Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia tại công ty TNHH Sabmiller Việt Nam - Khu công nghiệp Mỹ Phước II - huyện Bến Cát tỉnh Bình Dương, công suất 2400m3- ngày đêm

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT BIA TẠI CÔNG TY TNHH SABMILLER VIỆT NAM – KHU CÔNG NGHIỆP MỸ PHƯỚC II – H.BẾN CÁT – TỈNH BÌNH DƯƠNG, CÔNG SUẤT 2400M3/ NGÀY ĐÊM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 1 MỤC LỤC CHƢƠNG 1 – MỞ ĐẦU ....................................................................................... 6 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. ................................................................................ 6 1.2. Mục đích nghiên cứu. .................................................................................... 7 1.3. Phạm vi nghiên cứu. ...................................................................................... 7 1.4. Nội dung nghiên cứu. .................................................................................... 7 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu. .............................................................................. 8 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA VÀ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NƢỚC THẢI BIA................................ 9 2.1. Giới Thiệu Về Ngành Sản Xuất Bia. .............................................................. 9 2.1.1. Tình hình phát triển ngành công nghiếp sản xuất bia. .............................. 9 2.2. Qui trình công nghệ tổng quát của ngành sản xuất Bia. ................................ 10 2.2.1. Đặc tính nguyên liệu. ............................................................................ 10 2.3. Quy trình công nghệ sản xuất bia ................................................................. 13 2.3.1. Dây chuyền công nghệ khâu nấu và đƣờng hóa. .................................... 15 2.3.2. Lên men dịch đƣờng ............................................................................. 17 2.3.3. Giai đoạn Lọc bia .................................................................................. 18 2.4. Các nguồn phát sinh chất thải. ..................................................................... 19 2.4.1. Về nƣớc thải. ......................................................................................... 19 2.4.2. Khí thải. ................................................................................................ 20 2.4.3. Tác nhân nhiệt. ...................................................................................... 20 2.4.4. Chất thải rắn. ......................................................................................... 20 2.4.5. Tiếng ồn, độ rung . ................................................................................ 21 CHƢƠNG 3 ......................................................................................................... 22 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TNHH SABMIILER VIỆT NAM. .................... 22 3.1. Giới thiệu tổng quan công ty. ....................................................................... 22 3.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 22 3.1.2. Điều kiện khí hậu .................................................................................. 23 3.1.3. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc ngầm ......................................................... 23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 2 3.2. Quy trình công nghệ sản xuất bia của Nhà Máy. .......................................... 24 3.2.1. Các loại nguyên liệu và hóa chất sử dụng. ............................................. 24 3.2.2. Quy trình công nghệ .............................................................................. 26 3.3. An toàn lao động ,phòng cháy chữa cháy và các sự cố môi trƣờng............... 27 3.3.1. Phòng cháy, chữa cháy và các sự cố môi trƣờng.................................... 27 3.3.2. Các biện pháp phòng chống sự cố rò rỉ dầu ........................................... 28 3.3.3. Các biện pháp hỗ trợ ............................................................................. 28 3.4. Hiện trạng môi trƣờng tại công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam .................... 29 3.4.1. Nguồn gốc phát sinh và tính chất nƣớc thải. .......................................... 29 3.4.2. Đặc tính nƣớc thải. ................................................................................ 30 3.4.3. Về Khí Thải .......................................................................................... 30 3.4.4. Chất thải rắn .......................................................................................... 32 4.1. Tổng quan về nƣớc thải ngành sản xuất bia. ................................................ 34 4.1.1. Thành phần , tính chất của nƣớc thải sản xuất bia. ................................. 34 4.1.2. Tác động đến môi trƣờng của nƣớc thải nghành bia. ............................. 36 4.2. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ngành sản xuất bia. ................................. 39 4.2.1. phƣơng pháp cơ học. ............................................................................. 39 4.2.2. Phƣơng pháp hóa lý............................................................................... 42 4.2.3. Phƣơng pháp hấp thụ. ............................................................................ 45 4.2.4. Phƣơng Pháp Sinh Học ......................................................................... 45 4.2.5. Phƣơng pháp kị khí. .............................................................................. 49 4.3. Xử Lý cặn:................................................................................................... 55 CHƢƠNG 5 ......................................................................................................... 57 CÁC PHƢƠNG ÁN ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. ................................................................................................. 57 5.1. Cơ Sở Lựa Chọn Công Nghệ. ...................................................................... 57 5.1.1. PHƢƠNG ÁN 1. ................................................................................... 60 5.1.2. PHƢƠNG ÁN 2. ................................................................................... 62 5.2. So sánh và lựa chọn phƣơng án.................................................................... 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 3 5.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. ............................ 66 5.3.1. Các Thông Số Tính Toán. ..................................................................... 66 5.3.2. Lƣu Lƣợng Tính Toán. .......................................................................... 66 5.3.3. Tính toán song chắn rác: ....................................................................... 67 5.3.4. Hố thu nƣớc thải. .................................................................................. 72 5.3.5. Bể Điều Hòa. ........................................................................................ 73 5.3.6. Bể UASB .............................................................................................. 76 5.3.7. BỂ TRUNG GIAN. ............................................................................... 91 5.3.8. BỂ AEROTANK .................................................................................. 92 5.3.9. BỂ LẮNG . ......................................................................................... 101 5.3.10. Tính toán bể tiếp xúc, khử trùng . ........................................................ 108 5.3.11. Bể chứa bùn ........................................................................................ 113 5.3.12. Tính toán máy ép bùn lọc ep dây đai. .................................................. 116 CHƢƠNG 6 – TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO DỰ ÁN. .................................... 118 6.1. Tính toán vốn đầu tƣ. ................................................................................. 118 6.1.1. Vốn đầu tƣ xây dựng ........................................................................... 118 6.1.2. Vốn đầu tƣ trang thiết bị...................................................................... 119 6.2. Tổng chi phí đầu tƣ cho hệ thống ............................................................... 120 CHƢƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................... 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 127 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 4 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các chỉ số chất lƣợng của Malt vàng ...................................................... 12 Bảng 3.1. Chất Lƣợng Nƣớc Ngầm . ..................................................................... 24 Bảng 3.2. Nhu cầu hàng năm và các loại nguyên phụ liệu của công ty . ................. 24 Bảng3.3. Nhu cầu về điện, nƣớc, nhiên liệu .......................................................... 25 Bảng 3.4. Đặc tính nƣớc thải của công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. ................. 30 Bảng 3.5. Kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trƣờng .............................................. 31 Bảng3.6.Kết quả phân tích chất lƣợng môi trƣờng không khí xung quanh quanh và môi trƣờng lao động .............................................................................................. 31 Bảng 3.7. Khối lƣợng chất thải trung bình phát sinh trong quý I/2011 ................... 33 Bảng 3.8. Khối lƣợng chất thải nguy hại phát sinh trong quý I/2011: ..................... 33 Bảng 4.1. : Tính chất đặc trƣng của nƣớc thải ngành sản xuất Bia ......................... 35 Bảng 4.2. Tiêu chuẩn phân loại mức độ ô nhiễm .................................................. 37 Bảng 4.3. Các hóa chất thƣờng dùng để điều chỉnh pH ......................................... 43 Bảng 5.1. Đặc trƣng nƣớc thải công ty TNHH Sabmiller Việt Nam ....................... 59 Bảng 5.2. Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp ............ 60 Bảng 5.3. Thống kê các thông số thiết kế SCR. ..................................................... 71 Bảng 5.6. Các Thông Số Thiết Kế Bể Điều Hoà .................................................... 75 Bảng 5.9 : Các thông số thiết kế bể UASB ............................................................ 89 Bảng.5.10. Tóm tắt thông số thiết kế bể trung gian. ............................................... 92 Bảng 5.11. Công suất hòa tan oxy vào nƣớc của thiết bị phân phối bọt nhỏ giọt và mịn ........................................................................................................................ 97 Bảng 5.12. Tóm tắt thông số thiết kế bể Aeroten ................................................. 100 Bảng 5.5:Các thông số cơ bản thiết kế cho bể lắng. ............................................. 102 Bảng 5.6: Tổng hợp tính toán bể lắng .................................................................. 108 Bảng 5.14. Tóm tắt kích thƣớc bể khử trùng ........................................................ 112 Bảng 5.15. Thống kê thông số thiết kế bể nén bùn. .............................................. 116 Bảng 6.1. Tính tốn giá thành xây dựng ................................................................ 118 Bảng 6.2. Vốn đầu tƣ trang thiết bị ...................................................................... 119 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 5 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất Bia. ............................................................... 14 Hình 3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ tại nhà máy ............................................... 27 Hình 9 : Bể Aeroten thơng thƣờng ......................................................................... 48 Hình 5.1. Dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải phƣơng án 1 .............................. 61 Hình 5.2. Dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải phƣơng án 2 .............................. 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 6 CHƢƠNG 1 – MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. Hiện nay, Bia là một loại thức uống rất đƣợc ƣa chuộng trên thế giới. Ở các nƣớc phƣơng Tây, bia dƣợc xem là nƣớc giải khát. Trên thế giới có một số loại bia nổi tiếng nhƣ Ale, Lager, Pilsener, Riêng sản phẩm trong nƣớc thì đứng đầu vẫn là nhãn hiệu bia Sài Gòn, bia Đại việt… Theo thống kê của Bộ Kế hoạch - đầu tƣ, bốn tháng đầu năm 2011 các doanh nghiệp trong nƣớc đã sản xuất 714,6 triệu lít bia các loại, tăng 9,2% so với cùng kỳ năm ngoái. Tốc độ tăng trƣởng ngành bia tại VN, theo thống kê của các công ty nghiên cứu thị trƣờng, ƣớc đạt 15%/năm. 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 trƣờng đặc biệt là nƣớc thải. Các loại nƣớc thải này chứa hàm lƣợng lớn các chất lơ lửng, COD và BOD dễ gây ơ nhiễm mơi trƣờng. Vì vậy, các loại nƣớc thải này cần phải xử lý trƣớc khi xả vào nguồn tiếp nhận. Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam tại KCN Mỹ Phƣớc tỉnh Bình Dƣơng với ngành nghề kinh doanh sản xuất nƣớc giải khát lên men (bia). Hoạt động của Công ty đã góp phần vào sự phát triển kinh tế của Tỉnh .Tuy nhiên, các hoạt động của sản xuất của công ty không tránh khỏi những tác động đến môi trƣờng xung quanh do việc phát sinh các chất thải có khả năng gây ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt là nƣớc thải. Đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia tại công ty TNHH Sabmiller Việt Nam - khu công nghiệp Mỹ Phước II – H. Bến cát – Tỉnh Bình Dương, công suất 2400m3/ngày đêm”, đựơc thực hiện nhằm giải quyết vấn đề đang tồn tại ở công ty đó là việc xử lý nƣớc thải sản xuất trƣớc khi thải vào môi trƣờng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 7 1.2. Mục đích nghiên cứu. - Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trƣng của nƣớc thải ngành bia nói chung và của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam nói riêng. - Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất bia của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam - Từ đó, đề xuất công nghệ xử lý nƣớc thải phù hợp với điều kiện thực tế của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam đạt tiêu chuẩn đầu ra , và tính toán chi tiết các công trình đơn vị. 1.3. Phạm vi nghiên cứu. - Giới hạn về mặt không gian: Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là nƣớc thải sản xuất bia của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. - Giới hạn về mặt thời gian: Đề tài đƣợc thực hiện trong thời gian từ ngày 1/4/2011 đến ngày 12/7/2011. - Giới hạn về mặt nội dung: Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp và tính toán thiết kế các công trình đơn vị. 1.4. Nội dung nghiên cứu. - Thu thập tài liệu tổng quan về ngành sản xuất bia. - Tìm hiểu về các thành phần, tính chất đặc trƣng của nƣớc thải ngành bia và các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải nghành bia và một số công nghệ xử lý nƣớc thải điển hình của ngành bia hiện nay. - Thu thập một số thông tin về tình hình sản xuất, công nghệ sản xuất … của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. - Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc thải phù hợp cho Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải đã đề xuất và dự toán kinh tế. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 8 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu. - Tổng hợp và nghiên cứu các tài liệu có liên quan nƣớc thải Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. - Đề xuất công nghệ xử lý nƣớc thải khác nhau và so sánh lựa chọn để tìm ra phƣơng án tối ƣu cho Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. - Trao đổi ý kiến với chuyên gia. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 9 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA VÀ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NƢỚC THẢI BIA. 2.1. Giới Thiệu Về Ngành Sản Xuất Bia. 2.1.1. Tình hình phát triển ngành công nghiếp sản xuất bia. 2.1.1.1. Trên thế giới. Ngành công nghiệp sản xuất bia có nguồn gốc từ các nƣớc châu Âu nhƣ Đức, Anh , Pháp… với nhu cầu tiêu thụ ngày càng lớn nhƣ hiện nay thì ngành sản xuất Bia đang chiếm một vị trí quan trọng trong ngành phát triển công nghiệp trên thế giới. Theo thống kê Năm 2007 dựa trên kết quả của viện nghiên cứu thuộc hãng sản xuất nƣớc ngọt hàng đầu Nhật Bản Kirin Breweries thì sản lƣợng bia toàn cầu trong năm 2007 đạt 180 triệu kilolit. Sản lƣợng bia tăng 5,9%, đạt mức tăng cao nhất kể từ khi viện nghiện cứu này bắt đầu công việc thống kê vào năm 1974. Trung Quốc giữ vị trí là nhà sản xuất bia hàng đầu trên thế giới trong suốt 6 năm trở lại đây, chiếm đến 22% tổng sản lƣợng bia trên toàn thế giới,theo sau là Nga với mức tăng sản lƣợng đạt ở mức hai con số và đứng thứ 3 là Đức. Dự kiến với mức tăng trƣởng kinh tế nhƣ hiện nay, mức sống của ngƣời dân trên thế giới ngày càng cao thì ngành công nghiệp sản xuất bia sẽ phát triển mạnh trong những năm tới. 2.1.1.2. Tại việt nam. Bia đƣợc đƣa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự xuất hiện của Nhà máy bia Sài Gòn và Nhà máy bia Hà Nội, nhƣ vậy bia Việt Nam đã có lịch sử trên 120 năm. Hiện nay do nhu cầu của thị trƣờng, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bƣớc phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tƣ và mở rộng các nhà máy bia có từ trƣớc và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trung ƣơng và địa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 10 phƣơng quản lý, các nhà máy liên doanh với các hãng bia nƣớc ngoài. Công nghiệp sản xuất bia phát triển kéo theo sự phát triển các ngành sản xuất khác nhƣ: Vỏ lon nhôm, két nhựa, vỏ chai thủy tinh, các loại nút chai và bao bì khác. Theo thống kê hiện nay, cả nƣớc có khoảng trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia với tổng năng lực sản xuất đạt trên 800 triệu lít/năm. Bia địa phƣơng ở 311 cơ sở, chiếm 97,18% số cơ sở nhƣng sản lƣợng chỉ chiếm 37,41% sản lƣợng bia cả nƣớc (đạt 231 triệu lít) và đạt 60,73% công suất thiết kế. Hiện nay theo thống kê mới nhất của Bộ Kế hoạch - đầu tƣ, bốn tháng đầu năm 2011 các doanh nghiệp trong nƣớc đã sản xuất 714,6 triệu lít bia các loại, tăng 9,2% so với cùng kỳ năm ngoái. Tốc độ tăng trƣởng ngành bia tại VN, theo thống kê của các công ty nghiên cứu thị trƣờng, ƣớc đạt 15%/năm. VN có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia có trụ sở ở hầu khắp các tỉnh thành trên cả nƣớc và tiếp tục tăng về số lƣợng. Trong số này, có hơn 20 nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít/năm, 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/năm, và có tới 268 cơ sở có năng lực sản xuất dƣới 1 triệu lít/năm. 2.2. Qui trình công nghệ tổng quát của ngành sản xuất Bia. 2.2.1. Đặc tính nguyên liệu. Bia đƣợc sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt Đại Mạch, hoa houblon và nƣớc. Để tiết kiệm nguồn malt Đại Mạch hoặc để sản xuất một vài loại bia thích hợp, với thị hiếu của ngƣời tiêu dùng bên cạnh Đại Mạch, ngƣời ta còn dùng thêm các nguyên liệu phụ nhƣ bột mì, gạo, bột ngô, thậm chí cả bột đậu tƣơng đã tách béo. 2.2.1.1. Nước Đối với bia, nƣớc là một nguyên liệu không thể thay thế đƣợc. Thành phần hóa học của nƣớc ảnh hƣởng 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 11 Trên dây chuyền công nghệ chính, nƣớc đƣợc dùng trong quá trình nấu, pha loãng dung dịch đƣờng để lên men, nhƣ vậy nƣớc trở thành thành phần chính của sản phẩm. Ngoài ra, nƣớc còn đƣợc dùng ở những quá trình khác nhƣ làm lạnh, làm nóng, rửa dụng cụ, thiết bị, vệ sinh khu vực sản xuất. 2.2.1.2. Đại mạch Đại mạch là nguyên liệu chủ yếu dùng để sản xuất bia, muốn đƣợc vậy, đại mạch phải trải qua quá trình nẩy mầm nhân tạo sau đó dừng lại bằng cách sấy khô.  Thành phần hóa học của Đại mạch.  Carbohydrate chung : 70-85%.  Các chất vô cơ : 10,5-11,5%  Chất béo : 1,5 -2%  Các chất khác : 1-2 Độ ẩm bình quân thay đổi từ 14 -14,5%, độ ẩm có thể thay đổi từ 12% trong điều kiện thu hoạch khô ráo và trên 20% trong điều kiện ẩm ƣớt.  Tinh bột Có công thức là (C6H10O5)n, có đƣợc chuyển hóa dễ dàng thành đƣờng glocose dƣới tác dụng của acid và thành dextrine và maltose dƣới tác dụng của amylase. Tinh bột là một thành phần quan trọng về mặt số lƣợng trong đại mạch từ 55-65%. Khi nấu, dƣới tác dụng của các men amylase đƣợc chuyển hóa thành thành dextrine và đƣờng maltose và sau đó sẽ đƣợc chuyển hóa thành cồn và CO2 trong quá trình lên men.  Protêin Sản phẩm thủy phân của protêin đƣợc 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 dƣỡng cho nấm men trong quá trình lên men, nhƣng nếu trong dịch đƣờng có qúa nhiều loại này nấm men không sử dụng hết, phần tồn tại ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 12 trong bia sẽ là dinh dƣỡng cho các vi sinh vật làm hỏng bia trong quá trình bảo quản. Bảng 2.1 Các chỉ số chất lượng của Malt vàng Thứ tự Các chỉ số chất lƣợng Giá trị trung bình 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Khối lƣợng hectolit, kg Khối lƣợng 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 đƣờng hóa, phút Cƣờng độ màu, ml 0,1NI2 / 100ml dịch đƣờng Lƣợng chất chiết hòa tan, % theo chất khô. Hiệu số chiết ly (nghiền mịn, nghiền thô) Hàm lƣợng đƣờng maltoza, % theo chất chiết Đƣờng: dextrin pH Độ chua định phân ml 0,1N NaOH/100g chất khô Đạm tổng, %N Đạm tổng, % theo chất khô ( N x 6,25) Đạm formol, % Độ lên men biểu kiến cuối cùng, % Hoạt lực amylaza, 0WK 55 -58 32-35 70-75 90-96 3.8-5.0 10-15 0.16-0.25 78-80.5 2-3.5 65-82 0.4-0.55 4.5-6 14-17.5 1.5-1.7 9.5-10.5 0.19-0.21 75-78 220-280 Nguồn. PGS.TS. HOÀNG ĐÌNH HÒA, Công nghệ sản xuất Malt và bia, 2000 2.2.1.3.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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 13 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 đƣợc sử dụng cho sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống Saccaromyces. 2.3. Quy trình công nghệ sản xuất bia Quá trình sản xuất bia gồm 3 giai đoạn chính sau:  Nấu và đƣờng 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 : ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 14 Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất Bia. Chuẩn bị nguyên liệu Nấu – đƣờng hóa Lọc dịch đƣờng Nấu hoa Tách bã Làm lạnh Lên men chính, phụ Lọc bia Bão hòa CO2 Chiết chai, lon Đóng nắp Thanh trùng Kiểm tra, dán nhãn, nhập kho Nƣớc cấp để rửa sàn,thiết bị Nƣớc mềm Mal t Gạo Hơi nƣớc Enzim Bã malt Hoa hublon Hơi nƣớc Bã malt Glicol hay nƣớc đá Bã men Sục khí Men giống Hoạt hóa và dùng lại men Nén CO2 Chất trợ lọc Bã lọc Bia hơi Rửa chai Hơi Xút Nƣớc thải Hơi nƣớc Sản phẩm Nƣớc thải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 15 2.3.1. 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 đƣờng hóa, nhằm làm thế nào thu đƣợc lƣợng chất hòa tan lớn nhất. Thiết lập đƣợc một điều kiện thích hợp về mối liên hệ giữa nƣớc và các thành phần của bột malt là một điều kiện rất quan trọng, có nhƣ 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 đƣờng hóa đƣợc bắt đầu bằng việc pha trộn bột malt, gạo với nƣớc. Nhằm tránh cho bột malt, gạo bị vón cục gây trở ngại cho việc thủy phân tinh bột, ngƣời ta sử dụng một thiết bị pha dựa theo nguyên lý Ventury hoặc bằng cơ học gồm một vít xoắn đánh tơi bột trong nƣớc, phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật nấu hoặc pha loãng, thƣờng ngƣời ta áp dụng là: 3,5 - 4 lít nƣớc cho 1kg gạo và 3 - 3,5 lít nƣớc 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 lƣợng cao nằm dƣới 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 đƣợc sinh ra trong quá trình lên men từ dịch đƣờng. Vì vậy sự thủy phân tinh bột thành maltose rất quan trọng. Thêm vào đó các sản phẩm trung gian không lên men đƣợc nhƣ dextrine cũng đƣợc hình thành. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 16 Sự thủy phân tinh bột đƣợc tiến hành thành 3 giai đoạn không thay đổi nhƣng hòa lẫn với nhau nhƣ sau:  Hồ hóa  dịch hóa  đường hóa - Hồ hóa: tinh bột không hòa tan trong nƣớc lã, không hòa tan trong dung môi hữu cơ trung tính. Khi ở trong nƣớc lã bình thƣờng chúng hút nƣớc và trƣơng nở ra. Vì thế, khi gia nhiệt thể tích của khối bột tăng lên, các hạt tinh bột bị nén chặt sau cùng chúng bị vỡ ra và tạo thành một dung dịch nhớt. Độ nhớt của dung dịch phụ thuộc vào lƣợng nƣớc pha và tùy theo cấu trúc của từng loại tinh bột. - Dịch hóa: dƣới 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.  - amylase chỉ có thể cắt từ từ vào cuối mạch của amylo và cuối mạch nhánh của amylopectin và cứ cắt 2 gốc một nhƣ vậy. Dịch hóa có nghĩa là giảm độ nhớt trong dung dịch tinh bột đã hồ hóa bởi  - amylase. - 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 đƣờng khác nhau nhƣ maltotriose và glucose có độ dài các chuỗi khác nhau cũng đƣợc hình thành.  Lọc dịch đường và rửa bã Cháo malt sau khi đƣờng 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 nƣớc chứa tất cả chất hòa tan trong mẻ nấu gọi là “dịch đƣờng”. Mục đích của quá trình lọc là nhằm phân tách phần loãng riêng ra khỏi phần đặc. Đặc trƣng 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 17 Mục đích của quá trình đun sôi dịch đƣờng với hoa houblon là nhằm ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm, vị đắng đặc trƣng của hoa houblon. Bia là một loại giải khát có mùi thơm và vị đắng rất đặc trƣng, mùi thơm vị đắng đặc trƣng này gây nên bởi hoa houblon. Đồng thời hoa houblon còn giúp cho bia thêm phần bền vững sinh học và khả năng tạo bọt tốt. Một trong những phƣơng pháp thông dụng nhằm chiết chất đắng và dầu thơm của hoa houblon là đun sôi trực tiếp dịch đƣờng với hoa.  Làm lạnh và lắng trong dịch đường Mục đích của quá trình làm lạnh và lắng trong là giảm nhiệt độ nƣớc nha xuống, đƣa oxy từ không khí vào dịch thể và kết lắng các chất bẩn.  Thông thường làm lạnh và lắng trong nước nha tiến hành qua 2 bước: - Bước 1. Giảm nhiệt độ xuống 60-700C và giữ ở nhiệt độ này khoảng 2 giờ vì cần ít nhất 2 giờ các cặn bã mới lắng hết. Sau đó, bơm phần trong của nƣớc nha (loại bỏ phần cặn ở đáy thùng) sang thiết bị làm lạnh nhanh. - Bước 2: Làm giảm nhanh nhiệt độ xuống tƣơng ứng với nhiệt độ lên men (khoảng 7- 10 0C). Đến giai đoạn này, số cặn còn lại tuy không nhiều nhƣng đó là những cặn rất nhỏ, đƣờng kính của chúng thƣờng 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 đƣa nƣớc nha vào thùng lên men. 2.3.2. Lên men dịch đường Sản xuất bia thuộc lĩnh vực lên men cổ điển ( nhƣ lên men rƣợu, một số axit hữu cơ, một số dung môi hữu cơ…). Đó là một quá trình hóa sinh, vi sinh tƣơng đối đơn giản so với các ngành lên men thuộc lĩnh vực lên men hiện đại nhƣ sinh tổng hợp các axit amin, các enzym… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 18 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 thƣờng có nhiệt độ lên men chính cao hơn. Tại nhà máy áp dụng phƣơng pháp lên men chìm. 2.3.2.1. 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 đƣợc 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 thƣờng 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 lƣợng O2, và hàm lƣợng O2 thông thƣờng  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 trƣớc khi chuyển bia để khỏi làm bẩn nấm men thu hồi. 2.3.3. 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 nhƣ hƣơng vị đặc trƣng riêng biệt của từng loại bia nhƣng 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 thƣớc to hơn các lỗ hoặc khe của lƣới lọc. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 19 Quá trình hấp thu: đối với các phần tử có kích thƣớc rất bé nhƣ các chất keo hòa tan dƣới 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 đƣợc trong chính là nhờ quá trình này. Bia lọc xong phải đảm bảo về mặt chất lƣợng nhƣ: độ ổn định vi sinh, độ ổn định keo, độ ổn định mùi vị. Bia đã lọc đƣợc đƣa 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 đƣợc trang bị các phụ kiện an toàn áp lực và đảm bảo các yêu cầu nhƣ:  Đảm bảo vệ sinh hoàn toàn sạch bởi hệ thống lọc.  Quá trình vệ sinh phải đƣợc 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. 2.4. Các nguồn phát sinh chất thải. Ngành công nghiệp sản xuất bia cũng nhƣ các ngành công nghiệp khác đều có sự phát sinh chất thải trong quá trình sản xuất và ảnh hƣởng đến môi trƣờng cụ thể là chất thải rắn, khí thải và đặc biệt là nƣớc thải sản xuất. Cụ thể nhƣ sau : 2.4.1. Về nước thải. Bia chứa chủ yếu là nƣớc (>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 nƣớc do đó sẽ thải ra môi trƣờng một lƣợng rất lớn nƣớc thải. Nƣớc thải của nhà máy bia thƣờng gồm những loại sau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 20  Nƣớc làm nguội, nƣớc ngƣng tụ. Loại nƣớc này không thuộc loại nƣớc gây ô nhiễm nên có thể xử lý sơ bộ và tái sử dụng lại.  Nƣớc vệ sinh thiết bị nhƣ rửa thùng nấu, rửa bể chứa, rửa sàn nhà sản xuất. Loại nƣớc này chứa nhiều chất hữu cơ, cần phải đƣợc tiến hành xử lý để làm sạch môi trƣờng và tái sử dụng lại.  Nƣớc vệ sinh và các thiết bị lên men, thùng chứa đƣờng ống, sàn nhà lên men. Loại nƣớc thải này chứa nhiều xác nấm men, xác nấm men rất dễ tự phân hủy, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng. Loại nƣớc này cần có biện pháp xử lý đặc biệt giảm nguy cơ ô nhiễm.  Nƣớc rửa chai đựng bia. Loại nƣớc thải này cũng gây ô nhiễm nghiêm trọng, nƣớc 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) 2.4.2. Khí thải. Hơi phát sinh từ quá trình nấu, hơi khí nén bì rò rỉ, bụi từ quá trình chuẩn bị nguyên liệu . . . Nguồn Bụi phát sinh chủ yếu trong nhà máy bao gồm trong quá trình chuẩn bị nguyên liệu, quá trình tiếp liệu, quá trình xay malt, quá trình nghiền gạo… Tuy nhiên tải lƣợng bụi ở đây rất khó ƣớc tính phụ thuộc nhiều vào các yếu tố nhƣ loại nguyên liệu, độ ẩm của nguyên liệu, tình trạng / tính năng của thiết bị máy móc… 2.4.3. Tác nhân nhiệt. Nhiệt tỏa từ lị nấu, lị hơi (nguồn nhiệt rất nặng) và từ hệ thống làm lạnh (nguồn nhiệt lạnh) và tiếng ồn do thiết bị sản xuất (máy bơm, máy lạnh, băng chuyền,…) ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe của cơng nhân và mơi trƣờng xung quanh 2.4.4. Chất thải rắn. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 21 Chất thải đƣợc phát sinh chủ yếu từ công đoạn : lọc dịch đƣờng, tách bã, lên men chính – phụ , bao gồm bã thải lúa mạch – gạo, xỉ lò nấu, bã men bia, ngoài ra còn có chất thải rắn sinh hoạt từ văn phòng và bếp ăn. 2.4.5. Tiếng ồn, độ rung . Chủ yếu đƣợc phát sinh từ quá trình hoạt động của các máy móc thiết bị nhƣ máy nghiền, máy đóng chai, thiết bị làm lạnh, băng chuyền . . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 22 CHƢƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TNHH SABMIILER VIỆT NAM. 3.1. Giới thiệu tổng quan công ty.  Tên công ty: Công ty TNHH Liên Doanh Sabmiller Việt Nam  Địa chỉ: Lô A, KCN Mỹ Phƣớc 2, Huyện Bến Cát, Tỉnh Bình Dƣơng  Công ty TTNH SABMiller Việt Nam nằm trong khu công nghiệp Mỹ Phƣớc, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dƣơng. Mặt tiền phía Bắc khu đất giáp đƣờng giao thông nội bộ của khu công nghiệp. Khu dân cƣ gần nhất nằm cách công ty khoảng 700m.  Cơ sở hạ tầng nhƣ cấp thoát nƣớc, giao thông, cung cấp điện và thông tin liên lạc rất đầy đủ. Công ty nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía nam, đồng thời nằm 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.  Sản phẩm chính: Sản phẩm của công ty là bia và nƣớc giải khát từ malt không cồn . Tổng công suất sản phẩm là 675.520 hl/năm.( 1 hectolit ~ 1.000 lít) 3.1.1. Điều kiện tự nhiên Công ty TTNH SABMiller Việt Nam nằm trong khu công nghiệp Mỹ Phƣớc, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dƣơng. Mặt tiền phía Bắc khu đất giáp đƣờng giao thông nội bộ của khu công nghiệp. Khu dân cƣ gần nhất nằm cách công ty khoảng 700m. Cơ sở hạ tầng nhƣ cấp thoát nƣớc, giao thông, cung cấp điện và thông tin liên lạc rất đầy đủ. Công ty nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía nam, đồng thời nằm 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 23 cho việc tuyển chọn lao động. 3.1.2. Điều kiện khí hậu Khu vực của công ty nằm trong vùng khí hậu mang tính chất đặc trƣng của vùng khí hậu cận xích đạo với 2 mùa rõ rệt là mùa mƣa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 11 và mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm cao và ổn định quanh năm và tháng. Biến thiên nhiệt độ giữa tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất khoảng 4,6oC. Tuy nhiên, biến thiên nhiệt độ ngày thì khá cao khoảng 10oC.  Nhiệt độ không khí trung bình năm: 26,7oC  Nhiệt độ không khí tối đa: 28,7 oC  Nhiệt độ không khí tối thiểu: 25,5 oC  Nhiệt độ tối cao tuyệt đối: 39,5 oC  Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối: 16,5 oC  Nhiệt độ không khí tháng nóng nhất (tháng 5): 29,5 oC  Nhiệt không khí tháng lạnh nhất (tháng 2): 24,9 oC 3.1.3. Hiện trạng chất lượng nước ngầm Khu vực của công ty nhìn chung có trữ lƣợng nƣớc ngầm khá dồi dào. Hiện tại nhân dân quanh vùng có thể khai thác và sử dụng nguồn nƣớc này bằng các giếng khoan. Chất lƣợng nƣớc giếng khoang sâu 30m lấy tại hộ dân cách công ty 700m đƣợc trình bày ở bảng sau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 24 Bảng 3.1. Chất Lượng Nước Ngầm . STT Các chỉ tiêu Đơn vị Kết quả TCVN 5944 - 1995 1 pH Mg/l 8.04 6.5 – 8.5 2 Cl - Mg/l 29.11 200 - 600 3 NO3 Mg/l 4.56 45 4 Sắt Mg/l 0.26 1 – 5 5 SO4 2- Mg/l <0.1 200 – 400 6 Độ cứng Mg CaCO3 80 300 - 500 Nguồn : công ty TNHH Sabmiler Việt Nam. Kết quả phân tích cho thấy chất lƣợng nguồn nƣớc ngầm tại khu vực này còn khá tốt, hầu hết các chỉ tiêu đều đạt tiêu chuẩn cho phép. Nguồn nƣớc có thể sử dụng cho sinh hoạt và sản xuất nếu đƣợc xử lý kỹ. 3.2. Quy trình công nghệ sản xuất bia của Nhà Máy. 3.2.1. Các loại nguyên liệu và hóa chất sử dụng. Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt, gạo và nƣớc. Ngoài ra, công ty còn sử dụng một số phụ liệu khác gồm men bia, hoa houblon và các phụ gia tạo hƣơng vị đặc trƣng. Bảng 3.2. Nhu cầu hàng năm và các loại nguyên phụ liệu của công ty . STT Nguyên vật liệu Đơn vị Số lƣợng 1 Malt Tấn/năm 6.919 2 Gạo Tấn/năm 2.312 3 Hoa Houblon (dạng viên và cô đặc) Tấn/năm 21 4 Acide Ascorbic Kg/năm 1.5 5 Collupulin Kg/năm 1.5 6 Caramel Kg/năm 2.5 7 Ezim lit/năm 1.5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 25 Bảng3.3. Nhu cầu về điện, nước, nhiên liệu STT Nguyên nhiên liệu Đơn vị Số lƣợng 1 Dầu DO Tấn/năm 2000 2 Điện Kw/h. 1600 3 Nƣớc m3/ngày. 1348 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 26 3.2.2. Quy trình công nghệ Bã lọc Hệ thống lò hơi Nƣớc thải Nƣớc thải Nƣớc thải Nƣớc thải Nƣớc thải Nƣớc thải Nƣớc thải Nƣớc thải Nƣớc thải Nƣớc thải Bia hơi Cặn Bã lọc Hồ chứa Lọc tinh 30 Mc Xử lý sắt Lọc cát, đá Nƣớc Chiết vào chai, thùng Bảo quản lạnh Nhập kho thành phẩm Mait, gạo Làm sạch và xay Nấu bia Nấu sôi với Houblo Lắng, lọc trong Làm lạnh, nạp khí Lên men Lọc Bồn trữ, Bão hòa CO2 Thanh trùng Chiết chai Nhập kho thành phẩm Dán nhãn vô két Lọc hèm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 27 Hình 3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ tại nhà máy 3.2.2.1. 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 nhƣ sau : giai đoạn nấu, giai đoạn len men, giai đoạn chiết.  Giai đoạn nấu. Nguyên liệu (Malt, gạo) đƣợc vận chuyển về và chứa trong các kho của công ty, tại đây nguyên liệu đƣợc bảo quản cần thận sau đó đƣa vào các bồn của phân xƣởng nấu – đƣờng hóa. Trong giai đoạn này Malt , gạo đƣợc xay còn nguyên vỏ và nghiền nát đƣợc đƣa vào trong nồi để nấu ( nồi đƣờng hóa). Sau khi nguyên liệu đƣợc nấu một thời gian nhất định sẽ tự động lọc bã kỹ và cho ra dịch đƣờng. Đƣờng này sẽ đƣợc chuyển đến bộ phận lên men.  Giai đoạn lên men và lọc. Tại đây bộ phân lên men tiếp nhận dịch đƣờng của bộ phận nấu trộn chung với hoa Houlon và mộ số phụ hia 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 chƣa lọc). Bia chƣa lọc này se đƣợc trải qua quá trình lọc để lọc các tạp chất đồng thời lảm trong nƣớc bia và chuyển đến phân xƣởng chiết.  Giai đoạn chiết. Tại đầu Keg inox 30 lít sẽ đƣợc súc, hấp, làm lạnh nhằm tiệt trùng vi khuẩn, làm khô ráo sau đó chiết bia và đóng nút, rồi đƣợc chuyển đến các kho có trang bị hệ thống làm lạnh và các thiệt bị khác để đảm bảo bia tƣơi sản xuất ra. 3.3. An toàn lao động ,phòng cháy chữa cháy và các sự cố môi trƣờng. 3.3.1. Phòng cháy, chữa cháy và các sự cố môi trường Công ty đã lập tổ chức PCCC trong toàn công ty và trang bị đầy đủ các phƣơng tiện cứu hỏa nhƣ bình CO2, thang, xẻng , ống nƣớc, bơm nƣớc, bể chứa nƣớc PCC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 28 - Các loại nhiên liệu đƣợc tồ trữ tại khu vực cách ly và thông thoáng. - Công ty đã lắp đặt các hệ thống chống sét cho các bồn chứa dầu, cách ly các bảng điện, tủ điện điều khiển….đồng thời cho tiếp đất các thiết bị. - Các máy móc, thiết bị có lý lịch kèm theo và đƣợc đo đạc, theo dõi thƣờng xuyên các thông số kỹ thuật; đặc biệt là các thiết bị chịu ápcao nhƣ máy nén khí, nồi hơi và hệ thống thu hồi khí CO2 đƣợc kiểm định theo qui định. - Công nhân vận hành đƣợc huấn luyện và thực hành thao tác đúng cách khi có sự cố và luôn có mặt tại vị trí của mìn, thao tác kiểm tra vận hành đúng kỹ thuật. - Kết hợp với lực lƣợng phòng cháy chữa cháy địa phƣơng để xây dựng kế hoạch phòng cháy chữa cháy cho dự án. - Phát hiện, sửa chữa hoặc thay thế kịp thời các thiết bị có nguy cơ hỏng hóc hoặc sự cố. Tiến hành kiểm tra, bảo dƣỡng và sửa chữa các máy móc thiết bị theo định kì. 3.3.2. Các biện pháp phòng chống sự cố rò rỉ dầu Các bồn chứa dầu đƣợc đặt trên nền bê tông chịu lực không có mái che, xung quanh nền đƣợc xây gờ cao 1 m ngăn chặn nguy cơ tràn dầu ra khu vực xung quanh. Trong khu vực này có một hố chứa dầu cặn với dung tích khoảng 1 m3 để thu gom dầu cặn trong quá trình sử dụng. Các loại dầu cặn trong hố gom sẽ đƣợc hút và chứa trong thùng phuy 20L, định kỳ sẽ đƣợc thuê các công ty có chức năng đến thu gom và xử lý dầu cặn này theo quy định. 3.3.3. Các biện pháp hỗ trợ - Giáo dục ý thức vệ sinh môi trƣờng và vệ sinh công nghiệp cho cán bộ công nhân viên trong công ty. - Huấn luyện cán bộ và quản lý khoa học để giảm tối đa việc thất thoát nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất. - Thực hiện việc kiểm soát và cân đối nguyên liệu, vật tƣ để kiểm soát nguồn phát sinh chất thải. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 29 - Tham gia thực hiện các kế hoạch hạn chế ô nhiễm, bảo vệ môi trƣờng theo các quy định và hƣớng dẫn chung của các cấp chuyên môn và thẩm quyền của tỉnh Bình Dƣơng. - Đôn đốc và giáo dục các cán bộ công nhân viên trong dự án thực hiện các quy định về an toàn lao động, phòng chống cháy nổ. Thực hiện việc kiểm tra sức khỏe,kiểm tra y tế định kì. 3.4. Hiện trạng môi trƣờng tại công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam 3.4.1. Nguồn gốc phát sinh và tính chất nước thải.  Nấu – đƣờng hóa: Nƣớc thải của các công đoạn này giàu các chất hydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, các cục vón…cùng với xác hoa, một ít tanin, các chất đắng, chất màu.  Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nƣớc thải của công đoạn này rất giàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn.  Giai đoạn thành phẩm: Lọc, bão hòa CO2, chiết bock, đóng chai, hấp chai. Nƣớc thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ra ngoài…  Nƣớc thải từ quy trình sản xuất bao gồm: - Nƣớc lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đƣờng. Để bã trên sàn lƣới, nƣớc sẽ tách ra khỏi bã. - Nƣớc rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác. - Nƣớc rửa chai và két chứa. - Nƣớc rửa sàn, phòng lên men, phòng tàng trữ. - Nƣớc thải từ nồi hơi - Nƣớc vệ sinh sinh hoạt. - Nƣớc thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lƣợng clorit cao (tới 500 mg/l), cacbonat thấp. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 30 3.4.2. Đặc tính nước thải. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý và hóa sinh của nƣớc thải đƣợc đƣa ra trong bảng sau: Bảng 3.4. Đặc tính nước thải của công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. Thông Số Đơn Vị Hàm Luợng Hàm lƣợng BOD5 mg/l 768 Hàm lƣợng COD mg/l 1280 Chất rắn lơ lửng SS mg/l 80 Tổng N mg/l 85 tổng P mpPO43-/l 35 độ màu Pt-co 208 ph 6.67 Nguồn : công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. 3.4.3. Về Khí Thải 3.4.3.1. Đối với khí thải từ lò hơi Hiện tại, công ty đang sử dụng 2 lò hơi đốt công nghệ của Đức, với công suất 10 tấn/h/lò và 6 tấn/h/lò, sử dụng nhiên liệu là dầu FO. Lò hơi 6 tấn hoạt động liên tục còn lò hơi 10 tấn chỉ hoạt động dự phòng . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 31 Bảng 3.5. Kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trường Stt Vị trí đo đạc và lấy mẫu Các chỉ tiêu phân tích Bụi (mg/Nm 3 ) NOx tính theo NO2 (mg/Nm 3 ) SO2 (mg/Nm 3 ) CO (mg/Nm 3 ) 1 Trong lòng cột khí thải lò hơi 6T/h – sau hệ thống xử lý 140 416 1330 230 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ (QCVN 19 : 2009/BTNMT) Cột A 400 1000 1500 1000 Cột B 200 850 500 1000 3.4.3.2. Ô nhiễm khí thải từ nhà máy phát điện và các môi trường làm việc Trong quá trình sản xuất khi có sự cố mất điện, nhà máy cần phải sử dụng dầu DO để vận hành máy phát điện. Quá trình đốt dầu DO để vận hành máy phát điện sẽ tạo ra các khí thải có chứa chất ô nhiễm nhƣ: SO2, NOx, CO2 và VOC gây ô nhiễm môi trƣờng không khí. Đối với nguồn ô nhiễm này công ty đã áp dụng phƣơng pháp lọc bụi kiểu ƣớt (thùng rửa khí rỗng) để giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải. Khói thải từ máy phát điện theo ống dẫn đến thiết bị lọc bụi kiểu ƣớt. Nƣớc đƣợc phun từ trên xuống dƣới và dòng khí thải đƣợc dẫn ngƣợc chiều từ dƣới lên trên. Lƣợng nƣớc dung để rửa khí sẽ đƣợc dẫn đến trạm xử lý nƣớc thải tập trung để xử lý trƣớc khi ra ngoài môi trƣờng Bảng3.6.Kết quả phân tích chất lượng môi trường không khí xung quanh quanh và môi trường lao động ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 32 Vị trí đo đạc Chỉ tiêu đo đạc và phân tích NO2 (mg/m 3 ) Bụi lơ lửng (mg/m 3 ) SO2 (mg/m 3 ) CO (mg/m 3 ) Nhiệt độ ( 0 C) Độ ẩm (%) T/độ gió (m/s Ánh sáng (lux) (K1) 0,078 0,19 0,084 1,82 - - - - (K2) 0,072 0,10 0,079 1,79 31,2 64,1 0,1 180 (K3) 0,075 0,10 0,083 1,80 32,6 64,0 0,1 210 TC1 5 4 5 20 34 80 2 - TC2 0,2 0,3 0,35 30 - - - 500 Nguồn : công ty TNHH Sabmiller Việt Nam. 3.4.4. Chất thải rắn 3.4.4.1. Chất thải rắn sinh hoạt Chất thải rắn sinh hoạt là các chất thải sinh ra từ nhà ăn, từ khu vực văn phòng, từ vƣờn cây, bãi cỏ, và từ các hoạt động sinh hoạt hằng ngày của các nhân viên và công nhân trong Công ty. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt chủ yếu là vỏ hộp, giấy vụn, bao bì nylon, thức ăn dƣ thừa, rác đƣờng … với số lƣợng khoảng 3.390 kg/tháng. Toàn bộ chất thải rắn sinh hoạt đƣợc thu gom hàng ngày đƣa về điểm thải tập trung trong khuôn viên Công ty, sau đó hợp đồng với công ty TNHH Bá Phát thu gom và xử lý. 3.3.4.2. Chất thải rắn sản xuất không nguy hại Chất thải rắn sản xuất thông thƣờng sinh ra trong quá trình hoạt động của Công ty chủ yếu là bã hèm và xác men, ngoài ra còn có bao dây nilon, thùng carton, lon nhôm …Khối lƣợng các loại chất thải rắn đƣợc trình bày cụ thể trong bảng sau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 33 Bảng 3.7. Khối lượng chất thải trung bình phát sinh trong quý I/2011 STT Tên chất thải Trạng thái tồn tại Số lƣợng(kg) 1 Bao nylon, dây nylon Rắn 6.9 2 Thùng carton và các loại giấy khác Rắn 47.98 3 Sắt thép, inox từ sản xuất Rắn 0 4 Bã hèm Bùn 480 5 Trấu Rắn 645 6 Bột bã lọc và bã men Lỏng 240 7 Miếng chai các loại Rắn 100 Nguồn: Công ty TNHH Sabmiller Việt Nam. 3.3.4.3. Chất thải nguy hại Khối lƣợng CTNH phát sinh đƣợc trình bày chi tiết trong bảng sau: Bảng 3.8. Khối lượng chất thải nguy hại phát sinh trong quý I/2011: STT Tên chất thải Trạng thái tồn tại Số lƣợng (kg) Mã CTNH 1 Bóng đèn huỳnh quang thải Rắn 0 160106 2 Pin, Ắc quy chì thải Rắn 0 190601 3 Giẻ lau và bao tay dính dầu nhớt, hóa chất thải Rắn 30 180201 5 Can thùng, bao bì đựng dầu nhớt, hóa chất, cồn thải Rắn 0 180101 6 Dầu nhớt thải Lỏng 550 170204 7 Hỗn hợp methanol, thủy ngân thải Lỏng 0 020402 Nguồn: Công ty TNHH Sabmiller Việt Nam Hiện tại công ty đang lƣu giữ và và bảo quản lƣợng chất thải nguy hại phát sinh trong điều kiện an toàn: Khu vực chứa chất thải nguy hại riêng, có mái che và cách ly với các loại chất thải khác. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 34 Công ty đã quản lý chất thải nguy hại theo đúng Thông tƣ số 12/2006/TT- BTNMT và Quyết định số 23/2006/QĐ-BTNMT. Công ty đã đăng ký Sổ chủ nguồn thải chất thải nguy hại với Sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Bình Dƣơng và lƣợng chất thải phát sinh sẽ đƣợc hợp đồng với xí nghiệp xử lý chất thải – Công ty TNHH Bá Phát thu gom và xử lý chất thải nguy hại theo đúng quy định. CHƢƠNG 4 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT BIA. 4.1. Tổng quan về nƣớc thải ngành sản xuất bia. 4.1.1. Thành phần , tính chất của nước thải sản xuất bia. Đặc tính nƣớc thải của công nghệ sản xuất bia là chứa hàm lƣợng 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. Đây là các chất có khả năng phân hủy sinh học cao, Nguyên nhân chính chủ yếu : + Hàm lƣợng BOD cao là do: bã nấu, bã hèm, men, hèm lỗng, bia dƣ rị rỉ vào nƣớc thải. + pH dao động lơn do: cặn xút, axit tháo xả của các hệ thống rửa nồi, máy rửa chai, rửa két, nƣớc tráng, rửa thiết bị, nƣớc rửa vệ sinh sàn nhà, trạm xử lý nƣớc.. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 35 + Ảnh hƣởng tới nồng độ N, P : do men thải, các tác nhân trong quá trình làm sạch thất thốt…. + Aûnh hƣởng tới hàm lƣợng chất rắn lơ lửng: do rửa máy lọc, rửa chai, chất thải rắn (giấy nhãn, bìa..). Tuy nhiên ở mỗi nhà máy bia thì lƣợng nƣớc cấp và lƣợng nƣớc thải rất khác nhau. Sự khác nhau này nhìn chung phụ thuộc chủ yếu vào qui trình công nghệ và trình độ quản lý của từng nhà máy. Mặt khác, mức độ ô nhiễm ở các loại nƣớc thải của những nhà máy bia cũng khác nhau, ta có thể ƣớc tính trung bình cho các thông số trên nhƣ sau :  Lƣợng nƣớc cấp cho 1000 lít bia : 4 - 8 m3  Nƣớc thải tính từ sản xuất 1000 lít bia : 2.5 - 6 m3.  Tải trọng BOD5 : 3 – 6 kg/1000 lít bia.  Tỷ lệ BOD5 / COD : 0.55 – 0.7  Hàm lƣợng các chất gây ô nhiễm trong nƣớc thải bảng sau : Bảng 4.1. : Tính chất đặc trưng của nước thải ngành sản xuất Bia Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị COD mg/l 600 ÷ 2400 BOD mg/l 310 ÷1400 Tổng chất rắn lơ lửng mg/l 70 ÷ 600 Tổng số Phơtpho mg/l 50 Tổng số Nito mg/l 90 Nhiệt độ 0C 35 ÷ 55 (Nguồn: PGS.TS Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải, NXB Giáo dục ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 36 4.1.2. Tác động đến môi trường của nước thải nghành bia. Hoạt động sản xuất bia có mức độ ô nhiễm khá lớn. Sự ô nhiễm này chủ yếu là do các chất có nguồn gốc hữu cơ hòa tan trong các dòng thải, kèm theo đó là nƣớc thải chung có độ màu và độ đục cao, hàm lƣợng chất rắn lơ lửng cao và vi sinh vật, nấm men, nấm mốc.  Sự hiện diện của các chất độc hại trong nƣớc thải sẽ gây ảnh hƣởng trực tiếp tới hệ động vật dƣới nƣớc và hệ sinh thái thủy vực. Chúng không những làm chết các loài thủy sinh mà còn làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc nơi tiếp nhận.  Hàm lƣợng chất hữu cơ cao sẽ làm tăng các chất dinh dƣỡng có trong nguồn nƣớc, tạo hiện tƣợng phú dƣỡng hóa kênh rạch, thúc đẩy sự phát triển bùng nổ của các loại rong tảo..  Hàm lƣợng chất rắn cao sẽ dễ dẫn đến hiện tƣợng tắc nghẹt các đƣờng cống thoát nƣớc chung của địa phƣơng. Sau thời gian tích tụ lâu ngày và dƣới những điều kiện yếm khí, chúng có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật hoại sinh. Kết quả của quá trình này là sản sinh ra các khí CH4, CO2, H2S, trong đó hydrosulfua là chất khí gây ra mùi thối đặc trƣng. Ngoài ra trong quá trình xúc rửa chai, cũng tạo ra một lƣợng kim loại nặng và các chất độc hại khác trong các nhãn chai. Do đó, để giảm lƣợng kim loại nặng và các chất độc hại khác trong nƣớc cần tránh in ấn bao bì bằng các chất có chứa kim loại nặng. 4.1.2.1. Lượng nước thải. Nhu cầu sử dụng nƣớc của nhà máy Bia – Rƣợu – Nƣớc giải khát thƣờng lớn nên hầu hết phải khai thác nƣớc ngầm để phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt của nhà máy. Việc khai thác nƣớc ngầm có nguy cơ gây nên sự cạn kiệt nguồn nƣớc ngầm vào mùa khô, dân cƣ trong khu vực có nguy cơ không đủ nƣớc dùng . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 37 Đối với vấn đề thoát nƣớc, hoạt động của nhà máy bia có thể làm gia tăng mức chịu tải của hệ thống thoát nƣớc tập trung hoặc làm tăng thêm lƣu lƣợng dòng chảy, làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận nƣớc thải. Vì vậy cần phải xem xét và đánh giá thực tế về khả năng tiêu thốt nƣớc của khu vực dự án, khả năng xảy ra tình trạng ngập lụt…. 4.1.2.2. Nhiệt độ. Nƣớc thải từ phân xƣởng lên men có nhiệt độ từ 10 ÷ 140C Nƣớc thải từ phân xƣởng nấu có nhiệt độ từ 46 ÷ 550C, cao hơn rất nhiều tiêu chuẩn cho phép đối với nƣớc thải cơng nghiệp – TCVN 5945 – 2005. Do vậy nó ảnh hƣởng đến môi trƣờng nhƣ sau: + Nhiệt độ nƣớc tăng cao gây ảnh hƣởng xấu đến đời sống các lòai thủy sinh và quá trình tự làm sạch của nƣớc. + Nhiệt độ tăng làm giảm nồng độ ôxy hòa tan dẫn đến tình trạng mất cân bằng của ôxy trong nƣớc, quá trình phân hủy chất hữu cơ sẽ diễn ra trong điều kiện phân hủy kị khí, điều này làm cho cá và các lòai thủy sinh khác bị chết hoặc làm giảm tốc độ sinh trƣởng. 4.1.2.3. Hàm lượng ơxy hòa tan (DO) DO của nhà máy bia thƣờng rất thấp ,do trong nƣớc thải chứa nhiều các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy. DO thƣờng dao động 0 ÷ 1.7 mg/l Tại phân xƣởng men: DOmin = 0 ; DOmax = 0.5 mg/l Tại cống chung : DO = 1.4 ÷ 1.7 mg/l Bảng 4.2. Tiêu chuẩn phân loại mức độ ô nhiễm Mức độ ô nhiễm DO (mg/l) BOD5 (mg/l) SS (mg/l) N.NH3 (mg/l) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 38 Rất nhẹ > 6.5 < 3.0 < 20 < 0.5 Nhẹ 4.5 ÷ 6.5 3.0 ÷ 4.9 20 ÷ 49 0.5 ÷ 0.9 Tƣơng đối nặng 2 ÷ 4.4 5 ÷ 15 50 ÷ 100 1 ÷ 3 nặng 15 > 100 >3.0 (Nguồn: Tổ chức Y tế thế giới, năm 2006 ) - Giảm DO cũng đồng nghĩa với việc môi trƣờng nƣớc đã bị ô nhiễm do chủ yếu là chất hữu cơ. - DO thấp kìm hãm sự phát triển của sinh vật thủy sinh - ảnh hƣởng tới quá trình phân hủy chất hữu cơ. - Ngoài ra, con ngƣời cũng sẽ gặp nguy hiểm khi sử dụng nguồn nƣớc trên phục vụ cho nhu cầu ăn uống. 4.1.2.4. Độ pH (tính axit, tính kiềm) Phân xƣởng lên men : pH = 0.5  axit mạnh Phân xƣởng rửa chai : pH = 8.5 ÷ 10  cĩ tính kiềm Nƣớc thải sản xuất : pH = 6 ÷ 7.5  pH thay đổi theo từng công đoạn sản xuất bia. Nƣớc thải khi chảy ra môi trƣờng ngồi, pH sẽ thay đổi, điều này phụ thuộc: mức độ pha loãng, thành phần và sinh khối của sinh vật thủy sinh.  Ảnh Hưởng - Tính axit của mơi trƣờng nhà máy bia gây ảnh hƣởng xấu trực tiếp tới đời sống thủy sinh vật và nhiều hậu quả xấu khác. - Tƣới cây bằng nƣớc có tính axit sẽ làm tăng độ hòa tan của một số kim loại có sẵn trong đất nhƣ : Al3+, Zn2+, Mn2+, As2+, ….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 39 4.1.2.5. Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) Thƣờng từ 255 ÷ 700 mg/l so với mức cho phép là 100mg/l  mức độ ô nhiễm là rất nặng. Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng cógiá trị lớn nhất thƣờng ở trong phân xƣởng lên men và nấu. - Hậu quả là làm giảm khả năng hịa tan của ôxy vào nƣớc. - Làm thay đổi độ trong, hạn chế sự xâm nhập của ánh sáng vào các tầng nƣớc  ảnh hƣởng tới khả năng quang hợp của tảo và các thực vật dƣới nƣớc. - Làm dày thêm lớp bùn lắng đọng ở đáy. - Chất rắn lơ lửng là tác nhân gây tắc nghẽn cống thoát nƣớc 4.1.2.6. Nhu cầu ôxy sinh háa (BOD). BOD ở nhà máy bia thƣờng rất lớn thƣờng dao động trong khoảng 310 ÷ 1400 mg/l (theo Lovan & Forre) Nƣớc thải ra làm cho nguồn tiếp nhận bị ô nhiễm mùi và độ màu của nƣớc thải bia. Do hàm lƣợng chất hữu cơ cao dẫn đến xuất hiện quá trình phân hủy kị khí các sản phẩm của quá trình này làm cho nƣớc bị biến đổi thành màu đen, bốc mùi hơi thối khĩ chịu do xuất hiện các khí độc hại (aldehyt, H2S, NH3, CH4 ,….)  khí này góp phần gây ô nhiễm môi trƣờng không khí cùng với mùi men bia gây ra sự khó chịu cho ngƣời dân xung quanh. Gây ảnh hƣởng xấu tới quần thể sinh vật thủy sinh vùng xung quanh cửa cống và khu vực tiếp nhận. 4.2. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ngành sản xuất bia. 4.2.1. phương pháp cơ học. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 40 Là phƣơng pháp dùng để loại bỏ Các vật chất có kích thƣớc lớn nhƣ 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 thƣớc và tính chất đặc trƣng của từng loại vật chất mà ngƣời ta đƣa ra những phƣơng pháp thích hợp để loại chúng ra khỏi môi trƣờng nƣớc. Những phƣơng pháp loại các chất rắn có kích thƣớc lớn và tỷ trọng lớn trong nƣớc đƣợc gọi chung là phƣơng pháp cơ học. Phƣơng pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ đƣợc đến 60% các tạp chất không hoà tan có trong nƣớc thải và giảm 20% BOD. Các công trình trong xử lý cơ học bao gồm. 4.2.1.1. Song chắn rác Song chắn rác giữ lại các thành phần có kích thƣớc lớn, tránh làm tắc máy bơm, đƣờng ống hoặc kênh dẫn. Song chắn rác gồm các thanh đan xếp cạnh nhau ở trên mƣơng dẫn nƣớc. Khoảng cách giữa các thanh đan gọi là khe hở. Song chắn rác đƣợc chia làm 2 loại di động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí. Song chắn rác đƣợc đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo hƣớng dòng chảy.  Thiết bị tách rác thô: (Song chắn rác, lƣới chắn rác, lƣới lọc, sàng,…), Nhằm giữ lại các vật rắn thơ nhƣ: mảnh thủy tinh vỡ, chai lọ, nhãn giấy, nút bấc,…  Thiết bị lọc rác tinh: Thiết bị lọc rác tinh thƣờng đƣợc đặt sau thiết bị tách rác thơ, cĩ chức năng loại bỏ các tạp chất rắn cĩ kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn nhƣ : bã hèm, con men… 4.2.1.2. Bể lắng cát Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lƣợng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lƣợng riêng của nƣớc nhƣ xỉ than, cát …… ra khỏi nƣớc thải. Thông thƣờng cặn lắng có đƣờng kính hạt khoảng 0,25 mm (tƣơng đƣơng độ lớn thuỷ lực là 24,5) chiếm 60% tổng số các hạt cặn có trong nƣớc thải. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 41 Bể lắng cát thƣờng đƣợc đặt sau xong chắn rác, lƣới chắn và đặt trƣớc bể điều hòa lƣu lƣợng. Tùy theo đặc tính của dòng chảy ta có thể phân loại bể lắng cát nhƣ sau:  Bể lắng cát ngang nƣớc chảy thẳng, chảy vòng  Bể lắng cát đứng trƣớc chảy từ dƣới lên.  Bể lắng cát nƣớc chảy xoắn ốc. Trong bể lắng ngang, dòng nƣớc chảy theo phƣơng ngang hoặc vòng qua bể với vận tốc lớn nhất Vmax = 0,3 m/s, vận tốc nhỏ nhất Vmin = 0,15 m/s và thời gian lƣu nƣớc từ 30 – 60 giây. Đối với bể lắng đứng, nƣớc thải chuyển động theo phƣơng thẳng đứng từ dƣới lên với vận tốc nƣớc dâng từ 3 – 3,7 m/s, vận tốc nƣớc chảy trong máng thu (xung quanh bể) khoảng 0,4 m/s và thời gian lƣu nƣớc trong bể dao động trong khoảng 2 -3,5 phút. Cát trong bể lắng đƣợc tập trung về hố thu hoặc mƣơng thu cát dƣới đáy, lấy cát ra khỏi bể có thể bằng thủ công (nếu lƣợng cát < 0,5 m3/ngày đêm) hoặc bằng cơ giới (nếu lƣợng cát > 0,5 m3/ngày đêm). Cát từ bể lắng cát đƣợc đƣa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thƣờng đƣợc sử dụng lại cho những mục đích xây dựng. 4.2.1.3. Bể lắng đợi I. 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 lƣợng thay đổi, có khả năng kết dính và keo tụ với nhau. Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ 90 – 95% lƣợng cặn trong nƣớc thải. Vì cậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nƣớc thải và thƣờng đƣợc bố trí xử lý ban đầu hay sau xử lý sinh học. Căn cứ theo chiều nƣớc chảy, ngƣời ta phân biệt các dạng bể lắng sâu: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 42  Bể lắng ngang: Nƣớc chuyển động theo phƣơng ngang vào bể có vận tốc không lớn hơn 0.01m/s và thời gian lƣu nƣớc từ 1,2h – 2,5h. Bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật.  Bể lắng đứng: nƣớc chảy vào bể theo phƣơng thẳng đứng từ dƣới đáy bể lên. Bể lắng đứng thƣờng có mặt bằng hình tròn.  Bể lắng radien: nƣớc chảy vào bể theo hƣớng trung tâm ra qua thành bể hay có ngƣợc lại. 4.2.1.4. Bể tách dầu mỡ Bể tách dầu mỡ thƣờng đƣợc ứng dụng trong xử lý nƣớc thải công nghiệp có chứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nƣớc và các dạng chất nổi khác. Đối với nƣớc thải sinh hoạt, do hàm lƣợng dầu mỡ và các chất nổi không lớn cho nên có thể thực hiện việc tách chúng ngay ở bể lắng đợt một nhờ các thanh gạt thu hồi dầu mỡ, chất nổi trên bề mặt bể lắng. 4.2.1.5. Bể lọc. Dùng để tách các phân tử lơ lững phan tán trong nƣớc thải với kích thƣớc tƣơng đối nhỏ sau bể lắng, bằng cách cho nƣớc thải đi qua các vật liệu lọc nhƣ nƣớc, cát, thạch anh, than cốc, than bùn,.. Qúa trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nƣớc tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm có trong nƣớc thải. Các loại bể lọc đƣợc phân biệt nhƣ sau:  Lọc qua vách lọc.  Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt.  Thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc nhanh. 4.2.2. Phương pháp hóa lý. Là phƣơng 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 nƣớc thải. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 43 Các phƣơng pháp hóa học là chất oxi hóa bậc cao nhƣ H2O2, Ozone, Cl2; phƣơng pháp trung hòa, đông keo tụ. Thông thƣờng các quá trình keo tụ thƣờng đi kèm theo quá trình trung hòa hoặc các hiện tƣợng vật lý khác. Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hòa, phản ứng oxy hóa khử, phản ứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chất độc hại. 4.2.2.1. Bể điều hòa Lƣu lƣợng và chất lƣợng nƣớc thải từ hệ thống thu gom chảy về khu xử lý thƣờng dao động theo các giờ trong ngày. Nƣớc thải thƣờng có giá trị pH khác nhau. Muốn nƣớc thải đƣợc xử lý tốt bằng phƣơng pháp sinh học, phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về giá trị thích hợp (pH = 6 – 9 ) Nƣớc 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 thƣờng dùng đƣợc trình bày theo bảng. Bảng 4.3. Các hóa chất thường dùng để điều chỉnh pH Tên hóa chất Công thức hóa học Lƣợng * Canxi cacbonat CaCO3 1 Canxi oxit CaO 0.56 Canxi hidroxit Ca(OH)2 0.74 Magie oxit MgO 0.403 Magie hidroxit Mg(OH)2 0.583 Vơi sống dolomit {CaO0.6MgO0.4} 0.497 Vơi tơi dolômit {(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4} 0.677 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 44 Natri hidroxit NaOH 0.799 Natri cacbonat NaCO3 1.059 Axit sulfuric H2SO4 0.980 Axit clohydric HCl 0.720 Axit nitric HNO3 0.630 (* lƣợng 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 nƣớc 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 nƣớc thải có trong bể và ngăn ngừa cặn lắng trong bể, pha lỗng nồng độ các chất độc hại nếu có. 4.2.2.2. Kết tủa tạo bông. Trong ngồn nƣớc, một phần các hạt thƣờng tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thƣớc của hạt thƣờng dao động trong khoảng 0,1-10 μm. Các hạt này không nổi và cũng không lắng, do đó tƣơng đối khó tách loại bỏ chúng ra khỏi nƣớc thải. Theo nguyên tắc các hạt có khuynh hƣớng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt. Khi các hạt keo đã bị trung hoà điện tích có thể liên kết với các hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thƣớc lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này gọi là quá trình tạo bông. Tuy nhiên, khi xử lý để giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bộng cặn ngƣời ta sử dụng các hoá chất nhƣ : phèn nhôm, phèn sắt, polymer để kết dính các hạt keo, cặn lơ lửng thành những bông cặn có kích thƣớc lớn hơn và lắng loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nƣớc thải. 4.2.2.3. Bể khử trùng Khử trùng nƣớc thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây nguy hiểm hoặc chƣa đƣợc hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nƣớc thải. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 45 Khử trùng có nhiều phương pháp: Clo hóa (rộng rãi nhất) : Clo cho vào nƣớc dƣới dạng hơi hoặc clorua vôi. Lƣợng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nƣớc thải là : 10g/m3 đối với nƣớc thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 đối với nƣớc thải sau xử lý sinh học khơng hồn tồn, 3 g/m3 sau xử lý sinh học hồn tồn. Thời gian tiếp xúc giữa chúng là 30 phút trƣớc khi xả nƣớc thải ra nguồn tiếp nhận. Dùng tia tử ngoại Điện phân muối ăn Ôzôn hóa : phƣơng pháp này bắt đầu đƣợc áp dụng rộng rãi để xử lý nƣớc thải. Ôzôn tác động mạnh mẽ vào chất hữu cơ. Sau quá trình Ôzôn hóa, số lƣợng vi khuẩn bị tiêu diệt đạt tới 99.8%. Ngồi việc khử trùng ôzon còn ôxy hĩa các hợp chất Nitơ, Photpho là các nguyên tố dinh dƣỡng trong nƣớc thải, góp phần chống hiện tƣợng phú dƣỡng hóatrong nguồn nƣớc. 4.2.3. Phương pháp hấp thụ. Phƣơng pháp hấp phụ đƣợc Dùng trong bƣớc xử lý bậc cao sau xử lý sinh học để khử các chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học. Hấp phụ là hiện tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha lỏng/khí hay lỏng/rắn Cơ chế của quá trình hấp phụ nhƣ sau: các phân tử hòa tan khi tiếp xúc giữa hai pha rắn/lỏng sẽ hấp phụ lên bề mặt chất rắn bằng các lực liên kết của các phân tử bề mặt có thừa hóa trị. Các chất hấp phụ thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ: than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải của vài ngành sản xuất đƣợc dùng làm chất hấp phụ (tro, xỉ, mạt cƣa …). Chất hấp phụ vô cơ nhƣ đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít đƣợc sử dụng vì năng lƣợng tƣơng tác của chúng với các phân tử nƣớc lớn. 4.2.4. Phương Pháp Sinh Học Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dƣỡng hoại sinh có trong nƣớc thải. Quá trình hoạt ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 46 động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn đƣợc khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nƣớc. Các quá trình xử lý sinh học bằng phƣơng pháp kỵ khí và hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, ngƣời ta tạo điều kiện tối ƣu 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. 4.2.4.1. 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 nƣớc 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 nƣớc. Nếu chất hữu cơ có quá nhiều, nguồn ôxy không đủ sẽ tạo ra môi trƣờng kị khí. Nhƣ 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 nƣớc. Thực vật phù du và các sinh vật tự dƣỡng khác sử dụng CO2 và khoáng chất để tổng hợp chất hữu cơ làm tăng sinh khối và làm giàu ôxy trong nƣớc thải. Trong hoạt động sống của vi sinh vật, thực vật phù du và động vật nguyên sinh… làm tiêu hao chất dinh dƣỡng, 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 đƣợc 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 hƣớng khuếch tán vào nƣớc, dƣới tác dụng của gió góp phần làm tăng khả năng hòa trộn ôxy vào nƣớc. Ở vùng này vào ban ngày, dƣới tác dụng của ánh sáng mặt trời, tảo và các vi sinh vật tự dƣỡng sử dụng CO2 và các chất vơ cơ khác tổng hợp vật chất cho tế bào phục vụ cho quá trình sinh trƣởng, đồng thời thải ôxy vào nƣớc. 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 nƣớc thải. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 47 Các vi sinh vật Pseudomonas Denitrificans, Baccillus licheniforms,…sẽ khử nitrat thành N2 và thải vào khng khí. Điều kiện chung cho vi khuẩn nitrat hĩa pH= 5.5 ÷ 9 nhƣng tốt nhất là 7.5. Khi pH < 7 thì vi khuẩn phát triển chậm, ơxy hịa tan cần là 0.5mg/l, nhiệt độ từ 5 – 400C. Các hoạt động của vi sinh vật hiếu khí thải ra mơi trƣờng CO2 , nguồn CO2 cung cấp cho hoạt động của tảo và thực vật phù du khác phát triển. Quá trình phân hủy hiếu khí diễn ra mạnh mẽ nếu dùng các biện pháp tác động vào nhƣ : sục khí, làm tăng lƣợng hoạt động của vi sinh vật bằng cách tăng bùn hoạt tính, điều chỉnh hàm lƣợng chất dinh dƣỡng và ức chế các chất độc làm ảnh hƣởng đến quá trình hoạt động của vi sinh vật. Hầu hết các vi sinh vật làm sạch nƣớc thải đều là vi sinh vật hoại sinh, hiếu khí và ƣa ấm. Vì vậy mà nhiệt độ nƣớc thải ảnh hƣởng rất lớn đến đời sống của vi sinh vật, nhiệt độ thích hợp cho quá trình xử lý là 20 – 40 0C, tối ƣu là 25 – 30 0C. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nƣớc thải gồm 3 giai đoạn sau: - Giai đoạn 1 : ôxy hóa 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 : ôxy hóa chất liệu tế bào. C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH2 ± ∆H’ 4.2.4.2. Các công nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí.  Bể Aeroten  Lọc sinh học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 48  Hồ sinh học  Cánh đồng tƣới, cánh đồng lọc  Bể Aeroten.  Bể Aeroten thông thường. Đòi hỏi phải ở chế độ dạng chảy nút (plug – flow) khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể này nƣớc thải có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đƣa vào đầu bể. Ở chế độ dạng chảy nút, bông bùn có 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 bể. Buøn Beå laéng 1 Nöôùc chöa xöû lyù Buøn tuaàn hoaøn Buøn thaûi Beå laéng 2 Beå aerotank Nöôùc thaûi sau xöû lyù Hình 4.9 : Bể Aeroten thơng thường  Bể Aeroten mở rộng. :Hạn chế lƣợng bùn dƣ sinh ra, khi đótốc độ sinh trƣởng thấp, sản lƣợng bùn thấp và chất lƣợng nƣớc ra cao hơn. Thời gian lƣu bùn cao hơn so với các bể khác (20 – 30 ngày). Hàm lƣợng bùn thích hợp trong khoảng 3000 – 6000 mg/l.  Bể Aeroten xáo trộn hoàn toàn. Bể này thƣờng có dạng tròn hoặc vuông, hàm lƣợng bùn hoạt tính và nhu cầu ôxy đồng nhất trong tồn bộ thể tích bể. Đòi 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 thƣờng đƣợc sử dụng. Bể này có ƣu điểm chịu đƣợc quá tải rất tốt. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 49 Beå laéng Beå laéng Buøn thaûi Nöôùc thaûi tröôùc xöû lyù Nöôùc thaûi sau xöû lyù Buøn tuaàn hoaøn Maùy thoåi khí Hình 4.10 : Bể Aeroten khuấy trộn hòan toàn  Bể SBR ( bể hoạt động gián đoạn) Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nƣớc thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tƣơng tự nhƣ trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có một điều khác là tất cả các quá trình xảy ra trong cùng một bể và đƣợc thực hiện lần lƣợt theo các bƣớc: làm đầy, phản ứng, xả cạn, ngƣng..  Mương ôxy hóa Là mƣơng dẫn dạng vòng có sục khí, để tạo dòng chảy trong mƣơng cần có vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính. Vận tốc trong mƣơng thƣờng đƣợc thiết kế lớn hơn 3m/s để tránh cặn lắng. 4.2.5. Phương pháp kị khí. Quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra trong điều kiện không có ôxy nhờ sự hoạt động của hệ vi sinh vật sống thích nghi ở điều kiện kị khí. Các sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí là axit hữu cơ, các amol, NH3, H2S và CH4 vì vậy quá trình này gọi là quá trình lên men kị khí sinh mêtan hay lên men mêtan. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 50  Quá trình phân hủy kị khí gồm 2 giai đoạn: - Giai đoạn thủy phân: Dƣới tác dụng của enzym thủy phân do vi sinh vật tiết ra, các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân thành đƣờng đơn giản; Protein bị thủy phân thành peptic, axit amin; chất béo thủy phân thành glyxerin và axit béo. - Giai đoạn tạo khí: Sản phẩm thủy phân này tiếp tục phân hủy tạo thành khí CO2, CH4 ngoài ra còn có một số khí khác nhƣ: H2S, N2 và một ít muối khóang. Các hydrat bị phân hủy sớm nhất và nhanh nhất hầu hết chuyển thành CO2, CH4. Các hợp chất hữu cơ hòa tan bị phân hủy gần nhƣ hoàn tòan (axit béo tự do hầu nhƣ bị phân hủy 80 – 90%, axit béo loại este phân hủy 65 – 68%). Riêng hợp chất chứa lygin là chất khĩ phân hủy nhất, chúng là nguồn tạo ra mùi. Trong quá trình phân hủy chất hữu cơ ở điều kiện kị khí, sản phẩm cuối cùng chủ yếu là CH4 chiếm 60 – 75%. Quá trình lên men mêtan gồm 2 pha điển hình: pha axit và pha kiềm. Ở pha axit, hydratcacbon (xellulo, tinh bột, các loại đƣờng…) dễ bị phân hủy tạo thành axit hữu cơ có phân tử lƣợng thấp (axit propinic, butyric, axetic…). Một phần chất béo cũng chuyển hóa thành axit hữu cơ. Đặc trƣng của pha này là tạo thành axit, pH của môi trƣờng có thể thấp hơn 5 và xuất hiện mùi hơi. Cuối pha, axit hữu cơ và các chất tan có chứa nito tiếp tục phân hủy thành những hợp chất của amol, amin, muối của axit cacbonic và tạo thành một số khí nhƣ : CO2, CH4 , H2S, N2, indol, mecaptan gây mùi khó chịu, lúc này pH của môi trƣờng bắt đầu tăng chuyển sang trung tính và sang kiềm. Ở pha kiềm, đây là pha tạo thành khí CH4 . Các sản phẩm thủy phân của pha axit làm cơ chất cho quá trình lên men mêtan và tạo thành CH4, CO2, pH của pha này chuyển hồn tồn sang môi trƣờng kiềm. Quá trình thủy phân các chất hữu cơ trong môi trƣờng kị khí là quá trình phức tạp với sự tham gia của nhiều vi sinh vật kị khí. Nhiệt độ phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kị khí là 10 – 150C, 20 – 400C và trên 400C, thời gian lên men kéo Công nghệ xử lý kị khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 51 dài trong khoảng 10 – 15 ngày, nếu ở nhiệt độ thấp thì quá trình lên men kéo dài hàng tháng.  Quá trình xử lý với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng.  Bể phản ứng tiếp xúc kị khí Đối với nƣớc thải BOD cao, xử lý bằng phƣơng pháp kị khí tiếp xúc rất hiệu quả. Nƣớc thải chƣa xử lý đƣợc khuấy trộn với bùn tuần hồn và sau đó đƣợc phân hủy trong bể phản ứng kín khơng cho không khí vào. Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn nƣớc đi vào bể lắng hoặc tuyển nổi, nƣớc trong đi ra nếu chƣa đạt yêu cầu xả vào nguồn tiếp nhận thì phải xử lý tiếp bằng phƣơng pháp hiếu khí với Aeroten hoặc lọc sinh học. Bùn kị khí sau khi lắng đƣợc hồi lƣu để nuơi cấy trong nƣớc thải mới. Lƣợng sinh khối vi sinh vật kị khí thấp nên bùn dƣ thừa ra là rất ít.  Bể xử lý bằng lớp bùn kị khí với dịng nước đi từ dưới lên (UASB). UASB là bể xử lý sinh học kị khí dạng chảy ngƣợc qua lớp bùn, phƣơng pháp này phát triển mạnh ở Hà Lan. Xử lý bằng phƣơng pháp kị khí đƣợc ứng dụng để xử lý các loại nƣớc thải cĩ hàm lƣợng chất hữu cơ tƣơng đối cao, khả năng phân hủy sinh học tốt, nhu cầu năng lƣợng thấp và sản sinh năng lƣợng. Chức năng của bể UASB là thực hiện phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí thành các dạng khí sinh học. Các chất hữu cơ trong nƣớc thải đóng vai ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 52 trị chất dinh dƣỡng cho vi sinh vật. Nƣớc thải đi từ dƣới lên với vận tốc đƣợc duy trì trong khoảng 0.6 – 1.2 m/h. thời gian lƣu nƣớc trong bể thƣờng kéo dài 30 – 40 giờ. Hoạt động của bể UASB cần duy trì ở điều kiện thích hợp: - pH khoảng 7 – 7.2. - Nhiệt độ ổn định 33 – 350C. - Tải trọng hữu cơ đạt từ 10 – 15kg/m3.ngày. Bùn trong bể UASB chia thành 2 lớp: lớp bùn đặc và lớp bùn bông; nếu hoạt động tốt thì chiều cao lớp bùn bông gấp 2 lần chiều cao lớp bùn đặc, cần có sự thu bùn thích hợp để tránh hiện tƣợng bùn trong bể quá nhiều hoặc quá ít. Thể tích khí tạo thành từ 0.2 – 0.5 kg/m3 BOD, bùn dƣ trong bể đƣa sang bể nén làm phân bón. Đây là một trong những quá trình kị khí ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới do: + Cả 3 quá trình phân hủy – lắng lƣu – tách khí đƣợc lắp đặt trong cùng một công trình. + Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vƣợt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng. + Ít tiêu tốn năng lƣợng vận hành + Ít bùn dƣ nên giảm chi phí xử lý bùn và lƣợng bùn sinh ra dễ tách nƣớc. + Nhu cầu dinh dƣỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dƣỡng + Có khả năng thu hồi năng lƣợng từ khí mêtan  Quá trình xử lý kị khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám. Đây là phƣơng pháp xử lý kị khí nƣớc thải dựa trên cơ sở sinh trƣởng dính bám với vi khuẩn kị khí trên các giá mang. Hai quá trình phổ biến của quá trình này là lọc kị khí và lọc với lớp vật liệu bị trƣơng nở, đƣợc dùng để xử lý nƣớc thải chứa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 53 các chất cacbon hữu cơ. Quá trình xử lý với sinh trƣởng gắn kết cũng đƣợc dùng để khử Nitrat.  Bể lọc kị khí Bể lọc kị khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa cacbon trong nƣớc thải. nƣớc thải đƣợc dẫn vào bể từ dƣới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó có vi sinh vật kị khí sinh trƣởng và phát triển. Vì vi sinh vật đƣợc giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc và khơng bị rửa trơi theo nƣớc sau xử lý nên thời gian lƣu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày). Nguồn Bể phản ứng có dạng nƣớc đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định. Đây là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kị khí lơ lửng và dính bám.  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 ƣu; 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 trƣờng 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 nƣớc 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 hƣởng 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 trƣờng axit so với trong môi trƣờng kiềm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 54 và ở giá trị kiềm nhẹ, nhĩm vi khuẩn sinh mêtan cũng ít bị ảnh hƣởng hơn so với ở giá trị pH axit.  Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình xử lý nước thải. Xử lý nƣớc thải trong điều kiện kị khí do quần thể vi sinh vật hoạt động, mỗi chủng loại vi sinh vật sẽ sinh trƣởng và phát triển tốt ở miền nhiệt độ thích hợp. Nhiệt độ tối ƣu cho quần thể vi sinh vật sinh mêtan là 35 - 550C; dƣới 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. Nhƣ vậy, trong hệ thống xử lý nƣớc thải cơng suất lớn, có thể tận dụng khí mêtan để gia nhiệt dạng nƣớc thải đầu vào, làm tăng nhiệt độ môi trƣờng 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 lƣợng chất hữu cơ tăng cao thì hiệu suất xử lý cũng tăng theo. + Đối với nƣớc 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 lƣu thủy lực là yếu tố quyết định hiệu suất của hệ thống + Nếu thời gian lƣu thủy lực ngắn, hiệu suất sẽ thấp và ngƣợc lại + Nếu kéo dài quá thời gian xử lý thì chi phí đầu tƣ ban đầu của hệ thống sẽ lớn. + Trong ngành Bia thƣờng phải sử dụng một số hĩa 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 nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học, các chất sát trùng gây ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 55 ảnh hƣởng khơng tốt đến hoạt động của vi sinh vật vì thế làm giảm hiệu suất xử lý của hệ thống. 4.3. Xử Lý cặn: Trong quá trình xử lý nƣớc thải ở các cơng đoạn trƣớc, đã sinh ra một lƣợng cặn khá lớn. Lƣợng cặn này chứa các chất ô nhiễm, do đó cần phải xử lý. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 56  Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn là: + Giảm khối lƣợng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạn một phần hay phần lớn lƣợng nƣớc có trong hỗn hợp để giảm kích thƣớc thiết bị xử lý và giảm trọng lƣợng phải vận chuyển đến nơi tiếp nhận. + Phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rữa, chuyển chúng thành các hợp chất hữu cơ ổn định và các hợp chất vơ cơ để dễ dàng tách nƣớc ra khỏi bùn cặn và không gây tác động xấu đến mơi trƣờng của nơi tiếp nhận. + Các thiết bị thông dụng dùng trong phƣơng pháp này là: sân phơi bùn, máy lọc cặn chân không, máy lọc ép băng tải, máy ép cặn li tâm,….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 57 CHƢƠNG 5 CÁC PHƢƠNG ÁN ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. 5.1. Cơ Sở Lựa Chọn Công Nghệ. Các nhà máy bia trên thế giới ngày nay đều dùng nguyên liệu là thóc malt (đại mạch nảy mầm) khoảng 70% và các loại bột nhƣ ngơ, gạo, mạch (không phải malt) khoảng 30%, ngồi ra còn dùng hoa Houplon, các loại bột trợ lọc nhƣ diatomit, bentonit, vv…  Quá trình công nghệ bia gồm những công đoạn sau: Nấu – đường hóa : Nấu bột và trộn bột với bột malt, cho thủy phân dịch bột thành đƣờng, lọc bỏ bã các loại bột, bã hoa Houplon. Nƣớc thải của ở đây chứa nhiều chất hidrocacbon, xenlulozo, pentozo trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, các cục vĩn,…cùng các xác hoa, chất đắng, chất màu… Công đoạn lên men : Nƣớc thải ở cơng đoạn này rất giầu xác men – chủ yếu là protein, các chất khống, vitamin cùng với bia cặn,… Giai đoạn thành phẩm : Lọc, bão hịa CO2, chiết box, đĩng chai, thanh trùng. Nƣớc thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, bia chảy tràn ra ngồi,… Nước thải nhà máy bia gấp khoảng 6 lần so với bia thành phẩm, bao gồm: - Nƣớc lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đƣờng. Để bã trên sang lƣới, nƣớc sẽ tách khỏi bã. - Nƣớc rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác. - Nƣớc rửa chai và téc chứa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 58 - Nƣớc rửa sàn, phịng lên men, phịng dự trữ - Nƣớc thải từ nồi hơi - Nƣớc vệ sinh, sinh hoạt - Nƣớc thải từ hệ thống làm lạnh cĩ chứa hàm lƣợng chlorit cao (tới 500mg/l), cacbon thấp. Nói chung nƣớc thải trong các công đoạn sản xuất chứa nhiều chất hữu cơ và có các chỉ số nhƣ sau: + BOD5 : khoảng 1000mg/l, nếu không kịp tách men chỉ số này sẽ cao hơn rất nhiều. + COD/BOD : 0.6-1 + pH : 5 – 11 + Tải trọng BOD5 : 500 kg/ngày (với những nhà máy có công suất 16 triệu lít/ năm, khoảng 80,000 lit/ngày + Nƣớc thải chứa các chất hữu cơ (các hợp chất hidratcacbon, protein, axit hữu cơ cùng các chất tẩy rửa) có nồng độ cao, còn các chất rắn, thơ hoặc kết lắng có nồng độ thấp hơn. Đối với nƣớc thải sản xuất bia của công ty TNHH Sabmiller Việt Nam đựơc đặc trƣng ở bảng sau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 59 Bảng 5.1. Đặc trưng nước thải công ty TNHH Sabmiller Việt Nam STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả 1 pH mg/l 6.9 2 TSS mgO2/l 180 3 BOD5 mg O2/l 768 4 COD mg/l 1280 5 Tổng N mg/l 40 6 Tổng P mg/l 15 7 Coliform MPN/100ml 10000 So sánh kết quả phân tích nƣớc thải của công ty TNHH Sabmiller Việt Nam so với cột A - QCVN 24:2009/BTNMT cho thấy các chỉ tiêu (BOD, COD, tổng P và Colifom,…) vƣợt tiêu chuẩn cho phép, cụ thể : BOD vƣợt 25.6 lần; COD vƣợt gần 25.6 lần; tổng P vƣợt 6 lần; tổng Nito vƣợt 2.7 lần và ColiForm vƣợt 5 lần. Với đặc trƣng là ô nhiễm nguồn chất hữu cơ cao thì phƣơng pháp xử lý thích hợp là phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng biện pháp sinh học. Nƣớc thải sau khi xử lý cần phai đạt tiêu chuẩn loại B(xả vào nguồn nƣớc khơng sử dụng cho mục đích sinh hoạt) theo QCVN 24 : 2009/BTNMT (quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp), cụ thể nêu ở bảng sau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 60 Bảng 5.2. Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp TT Thông số Đơn vị Giá trị C A B 1 Nhiệt độ 0C 40 40 2 pH - 6-9 5,5-9 5 BOD5 (20 0 C) mg/l 30 50 6 COD mg/l 50 100 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 8 Tổng Nitơ mg/l 15 30 9 Tổng Phôtpho mg/l 4 6 10 Coliform MPN/100ml 3000 5000 5.1.1. PHƢƠNG ÁN 1. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 61 Hình 5.1. Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phương án 1 Nƣớc thải đầu vào Song chắn rác Hố thu gom Bể lắng 1 Bể aeroten Bể lắng 2 Bể khử trùng Nƣớc thải đầu ra loai j ji Sân phơi bùn Bùn dƣ Bùn tuần hoàn Sục khí Hóa chất Đƣờng nƣớc Đƣờng tuần hoàn bùn Đƣờng dẫn hóa chất Đƣờng dẫn không khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 62 5.1.1.1. Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Nƣớc thải theo mƣơng dẫn đến hố thu gom nƣớc thải, tại đây có đặt song chắn rác nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thƣớc lớn trƣớc khi vào bể lắng 1. Bể lắng 1, có chức năng điều chỉnh một phần lƣu lƣợng nƣớc, và lắng những tạp chất có kích thƣớc nhỏ hơn mà song chắn rác không loại trừ đƣơc. Sau khi nƣớc thải ra khỏi bể lắng 1 đƣợc bơm vào bể Aeroten, hoạt động của bể đƣợc duy trì khi có sự sục khí liên tục, một số những chất có trong chất thải đƣợc loại trừ bởi những vi sinh vật hiếu khí hoạt động trong bể. Sau khi ở bể Aeroten ra nƣớc thải đƣợc đƣa qua bể lắng 2, để hoàn thành việc lắng sạch những cặn có trong nƣớc thải, và nƣớc thải lúc này đã sạch, nhƣng còn mùi, vì thế cho qua bể khử trùng trƣớc khi thải ra ngồi môi trƣờng. Bùn hoạt tính đƣợc đƣa tuần hồn lại bể Aeroten. Bùn trong bể lắng 2, và bùn dƣ của bể Aeroten đƣợc thu gom thủ cơng và đƣa ra sân phơi bùn để giảm độ ẩm trƣớc khi có xe đến thu gom. 5.1.2. PHƢƠNG ÁN 2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 63 Nƣớc thải đầu vào Song chắn rác Bể điều hòa Bể UASB Bể trung gian Bể Aeroten Bể lắng Bể khử trùng Nƣớc thải đầu ra loai Bể nén bùn Sục khí Hóa chất Đƣờng nƣớc Đƣờng dẫn khí Đƣờng dẫn hóa chất Đƣờngdẫn bùn tuần hoàn Hố thu gom Bùn dƣ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 64 Hình 5.2. Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phương án 2 5.1.2.1. Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Vì lƣu lƣợng nƣớc thải lớn và hàm lƣợng chất rắn lơ lửng thấp SS=80mg/l, cho nên nƣớc thải chảy qua các ống thu gom nƣớc thải của từng bộ phận sản xuất cũng nhƣ các bộ phận có phát sinh nƣớc thải, về tại địa điểm xử lý. Tại đây có đặt một song chắn rác, nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thƣớc lớn trƣớc khi vào hố thu gom, sau khi vào hố thu gom nƣớc thải đƣợc trộn đều nồng độ ô nhiễm và sẽ đƣợc dẫn đến bể điều hòa, tại đây giữ lại những tạp chất cĩ kích thƣớc nhỏ hơn. Sau đó đƣợc bơm tới bể UASB, tại đây lƣợng ô nhiễm hữu cơ trong nƣớc thải sẽ bị phân hủy kị khí. Sau khi qua bể UASB nƣớc thải đƣợc dẫn qua bể trung gian, (do yêu cầu nƣớc thải trƣớc khi vào bể xử lý vi sinh hiếu khí Aeroten, để vi sinh vật cĩ thời gian thích ứng).Nƣớc thải sau khi qua bể Aeroten, đã xử lý đƣợc lƣợng ô nhiễm hữu cơ còn lại. Sau đó nƣớc thải đƣợc dẫn đến bể lắng để lắng những bông bùn còn sót lại trong quá trình xử lý vi sinh. Trƣớc khi nƣớc đƣợc thải ra ngồi môi trƣờng, dẫn đi qua bể khử trùng để khử mùi hôi, và màu. Bùn từ bể lắng và bể Aeroten, UASB đƣợc dẫn tới bể nén bùn, trƣớc khi xe đến vận chuyển. 5.2. So sánh và lựa chọn phƣơng án. Cả 2 phƣơng án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải cho Công ty TNHH Sabmiller Việt Nam đều áp dụng phƣơng pháp chính là xử lý sinh học. Cả 2 phƣơng án đều có những công trình đơn vị xử lý cơ học tƣơng đối giống nhau, còn về công trình xử lý sinh học thì khác nhau: - Phƣơng án 1 : Bể Aeroten (xử lý hiếu khí) - Phƣơng án 2 : Kết hợp bể UASB và Aeroten (kết hợp xử lý kị khí và hiếu khí) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 65  Phƣơng án 1 : Chỉ sử dụng bể Aeroten để xử lý sinh học, xử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí, và để đảm bảo hoạt động sống của chúng phải cung cấp Oxi liên tục. Tuy thời gian xử lý nhanh, nhƣng lại tạo ra 1 lƣợng bùn lớn, và khó phân hủy đƣợc một số chất Protein, và chất hữu cơ lơ lửng.  Phƣơng án 2 : Áp dụng cả 2 loại bể Aeroten và UASB và xử lý sinh học, chọn xử lý UASB trƣớc vì : Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải ban đầu cao, phù hợp với xử lý kị khí. Trong phân hủy kị khí phần lớn các chất hữu cơ đƣợc phân hủy thành các chất khí bởi vậy lƣợng bùn phát sinh nhỏ. Bùn phát sinh do phân hủy kị khí nhầy hơn, dễ dàng tách nƣớc hơn so với bùn hiếu khí. Do nhƣợc điểm của bể UASB nên ta sử dụng bể Aeroten để xử lý tiếp theo. Để xử lý triệt để lƣợng BOD và Nito tổng mà bể UASB không làm đƣợc. Do cơng đoạn xử lý bằng bể UASB đã giảm cơ bản hàm lƣợng chất hữu cơ nên cũng khắc phục đƣợc hạn chế của xử lý hiếu khí bằng bể Aeroten là lƣợng bùn phát sinh giảm đáng kể. Vì thế nƣớc thải đƣợc xử lý triệt để hơn.  Nhận xét : Xét về mặt kĩ thuật thì phƣơng án 1 có cấu tạo đơn giản hơn, do đó việc thi công xây dựng và lắp đặt các thiết bị dễ dàng hơn so với phƣơng án 2. Tuy nhiên xét về mặt hiệu quả xử lý, và chất lƣợng nƣớc thải đầu ra thì phƣơng án 2 vẫn là lựa chọn tốt nhất. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 66 5.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. 5.3.1. Các Thông Số Tính Toán.  Các chỉ tiêu. + BOD5 = 768mg/l. + COD = 1280 mg/l + Tổng chất rắn lơ lửng SS = 180mg/l + Tổng N = 36 mg/l + Tổng P = 15 mg/l + Cliform = 10000 mg/l 5.3.2. Lƣu Lƣợng Tính Toán. Lƣu lƣợng trung bình ngày đêm: Qtb = 2400 m 3/ngày đêm Lƣu lƣợng trung bình giờ: hm Q Q tbhtb /100 24 2400 24 3 Lƣu lƣợng trung bình giây: sm Q Q tbstb /028,0 360024 2400 360024 3     Luu lƣợng nƣớc thải theo giờ lớn nhất. Q h max = Q h tb * Kh Trong đó : Kh là hệ số vƣợt tải , (K=1.5 ÷ 3.5), Chọn K = 1.5 ( Giáo trình xử lý nước thải – Th.S Lâm Vĩnh Sơn) Vậy Q h max = 100*1.5 = 150 (m 3 /h) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 67 5.3.3. Tính toán song chắn rác: Nƣớc thải dẫn vào hệ thống xử lý nƣớc trƣớc hết phải qua song chắn rác. Tại đây các thành phần rác có kích thƣớc lớn nhƣ: vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây … đƣợc giữa lại. Nhờ đó tránh làm tắc nghẽn và bào mòn bơm, đƣờng ống hoặc kênh dẫn. Đây là bƣớc quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nƣớc thải.  Tính toán song chắn rác: + Khoảng cách giữa các thanh b = 16mm ( 16 ÷ 25mm) + Góc nghiêng α = 60o (60 – 90 0) + Vận tốc trung bình qua các khe = 0.8 m/s + Chiều rộng và chiều sâu mƣơng dẫn B*H = 0.3*0.5 (m) + Chiều dày song chắn = 8mm Số khe hở ở song chắn rác đƣợc tính: 7.1905,1 231.0016.06.03600 150 1 max      Ks hbV Q n h khe. Chọn số khe = 20 khe. Trong đó Kz = 1.05 - hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy, cào rác bằng cơ giới. n: số khe hở h1 : chiều cao lớp nƣớc trong mƣơng. )(23.0 3.06.03600 150 1 max 1 m BV Q h h      ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 68 hQmax : lƣu lƣợng giờ lớn nhất của nƣớc thải V: tốc độ nƣớc chảy qua song chắn rác (0.6 – 1 m/s); chọn v = 0.6 m/s  Số thanh của song chắn rác. N ’ = n-1 = 20-1= 19 thanh. b = 0,016 khoảng cách giữa các khe hở của song chắn.  Bề chiều rộng mỗi song chắn rác là: Bs = S.(n1 -1) + b.n1 = 0,008.(20-1) + (0.016 * 20) = 0.472(m) Chọn Bs = 0.5m. Trong đó S: chiều dày thanh song chắn = 0,008m  Tổn thất áp lực qua song chắn rác: cmmk g V hs 505.03 81,92 6,0 83.0 2 22     Trong đó :  Vmax : vận tốc nƣớc thải trƣớc song chắn rác với Qmax, chọn Vmax = 0.6m/s  K: hệ số tính đến sự tổn thất áp lực do rác bám. Chọn k = 3 (k= 2-3 Giáo trình xử lý nước thải – Th.S Lâm Vĩnh Sơn).  ξ : hệ số tổn thất áp lực cục bộ, xác định theo công thức: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 69 83.060sin) 016.0 08. (42.2sin) 2 ( 04/34/3   g S Với : α là góc nghiêng đặt SCR, chọn α = 600. β là hệ số phụ thuộc hình dạng thành đan, chọn β = 2.42  Chiều dài phần mở rộng trƣớc SCR. L1= m tagtag BB h kss 27.0 202 3.05.0 202 00      , chọn l1 = 0.3m. Trong đó + Bs : chiều rộng SCR. + Bk: bề rộng mƣơng dẫn, Bk = 0.3m + Φ : góc nghiêng chỗ mở rộng , lấy Φ = 200  Chiều dài phần sau SCR. L2 = 0.5L1 = 0.5*0.3= 0.15m  Chiều dài xây dựng mƣơng đặt SCR. L = L1 + L2 + Ls = 0.3 +0.15 + 1.5 = 1.85m , chọn L = 2m Trong đó : Ls = Chiều dài phần mƣơng đặt SCR, L = 1.5m.  Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR. β= 2.42 β= 1.83 β= 1.67 β= 1.97 β= 0.92 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 70 H = hmax + hs + 0.5 = 0.231 + 0.05 + 0.5 = 0.78m Trong đó : hmax = hl : độ đầy ứng với chế độ Qmax = 0.231(m) hS : tổn thất áp lực qua SCR. 0.5 : khoảng cách giữa cột sàn nhà đặt SCR và mực nƣớc cao nhất Hình 5.3 . Chi tiết song chắn rác  h1 hs h1 L1 Ls L2 Bs Bk  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 71 Bảng 5.3. Thống kê các thông số thiết kế SCR. Số thƣ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thƣớc Đơn vị 1 Kích thước thanh chắn. Bề rộng s 8 mm Khoảng cách giữa các thanh b 16 mm Số thanh n 19 thanh 2 Kích thước SCR Chiều dài L 2 m Chiều rộng Bs 0.5 m Chiều sâu h 0.78 m 3 Góc nghiêng của SCR α 60 Độ 4 Vận tốc trung bình qua các khe v 0.8 m/s 5 Kích thước của mương dẫn Chiều rộng B 0.3 m Chiều sâu H 0.5 m Chiều dài L 2 m ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 72  Thiết bị lƣợc rác tinh. Nhằm loại bỏ các chất rắn có kích thƣớc nhỏ đi vào công trình, công ty lắp đặt một máy lƣợc rác tinh ngay trên bể điều hòa với các thông số sau: + Chọn máy cơ khí : khe 0.5mm. + Lƣu lƣợng qua thiết bị lƣợc rác tinh : 170m3/h + Công suất : 0.2kw. + Nguồn điện sử dụng: 380V/3pha/50Hz. 5.3.4. Hố thu nƣớc thải. - Thể tích hầm bơm tiếp nhận: 3 max 1057.0*150* mtQV h b  Trong đó t là thời gian lƣu nƣớc ,chọn t = 0.7giờ. Chọn chiều sâu hữu ích h = 3m, chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng hf = 0,5m. Vậy chiều sâu tổng cộng là: H = 3+ 0,5= 3.5m.  Diện tích bề mặt hố thu gom: 230 5.3 105 m H V F  Chọn L x B = 6m x 5m ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 73 Bảng 5.4.Thống kê tóm tắt thông số thiết kế hố thu gom. Số thƣ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thƣớc Đơn vị 1 Chiều dài L 6 m 2 Chiều rộng B 5 m 3 Chiều cao H 3.5 m 4 Thời gian lƣu nƣớc t 0.7 Giờ 5.3.5. Bể Điều Hòa. Lƣu lƣợng và chất lƣợng nƣớc thải từ cống thu gom chảy về trạm xử lí nƣớc thải, đặc biệt đối với dòng thải công nghiệp và dòng nƣớc mứa thƣờng xuyên dao động theo thời gian trong ngày. Khi hệ số không điều hòa k ≥ 1,4 thì nên xây dựng bể điều hòa để đảm bảo cho công trình xứ lí làm việc ổn định và đạt đƣợc giá trị kinh tế. Có hai loại bể điều hòa: bể điều hòa lƣu lƣợng và chất lƣợng và bể điều hòa chất lƣợng.  Mục đích xây dựng bể điều hòa: Giảm bớt sự dao động của hàm lƣợng các chất bẩn trong nƣớc do quá trình sản xuất thải ra không đều. Giữ ổn định lƣu lƣợng nƣớc đi vào các công trình xử lý tiếp theo.  Thể tích bể điều hòa: W = Qmax.giờ * t = 150 * 4 = 600( m 3 ) Trong đó: - Qmax.giờ: Lƣu lƣợng giờ max của nƣớc thải bằng 150 m 3 /h ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 74 - t: Thời gian lƣu trung bình của nƣớc thải trong bể điều hòa lấy bằng 4 giờ. ( t= 4-6h, Tính toán thiết kế các công trình – Lâm minh triết)  Kích thước bể điều hòa. Chọn chiều sâu mực nƣớc là Hdh = 6m. Diện tích của bể điều hoà: 2100 6 600 m H W F dh dh  Chọn L x B = 12.5 * 8 (m) Chiều cao bảo vệ của bể chọn : Hbv = 0.5m Vậy Chiều cao xây dựng của bể điều hoà: Hxd = Hdh + Hbv = 6 + 0,5 = 6,5m Xây bể điều hoà hình chữ nhật có thể tích là : mmmHBLW xddhdh 5,685,12  Trong phƣơng án có sử dụng công trình xử lý kỵ khí ( bể UASB) đặt sau bể điều hòa. Do vậy trong bể điều hòa không sử dụng hệ thống phân phối khí mà sử dụng khuấy trộn cơ khí nhằm đảm bảo đƣợc chỉ tiêu đầu vào cho bể UASB.  Tính toán cơ khí Dùng máy khuấy tuabin 6 cánh nghiêng 45 0 hƣớng xuống dƣới để đƣa nƣớc từ trên xuống. Trong bể đặt 6 máy khuấy song song với hai bên thành bể. Đƣờng kính cánh khuấy : chọn D = 0.6m ( D ≤ ½ chiều rộng bể ). Trong bể đặt ba tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nƣớc, chiều cao tấm chắn: 3m, chiều rộng 0.13m, bằng 1/10 đƣờng kính bể. + Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h = 0.6m ( h= D đƣờng kính cánh khuấy). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 75 + Chiều rộng bản cánh khuấy : B= 1/5D = 0.12m. + Chiều dài cánh khuấy : L = 1/4D = 0.15m. Năng lƣợng cần thiết để chúng chuyển động trong nƣớc : P = K*ρ*n3*D5 = 1.65 * 0.001 * (1500*60)3 * 0.65 = 2 (kW) Trong đó P -