đỒ ÁN Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Bia Công Suất 3000 m3ngày.đêm

Trong quá trình hoạt động sản xuất thì các nhà máy bia ngoài tạo ra sảnphẩm là bia thương phẩm, còn phát sinh một lượng lớn chất thải, trong đó đặc biệtđáng quan tâm đó là nước thải.. Dị

Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn và kính trọng sâu sắc đối với thầy Lê Hoàng Nghiêm, thầy đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành báo cáo này Em đã học hỏi được rất nhiều ở thầy Phong cách làm việc, cũng như phương pháp giảng dạy Em luôn được thầy cung cấp các tài liệu, các chỉ dẫn cần thiết trong suốt thời gian thực hiện báo cáo

Em cũng xin thể hiện sự kính trọng và lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu trường Đại Học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM cùng quý Thầy Cô trong Khoa Môi trường, những người đã trang bị cho em rất nhiều kiến thức chuyên ngành, cũng như sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của quý Thầy Cô đối với em trong suốt quá trình học tập Tất

cả các kiến thức mà em lĩnh hội được từ bài giảng của các Thầy Cô là vô cùng quý giá

Xin Chân Thành Cảm Ơn

MỞ ĐẦU

Hiện nay, ngành công ngiệp sản xuất bia đã và đang phát triển rất mạnh trênthế giới cũng như tại Việt Nam Trở thành một trong những ngành công nghiệphàng đầu đem lại giá trị kinh tế cao cho nền kinh tế thế giới nói chung cũng như tạiViệt Nam nói riêng Tuy nhiên, cùng với tốc độ phát triển nhanh và mạnh củangành công nghiệp bia đã đem lại rất nhiều lợi ích về kinh tế thì ngành công nghiệpbia cũng đem lại không ít các vấn đề về môi trường cho môi trường xung quanh

Trong quá trình hoạt động sản xuất thì các nhà máy bia ngoài tạo ra sảnphẩm là bia thương phẩm, còn phát sinh một lượng lớn chất thải, trong đó đặc biệtđáng quan tâm đó là nước thải Mặc dù, hiện nay khi các nhà máy bia được xâydựng thì đều quan tâm đến việc xây dựng đồng bộ hệ thống xử lý nước thải phục vụcho nhà máy Nhưng do một số vấn đề khách quan cũng như chủ quan: chưa xâydựng xong, công suất xử lý không bảo đảm, hệ thống xây dựng không đồng bộ, chấtlượng nước thải đầu ra không đạt tiêu chuẩn, yếu tố kinh tế mà hiện nay có một sốnhà máy bia đã thải trực tiếp nước thải chưa qua xử lý ra môi trường, đem lại tácđộng xấu ảnh hưởng đến mỹ quan cho môi trường xung quanh, cũng như chất lượngsống của người dân sống xung quanh các nhà máy bia

Vậy nên việc thiết kế một hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia để phầnnào hạn chế được những tác động xấu do các nhà máy bia mang lại cho môi trườnghiện nay càng trở nên cần thiết không chỉ ở Việt Nam mà trên cả thế giới Vì vậy,

em đã chọn đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia công suất 3000m 3 / ngày đêm” làm đề tài khóa luận tốt nghiệp của mình, với mong muốn

góp một phần công sức của mình vào công cuộc bảo vệ môi trường ngành bia nóiriêng và môi trường công nghiệp nói riêng

MỤC LỤCCHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA VÀ QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT BIA

1.1 Thị trường bia tại Việt Nam

1.2 Quy trình sản xuất bia

1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bia

1.2.2 Quy trình sản xuất bia

CHƯƠNG 2: CÁC NGUỒN THẢI VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI

2.1 Các nguồn thải từ nhà máy bia

3.2 Lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải

3.2.1Yêu cầu thiết kế

3.2.2 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý

3.2.3 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

4.1 Thuyết minh công nghệ

4.2 Tính toán các công trình đơn vị

Lưu lượng tính toán

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA VÀ QUÁ TRÌNH SẢN

SUẤT BIA 1.1 THỊ TRƯỜNG BIA TẠI VIỆT NAM:

Quá trình hội nhập của Việt Nam với thế giới không chỉ mang lại những chuyểnbiến tích cực về kinh tế mà còn cả về mặt đời sống tinh thần và văn hoá tiêu dùng, bêncạnh đó xuất phát từ sự nâng cao nhận thức về sức khoẻ đã có sự chuyển dịch từ cácthức uống có độ cồn cao (các loại rượu mạnh) sang thức uống có độ cồn thấp hơn (bia) Thị trường bia tại Việt Nam đang tiếp tục tăng trưởng với tốc độ cao hơn tăngtrưởng GDP Theo thống kê 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 suấtbia tại Việt Nam chịu sự chi phối của Sabeco (31,4%) và công ty liên doanh bia VN(Vietnam Brewery Ltd) (20,1%) Các nhãn hiệu bia phổ biến hiện nay là Saigon(Sabeco) (16,8%) , Heineken (10%) , Tiger ( Asia Pacific) (9,75%) …

1.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA:

1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bia:

1.2.1.1 Nước:

Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó cóảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặcthậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia Mặc dù ảnhhưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trongnước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thìnước mềm là phù hợp cho sản xuất các loại bia sáng màu Do đó, để đảm bảo sự ổn định

về chất lượng và mùi vị của sản phẩm, nước cần được xử lý trước khi tham gia vào quátrình sản xuất bia nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định

1.2.1.2 Malt:

Bằng cách ngâm hạt lúa mạch vào trong nước, cho phép chúng nảy mầm đến mộtgiai đoạn nhất định và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy để thu được hạtngũ cốc đã mạch nha hóa (malt) Mục tiêu chủ yếu của quy trình này giúp hoạt hoá, tíchluỹ về khối lượng và hoạt lực của hệ enzin trong đại mạch Hệ enzym này giúp chuyển

hóa tinh bột trong hạt thành đường hoà tan bền vững vào nước tham gia vào quá trìnhlên men Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu malt khácnhau từ cùng một loại ngũ cốc Các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫmmàu hơn

1.2.1.3 Hoa houblon:

Hoa houblon được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm TCN.Đây là thành phần rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trình sản xuấtbia, giúp mang lại hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng

độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Cây hoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp thế giới với nhiều giống khácnhau, nhưng nó chỉ được sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu Hoa houblon có thểđược đem dùng ở dạng tươi, nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển, houblonphải sấy khô và chế biến để gia tăng thời gian bảo quản và sử dụng

1.2.1.4 Gạo:

Đây là loại hạt có hàm lượng tinh bột khá cao có thể được sử dụng xản xuất đượccác loại bia có chất lượng hảo hạng Gạo được đưa vào chế biến dưới dạng bột nghiềnmịn để dễ tan trong quá trình hồ hoá, sau đó được phối trộn cùng với bột malt sau khi đãđường hoá Cần chú ý, hạt trắng trong khác hạt trắng đục bởi hàm lượng protein Do đó,trong sản xuất bia, các nhà sản xuất thường chọn loại hạt gạo có độ trắng đục cao hơn

1.2.1.5 Men:

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường Các giống men bia cụ thểđược lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau, Men bia sẽ chuyển hoá đường thuđược từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn và carbon đioxit (CO2)

1.2.2 Quy trình sản xuất bia:

Bia là sản phẩm thực phẩm thuôc loại đồ uống có độ cồn thấp , thu được bằngcách lên men bia ở nhiệt độ thấp dịch đường ( chế biến từ malt đại mạch và các hạt giàutinh bột như gạo, bắp…) cùng với nước và hoa houblon Tất cả các loại bia đều chứamột lượng cồn từ 1,8-7% so với thể tích và khoảng 0.3-0.5% khí CO2 tính theo trọnglượng Đây là hai sản phẩm chính của quá trình lên men bia từ các loại dịch đường đã

saccharomyces Ngoài ra trong bia còn chứa các hợp chất khác , một số là sản phẩm phụcủa quá trình lên men , một số là sản phẩm của quá trình tương tác hoá học , phần cònlại là những cấu tử , hợp phần của dịch đường không bị biến đổi trong suốt quá trìnhcông nghệ Tất cả những cấu tử này tuỳ vào mức độ và vai trò đều trực tiếp tham giavào việc định hình hương vị và nhiều chỉ tiêu chất lượng của bia thành phẩm Vớihương thơm dặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon , các chất khoáng , chất tạohương… ở tỷ lệ cân đối đã tạo cho bia có một hương vị đậm đà mà không hề thấy ở cácsản phẩm khác Nhân tố tạo ra tính độc đáo của bia trước hết là do đặc tính của nguyênliệu 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 tựđộng hoá thì đều phải trải qua các giai đoạn :

• Chế biến dịch đường , houblon hoá

• Lên men chính để chuyển hoá dịch đường thành bia non , lên men phụ vàtang trữ bia non thành bia tiêu chuẩn

• Lọc trong bia , đóng bao bì , hoàn thiện sản phẩm …

A/ Sản xuất dịch đường houblon hoá :

Sơ đồ công nghệ sản xuất dịch đường houblon hoá 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 , thúcđẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân nhanh và triệt để hơn

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

 Đường hoá nguyên liệu :

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

bị đường hoá Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loạibia và đặc tính kỹ thuật của hệ thống thiết bị

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

như tinh bột ,protein sẽ bị tác động bởi các nhóm enzim tương ứng khi to khốidịch được nâng đến điểm thích hợp dưới sự xúc tác của hệ enzim thuỷ phâncác hợp chất cao phân tử sẽ bị cắt thành sản phẩm thấp phân tử và hoà tan vàonước trở thánh chất chiết của dịch đường

• Ở phân đoạn sản xuất dịch đường thường được bố trí các loại thiết bị chínhsau: thiết bị phối trộn , thiết bị đường hoá , thiết bị lọc , thiết bị đun dịchđường với hoa houlon , thiết bị tách bã hoa …

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

• Thành phần pha rắn bao gồm các cấu tử không hoà tan của bột nghiền còn phalỏng bao gồm nước và các hợp chất thấp phân tử được trích ly từ malt hoà tan trong đó Pha rắn gọi là bã malt 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 theo của quá trình còn pha rắn loại bỏ ra ngoài

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

• Nấu dịch đường với hoa houblon:

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

• Polyphenol khi hoà tan vào dịch đường ở to cao sẽ tác dụng với với các hợp chất protein tạo 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 nguyên liệu, cường độ đun, nồng độ chất hoà tan… và nằm trong khoảng từ 1,5-2,5h

 Làm lạnh và tách cặn dịch đường

( Dịch đường: bao gồm nước và các cấu tử hoà tan, chất chiết: cấu tử hoà tan chứa 93% chất hữu cơ 7% chất vô cơ)

B/ Lên men chính lên men phụ và tàng trữ bia:

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

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

 Lên men phụ và tàng trữ bia : ở giai đoạn này các quá trình sinh hoá lý xảy ra hoàn toàn giống quá trình lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt độ thấp hơn và lượng nấm men cũng ít hơn , đây là quá trình nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non

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

 Chiết bia vào chai : chai đựng bia phải làm từ thuỷ tinh chất lượng cao có màu caphe hoặc xanh nhạt

Quy trình sản xuất bia :

Lọc trong

Dịch đường

Đun sôi Hơi nước

Lắng trong

Làm nguội

Hoahoublon

Lên men chính

Lên men phụ và tàng trữ

CHƯƠNG 2: CÁC NGUỒN THẢI VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI 2.1 CÁC NGUỒN THẢI TỪ NHÀ MÁY BIA :

Các nguồn thải chính trong ngành bia gồm: Khí thải, nước thải, chất thải rắn.Trong đó nước thải là vấn đề lớn trong ngành bia, có ảnh hưởng và tác động trực tiếp tớimôi trường sống

độ ẩm của nguyên liệu, tình trạng/tính năng của thiết bị máy móc…

Nhiệt tỏa từ quá trình nấu, nồi hơi (nguồn nhiệt rất lớn) và từ hệ thống làm lạnh(nguồn nhiệt lạnh) và tiếng ồn do thiết bị sản xuất (máy bơm, máy lạnh, băng chuyền…)ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của công nhân và môi trường xung quanh

2.1.2 Chất thải rắn

Các chất thải rắn chính của quá trình sản xuất bia bao gồm bã hèm, bã men, cácmảnh thủy tinh từ khu vực đóng gói, bột trợ lọc từ khu vực lọc, bột giấy từ quá trình rửachai, giấy, nhựa, kim loại từ các bộ phận phụ trợ, xỉ than, dầu thải, dầu phanh Bã hèm

và bã men là chất hữu cơ, sẽ gây mùi cho khu vực sản xuất nếu không thu gom và xử lýkịp thời

Lượng chất thải rắn phát sinh khi sản xuất 1 hectolit bia Chất ô nhiễm Đơn

Bùn hoạt tính kg 0,3 – 0.4 Ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi khó chịu

Nhãn, giấy kg 1,5 Ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi khó chịu

Bột trợ lọc kg 0,2 – 0,6 Ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi khó chịu

Plastic kg - Tải lượng chất thải rắn cao, bãi chứa lớn

Kim loại kg - Tải lượng chất thải rắn cao, bãi chứa lớn

2.1.3 Nước thải:

2.4.3.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải trong quy trình sản xuất bia

Gồm 2 nguồn thải:

 Nước thải sinh hoạt: Có lưu lượng không lớn

 Nước thải sản xuất: bao gồm :

 Nước thải lọc bã hèm: Nước thải phát sinh từ giai đoạn lọc hèm nên

chúng bị nhiễm bẩn bởi các chất hữu cơ, cặn bã hèm, các vi sinh vật

 Nước thải lọc dịch đường: Nước thải này thường bị nhiễm bẩn chất

hữu cơ, lượng Gluco trong nước này cũng ở mức cao, là môi trường thuậnlợi cho sự phát triển của các loại vi sinh vật Có độ đục và độ màu khá cao

 Nước thải từ các thiết bị trao đổi nhiệt: Là dòng thải có lưu lượng

lớn nhất, nhưng được xem như là sạch Mặc dù có nhiệt độ cao từ 45-500C

và có thể lẫn một ít lượng dầu mỡ không đáng kể

 Nước thải từ quá trình rửa chai: Đây là một trong những dòng thải

có độ ô nhiễm cao nhất trong dây chuyền sản xuất bia Về nguyên lý đểđóng chai thì chai phải được rửa qua các bước: rửa với nước nóng, rửa bằngdung dịch kiềm loãng nóng (1-3% NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãnbên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoàichai, sau đó rửa sạch bằng nước nóng và nước lạnh Do đó, nước thải phátsinh từ quá trình rửa chai có độ pH cao khi được tập trung vào dòng thảicủa cả quy trình khiến cho dòng thải của cả quy trình có pH kiềm tính

 Nước thải phát sinh từ các thiết bị lọc bụi và bãi thải xỉ than: có lưu

lượng và hàm lượng cặn lơ lửng (bụi than) rất lớn Dòng thải này xuấthiện khi nồi hơi được cung cấp nhiệt nhờ than

 Nước thải từ quá trình rửa thiết bị: thường có hàm lượng chất hữu cơ

cao đồng thời chứa dầu mỡ, cặn và trong trường hợp rửa nồi hơi có thểchứa cả acid và kiềm

Lưu lượng dòng thải và đặc tính dòng thải trong công nghệ sản xuất bia, còn biến đổi theo chu kỳ và mùa sản xuất

2.2 THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI :

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

 Nước thải lọc dịch đường:

• Hàm lượng chất hữu cơ cao, lượng đường còn tồn trong nước cao là môitrường thuận lợi cho 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 50oC, 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 kgCOD,2-4 kg cặn lơlửng… cho 1000lit bia Các nghiên cứu về thành phần , tính chất nước thải sản xuấtbia cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải tại các cơ sở sản xuất bia lớnhơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần Kết quả phân tích nước thải tại một số nhà máybia:

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

TT Chỉ tiêu Nước thải trước xử lý Tiêu chuẩn thải

CHƯƠNG 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 liênhợp vừa chắn giữ vừa 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 (như

xỉ than, cát…) Chúng không có lợi đối với các quá trình làm trong, xử lý sinh hoá nướcthải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đối với các công trình thiết bị công nghệ trêntrạm xử lý Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sửdụng lại cho những mục đích xây dựng

 Bể lắng

Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng củanước thải Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bềmặt Cặn lắng và bọt nổi 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 (nước thảicông nghiệp) Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớtdầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi

 Bể lọc

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

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% cáctạp chất không hoà tan 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 hoá học :

Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào

đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạngchất hòa tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường Theo giai đoạn vàmức độ xử lý, phương pháp hóa học sẽ có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ họchoặc sinh học Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứngtạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại Phương pháp xử lý hóa họcthường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp Tùy thuộc vào điều kiện địaphương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giaiđoạn 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 tháitrung tính pH=6.5 – 8.5 Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫnnước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm với nhau, hoặc bổ sung thêm các tác nhânhóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà, hấp phụ khí chứa axit bằngnước thải chứa kiềm…

 Phương pháp keo tụ (đông tụ keo)

Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) vàcác chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thảithành những bông có kích thước lớn hơn

 Phương pháp ozon hoá

Là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ dạng hoà tan và dạng keobằng 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 hoáđiện hoá trên cực anôt hoặc dùng để phục hồi các chất quý (đồng, chì, sắt…) Thôngthường 2 nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và thu hồi chất quý được giải quyết đồngthời

 Trao đổi ion

Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion (ionit) Cácchất trao đổi ion là các chất rắn trong tự nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo Chúng khônghoà tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion

 Tách bằng màng

Là phương pháp tách các chất tan ra khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màngbán thấm Đó là màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua

3.1.4 Xử lý sinh học :

Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các visinh để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hoà tan có trong nước thải Những công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm:

 Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tựnhiên:

cánh đồng tưới, 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 nhântạo: bể lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (bể aerotank),… Do cácđiều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độmạnh hơn

Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9% (trong các côngtrình trong điều kiện tự nhiên), theo BOD tới 90 – 95%

Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học Bểlắng đặt sau giai đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng I Bể lắng dùng để tách màng sinh học(đặt sau bể biophin) hoặc tách bùn hoạt tính (đặt sau bể aerotank) gọi là bể lắng II.Trong trường hợp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính thường đưa 1 phần bùnhoạt tính quay trở lại ( bùn tuần hoàn) 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 khiđưa tới các công trình xử lý cặn bã bằng phương pháp sinh học Quá trình xử lý trongđiều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh vàtruyền nhiễm Bởi vậy, sau giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thựchiện 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 lượngcặn bã đáng kể (=0.5 – 1% tổng lượng nước thải) Nói chung các loại cặn giữ lại ở trêncác công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất khó chịu (nhất là cặn tươi từ bểlắng I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh Do vậy, nhất thiết phải xử lý cặn bã thích đáng

3.2 LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI:

3.2.1Yêu cầu thiết kế :

Thành phần tính chất nước thải sản xuất bia với các thông số tính toán như sau:Lưu lượng nước thải : Q= 3000 m3/ngày.đêm

pH SS(mg/l) COD(mg/l) BOD 5 (mg/l) Nt(mg/l) Pt (mg/l)

Yêu cầu đầu ra đạt QCVN 24-2009 ( Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thảicông nghiệp) với nước thải đầu ra đạt loại B ( nguồn tiếp nhận là các nguồn nước khôngdùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt ) Chọn Kq = 1, Kf = 1

pH SS(mg/l) COD(mg/l) BOD 5 (mg/l) Nt(mg/l) Pt (mg/l)

3.2.2 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý :

 Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xảthải vào nguồn thải

 Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn vềlưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm

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

 Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong mộtthời gian

 Ngoài ra còn phải chú ý dến :

o Lưu lượng thành phần nước cần xử lý

o Tính chất nước thải sau xử lý o Điều kiện thực tế vận hành, xây dựng

o Khả năng đầu tư

3.2.3 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải :

Sơ đồ công nghệ xử lý 1:

Sơ đồ công nghệ xử lý 2:

Nước thải

Song chắn rác

Hầm bơm tiếp nhận

Lưới chắn rác tinh

Bể điều hoà

UASB

Bể lọc sinh học

Bể lắng 2

Hồ hoàn thiện

Nước thải

Song chắn rác

Hầm bơm tiếp nhận

Lưới chắn rác tinh

Bể điều hoà

UASB

Bể Aerotank

Bể lắng 2

Hồ hoàn thiện

Nước tách bùn

3.2.4 Phân tích và lựa chọn phương án:

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

- 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 vi sinh

- Quản lý đơn giản

- Khó khống chế các thông số vận hành

- Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật, hình thành màng vi sinh vật

- Cấu tạo phức tạp hơn bể Aerotank

- Tốn vật liệu lọc

- Áp dụng phương pháp thoáng gió tựnhiên, không cần có hệ thống cấp không khí

- Không cần chế độ hoàn lưu bùn

- Đối với vùng khí hậu nóng ẩm, về mùa hè nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể xâm nhập vào phá hoại bể Ruồi muỗi sinh sôi gây ảnh hưởng đến công trình vàmôi trường sống xung quanh

- Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi

ra khỏi bể lọc sinh học không bằng bể Aerotank

Qua đó cho thấy phương án 2 là phương án tối ưu nhất vừa về mặt xử lý vừa về mặt kinh tế và quản lý trong tương lai

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN

VỊ

4.1 THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ :

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 , miểng chai có kíchthước lớn Sau đó, rác sẽ được thu gom và chở đến bãi rác để xử lý

Nước thải sau khi qua song chắn rác được dẫn đến hầm tiếp nhận rồi qua lưới chắn rác tinh nhằm loại bỏ một lượng lớn cặn, bã hèm giúp giảm tải, tránh gây tắc nghẽn cho các công trình phía sau

Nước từ hầm tiếp nhận được bơm vào bể điều hoà để ổn định lưu lượng , nhiệt độ

và nồng độ của nước thải Trong bể điều hoà có bố trí hệ thống phân phối khí nhằm tránh các hạt cặn lơ lửng lắng xuống , tránh sinh mùi hôi

Sau khi qua các công trình xử lý cơ học thì nồng độ của các chất ô nhiễm sẽ giảm

di một phần, cụ thể : BOD5 : 25%, COD : 30% , SS : 65%

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

Tại bể kị khí UASB nhờ hoạt động phân huỷ của các VSV kị khí biến đổi chất hữu

cơ thành các dạng khí sinh học chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước thải là các chấtdinh dưỡng cho các VSV

Sự phát triển của VSV trong bể thường qua 3 giai đoạn :

+ Giai đoạn 1: Nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp

chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như

Monosacarit, amino axit để tạo ra nguồn 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 các axit hữu cơ thường là axit acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit là nhóm vi khuẩn axit focmo

+ Giai đoạn 3 : Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hóa hydro và axit acetic thành

khí mêtan và cacbonic Nhóm vi khuẩn này gọi là Mêtan Focmo Vai trò quan trọng củanhóm vi khuẩn mêtan focmo là tiêu thụ hydrô và axit acetic, chúng tăng trưởng rất chậm

và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khí khí mêtan và 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 bớt nồng độ ô nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp cho bể hiếu khí (Aerotank) 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 kị khí nước thải tiếp tục đến bể Aerotank Tại bể Aerotank , các chất hữu cơ còn lại sẽ được phân huỷ bởi các VSV hiếu khí, hiệu quả xử lý của bể Aerotank dạt từ 75-90% và phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn…Nước thải sau khi qua bể Aerotank các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học bị loại hoàn toàn, còn lại chất khó phân huỷ

Sau thời gian lưu nước nhất định nước được đưa sang bể lắng II để lắng các bông bùn hoạt tính

Bùn từ đáy bể lắng II được đưa vào hố thu bùn có 2 ngăn một phần bùn trong bể sẽđược bơm tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể, phần bùn dư dược đưa qua bể nén bùn

Tại bể nén bùn bùn dư được nén bằng trọng lực nhằm giảm thể tích của bùn Bùn hoạt tính của bể lắng II có độ ẩm cao 99-99,3% vì vậy cần phải thực hiện nén bùn để giảm độ ẩm còn khoảng 95-97%

Bùn sau khi nén được đưa qua máy ép băng 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