Nghiên cứu, chế tạo thiết bị và áp dụng công nghệ xử lý nước thải trong các nhà máy bia

Từ những ưu, nhược điểm của từng phương pháp, dựa vào khả năng đầu tư, vào diện tích sản xuất cũng như được trực tiếp tham gia nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và hướng dẫn vận hành tại nh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI TRONG ĐỜI SỐNG 9

1.1 Chất thải rắn 9

1.1.1 Định nghĩa về chất thải rắn 9

1.1.2 Phân loại chất thải rắn 9

1.1.3 Tác hại của chất thải rắn 10

1.1.4 Các phương pháp xử lý chất thải rắn 10

1.2 Chất thải khí 11

1.2.1 Định nghĩa về chất thải khí 11

1.2.2 Phân loại chất thải khí 11

1.2.3 Ảnh hưởng của chất thải khí 11

1.2.4 Công nghệ xử lý chất thải khí ở Việt Nam 12

1.3 Chất thải lỏng 13

1.3.1 Định nghĩa chất thải lỏng 13

1.3.2 Phân loại chất thải lỏng 13

1.3.3 Công nghệ xử lý chất thải lỏng trong công nghiệp 13

1.3.4 Các phương pháp xử lý nước thải 17

Chương 2 - CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 21

TRONG CÁC NHÀ MÁY BIA 21

2.1 Phân loại và đặc tính của nước thải 21

2.1.1 Nước thải và phân loại nước thải 21

2.2 Nước thải của nghành công nghiệp Bia 22

2.2 Các phương pháp sinh học xử lý nước thải 22

2.1.1 Phương pháp kỵ khí (Anaerobic) 23

2.1.2 Phương pháp thiếu khí (Anoxic) 23

2.1.3 Phương pháp hiếu khí (aerobic) 23

2.1.4 Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thả… 24

2.1.5 Bùn hoạt tính 25

2.2 Các thiết bị sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải 26

2.2.1 Thiết bị lắng 26

2.2.2 Một số thiết bị dung trong quá trình khác 30

Chương 3 - CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 31

TRONG NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – QUẢNG NGÃI 31

3.1 Đánh giá và phân tích 31

3.1.1 Đánh giá chất lượng nước thải nhà máy bia SG - QN 31

3.1.1 Xác đh khả năng gây độc đối với vi sinh vật 32

3.1.2 Xử lý nước thải theo mô hình phòng thí nghiệm 33

3.1 Tính toán, thiết kế bể Aeroten cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi 40

3.1.1 Mô hình chung hệ thống xử lý nước thải riêng bể Aeroten 40

3.1.2 Tính toán, thiết kế bể Aeroten cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi 41

3.2 Công nghệ và thiết bị xử lý nước thải áp dụng cho nhà máy bia SG - QN 45

3.2.1 Quy trình xử lý – hình 18 45

3.2.2 Thuyết minh quy trình xử lý 45

3.2.3 Thiết bị sử dụng và quy trình vận hành hệ thống 58

3.2.4.Thao tác trên giao diện máy tính 71

3.2.4.Kiểm soát chất lượng 79

Chương 4:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

4.1 KẾT LUẬN 93

4.2: KIẾN NGHỊ 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Tải lượng của của chất ô nhiễm do sản xuất bia 22

Bảng 2 Một số giống chính trong quần thể vi sinh vật hiếu khí trong bùn hoạt tính 25

Bảng 3: Các chỉ tiêu nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi 31

Bảng 4: Số lượng vi sinh vật trong nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi 32

Bảng 5: Khả năng sinh trưởng của vi sinh vật trên các môi trường 32

Bảng 6: Kết quả quá trình xử lý nước thải bia ở thí nghiệm 1 33

Bảng 7 Kết quả xử lý nước thải bia ở thí nghiệm 2 35

Bảng 8 Kết quả xử lý nước thải bia ở thí nghiệm 3 35

Bảng 9 Số lượng vi sinh vật trong bùn trước và sau khi hoạt hoá 36

Bảng 10: Ảnh hưởng của nồng độ bùn hoạt tính lên quá trình xử lý 37

Bảng 11: Ảnh hưởng của chế độ thông khí lên quá trình xử lý nước thải 38

Bảng 12 Động thái quá trình xử lý nước thải nhà máy bia 39

Bảng 13: Hiệu suất quá trình xử lý yếm khí 50

Bảng 14: Một số giống chính trong quần thể vi khuẩn có trong bùn hoạt tính trong quá trình xử lý hiếu khí (bể Aeroten): 51

Bảng 15 - Các sự cố và nguyên nhân sự cố 91

Bảng 16 - Cách hiệu chỉnh các sự cố 92

DANH MỤ C HÌNH ẢNH

Hình 1 - Sơ đồ công nghệ sử dụng bể hiếu khí 14

Hình 2 - Sơ đồ công nghệ sử dụng bể yếm khí 15

Hình 3: Sơ đồ lọc sinh học 15

Hình 4: Sơ đồ khối của một hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm 17

Hình 5: Đường cong biểu diễn sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong nước thải 24 Hình 6: Thiết bị lắng ngang 26

Hình 7: Lắng vách nghiêng 27

Hình 8: Bể lắng lớp cặn 27

Hình 9: Lắng đứng 28

Hình 10: Bể lắng + tạo bông vách nghiêng 28

Hình 12: Lắng tiếp xúc 29

Hình 13: Máy lọc rác tinh 30

Hình 14: Hệ thống phân phối khí 30

Hình 15: Khả năng sinh trưởng của vi sinh vật trên các môi trường 33

Hình 16 Động thái xử lý nước thải bia với các BOD ban đầu khác nhau 39

Hình 17 - Mô hình xử lý nước thải cho Nhà máy bia SG – 40

QN riêng bể aeroten 40

Hình 18: Quy trình xử lý nước thải Bia Sài Gòn – Quảng Ngãi 45

Hình 19 - Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ 50

Hình 20 - Một đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi khuẩn 53

trong bể xử lý 53

Hình 21 - Đồ thị về sự tăng trưởng tương đối của các vi sinh vật trong bể xử lý nước thải 54

Hình 22: Hệ thống đốt khí 63

Hình 23: Màn hình tổng quan hệ thống điều khiển 72

Hình 24: Màn hình Xử lý bể cân bằng 73

Hình 25: Màn hình xử lý bể yếm khí 74

Hình 26: Màn hình xử lý bể nén bùn 75

Hình 27: Màn hình xử lý bể hiếu khí hay “Aeroten” 76

Hình 28: Màn hình “Setting Auto” 77

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực

sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển,

tham gia chế tạo, lắp đặt, vận hành hệ thống và dưới sự hướng dẫn khoa học của

PGS.TS: Tôn Thất Minh

Các bảng số liệu, đồ thị và những kết quả đạt được trong luận văn là trung

thực, chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và

công nhận bởi “ Hội Đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khoa học”

Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam đoan trên

Học viên

Hồ Đình Liên

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành tại Công trình nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi

Với lòng biết ơn chân thành, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất tới PGS

TS, Tôn Thất Minh người đã định hướng, hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt

nhất cho tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ thuộc Tập Đoàn POLYCO, cũng

như nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi đã tận tình chỉ bảo và tạo mọi điều kiện

thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tôi công tác và hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Quá trình thiết bị công

nghệ sinh học – công nghệ thực phẩm đã truyền dạy cho em những kiến thức quý

báu làm nền tảng cho việc hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Cuối cùng tôi xin được gửi tới cha mẹ, người thân và bạn bè lòng biết ơn sâu

sắc - những người đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi về tinh thần cũng như vật chất trong suốt

quá trình thực hiện luận văn

Học viên

Hồ Đình Liên

MỞ ĐẦU

Công nghiệp thực phẩm là một trong số những ngành công nghiệp phổ biến,

nó phát triển gắn liền với nhu cầu và đời sống của con người

Trong nhiều năm gần đây, ngành này phát triển với tốc độ lớn, đặc biệt là

ngành sản xuất rượu bia

Bia có hương vị đặc trưng riêng và là loại nước giải khát có nồng độ cồn

thấp, có vị đắng dễ chịu nên được ưa chuộng và vì bia không những chứa thành

phần dinh dưỡng cao mà còn có tác dụng giải khát rất hữu hiệu do có chứa CO2 bão

hoà Nhờ đó mà bia được sử dụng rộng rãỉ ở hầu hết các nước trên thế giới và sản

lượng hàng năm của nó ngày càng tăng

Mặc dù lượng bia sản xuất tại Việt Nam mỗi năm một tăng nhưng do nhu

cầu tiêu thụ của nhân dân đặc biệt là tại các thành phố lớn như Thành phố Sài Gòn,

Hà Nội Nên một vài năm trở lại đây hàng loạt các nhà máy sản xuất bia của Sài

Gòn được xây dựng như Sài Gòn – Sông Lam; Sài Gòn – Quảng Ngãi; Sài Gòn –

Phủ Lý; Sài Gòn – Hà Tĩnh; Sài Gòn – Phương Nam, Sài Gòn – Củ Chi…

Việc phát triển công nghiệp, một mặt góp phần tăng sản phẩm cho xã hội,

mặt khác sẽ gây ra tác hại vì nó tạo ra các chất thải gây ô nhiễm môi trường

Vấn đề bảo vệ môi trường ngày càng trở nên cấp thiết và mang tính chất toàn

cầu vì môi trường ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến mọi hoạt động sống của

con người Do đó, hiện nay các cơ sở sản xuất bia đều bắt buộc phải xử lý nước thải

sơ bộ hoặc triệt để trước khi thải ra môi trường Cũng như nhiều hãng Bia khác hay

các doanh nghiệp sản xuất khác, các nhà máy Bia Sài Gòn xây dựng nhưng năm gần

đây rất chú trọng về vấn đề xử lý nước thải trước khi đưa ra môi trường Có rất

nhiều phương pháp để xử lý nước thải bia, mỗi phương pháp đều có đặc trưng và

phạm vi ứng dụng riêng

Đặc điểm nổi bật là nước thải bia chứa nhiều protein, axit hữu cơ Pectin tan

hoặc không tan… với nước thải có đặc tính như vậy sẽ là cơ sở để lựa chọn nhiều

phương pháp xử lý khác nhau: phương pháp sinh học, phương pháp hoá học,

phương pháp cơ học, phương pháp hoá lý…

Phương pháp sinh học có ưu điểm là xử lý triệt để nhưng cần có thời gian

tiếp xúc, mặt bằng rộng, phù hợp với các cơ sở sản xuất lớn

Phương pháp hoá lý (lắng-lọc kết hợp) xử lý không triệt để như phương pháp

sinh học nhưng chúng lại có ưu điểm là thời gian tiếp xúc ít, tốn ít diện tích

Phương pháp hoá học cần sử dụng nhiều hoá chất, tạo bùn “bẩn” nên không

thể thải trực tiếp ra môi trường

Từ những ưu, nhược điểm của từng phương pháp, dựa vào khả năng đầu tư,

vào diện tích sản xuất cũng như được trực tiếp tham gia nghiên cứu, thiết kế, xây

dựng và hướng dẫn vận hành tại nhà Máy Bia Sài Gòn – Quảng Ngãi…

Em chọn đề tài :"Nghiên cứu,chế tạo thiết bị và áp dụng công nghệ xử lý

nước thải trong các nhà máy bia" cho luận văn của mình với các nội dung nghiên

cứu sau:

- Điều tra tình hình nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi nói

riêng và các nhà máy bia nói chung

- Phân tích các chỉ số nước đầu ra trước khi xử lý

- Nghiên cứu xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

- Thiết kế, tính toán, xây dựng hệ thống xử lý nước thải từ các kết quả thực

nghiệm thu được

- Vận hành hệ thống xử lý nước thải cho đến khi đạt tiêu chuẩn đầu ra theo

tiêu chuẩn của các cơ quan kiểm định nhà nước

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI TRONG ĐỜI SỐNG

1.1 Chất thải rắn

1.1.1 Định nghĩa về chất thải rắn

Chất thải rắn được hiểu là những vật ở dạng rắn do hoạt động của con người

(sinh hoạt, sản xuất, tiêu dùng…) và động vật gây ra Đó là những vật đã bỏ đi,

thường ít được sử dụng hoặc ít có ích và không có lợi cho con người

1.1.2 Phân loại chất thải rắn

a Theo quan điểm thông thường

- Rác thực phẩm: bao gồm phần thừa thãi, không ăn được sinh ra trong khâu

chuẩn bị, dự trữ, nấu ăn…

- Rác bỏ đ i: bao gồm các chất thải cháy và không cháy sinh ra từ các hộ gia

đình, công sở, hoạt động thương mại…

- Tro, xỉ: vật chất còn lại trong quá trình đốt than, củi, rơm rạ, lá…ở các gia

đình, nhà hàng, công sở, nhà máy, xí nghiệp…

- Chất thải xây dựng: rác từ các nhà đổ vỡ, hư hỏng gọi là rác đổ vỡ, còn rác

từ các công trình xây dựng, sửa chữa nhà cửa…là rác xây dựng

- Chất thải đặc biệt: liệt vào loại rác này có rác quét phố, rác từ các thùng rác

công cộng, xác động vật, vôi gạch đổ nát…

- Chất thải từ các nhà máy xử lý ô nhiễm: có rác từ hệ thống xử lý nước,

nước thải, nhà máy xử lý chất thải công nghiệp

- Chất thải nông nghiệp: vật chất loại bỏ từ các hoạt động nông nghiệp như

gốc rơm rạ, cây trồng, chăn nuôi…

- Chất thải nguy hiểm: chất thải hoá chất, sinh học, dễ cháy, dễ nổ hoặc mang

tính phóng xạ theo thời gian có ảnh hưởng đến đời sống con người, động thực vật

b Theo công nghệ quản lý, xử lý

Ngày nay, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật trong từng lĩnh vực thực tế đã

góp phần giảm thiểu chi phí cho các công đoạn thừa trong các quá trình xử lý Việc

phân chia rác thải rắn theo công nghệ quản lý xử lý là một bước tiến quan trọng,

giúp hiệu quả của quy trình xử lý tăng lên, giảm thiểu lượng ô nhiễm

1.1.3 Tác hại của chất thải rắn

a Tác hại của chất thải rắn đối với sức khỏe cộng đồng

Theo đánh giá của chuyên gia, chất thải rắn đã ảnh hưởng rất lớn đến sức

khoẻ cộng đồng; nghiêm trọng nhất là đối với dân cư khu vực làng nghề, khu công

nghiệp, bãi chôn lấp chất thải và vùng nông thôn ô nhiễm chất thải rắn đến mức báo

động

Nhiều bệnh như đau mắt, bệnh đường hô hấp, bệnh ngoài da, tiêu chảy, dịch

tả, thương hàn…do chất thải rắn gây ra

b Chất thải rắn làm giảm mỹ quan đô thị

Nếu việc thu gom và vận chuyển rác thải không hết sẽ dẫn đến tình trạng tồn

đọng chất thải trong các đô thị, làm mất mỹ quan, gây cảm giác khó chịu cho cả dân

cư trong đô thị

Không thu hồi và tái chế được các thành phần có ích trong chất thải, gây ra

sự lãng phí về của cải, vật chất cho xã hội

c Chất thải rắn làm ô nhiễm môi trường

Chất thải rắn đổ bừa bãi xuống cống rãnh, ao, hồ, kênh, rạch…làm quá tải

thêm hệ thống thoát nước đô thị, là nguồn gây ô nhiễm cho nguồn nước mặt và

nước ngầm Khi có mưa lớn sẽ gây ô nhiễm trên diện rộng đối với các đường phố bị

ngập

Các bãi rác không hợp vệ sinh là các nguồn gây ô nhiễm nặng cho cả đất,

nước, không khí

1.1.4 Các phương pháp xử lý chất thải rắn

Có 4 phương pháp chính thường được ứng dụng kết hợp trong các mô hình

xử lý chất thải rắn hiện nay

a Phân loại và xử lý cơ học

1.2 Chất thải khí

1.2.1 Định nghĩa về chất thải khí

"Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan

trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự

toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)"

1.2.2 Phân loại chất thải khí

a Nguồn tự nhiên

+ Núi lửa

+ Cháy rừng

+ Bão bụi gây nên do gió mạnh và bão, mưa bào mòn đất sa mạc, đất trồng

và gió thổi tung lên thành bụi Nước biển bốc hơi và cùng với sóng biển tung bọt

mang theo bụi muối lan truyền vào không khí

+ Các quá trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên cũng phát thải

nhiều chất khí, các phản ứng hoá học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí

sunfua, nitrit, các loại muối v.v Các loại bụi, khí này đều gây ô nhiễm không khí

b Nguồn nhân tạo

+ Quá trình đốt nhiên liệu thải ra rất nhiều khí độc đi qua các ống khói của

các nhà máy vào không khí

+ Do bốc hơi, rò rỉ, thất thoát trên dây chuyền sản xuất sản phẩm và trên các

đường ống dẫn tải Nguồn thải của quá trình sản xuất này cũng có thể được hút và

thổi ra ngoài bằng hệ thống thông gió

+ Các ngành công nghiệp chủ yếu gây ô nhiễm không khí bao gồm: nhiệt

điện; vật liệu xây dựng; hoá chất và phân bón; dệt và giấy; luyện kim; thực phẩm;

Các xí nghiệp cơ khí; Các nhà máy thuộc ngành công nghiệp nhẹ; Giao thông vận

tải; bên cạnh đó phải kể đến sinh hoạt của con người

+ Tác hại của mồ hóng và bụi

+ Tác hại của CO

1.2.4 Công nghệ xử lý chất thải khí ở Việt Nam

a Công nghiệp chế biến gỗ

Các nhà máy chế biến gỗ tập trung nhiều nhất ở các khu công nghiệp thuộc

tỉnh Bình Dương, Đồng Nai, nhưng chỉ ở một số ít nhà máy có hệ thống xử lý bụi 2

cấp: xiclon và bộ lọc túi vải như công ty gỗ Việt Giai, xí nghiệp chế biến gỗ xuất

khẩu An Bình

b Công nghiệp xi măng và vật liệu xây dựng

Đây là ngành công nghiệp với chất ô nhiễm chủ yếu là bụi vô cơ kích thước

nhỏ Các nhà máy xi măng mới xây dựng hoặc nhà máy lớn đều được trang bị hệ

thống lọc bụi hiện đại, hiệu suất cao (hệ thống lọc bụi tĩnh điện) như Nhà máy xi

măng Sao Mai Phần lớn các nhà máy gạch men, sứ vệ sinh mới xây dựng đều sử

dụng thiết bị lọc bụi túi vải có bộ giũ bụi bằng khí nén để thu hồi bụi Hiệu suất thu

hồi cao (>90%)

c Công nghiệp mạ kim loại

Đây là một ngành công nghiệp đang có xu hướng phát triển nhanh tại khu

vực với các chất ô nhiễm không khí điển hình là hơi axit (HCl), khí NH3, bụi Công

nghệ xử lý khí thải cho ngành công nghiệp này là sử dụng phương pháp hấp thụ với

thiết bị hấp thụ 2 cấp đạt hiệu quả cao, đã được sử dụng tại các công ty tôn Phương

Nam, Posvina, lưới thép Bình Tây, tôn Phước Khanh, công ty Vingal

d Các ngành công nghiệp khác

Trong một số ngành công nghiệp khác, các nhà máy cũng đã tiến hành lắp

đặt các hệ thống xử lý ô nhiễm không khí chủ yếu là bụi như các nhà máy sản xuất

giày, may mặc, cơ khí, thuốc bảo vệ thực vật Công nghệ chủ yếu được các nhà

máy sử dụng để lọc bụi thường là dùng xyclon, thiết bị lọc túi vải hoặc tháp rửa khí

(scrubber)

1.3 Chất thải lỏng

1.3.1 Định nghĩa chất thải lỏng

"Chất thải lỏng là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng

nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông

nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã"

1.3.2 Phân loại chất thải lỏng

a Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên

Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các

sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng

b Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo

Quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh

hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước

1.3.3 Công nghệ xử lý chất thải lỏng trong công nghiệp

 Chế biến thực phẩm ăn nhanh

 Chế biến thịt thuỷ hải sản

 Chế biến đồ hộp

Nước thải thường có đặc tính chung:

Chủ yếu chứa các chất hữu cơ ít độc có nguồn gốc thực vật hoặc động vật

Chất thải hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật đa phần là các bon - hydrat chứa ít chất

béo và protein nên dễ dàng bị phân huỷ bởi vi sinh, trong khi đó chất thải có nguồn

gốc động vật có thành phần chủ yếu là protein và chất béo khó bị phân huỷ bởi vi

sinh vật hơn Vì vậy các thông số chính gây ô nhiễm cần xử lý là: Dầu mỡ béo, chắn

rắn lơ lửng, BOD, COD, vi khuẩn gây tai hại Đáng lưu ý tại các cơ sở chế biến

thực phầm thường gây ô nhiễm mùi và nước thải trong nhiều trường hợp cũng góp

phần quan trọng gây ô nhiễm mùi Vì vậy khi tiến hành xây dựng hệ thống xử lý

nước thải cần lưu ý đến vấn đề này

Dưới đây là giới thiệu một vài công nghệ hay được sử dụng trong ngành chế

Hình 2 - Sơ đồ công nghệ sử dụng bể yếm khí

Chú giải: Influent – đầu vào; Anaerobic reactor – bể kỵ khí; Dynamic

state bioreactor – bể sinh học thể động; Membrane separation tank – bể lọc tách

bằng màng; KMS hollow fiber membrane – màng sợi rỗng KMS; OER (oxygen

exhausted reactor) – bể yếm khí; Suction pump (permeate) – bơm hút (nước sau

xử lý); Effluent – đầu ra

 Lọc sinh học

Lọc sinh học cũng khá phù hợp và hiện đang được sử dụng nhiều trong xử lý

nước thải thực phẩm Mô hình được thể hiện qua hình vẽ dưới đây:

Hình 3: Sơ đồ lọc sinh học

b Xử lý nước thải công nghệ dệt may

Nước thải của ngành này có những đặc tính đáng lưu ý sau:

+ Ô nhiễm chất hữu cơ được đặc trưng chủ yếu bởi trị số COD và BOD

Đáng lưu ý là trong nguyên liệu nếu dùng nhiều sợi tổng hợp càng nhiều thì khi xử

lý hoàn tất càng phải xử dụng các chất hữu cơ thuộc nhóm COD bấy nhiêu, có

nghĩa là hoá chất và thuốc nhuộm càng khó phân huỷ vi sinh bấy nhiêu Thí dụ

nước thải từ công đoạn sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính (thí dụ Cibarcon Blue P-3R)

để in hoa có thể có BOD khoảng xấp xỉ 0, nhưng COD đạt tới cỡ trên dưới 900

mg/L Tỷ lệ COD/BOD một mặt thể hiện đặc trưng ô nhiễm hữu cơ của nước thải

dệt nhuộm, đồng thời thể hiện tính khả thi của công nghệ vi sinh trong giai đoạn xử

lý sau này

+ Đặc trưng thứ hai của nước thải dệt nhuộm là pH: nhìn chung do đặc trưng

công nghệ, nước thải dệt nhuộm có tính kiềm là chính (pH trong khoảng 9 - 11)

Tuy nhiên pH này không phù hợp với xử lý vi sinh

+ Đặc trưng thứ ba của nước thải dệt nhuộm là ô nhiễm kim loại nặng chủ

yếu do sử dụng hoá chất tẩy và thuốc nhuộm dưới dạng các hợp chất kim loại Một

trong những nguồn ô nhiễm kim loại là pigment, mà hiện nay sử dụng phổ biến các

pigment hầu hết có gốc là các hợp chất cơ kim dạng halogen hoá (thí dụ: clorua phta

loxiamin đồng)

+ Độ dẫn điện cao hay tổng chất rắn hoà tan cao (TDS) cũng là đặc trưng

nước thải dệt nhuộm do sử dụng các muối tan khá lớn, thí dụ Na2SO4, NaCl

+ Đặc trưng nữa của nước thải dệt nhuộm, nhất là nhuộm và in là độ màu Ô

nhiễm màu phụ thuộc vào mức độ gắn màu giữa thuốc nhuộm và sợi dệt Mức độ

không gắn màu phụ thuộc vào mức độ gắn màu giữa thuốc nhuộm và sợi dệt Mức

độ không gắn màu (%) thay đổi tuỳ theo thuốc nhuộm: lớn là hoạt tính (15-40%) và

trực tiếp (10-30%), nhỏ nhất là loại bazơ (1-5%) Như vậy nếu càng sử dụng nhiều

thuốc nhuộm hoạt tính thì nước thải càng bị ô nhiễm màu Ô nhiễm mầu còn phụ

thuộc phần nào vào thiết bị và trình độ vận hành công nghệ của từng cơ sở sản xuất

Hình 4: Sơ đồ khối của một hệ thống xử lý nước thải ngành dệt nhuộm

1.3.4 Các phương pháp xử lý nước thải

Nước thải từ các hoạt động khác nhau của con người (sinh hoạt, công nghiệp,

nông nghiệp) không còn được thải thẳng ra môi trường mà phải qua xử lý Việc xử

lý bao gồm một chuỗi các quá trình lý học, hóa học và sinh học Các quá trình này

nhằm thúc đẩy việc xử lý, cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý để có thể sử dụng

lại chúng hoặc thải ra môi trường với các ảnh hưởng nhỏ nhất

Việc xử lý được tiến hành qua các công đoạn sau:

 Xử lý cấp 3 (Lọc, hấp phụ, trao đổi ion)

a Phương pháp điều lưu

Điều lưu là quá trình giảm thiểu hoặc kiểm soát các biến động về đặc tính

của nước thải nhằm tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình xử lý kế tiếp Quá trình

điều lưu được tiến hành bằng cách trữ nước thải lại trong một bể lớn, sau đó bơm

định lượng chúng vào các bể xử lý kế tiếp

Quá trình điều lưu được sử dụng để:

 Điều chỉnh sự biến thiên về lưu lượng của nước thải theo từng giờ trong

ngày

 Tránh sự biến động về hàm lượng chất hữu cơ làm ảnh hưởng đến hoạt

động của vi khuẩn trong các bể xử lý sinh học

 Kiểm soát pH của nước thải để tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình sinh

học, hóa học sau đó

b Phương pháp trung hoà

Nước thải thường có pH không thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học

hoặc thải ra môi trường, do đó nó cần phải được trung hòa Có nhiều cách để tiến

hành quá trình trung hòa:

 Trộn lẫn nước thải có pH acid và nước thải có pH bazơ Bằng cách trộn

lẫn hai loại nước thải có pH khác nhau, chúng ta có thể đạt được mục đích trung

hòa Quá trình này đòi hỏi bể điều lưu đủ lớn để chứa nước thải

 Trung hòa nước thải acid: người ta thường cho nước thải có pH acid chảy

qua một lớp đá vôi để trung hoà; hoặc cho dung dịch vôi vào nước thải, sau đó vôi

được tách ra bằng quá trình lắng

 Trung hòa nước thải kiềm: bằng các acid mạnh (lưu ý đến tính kinh tế)

CO2 cũng có thể dùng để trung hòa nước thải kiềm, khi sục CO2 vào nước thải, nó

tạo thành acid carbonic và trung hòa với nước thải

c Phương pháp keo tụ và bông cặn

Hai quá trình hóa học này kết tụ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo để tạo

nên những hạt có kích thước lớn hơn Nước thải có chứa các hạt keo có mang điện

tích (thường là điện tích âm) Chính điện tích của nó ngăn cản không cho nó va

chạm và kết hợp lại với nhau làm cho dung dịch được giữ ở trạng thái ổn định Việc

cho thêm vào nước thải một số hóa chất (phèn, ferrous chloride ) làm cho dung

dịch mất tính ổn định và gia tăng sự kết hợp giữa các hạt để tạo thành những bông

cặn đủ lớn để có thể loại bỏ bằng quá trình lọc hay lắng cặn

Các chất keo tụ thường được sử dụng là muối sắt hay nhôm có hóa trị 3

Các chất tạo bông cặn thường được sử dụng là các chất hữu cơ cao phân tử như

polyacrilamid Việc kết hợp sử dụng các chất hữu cơ cao phân tử với các muối vô

cơ cải thiện đáng kể khả năng tạo bông cặn

d Phương pháp kết tủa

Kết tủa là phương pháp thông dụng nhất để loại bỏ các kim loại nặng ra khỏi

nước thải Thường các kim loại nặng được kết tủa dưới dạng hydroxide Do đó, để

hoàn thành quá trình này người ta thường cho thêm các base vào nước thải để cho

nước thải đạt đến pH mà các kim loại nặng cần phải loại bỏ có khả năng hòa tan

thấp nhất Thường trước quá trình kết tủa, người ta cần loại bỏ các chất ô nhiễm

khác có khả năng làm cản trở quá trình kết tủa Quá trình kết tủa cũng được dùng để

khử phosphate trong nước thải

e Phương pháp tuyển nổi

Quá trình này dùng để loại bỏ các chất có khả năng nổi trên mặt nước thải

như dầu, mỡ, chất rắn lơ lửng Trong bể tuyển nổi người ta còn kết hợp để cô đặc và

loại bỏ bùn

Đầu tiên nước thải, hay một phần của nước thải được tạo áp suất với sự hiện

diện của một lượng không khí đủ lớn Khi nước thải này được trả về áp suất tự

nhiên của khí quyển, nó sẽ tạo nên những bọt khí Các hạt dầu, mỡ và các chất rắn

lơ lửng sẽ kết dính với các bọt khí và với nhau để nổi lên trên và bị một thanh gạt

tách chúng ra khỏi nước thải

f Phương pháp lắng

Quá trình lắng áp dụng sự khác nhau về tỉ trọng của nước, chất rắn lơ lửng và

các chất ô nhiễm khác trong nước thải để loại chúng ra khỏi nước thải Đây là một

phương pháp quan trọng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng Bể lắng thường có dạng

chữ nhật hoặc hình tròn

Đối với dạng bể lắng hình chữ nhật ở đáy bể có thiết kế thanh gạt bùn theo

chiều ngang của bể, thanh gạt này chuyển động về phía đầu vào của nước thải và

gom bùn về một hố nhỏ ở đây, sau đó bùn được thải ra ngoài Có hai loại bể lắng

hình tròn:

 Loại 1 nước thải được đưa vào bể ở tâm của bể và lấy ra ở thành bể

 Loại 2 nước thải được đưa vào ở thành bể và lấy ra ở tâm bể

Loại bể lắng hình tròn có hiệu suất cao hơn loại bể lắng hình chử nhật

Quá trình lắng còn có thể kết hợp với quá trình tạo bông cặn hay đưa thêm vào một

số hóa chất để cải thiện rõ nét hiệu suất lắng

g Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí

Phần lớn các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy bởi quá trình sinh học

Trong quá trình xử lý sinh học các vi sinh vật sẽ sử dụng oxy để phân hủy chất hữu

cơ và quá trình sinh trưởng của chúng tăng nhanh Ngoài chất hữu cơ (hiện diện

trong nước thải), oxygen (do ta cung cấp) quá trình sinh học còn bị hạn chế bởi một

số chất dinh dưỡng khác Ngoại trừ nitơ và phospho, các chất khác hiện diện trong

chất thải với hàm lượng đủ cho quá trình xử lý sinh học Nước thải sinh hoạt chứa

các chất này với một tỉ lệ thích hợp cho quá trình xử lý sinh học Một số loại nước

thải công nghiệp như nước thải nhà máy giấy có hàm lượng carbon cao nhưng lại

thiếu phospho và nitơ, do đó cần bổ sung hai nguồn này để vi khuẩn hoạt động có

hiệu quả Những yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học là nhiệt độ, pH

và các độc tố

h Phương pháp sục khí

Quá trình sục khí không những cung cấp oxy cho vi khuẩn hoạt động để

phân hủy chất hữu cơ, nó còn giúp cho việc việc khử sắt, magnesium, kích thích quá

trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ khó phân hủy bằng con đường sinh học và

tạo lượng DO đạt yêu cầu để thải ra môi trường Có nhiều cách để hoàn thành quá

trình sục khí: bằng con đường khuếch tán khí hoặc khuấy đảo

Chương 2 - CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

TRONG CÁC NHÀ MÁY BIA

2.1 Phân loại và đặc tính của nước thải

2.1.1 Nước thải và phân loại nước thải

a Nước thải công nghiệp:

Nước thải công nghiệp là nước thải của các cơ sở công nghiệp, tiểu thủ công

nghiệp, giao thông vận tải Nước thải công nghiệp có đặc điểm phụ thuộc vào từng

ngành sản xuất: nước thải của xí nghiệp thuộc da ngoài chất hữu cơ còn có kim loại

nặng, sunfua; nước thải của xí nghiệp ắc quy có nồng độ axit, chì cao; nước thải của

các xí nghiệp chế biến thực phẩm chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ

Một đặc điểm chung của nước thải công nghiệp là lưu lượng ổn định, tập

trung nên dễ thu gom xử lý Tuy nhiên, nếu các nhà máy không xử lý trước khi thải

ra môi trường, nó có thể gây ô nhiễm ở diện rộng Nước thải nhà máy bia nằm trong

nước thải công nghiệp thực phẩm

b Nước thải sinh hoạt:

Nước thải sinh hoạt là nước thải của các khu dân cư, thương mại, khu vực cơ

quan, bệnh viện, khu vui chơi giải trí lưu lượng không ổn định, phân bố không tập

trung Nước thải này giàu chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, chất tạo keo, hàm lượng

NH4+, PO43- cao, ô nhiễm vi sinh vật lớn, trong đó có thể có cả vi sinh vật gây

bệnh vì vậy việc xử lý gặp nhiều khó khăn

c Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá độ ô nhiễm nước thải

Nước thải bao gồm nước và một tập hợp nhất định các yếu tố vật lý, hoá học

và sinh học Vì thế, xem xét và đánh giá độ ô nhiễm của nó chính là xem xét và

đánh giá bản chất và nồng độ của các hợp chất chứa trong nó Các chỉ tiêu thường

được dùng là:

 Chỉ tiêu cảm quan: màu, mùi, độ đục

 Chỉ tiêu hoá lý: pH, to

, oxy hoà tan, nồng độ các chất lơ lửng (SS), nồng độ chất hoà tan (TS), lượng cacbon tổng số (TS)

 Chỉ tiêu sinh hoá: nhu cầu oxy hoá học (COD), nhu cầu oxy sinh hoá

(BOD), nồng độ chất ức chế 50% vi sinh vật(IC50), nồng độ gây chết 50% sinh vật

thử (LC50), thành phần vi sinh vật

2.2 Nước thải của nghành công nghiệp Bia

Sản xuất bia là công nghệ phức tạp có nhiều công đoạn kế tiếp nhau, lượng

nước sử dụng cho từng công đoạn cũng khác nhau do đó lưu lượng của dòng thải và

tính chất của dòng thải biến đổi theo các giai đoạn Mặt khác sản xuất bia ở các tỉnh

phụ thuộc vào mùa vụ (tập trung chủ yếu vào mùa hè) nên lưu lượng thải cũng thay

đổi theo thời gian (theo mùa, theo tháng và thậm chí theo ngày) Trong nước thải

của công nghiệp bia gồm: protein, axit- amin, tinh bột, đường tan, pectin, xác nấm

men, cặn loại ra khi hoàn thiện sản phẩm

Sơ đồ dòng thải của quá trình sản xuất bia tại một cơ sở sản xuất lớn được

mô tả ở hình 1 Tải lượng ô nhiễm của nhà máy bia được trình bày ở bảng 1

Bảng 1: Tải lượng của của chất ô nhiễm do sản xuất bia

2.2 Các phương pháp sinh học xử lý nước thải

Bản chất của phương pháp này là dựa trên hoạt động sống của các vi sinh vật

có khả năng phân giải các chất hữu cơ hoặc vô cơ trong nước thải thành nguồn năng

lượng và nguồn cacbon để thực hiện các quá trình trao đổi chất, sinh trưởng và phát

triển Ngoài ra ở một số trường hợp có sự tham gia của nấm (chủ yếu là nấm mốc),

xạ khuẩn và động vật nguyên sinh (đóng vai trò ăn xác vi khuẩn chết, tạo màng

nhầy làm keo tụ bùn khi kết lắng) Các vi sinh vật thường sử dụng trong xử lý nước

thải chủ yếu là vi khuẩn (dị dưỡng hoại sinh), nấm và nguyên sinh động vật

Phương pháp sinh học thích hợp với các loại nước thải dễ phân huỷ sinh học

(BOD/COD nằm trong khoảng từ 0,5  1) Thông thường các loại nước thải đưa vào

xử lý sinh học phù hợp nhất là có BOD5 dưới 1000 mg/l

2.1.1 Phương pháp kỵ khí (Anaerobic)

Nguyên tắc của phương pháp này là dùng các vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật

tuỳ nghi để phân huỷ các chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy hoà tan trong

cặn hoặc trong nước thải ở điều kiện nhiệt độ thích hợp cho sản phẩm là CH4, CO2,

N2, H2 Quá trình phân huỷ kỵ khí diễn ra trong vòng từ 3  6 tháng ở điều kiện

thường, khi nhiệt độ lên tới 40 - 550C thời gian phân huỷ sẽ rút ngắn…

2.1.2 Phương pháp thiếu khí (Anoxic)

Trong điều kiện thiếu oxy (hàm lượng oxy hoà tan vào khoảng 0,5  1 mg/l),

các chất dinh dưỡng như N, P có trong nước thải sẽ bị phân huỷ Phương pháp này

chủ yếu dùng để khử nitrat hoá Ta có thể biểu diễn dưới dạng phương trình sau:

NO3

-

N2 + O2 + Năng lượng

2.1.3 Phương pháp hiếu khí (aerobic)

Nguyên lý của phương pháp hiếu khí là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí dưới

dạng bùn hoạt tính phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải ở điều kiện có oxy hoà

tan liên tục cùng với nhiệt độ 20- 400C Để có thể đạt hiệu quả cao trong xử lý nước

thải bằng phương pháp hiếu khí, người ta thường sử dụng bể aeroten sục khí hoàn

chỉnh kết hợp với bùn hoạt tính hồi lưu

Quá trình xử lý nước thải gồm 3 giai đoạn:

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

vật do khuếch tán đối lưu và phân tử

+ Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán

do sự chênh lệch nồng độ các chất trong và ngoài tế bào

+ Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật cùng với sinh năng lượng và

quá trình tổng hợp các chất mới trong tế bào với sự hấp thu năng lượng

Desulfovibrio

Phương trình tổng quát các phản ứng tổng của quá trình oxy hoá sinh hoá ở

điều kiện hiếu khí như sau:

- Phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào

CxHyOzN + (x + y/4 - z/2 +3/4)O2 xCO2 + (y +3)/2H2O + NH3

- Phản ứng tổng hợp để xây dựng tế bào

CxHyOzN + NH3 + O2 C5H7NO2 + CO2

Lượng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là tổng BOD của nước thải

Trong phản ứng trên, CxHyOzN là chất hữu cơ còn C5H7NO2 là công thức

theo tỷ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào vi sinh vật

Tiếp tục tiến hành oxy hoá, tới thời điểm không đủ dinh dưỡng, sẽ xảy ra qúa

trình hô hấp nội bào hay oxy hoá các chất liệu tế bào (tự oxy hoá - tự phân)

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + NH3 + 2H2O + H

2.1.4 Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý

nước thải

Quá trình sinh trưởng của vi khuẩn trong nước thải được mô tả ở

Hình 5: Đường cong biểu diễn sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong

nước thải

Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn vi khuẩn chết

tăng trưởng ổn định theo logarit

theo quy luật

Quá trình sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong nước thải chia làm 4 pha:

- Pha làm quen: mới đầu vi khuẩn chưa sinh sản ngay mà cần thời gian để

thích nghi với môi trường Thời gian này có thể là vài chục phút tới vài giờ

- Pha phát triển logarit: sau khi thích nghi, vi khuẩn bắt đầu sinh sản bằng

cách phân đôi tế bào Số lượng tế bào tăng theo cấp số nhân Giai đoạn này sinh

trưởng của vi khuẩn rất nhanh và được gọi là giai đoạn phát triển theo logarit ở pha

này các chất dinh dưỡng trong môi trường còn phong phú và các tế bào giàu ARN

và các enzim được sản sinh ra phục vụ cho quá trình dị hoá chất hữu cơ và đồng hoá

xây dựng tế bào mới Nói chung ở pha này các tế bào chết chưa xuất hiện

- Pha ổn định: sinh trưởng ở cuối pha logarit chậm dần, chất dinh dưỡng cạn

dần Số lượng tế bào già chết đi bằng số tế bào sinh ra

- Pha suy thoái: ở pha này dinh dưỡng cạn kiệt, số lượng tế bào già chết đi

nhiều hơn số tế bào mới sinh ra Nếu không bổ sung dinh dưỡng, toàn thể quần thể

vi khuẩn sẽ chết

2.1.5 Bùn hoạt tính

a Hệ vi sinh vật trong bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là một tập hợp các vi sinh vật phức tạp bao gồm vi khuẩn,

nguyên sinh động vật, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, vi rut nhưng chủ yếu là vi

khuẩn Bùn tốt có bông màu vàng nâu, dễ lắng, có kích thước từ 3 5 m, có khả

năng hấp thụ lên bề mặt của nó và oxy hoá các chất khi có mặt oxy làm sạch nước

thải [1] Thành phần vi sinh vật của bùn hoạt tính gồm một số lượng lớn các loài

như: Actinomyces, Bacillus, Corynebacterium, Escherichia, Pseudomonas, Sarcina

Bảng 2 Một số giống chính trong quần thể vi sinh vật hiếu khí trong bùn hoạt tính

Pseudomonas Hyđrat-cacbon, Protein, Nitrat, chất

Nitrobacter Nitrat

Alcaginenes Protein

Favobacterium Protein

Corynebacterium Protein

Escherichia Protein, hợp chất hữu cơ

Sarcina Chất hữu cơ

 Hoạt hoá bùn hoạt tính

Hoạt hoá bùn hoạt tính là tạo điều kiện cho quần thể vi sinh vật có trong đó

phát triển lại trước khi cho bùn hồi lưu vào bể aeroten Hoạt hoá bùn nhằm làm tăng

số lượng vi sinh vật lên, từ đó tăng khả năng sử dụng chất hữu cơ có trong nước

thải

 Đánh giá bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính có chất lượng cao có dạng búi xốp, màu vàng hoặc nâu sẫm, dễ

lắng và có khả năng thu hồi nhanh Nếu bùn kém, các chất lơ lửng sẽ trôi theo nước

ra, sẽ làm tăng BOD Tốc độ oxy hoá chất hữu cơ phụ thuộc vào khả năng thích

nghi của các chủng vi sinh vật mới có khả năng kết lắng và phân huỷ phổ nhiễm

bẩn cao của nước thải

2.2 Các thiết bị sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải

2.2.1 Thiết bị lắng

Hình 6: Thiết bị lắng ngang

Ống đặt nghiêng ở góc độ nhỏ theo chiều ngang 5o, ở q = 60 o

làm tăng gấp đôi khoảng cách lắng của cặn khi đi vào ống Đòi hỏi cần phải được làm sạch

thường xuyên bùn lắng trong ống Thiết bị này chỉ phù hợp với năng suất < 5 000

Có thể áp dụng cho công suất lớn

Mục tiêu: lắng và tạo bông trong một đơn nguyên làm giảm kích thước công

trình, sau đây là mô hình bể tạo bông và lắng kết hợp.Tuy nhiên: thực tế khó duy trì

được tốc độ 0,6 m/s Để khắc phục khó khăn này người ta kết hợp lắng và tạo bông

trong bể lắng tròn Có thể nâng cấp từ bề lắng tròn

Chức năng: có thể khử nước có độ đục cao, khử sắt và mangan có hàm lượng cao

Hình 8: Bể lắng lớp cặn

Trộn nhanh và tạo bông ở vùng trung tâm - hàm lượng bông cặn cao hình thành

Nước có chứa bông cặn đi từ dưới lên qua lớp bùn làm gia tăng sự kết bông

nhanh hơn và bông lớn hơn thuận lợi trong quá trình lắng

Bông lắng bắt giữ các bông mịn

Hình 9: Lắng đứng

Hình trụ tròn hoặc vuông có đáy hình nón/chop Thông số thiết kế: Lưu

lượng < 20 m3

/h, tốc độ đi lên 1 - 2 m/h, độ dốc đáy nón 45 - 65o

Hình 10: Bể lắng + tạo bông vách nghiêng

Hình 11: Lắng ly tâm

Áp dụng cho xử lý nước thải, xử lý nước cấp

Độ dốc đáy 4 - 10 %

Bùn được cào gom vào rốn bể ở tâm

Hệ thống cào bùn: cầu chạy theo chu vi bể

Có thể kết hợp với tạo bông ở tâm bể

Hình 12: Lắng tiếp xúc

Áp dụng cho xử lý hóa lý

Nguyên tắc: khuấy chậm tạo điều kiện tạo bông giữa cặn lơ lững và chất keo tụ

Bùn tách khỏi nước ở vùng lắng bên ngoài

2.2.2 Một số thiết bị dung trong quá trình khác

Dùng để đảo trộn, hòa tan, trung hòa, phân tán, cân bằng mật độ các chất

trong các bể cân bằng, bể yếm khí, bể trung gian, bể hiếu khí, bể lắng

Hình 14: Hệ thống phân phối khí

Dùng để cung cấp Oxy cho vi sinh vật trong quá trình hiếu khí

Chương 3 - CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

TRONG NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – QUẢNG NGÃI

3.1 Đánh giá và phân tích

3.1.1 Đánh giá chất lượng nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi

Các mẫu phân tích được lấy ở các thời điểm sau:

- Mẫu 1: 05/10/2010 / Mẫu 2: 05/11/2010 / Mẫu 3: 05/12/2010

Các chỉ tiêu phân tích mức độ ô nhiễm nước thải của nhà máy bia Sài Gòn –

Quảng Ngãi thể hiện qua các lần lấy mẫu được trình bày ở bảng1

Bảng 3: Các chỉ tiêu nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi

TS (mg/l)

Bảng 4: Số lượng vi sinh vật trong nước thải của nhà máy bia Sài Gòn –

Quảng Ngãi

Nhận xét:

Từ kết quả ở bảng 3 cho thấy nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Quảng

Ngãi thường biến động, có độ nhiễm bẩn các chất hữu cơ cao, COD, BOD5 hầu như

đều vượt quá so với chỉ tiêu cho phép Tại giá trị trung bình của 3 thời điểm lấy

mẫu: COD= 1157,8 mg/l; BOD5= 804,1 mg/l ta thấy nước thải này thuộc loại ô

nhiễm trung bình, có thể xử lý bằng phương pháp sinh học

3.1.1 Xác định khả năng gây độc đối với vi sinh vật

Trong thí nghiệm này, chủng vi sinh vật được sử dụng là giống Bacillus

subtilis thuần chủng nuôi trên môi trường nước thải bia, nhiệt độ phòng (25- 300C,

cấp khí liên tục Thí nghiệm được thực hiện trên 2 loại môi trường sau:

MT1: Môi trường nước thải + Bacillus subtilis thuần chủng

MT2: Môi trường MPA lỏng + Bacillus subtilis thuần chủng

Bảng 5: Khả năng sinh trưởng của vi sinh vật trên các môi trường

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Hình 15: Khả năng sinh trưởng của vi sinh vật trên các môi trường

Từ số liệu ở bảng 3 và đồ thị tương ứng ở hình 1 miêu tả khả năng sinh trưởng của vi sinh vật trong các môi trường ta có nhận xét như sau:

Đối với cả 2 môi trường, vi sinh vật đều hoạt động tốt Môi trường nước thải

có cấy chủng Bacillus subtilis phát triển kém hơn một chút so với môi trường MPA

lỏng Môi trường MPA lỏng có OD cao nhất đạt được sau 8 giờ, còn môi trường

nước thải có OD cao nhất đạt được sau 10giờ

Kết luận : Nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi không có độc

tính đối với vi sinh vật

3.1.2 Xử lý nước thải theo mô hình phòng thí nghiệm Các thí nghiệm

Chúng tôi tiến hành với 3 đợt thí nghiệm sau

a Thí nghiệm 1 Bảng 6: Kết quả quá trình xử lý nước thải bia ở thí nghiệm 1

Nước thải đưa vào bể aeroten có sục khí tích cực được tiến hành với 4 mẻ như sau:

Mẻ 1: Nước thải được đưa vào sục khí, bùn hoạt tính được tạo thành sau 16 giờ xử lý

tốt hơn ta có một số đánh giá theo BOD5 (TCVN 5945- 1995) như sau:

Mẻ 1 có khả năng xử lý kém nhất sau 16 giờ xử lý, nước ra chưa đạt tiêu chuẩn loại C

Mẻ 2 sau 14 giờ xử lý đạt tiêu chuẩn loại C, sau 16 giờ xử lý chưa đạt tiêu chuẩn loại B

Mẻ 3 và 4 sau 12 giờ xử lý đạt tiêu chuẩn loại C, sau 16 giờ xử lý đạt tiêu chuẩn loại B

sau 10 giờ xử lý nước ra đã đạt loại B, sau 12 giờ xử lý gần đạt tiêu chuẩn loại A

Từ 3 thí nghiệm trên ta có kết luận: để xử lý nước thải bia đạt hiệu quả tốt thì phải tạo bùn hoạt tính Sau khi làm việc và bùn hoạt tính được hoạt hoá dùng để bổ

sung vào aeroten thì quá trình xử lý được ổn định, đạt hiệu quả tốt, có thể rút ngắn

thời gian và BOD5 có thể đạt loại B

 Tạo bùn hoạt tính từ bùn và nước thải

Bùn hoạt tính là tổ hợp các chủng vi sinh vật đã được hoạt hoá dùng để xử lý

nước thải Quá trình hoạt hoá vi sinh vật có hai mục đích:

- Tăng số lượng vi sinh vật trong bùn

- Làm cho vi sinh vật thích nghi với môi trường nước thải để cho chúng có

khả năng sử dụng mạnh các chất hữu cơ có trong nước thải Bùn tạo thành ở mẻ 4

của thí nghiệm 1 được hoạt hoá trên môi trường tạo bùn Bùn tạo thành được xác

định số lượng vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc Kết quả được trình bày ở bảng 7

Bảng 9 Số lượng vi sinh vật trong bùn trước và sau khi hoạt hoá

Kết quả ở bảng 7 cho thấy số lượng vi sinh vật trong bùn sau khi đã hoạt hoá

tăng lên rất nhiều so với mẫu bùn và nước thải Mẫu bùn này được sử dụng để xử lý

nước thải Thử hoạt tính enzim (amylaza, proteaza… ) trên môi trường có cơ chất

cảm ứng (tinh bột, protein) ta thấy vòng phân giải của bùn hoạt tính hoạt hoá là khá

mạnh

 Ảnh hưởng của nồng độ bùn hoạt tính lên quá trình xử lý nước thải bia

Trong xử lý nước thải bùn hoạt tính đóng vai trò là tác nhân oxy hóa các chất

hữu cơ, thực chất là các vi sinh vật trong bùn hoạt tính giữ vai trò này ảnh hưởng

của nồng độ bùn lên quá trình xử lý cũng tương tự như ảnh hưởng của tỷ lệ giống

trong quá trình lên men Về nguyên lý lượng bùn càng lớn thì khả năng xử lý càng

cao Tuy nhiên, xét về mặt kinh tế thì lại không hoàn toàn như vậy Trong xử lý

nước thải với cùng một dung tích bể xử lý với lượng bùn thì lượng nước thải sẽ

giảm và như vậy tải trọng của bể xử lý sẽ giảm Như vậy lượng bùn trong xử lý

được chọn tối ưu sao cho vừa có khả năng xử lý tốt vừa không làm giảm nhiều đến

lượng nước thải đưa vào xử lý

Kết quả xử lý nước thải với các nồng độ bùn hoạt tính đã hoạt hoá khác nhau

được trình bày ở bảng 8

Bảng 10: Ảnh hưởng của nồng độ bùn hoạt tính lên quá trình xử lý

(Thời gian 6 giờ, không khí 1:1:1, BOD 5 ban đầu 804 mg/l)

Từ kết quả ở bảng 8, với lượng bùn thấp 5ml/250ml thì BOD5 giảm chậm

hơn nhiều so với các mẫu xử lý với lượng bùn cao hơn 20- 30ml/250ml ở nồng độ

bùn 30ml/250ml thì BOD5 giảm tốt hơn so với ở nồng độ bùn 10- 20ml/250ml Xử

lý nước thải ở nồng độ bùn 30ml/250ml BOD5 không giảm hơn so với ở lượng bùn

20ml/250ml Do đó, xét về mặt kinh tế thì sử dụng lượng bùn với tỷ lệ 20ml/250ml

(lượng bùn tạo thành là 2,5g bùn ướt / lít) cho hiệu quả tốt hơn Chỉ tiêu này có ý

nghĩa rất lớn trong khi thiết kế hệ thống xử lý cũng như trong quá trình vận hành bể

xử lý ở các cơ sở sản xuất

 Xác định mức độ cấp khí cho quá trình xử lý

Trong quá trình xử lý nước thải ở các bể aeroten, lượng khí nén cung cấp vào

có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xử lý Khi lượng oxy cấp vào thấp, trao đổi chất

yếu dẫn đến quá trình xử lý kéo dài Khi nồng độ oxy quá cao, một mặt sẽ không

kinh tế vì tốn năng lượng, một mặt vượt quá giới hạn cho phép sẽ ức chế một số loại

vi sinh vật cũng làm chậm quá trình xử lý

Để xác định lượng oxy tiêu thụ trong quá trình xử lý, trong nghiên cứu này

chúng tôi sử dụng phương pháp xác định lượng oxy hoà tan tiêu tốn trong một đơn

vị thời gian bằng chỉ số sulphit Kết quả xử lý với các tỷ lệ thông khí khác nhau

BOD 5 (mg/l) (theo thời gian xử lý)

Nhìn vào kết quả ở bảng 11 ta thấy với tỷ lệ thông khí từ 1-2 lít không khí

trên một lít nước trong một phút cho kết quả xử lý tốt, sau 10 giờ xử lý BOD5

(TCVN 5945- 1995) đạt tiêu chuẩn loại B Kéo dài thời gian xử lý BOD5 hơi tăng

trở lại do nguồn dinh dưỡng trong môi trường hết, vi sinh vật chuyển sang pha suy

vong, chất hữu cơ của tế bào vi sinh vật chết tan vào môi trường làm cho BOD tăng

Ngoài ra, vào thời gian này các hợp chất nitơ được vi khuẩn amon hoá chuyển từ

các axit amin đến NH3 và nitrat hoá chuyển từ amoni sang nitrat, cả hai giai đoạn

này đều cần oxy của không khí Còn ở tỷ lệ thông khí (0,5:1:1) quá trình xử lý kéo

dài hơn BOD5 đạt tiêu chuẩn loại B sau 16 giờ xử lý Xét về mặt kinh tế thì ở chế

độ thông khí 1:1:1 là phù hợp với quá trình xử lý

 Động thái quá trình xử lý

Trong quá trình công nghệ sử dụng vi sinh vật, động thái sinh trưởng và phát

triển luôn được các nhà nghiên cứu quan tâm Từ đồ thị động thái người ta xác định

được chính xác thời điểm kết thúc của quá trình sao cho có lợi nhất

Đối với xử lý nước thải, nghiên cứu động thái của quá trình giúp ta xác định

được thời gian xử lý thích hợp để thu hiệu quả xử lý cao và chi phí thấp Động thái

quá trình xử lý nước thải nhà máy bia với BOD ban đầu khác nhau được trình bày ở

bảng 12

Bảng 12 Động thái quá trình xử lý nước thải nhà máy bia

Hình 16 Động thái xử lý nước thải bia với các BOD ban đầu khác nhau

Qua kết quả ở bảng 12 ta thấy ở các BOD khác nhau nhưng thời gian giảm

BOD đến mức thấp nhất là 12 giờ, sau đó lại tăng lên và tiếp tục giảm xuống, nhưng

vẫn cao hơn ở thời điểm 12 giờ Vậy ở thời điểm 12 giờ là thời gian tốt nhất để kết

thúc quá trình xử lý Hiệu suất xử lý của quá trình là 96,76%

3.1 Tính toán, thiết kế bể Aeroten cho hệ thống xử lý nước thải nhà

máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi

3.1.1 Mô hình chung hệ thống xử lý nước thải riêng bể Aeroten

Từ các kết quả nghiên cứu trên chúng tôi đề xuất quy trình xử lý chung cho

nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi đối với riêng bể Aeroten

Hình 17 - Mô hình xử lý nước thải cho Nhà máy bia SG –

Bể phản ứng sinh học hiếu khí aeroten là các công trình bê tông cốt thép hình

khối chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trường hợp người ta chế tạo các aeroten bằng

sắt thép, thông dụng nhất hiện nay là các aeroten hình bể khối chữ nhật Nước thải

chảy qua suốt chiều dài của bể, và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng

oxy hoà tan và tăng cường quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ trong nước