1 mục lục Trang Mở đầu . I. Giới thiệu nhà máy bia Bình Định - Hiện trạng môi trờng. I.1. Giới thiệu nhà máy bia Bình Định. I.1.1. Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy. I.1.2. Phân bố năng suất của nhà máy. I.2. Công nghệ sản xuất bia của nhà máy. I.2.1. Nguyên liệu cho sản xuất bia. I.2.2. Quy trình công nghệ sản xuất bia. I.3. Hiện trạng môi trơng nhà máy bia. I.3.1. khí thải. I.3.2. Chất thải rắn. I.3.3. Nớc thải. II. Giới thiệu về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia. III. Thiết kế, tính toán cơ sở xử lý nớc thải cho nhà máy bia. III.1. Tổng quan về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia. III.1.1. Các phơng pháp yếm khí. III.1.1.1. Cơ chế quá trình xử lý yếm khí. III.1.1.2. Một số thiết bị xử lý yếm khí thông dụng. III.1.2. Các phơng pháp hiếu khí. III.1.2.1. Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí. III.1.2.2. Oxy hoá bằng cấp khí tự nhiên. III.1.2.3. Oxy hoá bằng cấp khí cỡng bức. III.1.3. Các phơng pháp xử lý bùn cặn. III.2. Lựa chọn công nghệ xử lý nớc thải cho nhà máy bia Bình Định. III.2.1. Đề xuất công nghệ. III 2.2. Cơ sở lựa chọn dây truyền và thiết bị xử lý. III.2.3. Cờu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị. III.3. Tính toán thiết kế các thiết bị chính . III.3.1. Bể điều hoà. III.3.2. Bể UASB. III.3.3. Bể aeroten. III.3.4. Bể lắng đợt hai. III.3.5. Bể lên men tiêu huỷ bùn. III.4. Tính toán các thiết bị phụ. III.4.1. Bố trí mặt bằng cơ sở xử lý. III.4.2. Bố trí cao trình cơ sở xử lý. III.4.3. Tính toán máy nén, cụm bơm. IV. Dự toán kinh phí xây dựngvà chi phí xử lý. IV.1. Dự toán kinh phí xây dựng. IV.2. Tính chi phí thiết bị. 2 IV.3. TÝnh chi phÝ vËn hµnh. IV.4. Dù tÝnh gi¸ thµnh xö lý. KÕt luËn. Tµi liÖu tham kh¶o. 3 Mở đầu Bia đợc sản xuất lâu đời trên thế giới và loại nớc giải khát rất thông dụng trong đơì sống hằng ngày của con ngời. Bia mang hơng vị đặc trng riêng, là loại nớc uống mát bổ. Khi dợc sử dụng đúng mức, bia tạo sự sảng khoái và tăng cờng sức lực cho cơ thể. Bia không những chứa các thành phần có giá trị dinh dỡng cao mà còn có tác dụng giải khát rất hữu hiệu do có chứa CO 2 bão hoà. Nhờ u điểm này, bia đợc sử dụng ở khắp nơi trên thế giới với sản lợng ngày càng tăng. Trên thế giới từ những năm 1990 đến nay sản lợng bia tăng hơn 20%, năm 1993 sản lợng bia đạt khoảng 116468 triệu lít, đến năm 2000 sản lợng bia trên thế giới là 142780 triệu lít, trung bình mỗi năm tăng trên 3 tỷ lít bia. Hiện nay trên thế giới có trên 30 nớc sản xuất bia với sản lợng trên 1 tỷ lít /năm, trong đó Mĩ và CHLB Đức là hai nớc dẫn đầu với sản lợng trên 10 tỷ lít /năm. ở Việt Nam, bia là một trong những ngành công nghiệp có tốc độ tăng trởng cao. Năm 1993 sản lợng bia cả nớc đạt trên 200 triệu lít/năm, năm1995 sản lợng đạt trên 500 triệu lít/năm. Đến năm 2000 sản lợng bia cả nớc đạt gần 800 triệu lít. Cùng với các ngành công nghiệp khác, sự phát triển nhanh chóng về số lợng và quy mô các doanh nghiệp sản xuất bia đã kéo theo những vấn đề về bảo vệ và chống ô nhiễm môi trờng. Trong quá trình hoạt động ngành sản xuất bia cũng tạo ra lợng lớn các chất thải gây ô nhiễm môi trờng ở cả 3 dạng : khí thải, chất thải rắn và nớc thải. Trong đó nguồn gây ô nhiễm chính và cần đợc tập trung giải quyết là nớc thải. Nguồn thải này nếu không đợc xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trờng nớc, đất, tác động đến nguồn nớc ngầm. Ngoài ra còn gây ô nhiễm thứ cấp tạo các khí gây mùi khó chịu, làm ô nhiễm không khí, ảnh h- ởng xấu đến sức khoẻ và đời sống cộng đồng. Vì vậy, ở nớc ta xử lý nớc thải của ngành sản xuất bia cũng là một vấn đề đáng quan tâm. Hiện nay mới chỉ có một vài cơ sở sản xuất lớn có hệ thống xử lý n- ớc thải nh : Nhà máy bia Việ Nam, bia Huda, bia Đông Nam á,những hệ thống này đợc nhập công nghệ từ nớc ngoài lên có giá thành rất cao, đó là cha tính đến khả năng công nghệ không phù hợp. Còn lại hầu hết các cơ sở sản xuất bia đều thải trực tiếp nớc thải vào hệ thống thoát nớc công cộng mà không qua xử lý. Hơn nữa các cơ sở này đều nằm trong thành phố, khu công nghiệp hay xen lẫn với khu vực dân c. Để đáp ứng thực tế khách quan trên, việc nghiên cứu và thiết kế hệ thống khả thi về công nghệ cũng nh giá thành xử lý là vấn đề cần thiết và cấp bách hiện nay. Với đề tài " Nghiên cứu, thiết kế cơ sở xử lý nớc thải cho nhà máy bia Bình Định " chúng tôi mong muốn có thể đáp ứng đợc phần nào yêu cầu trên. 4 I.Giới thiệu nhà máy bia bình định - hiện trạng môi tr- ờng. I.1. Giới thiệu nhà máy bia Bình Định. Nhà máy bia Bình Định là nhà máy nằm trong khu công nghiệp Phú Tài, tinh Bình Định. Năng xuất của nhà máy đạt 25 triệu lí bia trên một năm. Sản phẩm chính của nhà máy gồm bia chai, bia lon và bia hơi. I.1.1. Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy. Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy đợc thể hiện trong hình I.1.1 I.1.2. Phân bố năng suất của nhà máy. Thời vụ sản xuất trong năm của nhà máy đợc thể hiện trong biểu đồ I.1.2 Hình I.1.2. Biểu đồ phân bố năng suất của nhà máy trong năm. 5 Năng suất (Triệu lít) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian (Tháng) 6 Hình I.1.1. Sơ đồ mặt bằng và vị trí nhà máy. I.2. Công nghệ sản xuất bia của nhà máy. I.2.1. Nguyên liệu cho sản xuất bia. Bia đợc sản xuất lâu đời trên thế giới và là loại nớc giải khát rất thông dụng. Thành phần chính của bia bao gồm: 80-90% là nớc, 2.5-6% cồn, 0.3-0.4% H 2 CO 3 và 5-10% là các chất tan, trong các chất tan có 30% là gluxit, 8-10% là các hợp chất chứa Nitơ, ngoài ra còn có các axit hữu cơ, chất khoáng và một số vitamin. I.2.1.1. Nguyên liệu chính: Nguyên liệu chính cho sản xuất bia bao gồm: Malt đại mạch, gạo tẻ, hoa houblon, nấm men và nớc. Hiện nay ngoài gạo tẻ thì các nguyên liệu này đều phải nhập ngoại. - Malt đại mạch: Là hạt đại mạch đợc nảy mầm trong điều kiện nhân tạo, trong quá trình nảy mầm, một lợng lớn các enzim hình thành và tích tụ trong đại mạch. Các enzim này là tác nhân phân giải các hợp chất gluxit, prôtêin trong malt thành nguyên liệu mà nấm men có thể sử dụng để lên men. Hạt đại mạch chứa 4-5% độ ẩm, 76% độ tan. Thành phần hoá học tính theo phần trăm chất khô: Tinh bột : 58% prôtêin : 10% Chất béo : 2.5% Xơ : 6% Khoáng : 2.8% Sacaroza : 5% Đờng khử : 4% Pentoza hoà tan: 1% Hexoza và Pentoza không hoà tan: 9% Ngoài ra còn một số các chất màu, chất thơm, chất đắng, - Gạo tẻ: Để tận dụng lợng enzim amilaza có trong malt và để hạ giá thành sản phẩm, gạo tẻ đợc dùng làm nguyên liệu thay thế, tỷ lệ gạo trong sản xuất bia khoảng 30%. Gạo tẻ chứa 76% độ tan, 12% độ ẩm. Thành phần hoá học của gạo tính theo phần trăm chất khô: Tinh bột : 70-75% Các loại đờng : 2-5% Khoáng : 1-1.5% Prôtit : 7-8% Chất béo : 1-1.5% - Hoa houblon: hoa houblon chứa các chất thơm, các chất có vị đắng đặc tr- ng. Nhờ đó hoa có vị dễ chịu, hơng thơm, bọt lâu tan, Thành phần hoá học của hoa houblon cho sản xuất bia tính theo % chất khô: Độ ẩm : 12.5% Các chất chứa Nitơ: 17.5% Xơ : 13.3% Các chất đắng : 18.3% Este : 0.4% Tro : 7.5% Tanin : 3% 7 Các chất trích ly không chứa Nitơ: 27.5% Nớc: Sản xuất bia là nghành sử dụng nhiều nớc với những mục đích khác nhau : N- ớc nguyên liệu, nớc làm lạnh, nớc rửa thiết bị, bao bì, vệ sinh nhà xởng ,nớc để sản xuất hơi, Chất lợng bia phụ thuộc rất nhiều vào chất lợng nguồn nớc cấp.Nớc dùng cho sản xất bia phải là nớc đã qua xử lí,đạt các tiêu chuẩn cho nớc nguyên liệu để sản xuất nớc giải khát. +Không màu không mùi. +Chỉ số coli<3 +Độ pH: 6,5 - 7,0 +Độ cứng:8-12 0 H +NH 3 và NO 2 :Không có +Fe 2+ , không có hoặc rất ít - Nấm men: Nấm men sử dụng trong công nghiệp sản xuất bia là loại nấm đơn bào thuộc chủng Saccharomyces. Hiện nay nhà máy đang sử dụng loại nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces Carlsbergensis có độ thuần khiết cao, tỉ lệ chết < 7%. I.2.1.2. Nguyên liệu phụ. Ngoài các nguyên liệu chính, công nghệ sản xuất bia của nhà máy còn sử dụng các nguyên liệu phụ: - Chất trợ lọc Diatomit nhằm nâng cao hiệu quả và rút ngắn thời gian trong quá trình lọc. - Xút, P 3 + Reecon+ Disoree, Oxonia, đợc sử dụng để vệ sinh trong thiết bị chai, Keg. - Các tác nhân lạnh NH 3 , Glycol sử dụng trong máy nén. - Để sản xuất bia còn sử dụng các nhiên liệu và năng lợng: - Nhiên liệu đợc sử dụng là dầu DO dùng để đốt lò hơi cung cấp cho quá trình sản xuất. - Điện để vận hành thiết bị, dùng cho sinh hoạt, I.2.1. Quy trình công nghệ sản xuất bia. Các công đoạn chính của công nghệ sản xuất bia đợc mô tả tóm tắt trong sơ đồ (Hình II.2). 8 9 Phụ gia Nguyên liệu Xay Nấu Phụ gia Lọc Đun sôi Hoa Phụ gia Xoáy lốc Làm lạnh Lên men chính, phụ Lọc bia Bia t ơi Thanh trùng Làm lạnh Chiết keg Chiết lon Đóng nắp Thanh trùng Kiểm tra độ đầy Đóng hộp Nhập kho Chiết chai Đóng nắp Thanh trùng Dán nhãn Kiểm tra độ đầy Rửa, thanh trùng keg Rửa chai Phụ gia Hình II.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia I.2.1.1. Mô tả quy trình công nghệ. Gạo và malt đợc xử lý sơ bộ rồi cân định lợng cho từng mẻ nấu. Tiếp đó gạo và malt đợc xay, sàng trên 2 hệ thống riêng. Nớc đợc xử lý riêng cho nấu bia đợc đa vào bột gạo để nấu cháo và cấp hơi tiến hành dịch hoá và đun sôi. Sau đó dịch cháo và malt đợc đa vào nồi nấu hỗn hợp. Tại đây hỗn hợp đợc bổ xung thêm các chất và các enzim để tiến hành đờng hoá. Quá trình đờng hoá xảy ra nhờ sự gia nhiệt của hơi nớc và hơi quá nhiệt. Kết thúc quá trình đờng hoá, toàn bộ dịch nấu sẽ đợc chuyển sang nồi lọc để lọc bã bia. Khi đạt đợc độ trong theo yêu cầu, cho thêm hoa và điều chỉnh đến độ pH thích hợp. Kiểm tra các thông số kỹ thuật của dịch hèm (pH, độ màu, độ đắng, đờng,). Dịch hèm nếu đạt chỉ tiêu yêu cầu sẽ đợc bơm sang nồi xoáy lốc để tách bã hoa. Sau quá tròm nấu, dịch hèm sẽ đợc làm lạnh tới nhiệt độ lên men theo yêu cầu nhờ máy làm lạnh nhanh và đợc xông khí ôxy (đã đợc khử trùng) tới một nồng độ thích hợp cho sự lên men. Thời gian thực hiện 1 mẻ nấu khoảng 8- 9h. dịch hèm đã đợc làm lạnh sẽ đợc chuyển sang lên men cùng với lợng men đã đợc kiểm soát ( về chất lợng, định lợng,) và lựa chọn để lên men. Sau quá trình lên men (13-15 ngày gồm cả lên men chính và lên men phụ tiếp theo đến quá trình lọc. Bột Diatomit đợc hoà với nớc theo tỉ lệ định sẵn rồi thêm vào dịch bia trong suốt quá trình lọc. Giấy lọc bia trong máy lọc cũng đợc phủ trớc một lớp Diatomit và tiến hành lọc kín có áp lực để đảm bảo độ trong, chế độ vệ sinh và giữ lợng CO 2 bão hoà. Kết thúc quá trình lọc, chất lợng bia sẽ đợc kiểm tra lại trớc khi đóng hộp bởi phòng Q.C. Bia đạt yêu cầu sẽ đợc đóng lon, chai, keg tuỳ theo yêu cầu của thị trờng và đợc thanh trùng trớc khi xuất xởng. 10 [...]... c«ng nghƯ xư lý níc th¶i cho nhµ m¸y bia B×nh §Þnh III.2.1 §Ị xt c«ng nghƯ xư lý níc th¶t cho nhµ m¸y bia §Ĩ lùa chän ph¬ng ¸n xư lý thÝch hỵp cho nhµ m¸y bia ta cÇn ph¶i dùa vµo c¸c u tè c¬ b¶n sau ®©y : - T thc vµo ®Ỉc tÝnh dßng th¶i - TÝnh chÊt níc th¶i vµ yªu cÇu cđa dßng ra - Phơ thc vµo ®iỊu kiƯn ®Þa lý, mỈt b»ng,kinh phÝ ®Çu t - HƯ thèng ph¶i ®¶m b¶o tÝnh kinh tÕ §èi víi nhµ m¸y bia B×nh §Þnh,... phÇn níc th¶i B· h¹t, ®êng Pr«tªin, ®êng NÊm men, bia, pr«tªin Diatomit, nÊm men, bia Bia, xót, nh·n chai §Ỉc trng BOD, SS BOD BOD SS, BOD PH cao, COD, BOD,SS * C©n b»ng níc : §Þnh møc níc cÊp ®èi víi nhµ m¸y bia 9 m3 /1000 lÝt bia Trong c«ng nghƯ s¶n xt bia, níc ®ỵc dïng cho c¸c c«ng ®o¹n víi tû lƯ nh sau : Níc trong c¸c c«ng ®o¹n - Níc trong s¶n phÈm bia (V1) - Níc s¶n xt h¬i (V2) - Níc lµm l¹nh (V3)... §¬ng nhiªn hƯ thèng nµy cÇn ®Çu t kinh phÝ lín III ThiÕt kÕ, tÝnh to¸n c¬ së xư lý níc th¶i cho nhµ m¸y bia B×nh §Þnh III.1.Tỉng quan vỊ c«ng nghƯ xư lý níc th¶i nhµ m¸y bia Cã nhiỊu ph¬ng ph¸p xư lý níc th¶i trong ®ã cã 4 ph¬ng ph¸p chÝnh lµ [4]: Ph¬ng ph¸p c¬ häc, ho¸ lý, ho¸ häc vµ sinh häc ViƯc ¸p dơng ph¬ng ph¸p nµo cho phï hỵp t thc vµo ®Ỉc tÝnh cđa dßng th¶i, tÝnh chÊt níc th¶i vµ møc ®é cÇn... NhËn xÐt: ViƯc lùa chän c«ng nghƯ xư lý thÝch hỵp ®èi víi níc th¶i nhµ m¸y bia phơ thc vµo c¸c u tè nh: TÝnh chÊt, lu lỵng dïng th¶i, c¸c ®iỊu kiƯn vỊ kinh tÕ trong yªu cÇu vỊ chÊt lỵng dßng th¶i… - Ph¬ng ph¸p xư lý hiÕu khÝ dïng bïn ho¹t ®éng tÝnh thÝch cho xư lý níc th¶i cã hµm lỵng chÊt h÷u c¬ tõ 500 ÷ 1000 mg/l Ph¬ng ph¸p nµy thêng ¸p dơng cho c¸c nhµ may s¶n xt bia cã c«ng st nhá, d©y chun s¶n xt... BOD §Ĩ xư lý níc th¶i lo¹i nµy thêng ¸p dơng hƯ thèng xư lý liªn hỵp m khÝ - biÕn khÝ Tríc tiªn níc th¶i cã hµm lỵng COD, BOD cao ®ỵc xư lý trong thiÕt bÞ u khÝ kiĨm dßng ngỵc UASB Níc th¶i sau xư lý m khÝ víi hµm l ỵng BOD tõ 200 ÷ 500 mg/l ®ỵc chun vµo bĨ biÕn khÝ Aeroten ®Ĩ xư lý ®¹t tíi tiªu chn dßng th¶i Ph¬ng ph¸p nµy cã u ®iĨm: HiƯu qu¶ xư lý cao Lỵng bïn t¹o ra Ýt (10 ÷ 15% so víi xư lý biÕn... Gi¸ trÞ 720 5,7÷11,7 3000 1800 700 90 30 17 II Giíi thiƯu mét sè d©y trun c«ng nghƯ xư lý níc th¶i nhµ m¸y bia 1 S¬ ®å xư lý níc th¶i cđa nhµ m¸y bia Will Brau GamH (CHLB §øc)[3] Níc th¶i Lo¹i dÇu l¾ng BĨ biÕn khÝ Aeroten BĨ l¾ng Níc ra Bïn håi lu Bïn thõa Läc bïn SÊy kh« BĨ chøa bïn S¬ ®å xư lý níc th¶i nhµ m¸y bia cã c«ng st 16trl/n¨m ®ỵc thiÕt kÕ theo c¸c th«ng sè - Dung tÝch bĨ hiÕu khÝ - Lu lỵng... bia lµ kh«ng ỉn ®Þnh Lu lỵng vµ nång ®é chÊt « nhiƠm cđa níc th¶i biÕn ®éng r©t lín trong tõng ngµy, tõng giê §Ĩ c¸c thiÕt bÞ xư lý ho¹t ®én ỉn dÞnh, níc sau xư lý cã chÊt lỵng ®¶m b¶o tiªu chn cho phÐp ta ph¶i l¾p ®Ỉt bĨ ®iỊu hoµ lu lỵng vµ nång ®é Trong trêng h¬p cÇn thiÕt, khi ®é pH vµ c¸c chÊt dinh dìng kh«ng thÝch hỵp ta cã thĨ ®iỊu chØnh ngay t¹i bĨ ®iỊu hoµ 2 BĨ xư lý m khÝ Chän thit bÞ xư lý. .. 4 : Níc th¶i sinh ho¹t, níc ma, níc th¶i bé phËn xư lý níc ngÇm Dßng th¶i nµy kh«ng lín, cã thĨ th¶i trùc tiÕp ra cèng th¶i Do tÝnh chÊt níc th¶i cđa nhµ m¸y bia cã hµm lỵng chÊt h÷u c¬ cao , ®Ịu lµ c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng ph©n hủ sinh häc nªn ph¬ng ph¸p phỉ biÕn vµ kinh tÕ nhÊt ®Ĩ xư lý níc th¶i lo¹i nµy lµ xư lý sinh häc 15 C¸c ngn th¶i cđa s¶n xt bia vµ ®Ỉc trng [12] Ngn ph¸t sinh - NÊu, ®êng ho¸ -... -2-40C 7 Läc bia Bia ®ỵc lµm trong nhê qu¸ tr×nh läc trªn m¸y läc khung b¶n víi chÊt trỵ läc lµ bét diatomit 8 §ãng gãi Bia thµnh phÈm cđa nhµ m¸y sau khi ®¹t c¸c chØ tiªu ®ỵc chun sang ph©n sëng ®ãng gãi ®Ĩ chiÕt chai, lon, hay keg I.3 HiƯn tr¹ng m«i trêng nhµ m¸y bia S¬ ®å c«ng nghƯ cã kÌm dßng th¶i trong qu¸ tr×nh s¶n xt cđa nhµ m¸y ®ỵc m« t¶ trong s¬ ®å (h×nh I.3) C«ng nghƯ s¶n xt bia sinh ra 3... Lỵng níc dïng ®Ĩ s¶n xt bia dïng cho c¸c c«ng ®o¹n nÊu, rưa chai hay than trïng, lỵng níc th¶i nµy chiÕm kho¶ng 50% níc dïng ®Ĩ s¶n xt h¬i cßn l¹i lµ thÊt tho¸t hay ®i vµo trong s¶n phÈm bia Vtt = 0,5×0,9 = 0,45 m3 Ta cã tỉng lỵng níc cÊp : VcÊp = Vsp + Vth + Vtt + Vth¶i ⇒ Vth¶i = VcÊp - Vsp - Vth - Vtt 16 = 9 - 0,9 - 1,35 - 0,45 = 6,3 m3 Nh vËy ®Þnh møc níc th¶i lµ 6,3 m3 /1000lÝt bia , lÊy 6,5 m3/1000l . Giới thiệu về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia. III. Thiết kế, tính toán cơ sở xử lý nớc thải cho nhà máy bia. III.1. Tổng quan về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia. III.1.1. Các phơng. truyền công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia. 1. Sơ đồ xử lý nớc thải của nhà máy bia Will Brau GamH (CHLB Đức)[3]. Sơ đồ xử lý nớc thải nhà máy bia có công suất 16trl/năm đợc thiết kế theo các thông. việc nghiên cứu và thiết kế hệ thống khả thi về công nghệ cũng nh giá thành xử lý là vấn đề cần thiết và cấp bách hiện nay. Với đề tài " Nghiên cứu, thiết kế cơ sở xử lý nớc thải cho nhà máy