XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CN SẢN XUẤT BIA
Quy trình sản xuất bia
Thành phần, nguyên liệu sử dụng
Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính như malt đại mạch, nước, hoa hublon và nấm men Trong quá trình nấu, nhiều loại nguyên liệu có thể thay thế malt, bao gồm gạo, đường và các dẫn xuất từ ngũ cốc.
Nước đóng vai trò quan trọng trong quy trình công nghệ sản xuất, bao gồm các bước như ngâm đại mạch, nấu malt, lọc dịch nha và lên men, góp phần tạo nên sản phẩm cuối cùng.
Nước là nguyên liệu chính trong sản xuất bia, chiếm tới 90-92% trọng lượng của sản phẩm Thành phần và hàm lượng nước có ảnh hưởng lớn đến quy trình công nghệ và chất lượng bia.
Nước phi công nghệ là yếu tố không trực tiếp có mặt trong sản phẩm nhưng rất cần thiết trong quy trình sản xuất, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng Nước này được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như nước nồi hơi, nước vệ sinh thiết bị, nước vệ sinh nhà xưởng và nước thanh trùng, mỗi mục đích yêu cầu chất lượng riêng và được xử lý theo yêu cầu sử dụng Đại mạch là nguyên liệu chính trong sản xuất bia, có thể thay thế một phần nguyên liệu khác nhưng vẫn giữ vai trò chủ yếu Đại mạch chứa hai thành phần chính là glucid và protein, với hàm lượng glucid cao hơn so với các loại ngũ cốc khác, và tỷ lệ glucid/protein cần được cân đối hợp lý để đảm bảo chất lượng bia.
Malt là tên gọi của ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểu mạch, hạt gạo, thóc gạo, thóc mếm).
Ở Việt Nam, việc trồng đại mạch chưa được thực hiện, dẫn đến việc phải nhập khẩu malt từ nước ngoài, làm tăng chi phí sản xuất Điều này ảnh hưởng đến giá thành của từng loại bia, phụ thuộc vào hàm lượng malt nguyên chất, và cũng góp phần quyết định chất lượng và hương vị của bia.
Hình 1.2 Quy trình công ngh ệ s ả n xu ấ t malt Houblon
Hoa houblon là nguyên liệu quan trọng thứ hai trong sản xuất bia, chỉ sau đại mạch Nó mang lại vị đắng nhẹ và hương thơm đặc trưng, đồng thời tăng cường khả năng tạo bọt và giữ bọt bền vững Hoa houblon còn cải thiện độ ổn định và độ bền keo của sản phẩm bia, nhờ vào những đặc tính độc đáo của mình Vì vậy, hoa houblon giữ vai trò không thể thay thế trong ngành sản xuất bia.
Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng biệt trên từng cây, nhưng trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn Hoa đực không được sử dụng do kích thước nhỏ, chứa ít lupulin và chất đắng kém.
Trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành 2 nhóm: nhóm nấm men nổi và nhóm nấm men chìm.
B ả ng 1.1 Các đặc điể m nhóm n ấ m men n ổ i và n ấ m men chìm
Chỉ số Nhóm nấm men nổi
Lên men mạnh xảy ra khi men tiếp xúc với bề mặt môi trường, dẫn đến sự hình thành lớp dày tế bào kết chùm sau khi quá trình lên men kết thúc Kết quả là, bia tự nhiên tạo thành một lớp bọt dày trên bề mặt.
Lên men xảy ra trong lòng môi trường
Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm kết lắng xuống đáy thùng, nhờ vậy bia tự trong nhanh
Có thể lên men hoàn toàn men đườ ng raffinose
Chủng nấm men chìm có nhiều ưu điểm vượt trội nên được ứng dụng nhiều hơn trong công nghiệp sản xuất bia hiện nay.
Trong sản xuất bia, việc sử dụng thế liệu thay cho malt phụ thuộc vào các yếu tố chủ quan và khách quan, nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm hoặc đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng Thế liệu cần có nguồn glucid phong phú, do đó các loại ngũ cốc thường được chọn làm nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất bia.
Khi sử dụng thế liệu chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp dến chất lượng bia (màu sắc, mùi vị)
Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu
Một số loại nguyên liệu hay được sử dụng làm thế liệu là: gạo, bắp (các nước châu Phi hoặc Mỹ La Tinh), gạo mì, đường saccharose v.v
Trong quá trình lọc và hoàn thiện sản phẩm bia, các nguyên liệu phụ như bộ trợ lọc và chất ổn định đóng vai trò quan trọng Nhiều loại hóa chất được sử dụng, bao gồm chất tẩy rửa, dầu nhờn, chất bôi trơn và chất hoạt động bề mặt Tỷ lệ các thành phần nguyên liệu phụ thuộc vào chủng loại bia được sản xuất.
Các công đoạn sản xuất chính 1.2.2.1 Chu ẩ n b ị
• Làm sạch: nguyên liệu được sàng và tách đá để làm sạch sơ bộ trước khi được mang đi nghiền.
Nghiền hạt nhằm phá vỡ cấu trúc tinh bột, tạo ra nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc với nước Quá trình này giúp nước xâm nhập vào các thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình hồ hóa và các quá trình thủy phân khác diễn ra nhanh chóng và triệt để hơn.
Nguyên tắc chung cho chế độ nghiền :
Gạo chưa qua nảy mầm giữ nguyên cấu trúc tinh bột, khiến cho quá trình thủy phân khó khăn hơn Để tăng hiệu quả thủy phân, gạo cần được nghiền mịn, giúp tăng cường khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzyme.
Để đảm bảo quá trình đường hóa đạt hiệu quả cao, nội nhũ malt cần được nghiền càng nhỏ càng tốt Tuy nhiên, lớp vỏ trấu không chứa thành phần cần thiết cho dịch đường; nếu nghiền quá nhỏ, dịch đường sẽ trở nên đắng chát Hơn nữa, lớp vỏ trấu còn đóng vai trò tạo lớp màng lọc trong quá trình lọc dịch đường, vì vậy chỉ nên nghiền thô vỏ malt.
Các phương pháp nghiền: nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền ướt.
Gạo sau khi nghiền nhỏ sẽ trải qua quá trình hồ hóa, trong đó nhiệt độ cao được sử dụng để nấu chín tinh bột và enzim thủy phân từ 10% malt giúp phân cắt các hợp chất cao phân tử Quá trình này phá vỡ màng tế bào tinh bột, làm đứt các liên kết giữa chúng, tạo ra các cấu tử thấp phân tử dễ hòa tan trong nước, từ đó hình thành chất chiết của dịch đường Mỗi loại gạo có độ bền màng tế bào khác nhau, vì vậy cần có chế độ hồ hóa phù hợp cho từng mẻ nguyên liệu trước khi tiến hành đường hóa.
Mục đích của việc điều chỉnh nhiệt độ và pH môi trường là nhằm tối ưu hóa hoạt động của hệ enzyme malt, đặc biệt là enzyme thủy phân, giúp cắt các hợp chất cao phân tử trong dịch cháo thành các hợp chất thấp phân tử dễ hòa tan, từ đó tạo ra chất chiết xuất cho dịch đường.
Xử lý nước thải trong công nghiệp sản xuất bia
Các nguồn thải phát sinh
Nước thải của công nghệ sản xuất bia bao gồm:
• Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không bị ô nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại
• Nướ c th ả i t ừ b ộ ph ậ n n ấ u - đườ ng hóa, ch ủ y ếu là nướ c v ệ sinh thùng n ấ u, b ể ch ứ a, sàn nhà nên ch ứ a bã malt, tinh b ộ t, bã hoa, các ch ấ t h ữu cơ v.v
• Nướ c th ả i t ừ h ầm lên men là nướ c v ệ sinh các thi ế t b ị lên men, thùng ch ứ a, đườ ng ống, sàn nhà, xưở ng v.v có ch ứ a bã men và ch ấ t h ữu cơ
Nước thải rửa chai là một trong những nguồn thải có ô nhiễm lớn trong công nghệ sản xuất bia Quá trình rửa chai bao gồm các bước: rửa bằng nước nóng, sử dụng dung dịch kiềm loãng (13% NaOH), rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài, phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai, và cuối cùng là rửa sạch bằng nước nóng và nước lạnh Do đó, dòng thải từ quá trình rửa chai có độ pH cao, làm cho dòng thải chung có giá trị pH kiềm tính.
Trong sản xuất bia, công nghệ giữa các nhà máy thường ít thay đổi, chủ yếu khác nhau ở phương pháp lên men nổi hoặc chìm Tuy nhiên, sự khác biệt chính nằm ở việc sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon, máy móc và sàn nhà, dẫn đến lượng nước thải và mức độ ô nhiễm khác nhau giữa các nhà máy Các nhà máy bia áp dụng biện pháp tuần hoàn nước và công nghệ rửa tiết kiệm nước, như ở CHLB Đức, có lượng nước sử dụng và nước thải thấp hơn đáng kể.
• Đị 3 nh mức nước cấp: 4 8 m 3 /1000 lít bia; tải lượng nước thải: 2,5 6 m /1000 lít bia
• Tải trọng BOD 5 : 3 6 kg/1000 lít bia; tỷ lệ BOD 5 : COD = 0,55 0,7
• Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải như sau: BOD 5 =
1100 đến 1500 mg/1; COD = 1800 đến 3000 mg/l
• Tổng nitơ: 30 đến 100 mg/1; tổng photpho: 10 đến 30 mg/1
Để tối ưu hóa việc sử dụng nước, định mức nước thải của nhà máy bia không nên thấp hơn 2 đến 3 m³ cho mỗi 1000 lít bia sản phẩm Thực tế, lượng nước thải tại nhiều nhà máy bia lớn thường gấp từ 10 đến 20 lần so với lượng bia sản phẩm.
Hình 1.4 là các thành phần và mức trung bình các chất ô nhiễm có trong nước thải
CN sản xuất bia tại Việt Nam:
Hình 1.7 Đặc tính nướ c th ả i t ừ s ả n xu ấ t bia t ạ i Vi ệ t Nam
Rosenwinkel đã đưa ra kết quả phân tích đặc tính nước thải của một số nhà máy bia như ở bảng 1.2.
Lưu lượng dòng thải và đặc tính dòng thải ttong công nghệ sản xuất bia, còn biến đổi theo chu kỳ và mùa sản xuất.
Để giảm thiểu lượng nước thải và các chất ô nhiễm trong ngành sản xuất bia, cần thực hiện các biện pháp ngăn ngừa và xử lý hiệu quả Việc nghiên cứu và khám phá các khả năng mới sẽ giúp cải thiện quy trình sản xuất, từ đó giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Phân luồng các dòng thải là biện pháp quan trọng để tái sử dụng hiệu quả các nguồn nước ít ô nhiễm như nước làm lạnh và nước ngưng Việc này không chỉ giúp tiết kiệm nước mà còn hỗ trợ quá trình rửa thiết bị, sàn và chai, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và giảm thiểu tác động môi trường.
• Sử dụng các thiết bị rửa cao áp như súng phun tia hoặc rửa khô để giảm lượng nước rửa.
Để giảm thiểu ô nhiễm trong dòng nước rửa sàn, cần hạn chế tình trạng rơi vãi nguyên liệu, men và hoa houblon, đồng thời thu gom kịp thời bã men, bã malt, bã hoa và bã lọc.
Nước thải từ quá trình sản xuất bia chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ ở trạng thái hòa tan và lơ lửng, chủ yếu bao gồm hydratcacbon, protein và các axit hữu cơ Những chất này có khả năng phân hủy sinh học, tạo ra thách thức trong việc xử lý nước thải hiệu quả.
BOD 5 và COD nằm trong khoảng từ 0,50 đến 0,7, thích hợp với phương pháp xử lý sinh học Tuy nhiên, trong những trường hợp thiếu các chất dinh dưỡng như nitơ và photpho cho quá trình phát triển của vi sinh vật, cần phải có bổ sung kịp thời
Nước thải trước khi xử lý sinh học cần được sàng lọc để loại bỏ các tạp chất thô như giấy nhãn, nút bấc và các loại hạt rắn khác Đối với dòng thải rửa chai có giá trị pH cao, cần phải trung hòa bằng khí để đảm bảo quá trình xử lý hiệu quả.
CO 2 c ủ a quá trình lên men hay b ằ ng khí th ả i n ồi hơi
Việc lựa chọn phương pháp xử lý nước thải công nghiệp bia, bao gồm hiếu khí, yếm khí hoặc kết hợp, cùng với thiết bị sinh học, phụ thuộc vào đặc tính và lưu lượng nước thải, điều kiện kinh tế - kỹ thuật, cũng như diện tích xây dựng cho phép.
Trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp bia thường dùng các phương pháp sinh học sau:
Phương pháp bùn hoại tính (aeroten) yêu cầu tỉ lệ thức ăn/vi sinh vật (F/M) từ 0,05 đến 0,1 kg BODs/kg bùn/ngày và chỉ số bùn tối đa là 270 ml/g Hàm lượng hữu cơ dạng hydratcacbon cao có thể dẫn đến tình trạng thiếu hụt dinh dưỡng như nitơ và photpho, làm cho quá trình sinh khối bùn dễ tạo ra bùn dạng sợi và khó lắng Kinh nghiệm cho thấy, việc hạn chế bã men trong nước thải và vận hành thiết bị với tải trọng bùn thấp sẽ giúp hạn chế quá trình tạo bùn dạng sợi.
Phương pháp màng sinh học khí với thiết bị dạng tháp, bao gồm lớp đệm bằng các hạt nhân tạo, gỗ, v.v., thường có tải trọng thể tích từ 1,0 đến 1,6 kg BOD5 trong một đơn vị thể tích làm việc của thiết bị mỗi ngày Tải lượng bùn F/M dao động từ 0,4 đến 0,64 kg/m3.ngày.
Hồ sinh học hiếu khí có thể bao gồm một hoặc nhiều hồ nối tiếp hoặc song song, được sục khí và vận hành với tải lượng thể tích tối đa từ 0,025 đến 0,03 kg BOD5/m³.ngày Sau đó, nước sẽ được chuyển đến bể lắng với thời gian lưu là 1 ngày Đáy hồ cần được chống thấm và yêu cầu diện tích lớn, cụ thể là 100m² cho 1000 lít bia sản phẩm trong 1 ngày.
Phương pháp yếm khí là giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ ô nhiễm cao (COD > 2000 mg/l) Phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu lượng bùn sinh ra mà còn tiết kiệm năng lượng do không cần sục khí Hơn nữa, quá trình này tạo ra khí metan, một nguồn năng lượng có giá trị Vì những lợi ích này, nhiều nhà máy bia trên thế giới đã áp dụng phương pháp yếm khí để xử lý nước thải.
Nước thải bia cần được xử lý yếm khí trước khi đưa vào xử lý hiếu khí nhằm giảm thiểu ô nhiễm Việc kết hợp giữa hai phương pháp này giúp tối ưu hóa quy trình xử lý Thiết bị sinh học yếm khí UASB hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy bia COD ban đầu của dòng thải vào thiết bị UASB dao động từ 1500 đến 4000 mg/l, với thời gian phản ứng từ 2 đến 10 giờ Hiệu suất khử COD của thiết bị UASB đạt khoảng 75%.
Quy trình xử lý nước thải chỉnh pH Sục khí
Hình 1.8 Sơ đồ quy trình công ngh ệ x ử lý nướ c th ả i nhà máy bia
Song ch ắ n rác, h ố thu gom
XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU DÂN CƯ
Đặc tính nướ c th ải khu dân cư
Nhu cầu sử dụng nước khu dân cư
Nước thải được con người thải ra từ nhiều mục đích sử dụng khác nhau, bao gồm nấu ăn, giặt giũ và vệ sinh cá nhân.
Việc sử dụng nước phụ thuộc vào sự sẵn có và mức sống của người sử dụng Các thiết bị như máy giặt và máy rửa bát tiêu thụ nhiều nước hơn so với việc giặt hoặc rửa bằng tay Thêm vào đó, việc thay thế nhà tiêu và hố xí bằng nhà vệ sinh tự hoại có xối nước cũng dẫn đến việc tiêu thụ nước tăng lên.
Bảng 2.2 cung cấp thông tin về giá trị tiêu thụ nước trung bình trong xã hội, cho thấy sự biến đổi đáng kể tùy thuộc vào mức độ đô thị hóa và thói quen địa phương Ngoài ra, việc đánh giá nhu cầu nước cũng cần xem xét nhu cầu từ các ngành công nghiệp khác.
B ả ng 2.1 Nhu c ầu dùng nướ c dùng t ại nhà (//ngày/ngườ i) Địa điểm
B ả ng 2.2 Nhu c ầu nướ c dùng trong xã h ộ i
Trường học (không bể bơi)
Lò mổ (súc vật lớn)
Thương mại Đặc tính nước thải khu dân cư
Nước thải sinh hoạt được chia thành 2 loại:
• Nước nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người
• Nướ c nhi ễ m b ẩ n t ừ nh ữ ng sinh ho ạt hàng ngày như giặt giũ, tắ m r ử a, n ấ u nướ ng,
Khối lượng nước thải sinh hoạt của một cộng đồng dân cư phụ thuộc vào:
• Khả năng và đặc điểm của hệ thống thoát nước
Các chất ô nhiễm xuất hiện trong nước thải khu dân cư:
Các ch ất lơ lử ng
Các chất lơ lửng bao gồm các chất lắng được, các chất nổi và các chất không lắng đượ c còn g ọ i là "chài keo"
Các chất keo là các hạt rắn có kích thước rất nhỏ, không thể lắng xuống, tương tự như những hạt bụi lơ lửng trong không khí mà chúng ta thấy trong ánh sáng mặt trời.
Các chất rắn trong nước thải khu dân cư bao gồm:
• Các chất lơ lửng có thể lắng được
• Các chất lơ lửng không lắng được
• Các chất khoáng lơ lửng có thể lắng được
• Các chất khoáng lơ lửng không lắng được
• Các chất hữu cơ lơ lửng
Nhu cầu oxy trong nước thải sinh hoạt rất quan trọng, vì khi thải nước ra môi trường, các vi sinh vật sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ như thức ăn, dẫn đến việc sử dụng oxy hòa tan trong nước Sự giảm thiểu oxy hoặc tình trạng thiếu oxy có thể gây chết cho các cây thủy sinh và cá, từ đó hủy hoại môi trường tự nhiên.
Mức độ ô nhiễm của nước thải và nguồn nước có thể được đánh giá thông qua chỉ số "nhu cầu oxy" Phương pháp đại diện nhất cho hiện tượng tự nhiên tự làm sạch là nhu cầu oxy sinh hóa.
Nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) được đo bằng mg/l, phản ánh lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải ở nhiệt độ 20°C và trong điều kiện tối Quá trình này cần từ 21 đến 28 ngày để hoàn tất, và chỉ số BOD này được gọi là BOD cuối cùng, ký hiệu là BODult.
Việc đo nhu cầu oxy sinh hóa mất nhiều thời gian, vì vậy đã thống nhất dừng lại sau 5 ngày (120 giờ) để xác định chỉ số này, được ký hiệu là BOD5.
Nhu cầu oxy hóa học Đo BOD 5 c ầ n 5 ngày Th ậ m chí n ế u thông s ố này là tiêu bi ể u cho m ộ t lo ại nướ c th ả i
- c ầ n ph ải đo thườ ng xuyên thông s ố này
- v ẫ n c ần các phép đo khác nhanh h ơn để đánh giá độ ô nhi ễ m
Một trong những phương pháp đo lường là làm sôi tuần hoàn một mẫu nước có thể tích xác định trong vòng 2 giờ, trong đó có thêm dicromat kali và axit sunfuric Quá trình này giúp oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong mẫu nhờ vào oxy được cung cấp bởi dicromat.
Bằng cách đo lượng dicromat kali cần thiết, ta có thể xác định được lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa Lượng oxy này được tính toán trong một lít nước thải và được gọi là nhu cầu oxy hóa học, hay còn gọi là COD.
Bằng cách thực hiện các phép đo COD và BOD5, có thể xác định mối quan hệ giữa hai giá trị này Đối với nước thải sinh hoạt, tỉ số giữa COD và BOD5 thường gần bằng nhau, ngoại trừ nước thải công nghiệp.
Nitơ và photpho là hai nguyên tố quan trọng cho sự phát triển của vi sinh vật khi tiêu thụ các chất hữu cơ Việc thả một lượng phân bón quá lớn vào hồ hoặc sông có thể dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của thực vật thủy sinh, gây hại cho môi trường tự nhiên.
Nitơ hiện diện trong nước thải dưới hai dạng:
• Anoni có nguồn gốc từ sự phân huỷ urê trong nước tiểu.
• Các protêin thành phần chủ yếu của thịt và mỡ có nguồn gốc động vật và thực vật.
Photphat được tìm thấy trong các lexitin, chủ yếu dưới dạng photphat trong nước tiểu và chất tẩy rửa Để định lượng, quá trình thực hiện bao gồm nung, sấy, phản ứng và chuyển đổi thành photphat, sau đó sử dụng phép so màu bằng bộ chỉ thị vanadomolibdenni Độ pH được đo bằng pH mét điện tử có cực bằng thủy tinh Điện thế oxy hóa khử (EH) là phép đo điện thế oxy hóa khử, phản ánh độ tươi của chất thải, được thực hiện bằng pH mét điện tử với điện cực bằng platin.
Bảng 2.3 cho biết một vài số liệu vể sự hiện diện của các vi sinh vật gặp trong nước thải.
B ả ng 2.3 Các t ổ ch ứ c vi sinh v ật trong nướ c th ả i
Bảng 2.4 bên dưới nêu ra tải lượng các chất chính có trong nước thải khu dân cư, tính trong 1 ngày/người.
B ả ng 2.4 T ải lượ ng các ch ấ t ô nhi ễm trong nướ c th ải khu dân cư
Chỉ tiêu ô nhiễm nước thải sinh hoạt theo tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT:
B ả ng 2.5 Giá tr ị các thông s ố ô nhi ễm làm cơ sở cho phép trong nướ c th
3 Tổng chất rắn lơ lửng
4 Tổng chất rắn hòa tan
8 Dầu mỡ động, thực vật
9 Tổng các chất hoạt động bề mặt
Tác động của nước thải đến môi trường
• Các chất hữu cơ hòa tan (BOD,
COD): nếu thiếu hụt trầm trọng sẽ xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí, gây mùi hôi.
• Các chất dinh dưỡng (N,P): hàm lượng cao sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, kích thích sự phát triển của tảo, rong rêu trong nước
• Chất rắn lơ lửng: làm đục nước, mất mỹ quan.
Coliform và vi sinh vật gây hại có khả năng lan truyền các bệnh nguy hiểm trong môi trường nước, chẳng hạn như thương hàn và tả lị Những bệnh này có thể bùng phát thành dịch, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.
Hình 2.1 Sông Hòa Bình (Hưng
Quy trình xử lý nước thải
Hệ thống thoát nước đô thị
Hệ thống thoát nước đô thị đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ và xử lý nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình Hệ thống này bao gồm các thiết bị môi trường, như đường ống dẫn nước thải, giúp chuyển nước thải từ trong nhà ra hố thoát nước của thành phố.
Thành phần của hệ thống:
• Thiết bị thu và dẫn bên trong nhà: bao gồm các thiết bị trong nhà vệ sinh, các mạng lưới đường ống nước
Mạng lưới đường ống thoát nước bên ngoài là hệ thống ống cống được lắp đặt dưới đất hoặc trên mặt đất, có chức năng dẫn nước thải tự động đến các trạm xử lý nước thải hoặc các nguồn nước tự nhiên như sông, hồ.
• Trạm bơm và ống dẫn áp lực: có tác dụng truyền dẫn nước thải nếu nước thải không thể tự di chuyển.
• Các công trình xử lý nước thải và cặn lắng.
• Cống và miệng xả nước thải vào nguồn nước: dùng để truyền dẫn nước thải từ các công trình xử lý xả vào nguồn nước
Hình 2.2 Sơ đồ h ệ th ố ng th oát nướ c h ộ gia đình Ống dẫn nước thải có một số yêu cầu kĩ thuật:
• Độ dốc lý tưởng là 2%
• Đườ ng kính c ủ a các lo ạ i ố ng ứ ng v ớ i t ừ ng m ục đích sẽ khác nhau:
- Nhà tắm, chậu rửa, máy giặt > 38mm
Quy trình xử lý nước thảii Quy trình tiêu chuẩn sẽ gồm 4 giai đoạn:
• Xử lý nước bằng phương pháp vi sinh
Hình 2.3 Sơ đồ h ệ th ố ng x ử lý nướ c th ả i sinh ho ạ t
X ử lý sơ bộ a) Chắn rác
Chắn rác được thiết kế để giữ lại các vật thể lớn do dòng nước thải mang theo Tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh chắn, chúng có thể được phân loại thành ba loại: thô, trung bình và tinh.
Việc lựa chọn thanh chắn rác phụ thuộc vào:
• Mức độ tự động hóa mong muốn cho sự hoạt động của lưới
Hình 2.4 Thanh ch ắ n rác thô và trung bình
Cát lắng từ nước thải có đặc tính khô tương đối dễ, với độ ẩm từ 13-65% sau khi làm khô Tỷ trọng của cát trơ đã được làm sạch đạt 2,7, nhưng khi có chất hữu cơ bám dính, tỷ trọng giảm còn khoảng 1,3 Khi đổ thành đông, tỷ trọng đạt khoảng 1600 kg/m³ Cỡ hạt cát lớn hơn 0,2mm thường gây trở ngại cho các công đoạn xử lý tiếp theo Thành phần phân bố kích thước hạt cát trong nước thải phụ thuộc vào mạng lưới công thu gom, với phần lớn cát lắng lại trong các hố thăm và bể lắng, có kích thước không lọt qua sàng 0,15mm.
Số lượng cát trong nước thải phụ thuộc vào điều kiện địa phương, tình trạng vệ sinh mặt phố và cơ cấu thu gom, vận chuyển nước thải Hàm lượng cát trong hệ thống cống chung thường cao hơn so với hệ thống cống riêng biệt, với lượng cát dao động từ 0,0037 đến 0,22 m³ trong 1000 m³ nước thải.
Cát lắng trong các hố thăm và bể lắng cát chưa rửa có thể chứa hơn 50% cặn hữu cơ, gây ra mùi hôi thối và là nơi sinh sản của ruồi muỗi và côn trùng Để xử lý tình trạng này, các nhà máy lớn thường lắp đặt hệ thống rửa và phân loại cát Trong khi đó, các nhà máy nhỏ, đặc biệt ở vùng xa thành phố, thường sử dụng vôi bột hoặc chế phẩm chống mùi EM (vi sinh vật hiệu quả) trước khi chôn cùng với rác từ song chắn và lưới chắn.
Bể khử cát có sục khí
Một hệ thống thiết bị phun khí được lắp đặt gần thành bên trong bể, tạo ra dòng chảy xoắn ốc giúp quét sạch đáy bể và ngăn ngừa hiện tượng lắng đọng các chất hữu cơ Chỉ có cát và các phần tử nặng mới có khả năng lắng xuống.
Hình 2.5 B ể kh ử cát có s ụ c khí c) Loại bỏ dầu mỡ
Trong mạng lưới thu gom nước thải đô thị, có thể xuất hiện các nhà máy công nghiệp xả thải có chứa dầu mỡ Để tách biệt lượng dầu mỡ này, cần lắp đặt thiết bị thu dầu tại cửa xả vào cổng chung hoặc trước bể điều hòa của nhà máy.
Có 2 phương pháp chủ yếu: dùng bể tách mỡ hoặc vi sinh.
Phương pháp 1: Xử lý dầu mỡ bằng phương pháp cơ học
28 Đây là phương pháp đượ c s ử d ụ ng r ấ t ph ổ bi ến để tách d ầ u m ỡ, phương pháp này khá hi ệ u qu ả trong vi ệ c tách l ớ p m ỡ ra kh ỏi nướ c th ả i
Nước thải nhiễm dầu mỡ sẽ được dẫn vào bể tách mỡ, nơi mà mỡ do nhẹ hơn nước sẽ nổi lên trên Trong khi đó, thức ăn thừa và cặn bẩn sẽ lắng xuống đáy bể Cuối cùng, phần nước sạch sẽ theo ống thoát trong bể tách mỡ chảy ra bể gom.
Phương pháp 2: X ử lý d ầ u m ỡ trong nướ c th ả i b ằng phương pháp vi sinh
Vi sinh EcoClean Clog Away là sản phẩm dạng bột chuyên dụng để xử lý mỡ, chứa hàng tỷ vi sinh vật có khả năng phân hủy mỡ hiệu quả Khi hòa tan trong nước, vi khuẩn này sẽ nhanh chóng hoạt động, giúp làm sạch và thông thoáng ống dẫn Sản phẩm có thể hòa tan trong nước máy và có thời gian bảo quản lên đến 60 ngày.
Cách sử dụng vi sinh ăn mỡ EcoClean Clog Away: vi sinh này có thể sử dụng để thông cống hoặc xử lý mỡ trong bể tách mỡ.
Để xử lý mỡ trong đường cống dẫn, bạn chỉ cần hòa tan 1 pound (0,454kg) vào 5 lít dung dịch vi sinh Việc hòa tan có thể thực hiện dễ dàng bằng nước máy.
Xử lý mỡ trong bể tách mỡ hiệu quả bằng cách hòa tan 2 pound vi sinh vào 5 lít dung dịch, sau đó đổ vào bể tách mỡ Vi sinh vật sẽ tiêu thụ hoàn toàn lượng mỡ có trong bể, giúp bạn tiết kiệm công sức vớt mỡ và không lo lắng về việc thải bỏ mỡ thừa như trong phương pháp tách mỡ cơ học.
Hình 2.7 Vi sinh ăn mỡ
Phương pháp này có các ưu điểm như:
• Giảm được lượng mỡ trong nước thải khoảng 50-70%
• Hạn chế đáng kể lượng mỡ đóng khối.
• Hạn chế tối đa mùi hôi
• Không mất chi phí xử lý mỡ thừa, kinh tế an toàn và dễ sử dụng
• Giảm được chi phí bảo trì hệ thống
• Giảm hình thành bùn từ đáy bể.
Bể lắng là thiết bị quan trọng trong xử lý nước thải, giúp lưu giữ nước trong một khoảng thời gian nhất định để loại bỏ các tạp chất lắng và nổi Quá trình lắng này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, ảnh hưởng đến hiệu quả của việc xử lý nước thải.
• Khối lượng riêng và tải lượng của chất rắn lơ lửng.
Theo công dụng có thể chia thành 2 loại:
• Bể lắng đợt 1: đặt trước công trình sinh học
2: đặt sau công trình sinh học Theo chế độ dòng chảy có thể chia thành 3 loại: a) Bể lắng ngang:
Nước thải được đưa vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước di chuyển đều vào vùng lắng, thường có cấu tạo dạng máng với lỗ.
Bể lắng ngang thường được thiết kế với nhiều ngăn, mỗi ngăn có chiều rộng từ 3-6m, trong khi chiều dài không bị giới hạn Để tối ưu hóa hiệu quả khi bể có chiều dài lớn, nước có thể được cho chảy theo chiều xoay Ngoài ra, nhằm giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng, việc xây dựng bể lắng nhiều tầng là một giải pháp khả thi.
-Ưu điểm: Gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể hoặc dọc thwo chiều dài của bể Hiệu quả xử lý cao.
- Nhượ c điể m: Giá thành cao, có nhi ề u h ố thu c ặ n t ạ o nên nh ữ ng vùng xoáy làm gi ả m kh ả năng lắ ng c ủ a các h ạ t c ặ n, chi ế m nhi ề u di ệ n tích xây d ự ng
Hình 2.8 B ể l ắ ng ngang b) Bể lắng đứng