Thiết kế trạm xử lý nước thải Nhà máy Bia Sài Gòn - Củ Chi thuộc tổng Công ty Bia, Rượu, Nước giải khát Sài Gòn công suất 3000m3/ ngày đêm

HỒ CHÍ MINHKHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM ------ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề Tài Tp, Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – CỦ CHI T

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – CỦ CHI THUỘC TỔNG CÔNG TY

BIA, RƯỢU, NƯỚC GIẢI KHÁT SÀI GÒN

CÔNG SUẤT 3000 M3/NGÀY ĐÊM

GVHD: NGUYỄN NGỌC THIỆP SVTH: ĐẶNG THỊ KIM HƯỜNG MSSV: 15150081

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

NƯỚC GIẢI KHÁT SÀI GÕN

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến

và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô và bạn bè

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Nguyễn Ngọc Thiệp người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm khoá luận

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện

Đặng Thị Kim Hường

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường nói riêng

đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em

có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

- Tổng quan và giới thiệu

- Đề xuất công nghệ xử lý nước thải

- Tính toán các công nghệ đã đề xuất

- Khái toán kinh phí từng công nghệ và chọn phương án thiết kế thích hợp

- Kết luận – kiến nghị

3 Các bản vẽ

4 Ngày nhận đồ án: 05/09/2019

5 Ngày nộp đồ án: 23/12/2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Đặng Thị Kim Hường, là sinh viên khóa 2015 chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, mã số sinh viên: 15150081

Tôi xin cam đoan: Đồ án tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Thạc Sĩ Nguyễn Ngọc Thiệp

Các thông tin tham khảo trong đề tài này được thu thập từ những nguồn đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục tài liệu tham khảo Các kết quả nghiên cứu trong đồ án này là do chính tôi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác

Tôi xin được lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này

Tp.HCM, ngày 23 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Đặng Thị Kim Hường

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

LỜI CAM ĐOAN iii

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2

3 ĐỐI TƯỢNG CẦN QUAN TÂM 2

4 PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 2

5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 3

6 NỘI DUNG THỰC HIỆN 3

7 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về ngành bia ở Việt Nam 5

1.2 Tổng quan về nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi 8

1.3 Quy trình sản xuất bia của nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi 10

1.4 Các nguồn thải từ nhà máy sản xuất bia 13

1.5 Thành phần và tính chất nước thải ngành sản xuất bia 14

1.6 Giải pháp môi trường của nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi 17

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 18

2.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 18

2.2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải trong ngành bia 34

2.3 Sơ đồ công nghệ và thuyết minh một số trạm xử lý nước thải ngành bia tại 35

Việt Nam 35

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 48

3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải 48

3.1.2 Thành phần nước thải của nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi 48

3.1.3 Tiêu chuẩn xả thải 51

3.2 Đề xuất phương án xử lý nước thải và thuyết minh công nghệ 51

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 59

A TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ CHO PHƯƠNG ÁN 1 59

4.1 Lưu lượng tính toán 59

4.2 Song chắn rác thô 60

4.3 Hố thu gom 63

4.4 Song chắn rác tinh 65

4.5 Bể điều hòa 67

4.6 Bể UASB 73

4.7 Bể lắng đứng 84

4.8 Bể trung gian 90

4.9 Bể SBR 92

4.10 Bể khử trùng 114

4.11 Bể nén bùn 118

B TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ CHO PHƯƠNG ÁN 2 123

4.1 Song chắn rác thô 123

4.2 Hố thu gom 123

4.3 Song chắn rác tinh 123

4.4 Bể điều hòa 123

4.5 Bể UASB 123

4.6 Bể lắng đứng 123

4.7 Bể Aerotank 123

4.8 Bể Anoxic 136

4.9 Bể lắng 140

CHƯƠNG 5: KHÁI TOÁN KINH TẾ 148

5.1 Phương án 1 148

5.1.1 Chi phí đầu tư 148

5.1.2 Chi phí vận hành 150

5.2 Phương án 2 153

5.2.1 Chi phí đầu tư 153

5.2.2 Chi phí vận hành 155

CHƯƠNG 6: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ QUẢN LÝ VẬN HÀNH TRẠM THIẾT KẾ 159

6.1 Lựa chọn phương án thiết kế 159

6.2 Quản lý và vận hành trạm xử lý nước thải 160

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 167

TÀI LIỆU THAM KHẢO 168

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần nước thải một số khâu sản xuất bia……… 14

Bảng 1.2 Thành phần và tính chất nước thải một số nhà máy bia trên thế giới ………15

Bảng 1.3 Đặc trưng của nước thải ngành bia ở Việt Nam………16

Bảng 2.1 So sánh lớp vật liệu lọc ngập trong nước và không ngập trong nước…… …….26

Bảng 2.2 Thành phần đặc trưng của nước thải nhà máy bia Hà Nội - Hải Phòng trước xử lý ……….35

Bảng 2.3 Thành phần đặc trưng của nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Phú Thọ trước xử lý ……….39

Bảng 2.4 Thành phần đặc trưng của nước thải nhà máy bia Việt Hà trước xử lý ……….42

Bảng 3.1 Thông số đầu vào của nước thải nhà máy bia Sài Gòn Củ Chi ……… 48

Bảng 3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm của dòng nước thải so với QCVN………….…………49

Bảng 3.3 Mức độ xử lý ô nhiễm cần thiết so với QCVN.………50

Bảng 4.1 Hệ số không điều hòa chung ……… 59

Bảng 4.2 Tóm tắt các thông số thiết kế song chắn rác ………62

Bảng 4.3 Thông số chất ô nhiễm đầu ra ở song chắn rác ……….……63

Bảng 4.4 Tóm tắt các thông số thiết kế hố thu gom ………65

Bảng 4.5 Các thông số thiết kế lưới chắn rác ……….……….66

Bảng 4.6 Cataloge máy tách rác WRDS……….……… 67

Bảng 4.7 Tóm tắt các thông số bể điều hòa……… 73

Bảng 4.8 Tóm tắt các thông số bể UASB ……… ………83

Bảng 4.9 Tóm tắt các thông số bể lắng đứng ……….………90

Bảng 4.12 Thông số kỹ thuật thiết bị sục khí Ecorator-Jr-F……….……… 108

Bảng 4.13 Tóm tắt các thông số bể SBR……… 115

Bảng 4.14 Tóm tắt các thông số tính toán và kích thước bể khử trùng ………… …………119

Bảng 4.15 Thông số thiết kế máy ép bùn……… 122

Bảng 4.16 Thông số bể nén bùn……… 123

Bảng 4.17 Thông số kỹ thuật thiết bị sục khí Ecorator-Jr-F (PA.2) ……… …… 133

Bảng 4.18 Tóm tắt các thông số bể Aerotank (PA.2) ……… …….136

Bảng 4.19 Bảng tóm tắt các thông số bể Anoxic (PA.2) ……… ……141

Bảng 4.20 Bảng tóm tắt các thông số bể lắng II (PA.2) ……… …… 148

Bảng 5.1 Chi phí xây dựng các công trình ( PA.1) ………150

Bảng 5.2 Kinh phí đầu tư máy móc thiết bị (PA.1) ……… 151

Bảng 5.3 Bảng tính chi phí hóa chất (PA.1) ……….152

Bảng 5.4 Bảng tính chi phí điện năng (PA.1) ……… 153

Bảng 5.5 Chi phí điện năng cho 1 m3 nước thải được xử lý (PA.1) ……….… 154

Bảng 5.6 Bảng tính chi phí nhân công ( PA.1) ……… ……154

Bảng 5.7 Bảng tính chi phí nước cấp (PA.1) ………155

Bảng 5.8 Chi phí xây dựng các công trình (PA.2) ………155

Bảng 5.9 Kinh phí đầu tư máy móc thiết bị (PA.2) ……… …156

Bảng 5.10 Bảng tính chi phí hóa chất (PA.2) ……… 157

Bảng 5.11 Bảng tính chi phí điện năng (PA.2) ……… 158

Bảng 5.12 Chi phí điện năng cho 1 m3 nước thải được xử lý (PA.2) ……… …… …… 159

Bảng 5.13 Bảng tính chi phí nhân công (PA.2) ……….… …….159

Bảng 5.14 Bảng tính chi phí nước cấp (PA.2) ……… … 160

Bảng 6.1 So sánh 2 phương án……… …… 161

Bảng 6.3 Các sự cố của bơm chìm, máy khuấy chìm và biện pháp khắc phục sự cố …….…167

Bảng 6.4 Các sự cố của máy thổi khí và biện pháp khắc phục sự cố……… 167

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Thị phần tiêu thụ bia ở Việt Nam năm 2017……… 6

Hình 1.2 Sản lượng bia ở Việt Nam từ năm 2010 – 2018……… ……… 7

Hình 1.3 Nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi ………8

Hình 1.4 Quy trình sản xuất bia của nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi ………10

Hình 1.5 Hình ảnh song chắn rác……… ……… 19

Hình 1.6 Hình ảnh lưới lọc rác tinh……… 20

Hình 1.7 Hình ảnh bể điều hòa trong xử lý nước thải ……….21

Hình 1.8 Hình ảnh quá trình khử trùng trong xử lý nước thải ………23

Hình 1.9 Hình ảnh bể SBR……… ……….28

Hình 1.10 Hình ảnh quá trình xử lý của bể SBR trong xử lý nước thải ……… 30

Hình 1.11 Hình ảnh bể nén bùn và máy ép bùn thông dụng trong xử lý nước thải ……… …31

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải nhà máy bia Hà Nội – Hải Phòng…… … 36

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Phú Thọ …………40

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải nhà máy bia Việt Hà ……….43

Hình 3.1: Đề xuất 2 phương án xử lý nước thải cho nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi.………53

Hình 3.2: Đề xuất phương án 1 xử lý nước thải cho nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi.………54

Hình 3.3: Đề xuất phương án 2 xử lý nước thải cho nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi.………56

Hình 4.1 Catologue các thông số song chắn rác thô của hãng PENDIN……… 61

Hình 4.2 Máy lược rác tinh WTVN-Việt Nam……… ……… 66

Hình 4.3 Bảng catalogue thiết bị thu nước Decanter……… 113

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Aerotank - Bể sinh học hiếu khí dòng liên tục.

bCOD - biodegradated Chemical Oxygen Demand: Lượng COD có khả năng phân hủy

sinh học

BOD - Biochemical Oxygen Demand: Nhu cầu oxy sinh học

BTNMT - Bộ Tài nguyên Môi trường

BTCT - Bê tông cốt thép

COD - Chemical Oxygen Demand: Nhu cầu oxy hóa học

DO - Dissolved Oxygen: Oxy hòa tan

F/M - Food per Mass: Tỷ lệ thức ăn trên sinh khối

HRT - Hydraulic Retention Time: Thời gian lưu nước

nbCOD - non – biodegradated Chemical Oxygen Demand: Lượng COD không thể phân

hủy sinh học

SBR - Sequencing Batch Reactor: Bể phản ứng sinh học hiếu khí dạng mẻ

SĐCN - Sơ đồ công nghệ

SS - Suspended Solid: Chất rắn lơ lửng

SRT - Sludge Retention Time: Thời gian lưu bùn

STT - Số thứ tự

SVI - Sludge Volume Index: Chỉ số thể tích bùn

PAC - Poly Aluminium Chloride

QCVN - Quy chuẩn Việt Nam

TSS - Total Suspended Solid: Tổng rắn lơ lửng

TCXD - Tiêu chuẩn Xây dựng

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Bia là loại nước giải khát đang được ưa chuộng hiện nay với giá trị dinh dưỡng cao và phù hợp với rất nhiều đối tượng khách hàng, vì vậy ngành công nghiệp bia đã trở thành ngành công nghiệp rất phát triển ở nhiều nước trên thế giới Tuy nhiên, việc sử dụng bia quá mức quy định lại gây tác hại khôn lường đối với sức khỏe người sử dụng, đặc biệt là sử dụng bia trước khi điều khiển các phương tiện giao thông gây hậu quả thảm khốc đối với bản thân gia đình và xã hội Trước nguy cơ đó, năm 2020 nhà nước Việt Nam đã ban hành và áp dụng Luật phòng chống tác hại của rượu, bia với các điều khoản nghiêm ngặt để hạn chế ảnh hưởng của các loại đồ uống này đối với xã hội

Bia được sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc trung ương và địa phương, các nhà máy liên doanh với các hãng bia nước ngoài Công nghiệp sản xuất bia đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho ngân sách nhà nước và có hiệu quả kinh

tế, vì vậy trong mấy năm qua sản xuất bia đã có những bước phát triển khá nhanh Do mức sống tăng, mức tiêu dùng bia ngày càng cao Các cơ sở sản xuất trong nước ngày càng tăng nhanh theo thống kê nước ta có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia Trong đó có hai nhà máy sản xuất trọng điểm là nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội Tổng lượng bia sản xuất của nước ta năm 2016 khoảng 3,8 tỷ lít/năm, năm 2018 khoảng hơn 4 tỷ lít/năm Bình quân lượng bia tăng 11 - 15% mỗi năm [1]

Bên cạnh đó, công nghiệp sản xuất bia tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường Hiện nay lượng nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8 - 14 lít nước thải/ lít bia, phụ thuộc vào công nghệ và các loại bia sản xuất Đặc tính của nước thải công nghiệp bia là

có chứa nhiều chất hữu cơ dễ chuyển hóa sinh học với tỷ lệ BOD và COD khá cao (BOD =

2000 - 3000 mg/l, COD = 4000 - 5000 mg/l), hàm lượng nitơ, photpho, cũng như các chất rắn

lơ lửng cao, [2] Vì vậy các loại nuớc thải này cần phải xử lý trước khi xả ra nguồn nước tiếp nhận

Hiện nay các cơ cở sản xuất bia phân bố trên khắp cả nước trừ một số công ty sản xuất với

đầu tư hệ thống xử lý sơ sài, nước thải đều thải trực tiếp ra hệ thống thoát nước công cộng không qua xử lý đang làm ô nhiễm nguồn nước mặt cũng như nguồn nước ngầm của các địa phương Nước thải không qua xử lý dưới tác động của điều kiện môi trường các vi sinh vật phân huỷ gây mùi hôi thối, độ đục, phú dưỡng hoá nguồn nước, ô nhiễm hữu cơ, mùi hôi ảnh hưởng đến hệ thống cống thoát, hệ sinh thái thuỷ vực, gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận, cảnh quan môi trường và hệ sinh thái thực vật khu vực Nước thải sản xuất bia bao gồm nhiều loại được thải ra từ nhiều công đoạn khác nhau nhưng chủ yếu là từ các phân xưởng nấu, đường hoá, lên men, lọc, chiết bia Dòng thải còn phát sinh từ nước rửa vệ sinh thiết bị, chai, sàn nhà, bom, keg Đây là dòng thải chính cần xử lý triệt để Chính vì những lý do trên em đã tiến hành

chọn và thực hiện Đề tài: “Thiết kế trạm xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi thuộc tổng công ty bia, rượu, nước giải khát Sài Gòn công suất 3000 m 3 /ngày đêm”

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành bia nói chung và của nhà

máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi nói riêng

Tìm hiểu tình hình hoạt động công nghệ sản xuất bia của nhà máy từ đó nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế của nhà máy và đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, cột A

Học tập và áp dụng các công nghệ tiên tiến nhất vào thiết kế Phát huy các kết quả khoa học một cách tốt nhất

Nâng cao kiến thức, tích lũy kinh nghiệm cho bản thân

Trau dồi kỹ năng trình bày, tính toán, thiết kế các dự án chuyên ngành

3 ĐỐI TƯỢNG CẦN QUAN TÂM

Các đối tượng cần quan tâm khi thực hiện đề tài:

- Thành phần và tính chất của nước thải

- Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước thải

- Các công nghệ xử lý nước thải ngành bia đang được áp dụng tại Việt Nam

- Thời gian thực hiện: từ 5/9/2019 đến 23/12/2019

- Đề tài được thực hiện trên kết quả khảo sát đặc tính nước thải sản xuất bia, từ đó tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải

- Nước thải sản xuất bia được phân tích qua các chỉ tiêu chính gồm pH, SS, BOD, COD,

tổng Nitơ, tổng Photpho, tổng Coliform, … từ cơ sở đó làm số liệu tính toán thiết kế hệ

Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nước thải

Phương pháp so sánh các quy trình công nghệ xử lí nước thải sản xuất bia,… so sánh lựa chọn các phương án: so sánh ưu nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải hiện có và đề xuất công nghệ xử lí nước thải phù hợp

Phương pháp tính toán: sử dụng công thức liên quan để tính các công trình đơn vị trong hệ thống xử lí nước thải

Phương pháp đồ họa: sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị trong

hệ thống xử lý nước thải

6 NỘI DUNG THỰC HIỆN

Tên đề tài: “Thiết kế trạm xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi thuộc tổng công

ty bia, rượu, nước giải khát Sài Gòn công suất 3000 m3/ngày đêm”

Luận văn thực hiện các nội dung sau:

- Giới thiệu chung về đề tài

- Tổng quan về ngành sản xuất bia

- Tổng quan về tính chất, thành phần nước thải nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi

và các phương pháp xử lý

- Đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý

- Tính toán các công trình đơn vị

- Khái toán kinh phí xây dựng và vận hành

- Quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải

7 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Đề tài này góp phần vào công tác bảo vệ môi trường, cải thiện chất lượng nước nguồn thải Giúp các nhà quản lý làm việc hiệu quả và dễ dàng hơn

Hạn chế việc xả thải bừa bải làm suy thoái và ô nhiễm tài nguyên nước

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về ngành bia ở Việt Nam

Sản xuất bia tại Việt Nam chiếm tỷ trọng doanh thu lớn nhất trong ngành đồ uống có cồn, chiếm khoảng 89% giá trị và 97,9% về sản lượng Là ngành sản xuất công nghiệp nhẹ, lợi nhuận cao Tính trong năm 2017 doanh thu đạt hơn 90.000 tỷ đồng

Theo Euromonitor [3], quy mô ngành bia Việt Nam năm 2017 ước đạt 6,5 tỷ USD , tốc độ bình quân tăng trưởng là 11 - 15% Dân số ở độ tuổi uống bia (20 - 40 tuổi) được dự báo Tầng lớp trung lưu ở Việt Nam tăng nhanh và dân số trẻ đã giúp nhu cầu bia tăng 300% kể từ năm

2002 Năm 2003, toàn quốc mới tiêu thụ hơn 1,29 tỷ lít bia Với hơn 80 triệu dân số khi đó, bình quân mỗi người Việt giai đoạn này uống hơn 16 lít bia mỗi năm Sau 10 năm, trong khi dân số mới chỉ tăng gần 14% thì sản lượng tiêu thụ bia của người Việt đã tăng hơn 2 lần, lên

3 tỷ lít Bình quân giai đoạn này, mỗi người Việt uống tới gần 33 lít bia Tính riêng số người trưởng thành trong độ tuổi lao động (15 - 64 tuổi), mỗi người trưởng thành uống tới 47 lít bia vào năm 2013

Việt Nam đứng đầu khu vực Đông Nam Á về mức tiêu thụ bia với hơn 4 tỷ lít bia trong năm 2017 Việt Nam cũng là một trong 25 quốc gia tiêu thụ bia mạnh nhất thế giới, xếp thứ

ba tại châu Á về sản lượng tiêu thụ, chỉ sau Nhật và Trung Quốc Sức tiêu thụ lớn làm tăng thị trường cạnh tranh ở Việt Nam với sự xuất hiện của hàng loạt nhãn hiệu bia mới Chính vì vậy,

từ nhiều năm nay, dù đã có nhiều thương hiệu thất bại, nhưng các hãng bia nước ngoài vẫn tiếp tục đầu tư vào thị trường bia Việt Nam

Hiện nay có hơn 350 cơ sở sản xuất bia, tập trung quanh khu vực các thành phố lớn; bia Việt nam có khả năng đáp ứng đủ nhu cầu trong nước Ba doanh nghiệp lớn nhất trong thị trường bia Việt Nam là Sabeco, VBL (bia liên doanh Việt Nam - Vietnam Brewery Limited)

và Habeco Đứng đầu về thị phần là Sabeco (42,2%), sau đó là VBL (29,6%) và Habeco (16,7%)

Hình 1.1: Thị phần tiêu thụ bia ở Việt Nam năm 2017

Sản xuất bia tập trung vào một số khu vực chính: Hồ Chí Minh (chiếm 23,2% tổng năng lực sản xuất bia toàn quốc); Hà Nội: 13,44%, Hải Phòng: 7,47%; Hà Tây: 6,1%, Tiền Giang: 3,79%; Huế: 3,05%; Đà Nẵng: 2,83% (Theo Euromonitor).Các loại hình doanh nghiệp sản xuất Bia trên thị trường Việt Nam được phân biệt gồm 3 dạng chính:

- Các Tổng Công ty Nhà nước với 2 thương hiệu danh tiếng và lâu đời là Sabeco và Habeco

- Doanh nghiệp Liên doanh với các thương hiệu bia quốc tế sản xuất tại Việt Nam như: Tiger (Thái), Heineken (Hà Lan), Calsberg (Đan Mạch), Foster's (Úc)

- Các nhà máy bia địa phương như Huda Huế, Thanh Hóa, Bến Thành, …

phải hàng hóa thiết yếu nên các doanh nghiệp vẫn cạnh tranh quyết liệt trên thị trường tiêu dùng

Theo thống kê năm 2018 sản lượng bia trên thị trường Việt Nam được thể hiện như sau:

Hình 1.2: Sản lượng bia ở Việt Nam từ năm 2010 – 2018

Do khác biệt về thị hiếu, công nghệ sản xuất, thu nhập, cách thể hiện đẳng cấp người dùng bia có sự phân khúc sản phẩm và thị phần như sau:

- Phân khúc bia hơi (chưa tiệt trùng) chiếm khoảng 43% khối lượng tiêu thụ và 30% giá trị tiêu thụ Habeco là Doanh nghiệp có sản lượng tiêu thụ cao nhất tại Hà Nội và các tỉnh phía Bắc

- Phân khúc bia tiệt trùng đóng lon hoặc chai chiếm đứng đầu trên thị trường với mức tiêu thụ 45% về khối lượng và 50% về giá trị Trong đó cao nhất trong thị trường tiêu

thụ là Sabeco, Habeco với dòng sản phẩm bia Sài gòn (xanh, đỏ), Bia Hà Nội và Nhà máy bia Huế với thương hiệu bia Huda

- Phân khúc nhỏ nhất là bia cao cấp chiếm 12% về khối lượng và 20% về giá trị tiêu thụ Đứng đầu là các sản phẩm Tiger, Heineken của VBL, Carlbergs của Nhà máy Bia Đông Nam Á, ngoài ra còn có các thương hiệu Việt là Sài Gòn Đỏ và 333 của Sabeco Trong

đó phân khúc Trung và Cao cấp cạnh tranh khá gay gắt, Sabeco đứng cao nhất thị trường chiếm 31% thị phần với các dòng sản phẩm bia hạng trung và sản phẩm cao cấp; Bia liên doanh VBL chiếm 20% với các dòng sản phẩm bia cao cấp; tiếp theo là Bia Hà Nôi chiếm 10%

1.2 Tổng quan về nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi

Hình 1.3: Nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi

1.2.1 Vị trí địa lí

Tọa lạc tại lô C1, đường D3, Khu Công nghiệp Tây Bắc Củ Chi, xã Tân An Hội, huyện Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh Trực thuộc Tổng công ty cổ phần bia – rượu – nước giải khát Sài Gòn (SABECO)

1.2.2 Quá trình hình thành và phát triển

Nhà máy bia Sài Gòn - Củ Chi do Tổng công ty Bia - Rượu - Nước giải khát Sài Gòn đầu

tư số vốn 1.904 tỷ đồng với công nghệ của Cộng Hòa Liên Bang Đức

Nhà máy bia được xây dựng trên diện tích quy hoạch 50 ha bởi liên danh nhà thầu Krones – Haskoning - Coteccons

Tháng 09/2007, nhà máy chính thức đi vào sản xuất với 2 loại bia chai Sài Gòn 355ml và Sài Gòn 450ml

Tháng 08/2012, nhà máy sản xuất thêm dòng sản phẩm bia chai Sài Gòn special 330ml Đến hiện tại, những sản phẩm nhà máy đang sản xuất có thể kể đến như bia chai Sài Gòn

355, bia lon và chai Sài Gòn special, bia lon 333 và một số dòng xuất khẩu

Đáp ứng nhu cầu nâng năng lực sản xuất của các nhà máy chính trong hệ thống sản xuất Bia Sài Gòn, ngày 9/12/2010, Tổng công ty đã khởi công nâng công suất Nhà máy lên 264 triệu lít/năm và đã hoàn thành dự án giai đoạn 3 vào ngày 30/12/2011 Ngay từ khi chính thức

đi vào hoạt động, Nhà máy Bia Sài Gòn - Củ Chi đã nhanh chóng đáp ứng nhiệm vụ sản xuất của Tổng công ty Từ sản lượng sản xuất năm 2007 là 23,5 triệu lít bia, đến tháng 8/2017 Nhà máy đã đạt sản lượng bia 172,945 triệu lít bia, doanh thu đạt 1.194,655 tỷ đồng Hiện nay, Tổng công ty cũng đang triển khai dự án nâng công suất nhà máy lên 300 triệu lít/năm

Số lượng công nhân viên của nhà máy là 380 người Nhà máy có tổ chức ăn trưa tại nhà máy với một căn tin

Diện tích được cấp cho nhà máy là 50 ha, hiện nay diện tích đất đã sử dụng là 25 ha Lượng nước sử dụng cho nhà máy được lấy từ hai nguồn, nước cấp thủy cục và nguồn khai thác nước ngầm

1.3 Quy trình sản xuất bia của nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi

Thuyết minh công nghệ sản xuất bia:

- Sản xuất dịch đường houblon hóa

Làm sạch, đánh bóng và nghiền malt

Malt được rửa sạch vài lần rồi mới đưa vào máy xay để nghiền nhỏ Mục đích chính của việc nghiền là để tăng mặt tiếp xúc với nước tạo điều kiện để tăng tốc các quá trình lý học và hóa sinh học trong khi hòa thấm hạt vào nước, bảo đảm tối đa các chất trích ly chuyển từ hạt vào dung dịch

- Đường hóa nguyên liệu

Thủy phân nguyên liệu, nhiệm vụ của quá trình thủy phân là chuyển hóa các thành phần chính của malt và nguyên liệu thay thế (gạo, ngô, bột mì…) thành những chất hòa tan trong nước, trong đó quan trọng nhất là các loại đường và axit amin Có nhiều phương pháp nấu nhưng nói chung các phương pháp đều dựa trên các nhiệt độ tối ưu của các enzym để thủy phân nguyên liệu Đa số các cơ sở sản xuất bia ở nước ta sử dụng tỉ lệ nguyên liệu 70% malt

và 30% gạo Nguyên liệu đươc nghiền nhỏ sẽ được hòa trộn với nước ở trong thiết bị đường hóa Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia và đặc tính kỹ thuật của hệ thống thiết bị

Trong môi trường giàu nước các hợp chất phân tử sẽ hòa tan vào nước trở thành chất chiết của dịch đường sau này, các hợp chất cao phân tử như tinh bột, protein sẽ bị tác động bởi các nhóm enzyme tương ứng khi nhiệt độ khối dịch được nâng đến điểm thích hợp dưới sự xúc tác của hệ emzym thủy phân các hợp chất cao phân tử sẽ bị cắt thành sản phẩm thấp phân tử

và hòa tan vào nước trở thành chất chiết của dịch đường

Ở phân đoạn sản xuất dịch đường thường được bố trí các loại thiết bị chính sau: thiết bị phối trộn, thiết bị đường hóa, thiết bị lọc, thiết bị đun dịch đường với hoa houblon, thiết bị tách bã hoa…

- Lọc bã malt: Sau khi đường hóa kết thúc, bao gồm 2 hợp phần: pha rắn và pha lỏng Thành phần pha rắn bao gồm các cấu tử không hòa tan của bột nghiền còn pha lỏng bao gồm nước và các hợp chất phân tử được trích ly từ malt hoàn tan trong đó Pha rắn còn gọi là

bã malt còn pha lỏng gọi là dịch đường

Mục đích của quá trình này là tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của quá trình còn pha rắn loại bỏ ra ngoài

Thiết bị lọc bã malt; thùng lọc đáy bằng, máy ép khung bàn…

- Nấu dịch đường với hoa houblon:

Mục đích của việc nấu dịch đường với hoa houblon để trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường để làm nó có vị đắng và hương thơm dịu của hoa – đặc trƣng của bia Đồng thời làm ổn định thành phần dịch đường, làm mất hoạt lực của enzym

Polyphenol khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với các hợp chất protein tạo thành các phức chất màng nhầy dễ kết lắng sẽ kéo theo các phần tử cặn lắng theo

Cường độ đun sôi với hoa phụ thuộc chất lượng nguyên liệu, cường độ đun, nồng độ chất hòa tan… và nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2,5 giờ

- Làm lạnh và tách cặn dịch đường:

Dịch đường: bao gồm nước và các cấu tử hòa tan, chất chiết: cấu tử hòa tan chứa 93% chất hữu cơ và 7% chất vô cơ

- Lên men chính, lên men phụ và tàng trữ bia:

Lên men là giai đoạn quyết đinh để chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động của chúng

Lên men chính: một lượng lớn cơ chất trong dịch đường bị nấm men hấp phụ tạo thành rượu etylic, khí CO2, các hợp chất dễ bay hơi… một phần nhỏ bị kết lắng và phải loại bỏ ra ngoài

Lên men phụ và tàng trữ bia: Ở giai đoạn này các quá trình sinh địa hóa lý xảy ra hoàn toàn giống với quá trình lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt độ thấp hơn và lượng nấm men cũng ít hơn, đây là quá trình nhằm chuyển hóa hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non

Lọc làm trong bia: Sự hiện diện của các hạt dạng keo, nấm men, nhựa đắng… góp phần

hành trên thị trường Bia sau khi lọc được đưa về thùng chứa bia thành phẩm Từ thùng chứa bia trong bia có thể được bão hòa thêm CO2

- Chiết bia vào chai, lon, bom

1.4 Các nguồn thải từ nhà máy sản xuất bia

Sự tăng trưởng của ngành bia đã kéo theo các vấn đề về chất thải sản xuất như: chất thải rắn bao gồm các loại bã hèm, bã men, các mảnh thủy tinh từ khu vực đóng gói, bột trợ lọc từ khu vực lọc,… Khí thải phát sinh trong quá trình sản xuất nồi hơi, hơi và mùi hóa chất sử dụng để sản xuất bia; mùi sinh ra trong quá trình nấu lên men,… Đặc biệt hơn hết là lượng nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất

Công nghệ sản xuất bia sử dụng một lượng nước lớn và thải ra một lượng nước thải đáng

kể Lượng nước thải lớn gấp 10 - 20 lần lượng bia thành phẩm Định mức sử dụng cho 1000 lít bia thường sẽ là 10 m3 (Nguồn: số liệu nước thải nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi)

Nước thải của các nhà máy bia chủ yếu được phát sinh từ hai nguồn:

- Nước thải sản xuất từ các phân xưởng trong đó nước được sử dụng cho nhiều công đoạn, quá trình khác nhau như: nước công nghệ (nước nấu nha), làm lạnh, nước vệ sinh thiết bị, nhà xưởng, nước rửa bao bì, nước lò hơi…

- 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

- Nước thải từ bộ phận nấu đường hóa: chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa…nên chứa nhiều bã malt, tinh bột, các chất hữu cơ…

- Nước thải từ hầm lên men: là nước vệ sinh các thiết bị lên men thùng chứa, đường ống…nên có chứa bã men, các chất hữu cơ

- Nước thải rửa chai: đây là một trong những dòng thải gây ô nhiễm lớn trong công nghệ sản xuất bia Chai nước khi được đóng bia phải được rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1 - 3% NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai, cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai, sau đó rửa sạch bằng nước nóng và nước

lạnh Do đó dòng thải của quá trình rửa chai có độ pH cao và làm cho dòng thải chung

có giá trị pH kiềm tính

- Nước thải vệ sinh nhà xưởng: Công đoạn sản xuất bia có nhiều công đoạn, mỗi công đoạn tạo ra nước thải mang đặc tính riêng Vì vậy hàm lượng BOD, SS trong nước thải bia là khá cao

- Nước thải sinh hoạt của công nhân viên trong nhà máy

1.5 Thành phần và tính chất nước thải ngành sản xuất bia

Do đặc điểm quá trình sản xuất, nước thải sản xuất bia có hàm lượng chất hữu cơ cao Giá trị COD khoảng 1000 đến 5000 mg/l Thành phần ô nhiễm chủ yếu là các chất hữu cơ dễ bị chuyển hóa sinh học Tùy theo công nghệ của từng dây chuyền sản xuất, thành phần nguyên liệu cũng như chế độ cấp nước cho các nhà máy bia mà lượng các chất gây ô nhiễm trong nước biến động Nhìn chung, đây là môi trường rất tốt cho vi sinh vật phát triển, kể cả các vi sinh vật gây bệnh

Bảng 1.1 Thành phần nước thải một số khâu sản xuất bia [4]

1 Nấu, đường hóa Bã malt, gạo BOD, SS

2 Rửa thiết bị lên men, bể chứa Bia, Protein, nấm men BOD

3 Rửa thiết bị lọc Bia, nấm men, Diatomit BOD, SS

4 Chiết bia, rửa bom Xút, bia rơi vãi BOD, pH cao

Bảng 1.2 Thành phần và tính chất nước thải một số nhà máy bia trên thế giới

Chỉ tiêu

Nhà máy Nhà máy Nhà máy bia Nhà máy bia

Alken-Maes Martens Haacht Jupiler

Lưu lượng, m3/ngày 2400- 3000 10500 2400 2000

Tải lượng BOD, kg/ngày 3500 14000 5800 3250

BOD, mg/l 800- 1300 1100-1700 1000-2400 1400- 1800 COD, mg/l 1800- 2600 2000-3000 1500-5000 2500- 3500

Bảng 1.3 Đặc trưng của nước thải ngành bia ở Việt Nam

SS (mg/l) 150 - 300 BOD5 (mg/l) 700 - 1500 COD (mg/l) 850 - 1950 Tổng Nito (mg/l) 15 - 45 Tổng Photpho (mg/)l 4.9 – 9.0 Coliform (MPN/100ml) <10.000

( Nguồn: [5])

Kết quả cho thấy, đối với các cơ sở sản xuất bia nhỏ, nồng độ các chất bẩn trong nước thải rất lớn Hàm lượng BOD, COD, TSS… đều rất cao, vượt tiêu chuẩn cho phép xả ra nguồn nước mặt loại A theo quy chuẩn QCVN 40:2011/ BTNMT nhiều lần

Hàm lượng chất hữu cơ cao, cặn lơ lửng lớn, nước thải sản xuất bia gây mùi hôi thối, lắng cặn, giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước nguồn khi tiếp nhận chúng Mặt khác các muối nitơ, phốt pho trong nước thải bia dễ gây hiện tượng phú dưỡng cho các thủy vực sông, mương, ao, đầm… gây ô nhiễm thứ cấp cho nguồn tiếp nhận

Do nước thải nhà máy bia chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, nên khi xả vào nguồn quá trình oxy hóa sinh hóa diễn ra rất nhanh, làm giảm oxy hòa tan, gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ động thực vật dưới nước Khi quá trình oxy hóa hiếu khí bị ngừng, các loại vi khuẩn kỵ khí có sẵn trong nước thực hiện quá trình lên men, phân hủy tiếp tục chất hữu cơ, tạo thành CH4, CO2 Các chất chứa lưu huỳnh sẽ tạo nên H2S gây mùi hôi thối khó chịu cho xung quanh Nước thải nhà máy bia là môi trường cho các loại vi khuẩn phát triển Ảnh hưởng

Ngoài ra, nước thải xả sau quá trình nấu có nhiệt độ cao (thường 50 - 700C) và trong quá trình nấu có sử dụng hoa houblon nên dễ gây diệt khuẩn cũng như một số thành phần sinh vật khác của thủy vực tiếp nhận nước thải

1.6 Giải pháp môi trường của nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Củ Chi

Nhận thức được trọng trách của một Doanh nghiệp sản xuất hiện nay là “Phát triển bền vững – Sản xuất đi đôi với bảo vệ môi trường” nhà máy sản xuất bia Sài Gòn - Củ Chi thực hiện các công tác bảo vệ môi trường, quản lý chất thải phát sinh tại nhà máy Bên cạnh việc tập trung đẩy mạnh công tác sản xuất nhà máy cũng chú trọng việc đầu tư xây dựng, vận hành các

hệ thống xử lý chất thải (khí, nước thải) và thu gom, lưu trữ, xử lý chất thải rắn thông thường Nhà máy trang bị hệ thống xử lý nước thải với công suất xử lý (thiết kế) 3000 m3/ ngày đêm Nước thải sau xử lý của Nhà máy đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A Nước thải sau xử lý của Nhà máy được đấu nối vào hệ thống cống ngầm thoát nước thải sau xử lý của Khu công nghiệp Tây Bắc Củ Chi, đổ vào kênh Đức Lập, sau đó vào rạch Bến Mương, đổ vào rạch Láng The

và hòa vào nguồn tiếp nhận cuối cùng là sông Sài Gòn

Các loại khí thải đặc trưng là khí CO2 phát sinh trong quá trình lên men được thu hồi và tái sử dụng vào quy trình sản xuất, không phát thải ra môi trường Khí thải được phát sinh từ lò hơi, nhà máy xây dựng 3 hệ thống xử lý khí thải cho 3 lò hơi bằng hệ thống tháp rửa khí ướt Khí thải lò hơi sau xử lý đảm bảo đạt QCVN 19:2009/BTNMT cột B

Về chất thải nguy hại, nhà máy thực hiện phân loại, lưu trữ các loại chất thải nguy hại phát sinh trong quá trình sản xuất tại khu vực riêng trong nhà máy (có mái che) và hợp đồng với Công ty Cổ phần Môi trường Việt Úc thu gom, vận chuyển và xử lý đúng quy định

Đối với môi trường xung quanh, nhà máy giành một diện tích đáng kể làm khuôn viên cây xanh ngăn cách tiếng ồn, độ rung lan truyền ra ngoài

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NƯỚC THẢI

2.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

Lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố quy chuẩn/tiêu chuẩn đầu ra, thành phần, lưu lượng của nước thải, điều kiện kinh tế kỹ thuật, diện tích xây dựng, giá thành nước thải sau xử lý …

Hiện nay, có một số phương pháp làm sạch nước thải như sau:

2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học

Đây là bước xử lý sơ bộ Tách các tạp chất hữu cơ và vô cơ không hòa tan trong nước, hoặc những vật có kích thước lớn như: túi nhựa, rác thải, nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, dầu mỡ,… ra khỏi nước thải Loại bỏ những chất cặn lắng như: sỏi, đá, thủy tinh, cát,… Điều hòa lưu lượng

và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

Mục đích của quá trình là là khử tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước như làm tắt bơm, dùng ống hoặc kênh dẫn Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống

Trong xử lý nước thải đô thị, thường dùng các song chắn để lọc nước và dùng máy nghiền nhỏ các vật bị giữ lại Còn trong xử lý nước thải công nghiệp người ta đặt thêm lưới chắn Song chắn rác hoặc lưới chắn rác đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy vào hầm bơm

Các thiết bị được sử dụng trong xử lý cơ học bao gồm:

- Song chắn rác thô

Song chắn rác hay còn gọi là lưới chắn rác có tác dụng giữ lại những loại rác thải dạng rắn, thô như các loại túi nylon, cỏ cây, bao bì, hộp đựng… để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy, ta phải thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào thủ công hoặc cơ giới Tốc

Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có lượng rác < 0.1 m3/ngđ Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần ta dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lổ thoát nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục

Hình 1.5: Hình ảnh song chắn rác

Song chắn rác với cào rác cơ giới hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại, cào được gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ phận truyền động Cào rác cơ giới có thể chuyển động từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên theo dòng nước

Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0.1 m3/ngđ và khi dùng song chắn rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác Rác nghiền được cho vào hầm ủ Biogas hoặc cho về kênh trước song chắn Khi lượng rác trên 1tấn/ngày đêm cần phải thêm máy nghiền rác dự phòng Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền phải được cơ giới hóa

- Lưới lọc rác tinh

Để khử các chất lơ kửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thường sử dụng lưới lọc Lưới có kích thước lỗ từ 0.5 – 1 mm Với vận tốc 0.1 – 0.5 m/s, nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đường dẫn nước thải vào Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào Loại lưới lọc này hay được dùng trong các hệ

thống xử lý nước thải của công nghiệp dệt, giấy và da Lưới chắn rác thường đặt nghiên 45 –

600 so với phương thẳng đứng, vận tốc qua lưới vmax > 0.6 m/s Khe rộng của mắt lưới thường

10 – 20 mm Làm sạch song chắn và lưới chắn bằng thủ công, hay bằng các thiết bị cơ khí tự động hoặc bán tự động Ở trên hoặc bên cạnh mương đặt song, lưới chắn rác phải bố trí dàn thao tác đủ chổ để thùng rác và đường vận chuyển

Hình 1.6: Hình ảnh lưới lọc rác tinh

- Bể điều hòa

Do đặc thù của một số ngành công nghiệp sản xuất, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không đồng đều theo các giờ trong ngày, và sự dao động này sẽ gây những ảnh hưởng lớn không tốt đến những quy trình xử lý tiếp theo Do đó, để duy trì dòng thải và nồng độ ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ, lưu lượng của nước thải

và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hòa Theo

đó, thể tích bể phải tương đương 6 - 12h lưu nước trong bể với lưu lượng xử lý trung bình

Hình 1.7: Hình ảnh bể điều hòa trong xử lý nước thải

- Bể tách dầu mỡ

Nước thải chứa dầu mỡ có khối lượng riêng nhỏ hơn nước Đó là những chất nổi, chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý) Vì vậy, phải thu hồi những chất này trước khi xả vào hệ thống thoát nước sinh hoạt và sản xuất Các chất mỡ sẽ bít kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong bể lọc sinh học… và chúng sẽ phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể aeroten, gây khó khăn trong quá trình lên enzim cặn…

Vì vậy, nước thải có hàm lượng dầu mỡ cao (như nước thải các nhà ăn, xưởng chế biến thức ăn, xí nghiệp chế biến thực phẩm, chế biến thủy sản…) trước khi xử lý phải cho qua bể tách dầu mỡ

2.1.2 Phương pháp hóa học, hóa lý

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp này là áp dụng các quá trình vật

lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải Những phương pháp hóa học và hóa lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: phương pháp trung hòa, phương pháp keo tụ tạo bông, phương pháp oxi hóa khử, phương pháp tuyển nổi, phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion

2.1.2.1 Phương pháp hóa học

- Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH

Trung hòa các dòng nước thải có chứa axit hoặc kiềm Giá trị pH của nước thải ngành chế biến thủy sản dao động trong khoảng rộng, mặt khác các quá trình xử lý hóa lý và sinh học đều đòi hỏi một giá trị pH nhất định để đạt được hiệu suất xử lý tối ưu Do đó trước khi đưa sang thiết bị xử lý, dòng thải cần được điều chỉnh pH tới giá trị thích hợp(6.5 ÷ 8.5) Trung hòa có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

+ Trộn lẫn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm

+ Sử dụng các tác nhân hóa học như H2SO4, HCl, NaOH, CO2

+ Lọc nước thải axit bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa

+ Trung hòa bằng các khí axit

- Phương pháp oxy hóa – khử

Phương pháp này sử dụng các chất oxi hóa như Clo ở dạng khí và dạng hóa lỏng để oxi hóa các chất độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxi hoá chỉ dùng được trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng các phương pháp khác

- Khử trùng

Khử trùng là khâu cuối trong dây chuyền công nghệ để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải Các phương pháp thường sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine, ozone…

Hình 1.8: Hình ảnh quá trình khử trùng trong xử lý nước thải

2.1.2.2 Phương pháp hóa lý

- Phương pháp tuyển nổi

Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ các tạp chất không tan, khó lắng Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được áp dụng trong trường hợp quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện.Các chất lơ lửng như dầu, mỡ

sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng

độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu

- Phương pháp keo tụ - tạo bông

Đây là phương pháp được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7 - 10-8 cm) Các chất này tồn tại ở dạng phân tán và không thể loại bỏ bằng quá trình lắng Trong phương pháp này người ta dùng các loại phèn nhôm hay phèn sắt cùng với sữa vôi như sunfat sắt, sunfat nhôm hay hỗn hợp của các loại phèn này và hydroxyt canxi Ca(OH)2 với mục đích khử màu và một phần COD Về nguyên lý khi dùng phèn nhôm hay phèn sắt sẽ tạo thành các bông hydroxyt nhôm hay hydroxyt sắt III Các chất màu và các chất

khó phân hủy sinh học bị hấp phụ vào các bông cặn này và lắng xuống tạo bùn của quá trình đông keo tụ

Để tăng tính hiệu quả của quá trình keo tụ, tăng tốc độ sa lắng cũng như tốc độ nén của các hạt keo người ta thường dùng bổ xung các chất trợ keo, còn gọi là polyme kết bông Bản chất hóa học của polyme này là poliacrylat và copolime của nó Do không có quá trình thủy phân tạo ra H+ nên polyme không làm biến đổi pH của nước Tính hiệu quả cao của polime trợ keo thể hiện ở chỗ chỉ cần sử dụng một lượng nhỏ vào trong nước Khi đó các hạt keo không tan

lơ lửng được tách thành khối riêng biệt và nước trở nên trong Khác với chất keo tụ, quá trình làm trong chỉ xảy ra khi sử dụng liều lượng chất trợ keo thích hợp Nếu dùng quá dư sẽ xảy ra hiện tượng bền hệ keo, hạt keo lơ lửng khó lắng

+ Các muối nhôm gồm có: Al2(SO4)3.18H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O, NaAlO2…

+ Các muối sắt gồm có: Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3

- Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ thường được dùng để xử lý các chất không có khả năng phân hủy sinh học và các chất hữu cơ không hoặc khó có khả năng phân hủy sinh học Các chất hấp phụ thường dùng như than hoạt tính, thannâu, bentonit (đất sét biến tính) Trong đó, than hoạt tính

là chất hấp phụ được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả, nó có bề mặt riêng lớn (400 - 1500m2/g) Tuy nhiên, thời gian và tốc độ hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ, bản chất, cấu trúc của chất tan, nhiệt độ, áp suất, loại chất hấp phụ và chất cần hấp phụ

2.1.3 Phương pháp sinh học

Xử lý sinh học là quá trình xử lý nước thải chính Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải của các vi sinh vật Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản Phương pháp sinh học có thể xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải

2.1.3.1 Phương pháp xử lý hiếu khí

ta bổ sung liên tục oxi và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 - 400C Có nhiều phương pháp xử

lý hiếu khí như: bể aerotank, lọc sinh học, mương oxy hóa…

- Bể aerotank

Cơ chế: trong bể aerotank các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và tạo thành các tế bào mới Quá trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp nhau Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể aerotank của lượng nước thải đi vào bể không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bể lắng đợt 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể aerotank để duy trì nồng độ đủ vi khuẩn trong bể

 Ưu điểm:

+ Hiệu quả xử lý cao và triệt để

+ Tiết kiệm diện tích

 Nhược điểm:

+ Chi phí xây dựng và chi phí vận hành lớn

+ Không có khả năng thu hồi năng lượng

+ Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ

+ Tạo lượng bùn dư lớn

- Bể lọc sinh học

Nguyên lý hoạt động: Hệ thống lọc thường làm việc theo nguyên tắc ngược chiều nước thải được phân bố đều trên bề mặt và thấm qua lớp vật liệu đã cố định màng sinh học, tại đây các chất hữu cơ bị giữu lại và được vi sinh vật hiếu khí phân hủy thành CO2 và H2O Oxy được cung cấp vào đáy thiết bị nhằm giúp quá trình oxi hóa được tốt hơn

Lớp màng chia làm 2 vùng: Vùng yếm khí và vùng hiếu khí

Vùng yếm khí càng nhỏ thì hiệu quả oxy hóa càng cao, thời gian lưu của màng thường 10÷

14 ngày Khi các tế bào vùng yếm khí chết đi, màng sẽ tách khỏi vật liệu lọc và cuốn theo nước

Vật liệu lọc sử dụng trong các bể lọc sinh học yêu cầu phải có diện tích bề mặt/Đơn vị diện tích lớn như: Đá cục, than đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong (kích thước 60 - 100mm) hoặc sử dụng vật liệu lọc bằng nhựa PVC đúc sẵn

 Ưu, nhược điểm của bể lọc sinh học:

Bảng 2.1 So sánh lớp vật liệu lọc ngập trong nước và không ngập trong nước

- Mương oxy hóa

Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, làm việc trong chế

Lớp vật liệu lọc không ngập trong nước Lớp vật liệu lọc ngập trong nước

 Ưu điểm:

- Tiết kiệm chi phí nhân công (giảm

việc trông coi)

- Tiết kiệm năng lượng (Có thể sử dụng

cách thông gió tự nhiên)

- Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn bể lọc có

lớp vật liệu lọc ngập trong nước với

cùng một tải lượng khối

6000 mg/l Hàm lượng oxy hòa tan được cung cấp bởi thiết bị cấp khí bề mặt Hàm lượng DO trong vùng hiếu khí trên 2.2 mg/l diễn ra quá trình oxy hóa các chất hữu cơ và nitrat hóa Trong vùng thiếu khí hàm lượng DO thấp hơn từ 0.5 - 0.8 mg/l diễn ra quá trình khử nitrat Hỗn hợp bùn và nước thải khi đã trải qua thời gian xử lý trong mương oxy hóa được dẫn qua bể lắng nhằm tiến hành tách bùn ra khỏi nước thải bằng phương pháp lắng trọng lực Bùn được tuần hoàn lại mương oxy hóa nhằm duy trì nồng độ bùn nhất đinh trong bể

 Ưu điểm:

+ Xử lý hiệu quả BOD, nito và photpho

+ Quản lý đơn giản

+ Ít bị ảnh hưởng bởi sự dao động lớn về chất lượng và lưu lượng của nước thải

 Nhươc điểm:

+ Diện tích xây dựng lớn

- Bể aerotank hoạt động gián đoạn (SBR)

Bể SBR là một dạng công trình xử lí sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính Trong đó tuần

tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu là 2 để có thể xử lí liên tục

Trong bể quá trình thổi khí và quá trình lắng được thực hiện trong cùng một bể phản ứng

do đó có thể bỏ qua bể lắng II Quá trình hoạt động diễn ra trong một ngăn và gồm 5 giai đoạn: + Pha làm đầy

Có thể vận hành với 3 chế độ làm đầy tĩnh, làm đầy hoà trộn và làm đầy sục khí nhằm tạo môi trường khác nhau cho các mục đích khác nhau Thời gian pha làm đầy có thể chiếm

từ 25 – 30%

+ Pha phản ứng (sục khí)

Ngừng đưa nước thải vào Tiến hành sục khí Hoàn thành các phản ứng sinh hoá có thể được bắt đầu từ pha làm đầy Thời gian phản ứng chiếm khoảng 30% chu kì hoạt động + Pha lắng