một phức hệ enzim có tác dụng kích thích tiêu hoá, ăn ngon mà còn đem lại những cảm giác thoải mái sau những giờ lao động mệt nhọc

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam và thế giới.

1.1.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Với nhu cầu tiêu thị bia ngày càng tăng thì hàng năm trên thế giới sản xuất một lượng bia rất lớn trên 15 tỷ lít /năm Đặc biệt là những nhà sản xuất bia hàng đầu thế giới (Heneken, Interbrew, Miler, Corola ) sản xuất một lượng bia chiếm 70% lượng bia trên thế giới, một số nước phát triển như : Đức, Đan Mạch, Anh,Tiệp Khắc…Mức tiêu thụ bình quân trên 100 lít/ người / năm,do cuộc sống kinh tế cao nên nhu cầu bia hàng ngày là loại nước giải khát tất yếu không thể thiếu được

Thống kê tiêu thụ bia ở một số nước trên thế giới được thể hiện ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Thống kê tiêu thụ bia một số nước

(Nguồn: Thông tấn xã Việt Nam ,năm 2013)

1.1.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam

Hiện nay, cả nước có khoảng hơn 400 cơ sở sản xuất ở 57 tỉnh thành, địa phương Thị trường bia Việt Nam chủ yếu được cung cấp bởi các nhà cung cấp trong nước, chiếm 90% lượng tiêu thụ, bia nhập khẩu chỉ chiếm 10%, và được nhập khẩu chủ yếu từ 2 thị trường Mỹ và Đức

Theo thống kê mới nhất của Bộ Kế hoạch - đầu tư, bốn tháng đầu năm 2011 các doanh nghiệp trong nước đã sản xuất 714,6 triệu lít bia các loại, tăng 9,2% so với cùng kỳ năm ngoái Tốc độ tăng trưởng ngành bia tại VN, theo thống kê của các công

ty nghiên cứu thị trường, ước đạt 15%/năm

Tuy nhiên, so với một số thị trường bia trên thế giới, quy mô ngành bia Việt Nam còn ở mức khiêm tốn, sản lượng tính trung bình trên đầu người Việt Nam là 15 lít/ người/ năm, trong đó sản lượng tiêu thụ bia trung bình của Châu Á là 43 lít/ người/ năm và của Châu Âu là 88 lít/ người/ năm

1.1.3 Tác động của nước thải ngành bia đến môi trường.

Để biết rõ hơn về tác động của nước thải ngành bia tới môi trường ta cần nắm

rõ các tính chất đặc trưng của nước thải ngành bia được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1.2 Tính chất đặc trưng của nước thải ngành sản xuất Bia

BOD mg/l 310 ÷1400

(Nguồn:Theo tài liệu của tổ chức y tế Thế Giới)

Hoạt động sản xuất bia có mức độ ô nhiễm khá lớn Sự ô nhiễm này chủ yếu là

do các chất có nguồn gốc hữu cơ hòa tan trong các dòng thải, kèm theo đó là nước thải có độ màu và độ đục cao, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao và vi sinh vật, nấm men, nấm mốc

 Các chất độc hại trong nước thải sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp tới hệ động vật dưới nước và hệ sinh thái thủy vực Làm chết các loài thủy sinh và làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước

 Hàm lượng chất hữu cơ cao sẽ làm tăng các chất dinh dưỡng có trong nguồn nước, tạo hiện tượng phú dưỡng hóa kênh rạch, thúc đẩy sự phát triển bùng nổ của các loại rong tảo

 Hàm lượng chất rắn cao sẽ dễ dẫn đến hiện tượng tắc nghẹt các đường cống thoát nước chung của địa phương Sau thời gian tích tụ lâu ngày và dưới những điều kiện yếm khí, chúng có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật hoại sinh Kết quả của quá trình này là sản sinh ra các khí CH4, CO2, H2S, trong đó hydrosulfua là chất khí gây ra mùi thối đặc trưng

• Lượng nước thải

Hoạt động của nhà máy bia có thể làm gia tăng mức chịu tải của hệ thống thoát nước tập trung hoặc làm tăng thêm lưu lượng dòng chảy, làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận nước thải Vì vậy cần phải xem xét và đánh giá thực tế về khả năng tiêu thụ nước của khu vực dự án, khả năng xảy ra tình trạng ngập lụt…

• Nhiệt độ.

Nước thải từ phân xưởng nấu có nhiệt độ từ 46 ÷ 550C, cao hơn rất nhiều tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải công nghiệp – TCVN 5945 – 2005 Do vậy nó ảnh hưởng đến môi trường như sau:

+ Gây ảnh hưởng xấu đến đời sống thủy sinh và quá trình tự làm sạch của nước.

+ Giảm nồng độ ôxy hòa tan dẫn đến tình trạng mất cân bằng của ôxy trong nước, điều này làm cho cá và các lòai thủy sinh khác bị chết hoặc làm giảm tốc độ sinh trưởng

• Hàm lượng Ôxy hòa tan (DO)

DO của nhà máy bia thường rất thấp ,do trong nước thải chứa nhiều các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy

- Giảm DO cũng đồng nghĩa với việc môi trường nước đã bị ô nhiễm do chủ yếu là chất hữu cơ

- DO thấp kìm hãm sự phát triển của sinh vật thủy sinh, ảnh hưởng tới quá trình phân hủy chất hữu cơ

- Ngoài ra, con người cũng sẽ gặp nguy hiểm khi sử dụng nguồn nước phục vụ cho nhu cầu ăn uống

- Hậu quả là làm giảm khả năng hòa tan của ôxy vào nước

- Làm thay đổi độ trong, hạn chế sự xâm nhập của ánh sáng vào các tầng nước →ảnh hưởng tới khả năng quang hợp của tảo và các thực vật dưới nước

- Làm dày thêm lớp bùn lắng đọng ở đáy

- Chất rắn lơ lửng là tác nhân gây tắc nghẽn cống thoát nước

• Nhu cầu ôxy sinh háa (BOD).

Nước thải ra làm cho nguồn tiếp nhận bị ô nhiễm mùi và độ màu của nước thải bia.

Hàm lượng chất hữu cơ cao dẫn đến xuất hiện quá trình phân hủy kị khí các sản phẩm của quá trình này làm cho nước bị biến đổi thành màu đen, bốc mùi hôi thối khó chịu do xuất hiện các khí độc hại (aldehyt, H2S, NH3, CH4 ,….) →khí này gây ô nhiễm môi trường cùng với mùi men bia gây ra sự khó chịu cho người dân

Gây ảnh hưởng xấu tới quần thể sinh vật thủy sinh vùng xung quanh cửa cống

và khu vực tiếp nhận

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN BIA HÀ NỘI – QUẢNG BÌNH 1.2.1 Giới thiệu về nhà máy bia Hà Nội-Quảng Bình

1.2.1.1 Vị trí địa lí

- Vị trí:

Hình 1.1 Bản đồ vị trí công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình

Tổng diện tích của công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình là 22313m2

Công ty cách đường quốc lộ 1A 200m về phía Đông, cách trung tâm thành phố Đồng Hới 4km về phía Bắc

– Phía Bắc giáp khu dân cư phường Bắc Lý qua con đường F325

– Phía Tây giáp khu dân cư phường Bắc Lý

– Phía Nam giáp công ty Cầu đường 1

– Phía Đông giáp đường quốc lộ 1A

1.2.1.2 Lịch sử hình thành

- Tên đơn vị :Công ty Cổ Phần bia Hà Nội - Quảng Bình

- Địa chỉ :Tiểu khu 13-Phường Bắc Lý-TP Đồng Hới –Tỉnh Quảng Bình

- Điện thoai :052.3822365 Fax:052.3840721

 Lịch sử hình thành và phát triển:

Tiền thân Công ty CP Bia Hà Nội - Quảng Bình là Công ty CP Bia Rượu Quảng Bình, chuyển đổi từ doanh nghiệp nhà nước sang Công ty CP ngày 10/11/2003 theo quyết định số59/QĐ-UBNDngày 10/11/2003 của UBND tỉnh Quảng Bình Sau khi chuyển sang Công ty CP, doanh nghiệp thực hiện SXKD có hiệu quả, đời sống của UBCNLĐ ngày càng được ổn định và phát triển Được sự đồng ý của Bộ Công nghiệp, UBND tỉnh Quảng Bình, Công ty CP Bia Rượu Quảng Bình đã sát nhập về là thành viên của Tổng Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội và trở thành Công ty con của TCT theo quyết định số 2092/QĐ-TCCB của Bộ Công nghiệp ngày 11/8/2004 Sau khi ổn định tổ chức, sắp xếp doanh nghiệp, được sự đồng ý của HDGT Tổng Công ty, Công ty CP Bia - Hà Nội - Quảng Bình đã tiến hành dự án đầu tư đổi mới thiết bị công nghệ nâng công suất từ 5 triệu lên 20 triệu lít bia/năm Dự án được triển khai tháng 12/2005 đến tháng 6/2006 hoàn thành giai đoạn I và đưa vào SXKD có hiệu quả Đến nay Công ty đã hoàn thành dự án và tiến hành SXKD với công suất tối đa, tổng kết năm 2006 và 6 tháng đầu năm 2007 Công ty được TCT đánh giá là đơn vị có tốc độ phát triển nhanh nhất trong hệ thống các đơn vị thành viên của TCT Bia - Rượu - NGK Hà nội

 Sản phẩm của công ty:

Bia chai Hà Nội

Đây là sản phẩm chủ đạo của thương hiệu Bia Hà Nội với sản lượng sản xuất hàng năm chiếm 70% tổng sản lượng của Bia Hà Nội Bia chai 450ml có độ cồn > 4,2

%, hương vị đậm đà, có màu vàng mật ong đặc trưng của bia, bọt trắng mịn

Bia lon Hà Nội

Bia chai Trúc Bạch

Sản phẩm Trúc Bạch mới không chỉ giữ được hồn của bia truyền thống mà hương vị còn hoàn hảo hơn nhờ những nguyên liệu thượng hạng, quý hiếm đem đến cho người uống một kiệt tác bia

Bia hơi Hà Nội

1.2.1.3 Nhân lực lao động và chế độ làm việc

Công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình với đội ngũ cán bộ công nhân viên có trình độ và kinh nghiệm sản xuất kinh doanh bia trên thị trường, đồng thời có sự hổ trợ của các cán bộ quản lý, chuyên gia kinh tế kỹ thuật của tổng công ty Bia-Rượu-NGK Hà Nội

Tổng số cán bộ công nhân viên của công ty bao gồm: 150 người, trong đó:

• Ban Giám đốc: 3 người

• Phòng thị trường và tiêu thụ sản phẩm: 20 người

Công ty thực hiện chế độ sản xuất 2 ca/ ngày, 8 giờ/ca

Số ngày làm việc trong năm: 300 ngày

1.2.1.4 Hệ thống giao thông vận tải

Công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình nằm trên đường Lý Thường Kiệt, gần nhà ga xe lửa và sân bay Đồng Hới, hệ thống giao thông hết sức thuận tiện cho việc lưu thông vận chuyển hàng hóa

Hiện tại công ty có :7 xe vận tải loại 2,5 tấn

5 xe vận tải loại 1,2 tấn

3 xe vận tải loại 1,0 tấn

1.2.1.5 Phòng cháy, chữa cháy và các sự cố môi trường

Hệ thống phòng cháy chữa cháy của công ty được trang bị đầy đủ các phương tiện cứu hỏa như bình CO2, thang, xẻng , ống nước, bơm nước, bể chứa nước PCC

- Các loại nhiên liệu được dự trữ tại khu vực cách ly và thông thoáng.

- Các hệ thống chống sét cho các bồn chứa dầu, cách ly các bảng điện, tủ điện điều khiển….đồng thời cho tiếp đất các thiết bị

- Các máy móc, thiết bị có lý lịch kèm theo và được đo đạc, theo dõi thường xuyên các thông số kỹ thuật

- Công nhân vận hành được huấn luyện và thực hành thao tác đúng cách khi

có sự cố và luôn có mặt tại vị trí của mình, thao tác kiểm tra vận hành đúng kỹ thuật

- Kết hợp với lực lượng phòng cháy chữa cháy địa phương

- Tiến hành kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa , thay thế kịp thời các thiết bị

có nguy cơ hỏng hóc hoặc sự cố

1.2.1.6 Thông tin về năng lực của công ty

 Loại hình doanh nghiệp: Doanh nghiệp Nhà nước

 Những ngành nghề sản xuất kinh doanh:

- Sản xuất đồ uống (Bia- Rượu- Nước Giải khát)

- Xuất nhập khẩu dây chuyền sản xuất, nguyên vật liệu sản xuất bia Mua bán , xuất khẩu đồ uống bia rượu nước giải khát các loại

- Kinh doanh dịch vụ khách sạn

- Các dịch vụ du lịch

 Khả năng thế mạnh của đơn vị:

- Chất lượng sản phẩm đứng vững trên thị trường cả nước là thế mạnh bia

1.2.2 Công nghệ sản xuất bia của nhà máy

1.2.2.1 Các loại nguyên liệu và hóa chất sử dụng.

Nguyên liệu chính : malt, gạo và nước Ngoài ra, công ty còn sử dụng một số phụ liệu khác gồm men bia, hoa houblon và các phụ gia tạo hương vị đặc trưng

Nhu cầu hàng năm về điện, nước ,nhiên liệu và các loại nguyên phụ liệu của công ty được thể hiện rõ ở bảng 1.3 và 1.4

Bảng 1.3 Nhu cầu hàng năm và các loại nguyên phụ liệu của công ty

(Nguồn: báo cáo ĐTM công ty cổ phần bia Hà Nội –Quảng Bình , quí 1 năm 2013)

Bảng 1.4 Nhu cầu về điện, nước, nhiên liệu

1.2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất.

Hình 1.2 :Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất tại nhà máy

• Thuyết minh dây chuyền công nghệ.

Dây chuyền sản xuất bia của công ty là một dây chuyền khép kín và có thể chia làm 3 giai đoạn như sau : giai đoạn nấu, giai đoạn len men, giai đoạn chiết

Bã lọc

Hệ thống lò hơi

Nước thảiNước thảiNước thảiNước thảiNước thải

Nước thảiNước thảiNước thải

Mait, gạoLàm sạch và xayNấu bia

Nấu sôi với HoubloLắng, lọc trong

Làm lạnh, nạp khíLên menLọc

Bồn trữ, Bão hòa

CO2Thanh trùngChiết chai

Nhập kho thành phẩmDán nhãn vô kétLọc hèm

 Giai đoạn nấu.

Nguyên liệu (Malt, gạo) được vận chuyển về và chứa trong các kho của công

ty, tại đây nguyên liệu được bảo quản cần thận sau đó đưa vào các bồn của phân xưởng nấu – đường hóa

Trong giai đoạn này Malt , gạo được xay còn nguyên vỏ và nghiền nát được đưa vào trong nồi để nấu ( nồi đường hóa) Sau khi nguyên liệu được nấu một thời gian nhất định sẽ tự động lọc bã kỹ và cho ra dịch đường Đường này sẽ được chuyển đến bộ phận lên men

 Giai đoạn lên men và lọc.

Tại đây bộ phân lên men tiếp nhận dịch đường của bộ phận nấu trộn chung với hoa Houlon và mộ số phụ hia khác để lên men , sau khi trải qua hai quá trình lên men chính và lên men phụ Quá trình lên men chính sẽ tạo ra bia bán thành phẩm ( bia chưa lọc) Bia chưa lọc này se được trải qua quá trình lọc để lọc các tạp chất đồng thời lảm trong nước bia và chuyển đến phân xưởng chiết

 Giai đoạn chiết.

Tại đầu Keg inox 30 lít sẽ được súc, hấp, làm lạnh nhằm tiệt trùng vi khuẩn, làm khô ráo sau đó chiết bia và đóng nút, rồi được chuyển đến các kho có trang bị hệ thống làm lạnh và các thiệt bị khác để đảm bảo bia tươi sản xuất ra

1.2.3 Nguồn gốc ,đặc tính nước thải và hiện trạng xử lí nước thải tại công ty bia

Hà Nội –Quảng Bình

1.2.3.1 Nguồn gốc phát sinh

Nước thải sản xuất chủ yếu phát sinh từ các nguồn:

– Nước thải từ xưởng lên men,nấu bia, lọc bia

– Nước thải từ rửa chai, đóng chai thành phẩm

– Nước thải từ các phòng thí nghiệm

– Nước thải từ công việc vệ sinh các nồi nấu

– Nước thải từ vệ sinh nhà xưỡng

– Nước thải từ công đoan thanh trùng

• Nước làm nguội, nước ngưng tụ đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không gây ô nhiễm nên có khả năng tuần hoàn sử dụng lại

• Nước vệ sinh thiết bị từ 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 làm sạch môi trường và tái sử dụng lại.

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

• Xút và axit thải ra từ hệ thống CIP, xút từ thiết bị rửa chai Dòng thải này có lưu lượng nhỏ và cần thu hồi riêng để xử lý cục bộ, tuần hoàn tái sử dụng cho các mục đích khác

• Nước thải từ công đoạn hoàn tất sản phẩm: Lọc, bão hòa CO2, chiết chai, đóng nắp, thanh trùng Nước thải chủ yếu từ công đoạn này là nước vệ sinh thiết

bị lọc, nước rửa chai và téc chứa Nước thải từ công đoạn này có chứa bột trợ lọc, một

ít bã men, bia còn lại từ bao bì tái sử dụng, bia rơi vãi trong quá trình chiết, pH cao

Do có hàm lượng chất hữu cơ cao, cặn lơ lửng lớn, nước thải sản xuất bia gây mùi hôi thối, lắng cặn, giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước nguồn khi tiếp nhận chúng Mặt khác, các muối nitơ, phốtpho trong nước thải bia dễ gây hiện tượng phú dưỡng cho các thuỷ vực Vì vậy các loại nước thải này cần phải xử lý trước khi xả ra nguồn nước tiếp nhận

1.2.3.2 Đặc tính nước thải và hiện trạng xử lí nước thải.

Tùy theo tính chất, đặc thù và mức độ ô nhiễm của từng nguồn nước thải trong công nghệ sản xuất bia, ta có thể phân thành 3 nhóm sau đây:

• Nhóm 1: Nước thải coi như sạch

Bao gồm nước làm lạnh, nước ngưng : đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không gây ô nhiễm nên có khả năng tuần hoàn sử dụng lại

• Nhóm 2: Nước thải sinh hoạt

Là lượng nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt của nhân viên điều hành và tham gia sản xuất trong công ty

• Nhóm 3: Nước thải trong quá trình sản xuất

- Nước thải từ công đoạn nấu - đường hóa: bao gồm

+ Nước thải trong quá trình rửa bã sau nấu

+ Nước thải do vệ sinh nồi nấu gạo, malt, hoa; vệ sinh thiết bị lọc dịch đường

và thiết bị tách bã

Đặc tính của nước thải này có mức độ ô nhiễm rất cao, có chứa bã malt, bã hoa, tinh bột, các chất hữu cơ, một ít tanin, chất đắng, chất màu…

- Nước thải từ công đoạn lên men:

Nước vệ sinh các tank lên men, thùng chứa, đường ống, sàn nhà… có chứa bã men, bia cặn và các chất hữu cơ

- Nước thải từ công đoạn hoàn tất sản phẩm: Lọc, bão hòa CO2, chiết chai, đóng nắp, thanh trùng

Nước thải chủ yếu từ công đoạn này là nước vệ sinh thiết bị lọc, nước rửa chai và téc chứa Đây cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong sản xuất bia

Nước thải từ công đoạn này có chứa bột trợ lọc, một ít bã men, bia còn lại từ bao bì tái sử dụng, bia rơi vãi trong quá trình chiết, pH cao…

- Nước rửa sàn các phân xưởng, nước thải từ nồi hơi, nước từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng chlorit cao

- Xút và axit thải ra từ hệ thống CIP, xút từ thiết bị rửa chai Dòng thải này có lưu lượng nhỏ và cần thu hồi riêng để xử lý cục bộ, tuần hoàn tái sử dụng cho các mục đích khác

Bảng 1.5 Thành phần, tính chất của nước thải sản xuất bia.

(Nguồn: báo cáo ĐTM công ty cổ phần bia Hà Nội-Quảng Bình , quí 1 năm2013)

Toàn bộ lượng nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt được đưa về hệ thống

xử lý nước thải

Ngoài ra còn có các tác nhân khác như:

 Nước mưa chảy tràn

Vào mùa mưa, nước mưa chảy tràn qua khu vực công ty sẻ cuốn theo đất , cát, dầu mở ,tuy nhiên do mức độ ô nhiểm không cao nên lượng nước mưa này sẻ được thoát theo hệ thống cống riêng dẩn ra hệ thống cống của thành phố

 Khí thải

- Khí thải nồi hơi

Được phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệu là dầu FO chạy nồi hơi Gồm các chất ô nhiễm trong khí thải của lò hơi SO2, NOx, CO Do vậy, các nhà máy cần xây dựng hệ thống xử lý khí thải nhằm đảm bảo chất lượng khí thải trước khi thải ra môi trường bên ngoài

- Khí CO 2

Sinh ra ở công đoạn lên men và thường được thu hồi bằng hệ thống thu hồi

CO2 để làm nguồn cung cấp gas cho bia thành phẩm và làm bình cứu hỏa

 Bụi

Nguồn gây ô nhiểm không khí do bụi chủ yếu sinh ra trong quá trình xữ lý sơ

bộ (làm sạch, nghiền), quá trình xay nguyên liệu trước khi đưa vào nấu bia Thới gian hoạt động của máy xay nghiền là rất ít, vì vậy khả năng gây ô nhiểm bụi ở đây là không liên tục Mạt khác nó chỉ tác động trong phạm vi phàng xay, gây ảnh hưỡng đến công nhân vận hành chỉ trong thời gian hoạt động Do đó để không làm ảnh hưỡng đến môi trường xung quanh, khi chế biến có thể dùng bạt để che chắn, không cho bụi ra ngoài, đối với công nhân thì trang bị đầy đủ trang bị bảo hộ lao động Bụi được thu hồi bằng hệ thống hút và lọc bụi

 Tiếng ồn

Tiếng ồn được tạo ra ở các vị trí sau:

từ máy nghiền, máy đóng thùng, băng chuyền đóng chai, máy nén khí , tháp làm nguội, …vì vây cần áp dụng các biện pháp chống ồn như:

- Tra dầu thường xuyên cho máy móc

- Thay thế những bộ phận bị hỏng hóc

- Trang bị bảo hộ lao động phù hợp cho công nhân vận hành

- Trồng cây xanh xung quanh khuôn viên nhà máy

- Lựa chọn vật liệu xây dựng: tường cách âm, cửa sổ kín

- Lắp đặt thiết bị giảm âm ở phân xưởng chiết chai

- Vùng nhiệt độ thấp: Trong phân xưởng lên men, khoảng 6 – 80C

- Vùng nhiệt độ cao: Trong khu vực lò hơi, phân xưởng nấu… Do vậy, cần bố trí hệ thống thông gió tốt để thoát nhiệt

 Chất thải rắn sinh hoạt

Chất thải rắn sinh hoạt là các chất thải sinh ra từ nhà ăn, từ khu vực văn phòng,

từ vườn cây, bãi cỏ, và từ các hoạt động sinh hoạt hằng ngày của các nhân viên và công nhân trong Công ty Thành phần chất thải rắn sinh hoạt chủ yếu là vỏ hộp, giấy vụn, bao bì nylon, thức ăn dư thừa, rác đường … với số lượng khoảng 3.000 kg/tháng

Toàn bộ chất thải rắn sinh hoạt được thu gom hàng ngày đưa về điểm thải tập trung trong khuôn viên Công ty, sau đó hợp đồng với công ty TNHH Bá Phát thu gom và xử lý

 Chất thải rắn sản xuất không nguy hại

- Cặn nóng

Cặn nóng hình thành được tách ra ở thiết bị lắng xoáy, hoặc ở các thiết bị phân tách đặc biệt hoặc ở thùng lắng Trong cặn tách ra vẫn còn chứa một phần dịch đường cần được thu hồi lại Vì thế, ở nhiều nhà máy, người ta đã sử dụng dịch chứa cặn này để làm nước rửa bã nhằm tận thu lượng chất chiết trong dịch đường này, đồng thời làm giàu protein trong bã malt Tuy nhiên, công đoạn này có thể ảnh hưởng đến chất lượng của dịch đường và để hạn chế ảnh hưởng đến chất lượng của bia, tốt nhất không tận dụng lượng dịch đường còn lại trong bã

- Nấm men thừa

Nấm men giống sau khi sử dụng còn thừa lại, cần được xử lý để tránh dẫn tới

sự thối rữa và gây ô nhiễm môi trường

Giải pháp tốt nhất là tận dụng nguồn dinh dưỡng giàu vitamin và protein này

để làm thức ăn gia súc Bã men phải được sấy khô nhanh chóng để bảo quản, đồng thời giảm những tác động của chúng đối với hệ vi sinh và hệ thống tiêu hóa của gia súc Một hướng khác có thể được quan tâm đó là sử dụng nấm men trong ngành dược phẩm

- Bã chất trợ lọc

Một số giải pháp xử lý phổ biến hiện nay là ép bùn trợ lọc , giảm lượng nước xuống dưới 50% bằng máy sấy dạng băng và máy ép lọc Sản phẩm sau quá trình này được sử dụng làm phân bón nông nghiệp vì có thành phần nấm men bám theo

Ngoài ra, người ta cũng có thể sử dụng bột trợ lọc thải để dùng trong công nghiệp xây dựng như sản xuất gạch, xi măng

- Nhãn mác

Việc loại bỏ nhãn đòi hỏi tốn nhiều năng lượng để tuần hoàn kiềm trong máy rửa chai đồng thời chỉ thu được bột nhão giấy khó thu hồi và tái sử dụng Vì thế, nhãn này chủ yếu được chất thành đống

 Chất thải rắn nguy hại

Khối lượng CTNH phát sinh được trình bày chi tiết trong bảng sau:

Bảng 1.6 Khối lượng chất thải nguy hại phát sinh trong quý I/2013:

tồn tại

Số lượng

3 Giẻ lau và bao tay dính dầu nhớt,

5 Can thùng, bao bì đựng dầu nhớt,

(Nguồn: Công ty cổ phần bia Hà Nội –Quảng Bình , quí 1 năm2013)

Hiện tại công ty đang lưu giữ và và bảo quản lượng chất thải nguy hại phát sinh trong điều kiện an toàn: Khu vực chứa chất thải nguy hại riêng, có mái che và cách ly với các loại chất thải khác

Công ty đã quản lý chất thải nguy hại theo đúng Thông tư số BTNMT và Quyết định số 23/2006/QĐ-BTNMT

12/2006/TT-Lượng chất thải sẽ được hợp đồng với xí nghiệp xử lý chất thải – Công ty môi trường đô thị thu gom và xử lý chất thải nguy hại theo đúng quy định

Hiện tại nhà máy bia Hà Nội – Quảng Bình vẫn đang vận hành HTXLNT công suất 1200 m3/ngày.đêm Tuy nhiên HTXLNT này không xử lí triệt để hết các chất ô nhiễm có trong nước thải của nhà máy gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường Vậy

em xin đề xuất công nghệ xử lí mới, đảm bảo yêu cầu đầu ra của nước thải, giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường còn tồn động bấy lâu trong công ty

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BIA

2.1 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI BIA

Đặc trưng của nước thải công nghiệp là thường chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lớn vi sinh vật Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải ở dạng các virut và vi khuẩn gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn,… Đồng thời trong nước thải cũng chứa các vi khuẩn không có hại có tác dụng phân hủy các chất thải

2.1.1 Hàm lượng chất rắn

Tổng chất rắn là thành phần đặc trưng nhất của nước thải, nó bao gồm các chất rắn không tan lơ lửng (SS), chất keo và hòa tan.Xác định hàm lượng chất rắn bằng cách cho bay hơi một lượng nước thải trên bếp cách thủy và sấy khô ở nhiệt độ 105

oC cho tới khi trọng lượng không đổi, sau đó đem cân và so sánh với khối lượng nước ban đầu, đơn vị là mg/l

Chất rắn lơ lửng có kich thước hạt 10-4 mm có thể lắng được và không lắng được (dạng keo) Nó được xác định bằng cách cho nước thải thấm qua giấy lọc tiêu chuẩn với kích thước lỗ khoảng 1,2 µm Gạn lấy lượng cặn đọng lại trên giấy thấm đem sấy ở nhiệt độ 105oC cho đến khi trọng lượng không thay đổi, đơn vị mg/l

2.1.2 Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) và hóa học (COD)

Mức độ nhiễm bẩn nước thải bởi chất hữu cơ có thể xác định theo lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật hiếu khí và được gọi

là nhu cầu ôxy cho quá trình sinh hóa.Nhu cầu ôxy sinh hóa là chỉ tiêu rất quan trọng

và tiện dùng để chỉ mức độ nhiễm bẩn của của nước thải bởi các chất hữu cơ Trị

số BOD đo được cho phép tính toán lượng ôxy hòa tan cần thiết để cấp cho các phản ứng sinh hóa của vi khuẩn diễn ra trong quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ

có trong nước thải

Nhu cầu ôxy hóa học COD: Là lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ và một phần nhỏ các chất vô cơ dễ bị ôxy hóa có trong nước thải Chỉ tiêu nhu cầu ôxy sinh hóa BOD không đủ để phản ánh khả năng ôxy hóa các chất hữu cơ khó

bị ôxy hóa và các chất vô cơ có thể bị ôxy hóa có trong nước thải.Việc xác định COD

có thể tiến hành bằng cách cho chất ôxy hóa mạnh vào mẫu thử nước thải trong môi trường axít Trị số COD luôn lớn hơn trị số BOD5 và tỷ số COD : BOD càng nhỏ thì

xử lý sinh học càng dễ

2.1.3 Ôxy hòa tan

Nồng độ ôxy hòa tan trong nước thải trước và sau xử lý là chỉ tiêu rất quan trọng Trong quá trình xử lý hiếu khí luôn phải giữ nồng độ ôxy hòa tan trong nước thải từ 1,5 – 2 mg/l để quá trình ôxy hóa diễn ra theo ý muốn và để hỗn hợp không rơi vào tình trạng yếm khí Ôxy là khí có độ hòa tan thấp và nồng độ ôxy hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ muối có trong nước Trong quá trình xử lý nước thải, vi sinh vật tiêu thụ ôxy hòa tan để đồng hóa các chất dinh dưỡng và chất nền BOD, N, P cần thiết cho việc duy trì sự sống, tăng trưởng và sinh sản của chúng

2.1.4.Trị số pH

Trị số pH cho biết nước thải có tính trung hòa, tính axit hay tính kiềm.Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học rất nhạy cảm với sự dao động của trị

số pH Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi giá trị pH trong khoảng 6,5 đến 8,5

2.1.5 Các hợp chất của Nitơ và Photpho trong nước thải

a Các hợp chất của nitơ trong nước thải: Nước thái sinh hoạt luôn có một số hợp chất chứa nitơ Nitơ là chất dinh dưỡng quan trọng trong quá trình phát triển của

vi sinh vật trong các công trình xử lý sinh học Các hợp chất chứa nitơ là protein, các sản phẩm phân hủy của nó như amino aixit là nguồn thức ăn hữu cơ của vi khuẩn, và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ có trong nước thải bắt nguồn từ phân và nước tiểu (urê) của người và động vật Urê bị phân hủy ngay khi có tác dụng của vi khuẩn thành amoni (NH4+) và NH3 là hợp chất vô cơ chứa nitơ có trong mước thải

Hai dạng hợp chất vô cơ chứa Nitơ có trong nước thải là nitrit và nitrat.Nitrat

là sản phẩm ôxy hóa của amoni (NH4 ) khi tồn tại oxy, thường gọi quá trình này là quá trình Nitrat hóa.Còn nitrit (NO2-) là sảm phẩm trung gian của quá trình nitrat hóa, nitrit là hợp chất không bền vững dễ bị ôxy hóa thành nitrat (NO3-) Vì amoni sử dụng ôxy trong quá trình Nitrat hóa và các vi sinh vật trong nước, rong, tảo dùng nitrat làm thức ăn để phát triển, cho nên nếu hàm lượng nitơ có trong nước thải xả ra sông, hồ quá mức cho phép sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng kích thích sự phát triển nhanh của rong, tảo làm bẩn nguồn nước

b Các hợp chất photpho trong nước thải:Photpho cũng giống như nitơ, là chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sống và phát triển trong các công trình xử lý nước thải Photpho là chất dinh dưỡng đầu tiên cần thiết cho sự phát triển của thảo mộc sống dưới nước, nếu nồng độ photpho trong nước thải xả ra sông, suối quá mức cho phép

sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng.Photpho thường ở dạng photphat vô cơ và bắt nguồn

từ chất thải là phân, nước tiểu, phân bón dùng trong nông nghiệp và từ các chất tẩy rửa dùng trong sinh hoạt hằng ngày

2.1.6 Các hợp chất vô cơ khác trong nước thải

Có rất nhiều hợp chất vô cơ trong nước thải Để đánh giá tính chất nhiểm bẩn của nước thải bởi khoáng vật người ta dùng các chỉ tiêu về hàm lượng sulfat và clorua Trong nước thải đô thị hàm lượng sulfat vào khoảng 100 đến 150 mg/l, còn hàm lượng clorua từ 150 đến 250 mg/l Hàm lượng sulfat và clorua thường không hoặc ít thay đổi trước và sau xử lý và cũng không làm ảnh hưởng tới các quá trình lí hóa, sinh hóa nước thải và cặn bã

2.1.7 Vi sinh vật

Nước thải sinh hoạt chứa rất nhiều các vi sinh vật với số lượng từ 105 – 106 tế bào/1ml Phần lớn vi sinh có trong nước thải không phải là vi khuẩn gây bênh,

có thể có một số ít vi khuẩn gây bệnh như thương hàn, tả, lỵ, vi trùng

2.1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC THẢI

2.2.1 Phương pháp cơ học

Là giai đoạn đầu tiên trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải (giai đoạn tiền xử lý), có nhiệm vụ loại ra khỏi nước thải tất cả các vật có thể gây tắc nghẽn đường ống, làm hư hại máy bơm và làm giảm hiệu quả xử lý cho các giai đoạn sau,

Song chắn rác gồm các thanh đan xếp cạnh nhau ở trên mương dẫn nước Khoảng cách giữa các thanh đan gọi là khe hở Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo hướng dòng chảy

2.2.2 Phương pháp hóa học – hóa lý

Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa lý diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm vào

4 Cửa tuần hoàn cặn 8 Ống dẫn hỗn hợp khíĐây là một trong những quá trình xử lý kị khí được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới nhờ có các đặc điểm sau:

Cả 3 quá trình: phân hủy – lắng bùn – tách khí được lắp đặt trong một công trình; thứ 2 là tạo ra các loại bùn hạt có nồng độ vi sinh vật cao và tốc độ lắng cao hơn so với bùn của quá trình hiếu khí dạng lơ lửng

Ngoài ra quá trình xử lý kị khí còn có các ưu điểm so với quá trình xử lý hiếu khí là:

- Tiêu tốn ít năng lượng vận hành

- Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn

- Bùn sinh ra dễ tách nước

- Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng

- Thu hồi khí metan làm nhiên liệu sạch

- Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kị khí có thể phục hồi và hoạt động được sau một thời gian ngừng nạp liệu

Quá trình hoạt động của UASB: nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể và đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện kị khí chủ yếu là CH4 và CO2, sẽ tạo dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì sinh học dạng hạt Khí sinh

ra từ các hạt bùn sẽ dính vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây quá trình tách khí – lỏng - rắn được thực hiện nhờ bộ phận tách pha Khí có thể được thu hồi nhờ đi qua bồn hấp thụ chứa NaOH 5 – 10%, hoặc thải ra môi trường nếu số lượng ít Nước thải được chảy qua máng chảy tràn vào thiết bị xử lý tiếp theo

Vận tốc nước thải đưa vào bể duy trì ở khoảng 0,6 – 0,9 m/h, pH thích hợp cho quá trình phân hủy kị khí dao động trong khoảng 6,6 – 7,6 Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm cho thiết bị ( nồng độ trong khoảng 1000 – 5000mg/l) để đảm bảo nước thải luôn có pH > 6,2 vì nếu < 6,2 vi khuẩn chuyển hóa khí metan sẽ không hoạt động được

Quá trình phân hủy trong UASB cũng có 3 giai đoạn:

Dưới tác dụng của enzyme hydrolaza của vi sinh vật các hợp chất hữu cơ phức tạp như: gluxit, lipit và protein … được phân giải thành các chất hữu cơ đơn giản dễ tan trong nước như: đường, peptit, glyxerin, axit hữu cơ, axit amin…

- Giai đoạn lên men axit hữu cơ:

Các sản phẩm thủy phân sẽ được phân giải yếm khí tạo thành các axit có phân

tử lượng nhỏ hơn như axit butyric, axit propinoic, axit axetic, … Trong quá trình lên men axit hữu cơ, một số axit béo phân tử lượng lớn được chuyển hóa tạo axit axetic dưới tác dụng của vi khuẩn axetogen

Trong quá trình lên men, các axit hình thành chính là nguyên liệu cho các phản ứng oxy hóa khử, tạo các rượu tương ứng… Các vi khuẩn Axetogen hóa các axit béo phân tử lượng lớn, axit lactic… đến axit axetic, một sản phẩm dễ bị decacboxyl hóa tạo CH4 theo các cơ chế sau:

Axetogen hóa axit lactic:

3C3H6O3 2CH3-CH2-COOH + CH3-COOH + CO2 + 2H2O

Axetogen hóa liên kết β của axit béo bằng cơ chế oxy hóa khử:

Rn-CH3-CH2-COOH + 2H2O Rn-2COOH + CH3-COOH

Trong giai đoạn này BOD và COD giảm không đáng kể, đặc biệt độ pH của môi trường có thể giảm mạnh

- Giai đoạn tạo khí metan:

Là giai đoạn quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình Dưới tác dụng của các vi khuẩn metan hóa, các axit hữu cơ, các chất trung tính … được chuyển hóa tạo khí biogas

2.2.3.2 Các phương pháp xử lý hiếu khí

 Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten

- Đặc điểm và nguyên lý làm việc của Aeroten

Aeroten là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình tròn, cũng

có trường hợp thiết kế bằng kim loại hình khối trụ Thông dụng nhất là bể Aeroten dạng khối hình chữ nhật

Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten Các chất lơ lửng này là số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ dạng chưa phải hòa tan Các chất lơ lửng làm nơi để vi sinh vật bám vào

để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt bông cặn Các hạt này dần to và lơ

lửng trong nước, chính vì vậy phương pháp này gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng

lơ lửng của quần thể vi sinh vật Các bông cặn này chính là bùn hoạt tính, chúng có màu nâu sẫm, chứa các chất hấp phụ trong nước thải là nơi cư trú cho các vi khuẩn cùng các vi sinh vật bậc thấp khác Hợp chất hữu cơ hòa tan là hợp chất dễ phân hủy nhất Ngoài ra có các hợp chất khó phân hủy, hoặc hợp chất chưa hòa tan, khó hòa tan

ở dạng keo – các hợp chất này có cấu trúc phức tạp cần được vi khuẩn tiết ra enzym ngoại bào, phân hủy thành các chất đơn giản rồi thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxy hóa tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho các tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là

CO2 và nước

- Quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong aeroten qua 3 giai

đoạn

Giai đoạn 1: tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy Ở giai đoạn này bùn

hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxy cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất ít Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng phát triển rất mạnh theo cấp số nhân do đó lượng oxy tiêu thụ tăng cao

Giai đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định và mức tiêu thụ oxy cũng gần như

không thay đổi Chính ở giai đoạn này các chất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất Hoạt lực enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt ở mức cực đại, và kéo dài trong một thời gian tiếp theo Điểm cực đại của enzim bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi bùn hoạt tính tới mức ổn định Qua các thông số hoạt động của aeroten cho thấy ở giai đoạn 1 tốc độ tiêu thụ oxy rất cao

Giai đoạn 3: sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hóa cầm chừng và có chiều

hướng giảm mà tốc độ tiêu thụ oxy nhiều hơn đây là giai đoạn nitrat hóa các muối amon

Sau cùng, nhu cầu oxy lại giảm và cần phải kết thúc quá trình làm việc của aeroten (làm theo mẻ) Sau khi oxy hóa được 80 – 95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn

ra khỏi nước Nếu không kịp thời nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp

- Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước thải của aeroten

Lượng oxy hòa tan trong nước: điều kiện đầu tiên để đảm bảo cho aeroten

có khả năng oxy hóa các chất bẩn hữu cơ với hiệu suất cao phải đảm bảo cung cấp đủ

lượng oxy, một cách liên tục, đáp ứng đầy đủ nhu cầu hiếu khí cho vi sinh vật trong bùn hoạt tính

Có 3 phương pháp cung cấp oxy hòa tan cho aeroten:

Khuấy cơ học với các dạng khuấy ngang, khuấy dọc, nhưng không hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu oxy

Thổi và sục khí bằng hệ thống khí nén với các hệ thống phân tán khí thành các dòng hoặc tia lớn nhỏ khác nhau

Kết hợp nén khí với khuấy đảo

Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật: trong nước thải, thành phần

dinh dưỡng chủ yếu là nguồn cacbon, được thể hiện bằng BOD – chất bẩn hữu cơ dễ

bị phân hủy hoặc bị oxy hóa bởi vi sinh vật Ngoài BOD còn có: nito ở dạng NH4 và photpho ở dạng muối photphat là những chất dinh dưỡng tốt nhất đối với vi sinh vật

Vi sinh vật phát triển cần tới các chất khoáng như: Mg, K, Ca, Mn, Fe, Co…

Thiếu dinh dưỡng trong nước thải sẽ làm giảm mức độ sinh trưởng, phát triển tăng sinh khối cho vi sinh vật

Nếu thiếu nitơ kéo dài thì không những cản trở quá trình sinh hóa mà còn làm cho bùn hoạt tính khó lắng, các hạt bông phồng lên và trôi nổi theo dòng nước ra làm khó trong và chứa một lượng lớn vi sinh vật, làm giảm tốc độ sinh trưởng cũng như cường độ oxy hóa của chúng Người ta thường duy trì tỷ lệ BOD : N : P = 100 : 5 : 1,

tỷ lệ này duy trì trong 3 ngày đầu, những ngày sau thì 220:5:1

Nồng độ cho phép của các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải để đảm bảo cho aeroten làm việc có hiệu quả

Nồng độ các chất trong môi trường ảnh hưởng nhiều tới đời sống vi sinh vật,

nó đều có giới hạn cho phép, nếu vượt quá thì ức chế đến vi sinh lí và sinh hóa của các tế bào vi sinh vật, làm ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất, hình thành enzim, thậm chí có thể bị chết

Nói chung các loại nước thải xử lý bằng aeroten có lượng BOD vào khoảng

500 mg/l nhưng không quá 1000 mg/l, phải sử dụng aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh, nếu BOD quá cao thì phải pha loãng bằng nước sạch, hoặc cho qua xử lý kị khí

Các chất độc: tiến hành xác định độc tính đối với vi sinh vật, các chất độc hay

kìm hãm là: các kim loại nặng, thuốc trừ sâu,… làm chết hoặc kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật

pH: Nói chung pH thích hợp cho quá trình xử lý bằng aeroten là 6,5 – 8,5

Trong thời gian cuối, nước thải trong aeroten có pH chuyển sang kiềm, có thể là các hợp chất chứa nito, được chuyển hóa thành NH3 hoặc muối amon

Nhiệt độ: nhiệt độ trong nước thải aeroten có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động

sống của vi sinh vật, nhiệt độ xử lý nước thải chỉ trong khoảng 6 – 37oC, tốt nhất là

15 – 35oC

Nồng độ các chất lơ lửng (SS) ở dạng huyền phù: khi nồng độ SS không quá

150 mg/l thì xử lý bằng aeroten là hợp lý Vì vậy để đảm bảo nước thải vào aeroten thì cần phải xử lý sơ bộ

- Phân loại Aeroten

Phân loại theo chế độ thủy động: aeroten đẩy, aeroten khuấy trộn, aeroten hỗn hợp.Phân loại theo chế độ làm việc của bùn hoạt tính: aeroten có ngăn hoặc bể tái sinh bùn hoạt tính tách riêng, và loại không có ngăn bùn tái sinh bùn hoạt tính tách riêng

Phân loại theo tải trọng BOD / 1 gam bùn có trong một ngày: aeroten tải trọng cao, aeroten tải trọng trung bình và aeroten tải trọng thấp

Phân loại theo số bậc cấu tạo trong aeroten: aeroten 1 bậc, 2 bậc, 3 bậc

Một số aeroten điển hình dùng trong xử lý nước thải:

Bể aeroten truyền thống

Hình 2.2 Sơ đồ bể aeroten truyền thống

Nước thải sau lắng 1 được trộn đều với bùn hoạt tính hồi lưu ở ngay đầu bể aeroten Lượng bùn hồi lưu so với lượng nước thải có độ ô nhiễm trung bình khoảng

20 – 30% Dung tích bể tính toán sao cho khi dùng khí nén sục khối nước trong bể sau 6 – 8h, hoặc làm thoáng trong 9 – 12h đảm bảo hiệu suất 80 – 90% Thường xử lý

ở BOD < 400 mg/l, lượng không khí làm việc 55 – 65 m3 không khí cho 1 kg BOD

Chỉ số thể tích lắng của bùn (SVI) là 50 – 150 ml/g, tuổi của bùn 3 – 15 ngày Bể này cần có ngăn trong bể hoặc ngoài bể để hoạt hóa bùn hoạt tính.

Aeroten tải trọng cao

Nước thải đi vào bể có độ ô nhiễm cao, thường là BOD > 500mg/l Tải trọng trên bùn hoạt tính là 400 – 500 mg BOD/ g bùn trong một ngày đêm

Ưu điểm của loại bể này: giảm được lượng không khí cần cấp, tức là giảm công suất máy nén khí, giảm điện năng Không có sự làm hiếu khí quá mức ngăn cản sinh trưởng và phát triển của vi sinh khuẩn khử các hợp chất chứa nito, trong đó có khâu nitrat hóa thành N2 bay vào không khí Thời gian sục khí từ 6 – 8 giờ

Bể aeroten nhiều bậc:

Nước thải đưa vào aeroten bằng cách đoạn hay theo bậc, dọc theo chiều dài bể, bùn tuần hoàn đi vào đầu bể Mỗi ngăn ở đây là một bậc, nạp theo bậc có tác dụng làm cân bằng tải trọng BOD theo thể tích bể, làm giảm sự thiếu hụt oxy ở đầu bể và lượng oxy được trải đều dọc theo bể làm cho hiệu suất sử dụng oxy và xử lý tăng lên

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống aeroten nhiều bậc

Aeroten thông khí kéo dài