Xử lý nước thải sản xuất rượu cồn pot

Nước làm nguội thiết bị trong các nhà máy rượu nếu không bị đất cát và gỉ sắt thì có thể đưa vào bể chứa hạ nhiệt độ và đưa vào sử dụng lại, còn trường hợp có nhiều cát bụi, gỉ thì cho v

Tiểu luận

Xử lý nước thải sản xuất

rượu cồn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

KHOA HÓA HỌC

LỚP HÓA DẦU K31

BÀI TIỂU LUẬN

XỬ LÍ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN RƯỢU

GVHD : ThS Trương Thanh Tâm

Lớp : Hóa Dầu K31 - ĐH Quy Nhơn

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, ngành công nghệ thực phẩm nói chung và ngành công nghệ chế biến rượu cồn nói riêng có những bước phát triển rất nhanh đem lại giá trị to lớn về mặt kinh tế cho đất nước Kéo theo đó một lượng đáng kể nước thải làm ô nhiễm không khí, nguồn nước, môi trường

Nước thải của công nghiệp rượu rất lớn: 1 lít cồn thành phẩm có tới 15 lít nước thải Do đó việc xử lý nước thải là vô cùng quan trọng Trong khuôn khổ bài tiểu luận này chúng em sẽ đề cập tới vấn đề xử lý nước thải trong ngành công nghiệp sản xuất rượu cồn

Với thời gian tìm hiểu có hạn cũng như kinh nghiệm còn ít, do đó bài tiểu luận còn có nhiều thiếu sót em hy vọng sẽ nhận được đóng góp cũng như phản hồi tốt từ cô cùng toàn thể các bạn

Chúng em xin chân thành cám ơn!

I.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN RƯỢU

Giàu các chất hữu cơ hòa tan, giàu protein, có mặt nhiều vitamin như B1, B2, tiền D2, B6 và nhiều chất khoáng dinh dưỡng, cũng như N và P dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy còn dư lại Nói chung các nước thải loại này rất giàu các

chất hữu cơ dễ bị vi sinh vật phân hủy

Trong công nghiệp rượu cồn người ta thường sử dụng hai nguồn nguyên liệu: Các loại chứa tinh bột và các loại rỉ đường mía hoặc củ cải

NGUYÊN LIỆU TINH BỘT

Với các nguyên liệu chứa tinh bột thì nước thải nhà máy rất giàu các chất hữu cơ như các loại đường dextrin, tinh bột dư, xenlulozo, hemixenlulozo, pentozo, vỏ

trấu, vỏ khoai sắn,…

Nước thải từ các nhà máy cồn rượu với nguồn nguyên liệu là tinh bột thường

có các chỉ số lí hóa như sau:

COD 850 – 1250 mgO2/l

Trường hợp không tách được xác men trước khi cất cồn thì lượng BOD sẽ

tăng tới 1800-3000 mg O2/l và COD là 2700-4600 mgO2/l Trong trường hợp này phải pha loãng 3-4 lần Nếu không thể pha loãng được, phải tiến hành phân hủy

kị khí bằng cách:

• Metan hóa: tiến hành trong các bể phản ứng sinh học kị khí

(metantank-metanten)

• Lọc sinh học kị khí với lớp màng vi khuẩn bám trên vật liệu là hạt chất dẻo

ngập trong chất lỏng Quá trình phân hủy kị khí, lượng bùn tạo thành rất ít, lượng COD và BOD5 có thể giảm 60-70% Nước ra (sau khi xử lí kị khí) có COD và

BOD5 có thể là rất thích hợp cho công đoạn phân hủy hiếu khí tiếp theo

Dưới đây là quy trình công nghệ xử lí nước thải ở một nhà máy rượu của

CHLB Nga(có chỉ số BOD5 250-680 mg O2/l và COD 340-850 mg O2/l)

1 Bể hỗn hợp; 2 Chắn rác; 3 Bẫy cát;4 Lắng sơ bộ;

5 Bể hiếu khí sơ bộ và hoạt hóa bùn hoạt tính hồi lưu;

6 Bể lắng; 7 Bể đệm làm sang màu nước; 8 Bể hiếu khí(aeroten);

9 Lắng bổ sung; 10 Bể clo hóa; 11 Bể tiếp xúc khử khuẩn;

12 Thùng đựng nước clo hoặc khí clo; 13.Trạm khí nén;

14 Nơi chứa rác, vật nổi hoặc tạp chất lớn;

15 Nơi chứa cát, sạn… được lắng ở bẫy cát 3;

16 Bãi chứa các chất cặn vẩn lắng từ các bể lắng 4 và 6 Chất thải này là dạng bùn lỏng có thể làm khô để sản xuất phân bón, hoặc cho lên men metan

Nước làm nguội thiết bị trong các nhà máy rượu nếu không bị đất cát và gỉ sắt thì có thể đưa vào bể chứa hạ nhiệt độ và đưa vào sử dụng lại, còn trường hợp có nhiều cát bụi, gỉ thì cho vào bể lắng rồi sử dụng lại hoặc thải ra sông hồ

Nước thải từ các phân xưởng xử lý và nấu nguyên liệu tinh bột, từ phân xưởng lên men và dịch sau khi cất cho chảy gom lại rồi đưa vào hệ thống xử lý với lưu lượng khống chế sao cho phù hợp với công suất tải của hệ thống Trước hết nước thải chảy vào bể cấp 1, các tạp chất cơ học được chắn lại ở lưới (2), lưới này được gia công bằng sắt tròn Ф 8 và có chiều dài 50 mm đặt cách nhau thành các

lỗ có kích thước 12-16 mm, mặt sàng lưới đặt nghiêng một góc là 600 theo chiều dòng chảy Tạp chất bị giữ ở lưới sàng (2) và được lấy ra tập trung ở bãi (14), nước chảy tiếp theo vào bẫy cát (3) và bể lắng (4), để tách cát và các tạp chất hữu

cơ lớn không hòa tan, như vỏ trấu, vỏ sắn, các tinh bột chưa chín hoặc các mảnh hạt… Bẫy cát hình trụ và dòng nước vào tiếp theo tiếp tuyến với thành để tạo thành dòng xoáy, dưới tác dụng của lực li tâm sẽ tách được cát và các tạp chất nặng không tan Cặn từ các bẫy cát được lấy ra tập trung ở bãi (15) để phơi khô Tiếp theo nước chảy vào bể sơ bộ (4) Bể lắng được cấu tạo thành (4) khoang có vách ngăn song song để cho dòng chảy chậm lại và lắng tiếp các tạp chất, trước hết là các tạp chất hữu cơ Để ngăn ngừa các vi khuẩn dạng sợi phát triển làm trương phồng bùn hoạt tính, nước thải được đưa vào bể hiếu khí sơ bộ (5) có bùn hoạt tính hồi lưu từ bể lắng (9), nước thải được sục khí từ trạm khí nén (13) Trong quá trình sục khí xảy ra hiện tượng kết vón và hấp thụ các tạp chất nhỏ ở dạng huyền phù bởi bùn hoạt tính Các dạng này sẽ được tách ra khỏi nước ở bể lắng (6) Bể hiếu khí sơ bộ (5) được xây theo hình chữ nhật có bố trí các ống phun khí Sau quá trình bể (5) làm việc khoảng 30’, thổi khí với mức độ là 0,5 –

1 m3/m3, bùn hoạt tính là 20g/m3 nước, lượng tạp chất của nước giảm 30-40% và BOD5 giảm 20-25%, từ bể (5) nước chảy vào bể lắng (6) Cặn từ bể lắng (4) và (6) được lấy ra định kì (có thể là từng mẻ) và chứa vào bãi (16), phơi khô, nước thải sau bể lắng (6) đã sáng màu và chảy vào đệm (7) để ổn định dòng chảy và vào tiếp bể hiếu khí (8) Ở bể này nước được làm sạch bằng bùn hoạt tính, có cấu tạo hình chữ nhật có vách ngăn chia làm 2 phần, thể tích chung là 280 m3 Thổi khí qua hệ thống ống 100 phân tán khí thành tia Khí nén được cung cấp từ trạm (13) Bể làm việc với mức độ thổi khí cho 1 m3 là 22-26m3 không khí và bùn hoạt tính là 3-3,5 g/l Hiệu quả xử lý ở đây đạt được 95% BOD5 và 96% tạp chất Nước thải được chảy tiếp vào bể lắng bổ sung (9) và lưu lại ở đây 2,5 giờ Bùn thu được hồi lưu lại bể hiếu khí sơ bộ (5) và bể hiếu khí (8) Sau thời gian lưu ở bể (9) nước được chảy vào bể clo hóa (10) bằng nước clo đựng ở (12), rồi chảy sang bể tiếp xúc (11) lưu lại trong 30’ để sát khuẩn và cuối cùng là nước sạch cho chảy vào sông hồ

Nước sau khi qua xử lý có các chỉ tiêu:

Trong nước bã rượu có các hợp chất hữu cơ là glycerin, axit amin, betain, các

chất khử, các axit hữu cơ, các chất keo và chất khoáng- clorit và sunfat của kali, natri, canxi Dịch bã sau khi tách men có glycerin, betain, axit pirolidoncabinic, các chất khử và chất béo

Nước thải của các nhà máy rượu dùng nguyên liệu là rỉ đường được dẫn ở

bảng sau:

Có 2 công nghệ xử lí nước thải nhà máy cồn rượu từ rỉ đường: Hiều khí và

kị khí

1 Phương pháp hiếu khí:

Dưới đây là quy trình công nghệ xử lí nước thải của các nhà máy rượu từ rỉ

đường của Viện Công nghệ Rượu Ucraina

a Sơ đồ công nghệ:

1-Bể chứa cặn vẩn nguyên liệu; 2-Bẫy cát; 3-Bể hỗn hợp tập trung nước thải; 4-Giếng hòa trộn nước thải với bùn hồi lưu; 5-Bể lắng sơ bộ; 6-Bể hiếu

khí(acroten); 7-Ngăn tái sinh bùn hoạt tính; 8-Bể lắng bổ sung; 9-Giếng chứa

nước trong ra, nếu chưa đạt yêu cầu cho quay lại 6 xử lý lần 2; 10- Lọc; 11-Clo

hóa; 12-Giếng chứa bùn hoạt tính; 13-Trạm bơm; 14- Trạm khí nén; 15-Nghiền

nát cặn vẩn(máy nghiền); 16-Bãi chứa cặn bùn và phơi khô

b Nguyên lí làm việc:

Nước thải từ dây chuyền công nghệ chính (xử lý nguyên liệu, pha môi trường, lên men, chưng cất và dịch bã sau chưng cất, dịch sau tách men được đưa vào bể chứa (1) và các bẫy cất (2) Từ (1) có thể còn nhiều tạp chất thô có nguồn gốc

hữu cơ như vẩn cặn của rỉ đường với các chất protein, xác men, các chất

xenlulozo hoặc lignin…thì được đưa qua máy nghiền (15) để nghiền nát các loại cặn vẩn này rồi đưa vào hòa lại với nước ở giếng (4) Các loại nước thải được

trộn chung ở bể điều hòa (3) Thể tích bể (3) tính toán sao cho phù hợp với số

lượng nước thải có thể tích lưu ở đấy là 4h Sau đó nước thải được chảy vào

giếng (4) hòa với bùn hoạt tính hồi lưu từ (10) hoặc (8) Ở quy trình công nghệ

này sử dụng kĩ thuật bùn hoạt tính làm tăng cường hiệu quả xử lí hiếu khí ở hai

mức độ: bổ sung thêm bùn than hoạt tính hồi lưu vào giếng hòa trộn (4), sau cho nước vào các bể lắng sơ bộ (5) và bổ sung bùn vào bể hiếu khí (6) Ở các bể (5)

nước được lưu lại khoảng 60-90 phút, trong thời gian này nước bắt đầu sáng màu

và phân hủy được các hợp chất hữu cơ nhờ tác dụng của bùn than hoạt tính, một

số tạp chất lơ lửng được lắng xuống đáy bể và lấy ra đưa vào bãi chứa (16) cho

phơi sấy khô

Sau bể lắng (5) nước được đưa vào bể hiếu khí (6) trộn lẫn với phần chính của bùn than hoạt tính hồi lưu từ bể lắng bổ sung (8) và bể lọc (10) Bùn hoạt tính có thể được hoạt hóa bằng cách bổ sung nguồn dinh dưỡng N và P tính theo hàm

lượng BOD5 của nước thải Qua thực nghiệm đã xác định tỉ lệ thích hợp BOD5

:N:P=100:7:0,5 Thể tích bể hiếu khí được tính toán theo lưu lượng dòng chảy sao cho nước lưu lại ở đây được 12-18h Thổi khí từ trạm khí nén 14 với mức độ 20-30m3/m3 nước Trong bể hiếu khí (6), dành một ngăn (7) để hoạt hóa bùn, chiếm khoảng 30% thể tích Bùn hồi lưu được đưa vào đây hòa với nước và các nguồn N và P bổ sung, thổi khí trong thời gian làm việc là 3-3,5 g/l

Nước sau khi được oxi hóa ở bể hiếu khí được chảy vào bể lắng bổ sung (8)

và lưu lại ở đây là 2-2,5h Cặn bùn ở bể lắng bổ sung (8) được giếng chứa (12) và được bơm (13) đưa trở lại bổ sung cho giếng (4) và ngăn tái sinh bùn hoạt tính (7)

Nước sau lắng (8) được tập trung vào giếng (9) rồi qua lọc (10) và clo hóa ở (11) (5g/m3) Nước ra có các chỉ tiêu pH=7,8-8,1; các chất khoáng 350 mg/l; N-tổng 14-28mg/l; N-NH3 0-2,8mg/l; nitrat 8-22mg/l; axit bay hơi-0; BOD20 15-20mg/l

Màu nước vàng nhạt nếu pha loãng với tỉ lệ 1/20-1/25 sẽ mất màu Trường hợp nước qua xử lý một lần không đạt yêu cầu để đưa ra sông hồ thì từ giếng (9)

có thể cho trở lại bể (6) xử lí lần thứ 2 và điều chỉnh quá trình thổi khí sao cho các vi sinh vật nitrat hoạt động để khử nitrat thành N2 ở điều kiện thiếu khí trong một thời gian ngắn

(nước thải với hàm lượng nồng độ cao các chất hữu cơ)

Quy trình này gồm 2 giai đoạn:

• Thủy phân hidratcacbon, protein, chất béo có trong nước thải

• Biến đổi các sản phẩm thủy phân của các hợp chất hữu cơ thành khí cacbonic và metan, đồng thời tạo thành các muối khoáng và các hợp chất humic còn lại trong bùn

Sự phân hủy kị khí các chất hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh vật, tạo thành axit

và metan Các hidratcacbon và một phần chất béo bị phân hủy, tạo thành hỗn hợp các axit béo phân tử thấp, các axit hữu cơ như axit acetic, butyric, propionic, pH môi trường giảm tới 5 hoặc thấp hơn Các axit hữu cơ và các hợp chất nito hòa tan lại bị phân hủy tiếp thành các hợp chất amon, amin, muối cacbonat và một lượng nhỏ các khí CO2, N2, CH4, và H2 Kết quả độ axit hoạt động của nước thải được dần dần nâng cao Để giữ được mức độ cần thiết của giai đoạn người ta cần phải đưa hỗn hợp các chủng vi sinh vật xác định vào các bể kị khí

Ở giai đoạn đầu, lên men có tính axit, các vi khuẩn phân hủy các hợp chất hidratcacbon, protein, lipit là chủ yếu; giai đoạn sau- lên men metan với các vi khuẩn tạo thành metan

Phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong nước thải ở khoảng nhiệt độ ôn hòa

29-400C và ở nhiệt độ cao 50-570C

Riêng với bã thải rượu-rỉ đường có nồng độ các chất hữu cơ cao, nên chọn quy trình công nghệ xử lí gồm ba công đoạn:

• Xử lí kị khí

• Xử lí hiếu khí có k

• Xử lí bằng ao h

công nghệ mới ALFA

Nước thải từ quá tr

bơm chìm bơm lên b

hòa trên đường ống b

Tại bể lắng I, n

kết polymer bền v

dung dịch phèn nhôm và PAC

COD và chất rắn l

hiện chức năng trợ

Nước thải từ bể

khí

Bể sinh học hiế

vào các vi sinh vật

có trong nước thải L

phiên

Từ bể sinh học hi

nhằm tách màng vi sinh ra kh

vào máng tràn và đư

Tại bể khử trùng n

thực hiện phản ứng oxy hóa b

môi trường

• Nước thải sau x

năng về quản lý môi tr

thống

• Vận hành đơn gi

u khí có kết hợp với kĩ thuật bùn than ho

ng ao hồ sinh học hoặc bằng các phươ

T VÀI HÌNH ẢNH VỀ CÔNG NGH

ệ thống xử lí nước thải ngành chế

ới ALFA : ảnh công nghệ:

Quy trình xử lý:

ừ quá trình sản xuất được thu gom về

m lên bể lắng I qua ống trung tâm Tr

ng ống bằng dung dịch kiềm NaOH

ng I, nước thải được châm dung dịch Chlorine phá h

ền và các chất hữu cơ có trong nước th

èn nhôm và PAC để thực hiện phản ứ

ắn lơ lửng Dung dịch polymer được châm v

ng trợ keo tụ, tạo bông cặn dễ kết tủa

ừ bể lắng I tiếp tục theo máng thu ch

ọc hiếu khí là công trình xử lý sinh họ

ật để oxy hóa sinh học các chất ô nhi

c thải Lượng Oxy được cấp qua hệ thố

ọc hiếu khí, nước thải chảy tràn đế àng vi sinh ra khỏi nước thải, làm trong n vào máng tràn và đưa vể bể khử trùng

ùng nước thải được châm dung dịch chlorine l ứng oxy hóa bước 2, nước thải đượ

Thông số kỹ thuật:

ải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường Vi

n lý môi trường sẽ lấy mẫu, nghiệm thu v đơn giản, tiết kiệm năng lượng

t bùn than hoạt tính

ng các phương pháp lí-hóa

CÔNG NGHỆ THỰC TẾ:

ế biến cồn rượu (Công ty

c thu gom về bể điều hòa Nước thải được

ng trung tâm Trước đó, nước thải được trung

ịch Chlorine phá hủy các mạch liên

ớc thải, sau đó được trộn với

ản ứng keo tụ, nhằm giảm nồng độ

ợc châm vào bể lắng I để thực

ủa

c theo máng thu chảy tràn về bể sinh học hiếu

lý sinh học trong điều kiện nhân tạo nhờ

ất ô nhiễm hửu cơ và dinh dưỡng

ệ thống thổi khí vận hành luân

ến bể lắng II qua ống trung tâm

àm trong nước Nước trong được thu

c châm dung dịch chlorine lần 2 để tiếp tục

ợc làm sạch trước khi thải ra

ờng Việt Nam Cơ quan chức

ệm thu và cấp phép sử dụng cho hệ

ên

ờ

• Chi phí xử lý nước thải hợp lý

MÁY SẢN XUẤT CỒN RƯỢU:

nguyên liệu là tinh bột) Theo viện Chăn nuôi Việt Nam – Bộ NN&PTNT

Bã rượu khô (distillers dried grains with solubles - DDGS) là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất etanol công nghiệp tại các nhà máy sản xuất etanol DDGS chứa một lượng lớn protein thô, amino axit, photpho và các dưỡng chất cần thiết khác cho gia cầm Do vậy mà DDGS đã được sử dụng như một thành phần trong khẩu phần ăn của gia cầm trong nhiều năm Nó là một nguồn cung cấp các “yếu tố tăng trưởng không xác định” có tác dụng tích cực đến sự tăng trưởng của vật nuôi

đường)

Về thành phần, bã rượu từ rỉ đường là môi trường có giá trị hoàn thiện để nuôi cấy nấm men làm thứ ăn gia súc Nấm men thức ăn gia súc giàu vitamin các nhóm B và tiền vitamin D2.Nấm men cũng chứa một loạt những nguyên tố vi lượng quan trọng cho sự sống như: K, Fe, Mg, Na, Co, Mn…và có giá trị sinh học cao

Nhà máy chưng cất Scotland thu điện năng từ bã rượu Ảnh cnn.com

http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Scotland-oto-va-may-bay-chay-bang-ruou-whisky/1735106021/192/

VI KẾT LUẬN:

1 Thực trạng chung:

Một chân lí là, các nhà máy sản xuất muốn có lợi nhuận cao thì phải tính toán sao cho chi phí bỏ ra là thấp nhất Trong khi đó, hệ thống xử lí nước thải vừa tốn nhiều chi phí đầu tư mà đối với nhà máy lại không đưa đến giá trị kinh tế

Do đó, hầu hết các nhà máy đều muốn lách luật và bỏ qua công đoạn này Hậu quả của việc làm vô ý thức này là môi trường phải hứng chịu đủ mọi loại nước thải

Hình ảnh: Nước thải xả thẳng ra môi trường.

2 Xét ví dụ cụ thể để thấy rõ hơn :

Nhà máy Rượu Sakê đóng trên địa bàn phường Thủy Xuân, TP.Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế đi vào hoạt động từ năm 1998 Chỉ 3 năm sau khi hoạt động, nhà máy liên tục xả thải trực tiếp ra môi trường khiến nguồn nước bị ô nhiễm, nhiều giếng nước ăn quanh khu vực của dân phải bỏ đi, mùi hôi thối bốc lên nồng nặc

từ những mương nước thải lộ thiên…

Đường mương từ nhà máy chảy suốt 2km qua khu vực hàng trăm hộ dân thuộc

tổ 12,13 khu vực 3 xã Thủy Xuân, ra đến gần cầu Từ Hiếu của TP Huế Mỗi ngày nhà máy đổ ra đây 20m3nước thải và 5m3 bã hèm chưa được xử lý đến nơi đến chốn, nên từ mương nước này mùi hôi thối bốc lên nồng nặc từ nước thải