Kỹ thuật xử lý nước thải trong ngành sản xuất rượu bia nước giải khát

Thêm vào đó là các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCO3, CaSO4,H3PO4, NaOH, Na2CO3… Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước thải có khả năng đe dọa nghiêm trọng

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Đề tài: Kỹ thuật xử lý nước thải trong ngành sản xuất rượu

bia nước giải khát

Nhóm: 3 – Tiết 7,8,9 chiều thứ 3

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngọc Tú

Hà Nội, 2017

Lưu Công Lý 597109 K59KHMTE

Đoàn Thị Liễu 597106 K59KHMTE

Phùng Quốc Hưng 595044 K59KHMTA

Nguyễn Thị Quỳnh Mai 593124 K59KHMTA

Đỗ Thị Hoài 597094 K59KHMTE

Lê Hữu Hưng 597100 K59KHMTE

Đào Thị Hương Liên 593307 K59KHMTC

Nguyễn Thị Thu Hương 593303 K59KHMTC

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

 Trong những năm gần đây công nghiệp thế giới phát triển với tốc độ rất cao.Cùng với sự phát triển chung của ngành công nghiệp thì ngành công nghiệp sản xuất rượu bia cũng phát triển mạnh mẽ.

 Rượu bia được sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm tại nhà máy BiaSài Gòn và Hà Nội Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong trời gian ngắn, ngành sản xuất bia đã có những bước phát triển mạnh mẽ Mức tiêu thụ bia bình quân theo đầu người vào năm 2011 dự kiến là 28 lít/người/năm Bình quân lượng bia tăng 20% mỗi năm

 Bên cạnh những thành tựu về kinh tế - xã hội do phát triển công nghiệp là những vấn đề về ô nhiễm môi trường ngày càng quan trọng, trong đó, nước thải của ngành sản xuất bia cũng gây ra những tác động xấu đến môi trường Nước thải

do sản xuất rượu bia thải ra thường có đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất cao,

nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thuỷ vực đón nhận thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân huỷ của các chất hữu cơ diễn ra rất nhanh Thêm vào đó là các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCO3, CaSO4,H3PO4, NaOH, Na2CO3… Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước thải có khả năng đe dọa nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận nếu không được xử lý.Kết quả khảo sát chất lượng nước thải của các cơ sở sản xuất bia trong nước ở Hà Nội, Hải Dương, Hà Tây, Hoà Bình cho thấy, nước thải từ các cơ sở sản xuất bia nếu không được xử lý, có COD, nhu cầu oxy sinh hoá BOD, chất rắn lơ lửng SS đều rất cao, các chất này khi đi vào môi trường sẽ phân hủy rất nhanh Nếu lượng chất thải này không được xử lí mà xả thẳng vào môi trường sẽ ảnh hưởng xấu tới nguồn tiếp nhận, gây chết động vật thủy sinh, ảnh hưởng tới sức khỏe con người vàgây ra mùi hôi thối khó chịu Chính vì vậy, việc tìm ra các biện pháp thích hợp để

xử lí chất thải từ sản xuất rượu bia là rất cần thiết để sớm được áp dụng vào thực tế

PHẦN II: TỔNG QUAN

2.1 Lịch sử hình thành và tốc độ phát triển

a Lịch sử hình thành

 Từ 7000 năm TCN người Babylon đã biết sản xuất bia từ hạt đại mạch và một số nguyên liệu từ hạt nảy mầm với công thức rất đơn giản: Người ta rang ngũ cốc rồi đem ngâm cho lên men thu được một loại nước giải khát được yêu thích nhất trên thế giới Cùng với sự phát triển của thời gian công thức chế biến bia đã thay đổi dần, người ta biết cho thêm cỏ dại có hương thơm để cho nước có vị dễ chịu hơn như: ngải cứu, lupin … để tăng hương vị của bia

 Khoảng thế kỷ 19, hoa hublon được phát hiện ở Xiberi, Đông Nam nước Nga, Trung Quốc và nhiều vùng khác Từ đó nó được sử dụng như là một trong những nguyên liệu chuyên dùng để sản xuất bia

 Năm 1857, nhà bác học người Pháp Louis Pasteur đã khám phá ra một nhân

tố đã chuyển hóa nhiên liệu thành một loại thức uống tuyệt vời và ông đã khẳng định “ nẫm men là vi sinh vật duy nhất mà hoạt động của chúng đã làm nên quá trình lên men bia” Nhưng ông chưa làm sáng tỏ được thực chất của hiện tượng và

cơ chế hoạt động của quá trình lên men bia, đến cuối thế kỉ 19 hai nhà khoa học người Đức, Nga mới chứng minh được rằng “nấm men tạo nên các enzyme này ngay cả trong trường hợp không có tế bào nấm men tồn tại trong môi trường vẫn

có khả năng chuyển hóa đường thành rượu và CO2, hai thành phần quan trọng nhất của bia”

 Ngày nay, kỹ thuật sản xuất bia cải tiến không ngừng, quá trình lên men giảm từ 49 ngày xuống còn 12 ngày Các thiết bị lên men được cải tiến và hiện naybia là loại nước giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng và khá phổ biến trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

b Tốc độ phát triển

 Trên thế giới

 Hiện nay trên thế giới có khoảng 25 quốc gia sản xuất bia với sản lượng lớn hơn 1 tỷ lít/năm Trong đó nước như Đức, Mỹ, Úc mỗi năm sản xuất trên dưới 10

tỷ lít/năm Sản lượng bình quân tính theo đầu người ở một số quốc gia là 160 lít/năm như ở CH Séc, ….

 Tại một số nước trên thế giới ngành công nghiệp sản xuất bia được đặt dưới quyền kiểm soát bởi các cơ quan nhà nước Tại Ấn Độ, chính phủ đã thực hiện đổi mới cơ chế, các doanh nghiệp được tự do sản xuất kinh doanh, trừ ra các ngành đặcbiệt cần phải có dấy phép của chính phủ cấp thì mới được quyền sản xuất kinh doanh trong đó có ngành sản xuất bia

 Việt Nam

 Ở Việt Nam bia được người Pháp du nhập vào cuối thế kỷ 19 với việc xây dựng 2 nhà máy bia: nhà máy bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn Qua hơn một thế kỷ thăng trầm và phát triển, hiện nay Việt Nam có hơn 100 nhà máy bia lớn nhỏ trên cả nước

 Từ nhũng năm 90 trở lại đây, sản lượng bia ở Việt Nam tăng nhanh đạt bình quân 8 lít/người/năm và thu nộp cho nhà nước hàng nghìn tỷ đồng, tạo điều kiện công ăn việc làm cho hàng chục ngàn lao động

 Hiệp hội Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam (VBA) cho biết, sản lượng bia của cả nước ước đạt 3,4 tỷ lít trong năm 2015, tăng 4,7% so với cùng kỳ năm

2014 Trong 5 năm qua, sản lượng bia tăng bình quân 7% mỗi năm

 Hiện cả nước có khoảng 129 cơ sở sản xuất bia Có nhiều cơ sở sản xuất có quy mô lớn từ 200 - 400 triệu lít/năm như nhà máy bia Củ Chi (Sabeco), nhà máy bia Mê Linh (Habeco), nhà máy bia Việt Nam (Heineken) ở TPHCM,… Theo đó, tổng công suất ngành bia đến nay đạt khoảng 4,8 tỷ lít/năm Hiện Việt Nam nhập khẩu khoảng 3 triệu lít bia mỗi năm và xuất khẩu trên 70 triệu lít

 Sản lượng rượu công nghiệp đạt 70 triệu lít với khoảng 162 cơ sở sản xuất rượu công nghiệp trên cả nước Sản lượng rượu dân tự nấu và tiêu thụ trên thị trường ước đạt trên 200 triệu lít/năm, gấp 3 lần rượu sản xuất công nghiệp

 Ngành nước giải khát đạt sản lượng 4,8 tỷ lít trong năm 2015 Trong giai đoạn 2011 - 2015, tốc độ tăng trưởng sản lượng bình quân là 8,38% Hiện có gần

loại nước ngọt, nước hoa quả có tốc độ tăng trưởng cao, chiếm tỷ trọng 85% thị phần tiêu thụ nước giải khát, trong khi nước khoáng chỉ chiếm tỷ trọng khoảng 15%.

 Với những kết quả đạt được trong thời gian, VBA đặt mục tiêu đến năm

2020, ngành đạt sản lượng bia từ 4 - 4,25 tỷ lít/năm; sản lượng nước giải khát từ 8,3 - 9,2 tỷ lít/năm; sản lượng rượu từ 320 – 360 triệu lít, trong đó rượu sản xuất công nghiệp từ 100 - 150 triệu lít

2.2 Đặc tính nước thải phát sinh.

2.2.1 Nguồn gốc nước thải

 Nấu – đường hóa: Nước thải của các công đoạn này giàu các chất

hydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, các cục vón… cùng với xác hoa, một ít tanin, các chất đắng, chất màu

 Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nước thải của công đoạn này rất giàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn

 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 thải từ quy trình sản xuất bao gồm:

 Nước lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đường Để bã trên sàn lưới, nước sẽ tách ra khỏi bã

 Nước rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết

bị khác

 Nước rửa chai và két chứa

 Nước rửa sàn, phòng lên men, phòng tàng trữ

 Nước thải từ nồi hơi

 Nước vệ sinh sinh hoạt

 Nước thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng clorit cao (tới 500 mg/l), cacbonat thấp

2.2.2 Thành phần và tính chất nước thải.

 Trong sản xuất bia, do đặc thù về công nghệ nên lượng nước tiêu hao cao và lượng nước thải cũng lớn Nước sử dụng cho sản xuất thường từ 4 ÷11lít nước/1 lítbia, nhu cầu tiêu thụ của mỗi công đoạn là khác nhau, thông thường 2/3 lượng nước dùng trong quy trình công nghệ và 1/3 lượng nước còn lại sử dụng cho khâu

vệ sinh thiết bị

 Đặc tính nước thải của các nhà máy bia là giàu các hợp chất hữu cơ như tinh bột, xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho, nitơ Các chất này sẽ được oxi hoá bởi vi sinh vật, tạo ra sản phẩm cuối là CO2, H2O, NH3 và sản phẩm trung gian là rượu, aldehit, axit, Đây là nguồn gây ô nhiễm cao nếu thải trực tiếp ra môi trường

 Các đặc tính của nước thải:

 Hàm lượng BOD cao là do: bã nấu bã hèm, men, hèm lỗng, bia dư ro

khoảng 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, PO4-3 20 ÷ 40mg/l, N-NH3 12 ÷ 15mg/l Ngoài ra, trong bã bia còn chứa một lượng lớn chất hữu cơ, khi lẫn vào nước thải sẽ gây ra ô nhiễm ở mức độ cao

 Nước thải rửa chai bia cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong công nghệ sản xuất bia Về nguyên lý chai để đóng bia được rửa qua các bước: rửa với nước nóng, rửa qua dung dịch kiềm loãng nóng (1-3% NaOH), tiếp

đó rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai, sau đó rủa sạch bằng nước nóng và nước lạnh Do đó dòng thải của quá trình rửa chai có pH cao và làm cho dòng thải chung

có pH kiềm tính

 Trong nước thải rửa chai còn có hàm lượng đồng và kẽm là do sửa dụng loạidãn nhãn chai có in ấn bằng các loại thuốc in có chứa kim loại Hiện nay, loại dán nhãn chai có chứa kim loại đã bị cấm sử dụng ở nhiều nước Trong nước thải có tồn tại AOX là do quá trình khử trùng có dùng chất khử là hợp chất clo

Tóm tắt đặc trưng nước thải của công nghiệp sản xuất bia:

Bảng: Tính chất nước thải từ sản xuất biaCác chất ô

nhiễm

đơn vịtính

Mức hiệntại ở ViệtNam

Tổng P mg/l 22-25 ≤4 ≤6 ≤8 Kích thích

thực vật pháttriển

NH4+ mg/l 13-16 ≤5 ≤10 ≤15 Độc hại cho

cá nhưng lại

thúc đẩy thựcvật phát triển,thường gây racác hiệntượng tảoGhi chú: * các thông số quy định trong tiêu chuẩn, chưa xết đến hệ số liên quanđến dung tích nguồn tiếp nhận và hệ số theo lưu lượng nguồn thải.

A – Thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mục đích sinh hoạt

B – Nguồn tiếp nhận khác ngoại loại A

Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải như bảng sau:

Bảng: Tính chất đặc trưng của nước thải ngành sản xuất bia

( Nguồn: PGS.TS Lương Đức Phẩm, công nghệ xử lý nước thải, NXB Giáo Dục)

2.3 Các phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia

Đặc tính nước thải của các nhà máy bia là giàu các hợp chất hữu cơ như tinhbột, xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho, nitơ Các chất này sẽđược oxi hoá bởi vi sinh vật, tạo ra sản phẩm cuối là CO2, H2O, NH3 và sản phẩmtrung gian là rượu, aldehit, axit, Đây là nguồn gây ô nhiễm cao nếu thải trực tiếp

ra môi trường

Có nhiều phương pháp ứng dụng xử lý nước thải các nhà máy rượu, bia như: sửdụng màng lọc, phương pháp hoá học, phương pháp sinh học Trong các phươngpháp trên, thì phương pháp xử lý bằng sinh học cho hiệu quả tối ưu và được sửdụng rộng rãi nhất

Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷcác chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chấthữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trongquá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinhtrưởng và sinh sản nên sinh khối chúng được tăng lên Quá trình phân huỷ các chấthữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxi hoá sinh hoá

2.3.1 Phương pháp cơ học

Nước thải rửa chai, lọ và tec cần qua sàng lọc để loại bỏ mảnh thủy tinh vỡ vànhãn giấy Nước thải sản xuất hỗn hợp cần cho các bể tách dầu trước khi xử lý sinhhọc

Tùy theo kích thước và tính chất đặc trưng của từng loại vật chất mà người tađưa ra nhưng phương pháp thích hợp để loại bỏ chúng ra khỏi nước thả

Nước thải sản xuất và nước thải vệ sinh tập trung vào một hệ thống được xử lýbằng sục một giai đoạn Nước làm lạnh và nước mưa thải vào nơi tiếp nhận khôngcần xử lý

Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được 60% các tạp chất không hòa tantrong nước thải và giảm 20% BOD Các công trình trong xử lý cơ học gồm:

 Thiết bị tách rác thô: (song chắn rác, lưới chắn rác, lưới lọc, sàng, …), nhằmgiữ lại các vật rắn như: mảnh thủy tinh, chai lọ, nhãn giấy nút chai, …

 Thiết bị lọc rác tinh: thiết bị lọc rác tinh thường được đặt sau thiết bị tachsrác thô, có chức năng loại bỏ các tạp chất có kích thước nhỏ hơn, mịn hơn như bãhèm, con men …

 Bể lắng cát

 Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơnnhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát … ra khỏi nước thải

 Thông thường cặn lắng có đường kính hạt khoảng 0.25 mm (tương đương

độ lớn thủy lực là 24.5), chiếm 60% tổng số hạt cặn có trong nước thải

 Tùy theo đặc tính của dòng chảy ta có thể phân loại bể lắng cát như sau:

 Bể lắng cát ngang nước chảy thẳng, chảy vòng

 Bể lắng cát đứng, nước chảy từ dưới lên

 Bể lắng cát nước chảy xoắn ốc

 Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang hoặc vòng qua bểvới vận tốc lớn nhất Vmax = 0.3 m/s, vận tốc nhỏ nhất Vmin = 0.15 m/s và thời gianlưu nước từ 30 – 60s Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phươngthẳng đứng từ dưới lên với vận tốc nước dâng từ 3-3.7 m/s, vận tốc nước chảytrong máng thu khoảng 0.4 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động khoảng 2-3.5 phút

 Cát trong bể lắng được tập trung về hố thu hoặc mương thu cát dưới đáy, lấycát ra khỏi bể có thể bằng thủ công(nếu lượng cát < 0.5 m3/ngày đêm) hoặc bằng

cơ giới (nếu lượng cát > 0.5 m3/ngày đêm) Cát từ bể lắng cát được đem đi phơikhô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại vào mục đích sây dựng

 Căn cứ theo chiều nước chảy người ta phân biệt các dạng bể lắng sau:

 Bể lắng ngang: nước chuyển động theo phương ngang vào bể có vậntốc không lớn hơn 0.01 m/s thời gian lưu nước từ 1.2h-2.5h Bể lắngngang có mặt bằng hình chữ nhật

 Bể lắng đứng: nước chau theo phương thẳng đứng từ dưới đáy bể lên Bểlắng đứng thường có mặt bằng hình tròn.

 Bể lắng radien: nước chảy vào bể theo hướng trung tâm ra thành bể hayngược lại

 Bể tách dầu mỡ

Bể tách dầu mỡ thường được ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp cóchứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nước và các dạng chất nổi khác Đối với nước thảisinh hoạt, do hàm lượng dầu mỡ và các chất nổi không lớn cho nên có thể thựchiện tách chúng ngay ở bể lắng đợt 1 nhờ các thanh gạt dầu mỡ, chất nổi trên bềmặt bể lắng

 Bể lọc

 Dùng để tách các phần tử lơ lửng phân tán trong nước thải với kích thướctương đối nhỏ sau bể lắng, bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc nhưnước, cát, thạch anh, than cốc, than bùn…

 Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước tái sử dụng và cầnthu hồi một số thành phần quý hiếm có trong nước thải Các loại bể lọc được phânloại như sau:

Thông thường các quá trình keo tụ thường đi kèm theo qua trình trung hòahoặc các hiện tượng vật lí khác Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hòa,phản ứng oxi hoá khử, phản ứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chấtđộc hại

 Bể điều hòa

 Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về khu xử lýthường dao động theo các giờ trong ngày Nước thải thường có giá trị pH khácnhau Muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học, phải tiến hànhtrung hòa và điều chỉnh pH về giá trị thích hợp (pH = 6-9)

 Nước thải nhà máy bia có khoảng pH dao động rất lớn (từ 5-12), vì thếmuốn trung hòa ta phải sử dụng các dung dịch axit kiềm

 Loại bể này có thể có hoặc không có thiết bị khuấy trộn tùy thuộc tính chấtnước thải khác nhau Thiết bị khuấy trộn làm nhiệm vụ hòa trộn để cân bằng nồng

độ các chất bẩn cho toàn bộ thể tích nước thải có trong bể và ngăn ngừa cặn lắngtrong bể, pha loãng các chất độc hại có trong bể nếu có

 Kết tủa tạo bông

 Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại dưới dạng các hạt keomịn phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0.1-10µm Cáchạt này không nổi và cũng không lắng, do đó tương đối khó tách chúng ra khỏinước thải Theo nguyên tắc các hạt có khuynh hướng keo tụ do lực hút Vanderwaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt

 Khi các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với các hạt keo kháctạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình nàygọi là quá trình tạo bông Tuy nhiên, khi xử lý để giảm thời gian quá trình keo tụ

và tăng tốc độ lắng của các bông cặn người ta sử dụng các hóa chất như: phennhôm, phen sắt, polymer để kết dính các hạt keo, cặn lơ lửng để thành các bôngcặn có kích thước lớn hơn và lắng loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải

 Bể khử trùng

 Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gâynguy hiểm chưa được hoặc không thể loại bỏ trong quá trình xử lý nước thải

 Khử trùng có nhiều phương pháp:

 Clo hóa (rộng rãi nhất): clo cho vào nước dưới dạng hơi hoặc clorua vôi.

Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10g/m3 đối với

nước thải sau xử lý cơ học, 5g/m3 đối với nước thải sau xử lý sinh học Thời giantiếp xúc cú chúng là 30 phút truosc khi xả nước thải ra nguồn tiếp nhận.

 Ozon hóa : phương pháp này bắt đầu được sử dụng rộng rãi để xử lý nước

thải ozon tác động mạnh mẽ vào chất hữu cơ Sau quá trình ozon hóa số lượng vikhuẩn bị tiêu diệt đạt 99.8% Ngoái việc khử trùng ozon cón oxi hóa các hợp chấtnito, photpho là các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải, góp phần chống hiệntượng phú dưỡng hóa trong nguồn nước

2.3.3 Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp thụ được dùng trong bước xử lý bậc cao sau xử lý sinhhọc để khử các chất hưu cơ không bị oxi hóa sinh học hấp phụ là tăng nồng độchất tan trên bề mặt phân chia giũa hai pha lỏng/khí hay lỏng/rắn

Cơ chế của quá trình hấp phụ như sau: các phân tử hòa tan khi tiếp xúcgiữa hai pha rắn/lỏng sẽ hấp phụ lên bề mặt chất rắn bằng các lực liên kết của cácphân tử bề mặt có thừa hóa trị Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: thanhoạt tính các chất tổng hợp và các chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làmchất hấp phụ (tro, xỉ, mạt cưa…) Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keonhôm và các chất hydroxyt kim loại ít được sử dụng vì năng lượng tương tác củachúng với các phân tử nước lớn

2.3.4 Phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của visinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trình hoạtđộng của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây ô nhiễm bẩn được khoáng hóa

và trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp kị khí và hiếu khí có thể xảy ra

ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo, người tatạo ra điều kiện tối ưu cho quá trình oxy sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ vàhiệu suất cao hơn xử lý sinh học tự nhiên

 Phương pháp hiếu khí:

Thực chất đây là quá trình phân hủy các chất hữu cơ dưới tác dụng của các visinh vật hiếu khí khi có sự tham gia của ôxi Phương trình cơ bản của quá trìnhphân hủy hiếu khí là:

Mỗi phương phương pháp xử lý đều có các ưu và nhược điểm khác nhau Đốivới phương pháp xử lý kị khí yêu cầu ít diện tích, có khả năng tạo ra năng lượngdưới dạng khí sinh học biogas, khả năng tạo bùn chỉ bằng 10% so với hệ thống xử

lý hiếu khí, chi phí vận hành thấp Tuy nhiên, xử lý kị khí không thể khử triệt để100%, không xử lý được nitơ và phốt pho; trong khi đó phương pháp xử lý hiếukhí có khả năng xử lý triệt để, xử lý được nitơ và phốt pho, nhưng lại cần thể tíchlớn, sinh nhiều bùn, tiêu tốn nhiều năng lượng cho sục khí và chi phí vận hành cao

 Bể Aeroten

 Bể Aeroten thông thường: Đòi hỏi phải ở chế độ dạng chảy nút khi đó chiềudài bể rất lớn so với chiều rộng Trong bể này nước thải có thể phân bố ởnhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể Ở chế độdạng chảy nút, bông bùn có đặc tính tốt hơn, dễ lắng Tốc độ sục khí giảmdần theo chiều dài bể quá trình phân hủy nội bào sảy ra ở cuối bể

Hình : bể aeroten thông thường

 Bể Aeroten mở rộng: Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinhtrưởng thấp, sản lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn Thời gian

lưu bùn cao hơn so với bể khác (20-30 ngày) Hàm lượng bùn thích hợptrong khoảng 3000-6000 mg/l.

 Bể Aeroten xáo trộn hoàn toàn: Bể này thường có dạng tròn hoặc vuông,hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đông nhất trong toàn bộ thể tích bể.Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp thiết bị sục khí

cơ khí (motor và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được dửdụng Bể này có ưu điểm chịu được quá tải rất tốt

Hình: Bể Aeroten khuấy trộn hoàn toàn

 Bể SBR ( bể hoạt động gián đoạn)

Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theokiểu làm đầy và xả cạn Qúa trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùnhoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có một điều khác đó là tất cả các quá trình xảy ratrong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: làm đầy, phản ứng, xảcạn, ngưng …

 Phương pháp kỵ khí

Là quá trình phân hủy các chất bẩn hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật

kị khí trong điều kiện không có ôxy Phương trình cơ bản của quá trình phân hủy

kị khí:

Sau khi qua bể kị khí thì còn khoảng 10-20% các chất hữu cơ chưa bịphân hủy và tiếp tục được phân hủy tiếp, bởi hệ hiếu khí Hệ thống hai máy thổikhí và phân tán khí được sử dụng để cung cấp ôxy cho quá trình xử lý hiếu khí.Lượng ôxy đưa vào phụ thuộc vào lượng ôxy hòa tan trong nước (DO)

 Bể UASB

 UASB là bể xử lý sinh học kị khí dạng chảy ngược qua lớp bùn, phươngpháp này phát triển mạnh ở Hà Lan Xử lý bằng phương pháp kỵ khí được ứngdụng để xử lý các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ tương đối cao, khảnăng phân hủy sinh học tốt, nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng

 Chức năng của bể UASB là thực hiện phân hủy các chất hữu cơ trong điềukiện kị khí thành các dạng khí sinh học Các chất hữu cơ trong nước thải đóng vaitrò chất dinh dưỡng cho vi sinh vật Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc được duytrì trong khoảng 0.6-1.2 m/h Thời gian lưu nước trong bể thường kéo dài 30-40h.Hoạt động của bể UASB cần duy trì dở điều kiện thích hợp:

+ pH khoảng 7-7.2

+ Nhiệt độ ổn định 33-35 0C

+ Tải trọng hữu cơ đạt từ 10-15 kg/m3.ngày

PHẦN III: LỰA CHỌ ĐỐI TƯỢNG VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ.

Đối tượng: Công ty TNHH SABMiller Việt Nam

SABMiller Việt Nam được thành lập từ năm 2006 và trở thành công ty 100% vốn đầu tư nước ngoài vào năm 2009 Văn phòng chính của công ty đặt tại Tòa nhà Agrex, 58 Võ Văn Tân, Quận 3, Tp Hồ Chính Minh, và một nhà máy bia taih Lô

A, KCN Mỹ Phước II, tỉnh Bình Dương Công suất ban đầu của nhà máy bia là 5000.000hl/năm

3.1, Các loại nguyên liệu và hóa chất sử dụng.

- Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt, gạo và nước Ngoài ra, còn sửdụng một số phụ liệu khác gồm men bia, hoa houblon và các phụ gia tạo hương vịđặc trưng

Bảng: Nhu cầu hàng năm và các loại nguyên phụ liệu của nhà máy

Nguồn: công ty TNHH Sabmiller Việt Nam

Bảng: nhu cầu về điện nước nhiên liệuST

Nguồn: công ty TNHH Sabmiller Việt Nam

Tổng công suất sản phẩm là 675.000.000 lít/năm

hơi nước

Chuẩn bị nguyên liệuNấu – đường hóaLọc dịch đườngNấu hoa

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Dây chuyền sản xuất bia là một dây chuyền khép kín và có thể chia làm 3 giai đoạnnhư sau: giai đoạn nấu, giai đoạn lên men, giai đoạn chiết

 Giai đoạn nấu

Làm lạnh

Lên men chính, phụHoạt tính và

Kiểm tra, dán nhãnSản phẩm

Nén CO2

 Nguyên liệu (malt, gạo) được vận chuyển về và chứa trong các kho của công ty tại đây nguyên liệu được bảo quản cẩn thận sau đó đưa vào các bồn của phân xưởng nấu-đường hóa.

 Trong giai đoạn này malt, gạo được say còn nguyên vỏ và nghiền nát được đư 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 mà lọc

 Tại đây bộ phận lên men tiếp nhận dịch đường của bộ phận nấu trộn chung với hoa hublon và một số hoa 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 ta bia bán thành phẩm (bia chưa lọc) Bia chưa lọc này sẽ được trải qua quá trình lọc để lọc các tạp chất đồng thời làm trong nước bia và chuyển đến phân xưởng chiết

 Giai đoạn chiết

 Tại đây keg inox 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 thiết bị khác để đảm bảo bia tươi sản xuất ra

 Mỗi nhà máy bia thì lượng nước cấp và lượng nước thải rất khác nhau Sự khác nhau này nhìn chung phụ thuộc chủ yếu vào quy trình công nghệ và trình độ quản lý của từng nhà máy Mặt khác mức độ ô nhiễm ở các loại nước thải của những nhà máy bia cũng khác nhau, ta có thể ước tính cácthông số nước thải như sau:

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

+ Nước thải tính từ sản xuất 1000 lít bia: 2.5-6 m3

+ Tải trọng BOD5: 3-6 kg/1000 lít bia

3.3 Đặc trưng nước thải của nhà máy:

Đối với nước thải sản xuất bia của công ty TNHH SABMiller Việt Nam đượcđặc trưng ở bảng sau:

Bảng 4: Phân tích thành phần nước thải của công ty

Thông số Đầu vào QCVN 24:2009

Giá trị CCột A Cột BHàm lượng BOD5 (mg/l) 768 30 50

Nguồn: Công ty TNHH SABmiller Việt Nam

 Từ bảng trên ta thấy rằng nước thải của công ty TNHH SABMiller Việt Nam so với cột A-QCVN 24:2009 /BTNMT cho thấy các chỉ tiêu ( COD, BOD, tổng P, ) đều vượt quá quy chuẩn cho phép, cụ thể: BOD vượt 25,6 lần, COD vượt 25,6 lần, tổng P vượt 6 lần, tổng N vượt 2,7 lần Với đặc trưng là ô nhiễm nguồn chất hữu cơ cao thì phương pháp xử lý thích hợp là phương pháp xử

lý nước thải bằng biện pháp sinh học Nước thải sau khi xử lý cần phải đạt tiêu chuẩn loại B (xả vào nguồn nước không phải sử dụng mục đích sinh hoạt) theo QCVN 24:2009 /BTNMT( quy chuẩn quốc gia về nước thải sinh hoạt)

3.3, Biện pháp xử lý

Quy trình công nghệ xử lý nước thải bia

Thuyết minh quy trình:

Nước thải từ các công đoạn sản xuất của nhà máy theo mương dẫn đến hố thu gom nước thải, tại đây có đặt song chắn rác nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn Sau đó nước thải tự chảy xuống hầm bơm Nước thải từ hầm bơm được bơm sang bể điều hòa Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ củacác chất hữu cơ của nước thải Bể có bố trí hệ thống thổi khí nhằm tạo sự xáo trộn đồng điều tránh hiện tượng lắng cặn trong bể, ngoài ra còn trang bị hệ châm

axit/xút để đảm bảo pH trước khi vào bể UASB Nước thải được bơm qua bể UASB nước được phân phối từ dưới lên Nhờ VSV kỵ khí các chất hưu cơ sẽ bị phân hủy thành nước và biogas Khí biogas sinh ra sẽ được thu hồi Nước sau khi xử lý kỵ khí theo máng thu chảy vào ống phân phối sang bể Aerotank Hoạt động của bể được duy trì có sự sục khí liên tục, một số những chất có trong nước

thải được lòai trừ bởi những vi sinh vật hiếu khí hoạt động trong bể Sau đó nước thải được dẫn qua bể lắng II Ở đây sẽ diễn ra quá trình tách bùn hoạt tính và nước thải đã xử lý Sau bể lắng II nước thải để dẫn sang bể khử trùng rồi xả ra nguồn tiếp nhận.

Bùn từ bể lắng II sẽ thu gom về bể nén bùn Một phần được bơm tuần hoàn

về bể Aerotank để duy trì chức năng sinh học trong bể

 Ưu điểm:

- Sử dụng công nghệ phù hợp với nguồn thải

- Nước thải sau quá trình xử lý có nồng độ các chất gây ô nhiễm đúng với quychuẩn

- Công trình thiết kế nhỏ gọn nhưng vẫn đủ công suất giảm diện tích sử dụng

- Dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử lý của hệ thống công nghệ

 Nhược điểm:

- Vận hành hơi phức tạp, người vận hành phải có trình độ chuyên môn cao

- Một vài trạm mà vận hành không đúng kỹ thuật dẫn đến lượng nước thải saukhi xử lý không đúng theo chuẩn đề ra

PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ

Đặc tính nước thải của nhà máy như sau:

Thông số Đơn vị Hàm lượng

Nguồn: công ty TNHH Sabmiller Việt Nam

- Lưu lượng trung bình ngày đêm Qtb = 2400 m3/ngày đêm

- Lưu lượng trung bình giờ: Qh

tb = = 100 m3/h

- Lưu lượng trung bình giây: Qs

tb = = 0.028 m3/s