đồ án xử lý nước thải tại nhà máy bia

đồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy biađồ án xử lý nước thải tại Nhà máy bia

PHẦN I:BIA &PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

-Ở Việt Nam cùng với sự phát triển của nền kinh tế dẫn đến thu nhập của người dân ngày càng cao Nhu cầu sử dụng các loại nước giải khát cũng như bia càng tăng, trong những năm qua các nhà máy bia được đầu tư xây dựng ngày càng nhiều bằng kinh phí của nhà nước, tư nhân và nước ngoài, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng

-Với sự xuất hiện của nhiều nhà máy sản xuất bia thì các loại chất thải ra trong qui trình sản xuất bia cũng không ngừng tăng lên.Cùng với các loại nước thải sinh hoạt và nước thải của các ngành công nghiệp khác đã gây ra sự ô nhiễm nặng nề đối với môi trường và ngày càng trở thành vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội và chính trị của cộng đồng.Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế ra các 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 loại sinh vật sống trên hành tinh chúng ta

II Qui Trình Sản Xuất Của Nhà Máy Bia:

1.Bia được sản xuất theo hai phương pháp lên men cơ bản:

-Phương pháp sản xuất truyền thống

-Phương pháp sản xuất hiện đại

Theo phương pháp lên men truyền thống, quá trình sản xuất bắt buộc phải qua những gia đoạn chủ yếu sau đây:

-Đường hoá tinh bột thành đường nhờ enzym amylase của malt hoặc amylase của vi sinh vật(nếu sử dụng nguồn tinh bột thay thế malt)

-Lên men chính

-Lên men phụ, tạo sản phẩm

Theo phương pháp lên men hiện đại, các quá trình cũng tương tự như

FO

đặt trong thiết bị lên men, người ta điều khiển quá trình lên men chính, phụ xen kẽ và cuối cùng toàn bộ hệ thống được lên men phụ

Hiện nay, phương pháp lên men truyền thống vẫn được áp dụng trong sản xuất và vẫn được phát triển rất mạnh ở nhiều nước trên thế giới

2.Sơ đồ quy trình sản xuất bia:

Malt khô Xay nghiền Phế liệu

Ngâm nấu, đường hoá

Lọc trong

Nước Xử lý

FO

3.Thuyết minh công nghệ sản xuất bia:

· Nghiền nguyên liệu :mục đích là nghiền thành nhiều mảnh, tăng diện tích tiếp xúc với nước để quá trình thuỷ phân và đường hoá xảy ra nhanh hơn và dễ dàng hơn

-Thiết bị dùng để nghiền malt là máy nghiền trục

-Đối với nguyên liệu hạt chưa qua khâu ươm mầm, hạt tinh bột cứng, khó phá vỡ và nấu chín, vì vậy chúng phải được nghiền thật mịn.Thiết bị dùng để nghiền nguyên liệu thay thế là máy nghiền búa

-Máy nghiền búa có thể dùng để nghiền malt trong trường hợp chất

lượng kém,tỷ lệ hạt nảy mầm không cao

Hồ hoá và đường hoá: đối với các loại nguyên liệu hạt chưa ươm mầm như

FO

-Giải pháp thiết bị cho việc hồ hoá là nấu cháo bình thường ở nồi hồ hoá vỏ hoặc hấp dưới áp suất cao (2,5kg/cm2 và thời gian 15ph)

-Mục đích của quá trình thuỷ phân và đường hoá là tạo điều kiện thích hợp về nhiệt độ và pH của môi trường để hệ enzim thuỷ phân trong malt chuyển hoá các hợp chất cao phân tử (chủ yếu là hydrat cacbon và protein ) thành các sản phẩm thấp phân tử, hoà tan bền vững, tạo thành chất chiết của dịch đường

-Yêu cầu kỹ thuật:

+Các điểm dừng : 520C – 15-20 ph

630C – 20-30 ph

730C – 20-30 ph

đun sôi – 10-15ph

+Tỷ lệ phối trộn nước :

Bia vàng :1/5(1kg bột / 5lít nước)

Bia đen : 1/3

· Lọc bã: lọc bã, nhằm mục đích tách pha lỏng khỏi dung dịch hoá cần tiến hành 2 bước : ép dịch và rửa bã malt

Yêu cầu kỹ thuật: -Dịch ép phải trong

-Nhiệt độ lọc :700C

-Thiết bị dùng để lọc là thùng lọc đáy bằng, máy lọc ép khung bản, ép vít, ly tâm v.v

-Sau khi lọc người ta phân nước đường theo hàm lượng đường ra làm hai loại để sản xuất bia có chất lượng khác nhau

-Nước đường có hàm lượng đường 8 - 9% để sản xuất bia chai

-Nước đường có hàm lượng đường 10 –12% để sản xuất bia lon

-Quá trình rửa bả kết thúc khi nồng độ đường trong nước giảm xuống còn

1 – 2%.Nồng độ chung của hỗn hợp dịch ép và nước rửa bã cần đạt 90%

so với nồng độ yêu cầu

· Nấu dịch đường với hoa houblon : nấu dịch đường với hoa houblon nhằm các mục đích :

-Hoà tan các thành phần chất trong hoa vào dịch đường( chủ yếu là chất

đắng, tinh dầu thơm, polyfenol và các hợp chất chứa azot)

-Kết lắng protit cao phân tử ( do phản ứng với polyfenol của hoa) và làm trong dịch đường

-Tạo phản ứng với melanoid

-Tăng cường độ màu, nồng độ chất hoà tan và diệt các vi sinh vật

Yêu cầu kỹ thuật:

-Sôi mạnh, thời gian 1,5 – 2 giờ

FO

-Tách các loại cặn khỏi dịch

-Bão hoà O2 cho dịch

-Thiết bi thông dụng để hạ nhiệt độ của dung dịch đường là thùng lắng Wirpool và máy lạnh tấm bản

-Trong nhiều trường hợp, sau máy lạnh tấm bản người ta đặt máy ly tâm để tách hết cặn trong dịch đường

-Thời gian hạ nhiệt độ: 1 – 1,5h

-Nhiệt độ cuối cần đạt: 8 – 100C

· Lên men chính: mục đích của quá trình là để chuyển hoá các chất hoà tan

ở trong dịch đường thành C2 H5 OH, CO2 và các sản phẩm phụ khác ( sinh tổng hợp trong quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men).Quá trình lên men chính được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ 6 – 80C

-Giống nấm men cho vào quá trình lên men thường vào khoảng 10 –15%

-Phương pháp lên men gia tốc hiện nay được tiến hành ở nhiệt độ 10 –

120C

-Thiết bị dùng làm lên men chính rất đa dạng Trước đây người ta dùng thùng gỗ sồi, thùng nhôm, xây bể ximăng cốt thép ở điều kiện hở Ngày nay người ta lên men trong các thiết bị kín được gia công bằng thép không gỉ.Hình dạng thùng là thân trụ đáy hình nón với góc vát tạo thành

700

-Thời gian lên men: 7 – 12 ngày

-Quá trình lên men chính kết thúc khi hàm lượng đường trong bia non còn lại khoảng 30 – 35% so với nồng độ ban đầu

· Lên men phụ và làm chín bia: lên men phụ là tiếp theo quá trình lên men chính để lên men tiếp phần đường còn lại nhưng với tốc độ chậm

-Làm chín bia là quá trình khử diaxetil xuống dưới hàm lượng 0,2 mg/l, khử rượu bậc cao, aldehit, bão hoà CO2, tạo este và các sản phẩm khác -Vì hai quá trình xảy ra đồng thời, trong cùng một thiết bị và cùng điều kiện nên ta hay gọi chung là tàng trữ bia

-Điều kiện nhiệt độ : 1 – 20C

-Thời gian tàng trữ : 20 – 180 ngày

· Lọc bia: bia sau khi tàng trữ vẫn còn đục, lượng tế bào nấm men, còn nhiều( khoảng 30 – 50 vạn tế bào/ ml) vì vậy mục đích của quá trình lọc là để làm cho bia trong

-Lọc bia phải tiến hành ở điều kiện nhiệt độ 1 – 40C.Thiết bị dùng để lọc bia thông thường là máy lọc chân không khung bản với vật liệu lọc là giấy xen luloza có độ xốp khác nhau và chất trợ lọc diatomit, máy lọc

FO

· Bão hoà CO2: bia sau khi lọc nếu hàm lượng CO2 hoà tan chưa đạt yêu cầu, ta phải bão hào bổ sung Khí CO2 trước lúc nạp vào bia phải lọc để khử mùi

-Nhiệt độ bia lúc nạp CO2 1 –4 0C

-Aùp suất làm việc : 2 – 3 kg/cm2

· Đóng gói bao bì: mục đích là để vận chuyển đến người tiêu dùng và dễ bảo quản

· Thanh trùng bia: bia sau khi đóng chai hoặc lon phải thanh trùng Mục đích của quá trình là diệt nấm men trong bia để ổn định thành phần sinh học và tăng thời gian bảo quản

-Nhiệt độ tối đa lúc thanh trùng : 650C

-Thời gian giữ nhiệt độ tối đa: 10 - 15ph

PHẦN II:CÁC NGUỒN NƯỚC THẢI GÂY Ô

NHIỄM

I.Nước Thải Trong Sản Xuất Bia Bao Gồm:

-Nước từ cộng đoạn rửa từ bộ phận nấu – đường hóa, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, sàn nhà,bồn lên men…có chứa nhiều cặn malt, tinh bột, bã hoa và các hợp chất hữu cơ carbonateous do vậy có hàm lượng

ô nhiễm hữu cơ rất cao

-Công đoạn chiết chai – dịch bia rơi rớt trong quá trình chiết

-Nước rửa chai là một trong những dòng thải có hàm lượng ô nhiễm lớn trong sản xuất bia.Ngoài ra, nước thải từ quá trình rửa chai có độ pH cao

do nguyên lý rửa chai được tiến hành qua các bước: rửa với nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1% - 3% NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai, sau đó rửa sạch bằng nước nóng

-Nước làm nguội của các thiết bị giải nhiệt loại nước này được xem là tương đối sạch

-Nước rửa ngược hệ thống xử lý nước

-Nước vệ sinh của công nhân

FO

II.Sơ Đồ Dòng Thải Nhà Máy Bia:

Chuẩn bị NL

Nước mềm Nước cấp để

rửa sàn thiết bị

Nấu đường hoá

Lọc bia Bã lọc

Bão hoà CO 2

Chiết chai, lon

Đóng nắp Rửa chai

Hơi nước, Phụ gia

Hoa houblon Hơi nước

Glycol hay nước đá

II.Thành Phần Và Tính Chất Của Nước Thải:

-Đặc trưng nước thải bia là có hàm lượng các chất hữu cơ protein và cacbonateous cao

· Nước thải lọc bã hèm trong công nghệ:

-Đây là loại nước thải ô nhiễm khá mạnh.Nước thải phát sinh từ công nghệ lọc phèn, nên chúng bị nhiễm bẩn chủ yếu bởi các chất hữu cơ, cặn bã hèm các Vi sinh vật.Chỉ tiêu ô nhiễm như sau:

· Nước thải lọc dịch đường:

-Loại nước thải này thường bị nhiễm bẩn hữu cơ lượng Glucô trong nước này cũng ở mức cao, là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của các loại

vi sinh vật Ngoài ra, nước thải lọc đường có độ đục và độ màu khá cao

· Nước thải của các thiết bị giải nhiệt được coi là sạch nhưng có nhiệt độ cao 40- 450C có thể có một lượng dầu mỡ nhưng không đáng kể

-Trong sản xuất bia công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này san nhà máy khác, sự khác nhau có thể chỉ là sử dụng phương pháp lên men nổi hay chìm Sự khác nhau cơ bản là lượng nước sử dụng cho mục đích rửa chai, máy móc thiết bị, sàn nhà, số lượng công nhân sử dụng nước cho sinh hoạt,…Điều này dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của các nhà máy bia khác nhau

· Kết quả phân tích đặc tính nước thải của một số nhà máy bia:

Nhà máy II Nhà máy III Thông số Đơn vị Nhà máy I

thải’’

Trần Văn Nhân –Ngô Thị Nga)

PHẦN III:QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

I.Thông Số Nhiễm Đầu Vào Và Các Chỉ Tiêu Đầu Ra:

· Các chỉ tiêu đo được của nước thải đầu vào:

II.Các Chỉ Tiêu Aûnh Hưởng Đến Việc Lựa Chọn Quy Trình Công Nghệ

Xử Lý Nước Thải:

o Nhu cầu oxy sinh hoá BOD (Biochemical Oxygen Demand): là lượng oxy cần thiết cho vi khuẩn sống và hoạt động để oxyhoá các chất hữu cơ có trong nước thải.Nhu cầu oxy sinh hoá là chỉ tiêu rất quan trọng và tiện dùng để chỉ mức độ nhiễm bẩn của nước thải bởi các chất hữu cơ

- Trị số BOD đo được dùng rộng rãi để:

1.Xác định gần đúng lượng oxy cần thiết để ổn định sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải

2.Xác định kích thướt thiết bị xử lý

3.Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình

4.Xác định sự chấp thuận tuân theo những quy định cho phép thải chất thải

o Nhu cầu oxy hoá học COD (Chemical Oxygen Demand): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ và một phần các chất vô cơ có trong nước thải Chỉ tiêu BOD không phản ảnh hết khả năng oxy hoá các chất hữu cơ khó bị oxy hoá và các chất vô cơ có thể bị oxy hóa trong nước thải, nhất là nước thải công nghiệp Do vậy, chỉ tiêu COD có giá trị cao hơn giá trị BOD -Tỷ số COD/BOD càng nhỏ thì xử lý sinh học càng dễ nói cách khác tỷ số BOD/COD càng gần 1 thì nước bị ô nhiễm hữu cơ càng lớn nên biện

FO

được, có thể loại bỏ khỏi nước thải nhờ quá trình keo tụ, lắng, lọc Hàm lượng chất rắn lơ lửng là chỉ tiêu để tính toán các bể lắng và xác định số lượng cặn lắng Sự tồn tại của cặn lắng lơ lửng trong công trình sử lý sinh học sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu xuất của quá trình xử lý, do đó nước thải cần phải được loại bỏ cặn trước khi đi vào bể xử lý sinh học( đối với bể Aeroten thì lượng cặn lơ lửng trước khi vào bể này không vượt quá 150 mg/l;với bể UASB thì lượng cặn có thể lên tới 3000mg/l)

o Trị số pH: cho biết nước thải có tính trung hoà pH=7 hay tính acid pH<7 hoặc tính kiềm pH>7 Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học rất nhạy cảm với sự dao động của trị số pH Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi giá trị pH trong khoảng 6,5 đến 8,5 khoảng tối ưu 6,8 đến 7,4; quá trình xử lý kị khí giá trị pH trong khoảng 6,6 đến 7,6

o Ngoài các chỉ tiêu nêu trên các chỉ tiêu về oxy hoà tan DO; các kim loại nặng; các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho, sunfat;… ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải để đảm bảo hiệu quả xử lý

Iii Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý Nước Thải:

-Khi chọn một công nghệ xử lý nước phải căn cứ vào các yêu cầu sau:

ü Lưu lượng, thành phần và tính chất của nước thải

ü Diện tích mặt bằng hiện có, cũng như các điều kiện mà nhà máy có thể chấp nhận

ü Tiêu chuẩn đầu ra của dòng thải

ü Đặc tính của nguồn tiếp nhận

ü Kinh phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành

ü Đảm bảo khả năng xử lý khi nhàmáy mở rộng sản xuất -Tại Việt Nam các nhà máy bia hầu như không được đưa vào các khu công nghiệp mà thường có nhà máy sản xuất ở gần với khu dân cư do vậy nhà máy thường có diện tích đặt nhà máy nhỏ Trong quy trình xử lý nước thải cần có các công trình chiếm diện tích vừa phải phù hợp với mặt bằng hiện có của nhà máy

IV.Sơ Đồ Quy Trình Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Bia:

Bể điều hòa

UASB

Thiết bị định lượng

Acid Sunfuric

Máy nén

khí

Song chắn rác

Nước thải

FO

1.Song chắn rác: thường làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn sẽ giữ lại các tạp vật thô như giẻ, rác, bao nilon, và các vật thải khác được giữ lại, để bảo vệ các thiết bị xử lý như bơm, đường ống, mương dẫn…Dựa vào khoảng cách giữa các thanh, người ta chia song chắn rác thành hai loại: -Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 đến 100mm -Song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 đến 25mm -Chọn song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh là 25mm được đặt cố định, nghiêng một góc 600 đặt ở cửa vào bể gom và được lấy rác vào cuối ngày

2.Bể gom: là nơi tiếp nhận nguồn nước thải trước khi đi vào các công trình xử lý tiếp theo Bể gom thường được làm bằng bể tông, xây bằng gạch Trong quy trình này bể gom còn có tác dụng điều hoà lưu lượng nước thải 3.Lưới lọc: để giữ lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ Lưới có kích thước lỗ từ 0,5 đến 1mm.Khi tang trống quay với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tuỳ thuộc vào sự bố trí đường dẫn nước vào Trong nhà máy bia là các mẫu trấu, huyền phù… bị trôi ra trong quá trình rửa thùng lên men, thùng nấu, nước lọc bã hèm, sẽ được giữ lại nhờ hệ thống lưới lọc có kích thước lỗ 1mm.Các vật thải được lấy ra khoải bề mặt lưới bằng hệ thống cào

FO

Vòi Phun Nước Rửa Thùng Quay Với Lưới Lọc

Cửa Dẫn Nước Thải Vào Cửa Dẫn Nước Thải Ra

Cửa Tháo Vật Rắn

Cửa Tháo Cặn

4.Bể điều hoà: được dùng để duy trì lưu lượng dòng thải vào gần như không đổi, quan trọng là điều chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho quá trình xử lý sinh học.Trong bể có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hoà tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có Ngoài ra còn có thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi Tại bể điều hoà có máy định lượng lượng acid cần cho vào để đảm bảo pH từ 6,6 - 7,6 trước khi đưa vào bể xử lý UASB 5.Bể UASB: tại đây diễn ra quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước thải khi không có oxy Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ và các chất hữu cơ, vô cơ được tiêu thụ ở đây Quá trình chuyển hoá các chất bẩn trong nước thải bằng vi sinh yếm khí xảy

ra theo ba bước:

-Giai đoạn 1: một nhóm các vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thuỷ phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và lipit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như monosacarit, amino acid để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động

-Giai đoạn 2: nhóm vi khuẩn tạo men acid biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các acid hữu cơ thường là acid acetic, acid butyric, acid Propionic.Ở giai đoạn này pH của dung dịch giảm xuống

-Giai đoạn 3: các vi khuẩn tạo mêtan chuyển hoá hydrô và acid acetic thành khí mêtan và cacbonic, pH của môi trường tăng lên

FO