Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia bằng phương pháp sinh học

Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia bằng phương pháp sinh học Công nghiệp sản xuất bia, phương pháp xử lý nước thải của công nghệ sản xuất bia, phương pháp sinh học cho hệ thống xử lý nước thải công ty cổ phần bia rượu Viger.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGÀNH CƠNG NGHỆ HỐ HỌC NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TẠ QUỐC KHỞI Hà nội - 2007 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu CHƯƠNG I TỔNG QUAN I CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA I.1 Giới thiệu ngành sản xuất Bia I.2 Hiện trạng sản xuất tiêu thụ bia giới, khu vực việt nam I.3 Công nghệ sản xuất bia 10 I.3.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia 10 I.3.2 Công nghệ sản xuất bia 14 I.3.3 Nhu cầu vật tư, nhiên liệu, lượng nước 20 I.3.4 Các nguồn thải sản xuất bia 31 II PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 26 I.1 Xử lý nước thải phương pháp lý học 26 II.2 Phương pháp xử lý hoá học 35 II.3 Xử lý nước thải phương pháp sinh học 35 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 38 I Phương pháp xử lý hiếu khí 38 I.1 Cơ chế xảy 38 I.2 Tác nhân sinh học 38 I.3 Xử lý hiếu khí điều kiện tự nhiên 41 I.4 Xử lý hiếu khí điều kiện nhân tạo 52 I.4.1 Q trình oxy hố bể aerotank 52 I.4.2 Xử lý nước thải vi sinh dính bám mơi trường hiếu khí 58 I.4.3 Các phương thức cấp khí 63 II Phương pháp xử lý yếm khí 64 II.1 Quá trình sinh học 64 II.2 Phân loại cơng trình 65 II.3 Bể xử lý yếm khí có lớp cặn lơ lửng (UASB) 65 II Bể lọc yếm khí (Xử lý nước thải phương pháp kỵ khí với sinh trưởng gắn kết) 67 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ 69 NƯỚC THẢI CÔNG TY CỔ PHẦN BIA RƯỢU VIGER III.1 Giới thiệu khái quát công ty cổ phần bia rượu viger 69 III.2 Hiện trạng thiết bị công nghệ xử lý chất thải công ty cổ phần bia rượu viger 69 III.2.1 Hệ thống thiết bị sản xuất 69 III.2.2 Hiện trạng hƯ thèng xử lý chất thải cơng ty cổ phần bia rượu viger 70 III.3 Cải tạo nâng cấp hệ thống xử lý nước thải công ty cổ phần bia rượu viger 71 III.3.1 Sự cần thiết phải cải tạo nâng cấp hệ thống xử lý nước thải 71 III.3.2 Phương án cải tạo 72 III.3.3 Tính tốn chọn thiết bị 75 III.3.4 Các biện pháp quản lý kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải Công ty cổ phần bia rượu viger 83 III.4 kiểm định hệ thống cải tạo qua thực tiễn 83 KẾT LUẬN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 88 Luận văn thạc sỹ - Chuyên ngành cơng nghệ hố học - ĐH Bách khoa Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế xã hội nước ta có nhiều đổi mới, nước có mức tăng trưởng kinh tế tương đối cao ( mức tăng trưởng GDP năm sau cao năm trước 8% ), chất lượng sống người dân nâng lên, nhu cầu người tiêu dùng tăng nhanh, có nhu cầu đồ uống Rượu – Bia- nước giải khát mặt hàng tiêu dùng mang tính chiến lược q trình phát triển kinh tế đất nước, vừa mang lại lợi nhuận cao cho sở sản xuất, vừa đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà nước Tuy nhiên đứng quan điểm bảo vệ môi trường, ngành sản xuất Rượu – Bianước giải khát ngành sản xuất gây áp lực lớn lên tài ngun mơi trường, bao gồm từ khai thác nguyên liệu, nhiên liệu, lượng đầu vào trình sản xuất tiêu thụ sản phẩm Theo số liệu thống kê cơng nghiệp, đến nay, tồn ngành đầu tư lớn để xây dựng nâng cấp máy móc thiết bị sở sản xuất bia Tuy nhiên theo đánh giá tổ chức, chuyên gia đầu ngành phát triển tự phát quy mơ nhỏ, thiếu tính quy hoạch khiến phần lớn số vốn đầu tư bị lãng phí, khơng phát huy hiệu mong muốn bân đầu, ảnh hưởng đến phát triển ngành Mặt khác, thiếu tính quy hoạch manh mún đồng nghĩa với việc đầu tư chưa mức cho công tác bảo vệ môi trường trình sản xuất, đặc biệt xử lý nước thải, dạng chất thải gây ô nhiễm chủ yếu ngành sản xuất bia Công ty cổ phần Bia - rượu Viger (Việt Trì- Phú Thọ) có sản lượng bia bia chai hàng năm tương đối lớn, công suất hàng năm 15 triệu lít Cơng ty có dự án đầu tư xây dựng thêm nhà máy có cơng suất 25 triệu lít/năm, có tính đến mở rộng 50 triệu lít/năm theo lộ trình dự án nhà máy bia vào sản xuất từ tháng năm 2008 Với sản lượng bia công ty cổ phần Bia - rượu Viger đáp ứng hầu hết nhu cầu tiêu dùng dân cư Tạ Quốc Khởi Khoá Cao học năm 2005-2007 Luận văn thạc sỹ - Chuyên ngành cơng nghệ hố học - ĐH Bách khoa Hà Nội tỉnh Phú Thọ tỉnh xung quanh Trong năm trước sức ép môi trường, công ty đầu tư nhiều tỷ đồng để xây dựng hệ thống xử lý nước thải, nhiên lựa chọn, tính tốn cơng nghệ, hệ thống thiết bị chưa phù hợp với đặc thù nhà máy, chất lượng lượng nước thải nhà máy không đảm bảo, gây ô nhiễm môi trường xung quanh cơng ty Đứng trước tình vậy, việc cần nghiên cứu công nghệ, cải tạo hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất bia công ty cổ phần Bia rượu Viger cần thiết Đây lý để tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia phương pháp sinh học” cho luận văn mình, nhằm vận dụng để cải tạo nâng cấp hệ thống xử lý nước thải công ty cổ phần Bia rượu Viger Tạ Quốc Khởi Khoá Cao học năm 2005-2007 Luận văn thạc sỹ - Chun ngành cơng nghệ hố học - ĐH Bách khoa Hà Nội CHƯƠNG I TỔNG QUAN I CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA I.1 Giới thiệu ngành sản xuất Bia Bia loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, thông dụng đời sống hàng ngày, người ưa chuộng Bia có giá trị dinh dưỡng cao, có độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon bổ dưỡng Uống bia với lượng thích hợp khơng có lợi cho sức khoẻ, ăn cơm ngon, dễ tiêu hố mà cịn giảm mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Khi đời sống kinh tếxã hội phát triển, nhu cầu tiêu thụ bia người ngày nhiều, chí loại nước giải khát khơng thể thiếu hàng ngày người dân phương tây Việt Nam nước nằm khu vực khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, dân số 84 triệu người, thị trường lớn cho loại nước giải khát, có bia Ngành sản xuất Bia Việt Nam có lịch sử 100 năm, liên tục phát triển lớn mạnh Hiện trở thành ngành cơng nghiệp quan trọng với đóng góp ngân sách 5.000 tỷ đồng ( 300 triệu USD), tạo công ăn việc làm ổn định cho 20.000 triệu lao động Ngành sản xuất Bia tạo điều kiện cho nhiều ngành nghề khác phát triển Hiện nay, sở sản xuất bia Việt Nam song song tồn phát triển với hãng bia danh tiếng giới Phát triển sản xuất cơng nghiệp mặt góp phần tăng sản phẩm cho xã hội, phục vụ đời sống người, mặt khác, cơng nghiệp gây tác hại to lớn cho môi trường sinh thái, tạo chất thải gây nhiễm môi trường Bảo vệ môi trường vấn đề ngày trở lên cấp thiết mang tính tồn cầu, chất lượng mơi trường ảnh hưởng tới hoạt động sống phát triển hành tinh Cùng với ngành công nghiệp khác, phát Tạ Quốc Khởi Khoá Cao học năm 2005-2007 Luận văn thạc sỹ - Chun ngành cơng nghệ hố học - ĐH Bách khoa Hà Nội triển nhanh số lượng quy mô doanh nghiệp sản xuất bia tăng nhanh sản lượng bia tạo lượng lớn chất thải gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt nước thải I.2 Hiện trạng sản xuất, tiêu thụ bia giới, khu vực việt nam Bia loại nước giải khát sản xuất từ lâu đời giới Từ thời cổ đại, bia chế biến từ lúa mạch phải đến kỷ 19, ông Louis Pasteur- nhà khoa học tiếng người Pháp thành công nghiên cứu vi sinh vật ông Christian Hansen ( người Đan mạch) phân lập nấm men áp dụng vào sản xuất bia bia thực trở thành đồ uống hảo hạng, nhiều người khắp nơi giới ưa chuộng Các nước có sản lượng bia cao Mỹ, CHLB Đức (trên 10 tỷ lít/năm) Những năm gần đây, với tốc độ phát triển kinh tế nhanh nhiều nước giới, chất lượng sống người dân ngày đảm bảo, nhu cầu tiêu dùng gia tăng làm sản lượng bia toàn giới tăng tới 2,3%/ năm Năm 2005 sản lượng bia đạt 153 tỷ lít/năm Sản lượng tiêu thụ bia bình qn đầu người giới năm 1999 thể bảng I.1 BảngI.1: Sản lượng tiêu thụ bia bình quân đầu người giới năm 1999 [1] TT Nước Sản lượng ( lít/người) Đức 127,5 Đan Mạch 104,6 Anh 99,0 Australia 95,0 Mỹ 84,4 Hungary 70,7 Canada 68,1 Tạ Quốc Khởi Khoá Cao học năm 2005-2007 Luận văn thạc sỹ - Chun ngành cơng nghệ hố học - ĐH Bách khoa Hà Nội Bồ Đào Nha 64,3 Thuỵ Điển 59,3 Tuy nhiên Châu Âu tình hình sản xuất tiêu thụ bia có chiều hướng thay đổi khác nhau: - Tại CHLB Đức, tình hình sản xuất tiêu thụ bia có chiều hướng giảm vài năm trở lại đây: năm 2002 giảm so với năm 1999 tới 4,9% ( bảng I.2) Tổng tiêu thụ giảm xuất lại tăng hàng năm: năm 2002 tăng so với năm 1999 16,68% BảngI.2: Tình hình sản xuất, tiêu thụ xuất, nhập bia Đức: Sản xuất 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 11,42 11,48 11,17 11,28 11,04 10,85 10,83 899,9 923,7 893 947,5 1075,2 1084,2 1105,6 301,5 327,9 282,3 305,4 368,9 380,6 330,5 10,799 10,768 10,455 10,477 10,311 10,090 10,039 131,9 131,2 127,5 127,5 125,3 122,4 121,5 (tỷ lít/năm) Xuất (Triệu lít/năm) Nhập (tỷ lít/năm) Tổng tiêu thụ (tỷ lít/năm) Tiêu thụ đầu người (lít/năm) Tại Ý, sản lượng bia đạt 1,22 tỷ lít/năm năm 1998 Mặc dù sản lượng bia Ý thấp so với nước khác châu âu, mức tiêu thụ đầu người lại đạt cao: 26,9 lít/người năm 1998 Tạ Quốc Khởi Khố Cao học năm 2005-2007 Luận văn thạc sỹ - Chuyên ngành cơng nghệ hố học - ĐH Bách khoa Hà Nội Tình hình sản xuất bia Việt Nam: Bảng I.3 phản ảnh trạng công nghệ bia Việt Nam BảngI.3: Hiện trạng công nghệ Việt Nam [1] Loại hình sở TT Quốc doanh TW a Bia Sài gòn Số Thực trạng nguồn gốc thiết bị sở công nghệ Đánh giá đại, Thiết bị nước ngoài, chủ yếu Hiện tự Đức, Pháp, Nhật, động hoá số nước chế tạo b phần Bia Hà Nội Hệ thống lên men Thiết bị lên men từ thời pháp, Phương cũ công nghệ truyền thống pháp lên men công nghệ cũ Hệ thống lên men Thiết bị Đức, công nghệ Hiện đại kết hợp với truyền thống đại, tự động phần, phương pháp lên men Tank outdoor Liên doanh nước bị cũ sử dụng Bia VIGER tự ngồi; thiết bị mới; số thiết động hố ngồi đại, Thiết bị cơng nghệ nước Hiện phần THiết bị & công nghệ Đức, Hiện đại, tự thiết bị nhập mới, số động hoá thiết bị phụ trợ chế tạo công đoạn chủ nước Bia địa phương 13 yếu đại, Thiết bị nước ngồi, cơng nghệ Hiện tự nước ngồi, số cơng nghệ động hố nhiều nước Bia địa phương 20 phận Thiết bị chế tạo nước Không nhập lẻ phần thiết bị bộ, Tạ Quốc Khởi đồng chưa tự Khoá Cao học năm 2005-2007 Luận văn thạc sỹ - Chuyên ngành cơng nghệ hố học - ĐH Bách khoa Hà Nội nước ngồi, cơng nghệ động hố nước, có dạng công nghệ lên men cũ công nghệ lên men Bia địa phương 267 Thiết bị chế tạo nước, Không đồng công nghệ nước, có bộ, lạc hậu, lao dạng cơng nghệ lên men cũ động thủ công, công nghệ lên men chất lượng Ngành sản xuất bia Việt Nam có tốc độ tăng trưởng nhanh, nhiên từ năm 1998 đến nay, tốc độ tăng trung bình ổn định -10% Bảng I.4 thể tốc độ tăng trưởng bình quân ngành sản xuất bia Việt Nam BảngI.4:Tốc độ tăng trưởng bình quân ngành sản xuất bia Việt Nam[1] Giai đoạn Tốc độ tăng trưởng bình quân, % 1991 - 1992 26,62 1993 - 1994 44,3 1995 - 1996 17 1997 - 1998 10 1999- 2006 10 Về sản lượng bia năm 2006, toàn ngành sản xuất 1.547,9 triệu lít bia loại Hiện có 329 sở sản xuất, bao gồm cơng ty quốc doanh trung ương, cơng ty liên doanh với nước ngồi 321 sở sản xuất bia địa phương, tư nhân, cổ phần, phân bố 49/64 tỉnh thành phố nước, chủ yếu tập trung chủ yếu thành phố lớn khu vực dân cư đơng đúc [1] Bình qn hàng năm mức tăng trưởng 10%, dự kiến năm 2007 sản lượng bia toàn ngành đạt 1.652,4 triệu lít, tăng 6,8% so với năm 2006 Theo Tạ Quốc Khởi Khoá Cao học năm 2005-2007 Luận văn thạc sỹ - Chun ngành cơng nghệ hố học - ĐH Bách khoa Hà Nội * Mô tả công nghệ: Theo sơ đồ công nghệ thể hình IV.3, ta có; Nước thải từ khu sản xuất nhà máy thu gom theo hệ thống rãnh nước ngầm trước chảy vào bể thu gom nước thải (2) tách rác vật rắn nhờ hố ga chắn rác (1) Sau nước thải từ bể gom (2) bơm (3) bơm sang bể điều hồ (4) Phải sử dụng bơm muốn tận dụng lại bể điều hoà cũ mực nước cao nhiều Nước thải điều chỉnh pH sữa vôi ( trường hợp pH