LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tiểu luận “Đề xuất dây chuyền cơng nghệ xử lí nước thải cơng ty cổ phần chế biến thực phẩm – Thái Nguyên cơng suất 100 m3/ngđ” cơng trình nghiên cứu tơi thực khơng chép hình thức Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Thái Nguyên, ngày 28 tháng năm 2015 Sinh viên Ngơ Văn Chính LỜI CẢM ƠN Trong trình thực tiểu luận “Đề xuất dây chuyền cơng nghệ xử lí nước thải công ty cổ phần chế biến thực phẩm – Thái Nguyên công suất 100 m3/ngđ”, em nhận giúp đỡ tận tình q thầy cơ, bạn học …, việc nghiên cứu kiện thực tế phối hợp với lý thuyết học thuận lợi Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới giảng viên TS Phạm Thị Tố Oanh, giảng viên môn Kĩ thuật xử lí nước thải, khoa KHMT TĐ, trường Đại học Khoa Học Do hạn chế mặt thời gian, tài liệu, thông tin khả người viết nên báo cáo cịn số thiếu sót hạn chế định Do vậy, em mong cô bạn đọc lượng thứ cho thiếu sót Em xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên, ngày 28 tháng năm 2015 Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Chính Ngày sinh: 26/04/1993 Mã sinh viên: DTZ1152320010 Lớp: L01 MỤC LỤC Chương Tổng quan, tính cấp thiết đề tài 1.1 Đặt vấn đề Hiện nhu cầu thị trường, trời gian ngắn, ngành sản xuất bia có bước phát triển mạnh mẽ Vì thế, năm gần nhà máy bia đầu tư xây dựng ngày nhiều Mặt khác, sách nhà nước khuyến khích xây dựng ngành sản xuất bia ngành kinh tế mạnh giúp tăng nguồn thu ngân sách nhà nước Tuy nhiên, tăng trưởng ngành sản xuất bia lại kéo theo vấn đề môi trường như: vấn đề chất thải sản xuất, đặc biệt nước thải có độ nhiễm cao Nước thải sản xuất rượu bia thải thường có đặc tính chung ô nhiễm hữu cao, nước thải thường có màu xám đen thải vào thuỷ vực đón nhận thường gây nhiễm nghiêm trọng phân huỷ chất hữu diễn nhanh Thêm vào hố chất sử dụng trình sản xuất CaCO 3, H3PO4, NaOH, Na2CO3…cùng với chất hữu nước thải có khả đe dọa nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận khơng xử lý Kết khảo sát chất lượng nước thải sở sản xuất bia nước ta cho thấy nước thải từ sở sản xuất bia không xử lý, có COD, nhu cầu oxy sinh hố BOD, chất rắn lơ lửng SS cao Công ty cổ phần chế biến thực phẩm Thái Nguyên đơn vị sản xuất cung cấp bia cho nhân dân tỉnh Thái Nguyên tỉnh lân cận với công suất dây chuyền khoảng – 10 triệu lit/năm Bên cạnh lợi ích từ việc sản xuất bia đem lại hoạt động tạo lượng lớn nước thải Xuất phát từ thực tiễn trên, lựa chọn đề tài nghiên cứu “ Đề xuất dây chuyền cơng nghệ xử lí nước thải cơng ty cổ phần chế biến thực phẩm – Thái Nguyên cơng suất 100 m3/ngđ” 1.2 Tính cấp thiết đề tài Trong trình sản xuất bia, lượng nước thải phát sinh không xử lý mà xả thẳng vào môi trường sẻ ảnh hưởng xấu đến nguồn tiếp nhận, gây chết động vật thủy sinh, gây mùi hôi thối khó chịu… Vì đặt u cầu cần thiết phải xử lý nước thải Đề xuất dây chuyền cơng nghệ xử lí nước thải phù hợp, đảm bảo yêu cầu xả nguồn nước mặt theo quy định TCVN 5945 – 2005 cho nhà máy yêu cầu cần thiết để tiết kiệm chi phí, nâng cao sản xuất bảo vệ môi trường Chương Tổng quan Công ty cổ phần chế biến thực phẩm – Thái Nguyên 2.1 Giới thiệu công ty Công ty cổ phần chế biến thực phẩm – Thái Nguyên thành lập xếp lại doanh nghiệp chế biến thực phẩm Thái Nguyên Tiền thân cơng ty xí nghiệp bánh kẹo Bắc Thái xây dựng năm 1975 Từ 1975 đến 1990 chuyên sản xuất bánh mứt kẹo Năm 1992 bắt đầu sản xuất bia với công suất 1000 l/ngày Năm 1993 đầu tư mở rộng sản xuất với công suất 3000 l/ngày Năm 1994 đầu tư mở rộng với công suất 10.000 l/ngày Năm 2005 đầu tư cấp dây chuyền đại bán tự động với công suất 10 triệu l/năm Sản phẩm công ty phục vụ chủ yếu nhu cầu cho thành phố Thái Nguyên huyện Đại Từ, Phú Lương, Định hóa, Võ Nhai, Phú Bình, Phổ Yên chưa vươn tới tỉnh lân cận cán cơng nhân viên có 60 người vừa tham gia trực tiếp sản xuất vừa làm công việc gián tiếp Trong năm qua công ty không ngừng phấn đấu mặt, tốc độ bình quân tiêu sản xuất kinh doanh đạt mức năm sau cao năm trước, chất lượng sản phẩm nâng cao đáp ứng nhu cầu khách hang, tạo công ăn việc làm cho người lao động cơng ty có thu nhập ơn định, vững 2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất bia công ty Bia sản xuất từ nguyên liệu Malt đại mạch, nước, hoa houblon nấm men Nhiều nguyên liệu thay Malt trình sản xuất gạo, đường loại dẫn xuất từ ngũ cốc Các nguyên liệu phụ khác sử dụng q trình lọc hồn thiện sản phẩm bột trợ lọc, chất ổn định Nhiều loại hóa chất sử dụng q trình sản xuất chất tẩy rửa, loại dầu nhờn, chất hoạt động bề mặt Tỷ lệ thành phần nguyên liệu phụ thuộc vào chủng loại bia sản xuất Sơ đồ: Quy trình sản xuất bia công ty 2.3 Các công đoạn sản xuất 2.3.1 Nghiền nguyên liệu Nghiền Malt: tạo điều kiện thuận lợi cho biến đổi lý, sinh hóa q trình đường hóa, nhằm thu hợp chất hịa tan cao Malt nghiền nhỏ theo tỷ lệ: vỏ chấu 20 – 25%, 45 – 55%, bột 20 – 30% Nghiền gạo: nhằm đưa nguyên liệu dạng hạt dạng bột dễ dàng thấm nước, tạo điều kiện cho công đọan chế biến sau Gạo phải nghiền nhỏ tốt, nhằm tách triệt để chất tan tinh bột Malt gạo đưa đến phận nghiền nguyên liệu thành mảnh nhỏ, sau chuyển đến nồi nấu để tạo điều kiện cho q trình chuyển hóa ngun liệu trích ly tối đa chất hịa tan nguyên liệu Sử dụng thiết bị nghiền khô, máy nghiền búa (nghiền gạo), máy nghiền trục (nghiền Malt) 2.3.2 Nấu Gồm cơng đoạn: − Hồ hóa đường hóa − Lọc dịch đường − Đun sôi với hoa houblon − Lắng xốy  Hồ hóa đường hóa Ngun liệu sau xay, nghiền chuyển vào thiết bị hồ hóa (nồi nấu cháo) đường hóa (nồi nấu Malt) cách điều chỉnh hỗn hợp điều kiện khác nhờ hệ enzym thích hợp chuyển hóa chất khơng hịa tan (tinh bột) thành chất hòa tan dung dịch (đường glucoza, maltoza, acid amin) Sau đưa qua nồi loc để tách dịch đường chất hòa tan khỏi bã bia Hồ hóa: mục đích làm trương nở hồn tồn nguyên liệu lên mức tối đa Ở 86 oC sau thời gian 30 phút tinh bột xem trương nở hoàn toàn, độ nhớt cao, khuấy đảo chậm , bị bén nồi khơng có lượng malt nhỏ nấu Tinh bột hồ hóa thủy phân dễ dàng tinh bột chưa hồ hóa Đường hóa: giai đoạn quan trọng định hiệu suất nấu Nguyên liệu qua giai doạn hồ hóa – đường hóa với mục đích chuyển tinh bột từ dạng khơng hịa tan sang dạng hịa tan, sau đưa vào q trình đường hóa với malt, tác dụng hệ enzym malt điều kiện nhiệt độ định mơi trường thích hợp, enzym hoạt động phân cắt chất cao phân tử thành chất đơn giản  Lọc dịch đường: Sau kết thúc q trình đường hóa, tồn khối dịch chuyển sang nồi lọc nhằm mục đích tách đường khỏi bã Bã rửa lại nước 80 oC nồng độ bã hèm 0,5% Lượng bã sử dụng chăn ni, cịn dịch đường đưa sang nồi nấu hoa  Đun sôi với hoa houblon Dịch đường sau nấu với hoa houblon đun sôi 60 – 90 phút Ở dịch đường đun sôi với hoa houblon ( nhiệt độ 100 oC), chất lắng, tinh dầu thơm, polyphenol thành phần hoa hòa tan vào dịch đường tạo cho bia có vị đắng, mùi thơm đặc trưng hoa houblon khả giữ bọt cho bia Polyphenol hoa hòa tan vào dịch đường nhiệt độ cao tác dụng với protein cao phân tử tạo phức chất dễ kết lắng làm tăng độ dịch đường ổn định thành phần sinh học bia thành phẩm Mục đích q trình nhằm ổn định thành phần dịch đường, tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng hoa houblon, vị đắng, gia tăng nồng độ đường, độ axit, cường độ màu đồng thời q trình cịn có tác dụng trùng, tiêu diệt vi sinh vật hệ enzym cịn lại dịch đường  Lắng nóng dịch đường: Dịch sau nấu đưa qua nồi lắng xoáy để tách cặn hoa trước đưa vào lên men Dịch đường đưa qua thiết bị làm lạnh nhanh, mục đích đưa dịch đường xuống nhiệt độ lên men thích hợp (8 – oC) đồng thời tránh xâm nhập vi sinh vật vào dịch đường dẫn đến bất lợi cho trình lên men Dịch đường bổ sung oxi đến mức độ cần thiết với lượng men giống thích hợp đưa vào tank lên men, q trình lên men xảy ra, tác dụng tế bào nấm men bia, dịch đường chuyển thành rượu, CO2 sản phẩm phụ khác Quá trình nấu sử dụng nhiều lượng dạng nhiệt điện cho việc vận hành thiết bị, nước phục vụ mục đích gia nhiệt đun sơi 2.3.3 Lên men Gồm cơng đoạn − Chuẩn bị men giống − Lên men − Lên men phụ Dịch đường sau lắng có nhiệt độ khoảng 90 – 95 oC hạ nhiệt độ nhanh đến – 10oC bổ sung oxi với nồng độ – mgO 2/l Quá trình lạnh nhanh thực thiết bị trao đổi nhiệt với môi chất lạnh – 2oC  Chuẩn bị men giống Nấm men ni cấy phịng thí nghiệm, sau nhân giống điều kiện thích hợp để đạt mật độ nấm men cần thiết cho lên men tiếp men Men sữa sử dụng lại qua đợt lên men, tiếp men với tỷ lệ 0,5 – 1% so với dịch lên men  Lên men Dịch đường cấy bổ sung oxi, làm lạnh đến nhiệt độ 10 oC tiếp men giống với tỷ lệ quy định để tiến hành lên men với thời gian nhiệt độ thích hợp Việc lên men tiến hành tank có bảo ơn đặt ngồi trời với hệ thống kiểm sốt tự động hóa Khí CO2 sinh trình lên men thu hồi Thời gian lên men thường – ngày Kết thúc lên men nấm men lắng xuống đáy tank lên men cấy phần để tái sử dụng cho lên men tank thải bỏ (gọi men sữa) Kết thúc trình lên men chính, men sữa thu hồi để tái sử dụng bia non chuyển sang chế độ lên men phụ, điều kiện nhiệt độ thấp (0 – oC) áp suất bề mặt 0,5 – 1bar Mục đích q trình lên men để tạo thành phẩm chứa rượu etylic, CO số sản phẩm có bia thành phẩm nhằm định vị hình hương vị bia Sau q trình lên men từ dịch đường houblon hóa chuyển thành sản phẩm bia non, tác động tế bào nấm men Tuy lượng chất hòa tan bia non thấp so với dịch đường trước lên men thành phần bia non hỗn hợp chất hòa tan, đảm nhận việc tạo hương vị đặc trưng bia thành phẩm sau Ngồi sản phẩm rượu etylic CO 2, q trình lên men cịn tạo nhiều sản phẩm bậc hai Những sản phẩm có vai trị quan trọng việc hình thành hương vị bia  Lên men phụ Dịch sau kết thúc giai đoạn lên men chuyển sang giai đoạn lên men phụ để hoàn thiện chất lượng bia (tạo hương vị đặc trưng) Quá trình lên men diễn chậm, tiêu hao lượng đường không đáng kể, bia lắng bão hòa CO Thời gian lên men từ 14 – 21 ngày tùy loại bia Trong thời gian lên men phụ, nấm men bia non tiếp tục lên men lượng đường lại để tạo thành CO sản phẩm khác Đồng thời lúc lượng diaxetil tạo thành giai đoạn lên men nấm men khử chuyển thành axeton, chất hữu tác dụng với rượu để tạo thành este, tức xảy trình nhằm ổn định thành phần tính chất cảm quan sản phẩm Q trình lên men phụ trình quan trọng để ổn định thành phần chất lượng bia (tạo hương vị, tạo bọt giữ bọt cho bia) Là trình khử rượu bậc cao, diaxetil andehit đến mức độ cho phép làm cho bia thơm đồng thời nhiệt độ áp suất thấp, bọt bia tạo dạng liên kết bền vững, lâu tan mịn 2.3.4 Lọc bia bão hòa CO2  Lọc bia Sau lên men bia lọc để đạt độ theo yêu cầu Lọc bia tiến hành thiết bị lọc ống Việc lọc bia luôn thực với trì nhiệt độ lạnh cho bia trước sau lọc khoảng đến -1oC Tác nhân quan trọng để lọc bia bột trợ lọc (diatomit) Cơng suất lọc bột trợ lọc,trung bình lọc 500 lít bia qua 1m bề mặt lọc Tiêu hao bột trợ lọc 1m2 bề mặt lọc khoảng 550 – 1000g/1000 lít bia thành phẩm  Bão hịa CO2 Khí CO2 bia nhờ q trình lên men rượu Nấm men chuyển hóa đường thành rượu etylic CO2 hòa tan bia, nhiên công đoạn sau lên men (nhất khâu lọc bia) CO2 bị thất nhiều Vì phải tiến hành nạp đủ CO cầm thiết cho bia đảm bảo chất lượng bia thành phẩm trước đóng chai, đóng bom 2.3.5 Hồn thiện sản phẩm  Chiết bia: nhằm mục đích chuyển bia từ thùng chứa bia thành phẩm vào bom, chai để bảo quản tốt vận chuyển đến người tiêu dùng Chiết bia vào bom: trước chiết, bên bom thường chứa nhiều cặn bẩn cần loại bỏ Sử dụng vòi bơm áp suất lớn để loại bỏ chất bẩn nhãn mác phía bên ngồi Sau rửa bên bom, bom chứa bia rủa nước vơ trùng, nước ngưng tháo ngồi, sau CO đưa vào bên để đẩy triệt nước ngưng cịn sót lại phần để tạo áp suất với áp suất CO2 bình chứa bia Chiết bia vào chai nhựa: chai nhựa rửa qua công đoạn phun nước, ngâm xút, loại bỏ xút sau tráng lại nước để loại bỏ hoàn toàn chất tẩy rửa 10 Chai vào máy chiết chứa đầy khơng khí, đầu vịi chiết có liên kết với bơm chân khơng, hút khơng khí từ chai Sau hút chân không, CO đưa vào chai Khi áp suất chai áp suất bể chứa bia cân nhau, bia chảy cách nhẹ nhàng vào chai chênh lệch chiều cao Khí chai đẩy ngồi theo đường dẫn khí vịi chiết Q trình rót bia dừng lại mức bia chạm tới ống dẫn khí đầu chiết Khi van thơng khí phía bể chứa bia đóng lại Cuối hạ chai khỏi vòi chiết  Dán nhãn xếp vào két Cơng việc dán nhãn nhằm mục đích hồn thiện nốt sản phẩm, đem lại cho bề sản phẩm có hình thức dễ nhìn, mẫu mã lại phong phú hơn, nhãn in ấn theo quy định nhà nước nhãn sản phẩm Chai thao tác qua phận máy xì khơ để thổi nước bám thành nút chai Tiếp đó, tiến hành dãn nhãn vào thân cổ bịt bạc đầu chai, nhãn để dán vào chai ghi rõ số đăng kí chất lượng, ngày sản xuất Chai sau đóng vào két thùng giấy chuyển vào kho, sau đưa tiêu thụ 2.4 Hiện trạng nước thải công ty bia Vicoba Thái Nguyên 2.4.1 Nguồn gốc nước thải sản xuất Nước thải cơng ty chia làm hai loại: - Nước thải có hàm lượng chất hữu (đo tiêu BOD) thấp, bao gồm: + Nước rửa chai công đoạn cuối + Nước xả từ hệ thống xử lí nước cấp + Nước làm mát máy nước rửa sàn + Nước thải sinh hoạt 11 - Nước thải có hàm lượng chất hữu (đo tiêu BOD) cao, bao gồm: + Nước thải từ cơng đoạn nấu – đường hóa: Nước thải công đoạn giàu chất hydrocacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ vỏ trấu, mảnh hạt bột, cục vón… với xác hoa, tanin, chất màu, chất đắng + Nước thải từ công đoạn lên men lọc bia: Nước thải công đoạn giàu xác men – chủ yếu protein, chất khoáng với bia cặn + Độ pH dao động lớn + Nước rửa chai ban đầu +Nước thải từ công đoạn chiết chai Trong nguồn thải nói lượng nước thải sinh công đoạn rửa thiết bị nguồn nhiễm Các sản phẩm dư thừa lại vệ sinh thải bỏ trơi theo dịng nước thải 2.4.2 Thành phần tính chất nước thải sản xuất Nước thải từ trình sản xuất bia thường có đặc tính chung: - Nồng độ chất hữu cao Tổng lượng rắn lơ lửng cao Nhiệt độ cao Nước thải có màu xám đen Chứa lượng Nitơ Photpho men thải, tác nhân q trình làm thất thốt, chất chiết từ malt nguyên liệu phụ STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị pH COD BOD5 TSS Tổng N Tổng P Coliform – mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MPN/100ml 8–9 1900 1080 514 42 28 10000 QCVN 24:2009/BTNMT Cột A 6–9 50 30 50 15 3000 Bảng: thông số nước thải công ty bia Vicoba – Thái Nguyên 12 Chương Đề xuất cơng nghệ xử lí nước thải công ty bia Vicoba Thái Nguyên 3.1 Đề xuất dây chuyền cơng nghệ xử lí nước thải Việc đề xuất cơng nghệ xử lí nước thải dựa trên: - Thành phần tính chất nước thải: Các thơng số cần lưu ý xử lí COD, - BOD, TSS Yêu cầu chất lượng nước nguồn tiếp nhận: Nước mặt (Nguồn A1, A2, B1 - B2 QCVN 08:2008/BTNMT chất lượng nước mặt) Lưu lượng nước đầu vào Các yếu tố khác: điều kiện địa phương, khả tài chính,năng lượng, tính chất đất đai khu vực đặt trạm xử lý, diện tích xây dựng cho phép Theo bảng thông số nước thải công ty bia Vicoba – Thái Nguyên so sánh với cột A – QCVN 24:2009/BTNMT cho thấy tất tiêu bảng vượt tiêu chuẩn cho phép Cụ thể, COD vượt 38 lần, BOD vượt 36 lần, TSS vượt 10.28 lần, Tổng N vượt 2.8 lần, Tổng P vượt lần, Coliform vượt 3.33 lần Đặc trưng ô nhiễm nguồn chất hữu cao nên phương pháp xử lí thích hợp phương pháp xử lí nước thải biện pháp sinh học Nước thải sau xử lí cần phải đạt tiêu chuẩn loại B ( Xả vào nguồn nước không sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt) theo QCVN 24:2009/BTNMT (quy chuẩn kĩ thuật quốc gia nước thải công nghiệp), cụ thể bảng sau: STT Thông số Đơn vị Giá trị C A B - 6-9 5,5-9 pH BOD5 (200C) mg/l 30 50 COD mg/l 50 100 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 Tổng Nitơ mg/l 15 30 Tổng Phôtpho mg/l Coliform MPN/100ml 3000 5000 13 Từ đề xuất dây chuyền công nghệ: Nước thải đầu vào Song chắn rác Hố thu gom Thiết bị định lượng Hóa chất Bể điều hịa Bơm Thu hồi khí Gas Thiết bị thu khí Bể UASB Bể lắng Cấp khí Bể MBBR Bể lắng Thiết bị định lượng Hóa chất Bể chứa bùn Bể khử trùng Máy ép bùn Nguồn tiếp nhận Xử lí định kì Sơ đồ: Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công ty bia Vicoba – Thái Ngun 14 3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ xử lí nước thải cơng ty bia Vicoba Thái Nguyên Nước thải từ công đoạn sản xuất nhà máy theo mương dẫn đến hố thu gom nước thải, có đặt song chắn rác nhằm loại bỏ tạp chất có kích thước lớn Sau nước thải tự chảy xuống hầm bơm Nước thải từ hầm bơm bơm sang bể điều hòa Bể điều hịa có nhiệm vụ điều hịa lưu lượng nồng độ chất hữu nước thải Bể có trang bị hệ châm axit/xút để đảm bảo pH trước vào bể UASB Nước thải bơm qua bể UASB nước phân phối từ lên Nhờ vi sinh vật kỵ khí chất hữu bị phân hủy thành nước biogas Khí biogas sinh thu hồi Nước sau xử lý kỵ khí theo máng thu chảy vào ống phân phối sang bể MBBR Hoạt động bể trì có sục khí liên tục, số chất có nước thải lọai trừ vi sinh vật hiếu khí hoạt động bể Sau nước thải dẫn qua bể lắng Ở diễn q trình tách bùn hoạt tính nước thải xử lý Sau bể lắng nước thải để dẫn sang bể khử trùng xả nguồn tiếp nhận 3.3 Phân tích thiết bị sử dụng dây chuyền xử lí 3.3.1 Song chắn rác Song chắn rác thường làm kim loại, đặt cửa vào kênh dẫn giữ lại tạp chất vật thô giẻ, rác, bao nilon, vật thải khác giữ lại, để bảo vệ thiết bị xử lý bơm, đường ống, mương dẫn… Dựa vào khoảng cách thanh, người ta chia song chắn rác thành hai loại: – Song chắn rác thô có khoảng cách từ 60 đến 100 mm – Song chắn rác mịn có khoảng cách từ 10 đến 25 mm Chọn song chắn rác mịn có khoảng cách 25 mm đặt cố định, nghiêng góc 600 đặt cửa vào bể gom lấy rác vào cuối ngày 3.3.2 Hố thu gom Hố thu gom nơi tiếp nhận nguồn nước thải trước vào cơng trình xử lý nước thải Hố thu gom thường làm bê tông, xây gạch Trong quy trình bể gom cịn có tác dụng điều hòa lưu lượng nước thải 15 3.3.3 Bể điều hịa Được dùng để trì lưu lượng dịng thải vào gần không đổi, quan trọng điều chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho q trình xử lý sinh học Trong bể có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan san nồng độ chất bẩn tồn thể tích bể khơng cho cặn lắng bể, pha lỗng nồng độ chất độc hại có Ngồi cịn có thiết bị thu gom xả bọt, váng Tại bể điều hịa có máy định lượng lượng acid cần cho vào bể đảm bảo pH từ 6,6 – 7,6 trước đưa vào bể xử lý UASB 3.3.4 Bể UASB Tại diễn trình phân hủy chất hữu cơ, vơ có nước thải khơng có oxy Nước thải đưa trực tiếp vào phía đáy bể phân phối đồng đó, sau chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ chất hữu cơ, vô tiêu thụ Q trình chuyển hóa chất bẩn nước thải vi sinh yếm khí xảy theo ba bước: – Giai đoạn 1: nhóm vi sinh vật tự nhiên có nước thải thủy phân hợp chất hữu phức tạp lipit thành chất hữu đơn giản có trọng lượng nhẹ monosacarit, amino acid để tạo nguồn thức ăn lượng cho vi sinh hoạt động – Giai đoạn 2: nhóm vi khuẩn tạo men acid biến đổi hợp chất hữu đơn giản thành acid hữu thường acid acetic, acid butyric, acid Propionic Ở giai đoạn pH dung dịch giảm xuống – Giai đoạn 3: vi khuẩn tạo metan chuyển hóa hiđrơ acid acetic thành khí metan cacbonic pH môi trường tăng lên 3.3.5 Bể sinh học MBBR Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động điều kiện cung cấp oxy liên tục Quá trình phân hủy chất hữu nhờ vi sinh vật gọi trình oxy hóa sinh hóa Các vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu có nước thải thu lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, phần chất hữu bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42- ,… Vi sinh vật tồn bùn hoạt tính bể sinh học bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, Geotrichum tồn 16 Để thực q trình oxy hóa sinh hóa chất hữu hòa tan, chất keo chất phân tán nhỏ nước thải cần di chuyển vào bên tế bào vi sinh vật theo ba giai đoạn sau: – Chuyển chất nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật; – Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm chênh lệch nồng độ bên bên ngồi tế bào; – Chuyển hóa chất tế bào vi sinh vật, sản sinh lượng tổng hợp tế bào Tốc độ trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng tạp chất, mật độ vi sinh vật mức độ ổn định lưu lượng nước thải trạm xử lý Ở điều kiện xử lý định, yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa chế độ thủy động, hàm lượng oxy nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng nguyên tố vi lượng… Tải trọng chất hữu bể sinh học hiếu khí truyền thơng thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m3/ngđ Nồng độ oxy hòa tan nước thải bể sinh học hiếu khí cần ln ln trì giá trị lớn 2,5 mg/l Tốc độ sử dụng oxy hòa tan bể sinh học hiếu khí phụ thuộc vào: – Tỷ số lượng thức ăn (chất hữu có nước thải) lượng vi sinh vật: tỷ lệ F/M; – Nhiệt độ; – Tốc độ sinh trưởng hoạt độ sinh lý vi sinh vật (bùn hoạt tính); – Nồng độ sản phẩm độc tích tụ q trình trao đổi chất; – Lượng chất cấu tạo tế bào; – Hàm lượng oxy hòa tan Các phản ứng sinh hóa q trình phân hủy chất hữu nước thải gồm có: - Oxy hóa chất hữu cơ: - Tổng hợp tế bào mới: - Phân hủy nội bào: 17 Ưu điểm công nghệ MBBR so với công nghệ truyền thống: – Tất thiết kế nhằm mục đích hiệu xử lý, tiết kiệm lượng Với công nghệ sinh học xử lý nước thải, cần mật độ vi sinh vật cao nhằm mục đích đẩy nhanh trình oxy hóa sinh hóa Nói nơm na nhiều vi sinh ăn chất hữu có nước trình xử lý nhanh Vấn đề cho bề mặt tiếp xúc nước thải, oxi vi sinh vật cao tốt – Giá thể lưu động MBBR ứng dụng rộng rãi giới vài năm trở lại Giá thể MBBR dạng hình cầu có kích thước Ø20 cm, có tỷ trọng nhẹ nước nên q trình sục khí, giá thể vi sinh bám dính di chuyển khắp nơi bể MBBR Với mật độ q trình oxy hóa để khử BOD, COD NH 4+ diễn nhanh gần 10 lần so với phương pháp truyền thống Bảng: So sánh hệ thống MBBR hệ thống bể sinh học hiếu khí Hệ thống Tải trọng BOD MLSS(mg/L) Diện tích bề mặt (KgBOD m /ngày) (m2/m3) MBBR 10 8.000 – 20.000 510 – 1.200 Bể sinh học hiếu khí 1.5 3.000 – 5.000 100 Aerotank Điều quan trọng phương pháp MBBR không cần phải tuần hồn bùn hiếu khí lại phương pháp Aerotank, nhược điểm việc tuần hoàn bùn làm giảm hoạt động vi sinh hiếu khí vi sinh phải nằm bể lắng, khơng có dưỡng khí, bơm bùn hoàn lưu bể Aerotank làm cho vi sinh bị “shock” tải trọng, hiệu xử lý không cao phương pháp giá thể MBBR Nước thải sản xuất bia có hàm lượng N, P nước nhỏ nên không cần phải xây dựng bể thiếu khí Anoxic để khử N, P bể MBBR chứa đựng giá thể di động nơi lưu trú cho chủng vi sinh bám dính khử N, P Hai loại vi khuẩn tham gia vào q trình Nitrosomonas Nitrobacter Ta có phương trình sau: Như bể sinh học hiếu khí MBBR có nhiệm vụ xử lý chất hữu lại nước thải Trong bể MBBR diễn q trình oxy hóa chất hữu hòa tan dạng 18 keo nước thải tham gia vi sinh vật hiếu khí Tại bể MBBR có hệ thống sục khí khắp diện tích bể nhằm cung cấp ơxy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển phân giải chất nhiễm Vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ chất hữu dạng keo hịa tan có nước để sinh trưởng Ở điều kiện thuận lợi, vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tồn dạng bùn dễ lắng tạo thành bùn hoạt tính Sau q trình oxy hóa (bằng sục khơng khí) với đệm vi sinh di động, bùn hoạt tính (tức lượng vi sinh phát triển hoạt động tham gia trình xử lý) bám giữ giá thể bám dính di động dạng cầu Nước thải sau qua bể MBBR tự chảy vào bể lắng sinh học 3.3.6 Bể lắng Nước thải sau qua bể MBBR phân phối vào vùng phân phối nước bể lắng sinh học lamella Cấu tạo chức bể lắng sinh học lamella tương tự bể lắng hóa lý Nước thu bề mặt bể lắng thông qua máng tràn cưa Hiệu suất bể lắng tăng cường đáng kể sử dụng hệ thống lắng lamella Bể lắng lamella chia làm ba vùng bản: – Vùng phân phối nước – Vùng lắng – Vùng tập trung chứa cặn Nước cặn chuyển động qua vùng phân phối nước vào vùng lắng bể hệ thống lắng lamella, với nhiều lớp mỏng xếp theo trình tự khoảng cách định Khi hỗn hợp nước cặn qua hệ thống này, bùn va chạm với nhau, tạo thành bơng bùn có kích thước khối lượng lớn gấp nhiều lần bùn ban đầu Các bùn trượt theo lamella tập hợp vùng chứa cặn bể lắng 3.3.7 Bể khử trùng Bể khử trùng công đoạn xử lí cuối để đưa nước vào mơi trường Nước bể thêm hóa chất để đảm bảo chất lượng đc thải vào nơi tiếp nhận 3.3.8 Các cơng trình phụ trợ Các cơng trình phụ trợ gồm thiết bị thu khí, thiết bị định lượng, bơm hệ thống thu bùn xử lí bùn có tác dụng điều chỉnh lượng hóa chất thu gom lượng chất thải rắn phát sinh trình xử lí nước 19 3.4 Ưu nhược điểm cơng nghệ xử lý nước thải 3.4.1 Ưu điểm − Công nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất nguồn nước thải; − Nồng độ chất ô nhiễm sau quy trình xử lý đạt quy chuẩn hành; − Diện tích đất sử dụng tối thiểu − Cơng trình thiết kế dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử lý 3.4.2 Nhược điểm − Nhân viên vận hành cần đào tạo chuyên môn; − Chất lượng nước thải sau xử lý bị ảnh hưởng cơng trình đơn vị trạm không vận hành yêu cầu kỹ thuật; − Bùn sau trình xử lý cần thu gom xử lý định kỳ 3.5 Kết phân tích chất lượng nước mẫu sau xử lý Bảng: phân tích chất lượng nước mẫu sau xử lý STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị đầu vào pH COD BOD5 TSS Tổng N Tổng P Giá trị đầu QCVN 24:2009/BTNMT Cột B 5,5-9 100 50 100 30 5000 – 8–9 mg/l 1900 30 mg/l 1080 10 mg/l 514 31 mg/l 42 12 mg/l 28 MPN/100m Coliform 10000 200 l Từ kết phân tích cho thấy hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Vicoba – Thái Nguyên đạt yêu cầu đề 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Nước thải nhà máy bia loại nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm, tải trọng COD, BOD, SS cao vượt nhiều lần tiêu chuẩn thải nhà nước quy định Trước thải vào nguồn tiếp nhận cần xử lý để không gây ô nhiễm môi trường Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Vicoba – Thái Nguyên đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, chi phí đầu tư hợp lý, chi phí vận hành thấp, phù hợp với qui mô sản xuất công ty Các tiêu sau xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 24:2009/BTNMT (Cột B) II Kiến nghị Để thuận lợi cho trình xử lí nước thải nhà máy, cần phải lưu ý số vấn đề sau: + Hệ thống xử lý nước thải cần có cán kĩ thuật vận hành + Cần điểu chỉnh pH mức trung hòa trước đưa vào cơng trình sinh học + Đảm bảo cung cấp đủ oxy cho bể hiếu khí MBBR + Thường xun theo dõi cơng trình sinh học để khắc phục cố xảy + Yêu cầu công nhân không xả rác vào hệ thống + Thường xuyên vệ sinh SCR thơ, hệ thống đĩa phân phối khí, bảo trì bảo dưỡng định kì máy móc, thiết bị + Tăng cường nhân viên quản lí mơi trường có lực nhằm đảm bảo cho việc quản lí bảo vệ môi trường công ty tốt + Thường xuyên có lớp học bồi dưỡng kiến thúc mơi trường bảo vệ môi trường cho tất công nhân làm việc công ty 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO LƯƠNG ĐỨC PHẨM - Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học NXB Giáo dục, Hà Nội, 2002 TRẦN ĐỨC HẠ Xử lý nước thải đô thị NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2006 QCVN 24: 2009/BTNMT - Quy chẩn kĩ thuật quốc gia nước thải công nghiệp WEBSITE http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-thiet-ke-he-thong-xu-ly-nuoc-thai-san-xuatbia-tai-cong-ty-tnhh-sabmiller-viet-nam-khu-cong-nghiep-my-phuoc-ii-44993/ http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-thiet-ke-he-thong-xu-ly-nuoc-thai-san-xuat-bia-taicong-ty-tnhh-sabmiller-viet-nam-khu-cong-nghiep-my-phuoc-ii-50042/ http://thaonguyenxanhgroup.com/xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia.html http://xulymoitruong.com/xu-ly-nuoc-thai-nha-may-san-xuat-bia-1815/ http://ngoclan.co/cong-nghe-xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia/ https://yeumoitruong.vn/attachments/xlnt-hoan-chinh_bia-hoang-quynh-doc.4056/ http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia-49168/ http://123doc.org/document/1943753-slide-xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia.htm http://moitruongetc.com/xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia/ 10 http://www.quantracmoitruong.org/xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia 22 ... số nước thải công ty bia Vicoba – Thái Ngun 12 Chương Đề xuất cơng nghệ xử lí nước thải công ty bia Vicoba Thái Nguyên 3.1 Đề xuất dây chuyền cơng nghệ xử lí nước thải Việc đề xuất cơng nghệ xử. ..LỜI CẢM ƠN Trong trình thực tiểu luận ? ?Đề xuất dây chuyền cơng nghệ xử lí nước thải công ty cổ phần chế biến thực phẩm – Thái Nguyên công suất 100 m3/ngđ”, em nhận giúp đỡ tận tình... Xử lí định kì Sơ đồ: Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công ty bia Vicoba – Thái Nguyên 14 3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ xử lí nước thải cơng ty bia Vicoba Thái Nguyên Nước thải từ công