Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia

Mụctiêucủađềtài:thiếtkế1 hệthốngxửlýnướcthảinhàmáy sản xuấtbia. Nộidungcủa đề tài: + Nghiên cứu đặc điểm của nước thải nhà máy bia;cơ sở lý thuyết của các biện pháp xử lý nước thải. + Tìm hiểu các phương án xử lýnước thải nhà máy sản xuất bia. Phântích,lựachọnphươngáncôngnghệkhảthixửlýnướcthảinhà máy bia. + Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có lưu lượng thải 1500 m3 ngày đêm.

DANH SÁCH NHÓM 6 STT Họ và tên Mã SV Ghi chú 1 Nguyễn Thanh Tùng 563983 Nhóm trưởng 2 Nguyễn Mạnh Tú 563784 3 Nguyễn Quốc Việt 563786 4 Trần Thị Trang 563782 5 Nguyễn Quang Vinh 563889 6 Lê Thị Linh Trang 563671 7 Nguyễn Thị Tương 563676 8 Nguyễn Thị Thúy 563664 9 Nguyễn Thị Thúy 564079 10 Nguyễn Thị Thủy 564077 11 Nguyễn Thị Thu Trang 563780 12 Trần Thị Thúy Trinh 563673 13 Nguyễn Thanh Tiến 553424 14 Vũ Thị Yến 563891 15 Thân Thị Tuyền 573496 16 Phan Thị Thúy 551271 Phần I. Phần mở đầu 1 1.1. Đặt vấn đề Bia là một trong những đồ uống lâu đời nhất thế giới. Lịch sử bia có niên đại đến 6000 năm TCN. Cho đến ngày nay, nhu cầu bia trên thế giới cũng như ở Việt Nam rất lớn, vì bia là một loại thức uống mát, bổ, có độ cồn thấp, có độ mịn xốp, có hương vị đặc trưng… Đặc biệt, CO 2 bão hòa trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống. Nhớ những ưu điểm kể trên mà bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới và sản lượng ngày càng tăng. Ngành bia Việt Nam có lịch sử và truyền thống trên 100 năm với hai nhà máy bia đầu tiên của Pháp xây dựng ở phía Bắc và phía Nam từ những năm 1890. Đến nay, ngành bia đã phát triển thành một ngành kinh tế mạnh của đất nước với hơn 400 nhà máy bia và 30 thương hiệu bia quốc tế, đóng góp tích cực cho ngân sách nhà nước, giải quyết việc làm cho một lượng lớn người lao động . Theo báo cáo của Bộ Công Thương, Việt Nam nằm trong danh sách 25 nước uống bia nhiều nhất thế giới, đứng thứ 3 châu Á và dẫn đầu khu vực Đông Nam Á với 3 tỉ lít trong năm ngoái và dự kiến 4,2-4,5 tỉ lít trong năm tới. Tiêu thụ bia tại Việt Nam tăng trung bình 12% giai đoạn 2006-2010, tăng 13% giai đoạn 2011-2015. Năm 2013, Việt Nam tiêu thụ 3 tỉ lít bia, tương đương khoảng 3 tỉ USD. Trung bình, mỗi người Việt tiêu thụ khoảng 32 lít bia/năm. Sản lượng bia tiêu thụ trong nước tăng đều hằng năm, từ 1,29 tỉ lít năm 2003 tăng lên 2,8 tỉ lít năm 2012 và 3 tỉ lít năm 2013. Dự báo, khả năng sản lượng bia Việt Nam có thể đạt 4,2-4,5 tỉ lít vào năm 2015. Tuy nhiên, sự tăng trưởng của ngành sản xuất bia lại kéo theo các vấn đề về môi trường bởi các loại chất thải sản xuất, đặc biệt là nước thải có độ ô nhiễm cao. Nước thải của nhà máy sản xuất bia thải ra thường có đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất cao, nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thủy vực tiếp nhận thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân hủy của các chất hữu cơ diễn ra rất nhanh. Thêm vào đó là các hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất như: CaCO 3 , CaSO 4 , 2 H 3 PO 4 , NaOH, Na 2 CO 3 … Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước có khả năng đe dọa nghiêm trọng đến thủy vực đón nhận nếu không được xử lý. Xuất phát từ các vấn đề nêu trên, nhóm 6 lựa chọn đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia” để thực hiện tiểu luận môn học Công nghệ xử lý nước thải nhằm tìm hiểu về các công nghệ hiện nay đang được sử dụng và đi đến xây dựng một phương án cho hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sản xuất bia. 1.2. Mục tiêu và nội dung thực hiện - Mục tiêu của đề tài: thiết kế 1 hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia Nội dung của đề tài: + Nghiên cứu đặc điểm của nước thải nhà máy bia; cơ sở lý thuyết của các biện pháp xử lý nước thải. + Tìm hiểu các phương án xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia. Phân tích, lựa chọn phương án công nghệ khả thi xử lý nước thải nhà máy bia. + Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia có lưu lượng thải 1500 m3/ ngày đêm. Phần II. Tổng quan về nước thải của nhà máy bia 2.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải của nhà máy bia * Sơ đồ dòng thải: 3 4 - Đặc điểm của nước thải phát sinh từ các công đoạn chính của quy trình sản xuất như sau: *Nấu - đường hóa: Nước thải của các công đoạn này giàu các chất hydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, các cục vón,…cùng với xác hoa, một ít tanin, các chất đắng, chất màu. *Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nước thải của công đoạn này rất giàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn. *Giai đoạn thành phẩm: Lọc, bão hòa CO 2 , chiết bock, đóng chai, hấp chai. Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ra ngoài,… - Nước thải từ quy trình sản xuất bao gồm: + Nước lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đường. Để bã trên sàn lưới, nước sẽ tách ra khỏi bã. + Nước rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác. + Nước rửa chai và két chứa. + Nước rửa sàn, phòng lên men, phòng tàng trữ. + Nước thải từ nồi hơi + Nước thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng clorit cao (tới 500 mg/l), cacbonat thấp. + Nước vệ sinh sinh hoạt. 2.2. Đặc tính nước thải của nhà máy bia 5 Vấn đề môi trường lớn nhất trong nhà máy bia là lượng nước thải rất lớn chứa nhiều chất hữu cơ (tinh bột, xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho, nitơ ), pH cao, nhiệt độ cao. Thành phần nước thải nhà máy bia vượt rất nhiều lần mức cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam, cần phải qua xử lý. Lượng nước thải phụ thuộc vào lượng nước sử dụng trong sản xuất. Chỉ có một lượng nước ở trong bia, nước bay hơi, nước trong bã hèm, bã bia không đi vào hệ thống nước thải. Lưu lượng và đặc tính dòng nước thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến đổi theo quy mô, sản lượng và mùa sản xuất. Tại Việt Nam, để sản xuất 1.000 lít bia, sẽ thải ra khoảng 2 kg chất rắn lơ lửng, 10 kg BOD 5 , pH dao động trong khoảng 5,8 - 8. Cá biệt, tại một số địa phương, hàm lượng chất ô nhiễm ở mức cao: BOD 5 1700- 2700mg/l; COD 3500-4000mg/l, SS 250-350mg/l, PO4 3- 20-40mg/l, N-NH 3 12- 15mg/l. Ngoài ra, trong bã bia còn chứa một lượng lớn chất hữu cơ, khi lẫn vào nước thải sẽ gây ra ô nhiễm ở mức độ cao. Tóm tắt đặc trưng nước thải của công nghiệp sản xuất bia: 6 (Nguồn: Trung tâm sản xuất sạch hơn, Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn trong ngành sản xuất bia, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường, Trường ĐHBK Hà Nội) 2.3. Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia đang được áp dụng 2.3.1. Mô hình xử lý theo 2 bậc: UASB + Aerotank *Quy trình công nghệ: 7 *Thuyết minh: Nước thải từ các công đoạn sản xuất của nhà máy theo mương dẫn tự chảy về hệ thống xử lý tập trung. Nước thải bắt đầu chảy qua song chắn rác để loại bỏ các chất thải rắn có kích thước lớn. Sau đó nước thải sẽ tự chảy vào hố thu và được bơm lên bể điều hòa. Tại bể điều hòa được bổ sung hóa chất nhằm điều chỉnh pH tạo điều kiện cho các công trình phía sau (bể UASB) hoạt động hiệu quả. Ngoài ra, trong bể còn bố trí hệ thống phân phối khí để đảm bảo hòa tan và điều hòa nồng độ các chất bẩn trong toàn bộ thể tích bể và ngăn cản quá trình lắng cặn trong bể. Nước thải từ bể điều hòa được chảy sang bể lắng lần 1. Tại đây quá trình lắng sẽ diễn ra, những chất có trọng lượng lớn sẽ lắng xuống đáy bể. Nước thải sau khi lắng 8 sẽ qua máng thu và chảy vào bể UASB, bùn lắng được thu gom và đưa sang bể chứa bùn. Trong bể UASB nước thải được phân phối đều trên diện tích đáy bể bởi hệ thống phân phối có đục lỗ. Dưới tác dụng của vi sinh vật kị khí, các chất hữu cơ hòa tan trong nước được phân hủy và chuyển hóa thành khí. Các hạt bùn cặn bám vào các bọt khí được sinh ra nổi lên bề mặt va phải tấm chắn và bị vỡ ra, khí thoát lên trên được thu vào hệ thống thu khí, cặn rơi xuống dưới đáy và tuần hoàn lại vùng phản ứng kị khí. Phần bùn dư sẽ được đưa sang bể chứa bùn. Nước trong ra khỏi bể UASB có hàm lượng chất hữu cơ tương đối thấp được chảy tràn qua bể Aeroten thông qua máng thu nước. Tại bể Aeroten, nước thải được trộn đều với bùn hoạt tính bằng hệ thống phân phối khí được lắp đặt dưới đáy bể. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong bể được thực hiện nhờ các vi sinh vật hiếu khí tạo thành CO 2 , nước và một phần tổng hợp thành tế bào vi sinh vật mới. Kết quả là nước thải được làm sạch. Hổn hợp bùn, nước trong bể Aeroten được dẫn sang bể lắng bậc II theo nguyên tắc tự chảy. Ở bể lắng bậc II sẽ thực hiện quá trình lắng các bông bùn hoạt tính và các chất rắn lơ lửng trong nước. Bùn hoạt tính được bơm sang bể chứa bùn để bơm tuần hoàn lại cho bể Aeroten, phần còn lại sẽ chuyển qua bể nén bùn. Bùn tạo ra từ bể lắng I, bể UASB sẽ được bơm về bể chứa bùn, sau đó bơm lên bể nén bùn. Bùn sau khi nén được đưa sang máy ép bùn nhằm giảm bớt độ ẩm và thể tích bùn, sau đó tiến hành thu gom để chôn lấp hoặc làm phân bón. Nước sinh ra từ bể nén bùn sẽ được dẫn về hố gom để được tiếp tục làm sạch. Nước trong ra khỏi bể lắng bậc II sẽ qua bể khử trùng nhằm tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh. Nước đạt tiêu chuẩn thải sẽ được đổ vào cống thoát nước chung của khu vực. 9 * Phân tích ưu, nhược điểm: - Ưu điểm: + Hiệu quả xử lý cao, thích hợp với đặc tính của nước thải nhà máy bia, nước sau xử lý có thể trực tiếp thải ra môi trường. + Do kết hợp cả hai phương pháp yếm khí và hiếu khí nên giảm được kích thước bể Aeroten; giảm được chi phí cho việc cấp khí. + Lượng bùn tạo ra ít, thu được khí biogas có giá trị kinh tế. + Hệ thống vận hành tự động, điều hành đơn giản nên không tốn nhiều nhân lực để hệ thống hoạt động. - Nhược điểm: + Hệ thống hoạt động liên tục nên khi xảy ra sự cố rất khó khắc phục, ảnh hưởng đến quá trình xử lý. + Thời gian xử lý lâu. + Cần có thời gian thích nghi trong các bể xử lý sinh học. 2.3.2. Mô hình MBBR * Quy trình công nghệ: 10 [...]... loại nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm, tải trọng COD, BOD, SS cao vượt nhiều lần tiêu chuẩn thải do nhà nước quy định Nước thải từ nhà máy sản xuất bia nếu không xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm môi trường do đó cần phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải sao cho nước thải sau khi ra khỏi hệ thống đạt tiêu chuẩn; không làm ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của môi trường xung quanh Nước thải nhà máy bia. .. gian + Phải xử lý rác thứ cấp 3.2.2 Hố thu gom Thu gom nước thải từ các dây chuyền sản xuất và nước thải sinh hoạt của nhà máy Giúp cho hệ thống xử lý nước hoạt động ổn định và hiệu quả 3.2.3 Bể điều hòa Do lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải của nhà máy bia tùy thuộc vào dây chuyền sản xuất nên thường dao động nhiều trong một ngày đêm Để ổn định chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước đầu vào... dụng tối thiểu + Công trình thiết kế dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử lý - Nhược điểm: + Nhân viên vận hành cần được đào tạo về chuyên môn + Chất lượng nước thải sau xử lý có thể bị ảnh hưởng nếu một trong những công trình đơn vị trong trạm không được vận hành đúng các yêu cầu kỹ thuật Phần III Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia 3.1 Lựa chọn quy trình công nghệ Một cách tổng quát, thì... nghệ xử lý đòi hỏi hệ thống phải có bể phân huỷ chất hữu cơ Bể UASB và bể Aerotank có khả năng phân huỷ chất hữu cơ với hiệu suất cao và xử lý được đến tiêu chuẩn cho phép nên được quan tâm đến trước tiên trong hệ thống xử lý đã chọn Ngoài ra, khi hệ thống đi vào hoạt động cần chú ý một số điểm sau: - Hệ thống xử lý nước thải cần có cán bộ kĩ thuật vận hành - Yêu cầu công nhân không được xả rác vào hệ. .. minh: Nước thải từ các công đoạn sản xuất của nhà máy theo mương dẫn tự chảy về hệ thống xử lý tập trung Nước thải đi vào hầm tiếp nhận Song chắn rác thường làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn sẽ giữ lại các tạp chất vật thô như giẻ, rác, bao nilon, và các vật thải khác để bảo vệ các thiết bị xử lý như bơm, đường ống, mương dẫn… Trong hầm tiếp nhận có bể gom là nơi tiếp nhận nguồn nước thải. .. công trình xử lý nước thải tiếp theo.Trước khi đi ra khỏi hầm tiếp nhận, nước thải được lọc bằng lưới lọc: để giữ lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ 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 khỏi bề mặt lưới bằng hệ thống cào Nước thải đi... xử lý nước thải nhà máy bia đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam Hai phương án đều có những ưu điểm rõ rệt Tuy nhiên, công nghệ MBBR cần có kiến thức chuyên môn và độ chính xác cao nên trong khuôn khổ bài tiểu luận của môn học, nhóm 6 lựa chọn phương án thiết kế hệ thống xử lý theo mô hình 2 bậc: UASB và Aerotank Để phù hợp với nội dung môn học, nhóm 6 giới hạn lại quy trình công nghệ như sau: Nước. .. tính chất nước thải cần xử lý cụ thể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân hủy sinh học của nước thải, tính đệm, hàm lượng chất dinh dưỡng, hàm lượng cặn lơ lửng, các hợp chất độc, nhiệt độ nước thải … - Khi COD nhỏ hơn 100 mg/l, xử lý nước thải bằng UASB không thích hợp Khi COD lớn hơn 50.000 mg/l, cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước đầu ra - UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng... trong nước, và khử trùng nước thải Nước sau khi qua bể nano dạng khô đạt yêu cầu xả thải theo quy định hiện hành của pháp luật Lượng nước này, một phần được sử dụng để làm mát máy móc trong nhà máy; một phần được đưa tới nguồn tiếp nhận qua mương thoát nước * Phân tích ưu, nhược điểm: - Ưu điểm: + Công nghệ phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn nước thải + Nồng độ các chất ô nhiễm sau quy trình xử lý. .. dài máng thu nước L = π Dmáng = 3,14 = 27,63 (m) Bảng Các thông số thiết kế bể lắng STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều cao bể m 5,3 2 Đường kính bể m 11 3 Chiều cao ống trung tâm m 2,1 4 Đường kính ống trung tâm m 2,75 5 Đường kính máng thu nước m 8,8 6 Chiều dài máng thu nước m 27,63 7 Thời gian lưu nước h 2,85 8 Thời gian lưu bùn h 2,56 35 Phần IV Kết luận: Nước thải nhà máy bia là một