Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA QUY NHƠN Ở QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM BẰNG MỘT SỐ CHẾ PHẨM VI SINH TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY SVTT: Lương Thị Thắm - 1 - Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành khoa luận tốt nghiệp. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và lời chúc tốt đẹp nhất đến toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Môi Trường & Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ những người đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo em trong suốt 4 năm học vừa qua. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo CN. Nguyễn Hoàng Mỹ đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này. Và cuối cùng em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và những người thân đã luôn ở bên em động viên, ủng hộ em trong suốt thời gian học tập nghiên cứu vừa qua. Kiến thức còn nhiều hạn chế, chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự thông cảm và góp ý chân thành của thầy cô và các bạn. Em cảm ơn rất nhiều! TP. HCM, ngày 14 tháng 7 năm 2010 Sinh viên Lương Thị Thắm SVTT: Lương Thị Thắm - 2 - Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ MỞ ĐẦU Bia là một loại nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước công nguyên, là loại nước uống mát, bổ có độ cồn thấp, độ mịn xốp, có hương vị đặc trưng của hoa houblon và các sản phẩm trong quá trình lên men tạo ra. Đặc biệt CO 2 bão hòa trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống, nhờ ưu điểm này mà bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết khắp các nước trên thế giới và sản lượng ngày càng tăng. Những năm gần đây, nhiều doanh nghiệp trong nước đã không ngừng đầu tư mở rộng công suất. Năm 2003 công suất bia cả nước đạt 1,29 tỷ lít, đến năm 2004 con số này vượt lên mức 1,37 tỷ lít. Dự kiến, năm nay sản lượng bia cả nước đạt khoảng 1,5 tỷ lít và đạt công suất quy hoạch dự kiến vào năm 2010. Theo hiệp hội Bia, Rượu và giải khát Việt Nam thì một người Việt Nam tiêu thụ trung bình 22 lít bia trong năm 2008, và chỉ đứng sau Thái Lan về mức độ tiêu thụ bia ở Đông Nam Á. Theo BMI ( Công ty Theo dõi Doanh nghiệp Quốc tế), một công ty tư vấn kinh doanh toàn cầu cho hay bia ở Việt Nam sẽ là loại đồ uống chủ lực trong ngành công nghiệp thức uống vì doanh số bán bia trong năm 2008 ở Việt Nam chiếm 97,9% trong tổng doanh thu trong lĩnh vực đồ uống. Nhiều hãng bia và nước giải khát nổi tiếng thế giới đã đầu tư vào Việt Nam trong nhiều năm nay, trong đó có các hãng Carlsberg, Heineken, Tiger và San Miguel. Với sự xuất hiện của nhiều nhà máy sản xuất bia thì các loại chất thải ra trong quy trình sản xuất bia cũng không ngừng tăng lên. Đặc tính của nước thải bia là giàu chất hữu cơ, BOD, COD, các chất rắn lơ lửng có thể gây ô nhiễm đến môi trường và con người. Hiện nay tình trạng nước thải của nhiều nhà máy bia xử lý chưa đạt tiêu chuẩn mà xả ra nguồn tiếp nhận để gây ảnh hưởng đến môi trường và người dân là vấn đề đang được quan tâm và cần phải giải quyết. Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế ra cácc hệ thống xử lý nước thải trong ngành công nghiệp sản xuất bia là một yêu cầu cấp thiết cho việc bảo vệ môi trường cùng với các hoạt động mang tính thiết thực đối với môi trường sẽ đảm bảo cho sự phát triển bền vững của xã hội loài người và các sinh vật sống trên hành tinh chúng ta. SVTT: Lương Thị Thắm - 3 - Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI:  Tìm hiểu tổng quan về công nghiệp sản xuất bia ở Việt Nam và nhà máy bia Quy Nhơn  Tìm hiểu tổng quan về nước thải bia và khả năng xử lý nước thải bia bằng phương pháp sinh học  Thử nghiệm khả năng xử lý của các chế phẩm vi sinh hiện nay trên thị trường SVTT: Lương Thị Thắm - 4 - Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ MỤC LỤC PHẦN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA Trang 1.1 Ngành công nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam 12 1.2 Quy trình cho sản xuất bia 12 1.2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia 13 1.2.1.1 Nguyên liệu chính 13 1.2.1.2 Phụ liệu 15 1.2.2 Quy trình sản xuất 15 1.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 16 1.2.2.2 Quá trình nấu và đường hóa 17 1.2.2.3 Lọc dịch đường, nấu hoa, lắng cặn 17 1.2.2.4 Quá trình lên men 17 1.2.2.5 Lọc bia 18 1.2.2.6 Bão hòa CO 2 và chiết bia 18 1.3 Quy trình sản xuất của nhà máy bia Quy Nhơn 19 1.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 20 1.3.2 Quá trình đường hóa (nấu) 20 1.3.3 Quá trình lọc dịch đường 22 1.3.4 Quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon 22 1.3.5 Lắng trong 23 1.3.6 Làm lạnh nhanh 23 1.3.7 Quá trình lên men 23 1.3.7.1 Lên men chính 23 1.3.7.2 Lên men phụ 24 1.3.8 Lọc bia 24 SVTT: Lương Thị Thắm - 5 - Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ 1.3.9 Bão hòa CO 2 và chiết bia 24 1.3.9.1 Bão hòa CO 2 24 1.3.9.2 Chiết bia 24 1.3.10 Thanh trùng 24 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 2.1 Tình trạng ô nhiễm từ ngành công nghiệp sản xuất bia hiện nay 26 2.2 Chất thải nhà máy sản xuất bia 28 2.2.1 Khí thải 28 2.2.2 Chất thải rắn 28 2.2.3 Nước thải 28 2.3 Đặc trưng của nước thải ở các nhà máy bia 29 2.4 Ảnh hưởng của nước thải nhà máy bia đến môi trường 31 2.5 Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng nước 31 2.5.1 Độ pH 31 2.5.2 Chất rắn lơ lửng(SS) 31 2.5.3 Độ đục 32 2.5.4 Oxi hòa tan (DO-Dissolved oxygen) 32 2.5.5 Chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa-Biochemical oxigen Demand) 32 2.5.6. Chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học- Chemical oxigen Demand) 33 2.5.7. Các hợp chất của Nito trong nước thải 33 2.5.8. Các hợp chất của Phospho trong nước thải 33 2.6 Các giải pháp làm giảm thiểu lượng và tải lượng nước thải nhà máy bia 34 2.6.1 Tái sử dụng nước thải 34 2.6.2 Phân luồng nước thải sản xuất 34 2.7 Nước thỉa nhà máy bia Quy Nhơn 35 CHƯƠNG 3:TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 3.1 Hệ vi sinh vật nước thải nhà máy bia 36 3.1.1 Hệ vi sinh vật trong nước thải nhà máy bia 36 3.1.2 Chuyển hóa vật chất của vi sinh vật trong nước thải nhà máy bia 37 SVTT: Lương Thị Thắm - 6 - Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ 3.2 Một số phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia 39 3.2.1 Hệ thống hiếu khí 39 3.2.1.1 Bùn hoạt tính 40 3.2.1.2 Lọc sinh học 41 3.2.2 Hệ thống kỵ khí 42 3.2.2.1 Sinh học kỵ khí hai giai đoạn 43 3.2.2.2 Bể bùn kỵ khí dong chảy ngược – UASB 44 3.2.2.3 Lọc kỵ khí bám dính cố định 44 3.2.2.4 Bể phản ứng kỵ khí đệm giãn nở - FBR, EBR 45 3.3 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn 46 3.3.1 Thuyết minh quy trình 48 3.3.1.1 Tách rác thô, gom nước thải 48 3.3.1.2 Tách rác tinh và điều hòa cân bằng 48 3.3.1.3 Xử lý sinh học yếm khí( tương tự bể UASB) 49 3.3.1.4 Quá trình lắng sau xử lý yếm khí – bể trung gian 49 3.3.1.5 Bể xử lý sinh học hiếu khí theo mẻ (SBR) 50 3.3.1.6 Bể khử trùng 51 3.3.1.7 Lọc liên tục 51 3.3.1.8 Lọc thủy sinh 51 3.3.1.9 Bể nén bùn hiếu khí, và bể chứa bùn hiếu khí 51 3.3.1.10 Thiết bị ép bùn 52 3.4 Một số chế phẩm xử lý sinh học nước thải nhà máy bia 52 3.4.1 Chế phẩm EMIC 52 3.4.2 Chế phẩm Gem – P1 54 3.4.3 Chế phẩm Gem – K 55 3.4.4 Chế phẩm Gem – P 56 PHẦN THỰC NGHIỆM CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 4.1 Mục đích 58 4.2 Vật liệu và phương pháp 58 4.2.1 Mẫu 58 SVTT: Lương Thị Thắm - 7 - Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ 4.2.1.1 Dụng cụ 58 4.2.1.2 Hóa chất 58 4.2.2 Phương pháp 59 4.2.2.1 Xác định DO 59 4.2.2.2 Xác định COD 60 4.2.2.3 Xác định BOD 60 4.2.2.4 Xác định Phosphat 61 4.2.2.5 Xác định Nitơ Kjeldahl (N hữu cơ, NH 3 , NH 2 ) 62 4.3 Bố trí thí nghiệm 63 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1 Kết quả xác định các thông số đầu vào 65 5.2 Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải không bổ sung N, P 66 5.3 Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải có bổ sung N, P 68 Kết luận 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTT: Lương Thị Thắm - 8 - Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Aerotank: Bể bùn hoạt tính hiếu khí BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hóa COD (Chemical Oxygen Demand ): Nhu cầu oxy hóa học DO ( Disolved Oxygen ): Lượng oxy hòa tan EBR, EBR (fluidized and aepanded bed reactor): Bể phản ứng kỵ khí đệm giãn nở SBR ( Sequecing Batch Reactor ): Bể phản ứng từng mẻ kế tiếp nhau UASB (Up – flow Anaerobic Sludge Blanket): Bể chảy ngược bùn yếm khí SVTT: Lương Thị Thắm - 9 - Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 Biểu đồ nấu bia tại nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.1 Đường cong sinh trưởng kép của vi sinh vật trong nước thải Hình 3.2 Qúa trình chuyển hóa vật chất của vi sinh vật Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí Hình 3.4 Cơ chế màng lọc sinh học Hình 3.5 Sơ đồ dòng thải nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.6 Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.7 Chế phẩm Emic Hình 3.8 Chế phẩm Gem-P1 Hình 3.9 Chế phẩm Gem-K Hình 3.10 Chế phẩm Gem Hình 4.1 Quy trình bố trí thí nghiệm SVTT: Lương Thị Thắm - 10 - [...]... Giới hạn của các thơng số và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải cơng nghiệp Bảng 2.3 QCVN 24: 2009/BTNMT, Giá trị của các thơng số ơ nhiễm nước thải cơng nghiệp Bảng 2.4 Chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu ra của nhà máy bia Quy Nhơn Bảng 3.1 Một số giống vi khuẩn chính có trong bùn hoạt tính và chức năng của chúng khi tham gia xử lý nước thải Bảnh 5.1 Kết quả xác định các thơng số đầu vào của nước... lít/ năm, Cơng ty Foster’s Đà Nẵng mở rộng cơng suất từ 45 triệu lít/ năm Mới đây, Cơng ty Cổ phần Sữa Việt Nam cũng chính thức thơng bóa đầu tư gần 300 tỷ đồng để xây dựng nhà máy bia Một số hãng bia nổi tiếng của Mỹ, Nam Phi, Đan Mạch đang xúc tiến tìm hiểu thị trường và xu hướng hợp tác liên doanh với doanh nghiệp trong nước để góp vốn sản xuất bia phục vụ thị trường nội địa và xuất khẩu Như vậy,... đại mạch và hoa houblon đều phải nhập ngoại (60 – 70%) Từ nhiều năm nay Việt Nam đã trồng thử nghiệm đại mạch và hoa houblon ở một số vùng nhưng năng suất thu hoạch còn thấp, chất lượng đều chưa đạt u cầu Để dần có thể tiến tới việc hạn chế nhập khẩu, nước ta đang tiếp tục các cơng trình trồng thử hai loại cây trên 1.2.1.1 Ngun liệu chính a Malt (đại mạch nảy mầm) Bảng 1.1 Thành phần của đại mạch Thành... nhiễm mơi trường nước, khơng khí máy lạnh Khi sẽ gây ơ 1.2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất bia Thanh trùng Dán nhãn Xuất xưởng - 15 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ 1.2.2.1 Chuẩn bị ngun liệu - 16 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ Ngun liệu được chuyển vào kho bảo quản của nhà máy theo số lượng mẻ nấu mỗi ca về tập kết tại phân xưởng nấu Malt... Chăn ni Nước rửa chai Nhân giống nhỏ Ổn định Bốc hơi Rửa chai Chiết chai Xử lí Bình chứa Nạp bình 1.3 Quy trình sản xuất của nhà máy bia Quy Nhơn Chai Thanh trùng Xuất xưởng Dán nhãn - 18 Xuất xưởng SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ 1.3.1 Chuẩn bị ngun liệu - 19 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ Malt và gạo được nghiền theo mức độ phân hủy của... thải Chỉ số COD càng cao, mức độ ơ nhiễm càng nặng và ngược lại Xác định COD bằng cách sử dụng một chất oxi hóa mạnh trong mơi trường axit, thơng thường nhất là K2Cr2O7 2.5.7 Các hợp chất của Nitơ trong nước thải Cũng như Cacbon, ngun tố Nitơ gắn liền với sự sống Các hợp chất của Nito rất đa dạng Sự phân giải các chất sống đến cùng đã tạo ra amoniac (NH 3) hòa tan tốt trong nước Trong mơi trường kiềm,... định kì một tuần rửa thùng một lần (ở nhiệt độ cao → tc dụng tẩy rửa cao), xử lý bằng phương pháp lọc, bổ sung thêm hóa chất → ti sử dụng 2.6.2 Phân luồng nước thải sản xuất Dòng 1: đây là nguồn nước qui ước sạch với số lượng lớn khoảng 550 – 600 m3/ ngày đêm gồm nước dùng để làm lạnh trong các thiết bị, tháp giải nhiệt của hệ thống lạnh, nước ngưng ở các nồi nấu Dòng 2: Nước thải sinh hoạt được quy định... so với bảng các thơng số ơ nhiễm nước thải cơng nghiệp QCVN 24: 2009/ BTNMT thì nhà máy bia Quy Nhơn với chỉ tiêu nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn Việt Nam của Bộ Tài Ngun Mơi Trường quy định Bảng 2.4 Chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu ra của nhà máy bia Quy Nhơn Chỉ tiêu pH SS COD BOD N tổng Coliform Đơn vị Quy định 5,5 – 9,0 100 80 50 30 5000 mg/l mg/l mg/l mg/l MPN/ 100ml Thực hiện 6,0 – 9,0 < 100... tồn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học, mà chỉ xác định lượng oxi cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20oC trong bóng tối (để tránh hiện tượng quang hợp ở trong nước) 2.5.6 Chỉ số COD (Nhu cầu oxi hóa học – Chemical oxigen Demand) COD là lượng oxi cần thiết cho q trình oxi hóa tồn bộ các chất hữu cơ của nước thải và sự ơ nhiễm của nước trong tự nhiên Chỉ số này dùng để đánh giá một cách tương đối... 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm Ngồi ra còn có khoảng trên 300 cơ sở dân tự nấu rượu, tự tiêu thụ với sản lượng ước khoảng 242 triệu lít Như vậy, lượng nước thải từ các nhà máy xí nghiệp này là khơng nhỏ Các cơ sở tự nấu bia rượu với trang thiết bị cịn lạc hậu v quy mơ sản xuất nhỏ nn hầu như khơng có hệ thống xử lý nước thải riêng và đúng kỹ thuật Cịn cc nh my sản xuất với quy mơ . Nguyễn Hoàng Mỹ BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA QUY NHƠN Ở QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM BẰNG MỘT SỐ CHẾ PHẨM VI SINH TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY SVTT: Lương Thị Thắm - 1 - Khóa Luận. máy bia Quy Nhơn  Tìm hiểu tổng quan về nước thải bia và khả năng xử lý nước thải bia bằng phương pháp sinh học  Thử nghiệm khả năng xử lý của các chế phẩm vi sinh hiện nay trên thị trường . bia Quy Nhơn Hình 3.6 Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.7 Chế phẩm Emic Hình 3.8 Chế phẩm Gem-P1 Hình 3.9 Chế phẩm Gem-K Hình 3.10 Chế phẩm Gem Hình 4.1 Quy trình bố trí thí nghiệm