Nghiên Cứu Khả Năng Hấp Phụ Của Mùn Cưa Hoạt Hóa Với Các Chất Hữu Cơ Có Trong Nước Thải Nhà Máy Bia Của Công Ty Cổ Phần Vian - Đông Anh - Hà Nội

Lượng bia tiêu thụ của Việt Nam được dự đoán sẽ còn tiếp tục tăng cao trong tương lai, ông Dương Đình Giám- Việntrưởng Viện Chiến lược chính sách Công nghiệp, Bộ Công thương cho biết,the

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐÔNG ANH – HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của tôi Số liệu và kết quả trongkhóa luận là tôi làm ra và chưa từng được sử dụng trong bất cứ luận văn nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận đềuđược sự đồng ý và các thông tin trích dẫn trong khóa luận được chỉ rõ nguồn gốc.Các số liệu và kết quả trình bày trong khóa luạn hoàn toàn trung thực , nếu sai tôixin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2016

Sinh viên

Bùi Thị Bích Phương

Tôi cũng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô khoa Môi trường - Học viện NôngNghiệp Việt Nam đã tận tình chỉ dạy tôi trong suốt bốn năm học vừa qua.

Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.s Trần Thanh Hải đãtận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận này Nhờ thầytôi không chỉ có thêm kiến thức trong học tập mà còn thêm cả kiến thức trongcuộc sống

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộgiúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2016

Sinh viên

Bùi Thị Bích Phương

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng v

Danh mục hình vi

Danh mục chữ viết tắt vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tình hình sản xuất của các nhà máy bia ở Việt Nam 4

1.1.1 Tình hình sản xuất bia trên cả nước 4

1.1.2 Vấn đề rác thải của hoạt động sản xuất bia và những ảnh hưởng đến môi trường 6

1.1.3 Tình hình sử dụng tài nguyên nước và những đặc trưng của nước thải của nhà máy bia 7

1.1.4 Tình hình sản xuất bia ở công ty Cổ phần VIAN – Đông Anh – Hà Nội 10

1.2 Tổng quan về sự hấp phụ 15

1.2.1 Khái niệm về hấp phụ 15

1.2.2 Tổng quan về vật liệu hấp phụ 19

1.2.3 Cơ sở khoa học của sử dụng vật liệu hấp phụ 20

1.3 Hấp phụ bằng mùn cưa hoạt hóa 24

1.3.1 Nguồn gốc của mùn cưa 24

1.3.2 Phương pháp hoạt hóa mùn cưa 25

1.3.3 Tính chất của mùn cưa hoạt hóa: 26

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Đối tượng nghiên cứu 28

2.2 Phạm vi nghiên cứu 28

2.3 Nội dung nghiên cứu 28

2.4 Phương pháp nghiên cứu 28

2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu: 28

2.4.2 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu: TCVN 6663-1;2011 và TCVN 6663-3;2008 28

2.4.3 Phương pháp phân tích 29

2.4.4 Phương pháp tiến hành thực nghiệm: 29

2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu: 31

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 Bảng số liệu quan trắc nước thải của nhà máy bia Công ty cổ phần VIAN - Đông Anh – Hà Nội, so sánh với QCVN 40:2011/BTNMT để kết luận mức độ ô nhiễm của nước mặt 32

3.1.1 Giá trị các thông số vật lý (pH, nhiệt độ, TSS): 32

3.1.2 Giá trị các thông số hóa học (BOD5, COD, Nito tổng số, Photpho tổng số) .34 3.2 Kết quả thực nghiệm về khả năng hấp phụ tối ưu của mùn tới nước thải nhà máy bia 38

3.2.1 Tìm ra khối lượng mùn cưa hoạt hóa sử dụng có hiệu quả hấp phụ tối ưu 38

3.2.2 Xác định hiệu quả hấp phụ của mùn cưa hoạt hóa đối với nước thải nhà máy bia công ty cổ phần VIAN 39

3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ 44

3.3 Đề xuất một biện pháp xử lý nguồn nước thải của nhà máy bia công ty cổ phần VIAN bằng mùn cưa lấy từ rác thải của hoạt động sản xuất của làng nghề trước khi được thải ra môi trường 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

1 Kết luận 49

2 Kiến nghị 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tính chất nước thải từ sản xuất bia 10

Bảng 3.1 Kết quả phân tích các thông số vật lý 32

Bảng 3.2 Kết quả phân tích các thông số hóa học 35

Bảng 3.3 Hiệu quả xử lý BOD5 39

Bảng 3.4 Hiệu quả xử lý COD 40

Bảng 3.5 Hiệu quả xử lý Nito tổng số 41

Bảng 3.6 Hiệu quả xử lý Photpho tổng số 42

Bảng 3.7 Hiệu quả xử lý TSS 43

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của pH tới quá trình hấp phụ 44

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả hấp phụ 46

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sản lượng bia được tiêu thụ ở Việt Nam 4

Hình 1.2 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 17

Hình 1.3 Sự phụ thuộc của vào Cf 17

Hình 1.4 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 18

Hình 1.5 Sự phụ thuộc lgA vào lgC 18

Hình 1.6 Silica gel 20

Hình 1.7 Zeolites 21

Hình 1.8 Tro bay 22

Hình 1.9 Than hoạt tính 23

Hình 1.10 Mùn cưa hoạt hóa 24

Hình 1.10 Mùn cưa 24

Hình 2.1 Quá trình lắc mẫu với mùn cưa hoạt hóa 30

Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện thông số pH 33

Hình 3.2 Biểu đồ thể hiện thông số nhiệt độ 33

Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện thông số TSS 34

Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện thông số BOD5 35

Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện thông số COD 36

Hình 3.6 Biểu đồ thể hiện thông số Nito tổng số 36

Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện thông số Photpho tổng số 37

Hình 3.8 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý BOD5 40

Hình 3.9 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD 41

Hình 3.10 Hiệu quả xử lý Nito tổng số 42

Hình 3.11 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý Photpho tổng số 43

Hình 3.12 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý TSS (%) 44

Hình 3.13 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ 45

Hình 3.14 Biểu đồ thể ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp phụ BOD5, COD và TSS 46

Hình 3.15 Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp phụ Nito tổng số và Photpho tổng số 47

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD5: Nhu cầu oxi sinh học.

Bộ NN&PTNT: Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn

QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về nước thải công nghiệp

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Bia được biết đến là loại nước giải khát lên men bổ dưỡng, có nồng độrượu nhẹ, có ga, có bọt mịn, xốp và có hương vị thơm ngon rất đặc trưng.Ngoài ra trong đó chứa một số chất bổ dưỡng như chất đạm, gulucit, vitamin (chủ yếu vitamin nhóm B) và các loại enzim khác nhau Đặc biệt CO2 hòa tantrong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát cho người uống, giúp tiêu hóanhanh thức ăn và ăn uống ngon miệng, giảm mệt mỏi, tăng phần tỉnh táo nếungười uống sử dụng liều lượng thích hợp Nhờ những đặc điểm nêu trên biađược sản xuất và sử dụng rộng rãi hầu hết các nước trên thế giới với sản lượngngày càng tăng Theo thống kê năm 2011, sản lượng bia thế giới đạt 192.710triệu lít, tăng 3,7% so năm 2010 Riêng châu Á sản lượng bia chiếm 34,5%toàn cầu, đạt mức tăng trưởng 8,6% năm Trung bình mỗi người Việt Namtiêu thụ khoảng 30 lít bia/ năm, đứng thứ 50 trên thế giới và đứng thứ 5 châu

Á chỉ xếp sau Nhật bản, Hàn Quốc, Thái Lan và Trung Quốc Tại Hội nghịtổng kết năm 2014 và triển khai nhiệm vụ năm 2015 của Hiệp hội Bia – Rượu– Nước giải khát (VBA) , ông Nguyễn Văn Việt, chủ tịch VBA cho biết: “năm

2014, ngành đồ uống đạt mức tăng trưởng trên 8%, chiếm 4% GDP cả nước,nộp ngân sách trên 35.000 tỷ đồng” Lượng bia tiêu thụ của Việt Nam được

dự đoán sẽ còn tiếp tục tăng cao trong tương lai, ông Dương Đình Giám- Việntrưởng Viện Chiến lược chính sách Công nghiệp, Bộ Công thương cho biết,theo quy hoạch phát triển ngành bia rượu, nước giải khát Việt Nam: “ Mụctiêu của nước ta đặt ra là đến năm 2020 tổng sản lượng sản xuất và tiêu thụ sẽđạt 4,5 tỷ lít, tăng khoảng 1,3 tỷ lít so với hiện tại” Ngoài các nhà máy bia cócông suất lớn như nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Hà Tây và Nhà máy biaSài Gòn với tổng công suất khoảng 400 triệu lít/ năm, gần đây đã xuất hiệnnhiều nhà máy sản xuất bia liên doanh nước ngoài Các nhà máy này cùng với

những cơ sở sản xuất quy mô nhỏ ở hầu hết các tỉnh thành trong cả nướcnhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng bia ngày càng tăng của mọi người Trong quátrình hoạt động ngành sản xuất bia cũng tạo ra một lượng lớn các chất thải gây ônhiễm môi trường cả 3 dạng: khí thải, chất thải rắn và nước thải Trong đó nguồngây ô nhiễm chính và cần được tập trung giải quyết nhất là nước thải.

Nước thải sản xuất bia chủ yếu phát sinh từ quá trình rửa, vệ sinh máymóc, thiết bị và vệ sinh nhà xưởng, tập trung ở khu vực lên men, lọc bia vàchiết sản phẩm Trong nước thải có thành phần phức tạp, nồng độ chất hữu cơcao và thường ở dạng lơ lửng lẫn dạng hòa tan, lượng chất rắn lơ lửng cao, độ

pH dao động lớn… Nguồn thải này nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm tạokhí gây mùi khó chịu, làm ô nhiễm không khí, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe vàđời sống cộng đồng Hiện nay,đã có nhiều công trình nghiên cứu về nước thảinhà máy bia, có cả các dự án xử lý, cải tạo nước thải nhưng công nghệ khá tốnkém và mất nhiều thời gian, công sức Tuy nhiên chưa có đề tài nào nghiêncứu về khả năng hấp phụ đối với việc xử lý nước thải nhà máy bia

Qua tìm hiểu về các vật liệu hấp phụ tôi thấy rằng chúng đều có cấu trúc mạnglưới tinh thể rỗng xốp nên có khả năng làm sạch môi trường nước Qua việchọc tập,tích lũy kiến thức và các nghiên cứu thử nghiệm,tôi thấy mùn cưa saukhi hoạt hóa cũng có tính chất tương tự như than hoạt tính Mùn cưa là sảnphầm của hoạt động chế biến gỗ từ các làng nghề hoặc cơ sở sản xuất làngnghề, chủ yếu được tái chế trong ép ván hoặc làm nguyên liệu đốt.Từ nhữngđặc tính có thể thấy từ mùn cưa, dưới sự hướng dẫn của Ths Trần Thanh Hải

tôi quyếtđịnh thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ của mùn cưa

hoạt hóa với các chất hữu cơ có trong nước thải nhà máy bia của công ty

Cổ phần Vian - Đông Anh – Hà Nội”

Mục đích nghiên cứu của đề tài

- Quan trắc một số thông số Vật Lý và Hóa Học của nước thải nhà máy

bia công ty Cổ phần VIAN - Đông Anh - Hà Nội So sánh nồng độ các thông

số trên với QCVN 40:2011 /BTNMT để làm cơ sở cho việc xác định hiệu quảcủa vật liệu hấp phụ

- Nghiên cứu khả năng hấp phụ của mùn cưa hoạt hóa đối với nước thải

nhà máy bia công ty Cổ phần VIAN - Đông Anh - Hà Nội Tìm ra được lượngmùn cưa hoạt hóa cần thiết để nước thải sau khi hấp phụ đạt QCVN40:2011 /BTNMT

- Đề xuất một số giải pháp để xử lý nước thải nhà máy bia bằng mùncưa hoạt hóa

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình sản xuất của các nhà máy bia ở Việt Nam.

1.1.1 Tình hình sản xuất bia trên cả nước

Theo các số liệu thống kê gần đây của thời báo Kinh tế Việt Nam chothấy tổng sản lượng bia trong cả nước khoảng 1,5 tỉ lít/năm, trong khi tổngnăng suất của nhà máy bia cả nước đã đạt mức 1,5 tỉ lít/năm Cũng theo thờibáo này khả năng tiêu thụ bia tại nước ta trung bình tăng 10 % đến 15% mỗinăm

Hình 1.1.Sản lượng bia được tiêu thụ ở Việt Nam

Nhu cầu tiêu thụ bia trong nước khá lớn chưa kể đến tiềm năng xuấtkhẩu ra các nước trong khu vực Nhiều công ty sản xuất bia đang mở rộng quy

mô, công nghệ sản xuất để đáp ứng nhu cầu trong và ngoài nước Trong buổigiới thiệu hoạt động trách nhiệm xã hội của công ty TNHH nhà máy bia ViệtNam (VBL) tại Tp.HCM vào giữa tháng 5 – 2013, ông Michel de Carvalho ,chủ sở hữu thương hiệu bia Heineken đã tỏ ra ngạc nhiên về tốc độ tiêu thụ

lít bia nhãn hiệu này chỉ sau Mỹ, Pháp trong danh sách 170 thị trường trên thếgiới mà dòng bia này có mặt Và khả năng đến năm 2015 Việt Nam sẽ trởthành thị trường tiêu thụ Heineken lớn nhất thế giới Ngày 14-5-2014, tại buổitọa đàm của Hiệp hội Bia rượu, nước giải khát Việt Nam về quy hoạch vàcông tác quản lý ngành bia Việt Nam, ông Dương Đình Giám , Viện trưởngViện chiến lược chính sách Công nghiệp, Bộ Công thương khẳng định theođánh giá, hiện nay Việt Nam đang có tới 120 cơ sở sản xuất bia và hơn 1700

cơ sở sản xuất nước giải khát Ông Giám cũng cho biết đã có chuyển đổi tiêudùng bia ở Việt Nam khi sản lượng bia hơi giảm nhẹ, bia chai tăng khá cònbia lon tăng rất mạnh Đặc biệt, ông còn cho biết theo quy hoạch phát triểnngành bia rượu, nước giải khát Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn 2035 màViện ông được giao biên soạn, mục tiêu ngành bia trong 5 năm tới ( đến năm2020) tổng sản lượng sản xuất và tiêu thụ bia của Việt Nam sẽ đạt 4,5 tỉ lít( tăng khoảng 1,3 tỉ lít so với hiện tại), rượu sẽ đạt khoảng 350 triệu lít, nướcgiải khát 8,8 tỉ lít Theo ông Phan Chí Dũng, Vụ trưởng Công nghiệp nhẹ, Bộcông thương tiết lộ công suất ngành bia đăng ký đạt 6,5 tỉ lít, tuy nhiên có địaphương đăng ký nhưng không triển khai nên công suất các nhà máy bia mớiđạt chừng 5 tỉ lít/ năm, công suất khả dụng khoảng 3,2 tỉ lít/ năm

Theo báo cáo sơ kết tình hình sản xuất công nghiệp và thương mại của

Bộ công thương , tính chung 6 tháng đầu năm 2015 sản lượng bia các loại ướcđạt 1532,5 triệu lít, tăng 5,5% so với cùng kì Trước sức uống của người tiêudùng, hàng loạt nhà máy bia tiếp tục mọc lên trong khi nhiều hãng bia ngoạicũng chen nhau đưa hàng vào bán tại Việt Nam Hiện nay thị trường bia ViệtNam hình thành thế chân Vạc với 3 doanh nghiệp lớn, chiếm đến 95% thịphần sản lượng

Dẫn đầu là Tổng công ty Bia – rượu – nước giải khát Sài Gòn ( Sabeco)với 47,5% thị phần Năm 2013, sản lượng sản xuất và tiêu thụ bia Sài Gòn là1.321 tỉ đồng, tỷ lệ chia cổ tức là 23%, tổng doanh thu 28707 tỷ đồng; và đến

nay Sabeco có 28 thành viên, nộp cho ngân sách nhà nước 12800 tỷ đồng,đứng thứ 9 các Tập đoàn, Tổng công ty thu nộp ngân sách cao trong bối cảnhnền kinh tế còn nhiều khó khăn, thách thức

Theo sau Sabeco là công ty TNHH Nhà máy bia Việt nam – VBL ( biatiger, heiniken và laure ) chiếm 12,8% thị phần VBL là công ty liên doanhgiữa Asia Pacific Brewery Limited (APB) của Singapore và Tổng công tythương mại Sài Gòn ( Satra), tỷ lệ sở hữu của mỗi bên là 60% và 40% Nhàmáy có diện tích 12,7 hecta ở thành phố Hồ Chí Minh , là một trong nhữngnhà máy bia hiện đại nhất khu vực Đông Nam Á hiện nay, hiện có 1600 nhânviên làm việc

Thứ ba là Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội với 17,3 % thịphần Hiện tại, Tổng công ty có 25 công ty thành viên với các sản phẩm chủlực là Bia hơi Hà Nội, bia chai Hà Nội 450ml nhãn đỏ, HANOI BEERpremium, bia Hà nội 450ml nhãn xanh, Bia hà nội lon, bia trúc bạch, rượu hànội Tốc độ tăng trưởng bình quân trong những năm gần đây của Habeco bìnhquân 20% Doanh thu bình quân mỗi năm tăng 30%, nộp cho ngân sách nhànước bình quân tăng hơn 20%, lợi nhuận tăng bình quân mỗi năm là 12%

1.1.2 Vấn đề rác thải của hoạt động sản xuất bia và những ảnh hưởng đến môi trường

Ngành công nghiệp sản xuất bia cũng như những ngành công nghiệpkhác đều có sự phát sinh chất thải trong quá trình sản xuất và ảnh hưởng đếnmôi trường cụ thể là chất thải rắn, khí thải và đặc biệt là nước thải sản xuất

Cụ thể như sau:

 Về nước thải

Bia chứa chủ yếu là nước còn lại là cồn, CO2 và các chất hòa tan khác

Vì vậy sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòi hỏi tiêu tốn rấtnhiều nước do đó sẽ thải ra môi trường một lượng rất nước thải

 Về khí thải

Hơi phát sinh từ quá trình nấu, hơi khí nén bị rò rỉ, bụi từ quá trìnhchuẩn bị nguyên liệu… Nguồn bụi phát sinh chủ yếu trong nhà máy bao gồmtrong quá trình chuẩn bị nguyên liệu, quá trình tiếp liệu, quá trình xay malt,quá trình nghiền gạo… Tuy nhiên tải lượng bụi ở đây rất khó ước tính phụthuộc nhiều vào các yếu tố như loại nguyên liệu, độ ẩm nguyên liệu, tìnhtrạng máy móc… các chất ô nhiễm phát sinh chủ yếu trong quá trình sản xuấtbia là CO, SO2, NOx, H2S,NH3

 Tác nhân nhiệt

Nhiệt tỏa từ nồi hơi, nồi nấu ( nguồn nhiệt rất nóng) và từ hệ thống làmlạnh ( nguồn nhiệt lạnh) và tiếng ồn do thiết bị sản xuất ( máy bơm, máy lạnh,băng chuyền) làm tốn nhiều nước, phát thải bụi, thải lượng hữu cơ cao donấm men và việc vệ sinh thiết bị, gây mùi ra các khu vực xung quanh

 Chất thải rắn

Chất thải được phát sinh chủ yếu từ công đoạn : lọc dịch đường, tách

bã, lên men chính – phụ, bao gồm bã thải lúa mạch- gạo, xỉ lò nấu, bã menbia, ngoài ra còn có chất thải rắn sinh hoạt từ văn phòng và nhà ăn Chủ yếuđược phát sinh từ quá trình hoạt động của các máy móc thiết bị như máynghiền, máy đóng chai, thiết bị làm lạnh, băng chuyền…

1.1.3 Tình hình sử dụng tài nguyên nước và những đặc trưng của nước thải của nhà máy bia.

Do thành phần chính của bia là nước (chiếm 80-90%) nên nguồn nước

và các đặc trưng của nó có một ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưngcủa bia Trong sản xuất bia lượng nước dùng để tạo ra một đơn vị thể tích sảnphẩm thường là 3: 20 hoặc 1: 6 (tạo ra một lít bia cần 6 lít nước) Ngoài ratrong quá trình nảy mầm cần lượng nước 30- 40 Hl /1tấn Malt Nhiều loại biachịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trongkhu vực sản xuất bia Mặc dù ảnh hưởng của cũng như là tác động tương hỗ

của các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia

là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước cứng là phù hợp cho sảnxuất bia sẫm màu như bia đen, trong khi nước mềm là phù hợp cho sản xuấtbia sáng màu

Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia

 pH là chỉ tiêu quan trọng, pH 6,5 – 7,5

 Độ kiềm ( TA : Total alkaline) đặc trưng cho hàm lượng cacbontrong nước theo tiêu chuẩn TA ≤ 2

 Độ cứng 4 – 12 0Đ

 Hàm lượng muối cacbonat ≤ 50mg/l nước

 Hàm lượng muối Mg2+ ≤ 100mg/l nước

 Độ trong : 6.0% Neph

 Độ dẫn điện : 52 µs/cm

 Hàm lượng muối clorua 75- 150 mg/l

 Hàm lượng muối CaSO4 130- 200 mg/l

 Hàm lương Fe 2+ ≤ 0.3 mg/l

 Khí NH3 và các muối NO3- , NO2- : không có

 Vi sinh vật không quá 100 tế bào / ml

 Trực khuẩn Ecoli ≤ 3 con/ l nước

 Chuẩn Ecoli : 30 ml ( là lượng nước tối thiểu cho phép phát hiện một

tế bào Ecoli)

Nguồn gốc phát sinh và tính chất của nước thải nhà máy bia :

 Nấu – đường hóa : Nước thải nhà máy bia của các công đoạn này giàucác chất hydrocacbon, xenloluzo, hemixenlulozo, pentozo trong vỏ trấu, cácmảnh hạt và bột, các cục vón… Cùng với xác hoa và một ít tannin, các chấtđắng, chất màu

 Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nước thải nhà máy bia củacác 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, hấpchai Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn rangoài…

 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 loạithiết 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 500mg/l) cacbonat thấp

Có thể thấy đặc trưng của nước thải nhà máy bia là nồng độ chất hữu

cơ cao và thường ở dạng lơ lửng lẫn dạng hòa tan Lượng chất rắn lơ lửng,nhiệt độ độ pH dao động lớn Việc lưu giữ và thải bỏ lượng men thải lớn vàbột trợ lọc , vải lọc có lẫn nấm men sau mỗi lần lọc làm tải lượng hữu cơtrong nước thải rất lớn Nguồn nước thải không được kiểm soát và khôngđược xử lý sẽ đến phân hủy các chất hữu cơ, làm giảm oxy hòa tan trong nướccần thiết cho thủy sinh Ngoài ra quá trình này là nước thường có màu xámđen và gây mùi khó chịu

Bảng 1.1 : Tính chất nước thải từ sản xuất bia 

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

1.1.4 Tình hình sản xuất bia ở công ty Cổ phần VIAN – Đông Anh – Hà Nội.

Giới thiệu về công ty cổ phần VIAN

 Tên công ty :VIAN JOINT STOCK COMPANY (V.J.CO)

 Địa chỉ : Đường Cổ Loa - Xã Uy Nỗ - Huyện Đông Anh - TP Hà Nội

 Lĩnh vực kinh doanh : Sản xuất đồ uống, bánh kẹo

a Thành lập

Công ty cổ phần VIAN được chuyển đổi từ Xí nghiệp sản xuất và dịch

vụ vật tư Đông Anh theo quyết định số 90/2000/QĐ/BNN-TCCB ngày15/8/200 của Bộ trưởng Bộ Nông Ngiệp và PTNT Công ty hoạt động theo

Giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số 0103000210 do Sở kế hoạch và Đầu

tư Hà Nội cấp ngày 06/06/2007 ( thay đổi lần 5)

Tổng số vốn điều lệ của công ty tính đến 31/12/2008 là 12.000.000.000đồng trong đó nhà nước nắm giữ 14.574% vốn điều lệ

b Quá trình phát triển

 Ngành nghề kinh doanh

 Kinh doanh thiết bị vật tư ngành công nghiệp thực phẩm

 Công nghiệp nước uống có cồn, không cồn

 Sản xuất phụ tùng thiết bị vật tư công nghệ thực phẩm

 Sản xuất và buôn bán vật tư nguyên liệu, thiết bị và sản phẩm ngànhnông lâm sản và thực phẩm chế biến , các loại nước uống có cồn và không cócồn

 Dịch vụ ăn uống giải khát ( không bao gồm kinh doanh quán bar)

 Lắp đặt và sửa chữa các trang thiết bị cơ điện lanh và nồi hơi

và dịch vụ, vật tư Đông Anh

Từ một Tổng kho chuyển thành doanh nghiệp tự hạch toán kinh doanh,bước đầu Xí nghiệp sản xuất và dịch vụ vật tư Đông Anh gặp rất nhiều khó

khăn về vốn cũng như hướng phát triển sản xuất sản phầm của xí nghiệp Mặc

dù khó khăn như vậy nhưng ban lãnh đạo xí nghiệp vẫn quyết tâm từng bướcxây dựng xí nghiệp

Năm 1990, xí nghiệp lắp đặt dây truyền xuất bia thủ công với công suất2.000 l/ ngày Do tìm hiểu kỹ về thị trường và nhu cầu sử dụng sản phẩm tạithị trường Đông Anh bên sản phẩm bia hơi của xí nghiệp đã nhanh chóng cómặt và đứng vững trên thị trường Đông Anh Đây là một quyết định sáng suốt

mà ban lãnh đạo xí nghiệp đã đưa ra được hướng sản xuất kinh doanh nhằmnâng cao và ổn định đời sống cho cán bộ công nhân viên trong toàn xí nghiệp.Cùng tình hình phát triển chung của nền kinh tế, tháng 4 năm 1994 XN đãnâng công suất bia lên 4.000 l/ngày

Năm 1999 đứng trước xu hướng phát triển hội nhập quốc tế Ban lãnhđạo XN đã quyết định mở rộng sản xuất với phương châm đa dạng hóa sảnphẩm Sau quá trình nghiên cứu thị trường và được sự đồng ý của Bộ NN&PTNT, Ban lãnh đạo dã quyết định vay vốn từ nguồn vốn ODA để đầu tư lắpđặt dây chuyền chế biến nước quả với công suất 160 tấn/năm với tổng số vốnđầu tư là 24 tỷ VNĐ

 Giai đoạn 2000 đến nay

Tháng 4/2000, dây chuyền lắp đặt xong và đưa vào sử dụng Sản phẩm

có tên gọi “ Nước ép trái cây VIAN” với các loại khác nhau : nước cam, vải,xoài, đào Sản phẩm đã có mặt trên thị trường và được người tiêu dùng chấpnhận

Ngày 15/8/2000, Bộ NN&PTNT ra quyết định TCCB về việc chuyển đổi Xí nghiệp sản xuất và dịch vụ vật tư Đông Anhthành Công ty cổ phần VIAN theo chủ trương và chính sách của nhà nước vềviệc Cổ phần hóa các doanh nghiệp vừa và nhỏ Ngày 28/3/2001, XN đãchính thức nhận con dấu mới là Công ty cổ phần VIAN công ty hoạt động

90/2000/QĐ-BNN- Quy mô sản xuất : Từ năm 2000 công ty chuyền sang hoạt động theo

mô hình công ty cổ phần Công ty hoạt động kinh doanh chủ yếu trong lĩnhvực thực phẩm, cụ thể là sản xuất các mặt hàng nước giải khát có cồn, nướckhoáng… trong đó sản phẩm bia hơi là sản phẩm chính của công ty

 Tình hình sản xuất: Sản phẩm bia hơi của công ty được biết đến từnăm 1990 với thương hiệu Bia Bắc Sông Hồng,  sản phẩm hiện đang có mặt tạicác thị trường Đông Anh, Gia Lâm, Bắc Ninh, Sóc Sơn, Thái Nguyên  sảnphầm có cồn chiếm 70% tỷ trọng doanh thu của công ty Năm 2009 công tyđầu tư mới dây chuyền sản xuất đá viên tinh khiết với công suất thiết kế 10tấn/ngày; dây chuyền sản xuất nước tinh lọc đóng bình với công suất thiết kế

120 bình/giờ (loại 18,9 lít/bình) và đầu tư chiều sâu đưa tổng công suất thiết

kế hai dây chuyền sản xuất bia từ 8.000 lít/ngày lên 12.000 lít/ngày

 Riêng về sản xuất bia hơi, công suất trung bình hiện tại của nhà máyđạt 57.6000 lít bia/ tháng Nguồn nước đầu vào sử dụng để nấu bia là nướcgiếng khoan đã qua xử lý Công ty sử dụng hai dây chuyền sản xuất bia hơi

Sơ đồ quy trình sản xuất bia của nhà máy

Gạo Malt Đại Mạch

Bão hòa CO2 Xuất xưởng

 Nước thải của nhà máy bia được xả trực tiếp ra cánh đồng xóm Bãi phíasau nhà máy Cánh đồng không có xuất hiện bèo trong đó vì nước thải sau quátrình sản xuất đã qua hệ thống xử lý nước thải và khử trùng bằng javen nênnước xả vào môi trường có tính chất như nước thải sinh hoạt bình thường,không gây ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt của người dân xung quanh

1.2 Tổng quan về sự hấp phụ

1.2.1 Khái niệm về hấp phụ

Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân tách pha (khí/rắn,lỏng/rắn) Chất có bề mặt trên đó xảy ra sự hấp phụ gọi là chất hấp phụ, chấtđược tích lũy trên bề mặt gọi là chất bị hấp phụ Quá trình ngược lại khi chất

đi ra khỏi bề mặt gọi là sự giải hấp

Tùy theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấpphụ người ta phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học:

- Hấp phụ hóa học được gây ra bởi lực tương tác hóa học, nhiệt tỏa ratrong quá trình hấp phụ thường lớn hơn 22kcal/mol Hấp phụ hóa học đòi hỏi

sự hoạt hóa phân tử nên tốc độ hấp phụ chậm hơn và phụ thuộc rất nhiều vàobản chất hóa học của bề mặt chất hấp phụ

- Hấp phụ vật lý được gây ra bởi lực Vanderwall, đây là lực tương tácyếu, do đó nhiệt tỏa ra trong quá trình hấp phụ thường từ 2-3 kcal/mol Tốc độhấp phụ vật lý thường xảy ra nhanh hơn do quá trình hấp phụ không đòi hỏi

sự hoạt hóa phân tử, hấp phụ vật lý rất ít phụ thuộc vào bản chất hóa học bềmặt chất hấp phụ

O: Biểu thị chỗ trống trên bề mặt chất rắn

A’: Chất bị hấp phụ đã chiếm chỗ trên bề mặt chất hấp phụ

k1,k2: Các hằng số tốc độ phản ứng của các quá trình hấp phụ

và giải hấp

 Các phương trình cơ bản của quá trình hấp phụ:

Người ta có thể mô tả một quá trình hấp phụ dựa vào đường đẳng nhiệthấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ mô tả sự phụ thuộc giữa tải trọng hấp phụtại một thời điểm vào nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch(hay áp suất riêng phần trong pha khí) tại thời điểm đó Người ta thiết lập cácđường hấp phụ đẳng nhiệt tại một nhiệt độ nào đó bằng cách cho một lượngxác định chất hấp phụ vào một lượng cho trước dung dịch có nồng độ đã biếtcủa chất bị hấp phụ Sau một thời gian đo nồng độ cân bằng của chất bị hấpphụ trong dung dịch Lượng chất bị hấp phụ được tính theo công thức:

m = ( Ci – Cf ) VTrong đó: m - Lượng chất bị hấp phụ

- Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir:

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được thiết lập dựa trên cácđiều kiện sau:

+ Chỉ có một chất có thể hấp phụ

+ Các phân tử hấp phụ đơn lớp lên bề mặt chất hấp phụ

+ Mỗi một phân tử chất bị hấp phụ chỉ chiếm chỗ của một trung tâmhoạt động bề mặt

+ Tất cả các trung tâm hoạt động liên kết với các phân tử cùng với một

ái lực

+ Không có tương tác qua lại giữa các phân tử chất bị hấp phụ

Phương trình đẳng nhiệt Langmuir:

G = Gmax

Trong đó: G: Tải trọng hấp phụ (mg/g)

Gmax: Tải trọng cực đại tính theo lý thuyết (mg/g)

Cf: Nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt trạng thái cân bằng hấp phụ.b: Hằng số ứng với mỗi hệ hấp phụ

Trong một số trường hợp giới hạn phương trình Langmuir có dạng:+ Khi b.Cf << 1 thì G = Gmax b Cf mô tả vùng hấp phụ tuyến tính.+ Khi b.Cf >> 1 thì G = Gmax mô tả vùng hấp phụ bão hòa

+ Khi nồng độ chất hấp phụ nằm trung gian giữa hai khoảng nồng độtrên thì đường biểu diễn phương trình Langmuir là một đường cong

Để xác định hằng số trong phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

có thể sử dụng phương pháp đồ thị bằng cách chuyển phương trình trên thànhphương trình đường thẳng:

- Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich

Tan α = ; ON =

Đây là một phương trình thực nghiệm có thể sử dụng để mô tả nhiều hệhấp phụ hóa học hay vật lý Phương trình này được biểu diễn bởi một hàm mũ

C - Nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt trạng thái cân bằng hấp phụ

Phương trình Freundlich phản ánh khá sát số liệu thực nghiệm cho vùngban đầu và vùng giữa của đường hấp phụ đẳng nhiệt tức là ở vùng nồng độthấp của chất bị hấp phụ

Để xác định các hằng số, ta đưa phương trình trên về dạng đường thẳng

lg A = lg k + lg CĐây là phương trình đường thẳng biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vàolgCf , dựa vào đồ thị ta xác định được các giá trị k, n

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ và giải hấp:

tg β q

O

C f

lgA

O M

Có 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ của các chất lên bề mặtchất rắn, đó là:

+ Nồng độ của chất tan trong chất lỏng (hoặc áp suất đối với chất khí).+ Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, khả năng hấp phụ sẽ giảm

+ Quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ: Độ tan củachất bị hấp phụ tăng thì khả năng hấp phụ giảm Các chất hấp phụ hữu cơ thìkhi pH giảm hấp phụ tăng

Ngoài ra còn có một số yếu tố khác như sự thay đổi diện tích bề mặtcủa chất hấp phụ và sự thay đổi pH của dung dịch

pH ảnh hưởng đến diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ cũng như diệntích bề mặt của chất bị hấp phụ Với các chất bị hấp phụ hữu cơ thì khi pHgiảm quá trình hấp phụ tăng

1.2.2 Tổng quan về vật liệu hấp phụ.

Vật liệu làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt trong lớn, đượctạo thành do tổng hợp nhân tạo hay tự nhiên Cấu trúc bên trong của các chấthấp phụ công nghiệp được đặc trưng bởi kích thước và hình dạng khác nhaucủa khỏang trống và lỗ xốp

Các chất hấp phụ thường được ở dạng: hạt hình nhỏ, thanh, bùn, hoặc

đá nguyên khối với hydrodynamic đường kính khoảng 0.5 đến 10mm Chúngphải chống mài mòn cao, ổn định với nhiệt và đường kính lỗ nhỏ, giúp tăngdiện tích bề mặt do đó tăng khả năng hấp phụ Các chất hấp phụ phải có cấutrúc lỗ xốp riêng biệt với nhau giúp cho chúng có khả năng thoát khí nhanh

Vật liệu hấp phụ cần đáp ứng các yêu cầu:

1.2.3 Cơ sở khoa học của sử dụng vật liệu hấp phụ.

Các chất hấp phụ công nghiệp thường là một trong ba nhóm sau:

 Hợp chất chứa Oxy–điển hình thân nước và phân cực, bao gồm cácvật liệu như Silicagel và Zeolites

 Hợp chất có nguồn gốc Carbon – điển hình thân dầu và kém phân cực,bao gồm các vật liệu như than hoạt tính và graphite

 Hợp chất có nguồn gốc polymer–phân cực hoặc không phân cực phụthuộc vào nhóm chức trong cấu trúc polymer

 Silica gel

Silica gel là hóa chất trơ, không độc, phân cực và được định hình ổnđịnh (< 400 °C hoặc 750 °F) từ SiO2 dạng vô định hình Được hình thành bởiphản ứng giữa sodium silicate và acetic acid, được xếp theo chuỗi sau các quátrình như là ngưng kết, tẩy trôi, kết quả là hình thành vô số các lỗ xốp nhiềukích cỡ

Silica gel được sử dụng trong quá trình làm khô khí (ví dụ: oxy, khí thiênnhiên) và hấp phụ các hydrocarbon nặng (phân cực) từ khí gas thiên nhiên

Hình 1.6: Silica gel

 Các Zeolite

Zeolite là các tinh thể silica nhôm aluminosilicates tự nhiên hoặc nhântạo, các lỗ xốp sắp xếp liên tục và thoát nước ở nhiệt độ cao Zeolites tự nhiên

là chất phân cực

Chúng được sản xuất bằng phương pháp thủy nhiệt các Natrialuminosilicate hoặc các nguồn silica khác trong nồi hấp sau đó trao đổi ionvới các cations khác (Na+, Li+, Ca2+, K+, NH4+) Đường kính lỗ xốp của zeolitethường khoảng từ 2 đến 9 Angstrom (200 đến 900 picometer) Quá trình traođổi ion sau đó đó làm khô các tinh thể, điều này có thể pellet hóa với chất gâydính

Zeolites được sử dụng trong quá trình làm khô khí, loại CO2 khỏi khí thiênnhiên, loại khí CO khỏi gas tinh lọc, tách khí, xúc tác phản ứng cracking

Hình 1.7: Zeolites

 Tro bay

Tro bay là một loại chất thải rắn sinh ra từ quá trình đốt than từ các nhàmáy nhiệt điện Người ta thường dùng luồng khí để phân loại tro: tro bay là loạinhỏ mịn, bay lên với khói lò; loại không bay lên người ta gọi là tro cặn

Trên thế giới, có nhiều công nghệ để xử lý tro (chủ yếu là để táchthan chưa cháy ra khỏi tro): phương pháp cơ học, phương pháp tách tĩnh điện,phương pháp tuyển nổi và phân ly bằng ly tâm Công ty Cổ phần Côngnghiệp và Dịch vụ Cao Cường thị trấn Phả Lại - Chí Linh - Hải Dương đãphối hợp với Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Namthực hiện dự án Nhà máy Chế biến Tro bay Nhiệt điện sử dụng phương pháptuyển nổi Công ty Cổ phần vật liệu xây dựng Sông Đáy, dự án nhiệt điệnQuảng Ninh I, II và các Nhà máy bê tông trong nước.

Hình 1.8: Tro bay

 Than hoạt tính mùn cưa hoạt hóa.

Than hoạt tính là vật liệu hấp phụ được biết đến nhiều nhất và sử dụngphổ biến nhất hiện nay

Than hoạt tính là một dạng sản phẩm vật chất (than) được đốt bởi lò đốtđặc biệt ở nhiệt độ cao trong môi trường yếm khí Sau đó than được hoạthóa theo công nghệ riêng của từng doanh nghiệp sản xuất nhằm đem đến chất