ĐỒ ÁN NGÀNH SẢN XUẤT BIA nước thải công nghiệp 600 m3/ngđ -TỈNH BẮC NINH

Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn và thải vào nguồnthải.- Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng vànồng độ chất ô nhiễm- Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu- Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong một thời gian- Ngoài ra còn phải chú ý đến:+ Lưu lượng thành phần nước cần xử lý+ Tính chất nước thải sau xử lý+ Điều kiện thực tế vận hành, xây dựng+ Khả năng đầu t

E PHẦN 1: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ NGÀNH SẢN XUẤT

1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KHÍ HẬU VÀ KINH TẾ XÃ HỘI CỦA TỈNH BẮC NINH

1.1.1 Điều kiện tự nhiên, khí hậu

Bắc Ninh là tỉnh nằm trong vùng châu thổ Sông Hồng, thuộc khu vực đồng bằng Bắc Bộ Vị trí địa

lý nằm trong phạm vi từ 20058’ đến 21016’ vĩ độ Bắc và 105054’ đến 106019’ kinh độ Đông PhíaBắc giáp tỉnh Bắc Giang; Phía Đông và Đông Nam giáp với tỉnh Hải Dương; Phía Nam giáp tỉnhHưng Yên; Phía Tây giáp thành phố Hà Nội

Địa hình

Với vị trí nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ nên địa hình của tỉnh Bắc Ninh khá bằng phẳng, cóhướng dốc chủ yếu từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, được thể hiện qua các dòng chảy nướcmặt đổ về sông Cầu, sông Đuống và sông Thái Bình

Khí hậu

Nhiệt độ - độ ẩm:

Bắc Ninh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với bốn mùa khá rõ rệt, có mùa đông lạnh, mùa

bình tháng cao nhất là 29,4oC (tháng 7), nhiệt độ trung bình thấp nhất là 17,4oC (tháng 1) Sự chênhlệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 12,0oC

Độ ẩm tương đối trung bình của Bắc Ninh khoảng 81%, độ chênh lệch về độ ẩm giữa các thángkhông lớn, độ ẩm tương đối trung bình thấp nhất từ 72% đến 75% thường xảy ra từ tháng 10 đếntháng 12 trong năm

Lượng mưa:

Lượng mưa trung bình hàng năm tại Bắc Ninh khoảng 1500mm nhưng phân bổ không đều trongnăm Mùa mưa chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm Mùa khô từtháng 11 đến tháng 4 năm sau chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa trong năm Khu vực có lượng mưatrung bình lớn nhất thuộc thị xã Từ Sơn, huyện Yên Phong, huyện Tiên Du, còn khu vực có lượngmưa trung bình nhỏ nhất thuộc huyện Quế Võ

1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội

1.2 TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT BIA

1.2.1Thị trường bia tại Việt Nam

Quá trình hội nhập của Việt Nam và thế giới không chỉ mang lại những chuyển biền tích cực về kinh

tế mà còn cả về mặt đời sống tinh thần và văn hóa tiêu dung, bên cạnh đó xuất phá từ sự nâng caonhận thức về sức khỏe đã có sự chuyển dịch từ các thức uống có nồng độ cao sang thức uống cónồng độ cồn thấp hơn Thị trường bia Việt Nam đang tiếp tục tăng trưởng với tốc độ cao hơn tăngtrưởng GDP Theo thống kế tốc độ tăng trưởng về khối lượng của thức uống có cồn năm 2006 là 9%trong đó bia vẫn là nhóm chủ đạo chiếm 97% Hơn 50% thị phần sản xuất bia tại Việt Nam chịu sựchi phối của sabeco và công ty liên doanh bia Việt Nam

1.2.2 Quy trình công nghệ ngành sản xuất bia

1.2.2.1 Nguyên liệu sản xuất bia

a) Nước:

Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có ảnh hưởng rất quantrọng tới các đặc trưng của bia Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặctrưng của nước trong khu vực sản xuất bia Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗcủa các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia khá phức tạp, nhưngtheo 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 được cần xử lý trước khi tham gia vào quátrình sản xuất bia nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định

b) Malt:

Bằng cách ngâm hạt lúa mạch vào trong nước, cho phép chúng nảy mầm đến một giai đoạn nhấtđịnh và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy để thu được hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa.Mục tiêu chủ yếu của quy trình này giúp hoạt hóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzimtrong đại mạch Hệ enzim này giúp chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường hòa tan bền vững vàonước tham gia vào quá trình lên men Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo racác màu malt khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc Các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất rabia sẫm màu hơn

c) Hoa houblon:

Hoa houblon được con người biết đến sử dụng vào khoảng 3000 năm trước CN Đây là thành phầnrất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trỉnh sản xuất bia, giúp mang lại hương thơmđặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh họccủa sản phẩm Cây hoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp trên thế giới với nhiều giống khác

nhau, nhưng nó chỉ được sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu Hoa houblon có thể được đem dung

ở dạng tươi, nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển hoa houblon phải sấy khô và chế biến đểgia tăng thời gian bảo quản và sử dụng

e) Men:

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường Các giống men bia cụ thể được lựa chọn đểsản xuất các loại bia khác nhau, men bia sẽ chuyển hóa đường thu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn

và cacbon đioxit

1.2.2.2 Quy trình sản xuất bia

Bia là sản phẩm thực phẩm thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, thu được bằng cách lên men bia ởnhiệt độ thấp dịch đường cùng với nước và hoa houblon Tất cả các loại bia đều chứa một lượng cồn

từ 1,8-7% so với thể tích và khoảng 0,3-0,5% khí CO2 tính theo trọng lượng đây là hai sản phẩmchính của quá trình lên men bia từ các loại dịch đường đã được houblon 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 lên men, một số là sản phẩm của quá trình tương tác hóa học, phầncòn lại là những cấu tử, hợp phần của dịch đường không bị biến đổi đều trực tiếp tham gia vào việcđịnh hình hương vị và nhiều chi tiêu chất lượng của bia thành phần Với hương thơm đặc trưng và vịđắng dịu của hoa houblon, các chất khoáng, chất tạo hương… ở tỷ lệ cân đối đã tạo cho bia có mộthương vị đậm đà mà không hề thấy ở các sản phẩm khác Nhân tố tạo ra tính độc đáo của bia trướchết là do đặc tính của nguyên liệu sau đó là do tính chất của quá trình công nghệ

Công nghệ sản xuất bia là quá trình phức tạp dù được thực hiện thủ công hay tự động hóa thì đềuphải 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 trữ bia nonthành bia tiêu chuẩn

- Loc trong bia, đóng bao bì, hoàn thiện sản phẩm…

a) Sản xuất dịch đường houblon hóa:

Sơ đồ công nghệ sản xuất dịch đường houblon hóa bao gồm:

• Làm sạch và đánh bóng malt

• Nghiền malt:

- Đập nhỏ hạt ra thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, thúc đẩy quá trình đườnghóa và các quá trình thủy phân nhanh và triệt để hơn

- 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 hòa trộn với nước ở trong thiết bị đường hóa.Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng 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 vào nước trở thành chấtchiết của dịch đường sau này, các hợp chất cao phân tử như tinh bột, protein sẽ bị tác độngbởi các nhóm enzim tương ứng khi nhiệt độ khối dịch được nâng đến điểm thích hợp dưới sựxúc tác của hệ enzim thủy phân các hợp chất cao phân tử sẽ bị cắt thành sản phẩm thấp phân

tử và hòa tan vào nước trở thành chất chiết của dịch đường

- Ở phân đoạn sản xuất dịch đường được bố trí các loại thiết bị chính sau: thiết bị phối trộn,thiết bị đường hóa, thiết bị lọc, thiết bị đun dịch đường với hoa houblon, thiết bị tách bãhoa…

• 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 bột nghiền còn pha lỏng bao gồmnước và các hợp chất thấp phân tử được trích ly từ malt hòa tan trong đó Pha rắn gọi là bãmalt còn pha lỏng gọi là dịch đường

- Mục đích của quá trình này là tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theocủa 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 khác của hoa houblon vàodịch đường để làm nó có vị đắng và hương thơm dịu của hoa – đặc trưng của bia

- Polyphenol khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với các hợp chất proteintạo thành các phức chất màng nhầy dễ kết lắng sẽ kéo theo các phần tử cặn lắng theo

- Trường độ đun sôi với hoa phụ thuộc chất lượng chất lượng nguyên liệu, cường độ đun, nồng

độ chất hòa tan… và nằm trong khoảng từ 1,5 – 2,5h

• Làm lạnh và tách cặn dịch đường

b) Lên men chính lên men phụ và tang trữ bia:

Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác độngcủa nấm men thông qua hoạt động của chúng

• Lên men chính: một lượng lớn cơ chất trong dịch đường bị nấm men hấp thụ tạo thành rượuetylic, khí CO2 , các hợp chất dễ bay hơi… một phần nhỏ bị kết lắng và phải loại bỏ ra ngoài

• Lên men phụ và tang trữ bia: ở giai đoạn này các quá trình sinh hóa lý xảy ra hoàn toàngiống quá trình lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt độ thấp hơn và lượng nấmmen cũng ít hơn, đây là quá trình nhằm chuyển hóa hết phần đường có khả năng lên men còntồn tại trong bia non

• Làm trong bia: sự hiện diện của các hạt dạng keo, nấm men, nhựa đắng… góp phần làmgiảm độ bền của bia do đó làm trong giúp tăng thời gian bảo quản khi lưu hành trên thịtrường.

• Chiết bia vào chai: chai đựng bia phải làm từ thủy tinh chất lượng cao có màu caphe hoặcxanh nhạt

Quy trình sản xuất bia

Phế liệu Xay

Malt khô

Ngâm, nấu đường hóa Xử lý Nước

Lọc trong Hơi nước

Dịch đường

Hoa

Lắng trong Không khí

Làm nguội

Lên men chính

Lên men phụ, tàng trữ

PHẦN 2: CÁC NGUỒN THẢI VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI2.1 CÁC NGUỒN THẢI TỪ NHÀ MÁY BIA

Hiện nay do nhu cầu của thị trường chỉ trong một thời gian ngắn ngành sản xuất bia đã có nhữngbước phát triển mạnh mẽ thông qua việc mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhàmáy bia mới… Hiện nay cả nước có trên 400 nhà máy và các cơ sở bia sản xuất trên 800 triệulit/năm do đó tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường Hiện nay tiêu chuẩn nước thải tạothành trong quá trình sản xuất bia là 8 – 14 lit nước thải/ lit bia phụ thuộc vào công nghệ và loại biasản xuất, các loại nước thải này chứa hàm lượng lớn chất lơ lửng, COD, BOD dễ gây ô nhiềm môitrường

Nước thải từ nhà máy bia có thể được chia làm hai 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 rừ công đoạn nấu, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, sàn nhà, bồn lênmen… 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 do nguyên lý rửa chai đượctiến hành qua các bước: rửa với nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng, tiếp đó làrửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bênngoài 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 nhà máy sản xuất bia chứa nồng độ cao các chất hữu cơ cũng như các chất tẩy rửathừa Các chất hữu cơ tồn tại ở cả dạng lơ lửng lẫn dạng không tan Lượng chất gây ô nhiễm chủ yếuđược tạo ra trong quá trình vệ sinh thiết bị đóng chai và rửa chai lọ Ngoài việc phát thải vào nướcviệc sản xuất bia còn gây ra mùi, tiếng ồn, chất thải rắn…

2.2 THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI

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

• Nước thải lọc dịch đường:

trùng Chiết chai,lon Thanhtrùng nhãnDán

- Hàm lượng chất hữu cơ cao, lượng đường còn tồn trong nước cao là môi trường thuận lợicho sự phát triển của VSV, độ đục và độ màu cao.

• Nước thải của các thiết bị giải nhiệt:

- Có nhiệt độ khá cao khoảng 500C, được coi là sạch

• Nước thải lọc bã hèm: ô nhiễm hữu cơ nặng v.v… tải lượng ô nhiễm trong nước thải bia là 6 – 8 kgBOD5, 9 – 30 kg COD, 2 – 4 kg cặn lơ lửng… cho 1000 lit bia Các nghiên cứu về thànhphần, tính chất nước thải sản xuất bia cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thảitại các cơ sở sản xuất bia lớn hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần Kết quả phân tích nướcthải tại một số nhà máy bia:

PHẦN 3: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

NƯỚC THẢI3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Trong những năm gần đây, người ta sử dụng rất phổ biến loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữvừa nghiền rác đối với những trạm công suất xử lý vừa và nhỏ

• Bể lắng cát

Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn Chúng không có lợiđối với các quá trình làm trong, xử lý sinh hóa nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đốivới các quá trình thiết bị công nghệ trạm xử lý Cát từ bể lắng đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau

đó thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng

• Bể lắng

Bể lắng cát tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải.Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt Cặn lắng và bọtnổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình xử lý cặn

• Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ Đối với nước thải sinh hoạt khihàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thường được thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bịgạt nổi

• Bể lọc

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

Hiệu quả xử lý của phương pháp cơ học:

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải 60% các tạp chất không hòatan và 20% BOD Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30% theo BODbằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hay đông tụ sinh học

3.1.2 Xử lý hóa học:

Thực chất của phương pháp xử lý hóa học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tácđộng với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hòa tan nhưng khôngđộc hại, không gây ô nhiễm môi trường Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương pháp hóa học sẽ

có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh học Những phản ứng diễn ra có thể là phảnứng oxy hóa – khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại

Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp Tùy thuộc vàođiều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hóa học có thể hoàn tất ởgiai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải

• Phương pháp trung hòa

Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 – 8,5.Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa axit và nước thải chứakiềm với nhau, hoặc bổ sung them các tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụngtrung hòa, hấp phụ khí chứa axit bằng nước thải chứa kiềm…

• Phương pháp keo tụ

Dùng để làm trong và khử mài nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ và các chất trợ keo tụ vàcác chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành nhữngbông có kích thước lớn hơn

• Phương pháp ozon hóa

Là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo bằng ozon Ozon

dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ

• Phương pháp điện hóa học

Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách oxy hóa điện hóa trên cựcanot hoặc dùng để phục hồi các chất quý Thông thường 2 nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại vàthu hồi chất quý được giải quyết đồng thời

3.1.3 Xử lý hóa lý

• Chưng cất

Là quá trình chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước Khingưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêng biệt do đó dễ dàng tách cácchất bẩn ra

• Tuyển nổi

Là phương pháp dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nguồn nước bằng cách tạo cho chúng khả năng

dễ nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí

• Trao đổi ion

Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion Các chất trao đổi ion là cácchất rắn trong tự nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo Chúng không hòa tan trong nước và trong dungmôi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion

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

• Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: cánh đồngtưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn ra chậm

• Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinhhọc, bề làm thoáng sinh học… Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lýdiễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn

Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9%, theo BOD tới 90 – 95%

Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học Bể lắng đặt sau giaiđoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng 1 Bể lắng dùng để tách màng sinh học hoặc tách bùn hoạt tính gọi

là bể lắng 2 Trong trường hợp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính thường đưa 1 phần bùnhoạt tính quay trở lại để tạo điều kiện cho quá trình sinh học hiệu quả Phần bùn còn lại gọi là bùn

dư, thường đưa tới bể nén bùn để làm giảm thể tích trước khi đưa tới các công trình xử lý cặn bãbằng phương pháp sinh học Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại

vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền nhiễm Bởi vậy, sau giai đoạn xử lý sinh học trong điềukiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào môi trường Trong quá trình xử lý

nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên 1 lượng cặn bã đáng kể Nói chung các loạicặn giữ lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất khó chịu và nguy hiểm vềmặt vệ sinh Do vậy, nhất thiết phải xử lý cặn bã thích hợp

Để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn bã và để đạt các chỉ tiêu vệ sinh thường sử dụng phươngpháp xử lý sinh học kỵ khí trong các hố bùn, sân phơi bùn, thiết bị sấy khô bằng cơ học, lọc chânkhông, lọc ép… Khi lượng cặn khá lớn có thể sử dụng thiết bị sấy nhiệt

3.2 Lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải:

3.2.1 Yêu cầu thiết kế

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia với công suất và thành phần và tính chấtnước thải sản xuất bia với các thông số tính toán như sau:

SS(mg/l)

Tổng nito(mg/l)

TổngPhotpho(mg/l)

Yêu cầu đầu ra đạt QCVN 40 - 2011 ( Quy chuẩn quốc gia về nước thải công nghiệp) với nước thảiđầu ra đạt loại B

3.2.2 Một số phương án công nghệ trong thực tế

a) Nhà máy bia Đông Nam Á (SEAB)

Với sản lượng 55 triệu lit/năm SEAB có lượng nước thải công nghiệp 600 m3/ngđ

Các thông số về nước thải trước và sau xử lý

• Ưu điểm của hệ thống:

- Tự động hóa toàn bộ quá trình xử lý nước thải

- Hiệu quả xử lý cao

- Sử dụng cơ cấu lọc sinh học để khử mùi tạo ra do quá trình xử lý kỵ khí

- Phù hợp với vị trí của nhà máy là trên địa bàn dân cư

- Thiết bị hiện đại

• Nhược điểm

- Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn cao

- chi phí vận hành cao

b) Nhà máy bia Habeco

Lưu lượng nước thải khoảng 1200 m3/ngđ

Các thông số của nước thải trước và sau xử lý

( Đầu ra đạt TCVN 5945-2005 loại B )

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải:

• Ưu điểm

- Công suất lớn

- Hiệu quả xử lý cao

- Phù hợp cho nhà máy đóng trên địa bàn dân cư

• Nhược điểm

- Vận hành phức tạp

3.2.3 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý

- Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn và thải vào nguồnthải

- Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng vànồng độ chất ô nhiễm

- Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu

- Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong một thời gian

- Ngoài ra còn phải chú ý đến:

+ Lưu lượng thành phần nước cần xử lý

+ Tính chất nước thải sau xử lý

+ Điều kiện thực tế vận hành, xây dựng

+ Khả năng đầu tư

3.2.4Đề xuất công nghệ xử lý nước thải

• Phương án 1:

• Phương án 2:

Cơ sở lựa chọn UASB:

- Cần có một diện tíchlớn

- Gây mùi thối rất khóchịu

- Không thu hồi đượckhí sinh học sinh raPhân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn

toàn

- Thích hợp nước thải cóhàm lượng SS cao

- Đảm bảo tính chấtnước thải( vật chất, pH,nhiệt độ) đồng đềutrong thiết bị

- Tải trọng thấp

- Thể tích thiết bị lớn đểđạt SRT cần thiết

- Sự sáo trộn trở nên khókhi hàm lượng SS quálớn

Tiếp xúc kỵ khí - Thích hợp nước thải có - Tải trọng trung bình

hàm lượng SS từ trung

-Vận hành tương đốiphức tạp

Lọc kỵ khí - Vận hành tương đối

đơn giản

- Phù hợp cho các loạinước thải có hàmlượng COD từ thấp đếncao

- Không phù hợp với cácloại nước thải có hàmlượng SS cao

- Có thể đạt được tảitrọng rất cao

- Không phù hợp vớiloại nước thải có hàmlượng SS cao

Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác do nguyên lý quá trìnhđược xem là thuận tiện và đơn giản nhất UASB có khả năng xử lý nước thải hữu cơ với tải trọngcao, nhưng ít tốn năng lượng Hiệu quả xử lý cao từ 60 – 90% theo COD, thiết bị đơn giản, chiếm ítdiện tích, lượng bùn sinh ra ít và có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạtđộng

Cơ sở lựa chọn phương án 2:

Hiệu quả xử lý nước thải chủ yếu là ở các công trình phản ứng sinh học Trước các công trình sinhhọc hiếu khí của hai phương án đều đưa ra công trình sinh học yếm khí Phương pháp sinh học yếmkhí là một phương pháp phát triển tương đối gần đây trong lĩnh vực công nghệ môi trường Việc ápdụng các công nghệ xử lý kỵ khí để xử lý nước thải ở một số công ty bị ô nhiêm hữu cơ cao ngàycàng được ưa chuộng và tăng nhanh vì những ưu điểm nổi bật của chúng:

- Ít tiêu hao năng lượng trong quá trình hoạt động

- Giá thành vận hành thấp hơn các công trình khác

- Tự sản sinh ra năng lượng có thể thu hồi sử dụng dưới dạng Biogas

Thêm vào đó, các hệ thống xử lý kỵ khí sản sinh ra ít bùn thải hơn các công trình hiếu khí, trungbình khoảng từ 0,03 – 0,15 (g) bùn VSS trên 1 (g) BOD được khử Điều này làm cho chúng ngàycàng trở nên ưa chuộng vì rằng việc thải hồi bùn thừa đang là một vấn đề hết sức nan giải đối vớicác hệ thống xử lý hiếu khí Sự duy trì sinh khối trong các hệ thống xử lý kỵ khí với tỷ lệ cao chophép vận hành hệ thống xử lý ở các tải trọng hữu cơ cao và do đó làm giảm đáng kể khối tích cáccông trình Mặt khác, việc lựa chọn bể Aerotank vì khi so sánh 2 bể ta thấy:

Phương án 2 (bể Aerotank) Phương án 1( bể lọc sinh học)

- Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi

sinh

- Quản lý đơn giản

- Dễ khống chế các thông số vận hành

- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật

- Cấu tạo đơn giản hơn bể lọc sinh học

- Không tốn vật liệu

- Cần cung cấp không khí thường xuyên

cho vi sinh vật hoạt động

- Phải có chế độ hoàn lưu bùn về bể

Aerotank

- Không gây ảnh hưởng đến môi trường

- Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra

khỏi bể Aerotank tốt hơn bể lọc sinh

học

- Sử dụng phương pháp xử lý bằng visinh

- Quản lý đơn giản

- Không cần chế độ hoàn lưu bùn

- Đối với vùng khí hậu nóng ẩm, về mùa

hè nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể xâmnhập vào phá hoại bể Ruồi muỗi sinhsôi gây ảnh hưởng đến công trình vàmôi trường sống xung quanh

- Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi rakhỏi bể lọc sinh học không bằng bểAerotank

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ4.1 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ:

Từ những ưu và nhược điểm trên em chọn phương án 2 làm phương án xử lý nước thải cho ngànhbia với các thông số đầu vào đã cho Nước thải từ các khâu sản xuất và sinh hoạt được thu gom vào

hệ thống cống dẫn vào trạm xử lý Đầu tiên, nước qua song chắn rác để loại rác, cặn, nắp chai… cókích thước lớn Sau đó, rác sẽ được thu gom và chở đến bãi rác xử lý

Nước thải sau khi qua song chắn rác được dẫn đến bể điều hòa để điều hòa về nồng độ và lưu lượngcủa nước thải Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống phân phối khí nhằm tránh các hạt cặn lơ lửnglắng xuống, tránh sinh mùi hôi Sau đó nước thải được bơm từ bể điều hòa vào bể phản ứng, tại bểphản ứng có châm hóa chất cụ thể là phèn để keo tụ các chất lơ lửng trong nước rồi qua bể lắng sơcấp để lắng các hạt bông keo tụ để đảm bảo lượng TSS khi vào công trình xử lý sinh học không quá

150 mg/l

Nước thải sau đó được dẫn qua các công trình xử lý sinh học

Tại bể kỵ khí UASB nhờ hoạt động phân hủy của các VSV kỵ khí biến đổi chất hữu cơ thành cácdạng khí sinh học, chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước thải là các chất dinh dưỡng cho cácVSV.

- Giai đoạn 1: Nhóm VSV tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạpthành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như monosacarit, amino axit để tạo ranguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động

- Giai đoạn 2: Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành cácaxit hữu cơ thường là axit acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit là nhóm vi khuẩn axitfocmo

- Giai đoạn 3: Nhóm vi khuẩn tạo metan chuyển hóa hydro và axit axetic thành khí metan vàcacbonic, nhóm vi khuẩn này gọi là metan focmo Vai trò quan trọng của nhóm vi khuẩn này

là tiêu thụ hydro va axit axetic, chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chấtthải được thực hiện, khí metan và khí cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp

Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ pH…Các yếu tố sinh vật như:

số lượng và khả năng hoạt động phân hủy của quần thể vi sinh vật có trong bể Việc làm giảm bớtnồng độ ô nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp cho bể hiếu khí hoạt động hiệu quả hơn vì nồng độ COD

đã giảm nhiều, hiệu quả xử lý theo COD từ 60-80%

Sau khi qua bể kỵ khí nước thải tiếp tục đển bể Aerotank Tại bể Aerotank các chất hữu cơ còn lại sẽđược phân hủy bởi các VSV hiếu khí, hiệu quả xử lý của bể Aerotank đạt từ 75-90% và phụ thuộcvào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn… Nước thải sau khi qua bể Aerotank cácchất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hoàn toàn, còn lại các chất khó phân hủy

Sau thời gian lưu nước nhất định nước được đưa sang bể lắng 2 để lắng các bông bùn hoạt tính Bùn từ đáy bể lắng 2 được đưa vào hố thu bùn có 2 ngăn một phần bùn trong bể sẽ được bơm tuầnhoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể, phần bùn dư được đưa qua bể nénbùn

Tại bể nén bùn dư được nén bằng trọng lực nhằm giảm thể tích của bùn Bùn hoạt tính của bể lắng 2

có độ ẩm cao 99-99,3%, vì vậy cần phải thực hiện nén bùn để giảm độ ẩm còn khoảng 95-97% Bùnsau khi nén được đưa qua máy ép bang tải và mang đi chôn lấp hợp vệ sinh hay làm phân bón.Nước sau khi qua lắng tiếp tục cho qua hồ hoàn thiện trước khi đưa đến nguồn tiếp nhận

Pt (mg/l) 25 6

4.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

4.2.1 Lưu lượng tính toán

- Lưu lượng thiết kế Qthiet ke = 3500 m3/ngđ

- Lưu lượng trung bình giờ Qtbh =

- Lưu lượng giờ lớn nhất Qmaxh = Qtb kch = 145,8 1,45 = 211,4 (m3/h)

- Lưu lượng giây lớn nhất Qmaxs = Qtbs kch = 41 1,45 = 59,45 (l/s)

s

Q v

(m2)Kênh tiết diện hình chữ nhật sẽ có B = 2h sẽ có tiết diện lớn nhẩt về mặt thủy lực ( Thoát nước tập 2,Tr522, Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ 2002)

Trong đó:

- B: chiều rộng mương dẫn nước (m)

- h: chiều cao mương dẫn nước (m)

Các thông số tính toán mương dẫn nước thải

Vận tốc nước chảy trong mương, vmax m/s 0,7

Chọn song chắn rác làm sạch bằng thủ công Rác sau khi thu gom được đưa đến bãi rác

Các thông số của song chắn rác làm sạch thủ công

× ×

= 49,17 (khe)  chọn (50 khe)Trong đó:

- Qmax: lưu lượng giây lớn nhất, (m3/s)

- b: chiều rộng khe hở giữa các thanh, m

- v: tốc độ nước qua song chắn rác, (m/s), từ 0,6-1 (m/s), Chọn v = 0,7 (m/s)

- h1: chiều sâu lớp nước qua song chắn rác, (m) Chọn h1 = 0,1 (m)

Trong đó:

- s: chiều rộng mỗi thanh, (m) Chọn s = 8 (mm)

- b: chiều rộng khe hở mỗi thanh, (m)

- v: vận tốc dòng chảy trong mương đặt song chắn (m/s), chọn v=0,7 (m/s)

(Theo xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết )

Các thông số thiết kế song chắn rác

4.2.4 Bể điều hòa

Bể điểu hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm kích thước vàtạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải