đồ án xử lí nước thải cho nhà máy sản xuất sữa

Tính toán hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất sữa với số liệu giả đinh như sau: 1. Tổng lưu lượng nước cần xử lý Q = 250 m3ngày.đêm. 2. Các thông số cho trước: pH =6,5; BOD5 (20oC) = 800mgl; COD = 1490 mgl; SS = 620 mgl; N tổng = 55 mgl; P tổng = 2,5 mgl; Dầu mỡ thực vật = 75,7 mgl; Coliform = 50000MNP100ml. 3. Tiêu chuẩn nước sau xử lý: QCVN 40:2011BTNMT cột B. 4. Nguồn tiếp nhận: Ao hồ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG TRÌNH ĐỘC LẬP – TỰ DO –HẠNH PHÚC

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI/ NƯỚC CẤP

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn Lớp: 66DCMO21

Tính toán hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất sữa với số liệu giả đinh như sau:

2 Các thông số cho trước:

pH =6,5; BOD5 (20oC) = 800mg/l; COD = 1490 mg/l; SS = 620 mg/l; N tổng = 55 mg/l; P tổng = 2,5 mg/l; Dầu mỡ thực vật = 75,7 mg/l; Coliform =

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT……… 5

DANH MỤC CÁC BẢNG……… 6

DANH MỤC CÁC HÌNH……… 7

LỜI MỞ ĐẦU……….8

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP NGÀNH SẢN XUẤT SỮA……… 9

1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất sữa……….9

1.1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất sữa trên thế giới……… 9

1.1.2 Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất sữa tại Việt Nam……….10

1.1.3 Quy trình công nghệ sản xuất sữa ở Việt Nam……… 10

1.2 Đặc điểm, thành phần và tính chất của nguồn nước xử lý……….18

1.2.1 Đặc điểm……… ….18

1.2.2.Thành phần và tính chất của nguồn nước thải sản xuất sữa…………17

1.3 Hiện trạng ô nhiễm của nước thải……… 19

1.4 Kết luận………20

CHƯƠNG 2:CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT SỮA……….21

2.1.Các phương pháp xử lý nước thải……… 21

2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học………21

2.1.2 Phương pháp xử lý hóa lý……….25

2.1.3 Phương pháp xử lý sinh học……….26

2.1.4 Phương pháp kỵ khí……… 26

2.1.5 Phương pháp hiếu khí……… 27

2.1.6 Phương pháp khử trùng nước thải……….28

2.2.Một số quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất sữa 29

2.2.1 Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sữa Nutifood………29

2.2.2 Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sữa Thống Nhất…………30

2.3 Phân tích đặc điểm, tính chất dòng nước thải cần xử lý………… 31

2.4 Đề xuất công nghệ xử lý……… 32

2.4.1 Bể lọc sinh học………33

2.4.2 Bể Aerotank………34

2.5 Lựa chọn công nghệ xử lý……… 35

2.5.1 So sánh phương án xử lý………35

2.5.2 So sánh về kỹ thuật quản lý và vận hành của phương án xử lý….36 2.5.3 Lựa chọn công nghệ xử lý……… 36

2.6 Thuyết minh quy trình công nghệ……… 36

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SỮA………38

3.1.Xác định hiệu quả cần xử lí………38

3.2 Tính toán lưu lượng dòng nước thải……….39

3.3.Song chắn rác……… 39

3.4.Bể lắng cát nằm ngang……….42

3.5.Bể điều hòa………44

3.6.Bể đông keo tụ……… 48

3.6.1.Bể phản ứng……….48

3.6.2.Bể tạo bông……… 48

3.7.Bể Aerotank ……… 55

3.8.Bể lắng đợt 2……… 61

3.9.Bể tiếp xúc khử trùng………64

IV.Kết luận và Kiến nghị………67

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO………69

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD5 Nhu cầu oxy sinh học

COD Nhu cầu oxy hóa học

USD Đồng đô la Mỹ (United States dollar)

SS Chất rắn lơ lửng

QCVN Quy chuẩn kĩ thuật

BTNMT Bộ Tài nguyên môi trường

DANH MỤC CÁC BẢNG Trang

Bảng 2.1 Thông số ô nhiễm nước thải nhà máy sữa cần xử lý……….31

Bảng 2.2 Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm có trong nước thải……….32

Bảng 3.1.Bảng thông số của nước thải nhà máy sữa……….39

Bảng 3.1 Thông số thiết kế song chắn rác………42

Bảng 3.2 Thông số thiết kế bể lắng cát……….44

Bảng 3.3 Thông số thiết kế bể điều hòa………47

Bảng 3.5 Thông số thiết kế bể phản ứng……… 50

Bảng 3.6 Bảng lượng phèn tiêu tốn theo hàm lượng cặn……….54

Bảng 3.7 Thông số thiết kế bể tạo bông………55

Bảng 3.8 Bảng công suất hòa tan oxygen vào nước của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn……… 59

Bảng 3.9 Thông số thiết kế bể Aerotank……… 61

Bảng 3.10.Thông số thiết kế bể khử trùng……… 66

DANH MỤC CÁC HÌNH Trang

Hình 1.1 Quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường……… 12

Hình 1.2 Quy trình sản xuất sữa đặc có đường……… 14

Hình 1.3 Quy trình sản xuất sữa chua……….16

Hình 1.4 Song chắn rác cơ giới,song chắn rác thủ công……… 23

Hình 1.5 Bể lắng cát ngang……… 24

Hình 1.6 Bể lắng cát đứng……….24

Hình 1.7 Hệ thống khử trùng………28

Hình 1.8 Sơ đồ một bể tiếp xúc chlorine ………28

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải của Công ty sữa Nutifood ……… 29

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải của Công ty sữa Thống Nhất…… 30

Hình 2.3 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bằng bể sinh học………33

Hình 2.4 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bằng Aerotank……… 34

Hình 3.1 Song chắn rác………39

LỜI NÓI ĐẦU

Nước tự nhiên được coi là tài nguyên vô giá đối với con người.Nhu cầu về nước là một nhu cầu không thể thiếu đối với đời sống con người và trong mọi hoạt động của xã hội.Đối với những quốc gia phát triển tài nguyên nước đóng vai trò vô cùng quan trọng và được đặt lên hang đầu trong việc khai thác,sử dụng và quản lý với quy mô lớn.Ngược lại với những quốc gia chậm phát triển hoặc những quốc gia đang phát triển ,thì vai trò của nước vẫn chưa được nhận thức rõ rang,và song hành với điều đó là việc sử dụng lãng phí

và có ít động thái để bảo tồn và sử dụng nguồn khoáng sản quý báu này.trong tình hình thực tế của nước ta tài nguyên nước chưa được sử dụng hợp lý và đang để lại nhiều hệ lụy khôn lường.Cùng với nhu cầu sử dụng nước sạch để phục vụ đời sống sản xuất thì chúng talại thải ra môi trường rất nhiều các loại nước nhiễm bẩn chưa được xử lý.nghiêm trọng hơnkhi hang tỷ khối nước bẩn đó lại được thải thẳng ra sông ,hồ , biển gầy chết các loài động vật thủy sinh,ô nhiễm môi trường,mất cân bằng sinh thái.Do đó việc sử lý nước thải từ các nhà máy sản xuất,các khu dân cư đã trở thành một vẫn đề cấp bách và cần thiết nhất hiện nay

Ở Việt Nam trong nhiều năm qua nhu cầu về sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa ngày càng tăng cao đòi hỏi nguồn cung lớn.Chính về thế ngành công nghiệp sản xuất sữa cũng

vì thế mà phát triển mạnh.Do có điều kiện khai thác nguyên liệu tại chỗ ngành công nghiệpsữa của Việt Nam có điều kiện để phát triển.Tuy nhiên bên cạnh những đóng góp về kinh tếthì ngành công nghiệp sữa cũng chính là nguyên nhân góp phần gây ra ô nhiễm môi trường

ở những khu vực xung quanh đó.Nhiều nhà máy đã không chú tâm vào đầu tư hệ thống xử

lý nước thải hoặc đã có nhưng lại xử dụng những công nghệ quá cũ gây ra nhiều tác động xấu đến môi trường.Điều này đã thúc đẩy chúng ta đầu tư và lựa chọn những công nghệ để

xử lý lượng nước thải đầu ra sao cho phù hợp để hạn chế ảnh hưởng đến môi trường xung

quanh.

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP NGÀNH SẢN XUẤT SỮA

1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất sữa:

1.1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất sữa trên thế giới:

New Zealand nổi tiếng thế giới về các sản phẩm sữa và là quốc gia xuất khẩu sữa lớnnhất thế giới Trong hơn 15 năm qua, ngành sữa đã đóng góp đáng kể cho kinh tế của NewZealand với tốc độ tăng trưởng 3,5% năm và số lượng việc làm được tạo ra tăng 1,7%/năm.Năm 2016, ngành sữa đóng góp 7,8 tỷ USD (tương đương 3,5%) cho tổng GDP trên cảnước trong đó 5,96 tỷ từ chăn nuôi bò sữa và 1,88 tỷ từ chế biến sữa Hiện nay, ngành nàytạo ra việc làm cho 40.000 người (trong đó 27.500 việc làm tại các trang trại và hơn 13.000việc làm tại các cơ sở chế biến sữa)

Ngành sữa New Zealand có lịch sử phát triển từ năm 1814, từ đó đến nay ngành nàyliên tục phát triển và trở thành ngành công nghiệp toàn cầu mang lại nhiều lợi nhuận nhất.Hiện nay, đàn bò sữa của New Zealand có 5,8 triệu con, sản lượng sữa 21 tỷ lít sữa, chiếm3% sản lượng sữa thế giới, là quốc gia sản xuất sữa lớn thứ 8 trên toàn cầu Chăn nuôi bòsữa tập trung chủ yếu ở đảo bắc: 73% tổng đàn bò sữa, 57% tổng sản lượng sữa 95%lượng sữa sản xuất ra được xuất khẩu tới nhiều nước trên thế giới, ngược với xu hướng của

hầu hết các nước trên thế giới là sản xuất sữa để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa.[1]

Ngành sữa đã tạo ra 2.4 tỷ tiền lương cho người chăn nuôi bò sữa và người lao độnglàm việc trong lĩnh vực chế biến sữa với mức lương trung bình cao hơn so với thu nhậpbình quân đầu người (34.000 USD/năm) cũng như các ngành khác trong lĩnh vực nôngnghiệp và ngành chế biến thực phẩm khác Ngành sữa không chỉ có tác động trực tiếp tớităng trưởng xuất khẩu, việc làm và gia tăng thu nhập mà nó còn có vai trò quan trọng đối

với các hoạt động hỗ trợ các thành phần kinh tế khác của New Zealand.[2]

Đến năm 2016, doanh thu của người chăn nuôi bò sữa đạt 12,2 tỷ USD, trong khi đó

họ chi 711 triệu USD cho phân bón và hóa chất cho nông nghiệp, 393 triệu USD cho trồng

cỏ và 190 triệu USD cho máy nông nghiệp Đồng thời, người chăn nuôi bò sữa còn đầu tưvào hệ thống xử lý môi trường với mức trung bình 90.000USD/trang trại Bên cạnh đó, cácyếu tố đầu vào của chế biến sữa chiếm khoảng 18.8 tỷ USD (đóng gói: 288 triệu, thuê thiết

bị 199 triệu) góp phần thúc đẩy ngành phụ trợ cho công nghiệp chế biến sữa.[3]

1.1.2 Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất sữa tại Việt Nam:

Mười năm trở lại đây, tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh, thị trường rộng lớn và môitrường đầu tư thông thoáng, hấp dẫn, là những điều kiện thuận lợi để phát triển thị trườngsữa tại Việt Nam Là một quốc gia đông dân và mức tăng dân số cao khoảng 1.2%/năm, thịtrường sữa tại Việt Nam có tiềm năng lớn Tỷ lệ tăng trưởng GDP 6-8%/năm, thu nhậpbình quân đầu người tăng 14.2%/năm, kết hợp với xu thế cải thiện thiện sức khỏe và tầmvóc của người Việt Nam khiến cho nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm sữa luôn giữ mức tăngtrưởng cao Năm 2010, trung bình mỗi người Việt Nam tiêu thụ khoảng 15 lít sữa/năm

Đến năm 2015, lượng sữa tiêu thụ là 17- 18 lít sữa/ năm/ người và có thể tăng

27-28 lít sữa/ năm/ người vào năm 2020 Có thể thấy ngành công nghiệp chế biến sữa ở ViệtNam đang trên đà phát triển mạnh chưa từng thấy Nhu cầu sữa tươi nguyên liệu tăngkhoảng 61% , từ 500 triệu lít (năm 2010) lên đến 805 triệu lít (năm 2015) Đặc điểm địa lý

và khí hậu nhiệt đới xen với vành đai ôn đới tại Việt Nam rất thuận lợi cho phát triển đàn

bò sữa Các đồng cỏ như Hà Tây, Mộc Châu, Bình Dương… cung cấp nguồn thức ăn dồidào, phong phú và điều kiện sinh trưởng tốt Ngành sữa phát triển tạo điều kiện cho doanhnghiệp phát triển sản xuất với chi phí nhân công thấp đồng thời mang lại sinh kế cho ngườidân thiếu việc làm và thiếu thu nhập, góp phần xóa đói giảm nghèo, tăng cường an sinh xã

hội, gắn liền lợi ích doanh nghiệp với cộng đồng [4]

Bên cạnh đó ngành công nghiệp sản xuất sữa ở Việt Nam cũng gặp nhiều thách thứclớn Để xây dựng một hệ thống chăn nuôi bò sữa đạt chuẩn, doanh nghiệp phải đầu tư một

số vốn rất lớn Hơn nữa, muốn đáp ứng yêu cầu thị trường, các doanh nghiệp trong ngànhsữa phải nhập khẩu công nghệ, nguyên liệu, thiết bị từ nước ngoài do kỹ thuật trong nướccòn hạn chế ảnh hưởng đến giá thành của sản phẩm, doanh thu của doanh nghiệp Các công

ty sữa vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu các nguyên liệu đầu vào Vấn đề chất lượng và an toàn

vệ sinh thực phẩm cũng ảnh hưởng lớn đến tâm lý người tiêu dùng Một vấn đề nữa lànhiều công ty đang gây ô nhiễm môi trường khi không xử lý nước thải trước khi xả ranguồn tiếp nhận Mặc dù đã được các cơ quan chức năng nhắc nhở và xử phạt vẫn có một

số ít công ty vẫn không thay đổi, vẫn gây ô nhiễm môi trường

1.1.3 Quy trình công nghệ sản xuất sữa ở Việt Nam:

Sữa tươi các loại sữa động vật (bò sữa, dê, cừu…) ở dạng nguyên liệu thô, dạng nước,chưa qua chế biến hoặc chỉ mới qua sơ chế và chưa được tiệt trùng hay khử trùng triệt đểbởi các thiết bị xử lý nhiệt vi lọc hay nói cách khác, sữa tươi là sữa nước sau khi thu gomqua công đoạn tiệt trùng sơ qua rồi đưa ra sử dụng, sữa tươi được bảo quản và vận chuyển

dinh dưỡng, giàu vitamin và khoáng chất từ thiên nhiên, rất tốt cho cơ thể Sữa tươi khôngnhững được sử dụng thường xuyên như một thức uống hàng ngày, mà còn dùng dưới nhiềuhình thức khác nhau từ pha chế, trộn với trái cây, làm bánh và thêm vào các món ăn.thànhphần chính của sữa tươi là:nặng lượng ,chất béo,chất đạm,hydrat carbon,vitamin A,vitaminD,vitamin C,canxi,phốt pho,magie,selen Có thể thấy các sản phẩm sữa trên thị trường chủyếu là sữa bò Ba sản phẩm có lượng tiêu thụ lớn nhất trong tất cả các sản phẩm là:

- Sữa tươi tiệt trùng có đường

- Sữa chua

- Sữa đặc có đường

 Quy trình vắt sữa, bảo quản, chế biến chung:[5]

-Bước 1: Vắt sữa bò: bò được vắt sữa với tần suất 2 lần/ ngày Vắt sữa bằng máy mấtkhoảng 5 phút/ con phụ thuộc vào từng loại máy và năng suất sữa hàng ngày của bò Phầnlớn các trang trại bò sữa có đủ máy để vắt sữa 20 con một lần

-Bước 2: Bảo quản: các téc chứa hay các xilo có gắn hệ thống làm mát co hình dạng

và kích thước khác nhau Sữa thường được bảo quản tại trang trại ở nhiệt độ 39 độ F hoặclạnh hơn trong khoảng 48h Các téc và xilo được khuấy đê đảm bảo toàn bộ thể tích sữađược làm lạnh và các chất béo trong sữa không bị tách rời ra khỏi dung dịch Sau khi sữađược xả ra thì các téc, xilo và các thiết bị ông dẫn làm bằng thép không dỉ sẽ được xử lýlàm sạch cho lần sử dụng tiếp theo

-Bước 3: Vận chuyển bằng xe chuyên dụng vận chuyển sữa Sữa được thu gom từtrang trại sau 24h hoặc 48h Thùng téc được sử dụng làm bằng thép không dỉ có gắn hệthống cách ly cao để giữ cho sữa được làm lạnh trong quá trình vận chuyển sữa từ trangtrại về nhà máy chế biến sữa Sau khi lấy mẫu đại diện, sữa được đưa đến các nhà máy,được bảo quản trong các xilo có gắn hệ thống làm lạnh trước khi chế biến

Mẫu sữa lấy tại trang trại được xét nghiệm để xác định hàm lượng các chất béo,protein, số lượng tế bào sữa, số lượng vi khuẩn,…

 Quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường:

Nước Chất ổn

định

Sữa bột gầy

Đường Bơ nấu Vitamin, hương liệu,

Hình 1.1 Quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường

 Quy trình sản xuất sữa đặc có đường:

Nước (42 o

-45 o )

Sữa bột gầy

Đường Bơ nấu

Hình 1.2 Quy trình sản xuất sữa đặc có đường

 Quy trình sản xuất sữa chua:

Phối trộn

Nước 42 o

-45 o

Chất ổn định

Sữa bột gầy Đường

sacanon

Bơ nóng chảy

Vitamin, hương liệu chất màu

Lọc

Gia nhiệt

Hình 1.3 Quy trình sản xuất sữa chua

1.2 Đặc điểm, thành phần và tính chất của nguồn nước xử lý:

- Nước thải sinh hoạt: từ các hoạt động sinh hoạt của cán bộ công nhân như ăn uống, tắmgiặt, Nước thải sinh hoạt thường không cố định lưu lượng theo giờ hay ngày

- Nước thải sản xuất:

Bảo quản lạnh

Sản phẩm sữa chua

+ Nước rửa các bồn chứa và can ở các trạm tiếp nhận.

+ Nước súc rửa các sản phẩm dư bên trong hoặc trên bề mặt của tất cả các đườngống, bơm, bồn chứa, thiết bị công nghiệp, máy đóng gói,

+ Nước rửa thiết bị, rửa sàn cuối mỗi chu kỳ hoạt động

+ Sữa rò rỉ từ các thiết bị, hoặc do làm rơi vãi nguyên liệu và sản phẩm

+ Một số chất lỏng khác như sữa tươi, sữa chua kém chất lượng, bị hư hỏng do quátrình bảo quản và vận chuyển cũng được thải chung vào hệ thống thoát nước

+ Nước thải từ nồi hơi, từ máy làm lạnh

1.2.2.Thành phần và tính chất của nguồn nước thải sản xuất sữa

- Thành phần gây ô nhiễm chính trong quá trình sản xuất sữa là sữa và các sản phẩm

từ sữa (chiếm 90% tải lượng hữu cơ BOD) Vì vậy, trong nước thải có các chỉ số gây ônhiễm là BOD, COD, SS và chất béo Nước thải chế biến sữa thường có hàm lượng chấthữu cơ hòa tan cao, ít chất lơ lửng Vì vậy, chúng là nguồn thức ăn cho vi khuẩn và các visinh vật, gây nên sự thiếu hụt oxy nghiêm trọng do được vi khuẩn và các vi sinh vật tiêuthụ với tốc độ rất nhanh Ngoài ra sữa cũng chứa cả Nitơ và Photpho, là thức ăn tốt chothực vật có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước

0.8-2.5 kg BOD/tấn sữa SS khoảng 100- 1000g/m3 Hàm lượng N, P vượt chuẩn từ 2- 10 lầncho nên những dung dịch sữa pha loãng cũng có ảnh hưởng ô nhiễm rõ rệt Những thànhphần chính tham gia vào BOD của nước thải chế biến sữa là lactose, bơ sữa, protein vàacid lactic

- Các chất thải từ các quá trình sản xuất trong dây chuyền sản xuất sữa đều phản ánh

sự ảnh hưởng lấn át của sữa Tuy nhiên các quá trình khác nhau làm ảnh hưởng đến thànhphần chi tiết Vì vậy, thành phần và lưu lượng nước thải của mỗi nhà máy tùy thuộc vàocác quá trình thực hiện, điều kiện và công nghệ sản xuất Muốn xác định chính xác thànhphần nước thải của mỗi nhà máy, chúng ta phải tiến hành khảo sát thực tế

- Nước thải chế biến sữa ban đầu là trung tính hoặc hơi kiềm, nhưng có khuynhhướng trở nên acid hoàn toàn một cách nhanh chóng do sự thiếu hụt của oxy tạo điều kiện

lên men của lactose thành acid lactic, khi đó pH giảm và có khả năng gây ra sự kết tủacasein.

1.3 Hiện trạng ô nhiễm của nước thải:

- Ngành chế biến sữa ở Việt Nam chưa sản xuất các loại sản phẩm có nước thải ô

chế biến sữa ở nước ta nói chung tương đối thấp, lưu lượng và thành phần nước thải ít thayđổi theo mùa

- Tuy nhiên do trang thiết bị công nghệ, trình độ sản xuất còn kém nên mức độ tiêuhao nguyên liệu cao làm gia tăng ô nhiễm bởi các sản phẩm hỏng hoặc thất thoát nguyênliệu trong quá trình sản xuất

- Bên cạnh đó, các nhà máy chế biến sữa thường nằm gần hoặc trong khu vực dân cư,chưa có hệ thống xử lý nước thải sản xuất do đó nước thải sản xuất chưa qua xử lý đượctrộn lẫn với nước thải sinh hoạt trước khi đi vào hệ thống cống thoát chung Điều này gây ônhiễm môi trường cho các khu vực xung quanh

-Do không được đầu tư nhiều kinh phí cho hệ thống xử lí nức thải nên phần lớn các doanhnghiệp chỉ chọn biện pháp xử lí nào ít tốn kém nhất cho nên không xử lí được triệt đểnguồn nước thải nguy hại gây ra ô nhiễm môi trường xung quanh

-Ý thức của các doanh nghiệp còn kém nên dẫn tới hiện tượng xả trộm nước thải chưa xử lí

ra ngoài môi trường hay xả vào khu vực nước ngầm gây ra ô nhiễm môi trường sinh thái và

ô nhiễm nguồn nước ngầm

-khâu quản lí và lưu kho chưa được kĩ càng nên dẫn tới nhiều mẻ nguyên liệu hoặc sữathành phẩm hỏng và lại tiếp tục xả sản phẩm hỏng ấy vào nguồn nước thải gây ra quá tảicho hệ thống xử lí

1.4 Kết luận:

Hiện nay đất nước ta đang hướng đến mục tiêu phát triển bền vững, đạt được sự đầy đủ về vật chất, sự giàu có về tinh thần và văn hóa, sự bình dẳng của cá công dân và sự đồng thuận của xã hội, sự hài hòa giữa con người và tự nhiên Cùng với sự phát triển mạnh về kinh tế thì bảo vệ môi trường cũng rất quan trọng Cho nên hiện nay ngành công nghiệp sản xuất sữa cần phải chú trọng bảo vệ môi trường Xử lý nguồn nước thải trước khi xả ra

môi trường là việc đầu tiên để bảo vệ môi trường Việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải

là cần thiết hơn bao giờ hết

CHƯƠNG 2:CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT SỮA

2.1.Các phương pháp xử lý nước thải:

Hiện nay để xử lý nước thải sinh hoạt hay công nghiệp, trên thế giới có rất nhiều phương pháp khác nhau:

• Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

• Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

• Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

• Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

• Xử lý nước thải bằng phương pháp nhiệt

Mỗi phương pháp đều giúp loại bỏ một số thành phần ô nhiễm có trong nước thải Việc sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp các phương pháp trên, tùy thuộc vào các yếu tố sau:

• Yêu cầu xử lý: cần xác định chất lượng nước đầu ra phải thỏa mãn một yêu cầu cụ thể nào?

• Đặc tính của nước thải: cần xác định cụ thể thành phần các chất gây ô nhiễm có trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, dạng keo, dạng hòa tan, ), khả năng phân hủy sinh học và độ độc của các thành phần vô cơ và hữu cơ

• Chi phí xử lý, chi phí đầu tư cho từng phương án đưa ra

Các quy định về môi trường của địa phương

2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học:

Mục đích:

lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏinước thải

 Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử

lý hoá lý và sinh học

Phân loại, thiết bị:

2.1.1.1.Song chắn rác hoặc thiết bị nghiền rác:

Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải qua song chắn rác hoặc thiếtbịnghiền rác Tại đây, các thành phần rác có kích thước lớn như : vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây,bao nilông, đá cuội… sẽ được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênhdẫn Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả

hệ thống xử lý nước thải

Thiết bị:

- Nhằm mục đích điều hòa lưu lượng cũng như chất lượng của nước cho các công trìnhtrong hệ thống xử lý nước thải

- Thường có thiết bị khuấy trộn nhằm hòa trộn để san bằng nồng độ các chất bẩn cho toàn

bộ thể tích nước thải có trong bể để ngăn ngừa cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ cácchất độc hại nếu có để đảm bảo chất lượng của nước thải là ổn định đối với hệ thống xử lýsinh học phía sau

- Trong bể cũng phải đặt các thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi

- Bể điều hoà được tiến hành sục khí hay khuấy trộn để ngăn cản quá trình lắng của hạt rắn

và các chất có khả năng tự phân huỷ

2.1.1.3.Bể lắng:

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặn hình thànhtrong quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinhhọc (bể lắng đợt 2) Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành : bể lắng ngang và bểlắng đứng

Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc khônglớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5 – 2,5 giờ Đối với bể lắng đứng, nước thảichuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s

và thời gian lưu nước trong bể dao động trong khoảng 0,75 – 2 giờ

Thiết bị:

Hình 1.5 Bể lắng ngang

Hình 1.6 Bể lắng đứng

2.1.2 Phương pháp xử lý hóa lý:

2.1.2.1 Keo tụ:

tồn tại ở trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp xử lý cơhọc kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng để tạo

ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng trong nước,tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể Do đó, các bông cặn mới tạothành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào trongnước các chất keo tụ thích hợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt loại FeSO4, Fe2(SO4)3hoặc loại FeCl3 Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan

2.1.2.2 Tuyển nổi:

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng Cácbọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặnnhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt Tùy theo phươngthức cấp không khí vào nước

2.1.2.3 Phương pháp trung hòa:

Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho các quátrình xử lý hóa lý và sinh học :

H+ + OH- → H2OMặc dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý, nhưng vẫn có thể gây ra một số vấn

đề trong thực tế như : giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét rỉ thiết bịmáy móc …

tính axit, trong khi axit sulfuric (H2SO4) là một chất tương đối rẻ tiền dùng trong xử lýnước thải có tính bazơ

2.1.2.4 Phương pháp hấp thụ:

Dùng để tách các chất hữu cơ và khí hòa tan khỏi nước thải bằng cách tập trung nhữngchất đó trên bề mặt chất rắn( chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất hòatan với các chất rắn (hấp phụ hóa học)

2.1.2.5 Tách bằng màng:

Là phương pháp tách các chất tan ra khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm

Đó là màng đặc biệt không cho các hạt keo đi qua

2.1.3 Phương pháp xử lý sinh học:

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nướcthải cũng như một số chất vô cơ như : H2S, ammoniac, … dựa trên cơ sở hoạt động của visinh vật Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinhtrưởng và phát triển

Những công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm:

+ Những công trình trong đó quá trình xử lý được thực hiện trong điều kiện tự nhiên: Cánhđồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học thường quá trình xử lý diễn ra chậm

+ Những công trình trong đó quá trình xử lý được thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bểlọc sinh học ( bể Biophin ), bể làm thoáng sinh học 9 bể Aerotank), Do các điều kiện tạonên bằng nhân tạo mà quá trình xảy ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn

2.1.4 Phương pháp kỵ khí :

Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiệnkhông có ôxy

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo rahàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phươngtrình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau :

Vi sinh vật

Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 04 giai đoạn :

Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử

Giai đoạn 2:Acid hóa

Giai đoạn 3:Acetate hóa

Giai đoạn 4:Methane hóa

Các chất thải hữu cơ chứa các nhiều hợp chất cao phân tử như protein, chất béo,carbohydrate, cellulose, lignin, … trong giai đoạn thủy phân sẽ cắt mạch tạo thành cácphân tử đơn giản hơn, dễ thủy phân hơn Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa proteinthành amino acid, carbohydrate thành đường đơn và chất béo thành các acid béo Tronggiai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành aceticacid, H2 và CO2 Vi khuẩn methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất địnhnhư CO2 + H2 , formate, acetate, methanol, methylamine và CO Các phương trình phảnứng xảy ra như sau :

2.1.5 Phương pháp hiếu khí :

Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiệncung cấp ôxy liên tục

Tăng trưởng lơ lửng: quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, phân hủy hiếu khí

- Tăng trưởng bám dính: lọc nhỏ giọt, tiếp xúc sinh học quay, bể phản ứng tầng vật liệu

2.1.6 Phương pháp khử trùng nước thải:

Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá huỷ, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnhnguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lí nước thải Một sốphương pháp khử trùng nước thải bằng: Clorua vôi, Clo nước, Ozon, Chlorin,

Hình 1.7.Hệ thống khử trùng

Hình 1.8 Sơ đồ một bể tiếp xúc chlorine

2.2.Một số quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất sữa:

2.2.1 Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sữa Nutifood:

Hình 2.1 : Sơ đồ quy trình xử lý nước thải của Công ty sữa Nutifood

2.2.2 Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sữa Thống Nhất:

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình xử lý nước thải của Công ty sữa Thống Nhất

2.3 Phân tích đặc điểm, tính chất dòng nước thải cần xử lý:

2.3.1 Đặc trưng dòng nước thải cần xử lý:

trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải được tính toán như sau:

C max = C x K q x K f

Trong đó:

- Cmax là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong n ước thải công nghiệpkhi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải (mg/l)

- C là giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp quy định

- Kq là hệ số nguồn tiếp nhận nước thải quy định ứng với lưu lượng dòng chảy củasông, suối, khe, rạch; kênh, mương; dung tích của hồ, ao, đầm; mục đích sử dụng của vùngnước biển ven bờ Nguồn tiếp nhận là ao hồ vì thế nên theo QCVN 40:2011/BTNMT sẽ lựachọn hệ số Kq = 0,6

Bảng 2.2 Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm có trong nước thải

- Kf là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định ứng với tổng lưu lượng nước thải của các

cơ sở công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải Nguồn tiếp nhận là ao hồ vì thế

Nước thải công nghiệp xả vào hệ thống thoát nước đô thị, khu dân cư chưa có nhàmáy xử lý nước thải tập trung thì áp dụng giá trị Cmax = C quy định tại cột B của QCVN40:2011/BTNMT

Từ các số liệu tính toán được ta có bảng giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm nguồn nước thải nhà máy sản xuất sữa

Từ bảng trên ta thấy giá trị đầu vào so với giá trị tối đa:

QCVN 40:2011/BT NMT cột B

Giá trị tối

đa cho phép

Tính chất của nước thải nhà máy sản xuất sữa là sữa và sản phẩm từ sữa, tỉ lệ

hơn

Dựa vào tính chất và thành phần của nước thải và yêu cầu mức độ xử lý Đề xuất 2phương án xử lý là bể lọc sinh học và bể aerotank về cơ bản 2 phương án giống nhau vềcác công trình xử lý sơ bộ, điểm khác nhau cơ bản là công trình xử lý sinh học.

2.4.1 Bể lọc sinh học:

Rác

Hình 2.3 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bằng bể sinh học

Nước thải trước xử lý

Xe hút bùn

Chlorin

Chú thích:

Dòngchảy chính Dòng chảy phụ

Bể sinh khối bùn

2.4.2 Bể Aerotank:

Hình 2.4 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bằng bể Aerotank

Nước thải trước xử lý

Rác

Sân phơi cát