đồ án xử lý nước thải nhà máy bia

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY BIA1.1.Tổng quan quy trình sản xuất bia 1.1.1.Nguyên liệu sản xuất bia 1.1.1.1.Nước: Do thành phần chính của bia là

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ NƯỚC THẢI CỦA

NHÀ MÁY BIA1.1.Tổng quan quy trình sản xuất bia

1.1.1.Nguyên liệu sản xuất bia

1.1.1.1.Nước:

Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó cóảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia.nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặcthậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia.mặc dù ảnhhưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nướcđược sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp,nhưng theo quy tắc chung thì nước mềm

là phù hợp cho sản xuất các loại bia sang màu.do đó,để đảm bảo sự ổn định về chất lượng

và mùi vị của sản phẩm,nước cần được xử lí trước khi tham gia vòa quá trình sản xuất bianhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định

1.1.1.2.Malt:

Bằng cách ngâm hạt lúa mạch vào trong nước,cho phép chúng nảy mầm đến mộtgiai đoạn nhất định và sau đó làm khô các hạt nảy mầm trong lò sấy để thu được hạt ngủcốc đã mạch nha hóa(malt).Mục tiêu chủ yếu ủa quy trình này giúp hoạt hóa,tích lũy vềkhối lượngvà hoạt lực của enzin trong đại mạch.Hệ enzyme này giúp chuyển hóa tinh bộttrong hạt thành đường hòa tan bền vững vào nước tham gia vào quá trình lên men.Thờigian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu malt khác nhau từ cùngmột loại ngũ cốc.các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn

Hình 1.1 Malt

1.1.1.3.Hoa Houblon:

Hoa Houblon được con người biết đến và đưa vào sử dụng cách đây khoảng 3000năm TCN.Đây là thành phần rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trìnhsản xuất bia,giúp mang lại hương thơm rất đặc trưng,làm tăng khả năng tạo và giữbọt,làm tăng độ bền keo và thành phần sinh học của sản phẩm

Cây hoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp thế giới với nhiều giống khácnhau,nhưng nó chì sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu Hoa Houblon có thể được đemdùng dưới dạng tươi,nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển,houblon phải sấy khô

và chế biến để tăng thời gian bảo quản và sử dụng

Hình 1.2 Hoa Houblon (hoa bia)

Bia là sản phẩm thực phẩm thuộc loại đồ uống có nồng độ cồn thấp,thu được bằngcách lên men bia ở nhiệt độ thấp dịch đường (chế biến từ malt đại mạch và các hạt giàutinh bột như gạo,bắp,…) cùng với nước và hoa houblon Tất cả các loại bia đều chứalượng cồn từ 1,8-7% so với thể tích và khoảng 0,3-0,5% khí CO2 tính theo trọng lượng.đây là 2 loại sản phẩm chính của quá trình lên men bia từ các loại dịch đường đã đượchoublon hóa,được tiến hành do một số chủng đặc hiệu của nấm men saccharomyces.Ngoài ra trong bia còn chứa các hợp chất khác,một số là sản phẩm phụ của quá trình lênmen, một số là sản phẩm phụ của quá trình tương tác hóa học,phần còn lại là những cấu

tử,hợp phần của dịch đường không bị biến đổi trong suốt quá trình công nghệ Tất cảnhững cấu tử này đều phụ thuộc vào mức độ và vai trò đều trực tiếp tham gia váo việcđịnh hình đơn vị và nhiều chỉ tiêu chất lượng của bia thành phẩm với hương thơm đặctrưng và vị đắng dịu của hoa houblon ,các chất khoáng, chất tạo hương,… ở tỷ lệ cân đối

đã tạo cho bia có một hương vi thật đậm đà mà không thể thấy ở một sản phẩm nào khác.Nhân tố tạo ra tính độc đáo của bia trước hết là do đặc tính của nguyên liệu,sau đó là dotính chất của quá trình công nghệ

Công nghệ sản xuất bia là quá trình phức tạp dù được thực hiện thủ công hay tự độnghóa thì đều trải qua các giai đoạn:

 Chế biến dịch đường,houblon hóa

 Lên men chính để chuyển hóa dịch đường thành bia non,lên men phụ và tang trữbia non thành bia tiêu chuẩn

 Lọc trong bia,đóng bao bì,cải thiện sản phẩm,…

 Sản xuất dịch đường houblon hóa:

Công nghệ Sản xuất dịch đường houblon hóa bao gồm:

• Có 3 cách tiến hành nghiền malt:nghiền khô,nghiền ẩm,nghiền nước

 Đường hóa nguyên liệu:

• Nguyên liệu sau khi đã nghiền nhỏ sẽ được trộn với nước ở trong thiết

bị đường hóa Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vàochủng loại bia và đặc tính kỹ thuật của hệ thống thiết bị

• Trong môi trường giàu nước các hợp chất thấp phân tử sẽ hòa tan vàonước trở thành chất chiết của dịch đường sau này,các hợp chất cao phân

tử như tinh bột,protein sẽ bị tác động bởi các nhóm enzym tương ứngkhi nhiệt độ khối dịch được nâng lên đến điểm thích hợp dưới sự xúctác của hệ enzyme thủy phân các hợp chất cao phân tử sẽ bị cắt thành

sản phẩm thấp phân tử và hòa tan vào nước thành chất chiết dịch củađường.

• Ở phân đoạn sản xuất dịch đường thường được bố trí các loại thiết bịchính sau: thiết bị phối trộn thiết bị đường hóa, thiết bị lọc, thiết bị đundịch đường với hoablon hóa, thiết bị tách bã hoa,…

 Lọc bã malt:sau khi đường hóa kết thúc,bao gồm 2 hợp phần:pha rắn và pha lỏng

• Thành phần pha rắn bao gồm các cấu tử không hòa tan của bộtnghiền,còn pha lỏng bao gồm nước và các hợp chất thấp phân tử đượctrích ly từ malt hòa tan trong đó Pha rắn gọi là bã malt,còn pha lỏnggọi là dịch đường

• Mục đích của quá trình này là tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tụccác bước tiếp theo của quá trình còn pha rắn loại bỏ ra ngoài

• Thiết bị lọc bã malt : thùng lọc đáy bằng,máy ép khung bản,…

 Nấu dịch đường với hoa houblon:

• Trích ly chất đắng,tinh dầu thơm,polyphenol và các thành phần kháccủa hoa houblon vào dịch đường để làm nó có vị đắng và hương thơmdịu của hoa-đặc trưng của bia

• Polyphenol khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng vớicác hơp chất protein tạo thành các phức chất màng nhầy dễ kết lắng sẽkéo theo caca1 phần tử cặn lắng theo

• Trường độ đun sôi với hoa phụ thuộc chất lượng nguyên liệu ,cường độđun,nồng độ chất hòa tan,…và nằm trong khoảng từ 1,5-3,5h

 Làm lạnh và tách cặn dịch đường:

(dịch đường bao gồm:nước và các cấu tử hòa tan,chất chiết:cấu tử hòa tanchứa 93% chất hữu cơ,7% chất vô cơ)

 Lên men chính,lên men phụ và tàng trữ bia:

 Lên men là giai đoạn quyết định về chuyển hóa dich đường houblon hóa thành biadưới tác động của nấm men thông qua hoạt động của chúng

 Lên men chính : một lượng lớn cơ chất trong dịch đường bị nấm men hấp thụ tạothành rượu etylic,khí CO2,các hợp chất dễ bay hơi,…một phần nhỏ bị kết lắng vàphỉa loại bỏ ra ngoài

 Lên men phụ và tang trữ bia: ở giai đoạn này các quá trình sinh hóa lý diễn rahoàn toàn giống quá trình lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt độ

thấp hơn và lượng nấm men cũng ít hơn, đây là quá trình nhằm chuyển hóa hếtphần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia lon.

 Làm trong bia: sự hiện diện của các hạt dạng keo,nấm men, nhựa đắng,…gópphần làm giảm độ bền của bia,do đó làm trong giúp tăng thời gian bảo quản khilưu hành trên thị trường

 Chiết bia vào chai: chai đựng bia phải làm từ thủy tinh chất lượng cao có màucaphe hoặc xanh nhạt

Quy trình sản xuất bia:

Hình 1.4 Quy trình sản xuất bia 1.3.Các nguồn thải và tính chất nước thải

1.3.1.Các nguồn thải từ nhà máy bia:

Bia sản xuất tại Việt Nam cách đây hơn 100 năm Hiện nay do nhu cầu của thị trườngchỉ trong một thời gian ngắn ngành sản xuất bia đã có những bước phát triển mạnh mẽthông qua việc mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới ,

… Hiện nay cả nước có khoảng 400 nhà máy và các cơ sở sản xuất bia trên 800 triệulít/năm Trong đó có khoảng 311 cơ sở sản xuất bia địa phương,nhưng sản lượng chỉchiếm 37,41% sản lượng bia cả nước Bình quân trọng lượng bia tăng 20%/năm Côngnghiệp sản xuất bia do đó tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường Hiện naytiêu chuẩn nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8-14 lít nước thải/lít bia phụthuộc vào công nghệ và loại bia sản xuất, các loại nước thải này chứa hàm lượng lớn chất

lơ lửng,COD,BOD dễ gây ra ô nhiễm môi trường

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

 Nước thải có BOD thấp:

• Nước rửa chai công đoạn cuối

• Nước xả từ hệ thống xử lý nước cấp

• Nước làm mát máy và nước rửa sàn vệ sinh công nghiệp

 Nước thải có BOD cao:

• Nước thải từ công đoạn nấu,chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu,bểchứa,sàn nhà,bồn lên men,…có chứa nhiều cặn malt,tinh bột,bã hoa

• Nước thải từ công đoạn lên men và lọc bia

• Nước rửa chai ban đầu,nước thải từ quá trình này có độ pH cao donguyên lý rửa chai được tiến hành qua các bước: rửa với nướcnóng,rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng(1-3% NaOH),tiếp đó làrửa sạch bận và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóngrửa bên trong và bên ngoài chai,sau đó rửa sạch bằng nước nóng

• Nước thải từ công đoạn chiết chai

• Nước thải từ công đoạn rửa thiết bị

Nước thải từ các nhà máy sản xuất bia chứa nồng độ cao các chất hữu cơ cũng nhưcác chất tẩy rửa thừa Các chất hữu cơ tồn tại ở dạn lơ lửng lẫn dạng không tan Lượngchất gây ô nhiễm chủ yếu được tạo ra trong quá trình vệ sinh thiết bị đóng chai và rửa

chai lọ Ngoài việc phát thải vào nước việc sản xuất bia còn gây ra mùi,tiếng ồn,chất thảirắn (bã hèm,cặn,…).

1.3.2.Thành phần tính chất của nước thải:

 Đặc trưng nước thải bia: có hàm lượng chất hữu cơ và cacbonateous cao

 Nước thải lọc dịch đường:

• Hàm lượng chất hữu cơ cao,lượng đường còn tồn trong nước cao làmôi trường thuận lợi cho sự phát triển của VSV,độ đục và độ màucao

 Nước thải của các thiết bị giải nhiệt :

• Có nhiệt độ khá cao khoảng 50oC,được coi là sạch

 Nước thải lọc bã hèm: ô nhiễm hữu cơ nặng,…

 Tải lượng ô nhiễm trong nước thải bia là 6-8 kg BOD5, 9-30kg COD, 2-4kg cặn lơlửng,…cho 1000 lít bia Các nghiên cứu về thành phần,tính chất nước thải sảnxuất bia cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải tại các cơ sở sảnxuất bia lớn hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần Kết quả phân tích nước thải tạitại một nhà máy bia :

Bảng 1.1 Thành phần và tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia ra nguồn nước mặt:

xử lý (đầu vào) Quy chuẩn thải(đầu ra)* Vượt

(lần)

Hình 1.5 Sơ đồ dòng thải nhà máy bia

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ

LÝ NƯỚC THẢI2.1.Các Phương pháp xử lý nước thải:

2.1.1 Xử lý cơ học:

 Nguyên tắc chung:

Nước thải có thành phần hết sức phức tạp Trong nước thải không chỉ chứa cácthành phần hoá học hoà tan, các loài vi sinh vật, mà còn chứa các chất không hoà tan.Các chất không hoà tan có thể có kích thước nhỏ và có thể có kích thước lớn Người radựa vào kích thước và tỷ trọng của chúng để loại chúng ra khỏi môi trường nước,trướckhi áp dụng các phương pháp hoá lý hoặc các phương pháp sinh học

Các vật chất có kích thước lớn như cành cây, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ rách, cát,sỏi và cả những giọt dầu, mỡ Ngoài ra, vật chất còn nằm ở dạng lơ lửng hoặc ở dạnghuyền phù

Tuỳ theo kích thước và tính chất đặc trưng của từng loại vật chất mà người ta đưa

ra những phương pháp thích hợp để loại chúng ra khỏi môi trường nước Những phươngpháp loại các chất rắn có kích thước lớn và tỷ trọng lớn trong nước được gọi chung làphương pháp cơ học

Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chấtkhông hoà tan có trong nước thải và giảm 20% BOD Các công trình trong xử lý cơ họcbao gồm:

 Song chắn rác hoặc lưới lọc

Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi:giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiềnnhỏ, sau đó được chuyển tới bể phân hủy cặn (bể mêtan) Đối với các tạp chất < 5 mmthường dùng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiếtdiện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục… Song chắn rác được chia làm 2 loại diđộng hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí Song chắn rác đượcđặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo hướng dòng chảy.

Có 2 loại song chắn rác:

Hình 2.1 Song chắn rác thô Hình 2.2 Song chắn rác tinh

-Cần người vận hành-Rất khó khăn khi vệ sinh-Vận tốc dòng nước giảm khi song chắn rác nhiều

-Không chắn được rác nhỏ

SCR tinh

- Không cần người vận hành-Dễ dàng khi vệ sinh

-vận tốc dòng chảy oon63 định-Loại bỏ được SS nhỏ:1-10mm

-tốn chi phí điện năng-Dễ bị bít nghẹt-Thích hợp với lưu lượng nhỏ

2.1.3 Bể lắng cát:

Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều

so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát …… ra khỏi nước thải Thôngthường cặn lắng có đường kính hạt khoảng 0,25 mm (tương đương độ lớn thuỷ lực là24,5) chiếm 60% tổng số các hạt cặn có trong nước thải

Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng.Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang hoặc vòng qua bể vớivận tốc lớn nhất Vmax = 0,3 m/s, vận tốc nhỏ nhất Vmin = 0,15 m/s và thời gian lưu

nước từ 30 – 60 giây Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳngđứng từ dưới lên với vận tốc nước dâng từ 3 – 3,7 m/s, vận tốc nước chảy trong mángthu (xung quanh bể) khoảng 0,4 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trongkhoảng 2 -3,5 phút.

Cát trong bể lắng được tập trung về hố thu hoặc mương thu cát dưới đáy, lấy cát

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 đưa đi phơi khô ở sân phơi

và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng

Hình 2.3 Bể lắng cát ngang

Hình 2.4 Bể lắng cát cò thổi khí

2.1.4 Bể lắng:

Bể lắng làm nhiệm vụ tách các chất lơ lửng còn lại trong nước thải (sau khi qua

bể lắng cát) có tỷ trọng lớn hơn hoặc nhỏ hơn tỷ trọng của nước dưới dạng lắng xuốngđáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước Thông thường bể lắng có ba loại chủ yếu: bể lắng

ngang (nước chuyển động theo phương ngang), bể lắng đứng (nước chuyển động theophương thẳng đứng), và bể lắng ly tâm (nước chuyển động từ tâm ra xung quanh)thường có dạng hình tròn trên mặt bằng Ngoài ra, còn một số dạng bể lắng khác như

bể lắng nghiêng, bể lắng được thiết kế nhằm tăng cường hiệu quả lắng

2.1.6 Bể lọc:

Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách chonước thải đi qua lớp vật liệu lọc,công trình này sử dụng chủ yếu cho một số loại nướcthải công nghiệp.

a) b)

Hình 2.7 a) b) Bể lọc 2.2 Xử lý hóa học:

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng cácquá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác độngvới các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặcchất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lý hoá

lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoáhọc, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ,đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc,…

2.2.1 Phương pháp trung hòa:

Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa axit vô cơ hoặc kiềm về trạng tháitrung tính pH=6,5-8,5 Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nướcthải chứa axit và nước thải chứa kiềm với nhau, hoặc bổ sung thêm các tác nhân hóa học,

lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hòa, hấp thụ khí chứa axit bằng nước thảichứa kiềm.

Hình 2.8 Bể trung hòa

2.2.3 Phương pháp keo tụ (đông tụ keo):

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thểtách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn cókích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháplắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tánliên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keorắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến

là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trìnhđông tụ (coagulation), còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi làquá trình keo tụ (flocculation)

Hình 2.9 Bể keo tụ tạo bông

2.2.4 Phương pháp ozon hóa:

Là phương pháp xử lý nước thải có chứa chất hữu cơ dạng hòa tan và dạng keobằng ozon Ozon dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ

Hình 2.10 Phương pháp ozon hóa

2.2.5 Phương pháp điện hóa học:

Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách oxy hóađiện hóa trên cực anot hoặc dùng để phục hồi các chất quý (đồng,chì,sắt,…) Thôngthường 2 nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và thu hồi chất quý được giải quyết đồngthời

2.2.6 Hấp thụ:

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏicác chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải cóchứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằng conđường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chiphí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp

lý hơn cả

Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp

và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro, xỉ, mạt cưa …).Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ítđược sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn Chất hấpphụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưng chúng cần có các tính chất xác định như:tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để cóthể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi Ngoài ra, thanphải bền với nước và thấm nước nhanh Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tácthấp đối với phản ứng oxy hóa bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng

bị oxy hoá và bị hoá nhựa Các chất hoá nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việc táisinh nó ở nhiệt độ thấp

2.3 Phương pháp xử lý hóa lý:

2.3.1 Quá trình tuyển nổi:

Tuyển nổi là quá trình tách các chất ở dạng rắn hoặc dạng lỏng, phân tán khôngtan trong nước thải có khối lượng riêng nhỏ, tỷ trọng nhỏ hơn nước không thể lắngbằng trọng lực hoặc lắng rất chậm Phương pháp tuyển nổi được thực hiện bằng cáchtrộn lẫn các hạt khí nhỏ và mịn vào nước thải, khi đó các hạt khí sẽ kết dính với cáchạt của nước thải và kéo theo những hạt vật chất này theo bọt khí nổi lên bề mặt Khi

đó ta có thể dễ dàng loại chúng ra khỏi hệ thống bằng thiết bị vớt bọt

Để tăng hiệu suất tạo bọt, người ta thường sử dụng các chất tạo bọt như eresol,phenol nhằm giảm năng lượng bề mặt phân pha Tuỳ theo phương thức cấp không khívào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau:

 Tuyển nổi bằng khí phân tán: Khí nén được thổi trực tiếp vào bể tuyển nổi đểtạo thành các bọt khí có kích thước từ 0,1 – 1 mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí -nước chứa cặn Cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính và nổi lên bề mặt

 Tuyển nổi chân không: bão hoà không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí

ra khỏi nước ở áp suất chân không Hệ thống này ít sử dụng trong thực tế vìkhó vận hành và chi phí cao

 Tuyển nổi bằng khí hoà tan: Sục không khí vào nước ở áp suất cao (2-4 at), sau

đó giảm áp giải phóng khí Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có kíchthước 20 - 100m

Hình 2.11 Bể tuyển nổi thổi khí

2.3.2 Phương pháp trao đổi ion:

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổivới ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi làcác ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit,những chất này mang tính axit Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit vàchúng mang tính kiềm Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion gọi là cácionit lưỡng tính

Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kimloại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, M …, các hợp chất của Asen, photpho, Cyanua vàcác chất phóng xạ

Các chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên haytổng hợp nhân tạo Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loạikhoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau … vô cơ tổng hợp gồm silicagen,pecmutit (chất làm mềm nước ), các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại nhưnhôm, crôm, ziriconi … Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axithumic và than đá chúng mang tính axit, các chất có nguồn gốc tổng hợp là các nhựa có

bề mặt riêng lớn là những hợp chất cao phân tử

Hình 2.12 Phương pháp trao đổi ion

Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩmthấu, dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc Màng lọc cho các phân tử dung môi điqua và giữ lại các chất hoà tan Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thườngđược sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩmthấu nhỏ (ví dụ như các vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét …) Còn thẩm thấu ngượcthường được sử dụng để khử các vật liêu có khối lượng phân tử thấp và có áp suấtcao.

2.3.4 Phương pháp điện hoá:

Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nướcthải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực, khử âm cực, đông tụ điện vàđiện thẩm tích Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện

1 chiều đi qua nước thải

Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

Hình 2.13 Phương pháp điện hóa

2.4 Phương pháp xử lý sinh học:

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình nhằm phân hủycác vật chất hữu cơ ở dạng hòa tan, dạng keo và dạng phân tán nhỏ trong nước thảinhờ vào sự hoạt động của các vi sinh vật Quá trình này xảy ra trong điều kiện hiếukhí hoặc kị khí tương ứng với hai tên gọi thông dụng là: qua trình xử lý sinh học hiếukhí và quá trình xử lý sinh học kỵ khí (yếm khí)

Quá trình xử lý sinh học kị khí thường được ứng dụng để xử lý sơ bộ các loại nướcthải có hàm lượng BOD5 cao (>1000 mg/l), làm giảm tải trọng hữu cơ và tạo điềukiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hiếu khí diễn ra có hiệu quả Xử lý sinh học kịkhí còn được áp dụng để xử lý các loại bùn, cặn (cặn tươi từ bể lắng đợt một, bùnhoạt tính sua khi nén …) trong trạm xử lý nước thải đô thị và một số ngành côngnghiệp

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí được ứng dụng có hiệu quả cao đối với nước thải cóhàm lượng BOD5 thấp như nước thải sinh hoạt sau xử lý cơ học và nước thải củacác ngành công nghiệp bị ô nhiễm hữu cơ ở mức độ thấp (BOD5 < 1000 mg/l) Tùytheo cách cung cấp oxy mà quá trình xử lý sinh học hiếu khí được chia làm hai loại:

 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên (oxy được cung cấp từ khôngkhí tự nhiên do quang hợp của tảo và thực vật nước) với các công trình tươngứng như: cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học, đất ngập nước,…)

 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo (oxy được cung cấp bởi cácthiết bị sục khí cưỡng bức, thiết bị khuấy trộn cơ giới…) với các quá trình vàcông trình tương ứng như sau:

 Quá trình vi sinh vật lơ lửng (qúa trình bùn hoạt tính):

• Bể bùn hoạt tính thổi khí (Aerotank)

• Mương oxy hóa

• Hồ sinh học

 Quá trình vi sinh vật dính bám (Quá trình màng vi sinh vật):

• Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Biophin)

• Bể lọc sinh học cao tải

• Tháp lọc sinh học

• Bể lọc sinh học tiếp xúc dạng đĩa quay (RBC): công trình này chophép xử lý nitơ và photpho trong nước thải (xử lý bậc cao).

 Quá trình vi sinh vật kết hợp: bể sinh học hiếu khí tiếp xúc (có cấu tạo vànguyên lý hoạt động giống như bể Aerotank nhưng bên trong bể có trang

bị thêm các vật liệu tiếp xúc để làm giá thể cho các vi sinh vật dính bám)

 Một số hình ảnh về các phương pháp xử lý sinh học:

Hình 2.14 Bể kị khí Anaerobic

Hình 2.15 Bể thiếu khí anoxic

Hình 2.16 Bể hiếu khí aerobic

Hình 2.17 Mương oxy hóa

Hình 2.18 Lọc sinh học

Hình 2.19 Màng sinh học MBR

Hình 2.20 Hồ sinh học

2.5.Một số phương án công nghệ trong thực tế:

2.5.1.Nhà máy bia Đông Nam Á (SEAB):

 Với sản lượng 55 triệu lít bia/năm SEAB có lượng nước thải công nghiệp600m3/ngày.đêm

Bảng 2.2 Các thông số về nước thải trước và sau xử lý