Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia

1 LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, nền kinh tế của đất nước đã gặt hái được nhiều thành tựu đáng khích lệ. Tuy nhiên, chúng ta đang phải đối mặt với các thách thức về vấn đề môi trường ngày càng nghiêm trọng. Đặc biệt, chúng ta đã gia nhập WTO (11/1/2007) thì vấn đề môi trường càng vô cùng quan trọng; nó có thể quyết định đến thành công hay thất bại của một đất nước phát triển. Đảng và nhà nước ta đã chú trọng một số ngành công nghiệp chính, trong đó có ngành công nghiệp thực phẩm. Một trong những ngành công nghiệp thực phẩm là công nghiệp sản xuất bia. 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. Song hành với sự phát triển trên, hàng ngày các nhà máy sản xuất bia đã thải ra một lượng lớn các loại chất thải, đặc biệt là nước thải với hàm lượng ô nhiễm rất cao. Nếu không giải quyết tốt việc xử lý nước thải của nhà máy sẽ làm giảm đi tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường, đồng thời gây ô nhiễm đến nguồn nước và môi trường xung quanh, làm ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của con người và gây nhiều tác hại đến xã hội không thể lường hết được. Trên đây là lý do em chọn đề tài “Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia” để hoàn thành bài tập tham quan của mình. Do thời gian có hạn nên bài làm của em còn nhiều thiếu xót mong các thầy cô góp ý. Để bài làm của em được hoàn thiện hơn. 2 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ BIA 1.1. Giới thiệu sơ lược về ngành sản xuất bia - Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dưỡng. Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi sau một ngày làm việc mệt nhọc. Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ bia của con người ngày càng tăng. - Công nghiệp Bia được xếp vào các ngành “công nghiệp nông nghiệp” bởi nó tác động lên các sản phẩm của nông nghiệp. - Thực tế, ngành công nghiệp bia ở nước ta và cả trên thế giới ngày càng phát triển mạnh và có những bước tiến đáng kể về số lượng và chất lượng. Thành công của ngành bia không những đóng góp một tỷ trọng không nhỏ vào ngân sách nhà nước mà còn góp phần tạo công ăn việc làm cho hàng vạn lao động.  Nguyên liệu chính để sản xuất bia + Malt đại mạch: nhập của các nước Đông Âu, Bỉ, Đan Mạch, Pháp Malt đại mạch chứa hàm lượng tinh bột lớn. Hạt lúa mạch được xử lý bằng cách ngâm hạt vào trong nước, để cho chúng nảy mầm đến một giai đoạn nhất định và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy nhằm thu hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa (malt) với mục đích sản xuất bia. + Hoa houblon các loại: nhập của cộng hòa liên bang Đức Hoa houblon: là một loại hoa dùng cho sản xuất bia với tác dụng tạo cho bia có vị đắng và mùi thơm đặc trưng. Ngoài ra, hoa houblon còn có tính sát trùng đối với các vi sinh vật, đồng thời tạo bọt và giữ bọt cho bia tốt hơn. + Nước Thành phần chính của bia là nước (80 – 90%) nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có ảnh hưởng rất quan trọng đến các đặc trưng của bia. Do đó, để đảm bảo sự ổn định về chất lượng và mùi vị của các sản phẩm, nước cần được xử lý trước khi tham gia vào quá trình sản xuất bia nhằm đạt được chỉ tiêu chất lượng nhất định. Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia: là loại nước mềm, trong, không mùi vị và đạt các chỉ tiêu sau: Bảng 1.1. Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia. Thành phần Đơn vị Hàm lượng 3 Độ pH 6,5 – 7 Độ cứng 0 H 5 – 12 Muối cacbonat mg/l 50 Muối Mg 2+ mg/l 100 Muối clorua mg/l 75 – 150 CaSO 4 mg/l 150 – 200 NH 3 và muối NO 2 mg/l Không có Fe 2+ mg/l < 0,3 Vi sinh vật Tế bào/ ml < 100 + Nấm men: Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trường dinh dưỡng chứa đường, nitơ, photpho, và các chất hữu cơ, vô cơ khác. Chúng là vi sinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong cả hai môi trường hiếu khí và yếm khí. Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men bia chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm. Quá trình chuyển hóa này gắn liền với sự tham gia của hệ enzym trong tế bào nấm men. Do đó, việc nuôi cấy nấm men để thu được một hệ enzym có hoạt lực cao là một khâu hết sức quan trọng. Hai chủng nấm men thường được sử dụng trong sản xuất bia là nấm men nổi Sacharomyces cerevisiae và nấm men chìm Sacharomyces carlsbergensis. + Gạo: mua tại các vùng trong nước Ở Việt Nam, gạo tẻ thường được dùng làm nguyên liệu thay thế kèm theo malt để hạ giá thành sản phẩm. Tỷ lệ gạo khoảng 20 – 30%. Gạo tẻ là nguồn nguyên liệu dễ kiếm, không cần nhập ngoại. 1.2. Quy trình công nghệ sản xuất bia Gạo Xay, nghiền Malt Nấu – đường hóa 4 Xay, nghiền Lọc dịch đường Hồ hóa Nấu hoa Tách bã Làm lạnh nhanh Lên men chính, phụ Lọc bia Bão hòa CO 2 Chiết chai, lon Đóng nắp Thanh trùng Nước mềm Nước cấp để rửa Hơi nước Phụ gia Hoa houblon Hơi nước Nước lạnh 1 o C và Glycol Bã malt Bã hoa houblon Sục khí Bã men Phục hồi men Men giống Bột trợ lọc 5 Bã lọc Nén CO 2 Chai vỡ Rửa chai Chai lon Hơi Xút Nắp hỏng Hơi nước Nước thải Kiểm tra, dán nhãn, đóng thùng xếp keg, nhập kho Sản phẩm Thùng carton hỏng Nhãn hỏng Nhãn Hồ Thùng carton Nước thải Tiếng ồn Bụi Hình 1.1. Quy trình công nghệ sản xuất bia • Thuyết minh sơ đồ công nghệ - Nguyên liệu được kiểm tra chất lượng, số lượng và đưa vào nhập kho. Theo công thức phối liệu sẽ chuyển sang xay, nghiền nhỏ, tạo điều kiện cho các công đoạn sau được 6 thực hiện dễ dàng và triệt để. - Bột gạo sau khi được xay nhỏ sẽ hòa trộn với nước và đem gia nhiệt nấu chín. Tiếp theo cho bột malt vào gia nhiệt, thực hiện đường hóa. Trong môi trường giàu nước, các hợp chất sẽ được thủy phân dưới sự xúc tác của enzym. - Lọc bỏ bã, thu hồi dịch đường. Lọc dịch đường để thu nước nha trong và loại bỏ bã. - Cho hoa vào dịch đường đun sôi; dưới tác dụng của nhiệt, các chất không hòa tan của hoa được hòa tan chuyển hóa vào dịch đường tạo hương vị đặc trưng. - Quá trình Houblon hóa nhằm tạo một số yếu tố quan trọng cho bia như trích ly chất đắng, tinh dầu thơm… biến đổi thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa – đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này. - Dịch đường sau houblon hóa được tách cặn, chuyển dịch và men vào Tank lên men thực hiện quá trình lên men chuyển đường thành rượu. Quá trình lên men được thực hiện ở nhiệt độ thấp tạo điều kiện cho men hoạt động. Vì vậy, cần phải có giai đoạn làm lạnh nhanh dịch đường trước khi thực hiện lên men. - Lên men là giai đoạn quan trọng nhất trong sản xuất bia, quyết định để chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác dụng của men. C 6 H 12 0 6 > 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 - Q R - Lọc bia nhằm loại bỏ các chất không tan như nấm men, protein, houblon làm cho bia trong hơn. Tiếp theo bia được bão hòa CO 2 và đưa đi chiết chai, bock, lon… - Tiếp theo công đoạn chiết bia vào chai, lon…là công đoạn thanh trùng. - Sau khi thanh trùng, bia hơi được chiết két để vận chuyển đến các cơ sở tiêu thụ ngay trong ngày, còn bia chai sẽ được chuyển đến khâu dán nhãn, nhập kho chờ xuất xưởng. 1.3. Đặc tính nước thải của ngành sản xuất bia - Công nghiệp sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòi hỏi tiêu tốn một lượng nước lớn cho mục đích sản xuất và vì thế sẽ thải ra môi trường một lượng nước thải lớn. Trung bình lượng nước thải ở nhiều nhà máy bia lớn gấp 10 đến 20 lần lượng bia sản phẩm. - Từ quy trình công nghệ sản xuất bia ta thấy hầu hết mọi công đoạn đều phát sinh ra nước thải.Trong công nghệ sản xuất bia nước thải 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. + Nước thải từ bộ phận nấu – đường hóa, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, sàn nhà,…nên chứa bã malt, tinh bột, bã hoa, các chất hữu cơ,… + Nước thải từ hầm men là nước vệ sinh các thiết bị lên men, thùng chứa, đường ống, sàn nhà, xưởng,…có chứa bã men và chất hữu cơ. + Nước thải rửa chai, đây cũng là một trong những dòng thải có chất ô nhiễm lớn trong công nghệ sản xuất bia, dòng thải của quá trình rửa chai có độ pH cao và làm cho dòng thải chung có giá trị pH kiềm tính. 7 + 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 trang ra ngoài,… Ngoài ra nước thải từ quy trình sản xuất còn có: + 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 vệ sinh sinh hoạt + Nước thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng clorit cao (tới 500 mg/l), cacbonat thấp. - Trong sản xuất bia công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác, sự khác nhau có thể là lên men nổi hay lên men chìm. Nhưng sự khác nhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon,máy móc thiết bị, sàn nhà,…Điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của nhà máy bia rất khác nhau. - Lưu lượng dòng thải và đặc tính dòng thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến đổi theo chu kì và mùa sản xuất . 8 Bảng 1.2. Đặc tính nước thải của các nhà máy bia ở địa bàn miền trung Thông số Đơn vị tính Nhà máy bia Dung Quất Công ty CP bia Sài Gòn-Miền Trung pH - 7,8 8,5-11 SS mg/l 280 400-800 BOD 5 mg/l 1160 1300-1700 COD mg/l 1720 2000-3000 Tổng Photpho mg/l 4,2 8 Tổng Nitơ mg/l 64 100 (Nguồn: nhà máy bia Dung Quất, công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền trung, năm 2010) Qua bảng trên có thể thấy hàm lượng các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải các cơ sở sản xuất bia đều cao, vượt tiêu chuẩn cho phép vài lần. Do đó chúng ta phải tiến hành xử lý nguồn nước thải này trước khi thải ra môi trường nếu không xử lý mà thải ra môi trường sẽ để lại hậu quả nghiêm trọng cho con người, động vật, và hệ sinh thái trên trái đất này. 9 CHƯƠNG II. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 2.1. Phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia của công ty Cổ Phần Đường Quảng Ngãi Nước thải nhà máy Bể thu gom Bể điều hòa Bể trung hòa Bể UASB Bể lắng Bể lọc hiếu khí Bể khử trùng Hồ sinh thái Sông trà khúc Nước sau khi xử lý đạt loại C theo TCVN 5945-2005 Cánh khuấy Dung dịch HCl 36% Hệ thống đốt khí Bể chứa bùn 10 Hình 2.1. Hệ thống xử lý nước thải tập trung của nhà máy bia • Thuyết minh về hệ thống xử lý nước thải tập trung Qui hoạch và xử lý sơ bộ nước thải tại các đơn vị: Nước thải ô nhiễm tại các đơn vị được phân loại, xử lý sơ bộ để tách các chất rắn lơ lửng có khả năng gây tắt đường ống và bơm chuyển, tập trung về bể thu. Từ đây, bơm đến bể chứa tập trung của công ty. • Thu gom nước thải và xử lý sơ bộ tại hệ thống tập trung của công ty: + Nước thải từ các nhà máy có chất ô nhiễm chính là hữu cơ (bánh kẹo, mạch nha, nước khoáng, bia, sữa) được bơm từ hệ thống thu gom và xử lý sơ bộ của nhà máy lên bể chứa tập trung của công ty. + Nước thải từ phân xưởng lò hơi do có chứa thêm nhiều tạp chất như tro nên phải bơm ra bể xử lý sơ bộ và lắng trước khi bơm vào bể chứa tập trung. • Xử lý trong hệ thống: + Khuấy trộn: nước thải từ các nhà máy bơm lên là một hỗn tạp rất nhiều thành phần. Để thuận tiện và ổn định đầu vào, phải thực hiện việc khuấy trộn đều các loại nước thải này thực hiện tại bể điều hòa. + Trung hòa: từ bể điều hòa nước thải tự chảy qua bể trung hòa. Tại đây dùng axit (HCl hoặc H 3 PO 4 ) để điều chỉnh nước thải ở pH = 6,8 – 7,5. + Phân hủy kỵ khí ở bể UASB: nước thải sau khi được điều chỉnh pH bằng dung dịch HCl hoặc H 3 PO 4 , được bơm chìm bơm lên bể UASB, nước được phân phối vào từ đáy bể thông qua hệ thống phân phối. Phân hủy kỵ khí thực hiện trong bể UASB. Đây là quá trình phân hủy rất phức tạp, trải qua nhiều giai đoạn, do một hỗn hợp nhiều loại vi khuẩn (chủ yếu là vi khuẩn kỵ khí đảm nhiệm). - Nguyên lý chung của quá trình có thể thể hiện qua sơ đồ sau: Chất hữu cơ đơn giản Acid béo bay hơi [...]... 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 So sánh giữa 2 công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia Dung Quất và quy trình 2.3 - công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia tiên tiến Nhà máy xử lý nước. .. Dung Quất Công nghệ tại nhà máy được thiết kế rất hiện đại, tuy nhiên so với quy trình tiên tiến hiện nay thì quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia còn có nhiều khuyết điểm Trong bài báo cáo thực tập tham quan, em đã nêu lên quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia Dung Quất và công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia tiên tiến hiện nay, nhằm so sánh hai công nghệ Từ đó, chúng ta có thể... hữu cơ trong nước thải (quá trình oxy hóa) 13 2.2 Phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia tiên tiến hiện nay Nước thải nhà máy Bể thu gom Bể điều hòa Bể UASB Bể anoxic Bể MBBR Bể lắng Bể trung gian Bể lọc áp lực Bể nano dạng khô Nước sau khi xử lý đạt loại C theo TCVN 5945-2005 Cấp khí Bể chứa bùn Máy ép bùn Xử lý định kỳ 14 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải nhà máy bia bằng công nghệ tiên tiến... chọn công nghệ nào để xử lý nước thải nhà máy bia nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình xử lý nước thải của PGS TS Hoàng Văn Nhuệ 2 Tài liệu quy trình sản xuất bia, quy trình xử lý nước thải tại nhà máy bia Dung Quất 1 thuộc công ty Cổ Phần Đường Quảng Ngãi 3 Http://saigonmientrungsabeco.com.vn/?id_pnewsv=410&lg=vn&start=0 4 Lương Đức Phẩm (2007), Công nghệ xử lý nước thải. .. nước thải nhà máy bia tiên tiến Nhà máy xử lý nước thải nhà máy bia sử dụng công nghệ hiếu khí aerotank Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia tân tiến sử dụng công nghệ hiếu khí MBBR • Ưu điểm của công nghệ MBBR so với công nghệ aerotank – Tất cả mọi thiết kế bể MBBR đều nhằm mục đích là hiệu quả xử lý, tiết kiệm năng lượng Với công nghệ sinh học xử lý nước thải, chúng ta... 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 + Bùn sau quá trình xử lý cần được thu gom và xử lý định kỳ 21 KẾT LUẬN Nước thải từ quy trình sản xuất bia là nước thải có đặc tính ô nhiễm hữu cơ rất cao, nước thải thường... nếu thải trực tiếp ra ngoài môi trường sẽ làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng Và nếu thải đổ ra khu thủy vực thì làm cho các loài thủy sản ở khu vực đó sẽ bị chết Sau chuyến thực tập tham quan tại nhà máy bia Dung Quất thuộc công ty Cổ Phần Đường Quảng Ngãi Em đã có dịp tiếp xúc và được tham quan quy trình công nghệ sản xuất cũng như quy trình xử lý nước thải nhà máy bia Dung Quất Công nghệ. .. nhiên xử lý ít hiệu quả do thiếu ôxy + Trong xử lý hiếu khí thì lượng bùn lớn nên cần hệ thống xử lý bùn, cần kết hợp lắng, lọc, khử trùng sau aeroten + Chất lượng nước đầu ra không cao, thường thì thải bỏ chứ không tái sử dụng nước thải + Nồng độ các chất ô nhiễm sau quy trình xử lý đạt quy chuẩn hiện hành + Diện tích đất sử dụng tối thiểu + Công trình thiết kế dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử. .. tục tự chảy qua bể phân hủy hiếu khí Quá trình xử lý hiếu khí thực hiện theo phương - pháp lọc hiếu khí bằng vật liệu ngập trong nước Mô tả công nghệ: có 04 bể hiếu khí nối liền nhau, cấu trúc thiết bị và vận hành công nghệ giống nhau, chỉ khác nhau về cao trình Bên trong bể có chứa hạt lọc, có hệ thống phân phối oxy, hệ thống ống nước vào, nước ra + Nước thải sẽ tuần tự chảy qua: bể 1 → bể 4 theo nguyên... định lưu lượng của nước thải ở trạm xử lý Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng… Tải trọng chất hữu cơ của bể 17 sinh học hiếu khí truyền thống thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m 3.ngày đêm Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải ở bể sinh học . Nhà máy xử lý nước thải nhà máy bia sử dụng công nghệ hiếu khí aerotank - Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia tân tiến sử dụng công nghệ hiếu khí MBBR • Ưu điểm của công nghệ MBBR so với công. nhà máy; một phần được đưa tới nguồn tiếp nhận qua mương thoát nước. 2.3. So sánh giữa 2 công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia Dung Quất và quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia tiên. này. 9 CHƯƠNG II. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 2.1. Phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia của công ty Cổ Phần Đường Quảng Ngãi Nước thải nhà máy Bể thu gom Bể điều hòa Bể trung