Nghiên cứu và áp dụng công nghệ màng mbr (membrane bioreactor) để xử lý nước thải từ quá trình chế biến cồn từ tinh bột gạo đã qua xử lý kị khí

Hồ Chí Minh Chuyên ngành : Công nghệ Môi trường 1-TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ MÀNG MBR MEMBRANE BIOREACTOR ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CỒN ĐÃ QUA XỬ LÝ KỊ

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐÃ QUA XỬ LÝ KỊ KHÍ

Chuyên ngành : Công nghệ môi trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2010

Trang 2

ĐÃ QUA XỬ LÝ KỊ KHÍ

Chuyên ngành : Công nghệ môi trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2010

Trang 3

II

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TIẾN SĨ TRẦN ỨNG LONG

Trang 4

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh : 19/12/1985 Nơi sinh : Tp Hồ Chí Minh Chuyên ngành : Công nghệ Môi trường

1-TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ MÀNG MBR (MEMBRANE

BIOREACTOR) ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CỒN ĐÃ QUA XỬ LÝ

KỊ KHÍ

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Theo dõi, thu thập số liệu tính chất nước thải sau xử lý kị khí của Nhà máy rượu Bình Tây để lựa chọn thành phần tính chất nước thải đầu vào cho mô hình nghiên cứu

- Lập mô hình nghiên cứu, kế hoạch lấy mẫu, phân tích các thông số nước thải đầu vào

và đầu ra của mô hình

- Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình đối với tính chất nước thải đầu vào đã đề ra

- Đánh giá thời gian hoạt động, hiệu quả rửa màng bằng phương pháp vật lý

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 22/12/2009

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 22/6/2010

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TIẾN SỸ TRẦN ỨNG LONG

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

Trang 5

Xin cảm ơn các thầy cô giáo và các anh chị học viên cao học khóa 2008 Khoa Môi trường, Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giúp đỡ và có những ý kiến đóng góp trong quá trình thực hiện nghiên cứu

Cuối cùng, xin chia sẻ niềm vinh dự này cùng gia đình, bạn bè xa gần đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

ĐẶNG PHƯỚC ÂN

Trang 6

V

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Luận văn gồm các nội dung chính sau :

Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống màng MBR đối với nước thải sau xử lý kị khí của Nhà máy chế biến cồn từ tinh bột gạo có nồng

độ COD khoảng 5000 mg/l trên 2 yếu tố tác động: thời gian lưu nước và hàm lượng bùn sinh học trong bể phản ứng Từ đó, tìm ra giá trị tối ưu của 2 yếu

tố thời gian lưu nước và hàm lượng bùn sinh học trong khoảng nghiên cứu tương ứng là: 4 – 12 giờ và 3000 – 9000 mg/l

Nghiên cứu khả năng bẩn màng của màng MBR và hiệu quả của phương pháp rửa vật lý khi màng hoạt động liên tục ở các hàm lượng bùn khác nhau Dựa trên kết quả thu được, đề xuất chu kỳ rửa ngược màng và thời gian rửa hợp lý cho hệ thống MBR

Trang 7

VI

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN V DANH MỤC BẢNG BIỂU XIII DANH MỤC HÌNH XIV DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT XVII

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 MỞ ĐẦU: 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

1.3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN 1

1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.3.2 Tính mới của đề tài 2

1.3.3 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Ý NGHĨA CỦA LUẬN VĂN: 2

1.4.1 Về mặt kỹ thuật 2

1.4.2 Về mặt kinh tế - xã hội 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ LỊCH SỬ NGÀNH CHẾ BIẾN CỒN 3

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỒN: 3

2.2 CẤU TẠO, TÍNH CHẤT CỦA CỒN: 3

2.3 TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT CỒN 4

2.3.1 Giới thiệu chung 4

2.3.1.1 Khái quát về quá trình lên men rượu 4

2.3.1.2.Cơ chế của quá trình lên men 5

2.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất Cồn 6

2.3.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất Cồn từ rỉ đường 6

Sơ đồ khối 6

Thuyết minh quy trình công nghệ 6

2.3.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất Cồn từ Tinh bột (Sắn, gạo) 9

Quá trình chưng cất 9

Quá trình xay nghiền 9

Trang 8

VII

Sự hóa đường tinh bột 10

Quá trình lên men 10

Quá trình chưng cất 10

2.3.3 Quy trình xử lý nước thải từ quá trình sản xuất cồn tại Việt Nam và trên thế giới 13

2.3.3.1 Nước thải của quá trình sản xuất cồn từ tinh bột sắn và gạo tại Việt Nam 13

Thành phần và tính chất nước thải đầu vào 13

Sơ đồ công nghệ xử lý 15

Mô tả công nghệ xử lý 16

2.3.3.2 Nước thải của quá trình sản xuất cồn từ rỉ đường trên thế giới (trích nghiên cứu Quản lý nước thải Nhà máy sản xuất Rượu từ rỉ đường có thu hồi sinh khối, Tapas Nandy, Sunita Shastry và S N Kaul, viện nghiên cứu môi trường quốc gia Ấn Độ, 2001) 17

Thành phần và tính chất nước thải đầu vào 18

Sơ đồ khối công nghệ xử lý 19

Mô tả công nghệ: 20

2.3.3.3 Công nghệ xử lý nước thải tiêu biểu từ quá trình sản xuất của Nhà máy rượu 20

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ MÀNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 23

3.1 Khái niệm lọc màng 23

3.2 Lịch sử phát triển màng 23

3.3 Những rào cản của công nghệ MBR 25

3.4 Phân loại màng 26

3.4.1 Phân loại dựa vào kích thước lỗ rỗng 26

3.4.2 Dựa vào quá trình hoạt động của màng 27

3.4.2.1 Quá trình lọc: 27

3.4.2.2 Quá trình thấm: 29

3.4.2.3 Quá trình tách: 29

3.5 Cấu trúc của màng 30

3.6 Vật liệu màng 31

3.6.1 Hydrophilic polymer( polymer ưa nước): 32

3.6.2 Hydrophobic polymer (polymer kị nước): 33

3.7 Hình thể (configuration) các loại màng MBR: 34

Trang 9

VIII

3.7.1 Hình dạng vật lý của màng: 34

3.7.1.1 Dạng màng tấm phẳng (plate membrane): 36

3.7.1.2 Dạng ống (tubular membrane ): 36

3.7.1.3 Dạng sợi rỗng (hollow – fiber membrane): 37

3.7.1.4 Màng vòng xoắn (spiral membrane): 38

3.7.2 Chế độ hoạt động của màng: 39

3.8 Những thành phần của bể MBR đặt ngập: 40

3.8.1 Thông số vật lý 42

Kích thước lỗ 42

Độ rỗng/Phân bố kích thước lỗ/Độ nhám 43

Cấu hình của màng 43

3.8.2 Thông số hóa học: 43

3.8.3 Tính chất lưu chất đầu vào và đặc điểm của sinh khối: 44

3.8.3.1 Tính chất lưu chất đầu vào và nồng độ: 44

3.8.3.2 Những chất bẩn màng sinh khối: 44

3.8.3.3 Những thông số sinh khối: 45

Nồng độ MLSS: 45

Độ nhớt: 47

Nhiệt độ: 47

Ôxy hòa tan 48

Sự tạo bọt 48

3.8.3.4 Những đặc điểm của bông bùn: 49

Kích thước: 49

Tính kị nước và điện tích bề mặt 49

3.8.3.5 Những chất polymer ngoại bào – Extracellular Polymeric Subtance (EPS): 49

EPS được trích ly (extracted EPS) và SMP: 49

Protein và những thành phần polymer ngoại bào cacbonhydrate: 50

Những sản phẩm sinh học hòa tan – SMP: 50

3.9 XỬ LÝ SINH HỌC 50

3.9.1 Vai trò của xử lý sinh học: 50

3.9.2 Quá trình sinh trưởng lơ lửng: 51

Trang 10

IX

3.9.3 Vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải: 51

3.9.4 Loại bỏ chất dinh dưỡng 52

3.9.4.1 Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa 52

Nitrat hóa 52

Khử nitrat hóa 52

3.10 SỰ ĐÓNG CẶN: 55

3.10.1 Cơ chế bẩn màng trong hệ thống MBR: 55

Giai đoạn 1: Bẩn màng có điều kiện 56

Giai đoạn 2: Bẩn màng chậm dần 56

Giai đoạn 3: Bước nhảy TMP (transmembrance pressure – áp suất qua màng) 57

3.10.2 Kiểm soát bẩn màng và sự cải thiện hệ thống MBR: 57

3.10.2.1 Áp dụng những biện pháp tiền xử lý thích hợp đối với nước đầu vào 57

3.10.2.2 Thực hiện những quy trình làm sạch hóa học hoặc vật lý 58

Làm sạch vật lý: 58

Làm sạch hóa học 58

3.10.2.3 Giảm dòng thấm 59

3.10.2.4 Tăng cường thổi khí 60

3.10.2.5 Điều chỉnh hóa học hoặc hóa sinh hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải 60

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CỒN TỪ TINH BỘT 61

4.1 Phương pháp tham khảo, tổng hợp tài liệu 61

4.2 Phương pháp phân tích (xem chi tiết tại Phụ lục) 61

4.3 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa 61

4.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình 62

4.5 Định hướng nghiên cứu 62

4.5.1 Xác định hiệu quả xử lý của Bể phản ứng sinh học màng MBR đối với nước thải sau xử lý kị khí: COD, SS, Nitơ, Photpho 62

4.5.2 Xác định chu kỳ rửa ngược màng bằng phương pháp vật lý 62

4.6 Mô hình 62

4.6.1 Xây dựng mô hình bể MBR 62

+ MÀNG MBR 62

+ BƠM NƯỚC THẢI VÀO VÀ RA 63

Trang 11

X

+ MÁY THỔI KHÍ 63

+ ĐĨA PHÂN PHỐI KHÍ 64

+ BỒN PHẢN ỨNG 64

+ MEN VI SINH SỬ DỤNG ĐỂ NUÔI CẤY 65

+ BÙN VI SINH HIẾU KHÍ: 65

Sơ đồ mô hình: 66

Nguyên tắc hoạt động: 66

4.6.2 Đối tượng nghiên cứu: 67

4.7 Quy trình vận hành: 67

4.7.1 Điều kiện và cách thức thực hiện trong giai đoạn nuôi cấy 67

4.7.2 Điều kiện và cách thức thực hiện trong giai đoạn thực hiện thí nghiệm 68

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 69

5.1 Hiệu quả xử lý với hàm lượng bùn MLSS = 1000 mg/l trong giai đoạn nuôi cấy ban đầu theo thời gian lưu nước t = 12 giờ 69

COD 70

Chất rắn lơ lửng 70

Nitơ 71

Photpho 71

5.2 Hiệu quả xử lý với hàm lượng bùn MLSS = 3000 mg/l theo thời gian lưu nước t = 4 giờ, t = 8 giờ, t = 12 giờ 71

pH 72

COD 73

Nitơ 74

Photpho 75

pH 76

COD 76

Trang 12

XI

Nitơ 77

Photpho 78

pH 79

COD 79

Nitơ 80

Photpho 81

5.5 So sánh hiệu quả xử lý của hệ thống khi thay đổi thời gian lưu nước và hàm lượng bùn hoạt tính trong bể MBR 81

COD 82

Chất rắn lơ lửng: 82

Nitơ tổng: 83

Photpho tổng: 83

5.6 Đánh giá quá trình bẩn màng và thời gian hoạt động của màng: 84

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

6.1 KẾT LUẬN 88

6.2 KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 91

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 91

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 91

PHỤ LỤC 92

PHỤ LỤC 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 92

NHU CẦU OXY HÓA HỌC (COD) (SMEWW 5220 C – 1995) 92

TỔNG CHẤT RẮN LƠ LỬNG (TSS) (TCVN 6625:2000) 93

NITROGEN NITRATE (TCVN 6180:1996) 94

PHOSPHORUS (SMEWW 4500-P) 97

Trang 13

XII

PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC HIỆN LUẬN ÁN 99

Trang 14

XIII

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Thông số thiết kế hệ thống xử lý của quá trình sản xuất cồn từ tinh bột sắn

và gạo 13

Bảng 2.2: Tính chất nước thải đầu vào của nhà máy sản xuất cồn từ rỉ đường tại Ấn Độ 18

Bảng 3.1: Những sự kiện chính về quá trình phát triển của công nghệ màng 24

Bảng 3.2: Những hình dạng của màng 35

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của kích thước lỗ đối với hiệu quả thủy lực MBR 42

Bảng 3.4: Những định nghĩa về chất bẩn màng 45

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ MLSS đối với việc bẩn màng MBR 45

Bảng 4.1: Tính chất nước thải đầu vào được sử dụng cho mô hình MBR 67

Bảng 5.1: Hiệu quả xử lý của mô hình MBR trong giai đoạn nuôi cấy ban đầu 69

Bảng 5.2: Hiệu quả xử lý của mô hình MBR tại giá trị MLSS = 3000 mg/l 72

Bảng 5.5: So sánh hiệu quả xử lý của mô hình theo MLSS và thời gian lưu nước 81

Bảng 5.6: Lưu lượng dòng thấm qua màng trong 12 giờ hoạt động ở các giá trị MLSS khác nhau 84

Bảng 5.7: Lưu lượng dòng thấm qua màng trong 48 giờ hoạt động ở MLSS = 9000 mg/l 85

Trang 15

XIV

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men 5

Hình 2.2: Quy trình công nghệ sản xuất cồn từ rỉ đường 6

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống tinh luyện cồn thô 8

Hình 2.4: Quy trình nghiền và hóa đường 9

Hình 2.5: Quy trình lên men và chưng cất 11

Hình 2.6: Sơ đồ sản xuất cồn gạo 12

Hình 2.7: Sơ đồ sản xuất malt Rượu 13

Hình 2.8: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải từ quá trình chế biến cồn 15

Hình 2.9: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải từ quá trình chế biến cồn 19

Hình 2.10: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải từ quá trình sản xuất rượu tổng quát 21

Hình 3.1: Phân loại màng lọc theo kích thước lỗ rỗng 27

Hình 3.2: Màng vi lọc – Microfiltration 27

Hình 3.3: Màng siêu lọc – Ultrafiltration 28

Hình 3.4: Màng lọc Nano – Nanofiltration 28

Hình 3.5: Lọc thẩm thấu ngược – Reverse Osmosis 29

Hình 3.6: Cấu trúc màng đối xứng (Nguồn: Richard W.Baker, Membrane Technology and Application) 31

Hình 3.7: Cấu trúc màng PolySulphone (trái) và Poly Ether Sulphone (phải) 33

Hình 3.8: Cấu trúc màng PolyTetra FluoroEthylene (PTFE) 33

Hình 3.9: Cấu trúc màng Polyvinylidene fluoride (PVDF) 33

Hình 3.10: Cấu trúc màng Polyethylene (PE) 34

Hình 3.11: Cấu trúc màng Polycarbonate (PC) 34

Hình 3.12: Cấu trúc màng Isotactic polypropylene (PP) 34

Hình 3.13: Hình dạng và cấu tạo màng dạng tấm phẳng 36

Hình 3.14: Hình dạng và cấu tạo màng dạng ống 37

Hình 3.15: Hình dạng và cấu tạo màng dạng sợi rỗng 38

Hình 3.16: Hình dạng và cấu tạo màng dạng vòng xoắn 39

Hình 3.17: Chế độ hoạt động cùa màng MBR (a) Dạng đặt ngập (b) Dạng đặt bên ngoài 39

Trang 16

XV

Hình 3.18: Các loại hoạt động của màng MBR 40

Hình 3.19: Những thành phần của bể iMBR 41

Hình 3.20: Mối quan hệ lẫn nhau giữa các thông số MBR và bẩn màng 41

Hình 3.21: Hệ số α so với nồng độ MLSS 47

Hình 3.22: Biểu diễn đơn giản hóa giữa SPM và EPS 49

Hình 3.23: Quy trình khử photpho bằng vi sinh vật 54

Hình 3.24: Mối quan hệ giữa nồng độ BOD và photphat trong vùng kị khí và hiếu khí 55

Hình 3.25: Những cơ chế bẩn màng của MBR vận hành ở dòng thấm không đổi (trích từ Zhang et al., 2006) 56

Hình 3.26: Những phương pháp làm sạch màng 59

Hình 4.1: Màng MBR (PolyPropylen) được sử dụng để thực hiện thí nghiệm 63

Hình 4.2: Bơm định lượng DOSEURO sử dụng cho mô hình 63

Hình 4.4: Đĩa thổi khí – xuất xứ Trung Quốc 64

Hình 4.5: Bể phản ứng sinh học 65

Hình 4.6: Sơ đồ biểu diễn quy trình của mô hình thí nghiệm 66

Hình 4.7: Mô hình thực tế sau khi lắp đặt hoàn tất 66

Hình 5.1: So sánh giá trị COD trước và sau xử lý của bể MBR tại MLSS = 1000 mg/l 70

Hình 5.2: So sánh giá trị SS trước và sau xử lý của bể MBR tại MLSS = 1000 mg/l 70

Hình 5.3: So sánh giá trị Nitơ trước và sau xử lý của bể MBR tại MLSS = 1000 mg/l71 Hình 5.4: So sánh giá trị Photpho trước và sau xử lý của bể MBR tại MLSS = 1000 mg/l 71

Hình 5.5: Sự thay đổi giá trị pH theo thời gian tại MLSS = 3000 mg/l 72

Hình 5.6: Lớp bùn kị khí giữa 2 bó sợi màng 73

Hình 5.7: Sự thay đổi giá trị COD theo thời gian tại MLSS = 3000 mg/l 73

Hình 5.8: Sự thay đổi giá trị SS theo thời gian tại MLSS = 3000 mg/l 74

Hình 5.9: Sự thay đổi giá trị Nitơ theo thời gian tại MLSS = 3000 mg/l 74

Hình 5.10: Sự thay đổi giá trị Photpho theo thời gian tại MLSS = 3000 mg/l 75

Trang 17

XVI

Hình 5.21: So sánh hiệu quả xử lý COD bể MBR tại MLSS = 3000, 6000, 9000 mg/l tương ứng với thời gian lưu nước 82

Hình 5.22: So sánh hiệu quả xử lý SS bể MBR tại MLSS = 3000, 6000, 9000 mg/l tương ứng với thời gian lưu nước 82

Hình 5.23: So sánh hiệu quả xử lý Nitơ bể MBR tại MLSS = 3000, 6000, 9000 mg/l tương ứng với thời gian lưu nước 83

Hình 5.24: So sánh hiệu quả xử lý Photpho bể MBR tại MLSS = 3000, 6000, 9000 mg/l tương ứng với thời gian lưu nước 83

Hình 5.25: Độ giảm lưu lượng qua màng MBR ở giá trị MLSS = 1000, 3000, 6000, 9000 mg/l 85

Hình 5.26: Độ giảm lưu lượng qua màng MBR ở các giá trị MLSS = 9000 mg/l trong 48 giờ hoạt động liên tục 86 Hình 5.27: Độ giảm lưu lượng qua màng sau khi rửa màng bằng phương pháp vật lý 87

Trang 18

XVII

DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT

BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa - Biological Oxygen Demand

COD : Nhu cầu oxy hóa học - Chemical Oxygen Demand

DO : Ôxy hòa tan - Dissolved Oxygen

MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid

MBR : Bể sinh học màng vi lọc - Membrane BioReactor

PAC : Phèn nhôm – Poly Aluminum Cloride

RO : Thẩm thấu ngược – Reverse Osmosis

SBR : Bể phản ứng hoạt động theo mẻ – Sequencing Batch Reactor

SS : Chất rắn lơ lững – Suspended Solids

TKN : Tổng nitơ Kjeldhal – Total Kjeldhal Nitogen

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

BAF : Lọc sinh học hiếu khí – Biological Aerated Filtration

TOC : Tổng cacbon hữu cơ – Total Organic Cacbon

MBBR : Bể phản ứng sinh học giá thể di động – Moving Bed Biofilm Reator

UF : Siêu lọc – Ultra Filtration

USEPA : Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ

UV : Tử ngoại, cực tím – Ultraviolet

VFA : Axit béo bay hơi – Volatile Fatty Acid

VOC : Chất hữu cơ bay hơi – Volatile Organic Cacbon

EPS : Chất polymer ngoại bào – Extracellular Polymeric Substance

SMP : Sản phẩm sinh học hòa tan – Solute Micro Product

Trang 19

Do đó, cần phải có những nghiên cứu nhằm đề ra công nghệ cũng như những cải tiến mang lại tính khả thi, tính kinh tế và đạt được hiệu quả xử lý cao đối với các loại nước thải này

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1 Đánh giá hiệu quả xử lý của Bể phản ứng sinh học màng – MBR (Membrane Bioreactor) đối với nước thải từ quá trình chế biến cồn từ gạo (đã qua xử lý kị khí)

2 Nghiên cứu khả năng bẩn màng của màng và chu kỳ rửa màng bằng phương pháp vật lý

1.3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN

1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, tại Việt Nam, vẫn chưa có Công nghệ phù hợp để xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm cao COD>10.000mg/l, điển hình là nước thải từ quá trình chế biến cồn Các hệ thống xử lý nước thải của doanh nghiệp hoạt động không đạt hiệu quả quả , chất lượng nước thải sau xử lý không đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn tiếp nhận TCVN 5945 – 2005 loại B Chưa tính phần đông các doanh nghiệp vẫn chưa có hệ thống xử lý nước thải Nếu như lượng nước thải này được xả vào nguồn tiếp nhận như: sông, suối, hồ, … sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nước và các động thực vật thủy sinh Cụ thể: gây ngộ độc cấp tính cho tôm, cá, ….; làm tăng độ màu và

độ đục của nguồn tiếp nhận; gây hiện tượng phú dưỡng hóa cho nguồn tiếp nhận; …

Trang 20

2

1.3.2 Tính mới của đề tài

Những công nghệ hiện tại được áp dụng để xử lý các loại nước thải có nồng độ

ô nhiễm cao thường là công nghệ xử lý sinh học hiếu khí nhiều bậc Hạn chế của công nghệ này là tốn nhiều diện tích xây dựng, chi phí vận hành và bảo dưỡng cao, sự phụ thuộc giữa các công đoạn xử lý gây khó khăn cho quá trình kiểm soát, lượng bùn dư sinh ra nhiều, … Việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ màng sinh học hiếu khí thay thế cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhiều bậc có thể khắc phục được những hạn chế trên

1.3.3 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu trên mẫu nước thải sau công đoạn xử lý kị khí tại Nhà máy sản xuất và chế biến cồn từ tinh bột gạo Bình Tây, KCN Tân Đông Hiệp B, tỉnh Bình Dương

Nghiên cứu sử dụng loại màng MBR đặt ngập trong bể phản ứng sinh học

1.4 Ý NGHĨA CỦA LUẬN VĂN:

1.4.1 Về mặt kỹ thuật

Sự thành công của nghiên cứu tạo tiền đề để áp dụng công nghệ màng MBR rộng rãi vào thực tế nhằm cải thiện, nâng cao hiệu quả xử lý của các hệ thống xử lý nước thải hiện hữu và xây dựng những hệ thống mới trong tương lai

1.4.2 Về mặt kinh tế - xã hội

Việc áp dụng công nghệ màng vào những hệ thống xử lý nước thải mang lại chất lượng nước thải sau xử lý tốt hơn các công nghệ xử lý truyền thống, từ đó góp phần vào việc bảo vệ môi trường sống xung quanh nguồn tiếp nhận nước thải (sông, suối, hồ, …)

Đồng thời, chi phí đầu tư xây dựng và vận hành hệ thống xử lý có áp dụng công nghệ màng sẽ giảm hơn so với hệ thống áp dụng công nghệ cũ

Trang 21

3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ LỊCH SỬ NGÀNH CHẾ BIẾN CỒN

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỒN:

Cồn (Alcohol) là một loại chất hóa học lâu đời nhất và phổ biến khắp thế giới Cồn là tên gọi chung chỉ những hợp chất, thức uống có nguồn gốc từ Etanol hoặc Etyl Alcohol Đây là chất ức chế hệ thần kinh trung ương, gây nghiện và tác dụng mạnh do ảnh hưởng của những tế bào lên men trên gốc cacbonhydrat có trong trái cây và tinh bột (ngũ cốc, gạo) Cồn là chất lỏng được tiêu thụ với số lượng lớn thông qua đường miệng

2.2 CẤU TẠO, TÍNH CHẤT CỦA CỒN:

Cồn có công thức hóa học là C H O H2 5 , được gọi là Ancol Etylic hoặc Etanol Cấu tạo gồm có: 1 mạch cacbon no (C H2 5 ) liên kết trực tiếp với 01 nhóm Hydoxyl (OH – )

Do đó, chúng hòa tan tốt trong nước

Trang 22

4

2.3 TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT CỒN

2.3.1 Giới thiệu chung

2.3.1.1 Khái quát về quá trình lên men rượu

Lên men là một quá trình trao đổi chất dưới tác dụng của các enzyme tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men mà người ta chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau Tuy nhiên có hai hình thức lên men chính là lên men yếm khí và lên men hiếu khí

Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường lên men thành ethanol và C O2

Quá trình lên men rượu chia làm hai thời kỳ chính:

Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đoạn này với sự có mặt của ôxy, tế bào nấm men phát triển sinh khối

Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu và C O2

: giai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình thực hiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì

sự sống, tạo thành rượu và C O2

Trang 23

5

2.3.1.2.Cơ chế của quá trình lên men

Hình 2.1 Cơ chế phân hủy đường trong tế bào nấm men

Trang 24

6

2.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất Cồn

2.3.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất Cồn từ rỉ đường

Sơ đồ khối

Hình 2.2: Quy trình công nghệ sản xuất cồn từ rỉ đường

Thuyết minh quy trình công nghệ

Rỉ đường sau khi được các bộ phận kiểm tra chất lượng và xử lý sơ bộ (lọc đá cát và một số tạp chất khác) để đưa vào thùng chứa quy định: độ ẩm 25%, độ đường 40% Sau đó được đưa qua thùng pha loãng ở các nồng độ khác nhau, đồng thời cho axit, thuốc sát trùng và muối dung dịch để tạo môi trường thích hợp cho nấm men phát triển

Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị kín vô trùng cho nên sau khi pha loãng bằng nước phải xông hơi để tiêu diệt vi sinh vật đảm bảo môi trường vô trùng (có thể vô trùng thiết bị bằng hơi nóng hoặc xông hơi fomal tỉ lệ 0,03 – 0,05% thể tích thiết bị

Lượng axit cho vào khoảng 23,5 kg/1000 lít (axit đậm đặc), lượng thuốc sát trùng cho vào khoảng 0,02% thể tích thiết bị , lượng muối dung dịch sunfat amon, Photphat amon 0,1 – 0,3 % trọng lượng rỉ đường

Sau khi cho axit, thuốc sát trùng, muối dung dịch có thể xông hơi nóng từ 2 – 3 tiếng để đảm bảo môi trường vô trùng và thấm nước để nồng độ môi trường khoảng 14 – 16 độ bailing Sau đó, đóng kín các van và mở nước dội nguội thiết bị khi nhiệt độ

Trang 25

7

lên men giảm còn 0

33 C thì chế men vào thùng rỉ (nấm men rỉ đường vào khoảng 6 lít) đồng thời thổi gió và cho cánh khuấy hoạt động 14 – 16 tiếng sau đó KCS dịch lên men 100 – 120 triệu tế bào nấm men/ 1 ml dung dịch thì ngưng thổi gió Quá trình lên men có sinh nhiệt do đó phải khống chế khối rỉ không quá 0

36 C nếu không sẽ gây nên hiện tượng lên men quá nhanh làm giảm hiệu suất lên men

Kết thúc quá trình lên men khi độ bailing không đổi và C O2 không còn sủi bọt mạnh, tiếp tục cho cánh khuấy hoạt động để cho nấm men phân bố đều, làm gia tăng

sự tiếp xúc giữa nấm men và cơ chất (chủ yếu là đường lên men và các chất hòa tan khác) để quá trình lên men triệt để, sau khi lên men xong, C O2 không còn sủi bọt thì ngưng cánh khuấy và đóng van nước dội nguội và để yên 2 – 3 ngày để sự lên men hoàn tất

Sơ đồ hệ thống chưng cất từ dấm chín:

Dấm chín sau khi lọc sơ bộ được bơm qua thiết bị hâm nóng dấm chín Tại đây, hơi rượu được đỉnh tháp cất trao đổi nhiệt cho dấm chín và hâm nóng dấm chín đến nhiệt độ 0

65 70 Ctrước khi nhập liệu thấp cất Dấm chín qua tháp được xông hơi đến sôi và bốc hơi thành rượu, khi hơi rượu bay lên từ đỉnh tháp cất qua thiết bị hâm nóng dấm chín (có độ rượu khoảng 0

30 33 GL) rồi qua thiết bị ngưng tụ, một phần được hồi lưu trở lại tháp cất, một phần qua tháp lọc rượu cao độ, nơi tháp này hơi rượu sẽ dâng lên nắp tháp rồi qua thiết bị ngưng tụ Hơi rượu từ tháp lọc rượu cao độ qua thiết bị ngưng tụ, một phần ngưng tụ được trả về tháp lọc cao độ Nồng độ rượu ở đây là phần hơi rượu còn lại trong thiết bị ngưng tụ được đưa sang thiết bị làm lạnh, tại đây rượu được làm lạnh hoàn toàn

Rượu cao độ này chính là cồn, được đưa về bồn chứa cồn thô, nồng độ cồn từ

Tháp cất khô

Dấm

chín

Thiết bị ngưng

tụ

Tháp lọc rượu cao

Trang 26

8

tháp luyện tinh

Sơ đồ hệ thống tinh luyện cồn thô

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống tinh luyện cồn thô

Sau khi pha trộn có nồng độ 0

24 30 G L, cồn thô được dẫn vào tháp khử lọc có nhiệt độ 0

tụ qua bồn lạnh đưa về bồn chứa (cồn hay y tế) dung dịch đáy tháp chủ yếu là Etanol

và nước được nhập liệu tháp tinh luyện, khống chế nhiệt độ tháp này là: ở đáy là

0

104 C và ở đỉnh là 0

78 C dung dịch nhập liệu được trao đổi qua các chóp trên mâm, chất lỏng đi từ trên xuống và hơi đi từ dưới lên Số rượu cao chức có nhiệt độ bay hơi lớn hơn Etanol được dẫn ra ở các mâm dưới đáy tháp qua thiết bị làm lạnh rồi dẫn về bồn chứa gọi là dầu Fusel Ở gần đỉnh tháp cồn Etyic được lấy ra, làm lạnh và dẫn về bồn chứa, đây là cồn thực phẩm 0

Metanol: 0,1%V

Cồn bậc cao: 50mg/l

Hơi đỉnh tháp

Dung dịch đáy tháp

Cồn

thô

Tháp khử

bị làm lạnh

Thiết bị ngưng

tụ

Tháp tinh luyện

Thiết

bị làm lạnh

Cồn thực phẩm Cồn công nghiệp

Trang 27

Thành phần tinh và cân bằng của 2 thành phần này sẽ tạo ra một kết cấu mịn và nhẵn cuối cùng của rƣợu bách xù làm từ gạo 100% (grain – genevas)

Nhà máy rƣợu đƣợc trang bị một máy nghiền, 2 cột chƣng cất, 1 cột tinh luyện

và một nồi cất

Quá trình xay nghiền

Máy nghiền đƣợc đặt ở 2 tầng trên nằm trên tầng còn lại Gạo sẽ đƣợc cho vào bao và nâng lên qua cửa trập đến tầng trên và đƣợc cho vào máy chải dạng xoay vòng

để tách trấu ra khỏi gạo Kế đó, gạo sẽ đƣợc tán thành bột bởi máy búa đập và đƣợc thổi vào 3 cái phễu với công suất 1200 kg/phễu

Trang 28

10

Chú thích:

Grinding&Saccharification : Quá trình nghiền và đường hóa

Grain container for transport : Thùng chứa gạo để vận chuyển

Dust collector : Thiết bị thu bụi

Sự hóa đường tinh bột

Bột mì sẽ được trộn với nước trong thùng Tônô (thùng đựng rượu) – công suất

2900 lít Nước ủ rượu này sẽ được đun sôi bằng hơi nước trực tiếp, sau đó được làm nguội xuống khoảng 0

69 C Và dần dần nguội đến 0

30 C và được bơm vào những thùng lên men

Quá trình lên men

Phòng lên men chứa 4 bể công suất 10000 lít Nước ủ rượu đã được làm nguội sau khi được bơm vào bể sẽ được khuấy trộn với nước để làm giảm nồng độ đường Không cần pha loãng nước ủ rượu với nước, men rượu sẽ thay đổi tính chất do bởi nồng độ cồn cao, vì thế đưa đến kết quả là một sự chuyển hóa không hoàn toàn đường thành cồn

Men rượu Baker được thêm vào hỗn hợp, không chỉ để biến đổi đường thành cồn và C O2 mà còn để sinh ra những thành phần thành phần thơm khác Quá trình lên men kéo dài khoảng 72 giờ

Quá trình chưng cất

Nước ủ rượu đã lên men được bơm vào một bình ngưng nơi mà nó sẽ được gia nhiệt trước khi đi đến đỉnh của cột chưng cất Mỗi 2 cột chưng cất bằng đồng có chiều cao khoảng 6 mét và có nhiều hơn 15 tấm phẳng (gọi là Plateaus) để thực hiện quá trình phân phối đồng đều nước ủ rượu và hơi nước được bơm đưa vào từ bên dưới

Trang 29

11

Hình 2.5: Quy trình lên men và chưng cất

Chú thích:

Fermentation&distillation: Lên men&chưng cất

Fermentation tanks : Những thùng lên men

Fermented mash : Dịch đã lên men

Excise measuring tank : Thùng đo

Sự gia nhiệt cho nước ủ rượu đã lên men sẽ làm cho cồn bay hơi (điểm sôi là

0

79 C) Hơi nước bay lên, được dùng để tiền gia nhiệt cho nước ủ rượu, kéo theo nó là những thành phần dễ bay hơi Chúng sẽ nguội xuống ở bình ngưng tụ đầu tiên Bình ngưng tụ thứ hai sẽ hạ nó xuống nhiệt độ phòng

Phần dư hay bã hèm sẽ chảy từ đáy cột đi vào bể chứa Những thành phần dư này là những sản phẩm thải tự nhiên có chứa chất dinh dưỡng sẽ được sử dụng làm thức ăn cho gia súc

Đờm dãi (phlegm) (pha chưng cất đầu tiên) có khoảng 57% cồn sẽ chảy vào bể

Trang 30

12

đo nằm ở khu vực kín Chỉ có những nhân viên chịu trách nhiệm mới được phép tháo niêm phong ở khu vực này, họ làm việc ở đó để tính toán lượng cồn chính xác cần sản xuất Đờm dãi kế đó sẽ được bơm vào bể lưu trữ chờ đến quá trình xử lý tiếp theo

Quá trình chưng cất thứ hai sẽ thực hiện chuyển hóa đờm dãi thành Malt rượu thông qua quá trình không liên tục ở tháp cất hoặc là cồn gạo thông qua quá trình liên tục ở cột tinh chất Quá trình sản xuất cho 2 loại sản phẩm này thì giống nhau cho đến khi ở bể đo nằm ở vùng kín Chỉ có công thức rượu là khác nhau

Hình 2.6: Sơ đồ sản xuất cồn gạo

Chú thích:

Phlegm diluted with water : Đờm dãi pha loãng với nước

Trang 31

13

Hình 2.7: Sơ đồ sản xuất malt Rượu

Chú thích:

2.3.3 Quy trình xử lý nước thải từ quá trình sản xuất cồn tại Việt Nam và trên thế giới

2.3.3.1 Nước thải của quá trình sản xuất cồn từ tinh bột sắn và gạo tại Việt Nam

Thành phần và tính chất nước thải đầu vào

Bảng 2.1: Thông số thiết kế hệ thống xử lý của quá trình sản xuất cồn từ tinh bột sắn và gạo

Trang 32

14

Loại chất thải

Lưu lượng (m 3 /h)

Nhiệt độ ( o C)

BOD (mg/l)

COD (mg/l)

Chế độ xả thải

- Từ khâu vệ sinh thiết bị

- Từ khâu rửa sàn thao tác

Gián đoạn Gián đoạn

2 Chất thải từ công đoạn

chưng cất:

Bã hèm sau chưng cất (Spent

Ghi chú:

Tân Đông Hiệp B, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương cung cấp

(a): Nước ngưng tụ từ lò hơi

(b): Lưu lượng ước tính

Trang 33

15

Sơ đồ cơng nghệ xử lý

Hình 2.8: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải từ quá trình chế biến cồn

Nước tuần hoàn

BùnBùn

Dinh dưỡng

Dòng thải sau chưng cất (Dòng thải F1)

Điều chỉnh pH Bể lắng đợt 1

Bể lắng đợt 2

Bể trung gian

Thiết bị trao đổi nhiệt Bể XLKK UASB

Bể XLKK lai hợp UASB/AF

Bể cân bằng 1

Tháp đốt khí

Hệ xử lý hóa học Bể lắng hóa học XẢ RA CỐNG THOÁT NƯỚC KCN

Sản phẩm phụ (Phân bón)

Bể bơm nước thải

Khuấy bề mặt

Trang 34

16

Mô tả công nghệ xử lý

Nước thải từ sản xuất của nhà máy được phân tách thành 02 dòng riêng biệt để

xử lý như sau:

Dòng thải ô nhiễm năng (F1):

Đầu tiên, dòng thải được bơm trực tiếp từ hệ thống chưng cất đến bể lắng đứng đợt 1 Phần bã hèm được lắng tại đây, phần nước sau lắng còn lẫn lượng nhỏ bã hèm mịn được dẫn sang bể điều chỉnh pH 1, bể phản ứng Tại đây, dung dịch vôi sữa được châm vào giúp cho quá trình kết tủa xảy ra tại bể phản ứng và quá trình lắng tại bể lắng đứng đợt 2 diễn ra tốt hơn Dòng sau lắng được dẫn qua bể cân bằng 1 để điều hoà lưu lượng trước khi qua xử lý sinh học kỵ khí

Nước thải tiếp tục được bơm lên thiết bị trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ của dòng thải xuống 0

55 C thích hợp cho quá trình xử lý kỵ khí hiếu nhiệt (Thermophilic) Tại các bể xử lý kỵ khí bậc 1 (UASB), bậc 2 (UASB/AF), dòng thải được phân phối đều từ dưới đáy qua hệ thống phân phối, khi qua đệm bùn kỵ khí (bùn hạt) chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi các vi sinh kỵ khí thành nước và biogas bay lên Khí biogas được thu gom và đốt tại tháp đốt khí Nước sau xử lý được dẫn sang bể cân bằng 2

Dòng tổng hợp F1 và F2:

Tại bể cân bằng 2, nước thải cả hai dòng F1, F2 được tập trung về và tại đây, bể được bố trí hai máy khuấy chìm tạo sự xáo trộn giữa các dòng thải với nhau (mỗi dòng thải có thành phần ô nhiễm khác nhau) nhằm tạo môi trường đồng nhất, tránh sinh ra quá trình phân huỷ kỵ khí cho dòng nước thải trước khi qua các bước xử lý tiếp theo

Sau đó, máy bơm sẽ chuyển nước thải từ bể cân bằng lên các bể xử lý sinh học hiếu khí MBBR Bể xử lý sinh học hiếu khí MBBR ứng dụng quá trình phân hủy chất hữu cơ hòa tan trong nước thải bằng vi sinh vật dính bám Vi sinh vật xử lý phát triển trên giá thể di động tạo thành màng vi sinh Màng vi sinh có mật độ vi sinh vật cao sẽ

sử dụng chất hữu cơ hòa tan trong nước như nguồn năng lượng để sống và phát triển

Trang 35

17

Nước thải tiếp tục được đi qua bể xử lý sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính Aerotank Trong bể Aerotank, quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra nhờ vào lượng oxy hòa tan trong nước, một lượng oxy thích hợp được cung cấp cho bùn hoạt tính để phân hủy các chất hữu cơ Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ được sử dụng để duy trì sự sống của vi khuẩn, vì vậy chỉ có một lượng nhỏ bùn hoạt tính được sinh ra

Từ bể Aerotank, nước thải chảy vào bể lắng sinh học, ở đây sẽ diễn ra quá trình tách bùn hoạt tính và nước thải đã xử lý

Từ bể lắng, nếu nước sau xử lý sinh học đạt tiêu chẩn xả thải TCVN 5945 –

2005, loại C thì sẽ được xả thẳng ra Nguồn tiếp nhận Nếu nước thải chưa đạt tiêu chuẩn xả thải thì sẽ được xử lý tiếp tục bằng phương pháp hóa học để loại bỏ các thành phần ô nhiễm còn lại trước khi xả ra ngoài

Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường TCVN 5945 – 2005, loại C và được

xả ra hệ thống thoát nước thải của KCN

Về công tác xử lý bùn:

Bùn từ đáy bể lắng đợt 1: chủ yếu là bã hèm, được lọc ép để giảm thể tích bằng máy ép bùn khung bản Đây là sản phẩm phụ của nhà máy, được sử dụng làm thức ăn gia súc

Bùn từ đáy bể lắng đợt 2 và bể lắng hóa học: chủ yếu là bùn hoá học, được tách nước tại sân phơi bùn

Bùn từ đáy bể lắng sinh học: một phần bùn sinh học được tuần hoàn lại bể Aerotank để duy trì hàm lượng bùn (MLSS) trong bể, phần bùn dư được bơm qua bể nén bùn Tại đây, với cơ chế nén trọng lực, nồng độ khô của bùn được nâng lên từ 1% thành 2,5% Bùn nén tại bể nén bùn sau đó sẽ được bơm vào máy ép bùn băng tải để tăng độ khô của bùn lên khoảng 16 – 20% Bánh bùn sau ép có thể được bán cho các nhà vườn làm phân bón

Giải pháp sử dụng bã thải sau xử lý

Bùn thải sau khi ép bùn sẽ có độ khô khoảng 16 % có thể được bán cho các nhà vườn làm phân bón hoặc thải bỏ (chôn lấp) theo quy định về thải bỏ chất thải rắn

Lượng bã hèm sau xử lý có độ khô khoảng 20% sẽ được sử dụng làm thức ăn cho gia súc

2.3.3.2 Nước thải của quá trình sản xuất cồn từ rỉ đường trên thế giới (trích nghiên cứu Quản lý nước thải Nhà máy sản xuất Rượu từ rỉ đường có thu hồi sinh khối, Tapas

Trang 36

18

Nandy, Sunita Shastry và S N Kaul, viện nghiên cứu môi trường quốc gia Ấn Độ, 2001)

Thành phần và tính chất nước thải đầu vào

Bảng 2.2: Tính chất nước thải đầu vào của nhà máy sản xuất cồn từ rỉ đường tại Ấn Độ

Trang 37

19

Sơ đồ khối công nghệ xử lý

Hình 2.9: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải từ quá trình chế biến cồn

Mương làm mát

Nước thải đầu vào

Bể điều hòa

Thiết bị trao đổi nhiệt

Bể phản ứng kị khí với lớp phim cố định

Bể lưu nước Thiết bị gia nhiệt Thiết bị khử khí

Phân compost đem bán

Nước làm mát

Trang 38

C

Tại bể phản ứng kị khí có lớp phim cố định, quá trình phân hủy các chất hữu cơ được thực hiện bởi hệ vi sinh dưới điều kiện yếm khí xảy ra Các chất ô nhiễm hữu cơ sẽ được chuyển hóa thành: khí biogas, sinh khối và nước Khí biogas sinh ra sẽ được dẫn về Lò đốt để tận dụng làm nguyên liệu đốt Nước thải sau xử lý kị khí sẽ được dẫn về bể lưu nước chuẩn bị cho quá trình xử lý tiếp theo

Nước thải từ bể lưu nước sẽ được bơm vào lần lượt thiết bị khử khí và trao đổi nhiệt

để tiền xử lý, tạo điều kiện thuận lợi trước khi thực hiện quá trình bay hơi nhằm cô đặc dòng thải Nước thải sau đó đi vào hệ thống bay hơi & cô đặc nhiều bậc, phần hơi nước sẽ được thu trên đỉnh hệ thống và phần nước sau khi cô đặc sẽ được thu dưới đáy hệ thống và dẫn về Bể chứa nước

Nước thải tại bể chứa nước sẽ được dẫn vào Trạm bơm để bơm vào hệ thống làm phân compost cùng với một lượng bùn ép (có thành phần thích hợp) Quá trình ủ phân compost diễn ra tại hệ thống phân compost, phần nước dư sẽ được tuần hoàn về bể điều hòa để tiếp tục chu trình xử lý, phần phân compost thu được sẽ được đóng bao và đem bán

2.3.3.3 Công nghệ xử lý nước thải tiêu biểu từ quá trình sản xuất của Nhà máy rượu

Ngoài ra, công nghệ xử lý nước thải từ quá trình sản xuất rượu đặc trưng có thể tóm tắt như hình 2.10 bên dưới:

Trang 39

21

Hình 2.10: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải từ quá trình sản xuất rượu tổng quát

Như hình trên, ta thấy nước thải sản xuất (đã được giảm nhiệt độ) sau khi qua quá trình lắng sơ bộ và lắng bậc 1 để loại bỏ phần lớn các chất rắn và bã rượu còn lẫn trong dòng thải sẽ được dẫn về bể điều hòa, để ổn định tính chất nước thải về mặt lưu lượng, nồng độ, … phù hợp cho quá trình xử lý sinh học

Sau đó, nước thải sẽ được xử lý kị khí bằng các công nghệ như:

Bể UASB

Bể SBR hoạt động dưới điều kiện kị khí (Anaerobic Sequencing Batch Reactor)

Bể phản ứng kị khí có tấm chặn (Anaerobic Baffled Reactor)

Bể phản ứng kị khí lai hợp (Anaerobic Hybrid Reactor) Bằng việc áp dụng các công nghệ như trên, nước thải sau xử lý kị khí có thể loại bỏ

Thiết bị trao đổi nhiệt

Nước thải đầu vào

Nước nóng đến

Tháp giải nhiệt

Biogas đến

Lò đốt

Trang 40

án pha loãng để giảm thiểu ô nhiễm trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Đối với các nhà máy mới và những nhà máy có dự án cải tạo xây mới hệ thống xử lý nước thải, những công nghệ

xử lý tăng cường đã được đề ra: sử dụng sóng siêu âm, phương pháp Fenton điện tử (Electrodefenton), đất ngập nước, hồ sinh học, … để phân hủy phần chất ô nhiễm còn lại trong dòng thải nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn của địa phương

Qua những trình bày ở trên, có thể thấy xu hướng của sự phát triển công nghệ xử lý nước thải từ quá trình chế biến rượu là tìm kiếm những công nghệ mới có khả năng xử lý được nồng độ ô nhiễm cao, tính ổn định cao, dễ vận hành bảo trì và chi phí đầu tư cũng như bảo dưỡng thấp Với cùng mục đích như trên, luận văn này được thực hiện nhằm để đánh giá khả năng xử lý của công nghệ Bể phản ứng sinh học màng (Membrane Bioreactor – MBR), cũng như tính ổn định của công nghệ

Định dạng
Số trang	131
Dung lượng	4,51 MB