CÔNG NGHỆ xử lý nướ c THẢI xử lý nướ c thải trong CN sản xuất bia và trong khu dân cư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Xử lý nước thải CN sản xuất bia khu dân cư Nhóm 06: Nguyễn Quang Minh Nguyễn Thế Anh Trần Thành Đạt Tạ Hữu Quang Duy Phạm Đức Cường Giảng viên hướng dẫn: TS Đinh Thị Lan Anh HÀ NỘI, 1/2022 MỤC LỤC CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CN SẢN XUẤT BIA 1.1 Giới thiệu ngành công nghiệp sản xuất bia .1 1.2 Quy trình sản xuất bia Thành phần, nguyên liệu sử dụng 1.3 Các cơng đoạn sản xuất Xử lý nước thải công nghiệp sản xuất bia Các nguồn thải phát sinh Các biện pháp ngăn ngừa, giảm thiểu xử lý nước thải 11 Quy trình xử lý nước thải 13 Ưu, nhược điểm công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia 20 CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU DÂN CƯ 21 2.1 Đặc tính nước thải khu dân cư 21 Nhu cầu sử dụng nước khu dân cư 21 Đặc tính nước thải khu dân cư 22 2.2 Tác động nước thải đến mơi trường 25 Quy trình xử lý nước thải 26 Hệ thống nước thị 26 Quy trình xử lý nước thải 26 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sản lượng tiêu thụ bia Việt Nam Hình 1.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất malt Hình 1.3 Nồi đường hóa Hình 1.4 Sơ đồ trình nấu hoa Hình 1.5 Nhân giống nấm men sản xuất Hình 1.6 Đóng chai thành phẩ m Hình 1.7 Đặc tính nước th ải từ sản xuất bia Việt Nam 10 Hình 1.8 Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy bia 13 Hình 1.9 Song chắn rác 14 Hình 1.10 Bể điều hịa 14 Hình 1.11 Bể lắng đứng 15 Hình 1.12 Bể UASB 16 Hình 1.13 Bể Aerotank 17 Hình 1.14 Bể lắng tròn 18 Hình 1.15 Bể khử trùng 19 Hình 1.16 Bể ép bùn máy ép bùn 20 Hình 2.1 Sơng Hịa Bình (Hưng n) bị nhiễm nặng 25 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống nước hộ gia đình .26 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt 27 Hình 2.4 Thanh chắn rác thơ trung bình 27 Hình 2.5 Bể khử cát có sục khí 28 Hình 2.6 Bể tách mỡ 29 Hình 2.7 Vi sinh ăn mỡ EcoClean 29 Hình 2.8 Bể lắng ngang 30 Hình 2.9 Bể lắng đứng 31 Hình 2.10 Bể lắng Lamellar 31 Hình 2.11 Q trình phân hủy kị khí 32 Hình 2.12 Bể UASB 33 Hình 2.13 Xử lý bùn phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải 34 Hình 2.14 Nén bùn tách nước 34 DANH MỤC HÌNH VẼ Bảng 1.1 Các đặc điểm nhóm nấm men nấm men chìm.3 Bảng 1.2 Đặc tính nước thải số nhà máy bia 11 Bảng 2.1 Nhu cầu dùng nước dùng nhà (//ngày/người) 21 Bảng 2.2 Nhu cầu nước dùng xã hội 21 Bảng 2.3 Các tổ chức vi sinh vật nước thải 24 Bảng 2.4 Tải lượng chất ô nhiễm nước thải khu dân cư 24 Bảng 2.5 Giá trị thơng số nhiễm làm sở tính toán giá trị tối đa 25 CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CN SẢN XUẤT BIA 1.1 Giới thiệu ngành công nghiệp sản xuất bia a) Trên giới Bia đồ uống lâu đời giới, lịch sử bia có niên đại đến 6000 năm TCN Vào năm 1765, ngành công nghiệp bia hình thành Các cải tiến trình sản xuất bia diễn với đời nhiệt kế vào năm 1760 phù kế vào năm 1770, cho phép nhà sản xuất tăng hiệ u giảm tổn hao trình sản xuất Ngày nay, ngành công nghiệp sản xuất bia kinh doanh toàn cầu, bao gồm số công ty đa quốc gia chiếm ưu thị trường hàng ngàn nhà sản xuất từ sở nhỏ tới sở lớn vùng Tổng sản lượng sản xuất bia toàn cầu năm 2018 đạt khoảng 191,1 tỉ lít, tăng 4,8% so với 10 năm trước (2008) b) Tại Việt Nam Ngành cơng nghiệp sản xuất bia Việt Nam có lịch sử 100 năm Xưởng sản xuất bia đặt tên xưởng sản xuất bia Chợ Lớn người Pháp tên Victor Larue mở vào năm 1875, tiền thân nhà máy bia Sài Gòn, Tổng cơng ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gịn Ở miền Bắc vào năm 1889, người Pháp tên Hommel mở xưởng bia Làng Đại Yên, Ngọc Hà, sau trở thành nhà máy bia Hà Nội, Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội Ngành bia Việt Nam có phát triển nhanh: Năm 2008, sản lượng bia sản xuất Việt Nam 2,8 tỉ lít (hạng 25 giới), năm 2018 4,3 tỉ lít, tăng tớ i 195,9%; sản lượng tăng Việt Nam thời gian đứng hạng giới, sau Brazil • Năm 2017 Việt Nam đứng top sản xuất bia giới, tiếp tục • giữ vị trí năm 2018 Sản lượng tiêu thụ ấn tượng không năm 2015 đạt 3,8 tỉ lít, xếp hạng tiêu thụ bia đứng thứ 11 giới nằm top châu Á, sau Trung Quốc Nhật Bản • Đến nước có 129 sở sản xuất bia khắp 43 tỉnh thành nước • Hình 1.1 Sản lượng tiêu thụ bia Việt Nam 1.2 Quy trình sản xuất bia Thành phần, nguyên liệu sử dụng Bia sản xuất từ nguyên liệu malt đại mạch, nước, hoa hublon nấm men Nhiều loại nguyên liệu thay malt trình nấu gạo, đường loại dẫn xuất từ ngũ cốc Nước Nước tham gia tr ực tiế p vào quy trình cơng nghệ (như ngâm đại mạch, nấu malt, lọc dịch nha, lên men, công đoạn chiết rót…), tạo nên sản phẩm cuối Có thể nói nước ngun liệu để sản xuất bia bia hàm lượng nước chiếm đến 90÷92% trọng lượng bia Thành phần hàm lượng chúng ảnh hưởng lớn đến quy trình cơng nghệ chất lượng bia thành phẩm Nước phi công nghệ: Không trực tiếp có mặt thành phần sản phẩm cần thiết quy trình sản xuất ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối Nước sử dụng vào nhiều mục đích khác như: nướ c nồi hơi, nước vệ sinh thiết bị, nước vệ sinh nhà xưởng, nước trùng Mỗi mục đích địi hỏi chất lượng riêng, nước xử lý theo yêu cầu sử dụng Đại mạch Đại mạch ngun li ệu có tính chất truyền thống để sản xuất bia (có th ể thay phần nguyên liệu khác nguyên liệu chủ yếu đại mạch nảy mầm) Đại mạch giống ngũ cốc khác bao gồm hai thành phần glucid protein đạ i mạch có hàm lượng cao so với loại ngũ cốc khác quan trọng tỷ lệ glucid/protein cân đối thích hợp cho việc sản xuất bia Malt Malt tên gọi ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểu mạch, hạt gạo, thóc gạo, thóc mếm) Tuy nhiên Việt Nam chưa trồng đại mạch, phải nhập malt từ nước ngồi phí sản xuất tăng lên Do giá thành loại bia tương ứng với hàm lượng malt nguyên chất, từ phần định xem bia có ngon hay không Cách sử dụng vi sinh ăn mỡ EcoClean Clog Away: vi sinh sử dụng để thông cống xử lý mỡ bể tách mỡ Xử lý mỡ đường cống dẫn: lấy pound (0,454kg) hịa tan thành 05 lít dung dịch vi sinh xử lý đường cống dẫn Chỉ cần hòa tan nước máy Xử lý mỡ bể tách mỡ: lấy pound hịa tan thành 05 lít dung dịch vi sinh đổ vào bể tách mỡ, vi sinh ăn mỡ ăn hồn tồn lượng mỡ có bề, bạn không công sức phải vớt mỡ không lo ngại vấn đề thải bỏ lượng mỡ thừa từ trình vớt mỡ phương pháp tách mỡ học Hình 2.7 Vi EcoClean sinh ăn mỡ Phương pháp có ưu điểm như: • Giảm lượng mỡ nước thải khoảng 50-70% 29 Hạn chế đáng kể lượng mỡ đóng khối • Hạn chế tối đa mùi • Khơng chi phí xử lý mỡ thừa, kinh tế an tồn dễ sử dụng • Giảm chi phí bảo trì hệ thống • Giảm hình thành bùn từ đáy bể Lắng sơ Bể lắng cho phép lưu nước thải thời gian định nhằm giữ lại tạp chất lắng tạp chất có nước thải Q trình chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố: • Lưu lượng nước thải • Thời gian lắng • Vận tốc dịng chảy • Nhiệt độ nước thải • Kích thước bể • Khối lượng riêng tải lượng chất rắn lơ lửng Theo cơng dụng chia thành loại: • Bể lắng đợt 1: đặt trước cơng trình sinh học • • Bể lắng đợt 2: đặt sau cơng trình sinh học Theo chế độ dịng chảy chia thành loại: a) Bể lắng ngang: Nước thải vào vùng phân phối nước đặ t đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước chuyển động nước vào vùng lắng, thường cấu tạo dạng máng có lỗ Bể lắng ngang thường chia làm nhiều ngăn, chiều rộng ngăn từ -6m Chiều dài không quy định Khi bể có chiều dài lớn cho nước chảy xoay chiều Để giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng xây dựng bể lắng nhiều tầng - Ưu điểm: Gọn, làm hố thu cặn đầu bể dọc thwo chiều dài bể Hiệu xử lý cao - Nhược điểm: Giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên vùng xoáy làm giảm khả lắng hạt cặn, chiếm nhiều diệ n tích xây dựng Hình 2.8 Bể lắng ngang b) Bể lắng đứng 30 Nguyên tắc hoạt động: Nước chảy vào ống trung tâm bể, xuống vào bể lắng Nước chuyển động theo chiều từ lên trên, cặn rơi từ xuống đáy bể Nước lắng thu vào máng vịng bố trí xung quanh thành bể đưa sang bể lọc - Ưu điểm: thiết kế gọn, diện tích đất xây dựng khơng nhiều, thuận tiện việc xả bùn tuần hoàn bùn - Nhược điểm: hiệu xử lý không cao bể lắng ngang, chi phí xây dựng tốn kém, hiệu suất xử lý khơng cao Hình 2.9 Bể lắng đứng c) Bể lắng Lamellar Cấu tạo giống bể lắng ngang thông thường khác với bể lắng ngang vùng lắng bể lắng Lamellar đặt thêm vách ngăn thép không rỉ nhựa Các vách ngăn nghiêng 45-600 so với mặt phẳng nằm ngang song song với Hình 2.10 Bể lắng Lamellar - Ưu điểm: cấu tạo thêm vách ngăn nghiêng nên bể lắng loại hiệu xử lý cao bể lắng ngang - Nhược điểm: Chi phí lắp ráp cao, phức tạp Việc vệ sinh bể định kỳ khó khăn Theo thời gian lamellar cũ, xiêu vẹo 31 Xử lý nước thải phương pháp vi sinh Phương pháp vi sinh thực chất phân hủy chất nhiễm hữu hịa tan vô nhờ vi sinh vật Tùy vào chất cung cấp khơng khí, phương pháp phân hủy sinh học chi thành hiếu khí kị khí Đây phương pháp có chi phí vận hành bảo dưỡng thấp nên áp dụng phổ biến 1) Cơng nghệ sinh học kị khí Cơng nghệ sử dụng nhóm vi sinh vật kị khí, hoạt động điều kiện khơng có oxy Phương trình phản ứng sinh hóa điều kiện kỵ khí: CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2O + tế bào Cần trì sinh khối vi sinh vật nhiều tốt tạo tiếp xúc đủ nước thải vi sinh vật Quá trình phân huỷ kỵ khí xảy theo giai đoạn: • Thủy phân • Axit hóa • Axetat hóa • Metan hóa Chất hữu Hình 2.11 Q trình phân hủy kị khí Các loại cơng trình nhằm áp dụng phương pháp kị khí kể đến hầm biogas, bể tự hoại, bể UASB v.v phổ biến bể UASB Bể UASB (bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược) sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cao Ưu điểm: • Chi phí đầu tư vận hành thấp 32 • Lượng hóa chất cần bổ sung Ít tiêu hao lượng, thu hồi tái sử dụng lượng từ biogas • Lượng bùn phát sinh ít, giảm diện tích cơng trình Nhược điểm: • Xây dựng lâu • Bị ảnh hưởng chất độc hại • • Khó hồi phục sau thời gian ngừng hoạt động Hình 2.12 Bể UASB 2) Cơng nghệ sinh học hiếu khí Cơng nghệ sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu thích hợp có nước thải điều kiện cung cấp oxy liên tục Cơng nghệ gồm có giai đoạn: • Oxi hóa tồn chất hữu có nước thải • Tổng hợp để xây dựng tế bào • Hơ hấp nội bào Các q trình xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Trong cơng trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều tối ưu cho q trình oxy hố sinh hố nên q trình xử lý có tốc độ hiệu suất cao nhiều Các cơng trình thường sử dụng là: bể hiếu khí gián đoạn SBR, bể Biofor, bể Aerotank v.v Bể Aerotank (Bể bùn hoạt tính) bể phản ứng sinh học làm hiếu khí cách thổi khí nén khuấy đảo học làm cho vi sinh vật tạo thành hạt bùn hoạt tính lơ lửng khắp pha lỏng Ưu điểm: dễ xây dựng vận hành Nhược điểm: tốn lượng dùng bơm tuần hoàn để ổn định nồng độ bùn 33 Xử lý bùn Các chất rắn sau khử nước (làm đậm đặc) gọi chung bùn, chứa nhiều thành phần khác phải thải bỏ hợp lý Các thiết bị xử lý bùn chiếm từ 40-60% tổng chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải chi phí xử lý chiếm khoảng 50% chi phí vận hành tồn hệ thống Xử lý bùn gồm loại: sơ cấp thứ cấp phụ thuộc vào thứ tự trước hay sau xử lý sinh học Hình 2.13 Xử lý bùn phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải Các phương pháp xử lý học Nén bùn: tăng nồng độ chất rắn bùn đồng thời làm giảm độ ẩm bùn • Tách nước: cách lọc ép giới sử dụng sân phơi bùn • Hình 2.14 nước Nén bùn tách Các phương pháp xử lý hóa học • Ổn định bùn: nhằm phân hủy phần chất hữu phân hủy đường sinh học thành CO2, CH4, H2O, giảm vấn đề mùi loại trừ 34 thối rữa bùn cặn, giảm số lượng vi khuẩn gây bệnh giảm thể tích bùn cặn • Điều hịa bùn: xử lý tác nhân đông tụ muối sắt, nhôm vôi Nhược điểm phương pháp hóa học chi phí cao, khả ăn mịn vật liệu tăng, thiết bị vận hành phức tạp, thêm phần lưu giữ thiết bị định lượng Cuối cùng, bùn chế biến thành phân bón NPK, thiêu đốt để lấy nhiệt chon lấp vùng trũng tạo mặt xây dựng cơng trình 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Hà Nội: NXB Khoa học Kỹ thuật, 2002 [2] A Lamouche, Công nghệ xử lý nước thải đô thị, Hà Nội: NXB Xây Dựng, 2010 [3] T X Lai, Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, Hà Nội: NXB Xây Dựng, 2009 [4] M Nes, JIMEI Việt Nam, [Online] Available: https://congnghevotrung.com/thuyet -minh-quy-trinh-cong-nghe-san-xuatbia/ [5] Trung tâm sản xuất Việt Nam, Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành sản xuất bia, Hà Nội, 2009 [6] Valve Men Team, Valve Men, [Online] Available: https://valve.vn/goc-chuyengia/bia.html 36 ... như? ?c điểm c? ?ng nghệ xử lý nư? ?c thải nhà máy bia 20 CHƯƠNG XỬ LÝ NƯ? ?C THẢI TRONG KHU DÂN C? ? 21 2.1 Đ? ?c tính nư? ?c thải khu dân c? ? 21 Nhu c? ??u sử dụng nư? ?c khu dân c? ?... yêu c? ??u kỹ thuật Bùn sau trình xử lý c? ??n thu gom xử lý định kỳ • 20 CHƯƠNG XỬ LÝ NƯ? ?C THẢI TRONG KHU DÂN C? ? 2.1 Đ? ?c tính nư? ?c thải khu dân c? ? Nhu c? ??u sử dụng nư? ?c khu dân c? ? Nư? ?c thải người thải. .. khối bia trùng bao bì Trong th? ?c tế sản xuất thường sử dụng phương pháp trùng bao bì thiết bị kh? ?c 1.3 Xử lý nư? ?c thải c? ?ng nghiệp sản xuất bia C? ?c nguồn thải phát sinh Nư? ?c thải c? ?ng nghệ sản xuất