bao cáo thảo luận nước xử lý nước thải nhà máy bia, cồn

• Hiện nay nhiều mô hình xử lý nước thải sản xuất bia đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới cũng như trong nước, cụ thể là hệ thống xử lý bằng bể bùn hoạt tín

1 Nguyễn Việt Thu Trang

2 Nguyễn Lê Duy

3 Nguyễn Thu Hà

4 Lê Nguyễn Trung Hiền

5 Phan Thị Thanh Hiền

6 Trần Ngọc Hiển

7 Võ Thị Kim Hương

8 Đinh Thị Linh

9 Nguyễn Thị Phương 10.Nguyễn Thị Nương LT09BQ-NHÓM 4

GV: HỒ THỊ NGUYỆT THU

• Theo số liệu tổng hợp của Bộ Công nghiệp năm 2004 thì giá trị sản xuất công nghiệp của toàn ngành Bia - Rượu - Nước giải khát trên cả nước đã đạt 15.281,5 tỷ đồng, doanh thu đạt 17.950 tỷ đồng, đóng góp ngân sách Nhà nước khoảng trên 5.000 tỷ đồng, tạo việc

làm và thu nhập ổn định cho trên 20.000 lao động

Năm 2005 sản lượng bia sản xuất khoảng 1.500 triệu lít, sản lượng rượu sản xuất là 80 triệu lít.

• Tính đến hết năm 2004, toàn ngành có 329 cơ sở sản xuất bia với công suất thiết kế 1.737 triệu lít, 72 cơ sở sản xuất rượu (không kể các cơ sở do dân tự nấu) có công suất thiết kế 103 triệu lít.

**Sơ lược hiện trạng sản xuất bia tại Việt Nam**

• Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tại

• Trong số các nhà máy bia hiện đang hoạt động

có 19 nhà máy đạt sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít, 15 nhà máy bia có công suất lớn hơn 15 triệu lít, 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm

• Trong số các nhà máy bia hiện đang hoạt động có 19 nhà máy đạt sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít, 15 nhà máy bia có công suất lớn hơn 15 triệu lít,

268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm.

• Về trình độ công nghệ, thiết bị: Những nhà máy bia

có công suất trên 100 triệu lít tại Việt Nam đều có thiết bị hiện đại, tiên tiến, được nhập khẩu từ các

nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như Đức,

Mỹ, Ý Các nhà máy bia có công suất trên 20 triệu lít cho đến nay cũng đã được đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến vào sản xuất Các cơ sở còn lại với công suất thấp vẫn đang trong tình trạng thiết bị, công nghệ lạc hậu, yếu kém, không đạt yêu cầu vệ sinh an toàn

A QUY TRÌNH CNSX BIA

Nấu- đường hóa Hơi nước

Kiểm tra, dán nhãn, nhập kho

Chai, lon

Malt Gạo Chuẩn bị nguyên liệu

Nước mềm

Nước cấp để rửa sàn,

thiết bị

• Quá trình sx bia gồm các công đoạn sau

- Nấu- đường hóa: Nấu bột và trộn với bột malt, cho

thủy phân dịch bột thành đường, lọc bỏ các loại bột,

bã hoa houblon=>Nước thải công đoạn này giàu các chất hydrocacbon, xenlulose, hemi

xenlulose,pentose trong vỏ trấu các mảnh hạt và bột, các cục vón…cùng một ít tanin,các chất đắng, chất màu

- Công đoạn lên men chính-phụ=>Nước thải công

đoạn này giàu chất men-chủ yếu protein, các chất

khoáng, vitamin cúng với bia cặn

đóng chai, hấp chai=>NT chứa bột trợ lọc lẫn xác

men, bia chảy tràn v.v…

1 MỞ ĐẦU

phẩm có lượng nước thải lớn do hoạt động sản xuất phải kể đến ngành rượu bia

đề chất thải sản xuất, nhất là nước thải có độ

ô nhiễm cao đe dọa nghiêm trọng tới môi

trường

B.QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SX BIA

• Nước thải do sản xuất rượu 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 thuỷ vực đón nhận thường gây ô

nhiễm nghiêm trọng do sự phân huỷ của các chất hữu cơ diễn ra rất nhanh Thêm vào đó là các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất

• Hiện nay nhiều mô hình xử lý nước thải sản xuất bia đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới cũng như trong

nước, cụ thể là hệ thống xử lý bằng bể bùn

hoạt tính; hệ thống xử lý kỵ khí kiểu UASB, kiểu tầng sôi; các kiểu dạng khác nhau của lọc sinh học kỵ khí và hiếu khí; hệ thống xử

lý kết hợp kỵ khí/hiếu khí; hệ thống kết hợp

xử lý bằng bùn hoạt tính với thực vật thuỷ sinh

• Tuy nhiên, những hệ thống này đều được nghiên cứu

và đưa vào thực tế ứng dụng cho các cơ sở xử lý qui

mô lớn với cơ sở hạ tầng tốt, đồng bộ Trong khi đó, các cơ sở sản xuất rượu bia qui mô nhỏ đang tạo ra

sức ép rất lớn đối với môi trường do nước thải sản

xuất gây ra Một trong những nguyên nhân gây nên

tình trạng này là do trình độ công nghệ của những cơ

sở này thấp, thiết bị lạc hậu, chắp vá, nên lượng thải

ra trên một đơn vị sản phẩm lớn

• Mặt khác, có thể nói, ở nước ta hầu hết các cơ sở sản

xuất bia qui mô nhỏ đều chưa có hệ thống xử lý nước thải, hoặc có thì cũng chưa đáp ứng được yêu cầu do các cơ sở này thường có vốn đầu tư nhỏ, bố trí đan xen trong các khu dân cư với mặt bằng rất hạn chế, nên

việc thu gom, xử lý nước thải lại càng khó khăn.

2 NGUỒN GỐC PHÁT SINH NƯỚC THẢI

• Trong quá trình sản xuất nước dùng cho các mục đích sau:

- Làm nguyên liệu phối trộn malt và gạo theo tỷ lệ

thích hợp để nấu bia.

- Sản xuất hơi nước dùng cho quá trình nấu bia.

- Dùng cho quá trình rửa chai, bơm, các bồn lọc, bồn nấu, các thiết bị máy móc khác và sàn thao tác.

- Dùng giải nhiệt cho hệ thống lạnh.

- Nước dùng cho sinh hoạt hằng ngày của cán bộ

công nhân viên.

- Nước dữ trữ cho công tác phòng cháy chữa cháy.

• Lượng nước thải xét về tính chất và đặc trưng của từng loại sẽ bị ô nhiễm với mức độ khác

nhau Chia làm hai loại: Nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất

- Nước thải sinh hoạt:

o Bao gồm nước thải từ: nhà ăn, nhà vệ sinh, khu

vực văn phòng,…

o Nước thải này chủ yếu chứa các chất cặn bã, các

chất dinh dưỡng (N,P), các chất rắn lơ lửng, các

chất hữu cơ, COD và các vi khuẩn.

- Nước thải sản xuất: nguồn ô nhiễm đáng quan tâm của các nhà máy bia, gồm các nguồn sau:

o Nước làm lạnh, nước ngưng: được sử dụng theo chu trình khép kín nên lượng nước thải này không đáng kể và hầu như không bị ô nhiễm Do đó có thể thải trực tiếp ra nguồn

o Nước từ công đoạn rửa chai: trước tiên chai

rửa bằng dung dich kiềm loãng nóng (1-3%

NaOH) để rửa sạch chất bẩn và nhãn chai, sau

đó được rửa lại bằng nước sạch và thanh trùng

Do đó, nước từ quá trình rửa chai có pH caovà cũng chứa các chất ô nhiễm hữa cơ (do bia và các chất bẩn khác trong quá trình lưu thông vỏ chai gây ra)

o Lượng nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là từ 6-7 lit/ 1lit bia Lượng nước thải này chủ yếu bị nhiễm bẩn bởi chất hữu cơ với nồng độ rất lớn; chủ yếu là các hydratcacbon, protein và các axit hữu cơ; là những chất có khả năng phân hủy sinh học.

o Các dòng nước thải từ quá trình sản xuất bia có đặc điểm rất khác nhau Nước thải từ công

đoạn lọc và lên men không nhiều, chỉ chiếm

khoảng 3-5% lưu lượng nước thải nhưng tải

trọng BOD lại rất cao, chiếm đến 97% tổng tải lượng BOD trong nước thải sản xuất Trong

khi đó công đoạn rửa chai lại tạo ra một hàm lượng nước thải rất lớn nhưng hàm lượng chất hữu cơ lại không cao, nước thải hơi có tính

kiềm

3 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI SX TẠI NHÀ MÁY BIA VN

• Lượng chất thải trong các nhà máy bia của VN rất lớn chứa nhiều chất hữu cơ (tinh bột,

xenlulose, các loại đường, axit, các hợp chât

phospho, nitơ,…), pH cao, nhiệt độ cao Thành phần nước thải nhà máy bia vượt rất nhiều lần cho phép theo TCVN, cần phải qua xử lý

• Bảng tính chất nước thải từ sx bia

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

Tải lượng nước thải m 3 /1000 lít bia 3.2

Tải lượng ô nhiễm kgBOD5/1000

lít bia

3.5

Đặc tính nước thải một số nhà máy bia:

• Lưu lượng và đặc tính dòng nước thải trong sản xuất bia còn biến đổi theo quy mô, sản

lượng và mùa sản xuất Tại VN, để sx 1000 lit bia, sẽ thải khoảng 2kg chất rắn lơ lửng, 10kg

biệt, một số địa phương, hàm lượng chất ô

Nói chung, có thể được chia làm hai loại:

• Nước thải có BOD thấp, bao gồm:

- Nước rửa chai công đoạn cuối

- Nước xả từ hệ thống xử lý nước cấp

- Nước làm mát máy và nước rửa sàn vệ sinh công nghiệp

• Nước thải có BOD cao, bao gồm:

- Nước thải từ công đoạn nấu

- Nước thải từ công đoạn lên men và lọc bia

- Nước rửa chai ban đầu

- Nước thải từ công đoạn chiết chai

4 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC

THẢI BIA :

4.1 Sơ đồ quy trình:

Nước thải Hồ bơm chìm Thiết bị lọc rác (lưới lọc thô, tinh)

Hố gom nước (run off fit)

Sân phơi bùn ( drying beds)

Bể nén bùn

Khử trùng Clo hóa

bọt bề mặt bùn lắng

bùn dư

• Một số hình ảnh trong CNSX Bia

=> Bể aerotank

4.2 Thuyết minh quy trình:

4.2.1 Hố bơm chìm

Nước thải từ các khu sản xuất của Công ty được thu gom tại hố bơm chìm và đi qua các lưới lọc thô được đặt tại các cống xả để giữ lại một phần rác Sau đó nước thải được bơm lên hệ thống lọc rác tinh ở công đoạn sau

4.2.2 Thiết bị lọc rác

=>Gồm thiết bị lọc rác thô và tinh

Lọc được hầu hết các rác có kích thước nhỏ như: bã hèm, miểng chai, nhãn chai … rồi chảy vào bể cân bằng

4.2.3 Bể cân bằng

Nước thải được trộn đều nhờ hệ thống cánh

khuấy (Agitator) với mục đích:

• Cân bằng và giảm pH (nhờ quá trình lên men Acid hữu cơ)

• Giảm COD,BOD

• Cân bằng nhiệt độ

• Chống đóng cặn bùn tại bể

tùy công nghệ của mỗi công ty)

• Bồn châm hóa chất

4.2.4 Hệ thống bơm định lượng Acid/Caustic

- Trước khi vào bể xử lý vi sinh kỵ khí, pH của nước thải được điều chỉnh đạt theo thông

số kỹ thuật yêu cầu (pH=6,5-7,5) bằng hệ

4.2.5 Xử lý vi sinh kỵ khí( xử lý UASB)

=> ưu điểm của phương pháp này

bổ sung dinh dưỡng

được sau một thời gian ngưng nạp liệu

- Nước thải được bơm vào bể phản ứng vi sinh

kỵ khí qua hệ thống ống phân phối đặt song

song và phân bố đều ở đáy bể

- Trong bể phản ứng có 3 lớp: dưới đáy là lớp bùn vi sinh kỵ khí đậm đặc, phía trên là hỗn

hợp “nước-bùn-khí sinh học” và trên cùng là

hệ thống các tấm tách 3 pha (pha nước, pha

khí, pha bùn)

- Trong quá trình lưu chuyển xuyên qua các

tầng bùn vi sinh từ đáy lên đỉnh bể phản ứng, các chất hữu cơ trong nước được các vi sinh kỵ khí hấp thụ và chuyển đổi thành các khí sinh

- Hỗn hợp “nước-bùn-khí sinh học” khi di

chuyển lên tầng trên được phân tách thành

từng pha riêng biệt nhờ hệ thống các tấm tách

3 pha đặt trên đỉnh bể

- Bùn lắng xuống đáy bể tiếp tục qui trình xử

lý và được xả bớt ra ngoài khi số lượng vượt quá nhu cầu

- Gas sinh học được tách ra, đi vào các vòm ga

và được chuyển đến hệ thống đốt bỏ (Sau này

sẽ được sử dụng làm nhiên liệu cung cấp cho các lò hơi)

- Nước trong đi theo hệ thống máng, chảy tràn bằng trọng lực sang bể xử lý vi sinh hiếu khí

1

2 3

5.Nước sau khi được xử lý 6.Thu hồi khí sinh học

-Nước sau khi đi qua bể UASB thì được xử

lý 60%

4.2.6 Xử lý vi sinh hiếu khí ( Aeration tank)

-Bể hiếu khí - Các chất hữu cơ còn laị trong

nước thải sau khi ra khỏi bể xử lý vi sinh kị khí tiếp tục được xử lý tại bể xử lý vi sinh hiếu khí

- Trong quá trình lưu chuyển từ đầu bể đến

cuối bể xử lý vi sinh hiếu khí, nước thải được trộn đều với bùn hoạt tính và không khí

- Không khí được cung cấp từ các máy thổi khí

đi qua hệ thống các vòi phun khuếch tán đặt ở đáy bể nhằm cung cấp khí oxy cho các vi sinh hiếu khí và tạo môi trường cho các phản ứng sinh hóa diễn ra tốt hơn

- Các phản ứng sinh hóa xảy ra tại đây nhằm làm giảm nồng độ các chất hữu còn lại, sản

“nước-bùn hoạt tính” Hỗn hợp này được cho chảy

tràn sang bể lắng ly tâm

• Gom bọt trên bề mặt bể đưa về hố gom bọt

và bọt này chảy về laị hố gom nước

• Gom bùn lắng vào tâm bể và bùn này sẽ chảy bằng trọng lực sang hố hồi lưu bùn (Sludge return pit)

- Nước thải được gạn trong và chảy tràn qua thành bể

đi vào hệ thống mương thoát ra ngoài

4.2.8 Khử trùng:

• Nhằm mục đích tiêu diêt các loài VSV gây bệnh chưa hoặc không thể tiêu diệt trong quá trình xử lý nước thải bia

• Để tiêu diệt hoàn toàn VSV gây bệnh, ta có thể dùng các phương pháp khử trùng sau: Clo hóa, Ozon hóa, tia UV=> phương pháp Clo hóa được sử dụng rộng rãi (nước sau khi xử lý sinh học hoàn toàn sử dụng

lượng Clo diệt khuẩn là 3g/m 3 )

=> Hình ảnh về bể lắng

4.2.9 Hố hồi lưu bùn ( Sludge return pit)

- Bùn thu gom từ đáy bể Clarifier chảy sang

hố bùn hồi lưu, được bơm về lại bể hiếu khí

và tiếp tục qui trình xử lý nước thải bằng vi sinh hiếu khí

- Lượng bùn dư phát sinh trong hệ thống

được bơm sang bể nén bùn

4.2.10 Bể nén bùn ( Sludge thickener)

- Công dụng của bể là làm tăng nồng độ bùn

để giảm bớt lượng tải thủy lực của sân phơi bùn

- Lượng bùn già, dư phát sinh trong hai hệ

thống kỵ khí và hiếu khí được bơm sang đây

- Bùn lắng được cho trọng lực xuống đáy bể, nước trong chảy tràn qua thành bể về lại hố gom nước

- Thiết bị cánh khuấy gắn trên đỉnh bể khuấy rất chậm để thúc đẩy quá trình lắng bùn đồng thời gom bùn lắng vào tâm bể

- Sau khi nén 24 giờ bùn được xả sang sân

phơi bùn, vì nếu kéo dài thời gian lâu hơn sẽ xảy ra quá trình yếm khí gây mùi hôi tại bể nén bùn

Hệ thống ống hồi lưu bùn

4.2.11 Sân phơi bùn (Drying beds)

- Bùn sau khi bị nén được xả ra sân phơi

bằng trọng lực

- Mỗi sân phơi được thiết kế vừa đủ cho một

=> Sân phơi bùn

4.2.12 Hố gom nước (Run off pit)

- Là nơi tiếp nhận nước hồi lưu từ:

• Hố gom bọt

• Bể nén bùn

• Sân phơi bùn

- Nước tại đây được bơm về lại bể hiếu khí

để tiếp tục được xử lý làm sạch lại

• Nước sau xử lý thải ra ngoài

Nước thải sau xử lý bằng quy trình

Nước thải sau xử lý bằng quy trình

trên phải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945

trên phải đạt tiêu chuẩn TCVN 2005

5945 2005 cột B cột B

Chỉ tiêu Đơn vị Thông

số đầu vào

9.66 1712 780 378 20.50 3.95 8.40 0.79

6-9 50 20 50 30 4 5 5

5.5-9 100 50 100 60 6 10 5

5-9 400 100 200 60 8 15 10

TCVN5945-1995

TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn

Tổng hoạt động phá xạ (an pha)

Tổng hoạt động phá xạ (bê ta)

oC mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MPN/100ml Bg/l Bq/l

40 6-9 20 50 50 0,05 0,01 0,1 1 0,05 0,2 KPHĐ 5 0,2 1 0,2 0,2 0,2 4 1 0,02 0,2 0,005 30 0,05 0,1 1 0,001 0,2 0,05 5.000 0,1 1,0

40 5,5-9 50 100 100 0,1 0,02 0,5 2 0,1 1 1 10 1 2 1 1 0,5 6 5 0,1 1 0,005 60 0,3 1 2 0,05 0,5 0,1 10.000 0,1 1,0

45 5-9 100 400 200 0,5 0,5 1 2 0,5 2 5 30 5 5 5 2 1 8 10 0,1 5 0,01 60 0,3 10 5 1 1 0,2 - - -

=> Xử lý nước thải nhà máy cồn tượng tự như nhà máy bia nhưng quy trình có thể khắt

khe hơn

• Trong công nghiệp người ta thường sử dụng

hai nguồn nguyên liệu:

- Các loại chứa tinh bột như khoai tây, ngô,

gạo, sắn, cao lương, mì,… kèm theo bộ phận sản xuất mốc cám (nuôi mốc trên môi trường cám để thu chế phẩm enzym đường hóa)hoặc phân xưởng nảy mầm hạt ngũ cốc, nói chung đại mạch dùng để đường hóa tinh bột

- Các loại rỉ đường mía hoặc củ cải

RƯỢU, CỒN

• Nước thải nhà máy cồn dùng nguyên liệu tinh bột

• Tính chất nước thải:

Nước thải từ các nhà máy cồn rượu với nguồn nguyên liệu là tinh bột thường có các chỉ số lý hóa sau: pH 7.6-7.8; nồng độ các chất ngoại lai

COD từ 850-1250 mg/l (với sự phát triển hiện nay ở VN các con số này lớn hơn nhiều)

• Nước thải nhà máy cồn dùng nguyên liệu rỉ

đường

=> Ghi chú:

1 Nước làm mát thiết bị

2 Nước xả cặn hơi, nước ngưng do thanh trùng thiết bị và đường ống…

3 Nước ngưng khi cất rượu và nước thải ở phân xưởng chưng cất

4 Nước rửa làm vệ sinh trang thiết bị trong dây chuyền chính

20-100 8-12 10-20 1300-2000 2-40 10-40

80-100 4.4-6.4 15-25 300-600 100-2500 60-350

20-90 5.5-6.2 0-2 450-1000 600-3700 1000-4000

(THAM KHẢO XLNT BIA)