BÁO cáo môn CÔNG NGHỆ xử lí nước THẢI CHO nước GIẢI KHÁT có GAS COCA COLA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA HỐ BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO MƠN CƠNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHO NƯỚC GIẢI KHÁT CÓ GAS COCA COLA GVHD : GV Tạ Thị Tố Qun Nhóm : Thành viên: Lê Nguyễn Đơng Kin Nguyễn Thị Như Quỳnh Nguyễn Thị Mỹ Uyên Phạm Nguyễn Ngân Châu Lê Thị Thùy Trang Đà Nẵng, 2021 CHƯƠNG 1: ĐẶC TÍNH VÀ THƠNG SỐ NƯỚC THẢI Tổng quan nước có gas Coca cola 1.1 Nguyên liệu Gồm có: - Nước - Đường ♦ Thành phần thứ hai nước uống có gas đường chiếm 7-12%, dùng dạng khơ lỏng ♦ Đường nguyên liệu tạo vị tăng cường cảm giác kích thích người tiêu dùng Nó giúp cân hương vị axit ♦ Hương vị tổng thể nước giải khát có gas phụ thuộc vào cân vị ngọt, vị chua nồng độ pH ♦ Axit làm tăng độ sắc nét hương vị giải khát cách kích thích tuyến nước bọt làm việc Axit làm giảm độ pH bảo quản thức uống - Các chất phụ gia ♦ Để tăng cường hương vị, tạo cảm giác ngon miệng ♦ Để ngăn vi sinh vật phát triển chống hư hỏng, oxy hóa, chất bảo quản thêm vào nước - CO2: ♦ Carbon dioxide ( CO2) có tác dụng tạo bọt sủi lấp lánh có vai trị loại chất bảo quản nhẹ ♦ Carbon dioxide chất khí thích hợp sản xuất nước uống có gas trơ, khơng gây độc hại, dễ hóa lỏng tương đối rẻ tiền 1.2 Quy trình sản xuất Đặc điểm nước thải nước có gas Coca cola 2.1 Nguồn gốc nước thải Dựa vào qui trình cơng nghệ sản xuất,ta thấy nước thải nhà máy chủ yếu bao gồm:  Nước thải sản xuất: - Nước rửa bồn, nước rửa lon, đóng lon,… - Nước súc rửa sản phẩm dư bên bề mặt tất đường ống, bơm, bồn chứa, thiết bị công nghiệp… - Nước làm lạnh, nước ngưng,… - Dầu mỡ rò rỉ từ thiết bị động - Nước thải từ trình thải bỏ sản phẩm hư hỏng, không đạt chất lượng trình bảo quản, vận chuyển - Nước thải từ rị rỉ thiết bị cơng nghệ  Nước thải sinh hoạt - Từ hoạt động ăn uống, vệ sinh công nhân viên nhà máy: Nước thải có nồng độ BOD, Nito, Phospho…cao, ngồi thành phần đáng quan tâm nước thải sinh hoạt vi sinh vật vi khuân gây bệnh - Trong trường hợp nhà máy có căng - tin, có phát sinh hoạt động nấu nướng cần ý đến tiêu dầu mỡ có nước thải 2.2 Đặc điểm Căn vào thành phần chế biến nước có gas nước thải sản xuất, sinh hoạt thấy đặc điểm nước thải có:  Chứa phần lớn protein, chất béo, sợi, hydratecarbon, ethanol, VFA, TSS  Hàm lượng cao chất dinh dưỡng N, P (tiềm bảo tồn) Vì số cần quan tâm nước thải sản xuất BOD, COD, chất rắn lơ lửng SS, Nitơ Photpho Bảng trình bày thơng số tính chất nước thải ngành sản xuất nước giải khát nước ta giới: Bảng 1: Tính chất nước thải ngành sản xuất nước giải khát nước ta giới Thơng số Thế giới Việt Nam Trung bình Thấp Lớn   pH 7.24 7.02 7.66 5.8-8 TSS (mg/l) 1620 376 2940 250-700 -1 Tính dẫn điện (µS cm ) 2995 1460 3740   Tính kiềm (mg CaCO3/l) COD (mg/l) BOD5 (mg/l) Tổng photpho (mg P/l) Natrate – Nitrogen (mg N/l) Tổng sắt 371 1750 894 89.5 28.4 2.4 270 620 728 62.4 8.3 1.2 465 3470 1745 100.2 62.5 4.5   3.000-4.000 1.000-3000 10-80 12-15   Khi so sánh hệ số với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, thấy, thành phần có nước thải ngành sản xuất nước vượt quy định nhiều lần cho phép Cụ thể sau: STT Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào QCVN 40:2011/BTNMT Cột A Cột B pH BOD5 COD TSS Tổng Nito Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l 5,8-8 1.000-3.000 3.000-4.000 250-700 12-15 6-9 30 75 50 20 5,5-9 50 150 100 40             Tổng Photpho Mg/l 10-80 Chú thích:  Cột A: Giá trị thông số ô nhiễm nước thải xả vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt  Cột B: Giá trị thông số ô nhiễm nước thải xả vào nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Tại cần xử lý nước thải Thứ Nhất, phân tích trên, nước thải từ nhà máy sản xuất nước ngọt có chứa nồng độ chất hữu  dễ phân hủy cao Do đó, để nước thải thời gian dài, tạo điều kiện cho vi sinh vật yếm khí phát triển, gây mùi khó chịụ, thu hút loại côn trùng gây bệnh, gián tiếp tạo bệnh nguy hiểm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe công nhân người dân sống quanh khu vực, đồng thời làm ảnh hưởng đến mỹ quan chung.  Thứ hai, thải trực tiếp nước thải chưa qua xử lý ngồi mơi trường gây nhiễm cục bộ, xâm nhập vào đất, nước mặt, nước ngầm Ngồi ra, chúng cịn tác động đến hoạt động sản xuất, chăn nuôi sống sinh hoạt người dân địa phương Ngồi cịn tốn kinh phí việc thực cơng tác khắc phục hậu ô nhiễm gây Thứ ba, việc xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất nước ngọt thể trách nhiệm nghĩa vụ thân công xây dựng phát triển kinh tế bền vững CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI Nguyên liệu chế biến nước giải khát có thành phần protein, dinh dưỡng cao Vì số cần quan tâm nước thải sản xuất BOD, COD, chất rắn lơ lửng SS, Nitơ Phot Một số phương pháp xử lí nước thải nước giải khát có gas phổ biến Lựa chọn cơng nghệ xử lí Căn vào bảng 1, nồng độ chất ô nhiễm BOD, COD, Tổng N, Tổng P, SS cao nhà máy Coca cola chọn sử dụng cơng nghệ xử lí nước thải MBR với kết hợp phương pháp xử lý sinh học hiếu khí, thiếu khí sử dụng màng lọc MBR Nước thải sau xử lý phương pháp học (song chắn rác thô, máy tách rác mịn) phương pháp hóa lý (điều chỉnh pH), xử lý tiếp phương pháp sinh học hiếu khí với hiệu suất xử lý BOD lên đến 80-85%, loại bỏ khoảng 97% TSS tiếp tục đưa xử lý phương pháp sinh học thiếu khí để khử N P, sau đưa qua xử lí màng MBR phân tách nước hỗn hợp bùn hoạt tính, chất rắn lơ lửng vi khuẩn gây bệnh lại giúp nước thải đầu đạt tiêu chuẩn mơi trường Sơ đồ quy trình cơng nghệ Thuyết minh quy trình cơng nghệ xử lí nước thải theo công nghệ MBR 3.1 Hố thu gom – tách rác tinh Đầu tiên, nước thải từ nguồn khác dây chuyền sản xuất thu gom mương thu nước thải đầu  Mục đích: để loại bỏ rác cát trước chảy vào hố thu Hố thu gom Từ đây, nước thải bơm trung chuyển đến thiết bị tách rác tinh  Mục đích: loại bỏ chất rắn có kích thước 2mm (tránh tắc nghẽn bơm, đường ống, kênh dẫn, bảo đảm an toàn điều kiện làm việc toàn hệ thống) trước chảy vào bể lắng sơ Thiết bị tách rác tinh 3.2 Bể lắng sơ Mục đích: tách cặn loại bỏ thành phần Photpho có nước thải, sau nước thải tự chảy qua bể điều hòa 3.3 Bể điều hòa Bể lắng sơ Bể điều hịa Mục đích:  Điều chỉnh biến thiên lưu lượng nước thải  Tránh biến động hàm lượng chất hữu làm ảnh hưởng đến hoạt động vi khuẩn bể xử lý sinh học  Kiểm soát pH nước thải để tạo điều kiện tối ưu cho q trình sinh học, hóa học sau Bể lắp đặt máy sục khí chìm thiết bị sục khí bề mặt, tạo điều kiện xáo trộn giảm thiểu mùi 3.4 Bể trung hịa Từ bể điều hòa, nước thải bơm trung chuyển đến bể trung hòa Tại bể này, axit xút bổ sung tự động trước phân phối vào cụm bể xử lí sinh học hiếu khí hoạt động song song Mục đích: trung hịa pH nước thải trước xử lí sinh học, độ pH trung tính thường điều kiện tối ưu cho trình phân hủy chất nhiễm Bể trung hịa 3.5 Bể sinh học hiếu khí (Aeration tank) Bể sinh học hiếu khí Mục đích:  Phân hủy chất nhiễm thành chất hữu đơn giản CO2 và nước  Ổn định chất hữu cơ, loại bỏ màu, diệt mầm bệnh, giảm chất rắn, tăng cường khử nước  Có thể loại bỏ tới 85% BOD  Loại bỏ vi sinh vật bùn hoạt tính: 80-99% vi khuẩn 90-99% virus Cơ chế hoạt động:  Quá trình xử lý nước thải hữu vi sinh vật hiếu khí gọi bùn hoạt tính  Diễn q trình oxy hóa chất hữu nước thải với tham gia vi sinh vật hiếu khí mà chủ yếu vi khuẩn Kết tạo thành hạt bùn, có thành phần sinh khối chúng (quần thể vi sinh vật)  Để tăng cường hiệu xử lý nước thải cần khuấy trộn (khí nén, thiết bị khí), cung cấp nguồn oxy cho vi sinh vật sử dụng (tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính)  Vi sinh vật sử dụng oxy hóa hợp chất hữu theo bước: Hấp phụ chất hữu lên bùn hoạt tính sau 1-20 tiếp xúc Chất hữu bị oxy hóa sinh lượng tổng hợp tế bào vi khuẩn/vi sinh vật Oxy hóa nội bào hay cịn gọi hô hấp nội bào (do thiếu nguồn thức ăn/cơ chất cho vi sinh vật)  Các trình bể Aerotank: giai đoạn + Giai đoạn 1: Oxy hóa Vi sinh từ từ hấp thụ oxy hóa chất hữu CxHyOz + O2 - Enzyme → CO2 + H2O + H Lượng chất dinh dưỡng chất thải cao nên VSV phát triển ạt, giai đoạn tiêu thụ oxy cực đại (thời gian: 0,5-2h) Ngoài ra, lượng bùn hoạt tính hình thành với khối lượng lớn BOD giảm 40-80% + Giai đoạn 2: Tổng hợp tế bào Giai đoạn liên quan đến trình xử lí chất oxi hóa chậm chất rắn hữu cơ, cacbon mạch vòng, CxHyOz + NH3 + O2 – Enzyme → CO2 + H2O + C5H7NO2 - H Các vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng ổn định nên nhu cầu tiêu thụ oxy khơng cịn lớn giai đoạn trước Cũng đây, chất hữu phân hủy nhiều + Giai đoạn 3: Nitrate hóa muối ammoni, tiêu thụ oxy tăng trở lại Cịn biết q trình phân hủy nội bào theo phương trình: C5H7NO2 + 5O2 — Enizyme → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± H Sau giai đoạn tổng hợp tế bào mới, vi sinh vật hiếu khí cần nhiều lượng hoạt động nên tỉ lệ hấp thụ oxy lại tăng lên Đồng thời, diễn q trình Nitrat hóa muối amoni Ngay sau đó, nhu cầu khí oxy lại giảm xuống Ở cần lưu ý rằng, sau oxi hóa 80-95% BOD nước thải, không khuấy đảo thổi khí, bùn hoạt tính lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn khỏi nước Nếu không kịp thời tách bùn, nước bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa sinh khối vi sinh vật bùn (chiếm tới 70% khối lượng cặn bùn) bị tự phân Tế bào vi khuẩn có hàm lượng protein cao (60-80% so với chất khơ), ngồi cịn có hợp chất chứa chất béo, hidratcacbon, chất khoáng…khi bị tự phân làm ô nhiễm nguồn nước  Tổng thời gian làm thoáng (lưu nước bể): 6-8h Cụm máy thổi khí cung cấp oxy cho q trình xử lí hiếu khí trì trạng thái lơ lửng vi sinh vật đặt ngồi trời có mái che, lắp đặt thùng cách âm đảm bảo TCVN tiếng ồn Việc cấp khí cho q trình xử lí sinh học tự động hóa hồn tồn Khi nước thải đầu vào có nồng độ chất nhiễm thấp giá trị thiết kế thơng qua thiết bị DO online biến tần tự động điều chỉnh hoạt động máy thổi khí giúp tiết kiệm lượng chi phí vận hành hệ thống 3.6 Bể sinh học thiếu khí (Anoxic tank) Bể sinh học thiếu khí Mục đích: Nitrat hóa/khử nitrat photphorit nhằm xử lý chất dinh dưỡng N, P Cơ chế hoạt động: * Q trình nitrat hóa – khử nitrat Hai chủng loại vi khuẩn tham gia vào trình Nitrosonas Nitrobacter Trong điều kiện mơi trường thiếu oxy, loại vi khuẩn thiếu khí khử Nitrat (NO 3-) Nitrit (NO2 - ) theo chuỗi chuyển hóa: NH3 → NO3- → NO2- → NO → N2O → N2 (gas) Theo đó, khí nitơ phân tử N2 tạo thành thoát khỏi nước ngồi * Q trình photphorit hóa PO43- Microorganism (PO43-)dạng muối => Bùn Chủng loại vi khuẩn tham gia vào trình Acinetobacter, chúng có khả tích lũy poliphotphat sinh khối tương đối cao (2-5%) Các hợp chất hữu chứa phốt hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành hợp chất khơng chứa phốt hợp chất có chứa phốt dễ phân hủy chủng loại vi khuẩn hiếu khí * Thúc đẩy q trình nitrat hóa-khử nitrat photphorit hóa diễn thuận lợi  Tại bể Anoxic bố trí máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp Máy khuấy có chức khuấy trộn dịng nước tạo mơi trường thiếu oxy cho hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển  Ngồi ra, để tăng hiệu xử lý làm nơi trú ngụ cho hệ vi sinh vật thiếu khí, bể Anoxic lắp đặt thêm hệ thống đệm sinh học chế tạo từ nhựa PVC, với bề mặt hoạt động 230 ÷ 250 m2 /m3 Hệ vi sinh vật thiếu khí bám dính vào bề mặt vật liệu đệm sinh học để sinh trưởng phát triển 3.7 Bể màng MBR Anoxic tank thực tế Bể màng MBR Sau nước thải dẫn qua bể màng MBR Mục đích:  Phân tách nước hỗn hợp bùn hoạt tính, chất rắn lơ lửng vi khuẩn gây bệnh Cấu tạo màng: Về cấu trúc màng thường có dạng sợi rỗng, ống mao dẫn, cuộn chế tạo có diện tích bề mặt lớn để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Mỗi đơn vị MBR cấu tạo gồm nhiều sợ rỗng liên kết với nhau, sợi rỗng lại cấu tạo giống màng lọc với lỗ lọc nhỏ mà số vi sinh vật khơng có khả xuyên qua Các đơn vị MBR liên kết với thành module lớn đặt vào bể xử lý sinh học Màng lọc có kích thước lỗ màng dao động từ 0,01-0,4 μm nên vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn bị giữ lại bề mặt màng Các modun màng MBR thực tế Cơ chế hoạt động: Vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn hoàn toàn bị giữ lại bề mặt màng Đồng thời có nước qua màng Phần nước bơm hút ngoài, phần bùn nằm lại bể định kỳ tháo bể chứa bùn Cơ chế xử lý nước thải màng MBR Cụm máy thổi khí cho bể màng MBR có vai trò định đến chế độ hoạt động ổn định modun màng, tạo điều kiện xáo trộn, rung lắc sợi màng, tránh bùn hoạt tính bám vào sợi mạng cung cấp O2 cho q trình xử lí Cụm bơm hóa chất thiết kế tự động hóa hồn tồn với nhiệm vụ chính: + Trung hịa pH nước thải để tạo điều kiện tối ưu cho q trình xử lí sinh học + Khử Photpho phương pháp hóa học + Rửa màng online định kì Hệ thống bơm hút hút nước qua màng Khi áp lực vượt giá trị thiết kế (hay gọi nghẹt màng), hệ thống tự động kích hoạt q trình rửa màng online hóa chất Bể màng MBR thiết kế dạng modun, thuận tiện cho công tác rửa màng mà không ảnh hưởng đến trình vận hành hệ thống Các modun màng MBR thiết kế dễ dàng rửa offline với hệ thống cẩu màng chạy dọc theo bể Định kì - năm, modun màng cẩu khỏi bể màng để tiến hành rửa offline Cách rửa màng lọc Các màng tháo khỏi khung màng để vệ sinh vịi xịt Sau ngâm bể chứa dung dịch axit Tiếp theo ngâm modun màng bể chứa nước khoảng 10 phút với mục đích loại bỏ chất bẩn bám màng, phục hồi màng trở lại trạng thái ban đầu Sau vệ sinh khung màng lắp đặt lại bể màng vận hành bình thường 3.8 Bể khử trùng Bể khử trùng Nước thải sau qua màng đưa đến bể khử trùng dẫn mương xả nước đầu Mục đích: tập trung nước thải sau xử lý lắng cặn, lọc, cân pH lại để diệt mầm vi khuẩn gây bệnh trước xả môi trường tiếp nhận Nước thải sau xử lí đáp ứng yêu cầu xả thải Việt Nam theo QCVN 40:2011/BTNMT cột A tiêu chuẩn Coca Cola ES-RQ-225 Nước thải sau q trình xử lí màng MBR tái sử dụng cho mục đích tưới cây, vệ sinh đường nội nhà xưởng Mương nước đầu 3.9 Bể phân hủy bùn Toàn lượng bùn phát sinh từ hệ thống xử lí nước thải dẫn bồn chứa phân hủy bùn Tại bùn tiếp tục bơm máy ép bùn băng tải để tách nước Bùn khô sau ép vận chuyển thải bỏ theo quy định Bể phân hủy bùn Thiết bị ép bùn băng tải Ưu, nhược điểm công nghệ xử lí nước thải MBR  Ưu điểm: - Màng MBR có kích thước nhỏ gọn, tách chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, hạt keo, phân tử hữu Do xử lý nước thải phương pháp không cần phải xây dựng thêm bể lắng bùn sinh học, bể khử trùng Tiết kiệm tối đa chi phí xây dựng hệ thống xử lý - Thời gian lưu nước khoảng 2.5 đến 5h ngắn so với cơng nghệ bùn hoạt tính (>6h), giảm tối đa diện tích mặt bằng, phù hợp với khu vực khách sạn, bệnh viện, cao ốc,… - Thường lắp đặt dạng thiết bị hợp khối (dạng thiết bị hay moduls) nên dễ dàng cho công tác lắp đặt di dời cần - Màng MBR thiết với nồng độ bùn hoạt tính từ 5000-12.000 mg/l tải BOD xử lý cao, giảm bớt thể tích bể sinh học hiếu khí  giảm bớt chi phí đầu tư - Chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cao thường tốt chất lượng loại A QCVN 14:2008 / BTNMT, đó, nước sau xử lý tái sử dụng cho mục đích như: rửa sàn, tưới cây,… - Quá trình vận hành đơn giản hệ thống thơng thường, điều chỉnh tự động q trình vận hành, không cần đo số SVI hàng ngày, giảm bớt nhân cơng quản lý  Tính tự động hóa cao  Nhược điểm: - Vì ngun lý hoạt động phụ thuộc vào màng lọc MBR để loại bỏ chất thải, nên màng không vệ sinh thường xuyên dẫn đến tắc nghẽn, ảnh hưởng đến trình xử lý - Tuy tiết kiệm chi phí xử lý lâu dài, chi phí đầu tư ban đầu mua màng MBR cao - Không sử dụng với loại nước thải có độ màu cao có q nhiều hố chất, dễ bị tắc màng thường xuyên không vệ sinh định kỳ cách - Mất khoản phí mua hố chất để để vệ sinh màng MBR - Định kỳ từ – 12 tháng cần sử dụng đến hóa chất để làm màng MBR ... Đặc điểm nước thải nước có gas Coca cola 2.1 Nguồn gốc nước thải Dựa vào qui trình cơng nghệ sản xuất,ta thấy nước thải nhà máy chủ yếu bao gồm:  Nước thải sản xuất: - Nước rửa bồn, nước rửa... nhiễm nước thải xả vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt  Cột B: Giá trị thông số ô nhiễm nước thải xả vào nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Tại cần xử lý nước thải. .. nước giải khát có thành phần protein, dinh dưỡng cao Vì số cần quan tâm nước thải sản xuất BOD, COD, chất rắn lơ lửng SS, Nitơ Phot Một số phương pháp xử lí nước thải nước giải khát có gas phổ