D AN TT NGHIP (5)

- Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất bia của nhà máy bia Việt Đức - Từ đó, đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế của nhà máy bia Việt Đức đạt tiêu

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

ĐẶT VẤN ĐỀ 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA .7

1.1 Tình hình phát triển ngành công nghiệp sản xuất bia 7

1.2 Quy trình công nghệ tổng quát của ngành sản xuất Bia 9

1.2.1 Nước 9

1.2.2 Đại mạch 9

1.2.3 Chủng nấm men 11

1.3 Quy trình công nghệ sản xuất bia 12

1.3.1 Dây chuyền công nghệ khâu nấu và đường hóa 14

1.3.2 Lên men dịch đường 16

1.3.3 Giai đoạn lọc bia 17

1.4 Nguồn nước thải phát sinh của nhà máy 17

1.5 Tổng quan về nhà máy bia Việt Đức 18

1.5.1 Giới thiệu tổng quan công ty 18

1.5.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia của nhà máy 18

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT BIA .22

2.1 Đặc trưng nước thải ngành sản xuất bia 22

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải ngành sản xuất bia 24

2.2.1 phương pháp cơ học 24

2.2.2 Phương pháp hóa lý 25

2.2.3 Phương pháp sinh học 27

2.3 Đề xuất hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia Việt Đức ………35

2.3.1 Đặc tính nước thải nhà máy bia Việt Đức 35

2.3.2 Đề xuất hệ thống xử lý 35

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 39

3.1 Các thông số tính toán 39

3.2 Lưu lượng tính toán 39

3.3 Thiết kế song chắn rác 39

3.4 Hố thu nước thải 43

3.5 Bể điều hòa 43

3.6 Bể UASB 45

3.7 Bể Aerotank 55

3.8 Bể lắng 63

3.9 bể khử trùng 67

3.10 Tính toán bể nén bùn 70

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI PHÍ KINH TẾ 74

4.1 Dự tính chi phí đầu tư 74

4.1.1 Vốn đầu tư xây dựng 74

4.1.2 Vốn đầu tư trang thiết bị 75

4.2 Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

KẾT LUẬN 77

KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các chỉ số chất lượng của Malt vàng ……… ……… 11

Bảng 1.2: Nhu cầu sử dụng nguyên liệu hàng năm của nhà máy …….……… 19

Bảng 2.1: Tính chất đặc trưng nước thải ngành sản xuất Bia ……….… 24

Bảng 2.2: Các hóa chất thường dùng để điều chỉnh pH ……… ……… 26

Bảng 2.3: Kết quả quan trắc nhà máy bia Việt Đức so với giá trị C QCVN ………… 35

Bảng 3.1: Thông số thiết kế SCR ……… ….……… 42

Bảng 3.2: Thông số thiết kế hố thu gom ……… … ……… 43

Bảng 3.3: Thông số thiết kế bể điều hòa ……… …….……… 45

Bảng 3.4: Thông số thiết kế bể UASB ……….……….………… 54

Bảng 3.5: Thông số thiết kế bể Aerotank ……… ……… 63

Bảng 3.6: Thông số thiết kế bể lắng ……… ……… 67

Bảng 3.7: Thông số thiết kế bể khử trùng ……… ……… 70

Bảng 3.8: Thông số thiết kế bể nén bùn ……… 73

Bảng 4.1: Tính toán giá thành xây dựng ……….… ……… 74

Bảng 4.2: Tính toán giá thành trang thiết bị ……… ……… 75

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ công nghê sản xuất Bia ……… ……… 13

Hình 1.2: sơ đồ dây chuyền công nghệ tại nhà máy bia Việt Đức ……… ……… 20

Hình 2.1: Bể Aerotank thông thường ……… ……… ……… 29

Hình 2.2: Bể Aerotank khuấy trộn hoàn toàn ……….…… ………… 30

Hình 2.3: Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia Việt Đức ….……… 37

Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo SCR …… ……… ……… 40

MỞ ĐẦU

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, Bia là một loại thức uống rất được ưa chuộng trên thế giới Ở các nước phương Tây, bia dược xem là nước giải khát Trên thế giới có một số loại bia nổi tiếng như Ale, Lager, Pilsener, Riêng sản phẩm trong nước thì đứng đầu vẫn là nhãn hiệu bia Sài Gòn, bia Hà Nội…

Theo thống kê của Bộ Kế hoạch - đầu tư, tính đến năm 2015 các doanh nghiệp trong nước đã sản xuất 4,6 tỷ lít bia các loại Song song với phát triển kinh tế thì ngành công nghiệp sản xuất bia cũng đang là mối quan tâm lớn trong vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt là nước thải Các loại nước thải này chứa hàm lượng lớn các chất lơ lửng, COD và BOD dễ gây ô nhiễm môi trường Vì vậy, các loại nước thải này cần phải xử lý trước khi

xả vào nguồn tiếp nhận

Nhà máy bia Việt Đức tại khu công nghệp Sài Đồng B – Hà Nội, với ngành nghề kinh doanh sản xuất nước giải khát lên men (bia) Hoạt động của Công ty đã góp phần vào sự phát triển kinh tế của địa phương Tuy nhiên, các hoạt động sản xuất của công ty không tránh khỏi những tác động đến môi trường xung quanh do việc phát sinh các chất thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là nước thải

Đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia tại nhà máy bia Việt Đức –

khu công nghiệp Sài Đồng B – phường Sài Đồng – Long Biên – Hà Nội, công suất 2500m 3 /ngày đêm”, được thực hiện nhằm giải quyết việc xử lý nước thải sản xuất trước

khi thải vào môi trường

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành bia nói chung và của nhà máy bia Việt Đức nói riêng

- Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất bia của nhà máy bia Việt Đức

- Từ đó, đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế của nhà máy

bia Việt Đức đạt tiêu chuẩn đầu ra, và tính toán chi tiết các công trình đơn vị

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Thu thập tài liệu tổng quan về ngành sản xuất bia

- Tìm hiểu về thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành bia, các phương pháp

xử lý nước thải nghành bia và một số công nghệ xử lý nước thải điển hình của ngành

bia hiện nay

- Thu thập một số thông tin về tình hình sản xuất, công nghệ sản xuất … của nhà máy

bia Việt Đức

- Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho nhà máy bia Việt Đức

Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đã đề xuất và dự toán kinh tế

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tổng hợp và nghiên cứu các tài liệu có liên quan nước thải nhà máy bia Việt Đức

- Đề xuất công nghệ xử lý nước thải khác nhau và tìm ra phương án tối ưu cho nhà máy NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN GỒM 4 CHƯƠNG

Chương 1: Tổng quan về ngành bia

Chương 2: Một số phương pháp xử lý nước thải ngành bia

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia Việt Đức

Chương 4: Tính toán kinh tế

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA

1.1 Tình hình phát triển ngành công nghiệp sản xuất bia

a Trên thế giới

Ngành bia thế giới nhìn chung đã bước vào giai đoạn trưởng thành và bão hòa, với CAGR 2011- 2015 vào khoảng -0,7% Cơ cấu tiêu thụ dịch chuyển từ các quốc gia phát triển với nền văn hóa bia lâu đời sang các quốc gia đang phát triển có ngành bia non trẻ Tính đến năm 2015, tỷ trọng tiêu thụ bia tại Châu Á chiếm 35% tổng sản lượng bia tiêu thụ trên toàn thế giới Lượng tiêu thụ bia tập trung tại các nước như Nga, Brazil, Ấn Độ, Trung Quốc… với động lực thúc đẩy tăng trưởng trong tiêu thụ là việc tự do hóa thương mại, thu nhập đầu người tăng và cơ cấu dân số có tỷ trọng người trong độ tuổi lao động cao Đi ngược lại với xu hướng giảm của ngành bia thế giới ngoài khu vực châu Á còn có Châu Phi, với lượng tiêu thụ tăng đều đặn qua các năm đi liền với bùng nổ dân số và tình hình kinh tế khu vực có sự tăng trưởng mạnh Trong giai đoạn 2015- 2020, Châu Phi được dự kiến là khu vực có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, khoảng 5,2%/năm Châu Á vẫn sẽ tiếp tục là thị trường tiêu thụ bia lớn nhất thế giới, với lượng tiêu thụ kỳ vọng tăng từ 63,3 tỷ lít lên 90 tỷ lít vào năm 2020

Ngành bia thế giới có thể được miêu tả bằng hai xu hướng là xu hướng hợp nhất bắt đầu từ thế kỷ 20th và xu hướng toàn cầu hóa từ cuối thế kỷ 20th Cụ thể, tính đến năm 2015, bốn hãng bia lớn nhất đã nắm giữ gần 50% thị phần toàn thế giới

Bia là loại hàng hóa có vòng đời sản phẩm ngắn, thời hạn sử dụng chỉ từ 3 tháng đến 1 năm Do vậy, cung cầu của ngành có đặc thù là thường đi cùng nhau, không có độ trễ, lượng tồn kho không đáng kể và cung dễ thay đổi theo cầu

Về đầu vào của ngành bia, nguyên vật liệu chủ yếu là các sản phẩm nông nghiệp (lúa mạch, hoa bia, ngũ cốc…) có sản lượng biến động mạnh phụ thuộc nhiều vào yếu tố thời tiết Chất lượng và chủng loại của các nguyên liệu này mang tính trọng yếu, quyết định đến hương vị và chất lượng của bia thành phẩm, mặc dù chi phí nguyên phụ liệu đầu vào chỉ chiếm chưa đến 30% chi phí sản xuất của ngành bia thế giới

Về tiêu thụ, Trung Quốc vẫn tiếp tục là quốc gia tiêu thụ bia nhiều nhất thế giới trong năm 2015 và Việt Nam ở vị trí thứ 9 Tuy nhiên mức tiêu thụ bình quân đầu người cao nhất vẫn thuộc về các quốc gia Tây Âu như Cộng hòa Séc, Đức, Áo… vào khoảng hơn 100 lít/người/năm

Xu hướng tiêu thụ sắp tới của ngành bia thế giới tập trung vào phân khúc bia cao cấp, trào lưu bia thủ công và xu hướng đa dạng trải nghiệm uống Cùng với đó là mối quan tâm của người tiêu dùng đối với sức khỏe ngày càng gia tăng sẽ thúc đẩy sự ra đời và phát triển của các sản phẩm bia ít (hoặc không cồn)

b Tại việt nam

Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự xuất hiện của Nhà máy bia Sài Gòn và Nhà máy bia Hà Nội, như vậy bia Việt Nam đã có lịch sử trên 120 năm Hiện nay

do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trung ương và địa phương quản lý, các nhà máy liên doanh với các hãng bia nước ngoài Công nghiệp sản xuất bia phát triển kéo theo sự phát triển các ngành sản xuất khác như: Vỏ lon nhôm, két nhựa, vỏ chai thủy tinh, các loại nút chai và bao bì khác

Từ chỗ chỉ có 2 nhà máy bia Hà Nội và Sài Gòn, đến nay, ngành bia Việt Nam đã phát triển với 129 cơ sở sản xuất bia nằm trên 43 tỉnh, thành phố với sản lượng sản xuất trong năm 2015 đạt 4,6 tỷ lít

Sản lượng sản xuất bia tại Việt Nam tăng trưởng đều đặn qua các năm trong giai đoạn 1996-2015 Điều này là do thói quen tiêu thụ bia ngày càng phát triển và được ưa chuộng tại Việt Nam Thêm vào đó, các doanh nghiệp sản xuất trong nước cũng tích cực đầu tư xây dựng thêm nhà máy, liên tục nâng công suất toàn ngành Tính đến năm 2015, theo thống

kê của Kirin Holdings, tổng sản lượng bia sản xuất tại Việt Nam là 4,6 tỷ lít, trở thành quốc gia sản xuất bia lớn thứ 8 thế giới và thứ 3 châu Á, chỉ sau Trung Quốc và Nhật Bản

Về tiêu thụ, trong năm 2015, người Việt Nam tiêu thụ 3,8 tỷ lít bia, đạt mức tiêu thụ cao nhất Đông Nam Á, đứng thứ 3 Châu Á và thứ 11 toàn thế giới Với tiềm năng lớn như

vậy, việc các tập đoàn bia ngoại gia nhập vào thị trường bia Việt Nam là một điều tất yếu Điển hình là tập đoàn bia Heineken đầu tư vào ngành bia Việt Nam từ năm 1991 với việc thành lập Công ty TNHH Nhà máy Bia Việt Nam Theo sau đó là hàng loạt các tập đoàn lớn trên thế giới như Carlsberg (sở hữu 100% Công ty Bia Huế và 17% tại Habeco), Sapporo với nhà máy bia tại Long An đi vào hoạt động từ 2011 với công suất tối đa 150 triệu lít/năm hay AB-Inbev với nhà máy tại Bình Dương khánh thành năm 2015 với công suất 100 triệu lít/năm

1.2 Quy trình công nghệ tổng quát của ngành sản xuất Bia

 Đặc tính nguyên liệu

Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt Đại Mạch, hoa houblon và nước

Để tiết kiệm nguồn malt Đại Mạch hoặc để sản xuất một vài loại bia thích hợp, với thị hiếu của người tiêu dùng bên cạnh Đại Mạch, người ta còn dùng thêm các nguyên liệu phụ như

bột mì, gạo, bột ngô, thậm chí cả bột đậu tương đã tách béo

1.2.1 Nước

Đối với bia, nước là một nguyên liệu không thể thay thế được Thành phần hóa học của nước ảnh hưởng đến đặc điểm, tính chất sau cùng của bia do nó tác động trong suốt các quá trình chế biến của công nghệ sản xuất bia

Trên dây chuyền công nghệ chính, nước được dùng trong quá trình nấu, pha loãng dung dịch đường để lên men, như vậy nước trở thành thành phần chính của sản phẩm Ngoài ra, nước còn được dùng ở những quá trình khác như làm lạnh, làm nóng, rửa dụng cụ, thiết bị,

vệ sinh khu vực sản xuất

 Protêin

Sản phẩm thủy phân của protêin được chia ra làm nhiều nhóm khác nhau và giữ một vai trò hết sức quan trọng trong sản xuất malt và bia Những nhóm kém phức tạp sẽ là chất dinh dưỡng cho nấm men trong quá trình lên men, nhưng nếu trong bia sẽ là dinh dưỡng cho các vi sinh vật làm hỏng bia trong quá trình bảo quản

Bảng 1.1 Các chỉ số chất lượng của Malt vàng

Khối lượng hectolit, kg

Khối lượng 1000 hạt không lựa chọn,g

Độ dài lá mầm, % số hạt có chiều dài 2/3-3/4 hạt

Số hạt trắng đục, %

Hàm ẩm, %

Thời gian đường hóa, phút

Cường độ màu, ml 0,1NI2 / 100ml dịch đường

Lượng chất chiết hòa tan, % theo chất khô

Hiệu số chiết ly (nghiền mịn, nghiền thô)

Hàm lượng đường maltoza, % theo chất chiết

Nguồn PGS.TS HOÀNG ĐÌNH HÒA, Công nghệ sản xuất Malt và bia, 2000

1.2.3 Chủng nấm men

Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men bia chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm Quá trình chuyển hóa này lại gắn liền với sự tham gia của hệ ezyme trong tế bào nấm men, do đó việc phải nuôi cấy nấm men để tạo điều kiện cho sự hình thành và hoạt động của hệ ezyme là một khâu kỹ thuật rất quan trọng không thể tiến hành một cách tùy tiện

Nấm men được sử dụng cho sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống Saccaromyces

1.3 Quy trình công nghệ sản xuất bia

Quá trình sản xuất bia gồm 3 giai đoạn chính sau:

 Nấu và đường hóa

 Lên men chính, lên men phụ và tàng trữ

 Lọc bia và chiết bia

Chúng ta có thể mô tả công đoạn sản xuất bia theo sơ đồ sau :

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất Bia

Chuẩn bị nguyên liệu Nấu – đường hóa

Lọc dịch đường

Nấu hoa

Tách bã Làm lạnh

Lên men chính, phụ

Lọc bia Bão hòa CO2

Chiết chai, lon

Mal

t

Gạo

Hơi nước Enzi

m

Bã malt Hoa

Hơi nước

Bã malt Glicol hay nước

Bã men

Sục khí Men

Hoạt hóa và

Bia hơi Rửa chai

1.3.1 Dây chuyền công nghệ khâu nấu và đường hóa

 Nghiền nguyên liệu

Mục đích của quá trình nghiền là nhằm tạo ra những điều kiện thuận lợi cho sự tiến triển của các biến đổi lý sinh hóa trong quá trình đường hóa, nhằm làm thế nào thu được lượng chất hòa tan lớn nhất Thiết lập được một điều kiện thích hợp về mối liên hệ giữa nước và các thành phần của bột malt là một điều kiện rất quan trọng, có như vậy mới giúp cho quá trình lên men xảy ra tốt và quá trình hình thành các chất hòa tan hiệu quả nhất

 Trộn nguyên liệu với nước

Quá trình đường hóa được bắt đầu bằng việc pha trộn bột malt, gạo với nước Nhằm tránh cho bột malt, gạo bị vón cục gây trở ngại cho việc thủy phân tinh bột, người ta sử dụng một thiết bị pha dựa theo nguyên lý Ventury hoặc bằng cơ học gồm một vít xoắn đánh tơi bột trong nước, phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật nấu hoặc pha loãng, thường người ta áp dụng là: 3,5 - 4 lít nước cho 1kg gạo và 3 - 3,5 lít nước cho 1kg malt

 Nấu và đường hóa nguyên liệu

Mục đích là nhằm chuyển về dạng hòa tan tất cả các chất có phân tử lượng cao nằm dưới dạng không hoà tan trong bột malt Chúng sẽ cùng với những chất hòa tan có sẵn tạo thành chất chiết chung

Quá trình thủy phân các chất hữu cơ phức tạp trên là kết quả của sự tác dụng của hệ thống enzyme có sẵn trong malt

 Thủy phân tinh bột

Thành phần quan trọng nhất của bia là cồn được sinh ra trong quá trình lên men từ dịch đường Vì vậy sự thủy phân tinh bột thành maltose rất quan trọng Thêm vào đó các sản phẩm trung gian không lên men được như dextrine cũng được hình thành

Sự thủy phân tinh bột được tiến hành thành 3 giai đoạn không thay đổi nhưng hòa lẫn với nhau như sau:

 Hồ hóa  dịch hóa  đường hóa

 Hồ hóa: do tinh bột không hòa tan trong nước, nên cần gia nhiệt để các hạt tinh bột bị

nén và vỡ ra, tạo thành một dung dịch nhớt

 Dịch hóa: Dịch hóa có nghĩa là giảm độ nhớt trong dung dịch tinh bột đã hồ hóa bởi 

- amylase Dưới tác dụng của  - amylase, các chuỗi dài amylo và amylopectin sẽ nhanh chóng cắt đứt thành những chuỗi nhỏ hơn, vì thế nên độ nhớt trong mẻ nấu giảm rất nhanh

 Đường hóa:  - amylase tuần tự phân cắt các chuỗi của amylo và amylopectin thành dextrin có từ 7 -12 gốc glucose còn lại,  - amylase tách 2 gốc từ đuôi còn lại của  - amylase đã cắt để hình thành các chuỗi nhỏ hơn, các loại đường khác nhau như maltotriose và glucose có độ dài các chuỗi khác nhau cũng được hình thành

 Lọc dịch đường và rửa bã

Cháo malt sau khi đường hóa xong gồm 2 phần: phần đặc và phần loãng Phần đặc bao gồm tất cả những phần tử nhỏ không hòa tan của bột malt Phần loãng thì dung dịch nước chứa tất cả chất hòa tan trong mẻ nấu gọi là “dịch đường”

Mục đích của quá trình lọc là nhằm phân tách phần loãng riêng ra khỏi phần đặc Đặc trưng của cháo malt là trong đó có rất nhiều phần tử rắn Trong quá trình lọc, những phần

tử rắn này sẽ tạo thành một lớp nguyên liệu lọc phụ Điều này có ý nghĩa khá lớn trong khi lọc

 Đun sôi dịch đường cùng với hoa houblon

Mục đích của quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon là nhằm ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm, vị đắng đặc trưng của hoa houblon

Bước 2:

Làm giảm nhanh nhiệt độ xuống tương ứng với nhiệt độ lên men (khoảng 7-100C) Đến giai đoạn này, số cặn còn lại tuy không nhiều nhưng đó là những cặn rất nhỏ, đường kính của chúng thường không quá 0,5m và lởn vởn trong dung dịch ở dạng huyền phù, rất khó lắng, thậm chí không lắng Phải loại bỏ các kết tủa này bằng ly tâm hoặc có khi sử dụng bột trợ lọc điatomit sau đó mới đưa nước nha vào thùng lên men

1.3.2 Lên men dịch đường

Sản xuất bia thuộc lĩnh vực lên men cổ điển (như lên men rượu, một số axit hữu cơ, một số dung môi hữu cơ…) Đó là một quá trình hóa sinh, vi sinh tương đối đơn giản so với các ngành lên men thuộc lĩnh vực lên men hiện đại như sinh tổng hợp các axit amin, các enzym…

Trong sản xuất bia, quá trình lên men có hai dạng: lên men nổi và lên men chìm Hai dạng lên men này khác nhau chủ yếu ở chỗ sử dụng hai loại nấm men khác nhau Nấm men chìm thì lên men chính ở 6-90C, còn nấm men nổi thường có nhiệt độ lên men chính cao hơn Tại nhà máy áp dụng phương pháp lên men chìm

Các giai đoạn lên men

 Giai đoạn bắt đầu

Xuất hiện bọt trắng mịn và bám vào thành thùng và từ từ phủ kín bề mặt bia non Bọt này được xuất hiện từ 8 đến 16 giờ sau khi cấy men Nếu thời gian này bị kéo dài hơn thì nên bổ sung nấm men hoặc tăng nhiệt độ lên men, thông thường nhiệt độ lên men của nấm men bắt đầu từ 6-70

Nếu các biện pháp trên không hiệu quả thì cần kiểm tra lại hàm lượng O2, và hàm lượng O2 thông thường  6mg/l

 Giai đoạn tiếp theo gọi là giai đoạn “Krausen collapsing”

Mức độ lên men ít mạnh mẽ hơn, lớp bọt dần dần bị xẹp xuống và cuối cùng tạo nên một lớp bao phủ màu nâu có vị đắng là do sự oxy hóa của nhựa hoa houblon và tannin

 Giai đoạn cuối cùng gọi là “collapsed foam”

Do tốc độ lên men tiếp tục giảm, bọt tiếp tục vỡ ra và cuối cùng chỉ còn một lớp bọt màu nâu xốp bẩn, lớp bọt này cần loại bỏ trước khi chuyển bia để khỏi làm bẩn nấm men thu hồi

1.3.3 Giai đoạn lọc bia

Sau khi lên men và hoàn tất quá trình làm chín bia có đầy đủ các thành phần hóa học, cũng như hương vị đặc trưng riêng biệt của từng loại bia nhưng bia vẫn còn mờ đục nên cần phải lọc để trở nên trong suốt và óng ánh

 Lọc bia dựa trên cơ sở của 2 quá trình:

Quá trình cơ học: nhằm giữ lại các phần tử rắn có kích thước to hơn các lỗ hoặc khe của

lưới lọc

Quá trình hấp thu: đối với các phần tử có kích thước rất bé như các chất keo hòa tan dưới

dạng phân tử, các nấm men và vi sinh vật… Ngoài các chất gây đục bia, quá trình hấp thu cũng làm giảm bớt một phần các chất protein, chất nhựa houblon, chất màu, cồn bậc cao và ester…Vì vậy bia được trong chính là nhờ quá trình này

Bia đã lọc được đưa vào tank chứa có áp lực, thời gian chứa từ 2-3 ngày ở nhiệt độ từ 0-20C Tank chứa bia trong thực chất là tank chứa trung gian máy lọc và máy chiết, nó được trang bị các phụ kiện an toàn áp lực và đảm bảo các yêu cầu như:

+ Đảm bảo vệ sinh hoàn toàn sạch bởi hệ thống lọc

+ Quá trình vệ sinh phải được kiểm tra cẩn thận

+ Bề mặt bên trong phải nhẵn, láng

+ Tank phải có hệ thống dằn áp lực CO2 và đảm bảo không rò rỉ gió vào + Phải có hệ thống kiểm tra nhiệt độ tự động

1.4 Nguồn nước thải phát sinh của nhà máy

Bia chứa chủ yếu là nước (>90%), còn lại là cồn (3 – 6%), CO2 và các hóa chất hòa tan khác Vì vậy sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòi hỏi tiêu tốn rất nhiều nước do đó sẽ thải ra môi trường một lượng rất lớn nước thải Nước thải của nhà máy bia thường gồm những loại sau:

 Nước làm nguội, nước ngưng tụ Loại nước này không thuộc loại nước gây ô nhiễm nên

có thể xử lý sơ bộ và tái sử dụng lại

 Nước vệ sinh thiết bị như rửa thùng nấu, rửa bể chứa, rửa sàn nhà sản xuất Loại nước này chứa nhiều chất hữu cơ, cần phải được tiến hành xử lý để làm sạch môi trường và tái sử dụng lại

 Nước vệ sinh và các thiết bị lên men, thùng chứa đường ống, sàn nhà lên men Loại nước thải này chứa nhiều xác nấm men, xác nấm men rất dễ tự phân hủy, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng Loại nước này cần có biện pháp xử lý đặc biệt giảm nguy

cơ ô nhiễm

 Nước rửa chai đựng bia Loại nước thải này cũng gây ô nhiễm nghiêm trọng, nước này không chỉ chứa các chất hữu cơ mà còn chứa rất nhiều các hợp chất màu từ mực in nhãn, kim loại ( đặc biệt là Zn và Cu)

1.5 Tổng quan về nhà máy bia Việt Đức

1.5.1 Giới thiệu tổng quan công ty

Tên công ty: Nhà máy Bia Việt Đức

Địa chỉ: Khu Công Nghiệp Sài Đồng B, P Sài Đồng, Q Long Biên, Hà Nội

Nhà máy bia Việt Đức nằm trong khu công nghiệp Sài Đồng B, P Sài Đồng, Q Long Biên,

Hà Nội Mặt tiền phía Bắc khu đất giáp đường giao thông nội bộ của khu công nghiệp

Cơ sở hạ tầng như cấp thoát nước, giao thông, cung cấp điện và thông tin liên lạc rất đầy

đủ Công ty nằm trong vùng khu công nghiệp, cũng tương đối gần các trung tâm đô thị lớn nên thuận lợi cho việc vận chuyển và tiêu thụ sản phẩm Đồng thời công ty nằm trong khu vực có nguồn nhân lực dồi dào thuận lợi cho việc tuyển chọn lao động

1.5.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia của nhà máy

a Các loại nguyên liệu và hóa chất sử dụng

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt, gạo và nước Ngoài ra, công ty còn sử dụng một số phụ liệu khác gồm men bia, hoa houblon và các phụ gia tạo hương vị đặc trưng

Bảng 1.2: Nhu cầu sử dụng nguyên liệu hàng năm của nhà máy

3 Hoa Houblon (dạng viên và cô đặc) Tấn/năm 21

Nước thải Nước thải

Thanh trùng

Chiết chai

Nhập kho thành phẩm Dán nhãn Lọc hèm

 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Dây chuyền sản xuất bia của công ty là một dây chuyền khép kín và có thể chia làm 3 giai đoạn như sau: giai đoạn nấu, giai đoạn len men, giai đoạn chiết

 Giai đoạn nấu

Nguyên liệu (Malt, gạo) được vận chuyển về và chứa trong các kho của công ty, tại đây nguyên liệu được bảo quản cẩn thận sau đó đưa vào các bồn của phân xưởng nấu – đường hóa

Trong giai đoạn này Malt, gạo được xay còn nguyên vỏ và nghiền nát được đưa vào trong nồi để nấu (nồi đường hóa) Sau khi nguyên liệu được nấu một thời gian nhất định sẽ

tự động lọc bã kỹ và cho ra dịch đường Đường này sẽ được chuyển đến bộ phận lên men

 Giai đoạn lên men và lọc

Tại đây bộ phân lên men tiếp nhận dịch đường của bộ phận nấu trộn chung với hoa Houblo và mộ số phụ gia khác để lên men, sau khi trải qua hai quá trình lên men chính và lên men phụ Quá trình lên men chính sẽ tạo ra bia bán thành phẩm (bia chưa lọc) Bia chưa lọc này sẽ được trải qua quá trình lọc để lọc các tạp chất đồng thời làm trong nước bia và chuyển đến phân xưởng chiết

 Giai đoạn chiết

Tại đầu Keg inox 30 lít sẽ được súc, hấp, làm lạnh nhằm tiệt trùng vi khuẩn, làm khô ráo sau đó chiết bia và đóng nút, rồi được chuyển đến các kho có trang bị hệ thống làm lạnh

và các thiệt bị khác để đảm bảo bia tươi sản xuất ra

CHƯƠNG 2:

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT BIA

2.1 Đặc trưng nước thải ngành sản xuất bia

 Thành phần, tính chất của nước thải sản xuất bia

Đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia là chứa hàm lượng chất hữu cơ cao ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu là hydratcacbon, protein và axit hữu cơ

 Hàm lượng BOD (nhu cầu oxy hóa sinh hóa)

Hàm lượn BOD trong nước thải nhà máy bia tương đối cao doa động trong khoảng 310

÷ 1400 mg/l BOD cao là do bã nấu, bã hèm, men, hèm lỗng, bia dư rị rỉ vào nước thải

Do hàm lượng BOD dẫn đến xuất hiện quá trình phân hủy kị khí các sản phẩm của quá trình này làm cho nước bị biến đổi thành màu đen, bốc mùi hôi thối gây khó chịu và kèm theo các khí độc như: aldehyt, H2S, NH3, CH4…

Gây ảnh hưởng tới quần thể sinh vật thủy sinh vùng xung quanh của cống và khu vực tiếp nhận

 Nồng độ pH

Có dao động lớn do:

+ Tại phân xưởng men: pH = 0,5 Axit mạnh

+ Tại phân xưởng rửa chai: pH = 8,5 ÷ 10 Có tính kiềm

Nước thải khi chảy ra môi trường ngoài, pH sẽ thay đổi, điều này phụ thuộc vào: độ pha loãng, thành phần và sinh khối của sinh vật thủy sinh

 Hàm lượng oxy hòa tan (DO)

DO của nhà máy bia thường thấp, do trong nước thải chứa nhiều các hợp chất hữu

cơ dễ bị phân hủy

DO dao động trong khoảng: 0 ÷ 1,7 mg/l

Tại phân xưởng men DO trong khoảng: 0 ÷ 0,5 mg/l

Tại cống chung: DO = 1,4 ÷ 1,7 mg/l

Ảnh hưởng:

+ Giảm DO cũng đồng nghĩa với việc môi trường nước đã bị ô nhiễm do chủ yếu là chất hữu cơ

+ DO thấp kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật, sinh vật thủy sinh

+ Ảnh hưởng tới quá trình thủy phân chất hữu cơ

+ Ngoài ra, con người cũng sẽ gặp phải nguy hiểm khi sử dụng nguồn nước trên phục

vụ cho nhu cầu ăn uống

+ Làm dày thêm lớp bùn lắng đọng ở đáy

+ Chất rắn lơ lửng là tác nhân gây tắc nghẽn cống thoát nước

 Tính chất của nước thải

Tuy nhiên ở mỗi nhà máy bia thì lượng nước cấp và lượng nước thải rất khác nhau Sự khác nhau này nhìn chung phụ thuộc chủ yếu vào quy trình công nghệ và trình độ quản lý của từng nhà máy Mặt khác, mức độ ô nhiễm ở các loại nước thải của những nhà máy bia

cũng khác nhau, ta có thể ước tính trung bình cho các thông số trên như sau:

Bảng 2.1: Tính chất đặc trưng của nước thải ngành sản xuất Bia

(Nguồn: PGS.TS Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải, NXB Giáo dục

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải ngành sản xuất bia

2.2.1 phương pháp cơ học

Là phương pháp dùng để loại bỏ Các vật chất có kích thước lớn như cành cây, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ rách, cát, sỏi và cả những giọt dầu, mỡ Ngoài ra, vật chất còn nằm ở dạng lơ lửng hoặc ở dạng huyền phù

Tuỳ theo kích thước và tính chất đặc trưng của từng loại vật chất mà người ta đưa ra những phương pháp thích hợp để loại chúng ra khỏi môi trường nước Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước lớn và tỷ trọng lớn trong nước được gọi chung là phương pháp cơ học

Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà tan có

trong nước thải và giảm 20% BOD Các công trình trong xử lý cơ học bao gồm

 Thiết bị tách rác thô: (Song chắn rác, lưới chắn rác, lưới lọc, sàng,…), Nhằm giữ lại

các vật rắn thơ như: mảnh thủy tinh vỡ, chai lọ, nhãn giấy, nút bấc,…

 Thiết bị lọc rác tinh: Thiết bị lọc rác tinh thường được đặt sau thiết bị tách rác thô, có

chức năng loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn như : bã hèm, con men…

b Bể lắng 1

Bể lắng I có nhiệm vụ tách các hạt lơ lửng trên nguyên tắc trọng lực Cặn lắng của bể lắng

I là loại cặn có trọng lượng thay đổi, có khả năng kết dính và keo tụ với nhau Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ 90 – 95% lượng cặn trong nước thải Vì cậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải và thường được bố trí xử lý ban đầu hay sau xử lý sinh học Căn cứ theo chiều nước chảy, người ta phân biệt các dạng bể lắng sâu:

 Bể lắng ngang: Nước chuyển động theo phương ngang vào bể có vận tốc không lớn hơn 0.01m/s và thời gian lưu nước từ 1,2h – 2,5h Bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật

 Bể lắng đứng: nước chảy vào bể theo phương thẳng đứng từ dưới đáy bể lên Bể lắng đứng thường có mặt bằng hình tròn

 Bể lắng radien: nước chảy vào bể theo hướng trung tâm ra qua thành bể hay có ngược lại

2.2.2 Phương pháp hóa lý

Là phương pháp dùng các phẩm hoá học, cơ chế vật lý để loại bỏ cặn hoà tan, cặn lơ lửng , kim loại nặng và góp phần làm giảm COD, BOD5 trong nước thải Các phương pháp hóa học là chất oxi hóa bậc cao như H2O2, Ozone, Cl2; phương pháp trung hòa, đông keo

được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học, phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về giá trị thích hợp (pH = 6 – 9 )

Nước thải nhà máy bia có khoảng pH dao động rất lớn (từ 5 – 12 ), vì thế muốn trung hòa ta phải sử dụng các dung dịch axit, kiềm Các chất hóa học thường dùng được trình bày theo bảng

Bảng 2.2: Các hóa chất thường dùng để điều chỉnh pH

Vơi tơi dolômit {(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4} 0.677

(* lượng chất 1mg/l để trung hịa 1mg/l axit hoặc kiềm tính theo mgCaCO3/l)

Loại bể này có thể có hoặc không có thiết bị khuấy trộn tùy thuộc tính chất của từng loại nước thải khác nhau Thiết bị khuấy trộn làm nhiệm vụ hòa trộn để cân bằng nồng độ các chất bẩn cho tòan bộ thể tích nước thải có trong bể và ngăn ngừa cặn lắng trong bể, pha lỗng nồng độ các chất độc hại nếu có

b Bể khử trùng

Thường là bể cuối cùng trong sơ đồ hệ thống xử lý nước thải

Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải

Khử trùng có nhiều phương pháp:

+ Clo hóa (rộng rãi nhất): Clo cho vào nước dưới dạng hơi hoặc clorua vôi Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 đối với nước thải sau xử lý sinh học không hoàn toàn, 3 g/m3 sau xử lý sinh học không hoàn toàn Thời gian tiếp

xúc giữa chúng là 30 phút trước khi xả nước thải ra nguồn tiếp nhận

+ Dùng tia tử ngoại

+ Điện phân muối ăn

+ Ôzôn hóa: phương pháp này bắt đầu được áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải Ôzôn tác động mạnh mẽ vào chất hữu cơ Sau quá trình Ôzôn hóa, số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đạt tới 99,8% Ngoài việc khử trùng ôzon còn ôxy hóa các hợp chất Nitơ, Photpho là các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải, góp phần chống hiện tượng phú dưỡng hóa trong nguồn nước

2.2.3 Phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất vô

cơ, các chất khí đơn giản và nước

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp kị khí và hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối

ưu cho quá trình ôxy sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn xử lý sinh học tự nhiên

a Phương pháp hiếu khí

Quá trình phân hủy hiếu khí dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí Vi sinh vật sau khi tiếp xúc với nước thải có chứa các chất hữu cơ thì chúng sẽ phát triển dần dần (tăng sinh khối) Tốc độ phát triển của chúng tỷ lệ nghịch với nồng độ ôxy hòa tan trong nước Nếu chất hữu cơ có quá nhiều, nguồn ôxy không đủ sẽ tạo ra môi trường kị khí Như vậy trong quá trình phân hủy hiếu khí thì tốc độ trao đổi của vi sinh vật phải luôn thấp hơn

tốc độ hòa tan của ôxy trong nước Thực vật phù du và các sinh vật tự dưỡng khác sử dụng CO2 và khoáng chất để tổng hợp chất hữu cơ làm tăng sinh khối và làm giàu ôxy trong nước

thải

Trong hoạt động sống của vi sinh vật, thực vật phù du và động vật nguyên sinh… làm tiêu hao chất dinh dưỡng, chất khóang và cả kim loại độc hại Quá trình phân hủy chất hữu

cơ trong hồ sinh học dựa trên quan hệ cộng sinh của vi sinh vật

Trong hồ sinh học được chia làm 3 phần: phần hiếu khí là phần tiếp giáp với mặt thoáng xuống sâu vài chục centimet, phần tiếp theo là phần kị khí tùy nghi và phần cuối cùng là khu vực kị khí

Ở phần hiếu khí, ôxy luôn có khuynh hướng khuếch tán vào nước, dưới tác dụng của gió góp phần làm tăng khả năng hòa trộn ôxy vào nước Ở vùng này vào ban ngày, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, tảo và các vi sinh vật tự dưỡng sử dụng CO2 và các chất vơ cơ khác tổng hợp vật chất cho tế bào phục vụ cho quá trình sinh trưởng, đồng thời thải ôxy vào nước Các vi sinh vật hiếu khí đặc biệt là vi khuẩn hiếu khí, chúng sẽ sử dụng ôxy này

để phân giải chất hữu cơ có trong nước thải

Các vi sinh vật Pseudomonas Denitrificans, Baccillus licheniforms,…sẽ khử nitrat thành N2 và thải vào không khí Điều kiện chung cho vi khuẩn nitrat hóa pH= 5.5 ÷ 9 nhưng tốt nhất là 7.5 Khi pH < 7 thì vi khuẩn phát triển chậm, ôxy hòa tan cần là 0.5mg/l, nhiệt

Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải gồm 3 giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1 : ơxy hĩa chất hữu cơ

CxHyOz + O2 CO2 + H2O + ∆H

- Giai đoạn 2: Tổng hợp xây dựng tế bào

CxHyOz + O2 tế bào VSV + CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H

- Giai đoạn 3: ơxy hĩa chất liệu tế bào

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH2 ± ∆H’

 Các cơng nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí

 Bể Aeroten thơng thường

Địi hỏi phải ở chế độ dạng chảy nút (plug – flow) khi đĩ chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng Trong bể này nước thải cĩ thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hồn đưa vào đầu bể Ở chế độ dạng chảy nút, bơng bùn cĩ đặc tính tốt hơn, dễ lắng Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể Quá trình phân hủy nội bào xảy ra ở cuối

sau xử lý

 Bể Aeroten mở rộng: Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đĩ tốc độ sinh trưởng thấp, sản

lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác (20 – 30 ngày) Hàm lượng bùn thích hợp trong khoảng 3000 – 6000 mg/l

 Bể Aeroten khuấy trộn hồn tồn

Bể này thường cĩ dạng trịn hoặc vuơng, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu ơxy đồng nhất trong tồn bộ thể tích bể Địi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp Thiết bị sục khí cơ khí (motor và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng Bể này cĩ ưu điểm chịu được quá tải rất tốt

Hình 2.2: Bể Aeroten khuấy trộn hồn tồn

 Ưu, nhược điểm của phương pháp

 Ưu điểm:

+ Giảm thiểu tối đa mùi hơi

+ Hiệu quả xử lý chất thải và nước thải cao

+ Loại bỏ phốtpho sinh học

+ Loại bỏ các chất hữu cơ

+ Loại bỏ rất nhiều mầm bệnh chứa trong nước thải nơng nghiệp

Bùn tuần hoàn Máy thổi khí

+ Nhu cầu oxy sinh hóa lớn (BOD) loại bỏ ô nhiễm cung cấp một dòng nước chất lượng tốt

 Nhược điểm:

+ Giảm thiểu tối đa mùi hôi

+ Hiệu quả xử lý chất thải và nước thải cao

+ Loại bỏ phốt pho sinh học

+ Loại bỏ các chất hữu cơ

+ Loại bỏ rất nhiều mầm bệnh chứa trong nước thải nông nghiệp

+ Lượng bùn được ổn định

+ Có khả năng loại bỏ khoảng 97% chất rắn lơ lửng

+ Nhu cầu oxy sinh hóa lớn (BOD) loại bỏ ô nhiễm cung cấp một dòng nước chất lượng tốt

 Cấu tạo bể UASB

Xử lý nước thải UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v < 1m/h) Cấu tạo của bể UASB

thông thường bao gồm: hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và hệ thống tách pha

 Nguyên tắc hoạt động

UASB được thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp Nồng độ COD đầu vào được giới hạn ở mức min là 100mg/l, nếu

SS>3000mg/l không thích hợp để xử lý bằng UASB

Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kị khí, tại đây sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi tầng

vi sinh này Hệ thống tách pha phía trên bê làm nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng và khí, qua đó thì các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử

lý sẽ theo máng lắng chảy qua công trình xử lý tiếp theo

Hiệu suất của bể UASB bị phụ thuộc vào các yếu tố như: nhiệt độ, pH, các chất độc hại trong nước thải Với nước thải nhà máy bia, quá trình lên men acid xảy ra nhanh chóng

vì vậy vào bể UASB chỉ thực hiện công việc lên men methane, mà điều kiện để quá trình xảy ra tốt nhất là pH > 6 (tốt nhất là 7,5)

 Ưu, nhược điểm

Ưu điểm

- Ít tiêu tốn năng lượng vận hành

- Lượng bùn sinh ra không nhiều → giảm chi phí xử lý bùn

- Xử lý nước thải có hàm lượng chất hửu cơ cao lên tới 50.000mg/l

- Tạo Biogas 60-70% khí CH4, khí Biogas có nhiệt trị lớn, năng lượng sạch có thể

- Nhạy cảm với các yếu tố nhiệt độ, pH, các chất độc

- Khởi động lâu, nuôi cấy bùn yếm khí khó và thời gian thích nghi lâu (3-6 tháng)

- Hiệu quả xử lí không ổn định vì đây là quá trinh sinh học xảy ra tự nhiên nên chúng

ta không thể can thiệp sâu vào hệ thống

- Lượng khí sinh ra không ổn định

- Diện tích xây dựng mặt bằng tương đối lớn

- Dễ mất ổn định

c Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học

 Ảnh hưởng của pH đến quá trình xử lý nước thải: Đối với từng nhóm, từng lồi vi

sinh vật, có một khoảng pH tối ưu; VD: Trong xử lý kị khí sinh mêtan thì có 2 nhóm

vi sinh vật thực hiện

+ Nhóm vi sinh vật thực hiện quá trình axit hóa làm cho giá trị pH môi trường giảm

đi Khi pH xuống thấp thì quá trình axit hóa chậm lại

+ Nhóm thứ hai thực hiện quá trình mêtan hóa phát triển tốt ở giá trị pH gần trung tính hoặc trung tính

+ pH là yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu suất của quá trình xử lý nước thải

o pH = 7, hiệu suất xử lý đạt giá trị cao nhất (88.3%)

o pH = 6, hiệu suất xử lý thấp nhất + Ở pH kiềm tính, vi sinh vật ít chịu ảnh hưởng hơn so với pH axit

+ Ở pH axit, vi sinh vật hoạt động kém hiệu quả, do các vi sinh vật sinh axit bị ức chế mạnh hơn trong mơi trường axit so với trong môi trường kiềm và ở giá trị kiềm nhẹ, nhiễm vi khuẩn sinh mêtan cũng ít bị ảnh hưởng hơn so với ở giá trị

pH axit

 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình xử lý nước thải

Xử lý nước thải trong điều kiện kị khí do quần thể vi sinh vật hoạt động, mỗi chủng loại vi sinh vật sẽ sinh trưởng và phát triển tốt ở miền nhiệt độ thích hợp Nhiệt độ tối ưu cho quần thể vi sinh vật sinh mêtan là 35 - 550C; dưới 100C, các chủng này hoạt động rất kém

+ Việc điều chỉnh chính xác nhiệt độ là rất khó khăn

+ Vào mùa hè với nhiệt độ cao, các vi sinh vật hoạt động mạnh do đó quá trình xử

lý cũng tốt hơn

+ Vào mùa đông, nhiệt độ giảm xuống thấp, các vi sinh vật bị ức chế hoạt động,

do đó hiệu suất xử lý thấp

Như vậy, trong hệ thống xử lý nước thải cơng suất lớn, có thể tận dụng khí mêtan để gia nhiệt dạng nước thải đầu vào, làm tăng nhiệt độ môi trường vào mùa đông, hiệu quả xử lý của hệ thống sẽ tốt hơn

 Ảnh hưởng của tải trọng chất hữu cơ đến quá trình xử lý nước thải

+ Khi hàm lượng chất hữu cơ tăng cao thì hiệu suất xử lý cũng tăng theo

+ Đối với nước thải có độ ô nhiễm COD khoảng 5000 – 7000 mg/l thì hiệu suất xử lý đạt gần 90%, và hiệu suất xử lý giảm dần khi COD đầu vào giảm dần

 Ảnh hưởng của thời gian lưu thủy lực đến quá trình xử lý nước thải

+ Thời gian lưu thủy lực là yếu tố quyết định hiệu suất của hệ thống

+ Nếu thời gian lưu thủy lực ngắn, hiệu suất sẽ thấp và ngược lại

+ Nếu kéo dài quá thời gian xử lý thì chi phí đầu tư ban đầu của hệ thống sẽ lớn

+ Trong ngành Bia thường phải sử dụng một số hóa chất (NaOH, Cloramin B, Javen ) để

vô trùng các dụng cụ, nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm Đối với các hệ thống xử

lý nước thải bằng phương pháp sinh học, các chất sát trùng gây ảnh hưởng không tốt đến hoạt động của vi sinh vật vì thế làm giảm hiệu suất xử lý của hệ thống

2.3 Đề xuất hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia Việt Đức

2.3.1 Đặc tính nước thải nhà máy bia Việt Đức

Bảng 2.3: kết quả quan trắc nước thải nhà máy bia Việt Đức so với giá trị C QCVN

Giá trị C QCVN 24:2009/BTNMT

(Kết quả quan trắc ngày 20/5/2018, tại cống thải nhà máy bia Việt Đức)

So sánh kết quả phân tích nước thải của nhà máy Bia Việt Đức so với cột A - QCVN 24:2009/BTNMT cho thấy các chỉ tiêu (BOD, COD, tổng P và Colifom,…) vượt tiêu chuẩn cho phép, cụ thể: BOD vượt 25,6 lần; COD vượt gần 25,6 lần; tổng P vượt 3,75 lần; tổng Nito vượt 2,7 lần và ColiForm vượt 3.3 lần Với đặc trưng là ô nhiễm nguồn chất hữu cơ cao thì phương pháp xử lý thích hợp là phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Nước thải sau khi xử lý cần phải đạt tiêu chuẩn loại B (xả vào nguồn nước không sử dụng cho mục đích sinh hoạt) theo QCVN 24: 2009/BTNMT (quy chuẩn kĩ thuật quốc gia

về nước thải công nghiệp)

2.3.2 Đề xuất hệ thống xử lý

Do có hàm lượng chất hữu cơ cao, cặn lơ lửng lớn, nước thải nhà máy bia Việt Đức cần được xử lý trước khi xả thải ra môi trường, tỉ lệ BOD5/COD khoảng 0,6 thích hợp cho quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học Chúng ta dùng công nghệ kị khí để xử lý một lượng

lớn chất hữu cơ, sau đó kết hợp với công nghệ xử lý hiếu khí để xử lý hoàn toàn lượng chất hữu cơ còn lại, đảm bảo nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B theo QCVN24:2009/BTNMT

Kết hợp 2 bậc:

 Bậc 1: xử lý yếm khí

Hàm lượng BOD5 ban đầu trong nước thải cao (>500 mg/l) phù hợp với xử lý yếm khí hơn Trong phân hủy yếm khí, phần lớn chất hữu cơ được phân hủy thành các khí bởi vậy lượng bùn phát sinh nhỏ hơn nhiều so với xử lý hiếu khí Bùn phát sinh do phân hủy yếm khí ít hơn, nhầy hơn, dễ dàng tách nước hơn so với bùn hiếu khí

Trong nước thải có nhiều chất hữu cơ không tan hoặc ở dạng khó chuyển hóa, chỉ có thể phân hủy bằng phương pháp yếm khí

+ Xử lý yếm khí còn có nhiều ưu điểm như: Ít tốn năng lượng cho sục khí như xử lý hiếu khí, khí metan tạo ra có thể dùng làm nguồn nhiên liệu, chi phí xử lý thấp…

+ Nhưng nó cũng còn những hạn chế như: Thời gian xử lý dài, Không phân hủy được triệt

để các chất hữu cơ như phân hủy hiếu khí (BOD của nước thải sau xử lý yếm khí chỉ giảm xuống được 80mg/l), ít khử được Nitơ

 Bậc 2: Xử lý hiếu khí

Thời gian xử lý nhanh

Tăng hiệu quả xử lý chất hữu cơ (giảm BOD xuống đạt tiêu chuẩn)

Khử nitơ hiệu quả hơn

Do công đoạn xử lý bậc 1 đã giảm cơ bản hàm lượng chất hữu cơ (90-95%) nên cũng khắc phục được hạn chế của xử lý hiếu khí ở công đoạn 2 là lượng bùn phát sinh giảm đáng kể

 Thiết kế hệ thống

Hình 2.2: Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia Việt Đức

Nước thải đầu vào

Đường nước Đường dẫn khí

Đường dẫn hóa chất

Đườngdẫn bùn tuần hoàn

Hố thu gom

Sục khí

Bùn

dư

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

Vì lưu lượng nước thải lớn và hàm lượng chất rắn lơ lửng thấp SS=180mg/l, cho nên nước thải chảy qua các ống thu gom nước thải của từng bộ phận sản xuất cũng như các bộ phận có phát sinh nước thải, về tại địa điểm xử lý Tại đây có đặt một song chắn rác, nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn trước khi vào hố thu gom, sau khi vào hố thu gom nước thải được trộn đều nồng độ ô nhiễm và sẽ được dẫn đến bể điều hòa, tại đây giữ lại những tạp chất có kích thước nhỏ hơn

Sau đó được bơm tới bể UASB, tại đây lượng ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sẽ bị phân hủy kị khí Sau khi qua bể UASB nước thải được dẫn qua Aeroten Nước thải sau khi qua bể Aeroten, đã xử lý được lượng ô nhiễm hữu cơ còn lại Sau đó nước thải được dẫn đến bể lắng để lắng những bông bùn còn sót lại trong quá trình xử lý vi sinh Trước khi nước được thải ra ngồi môi trường, dẫn đi qua bể khử trùng để khử mùi hôi, và màu Bùn

từ bể lắng, bể Aeroten và bể UASB được dẫn tới bể nén bùn, trước khi xe đến vận chuyển

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.1 Các thông số tính toán

3.2 Lưu lượng tính toán

- Lưu lượng trung bình ngày đêm Qtb = 2500 (m3/ngđ)

 Lưu lượng trung bình giờ 𝑄ℎ

24.3600 = 0,028 (m3/s)

- Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất

𝑄ℎ 𝑚𝑎𝑥 = 𝑄ℎ

𝑡𝑏 𝐾ℎTrong đó: Kh là hệ số vượt tải lấy trong khoảng 1,5-3.5 [1]