Thiết kế cải tạo hệ thống xử lý nước thải công ty bia rượu nước giải khát hà nội (HABECO)

Các chỉ số gây ô nhiễm vượt mức cho phép rất nhiều lần, nếu không thực hiện cải tạo hệ thống xử lý nước cũ của Công ty sẽ không đảm bảo được chất lượng nước đầu ra thì nước thải sẽ theo

i

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên: Nguyễn Thị Trang Lớp: 23KTMT11 Mã HV: 1581520320011 Chuyên ngành đào tạo: Kỹ Thuật Môi trường Mã số: 60520320 Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS

Phạm Nguyệt Ánh với đề tài “Thiết kế cải tạo hệ thống xử lý nước thải Công ty Bia - Rượu - Nước giải khát Hà Nội HABECO”

Đây là đề tài thực hiện với nội dung không trùng lặp với các đề tài luận văn nào trước đây, không sao chép của bất kỳ một luận văn nào Các nội dung nghiên cứu, kết quả tính toán, bản vẽ kỹ thuật trong luận văn này là do chính tác giả thực hiện Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, đánh giá, tính toán được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình Trường đại học Thủy Lợi không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học Viên

Nguyễn Thị Trang

ii

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài những cố gắng của bản thân, tôi còn nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè và các cá nhân, tập thể tại khu vực nghiên cứu

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi, những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệp quý báu trong suốt

thời gian học tập tại trường Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến TS Phạm Nguyệt Ánh cùng các thầy cô khoa Môi trường đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình

thực hiện luận văn Các thầy cô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành đề tài

tốt nghiệp thạc sỹ Tôi cũng chân thành cảm ơn Kỹ sư Nguyễn Ngọc Quang (Chuyên viên kỹ thuật Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội HABECO) đã tạo điều kiện, cung cấp

số liệu cho tôi thực hiện đề tài này Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi có thể tập trung hoàn thành

đồ án tốt nghiệp thạc sỹ

Với vốn kiến thức, kinh nghiệm và thời gian còn nhiều hạn chế nên luận văn còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy, cô giáo và bạn đọc để luận văn tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, tôi xin kính chúc quý thầy cô và gia đình dồi dào sức khỏe, thành công trong sự nghiệp trồng người cao quý

Hà Nội, tháng 5 năm 2017

Học viên

Nguyễn Thị Trang

iii

Mục lục

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

Danh mục bảng v

Danh mục hình vi

Mở đầu Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất bia và nước thải bia 3

1.1.1 Lịch sử hình thành của ngành bia 3

1.1.2 Công nghệ sản xuất bia 6

1.1.3 Tổng quan về nước thải bia 9

1.2 Tổng quan về quá trình sinh học trong xử lý nước thải 12

1.2.1 Khái niệm 12

1.2.2 Phân loại 12

1.2.3 Vi sinh vật trong xử lý nước thải 18

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN HÀNH 21

2.1 Tổng quan về Công ty Bia – rượu – NGK Hà Nội (HABECO) 21

2.1.1 Giới thiệu chung về công ty 21

2.1.2 Giới thiệu quy trình công nghệ sản xuất bia của Công ty 24

2.1.3 Hiện trạng các vấn đề môi trường của Công ty 25

2.2 Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của công ty 28

2.2.1 Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của công ty 28

2.2.2 Đánh giá hiện trạng xử lý nước thải của hệ thống xử lý hiện hành 30

2.3 Đề xuất phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải 31

2.3.1 Một số hệ thống xử lý nước thải bia 31

2.3.2 Đề xuất phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải 34

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 44

3.1 Số liệu đầu vào để tính toán 44

3.2 Tính toán thông số thiết kế 45

2.3.1 Song chắn rác 45

iv

2.3.2 Bể điều hòa 49

2.3.3 Bể UASB 53

2.3.4 Bể MBBR 62

2.3.5 Bể lắng II 73

3.2.6 Bể khử trùng 77

3.2.7 Bể nén bùn 78

3.2.8 Tính toán cao trình các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý 82

CHƯƠNG 4 KHÁI TOÁN KINH TẾ VÀ KẾ HOẠCH VẬN HẠNH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 85

4.1 Khái toán kinh tế và khả năng thu hồi vốn 85

4.1.1 Tính chi phí cải tạo 85

4.1.2 Chi phí vận hành 86

4.1.3 Tính hiệu quả kinh tế của việc tận dụng khí Biogas cho sản xuất 88

4.2 Kế hoạch quản lý trạm xử lý 88

4.2.1 Nghiệm thu công trình: 88

4.2.2 Kế hoạch quản lý các công trình đơn vị: 89

4.2.3 Tổ chức quản lý và kỹ thuật an toàn 90

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92

PHỤ LỤC 1 95

PHỤ LỤC 2 96

PHỤ LỤC 3 97

PHỤ LỤC 4 98

PHỤ LỤC 5 99

PHỤ LỤC 6 100

v

Danh mục bảng

Bảng 1-1 Thông số ô nhiễm của nước thải giai đoạn rửa chai [6] 10

Bảng 1-2 Thông số ô nhiễm của nước thải trong công đoạn sản xuất [6] 11

Bảng 1-3 Các thông số của các quá trình kỵ khí dùng để xử lý nước thải [8] 16

Bảng 1-4 Số liệu kỹ thuật từ kết quả vận hành bể phản ứng UASB [9] 16

Bảng 2-1 Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sản xuất bia [10] 27

Bảng 2-2 Lượng chất rắn phát sinh khi sản xuất 100 lít bia [10] 28

Bảng 2-3 Bảng các thông số cơ bản của các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải công suất 1200 m3/ngđ 30

Bảng 3-1 Thông số ô nhiễm của nước thải nhà máy bia (2015) 44

Bảng 3-2 Hệ số lưu lượng nước thải của nguồn tiếp nhận [14] 45

Bảng 3-4 Các thống số thiết kế bể điều hòa 52

Bảng 3-5 Thông số thiết kế bể UASB 61

Bảng 3-6 Thông số nước thải đầu vào bể MBBR 63

Bảng 3-7 Thông số của giá thể 67

Bảng 3-8 Thông số thiết kế bể MBBR 73

Bảng 3-9 Các thông số thiết kế bể lắng II 77

Bảng 3-10 Các thông số thiết kế bể khử trùng 78

Bảng 3-11 Bảng số liệu thiết kế bể nén bùn 82

Bảng 3-12 Bảng cao trình đáy của các công trình đơn vị 84

Bảng 4-1 Bảng chi phí xây dựng các công trình [24] 85

Bảng 4-2 Bảng chi phí thiết bị các công trình 86

Bảng 4-3 Chi phí điện năng các công trình 87

vi

Danh mục hình

Hình 1-1 Biểu đồ về thị trường Bia Việt nam 4

Hình 1-2 Biểu đồ về thị phần Bia Việt Nam 4

Hình 1-3 Sơ đồ công nghệ sản xuất Bia 6

Hình 1-4 Sơ đồ phân loại phương pháp xử lý nước thải sinh học 12

Hình 2-1 Sơ đồ vị trí nhà máy 23

Hình 2-2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia và dòng thải 24

Hình 2-3 Sơ đồ hệ thống xử lý hiện hành của nhà máy công suất 1200 m3/ngđ 29

Hình 2-4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Will Brau Gmbh (Đức) 32

Hình 2-5 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn 32

Hình 2-6 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Kim Bài 33

Hình 2-7 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải phương án 1 35

Hình 2-8 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải phương án 2 37

Hình 2-9 Song chắn rác 38

Hình 2-10 Bể điều hòa 39

Hình 2-11 Bể UASB 41

Hình 2-12 Bể MBBR 42

Hình 2-13 Bể lắng Lamella 43

Hình 3-1 Song chắn rác 46

Hình 3-2 Bố trí tấm chắn khí và hướng dòng 55

Hình 3-3 Tấm chắn khí và hướng dòng 55

Hình 3-4 Giá thể F10-4 67

Hình 3-5 Hình ảnh minh họa bể tiếp xúc Clo 78

vii

Danh mục chữ viết tắt

AOX Adsorbable Organic Halogen

Halogen hữu cơ ASEAN Association of Southeast Asian Nation

Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á BCN Bộ Công Nghiệp

BOD Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa BTNMT Bộ Tài Nguyên Môi Trường

COD Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

UASB Uflow Anaerobic Sludge Blanket

Xử lý kỵ khí qua lớp cặn lơ lửng

1

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Bia là loại thức uống được con người tạo ra khá lâu đời, được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt, gạo, hoa Houblon, nước Công nghiệp sản xuất bia đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho ngân sách nhà nước, vì vậy trong mấy năm qua sản xuất bia

đã có những bước phát triển khá nhanh Ngoài vấn đề ngành bia mang lại những lợi ích về kinh tế thì vấn đề đáng quan tâm hơn là ảnh hưởng của những chất thải ngành sản xuất bia đến môi trường, đặc biệt là nước thải

Nước thải sản xuất bia có đặc tính chung là chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ hòa tan dễ phân hủy sinh học (đường, tinh bột,…), hợp chất N, hợp chất P và tỷ lệ BOD/COD tương đối cao (0,6 – 0,7) [1] Tất cả những chất gây ô nhiễm trong nước

thải đều từ các thành phần như bã malt, cặn lắng trong dịch đường lên men, bia thất thoát cùng với nước thải trong khâu chiết và khâu làm nguội chai sau khi thanh trùng Nước thải chứa nhiều chất phân hủy sinh học nên có màu nâu thẫm

Công ty cổ phần Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO) có trụ sở chính tại 183 Hoàng Hoa Thám, Ba Đình, Hà Nội với ngành nghề kinh doanh sản xuất nước giải khát, bia, rượu với quy mô sản xuất hiện nay là 100 triệu lít/năm [2] Năm 2002 khi sản lượng là

40 triệu lít bia/năm, Công ty đã đầu tư thiết kế hệ thống xử lý nước thải với công suất

1200 m3/ngày.đêm từ năm 2009 – 2010 đến nay sản lượng của Công ty đã tăng lên tới

100 triệu lít bia/năm tương ứng với lưu lượng nước thải dự kiến là 3000 m3/ngày.đêm Với lưu lượng nước thải tăng lên 2,5 lần sẽ làm hệ thống xử lý nước thải cũ không đáp ứng được công suất xử lý Theo quan trắc môi trường của Công ty năm 2010 cho thấy nồng độ các chỉ số ô nhiễm của nước thải nhà máy so với QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) thì BOD (1000 – 1500mg/l) cao gấp 30 lần, COD (1500 – 2500mg/l) cao gấp

25 lần, SS (500mg/l) cao gấp 10 lần [3] Các chỉ số gây ô nhiễm vượt mức cho phép

rất nhiều lần, nếu không thực hiện cải tạo hệ thống xử lý nước cũ của Công ty sẽ không đảm bảo được chất lượng nước đầu ra thì nước thải sẽ theo đường ống nhà máy chảy vào đường ống chung của khu vực gây ô nhiễm môi trường Việc tính toán và

2

thiết kế cải tạo nâng công suất xử lý của hệ thống xử lý nước thải mang ý nghĩa thiết thực đối với sự phát triển bền vững của Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO)

Do vậy, tôi đã tiến hành thực hiện đê tài: “Thiết kế cải tạo hệ thống xử lý nước thải của Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO)”

2 Mục đích của đề tài:

Thiết kế cải tạo dây chuyền xử lý nước thải nâng công suất xử lý lên 3000

m3/ngày.đêm cho Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO)

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu:

- Nước thải Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO)

- Hệ thống xử lý nước thải

Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống xử lý nước thải Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO) công suất 3000 m3/ngày.đêm

4 Phương pháp nghiên cứu:

4.1 Phương pháp thu thập, phân tích, tổng hợp số liệu:

- Thu thập tài liệu về ngành bia và nước thải sản xuất bia, các thông số ô nhiễm nước thải và hiện trạng xử lý nước thải của Công ty Bia - Rượu - NGK Hà Nội (HABECO)

- Thu thập các phương pháp xử lý nước thải ngành bia từ các tài liệu tham khảo

- Thu thập ý kiến của các chuyên gia có kinh nghiệm về xử lý nước thải công nghiệp Dựa vào các tài liệu thu thập để phân tích, lựa chọn phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải hiện hành

4.2 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu:

Thu thập và xử lý các số liệu về hiện trạng nước thải, hiện trạng xử lý nước thải tại cơ

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất bia và nước thải bia

1.1.1 Lịch sử hình thành của ngành bia

Ngành sản xuất bia trên thế giới

Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, một trong những loại nước giải khát yêu thích nhất trên thế giới, bia có màu vàng rơm và có hương vị đặc trưng không nhầm lẫn với bất kỳ loại nước giải khát nào Bia thường dùng cho phái mạnh nhưng thực chất phái

nữ thích thưởng thức bia hơn là rượu Vì bia là loại sản phẩm không chỉ cung cấp một

số chất dinh dưỡng mà đặc biệt có nồng độ cồn thấp

Theo các nhà khảo cổ học, dụng cụ nấu bia đầu tiên có nguồn gốc từ người Babylon, được chế tạo từ thế kỷ 37 trước Công nguyên Người cổ Trung Quốc làm bia từ lúa mì, lúa mạch Sau đó bia được truyền sang Châu Âu và cho đến thế kỷ IX người ta bắt đầu biết đến hoa Houblon Đầu thế kỷ XV, hoa houblon được dùng chính thức để tạo hương vị cho bia

Ngày nay, nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bia vẫn là Malt, hoa houblon và nước Ngoài ra còn có một số nguyên liệu thay thế như: mỳ, gạo, đường, một số chất phụ gia

và vật liệu khác

Khi đời sống được nâng cao thì nhu cầu tiêu dùng rượu bia, nước giải khát cũng tăng, lại là ngành có lợi nhuận cao nên là ngành công nghiệp tiêu dùng quan trọng, có mức tăng trưởng cao Do có vị thế như vậy nên mức sản xuất và tiêu thụ bình quân của thế giới là 22 lít/người/năm; các nước Đức, Bỉ, Anh có mức tiêu thụ bình quân từ 100 –

140 lít/người/năm

Châu Á là một trong những khu vực có mức tiêu dùng bia tăng nhanh, trong đó Trung Quốc đứng thứ nhì trên thế giới về sản xuất Bia (sau Mỹ), với hơn 800 nhà máy bia đạt sản lượng 137 hectolit vào năm 1993

Ngành sản xuất bia ở Việt Nam

Hình 1-1 Biểu đồ về thị trường Bia Việt nam Theo thống kê từ Hiệp hội Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam, cả nước có khoảng

129 cơ sở sản xuất bia, chỉ có 20/63 tỉnh thành phố là không có cơ sở sản xuất bia Sản lượng bia sản xuất chủ yếu tập trung ở các thành phố lớn và khu vực phía Nam do mật

độ dân cư đông và thu nhập cao hơn mức trung bình, trong đó:Tp Hồ Chí Minh chiếm 34,69%, Hà Nội 12,64 %, Thừa Thiên Huế 6,8 %, Bình Dương 7,58%, Nghệ An 5,57%, Quảng Ngãi 3,59%

Hình 1-2 Biểu đồ về thị phần Bia Việt Nam

6

1.1.2 Công ngh ệ sản xuất bia

Quy trình s ản xuất bia

Hình 1-3 Sơ đồ công nghệ sản xuất Bia

Chuẩn bị nguyên liệu

Tách bã Nấu hoa

L ọc dịch đường Nấu – đường hóa

S ản phẩm

Rửa chai

Xút Hơi nóng Nước cấp

Nước thải

7

Chuẩn bị nguyên liệu

- Malt đại mạch và nguyên liệu thay thế ( gạo, lúa mì, ngô) được làm sạch rồi đưa vào xay, nghiền ướt để tăng bề mặt hoạt động của enzyme và giảm thời gian nấu

- Hoa Houblon: đây chính là thành phần rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trình sản xuất bia, giúp mang lại hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Nghiền

- Mục đích: malt đã được nghiền có diện tích tiếp xúc với nước tăng để sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ diễn ra nhanh hơn dẫn đến quá trình đường hóa và thủy phân các thành phần khác nhanh hơn và triệt để hơn

- Nghiền bao gồm: nghiền khô, nghiền có phun ẩm vào hạt, nghiền nước

Đường hóa nguyên liệu

- Nguyên liệu sau khi đã nghiền nhỏ được hòa trộn với nước trong hệ thống thiết bị đường hóa Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia sẽ sản xuất và đặc tính kỹ thuật của hệ thống thiết bị Trong môi trường giàu nước, các hợp chất thấp phân tử có sẵn trong nguyên liệu sẽ hòa tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường sau này Các hợp chất cao phân tử của cơ chất như tinh bột, protein, các hợp chất chứa Photpho,… sẽ bị tác động bởi các nhóm enzyme tương ứng là Amylaza, proteaza, photphataza,… khi nhiệt độ của khối dịch được nâng lên đến các điểm thích hợp cho các enzyme này hoạt động Dưới sự xúc tác của hệ enzyme thủy phân, các hợp chất cao phân tử bị phân cách thành sản phẩm thấp phân tử và hòa tan vào nước để trở thành chất chiết của dịch đường

- Thực chất của các quá trình ở giai đoạn này là sự thủy phân các hợp chất cao phân

tử dưới sự xúc tác của enzyme

- Trong thành phần của các sản phẩm thủy phân, chiếm nhiều nhất về khối lượng là đường Vì lý do này mà ta quen gọi toàn bộ quá trình thủy phân ở giai đoạn này bằng tên gọi đơn giản là quá trình đường hóa Nhưng quá trình enzyme quan trọng nhất là

sự thủy phân tinh bột, protein và các hợp chất chứa photpho [6]

- Nấu dịch đường với hoa Houblon:

Dịch đường ban đầu và dịch rửa bã được trộn lẫn với nhau trong thiết bị đun hoa, luôn giữ nhiệt độ không dưới 70oC, đun sôi trong khoảng 1,5 – 2,5 giờ, quá trình houblon hóa khoảng 70 phút

Làm lạnh và tách cặn dịch đường

- Hệ thống cổ điển làm nguội dịch đường theo kiểu hở gồm hai bộ phận: bể làm nguội dịch đường đến 60oC và hệ thống làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men, gồm: máy làm lạnh kiểu phun, giàn làm lạnh đồng trục

- Hệ thống kín làm nguội và tách cặn dịch đường gồm: thùng làm nguội kín hạ nhiệt

độ xuống 60oC và giàn làm lạnh kiểu kín hạ nhiệt độ xuống 6 – 10oC Có hai loại: thùng đơn chức năng và thùng đa chức năng

- Làm trong bia: dùng máy ly tâm hoặc máy lọc để tách cặn của dịch đường trước khi lên men Lên men

Là giai đoạn để chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng Phản ứng sinh học chính của quá trình này

là tạo cồn và CO2 Ngoài ra, nhà sản xuất còn thu được một dịch lên men có nhiều cấu

tử với tỷ lệ về khối lượng của chúng hài hòa và cân đối

Quá trình lên men gồm 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1 (Lên men chìm): dịch đường Houblon hóa sau khi tách cặn và làm lạnh

đến nhiệt độ cần thiết (6 – 10 oC), được đưa sang khu vực lên men chính gồm các thiết

bị dạng hở Sau khi dịch đường đã chiếm 1/3 thể tích của thùng lên men thì nạp nấm men vào dịch Sau đó bơm dịch vào đến thể tích cần thiết

9

- Giai đoạn 2 (Lên men nổi): sau 3 ngày lên men (giống lên men chìm), nấm men bắt đầu lơ lửng trên bề mặt dịch men Thời gian lên men kéo dài 5 – 6 ngày Sau đó bia non được đưa đi tàng trữ trong 3 tuần hoặc hơn

Quá trình lên men phụ nhằm chuyển hóa hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non, đồng thời làm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm Trước lúc tiến hành lên men phụ và tàng trữ, tất cả các loại thiết bị, đường ống, bơm

và các loại dụng cụ có tiếp xúc với bia đều phải rửa sạch và sát trùng bằng các loại hóa chất và phế phẩm hiện đang sử dụng ở xí nghiệp, sau đó được tráng bằng nước vô trùng Sau khi vệ sinh thiết bị , cửa vệ sinh đóng chặt, CO2 được xả vào bể đến áp suất 0,1 – 0,2 kg/cm2 và bắt đầu nạp bia non vào

1.1.3 Tổng quan về nước thải bia

Trong quá trình sản xuất:

Lượng nước thải chiếm hàm lượng lớn nhất là nước thải có độ nhiễm hữu cơ cao do đặc trưng nguyên liệu đầu vào là gạo, malt với đặc tính công nghệ sản xuất Qua khảo sát công nghệ sản xuất hầu như tất cả mọi công đoạn đều sản sinh nước thải như sau:

 Công đoạn hồ hóa, đường hóa:

Nước vệ sinh chứa các cặn lơ lửng như là bã malt, gạo không hòa tan Nước sinh ra là

do quá trình tách nước khỏi bã, khi bã để trên sàn lưới chờ phân phối cho các hộ dân Nước thải công đoạn này chứa chủ yếu là các chất hữu cơ

 Công đoạn đun hoa houblon – lọc hoa:

Nước rửa vệ sinh thùng nấu hoa Houblon, thùng lọc bã hoa chứa cặn lơ lửng bao gồm: xác hoa Houblon (chứa protein, chất đắng,…), phức protein-phenol, glucozo,…

10

 Công đoạn làm lạnh lên men:

Ở công đoạn làm lạnh dịch đường bằng máy lạnh có thể làm rò rỉ NH3, Glycol, nước rửa sàn Nước thải này có nồng độ ô nhiễm hữu cơ không cao Nước rò rỉ trogn các đường ống thiết bị dẫn đường lên men, nước vệ sinh tăng lên men,… Ngoài ra trong công đoạn lên men còn có nước rửa sàn phòng lên men

 Công đoạn rửa, chiết chai:

Nước thải rửa chai cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong công nghệ sản xuất bia Về nguyên lý, chai để đóng bia được rửa qua các bước: rửa với nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1 – 3 NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai, cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai, sau đó rửa sạch bằng nước nóng và nước lạnh Do đó dòng thải của quá trình rửa chai

có độ pH cao và làm cho dòng thải chung có giá trị pH kiềm tính

Bảng 1-1 Thông số ô nhiễm của nước thải giai đoạn rửa chai [6]

pH = 8,3 – 11,2 Nước tiêu thụ để rửa 1 chai là 0,3 – 0,5 lít

Trong nước rửa chai có hàm lượng đồng và kẽm là do sử dụng loại nhãn dán chai có in

ấn bằng các loại thuốc in có chứa kim loại Hiện nay loại nhãn dãn chai có chứa kim loại đã bị cấm sử dụng ở nhiều nước Trong nước thải có tồn tại AOX là do quá trình khử trùng có dùng chất khử là hợp chất của Clo

Nói chung nước thải trong các công đoạn sản xuất chứa nhiều các chất hữu cơ và có các chỉ số như sau:

11

Bảng 1-2 Thông số ô nhiễm của nước thải trong công đoạn sản xuất [6]

BOD5 Khoảng 1000 mg/l nếu không kịp tách men, chỉ số này sẽ

cao hơn nhiều

- Định lượng nước cấp: 4 – 8 m3/1000 lít bia, tải lượng nước thải 2,5 – 6 m3/lít bia

- Tải trọng BOD5 = 3 – 6 kg/ 1000 lít bia, tỷ lệ BOD5 : COD = 0,61 – 0,5

Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải như sau:

Nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học cần qua sàng, lọc để tách các tạp chất thô như giấy nhãn, nút bấc và các loại hạt rắn khác Đối với dòng thải rửa chai giá trị pH

12

cao cần được trùng hòa bằng axit hoặc khí CO2 từ quá trình lên men hay bằng khí thải

nồi hơi [6]

Nước thải sinh hoạt:

Nước thải sinh hoạt trong các nhà máy bao gồm nước thải từ: nhà ăn, nhà vệ sinh, khu

vực văn phòng,… 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

1.2 T ổng quan về quá trình sinh học trong xử lý nước thải

1.2.1 Khái ni ệm

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật có

khả năng phân hóa những hợp chất hữu cơ Cơ chế là vi sinh vật có trong nước thải sử

dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng

1.2.2 Phân lo ại

Hình 1-4 Sơ đồ phân loại phương pháp xử lý nước thải sinh học

1.2.2.1 P hương pháp sinh học hiếu khí

Khái niệm: Quá trình xử lý sinh học hiếu khí là quá trình sử dụng các vi sinh oxy hóa các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy [7]

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn:

L ọc sinh học Aerotank Đĩa quay Mương oxy hóa UASB Lọc kỵ khí

Kỵ khí tiếp xúc

Ao sinh h ọc kỵ khí

Trong 3 loại phản ứng là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào Các chỉ số x,

y, z tùy thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa cacbon bị oxy hóa

a Điều kiện tự nhiên

 Ao hồ sinh học:

Cấu tạo: Hồ sinh học là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hóa, là hồ ổn định nước thải,… Trong hồ diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loài thủy sinh vật khác

Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 6oC Trong quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh học ra các loại: hồ hiếu khí, hồ tùy tiện và hồ kỵ khí [7]

 Cánh đồng tưới và bãi lọc:

Cánh đồng tưới và bãi lọc là phương pháp xử lý thích hợp trong nước thải sinh hoạt có chứa các thành phần dinh dưỡng cho cây như: đạm, kali, lân,…Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng cần cho thực vật N: P: K trong nước thải là 5: 1: 2, trong khi đó ở phân chuồng là 2: 1: 2 Như vậy nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng nito cao thích hợp với sự phát triển của thực vật

Nước thải công nghiệp cũng có thể dùng để tưới (nếu không chứa các chất độc hại hoặc chứa với hàm lượng không ảnh hưởng đến sự phát triển thực vật) Tổng lượng muối không quá 4 – 5 g/l, trong đó muối dinh dưỡng 2 g/l

m Vì vậy, các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước thấp hơn 1,5 m so với mặt đất [7]

b Điều kiện nhân tạo

 Aerotank: là bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách thổi khí nén và khuấy đảo cơ học làm cho vi sinh vật tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong khắp pha lỏng

Thực chất quá trình xử lý nước thải bằng bể Aerotank qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hóa xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy

Giai đoạn 2: bùn hoạt tính khối phục khả năng oxy hóa, đồng thời oxy hóa tiếp những

hợp chất chậm oxy hóa

Giai đoạn 3: giai đoạn nito hóa và các muối Amon [7]

 Bể lọc sinh học (Bể Biophin có lớp vật liệu không thấm nước)

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó chất thải được lọc qua lớp vật liệu lọc rắn có bao bọc lớp màng vi sinh vật

Bể lọc sinh học gồm 2 loại: Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (lọc phun hay lọc nhỏ giọt) và lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước

Vật liệu lọc có thể là than cốc, đá dăm, đá cuội,… Trong những năm gần đây người ta dùng phổ biến vật liệu lọc chất dẻo và nhiều loại vật liệu xốp khác [8]

 Đĩa lọc sinh học:

15

Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo nguyên lý dính bám Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ,… hình tròn đường kính 2 – 4 m, dày dưới 10mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30 – 40 mm Đĩa lọc được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể chứa nước thải [8]

Nguyên tắc: Khi màng sinh học tiếp xúc với chất hữu cở có trong nước thải sau đó tiếp xúc với oxy ra khỏi đĩa Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tiếp xúc với không khí vừa tiếp xúc với chất hữu cơ tăng khả năng phân hủy chất hữu cơ

 Mương oxy hóa:

Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, làm thoáng kéo dài với bùn hoạt tính lơ lửng chuyển động tuần hoàn trong mương

Do mương có hiệu quả xử lý BOD5, Nito, Photpho cao, quản lý đơn giản, ít bị ảnh hưởng khi có sự thay đổi về thành phần và lưu lượng nước thải đầu vào nên thường được áp dụng để xử lý nước thải có biên độ dao động lớn về chất lượng và lưu lượng nước giữa các giờ trong ngày [8]

Giai đoạn thủy phân: dưới tác dụng của các enzyme thủy phân do vi sinh vật tiết ra

các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân – Hidrocacbon (kể cả các chất không hòa tan) phức tạp

sẽ thành đường đơn giản; protein sẽ thành albumoz, peptit, axitamin; chất béo (lipit) thành glyxerin và các axit béo

Giai đoạn tạo khí: sản phẩm thủy phân sẽ tiếp tục bị phân giải và tạo thành sản phẩm

cuối cùng là hỗn hợp khí chủ yếu là CO2 và CH4 Ngoài ra còn tạo ra một số khí khác, như H2, N2, H2S và một số muối khoáng

a Điều kiện nhân tạo:

Nguyên tắc hoạt động: Khí Metan được tạo ra ở giữa lớp bùn Hỗn hợp khí – lỏng và bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng Với quy trình này, bùn được tiếp xúc nhiều với các

16

chất hữu cơ có trong nước thải, từ đó quá trình phân hủy xảy ra tích cực Các loại khí tạo ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là CH4 và CO2) sẽ tạo ra dòng tuần hoàn cục bộ, giúp cho việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho chúng ổn định Một số bọt khí và hạt bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn hợp phía trên bể Khi va phải lớp lưới chắn phía trên, các bọt khí bị vỡ và hạt bùn được tách ra lại lắng xuống dưới Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, vận tốc dòng hướng lên phải giữ ở khoảng 0,6 – 0,9 m/h

Bảng 1-3 Các thông số của các quá trình kỵ khí dùng để xử lý nước thải [8]

Quá trình Nhu cầu oxy hóa học, COD vào

(mg/l)

Thời gian lưu nước trong

bể (h)

Tải trọng chất hữu cơ (kgCOD/m3.ngđ)

Hiệu suất khử COD (%) Quá trình tiếp

xúc kỵ khí 1500 – 5000 2 – 10 0,48 – 2,4 75 – 90 Quá trình với

nền bùn kỵ khí

dòng hướng lên

Vật liệu cố định 10000 – 20000 24 – 48 1 – 5 75 – 85 Vật liệu trương

Bảng 1-4 Số liệu kỹ thuật từ kết quả vận hành bể phản ứng UASB [9]

Nước thải COD đầu vào (mg/l) Thời gian lưu nước

(h)

Tải trọng (kgCOD/m3.ngđ)

Hiệu quả khử COD (%) Nước thải sinh hoạt

Nhà máy rượu bia

17

Dòng nước phân bố đều từ dưới lên, tiếp xúc với màng vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể Do khả năng bám dính tốt của màng vi sinh dẫn đến lượng sinh khối trong bể tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài Vì vậy thời gian lưu nước thấp có thể vận hành ở tải trọng rất cao

Trong bể lọc kỵ khí do dòng chảy quanh co đồng thời do tích lũy sinh khối nên dễ gây

ra các vùng chết và vùng chảy ngắn Để khắc phục nhược điểm này cần bố trí thêm hệ thống xáo trộn bằng khí biogas sinh ra thông qua hệ thống phân phối khí đặt dưới lớp vật liệu và máy nén khí biogas

Sau thời gian vận hành dài, các chất rắn không bám dính gia tăng Điều này chứng tỏ khi hàm lượng SS đầu ra tăng, hiệu quả xử lý giảm do thời gian lưu nước thực tế trong

bể bị rút ngắn lại Chất rắn không bám dính có thể lấy ra khỏi bể bằng cách xả đáy hoặc rửa ngược [7]

Quá trình tiếp xúc kỵ khí: quá trình này gồm hai giai đoạn là phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn và lắng hoặc tuyển nổi tách riêng phần cặn sinh học và nước thải sau xử lý

b Điều kiện tự nhiên:

18

Ao hồ kỵ khí là loại ao sâu các vi sinh vật kỵ khí hoạt động sống không cần oxy của không khí Chúng sử dụng oxy ở các hợp chất như nitrat, sulfat,… để oxy hóa các chất hữu cơ thành axit hữu cơ, các loại rượu và khí sinh học CH4, H2S, CO2,… và H2O Nguyên lý hoạt động: Nước thải được dẫn vào hồ được đặt chìm đảm bảo cho việc phân phối cặn đồng đều trong hồ Cửa xả nước ra khỏi hồ theo kiểu thu nước bề mặt

và có tấm ngăn bùn không cho ra cùng với nước

1.2.3 Vi sinh vật trong xử lý nước thải

1.2.3.1 Khái niệm

Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ, không quan sát bằng mắt thường mà phải sử dụng kính hiển vi Thuật ngữ vi sinh vật không tương đương với bất kỳ đơn vị phân loại nào trong phân loại khoa học Nó bao gồm cả virut, vi khuẩn, archare, vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh,… [7]

Xử lý sinh học nước thải thực chất là lợi dụng sự sống và hoạt động của các vi sinh vật

để thực hiện các dạng phân hủy khác nhau Sự phân hủy chất hữu cơ thường kèm theo

sự thoát khí dưới tác dụng của các enzyme do vi khuẩn tiết ra [8]

Nhiệm vụ của công trình kỹ thuật xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là tạo điều kiện sống và hoạt động tốt nhất cho các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ được nhanh chóng [8]

1.2.3.2 Cơ chế hoạt động của vi sinh vật

Quá trình biến đổi bao gồm các phản ứng hóa học bên trong tế bào, có hai phản ứng cơ bản trong quá trình biến đổi là phản ứng dị hóa và phản ứng đồng hóa

- Phản ứng dị hóa bẻ gãy các mạch, phân chia các phân tử hữu cơ phức tạp thành các phân tử đơn giản hơn và kèm theo quá trình là sự giải phóng năng lượng

- Phản ứng đồng hóa là hình thành các phân tử phức tạp hơn và đòi hỏi cấp năng lượng Năng lượng cấp cho phản ứng đồng hóa thường lấy từ năng lượng được giải phóng ra của các phản ứng dị hóa

Enzyme là chất xúc tác hữu cơ do tế bào sống sinh ra – là các protein hoặc các protein kết hợp với các phân tử vô cơ hoặc hữu cơ có trọng lượng thấp Như một chất xúc tác,

19

enzyme có khả năng là tăng tốc độ phản ứng hóa học lên gấp nhiều lần nhưng bản chất không bị thay đổi [8]

Có hai loại enzyme: ngoại tế bào và nội tế bào

- Enzyme ngoại bào là do chất tế bào tiết ra Khi tế bào cần chất nền hay chất dinh dưỡng mà các chất này không tự thấm qua vỏ tế bào được thì Enzyme sẽ chuyển hóa các chất này thành hợp chất có thể dễ dàng di chuyển vào trong tế bào

- Enzyme nội bào là chất xúc tác cho các phản ứng đồng hóa bên trong tế bào Enzyme được biết như là một tác nhân phân loại và chuyển hóa chất nền đến sản phẩm

cuối cùng với hiệu suất cao

Tế bào có thể sản xuất ra các enzyme khác nhau ứng với mỗi loại chất nền khác nhau

để sử dụng chúng và có thể minh họa bằng phản ứng sau:

Hoạt động của enzyme chịu nhiều ảnh hưởng bởi nồng độ pH, nhiệt độ và nồng độ

chất nền Mỗi enzyme có trị số pH và nhiệt độ tối ưu riêng [8]

Vai trò c ủa năng lượng đối với mỗi hoạt động của vi sinh vật:

Cùng với enzyme năng lượng cần thiết cho các phản ứng sinh hóa của tế bào Năng lượng cấp cho tế bào là năng lượng được giải phóng ra từ các phản ứng oxy hóa các

chất hữu cơ và vô cơ (các phản ứng dị hóa) hoặc do các phản ứng quang hợp Năng lượng này được thu nhận và tích trữ trong tế bào bằng các hợp chất hữu cơ nhất đinh

và được dùng để tổng hợp các chất hữu cơ còn lại thành tế bào mới Khi chất hữu cơ trong nước thải ít dẫn thì khối lượng tế bào cũng bị giảm dần do các chất đã được tế bào dùng không được thay thế kịp thời bằng chất mới Nếu tình trạng này kéo dài liên

tục thì tế bào không còn khả năng sinh sản mà chỉ còn khả năng đồng hóa các chất hữu

cơ đã hấp thụ được để cuối cùng còn lại các tế bào là những chất hữu cơ tương đối ổn định Quá trình tự giảm sinh khối này gọi là giai đoạn hô hấp nội bào

Vai trò c ủa chất dinh dưỡng đối với vi sinh vật:

Vi sinh vật tiêu thụ các chất hữu cơ để sống, hoạt động và đòi hỏi một lượng chất dinh dưỡng để phát triển, nhu các nguyên tố N, S, P, K, Mg, Ca, Cl, Fe, Mn, Mo, Ni, Co,

lý, làm giảm sinh trưởng của bùn hoạt tính và giảm cường độ của quá trình oxy hóa

Hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng phụ thuộc vào thành phần của nước thải và tỉ lệ giữa chúng được xác định bằng thực nghiệm Tỷ lệ này thường trong khoảng BOD: N: P=100: 5: 1 Ngoài ra cần một lượng nhỏ các nguyên tố khoáng như canxi, magie, sắt, đồng, kẽm, mangan,… các chất này thường có đủ trong nước thải sinh hoạt Khi xử lý nước thải công nghiệp bằng vi sinh nhiều trường hợp phải bổ sung N, P và khử trước các kim loại nặng gây hại đến nồng độ cho phép [8]

21

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 Tổng quan về Công ty Bia – rượu – NGK Hà Nội (HABECO)

2.1.1 Giới thiệu chung về công ty

2.1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Tổng công ty Rượu – Bia – NGK Hà Nội (Habeco) được chuyển từ Doanh nghiệp nhà nước thành lập ngày 16/5/2003 theo quyết định số 75/2003/QĐ – BCN của Bộ trưởng

Bộ Công Nghiệp (nay là Bộ Công Thương) trên cơ sở sắp xếp tại Công ty bia Hà Nội

và các đơn vị thành viên, hình thức chuyển sang tổ chức và hoạt động theo mô hình Công ty mẹ - Công ty con tại quyết định số 36/2004/QĐ – BCN ngày 11/5/2005 của

Bộ trưởng Bộ Công Nghiệp

Ngành nghề chủ yếu của Tổng công ty gồm: Sản xuất, kinh doanh bia, rượu, nước giải khát và bao bì; xuất nhập khẩu nguyên liệu, vật tư, thiết bị, phụ tùng, phụ liệu, hóa chất; dịch vụ khoa học công nghệ, tư vấn đầu tư, tạo nguồn vốn đầu tư, tổ chức vùng nguyên liệu, kinh doanh bất động sản, các dịch vụ và ngành nghề khác nhau theo luật đinh Tiền thân của Tổng công ty Habeco là Nhà máy bia Hommel có quy mô 30 nhân công, do một người Pháp tên là Hommel thành lập năm 1890 với mục đích phục vụ quân viễn chinh Pháp Năm 1954, miền Bắc hoàn toàn giải phóng, quân Pháp rút lui, tháo gỡ toàn bộ máy móc để lại nhà máy bia Hommel ở trong tình trạng hoàn toàn hoang phế Năm 1957, nhà máy bia Hommel được khôi phục theo chính sách phục hồi kinh tế của Chính Phủ và đổi tên thành Nhà máy bia Hà Nội

Ngày 1 tháng 5 năm 1958, mẻ bia thử đầu tiên được thực hiện thành công do ông Vũ Văn Bộc – Một công nhân lành nghề của nhà máy bia Hommel cũ kết hợp với sự giúp

đỡ từ các chuyên gia bia của Tiệp Khắc Ngày 15 tháng 8 năm 1958, chai bia đầu tiên của Việt Nam mang nhãn hiệu Trúc Bạch ra đời, đánh dấu một bước ngoặt lớn trong ngành công nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam Cũng từ đây, ngày 15 tháng 8 trở thành ngày truyền thống của Tổng Công ty bia Habeco

Năm 1993, nhà máy bia Hà Nội chuyển đổi mô hình hoạt động, đổi tên thành Công ty Bia Hà Nội và đẩy mạnh quá trình đổi mới thiết bị nâng công suất lên 50 triệu lít/năm

22

Đến năm 2010, công ty thực hiện dự án nâng công suất lên 100 triệu lít/năm Sau khi được chuyển thành Tổng công ty nhà nước năm 2003, sự kiện đánh dấu bước ngoặt trong mở rộng quan hệ hợp tác quốc tế là việc Tổng công ty ký hết hợp tác chiến lược với tập đoàn bia Carlberg vào năm 2007

Ngày 16 tháng 6 năm 2008, Habeco chính thức chuyển đổi mô hình hoạt động sang Tổng công ty cổ phần với tên gọi chính thức là Tổng công ty cổ phần Bia – rượu – nước giải khát Hà Nội (Habeco)

Năm 2010 với việc hoàn thành dự án đầu tư xây dựng Nhà máy bia công suất 200 triệu lít/năm tại Mê Linh, Hà Nội với hệ thống thiết bị đồng bộ hiện đại bậc nhất Đông Nam

Á đã đưa Tổng công ty đạt công suất gần 400 triệu lít/năm Habeco trở thành một trong hai công ty sản xuất bia lớn nhất của Việt Nam

Hiện tại, Tổng công ty có 25 công ty thành viên với các sản phẩm chủ lực là bia hơi

Hà Nội, Bia chai Hà Nội 450ml nhãn đỏ, HANOI BEER Premium, Bia Hà Nội 450ml nhãn xanh, Bia Hà Nội lon, Bia Trúc Bạch, Rượu Hà Nội

Tốc độ tăng trưởng bình quân trong những năm gần đây bình quân là 20% Doanh thu bình quân tăng mỗi năm 30% Nộp ngân sách cho nhà nước bình quân tăng hơn 20% Lợi nhuận tăng bình quân mỗi năm 12%

Thực hiện quyết định của Thủ Tướng Chính Phủ về việc phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành Bia – rượu – Nước giải khát Hà Nội đến năm 2010 – 2015, Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội sẽ xây dựng thành một trong những tổng công ty vững mạnh, giữ vai trò chủ đạo trong ngành công nghiệp sản xuất Bia, Rượu, Nước giải khát đáp ứng yêu cầu hội nhập, đóng góp tích cực cho nền kinh tế đất nước Trong suốt quá trình hoạt động, Tổng công ty Habeco đã được nhà nước trao tặng nhiều huân, huy chương và nhiều giải thưởng cao quý khác

23

2.1.1.2 Vị trí địa lý

Hình 2-1 Sơ đồ vị trí nhà máy Công ty bia Hà Nội được đặt tại 183 Hoàng Hoa Thám, Ba Đình, Hà Nội Với diện

tích tương đối rộng (5ha), đây là vị trí hết sức thuận lợi cho việc sản xuất và lưu thông

sản phẩm Bên cạnh đó ở vị trí này, Công ty có một nguồn nước hết sức đặc biệt ngay

tại mặt bằng sản xuất Đây chính là yếu tố tạo ra cái riêng, cuốn hút của bia

24

2.1.2 Gi ới thiệu quy trình công nghệ sản xuất bia của Công ty

Hình 2-2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia và dòng thải

T ạp chất Làm s ạch

Nghi ền ướt

Ph ụ gia

Nước

Làm sạch Nghiền khô

Hồ hóa Malt lót Đường hóa

L ọc tách bã Nước

Hoa Houblon

Houblon hóa

Bã Malt

Bã Houblon Đường

Lên men chính Khí s ạch

Nước thải

B ụi, tiếng ồn

Chất hữu cơ, COD, BOD 5 cao

C ặn lơ lửng, ô nhiễm chất hữu cơ cao

Cặn lơ lửng (xác hoa, phức protein-pheno; Glucozo)

Xác nấm men, cặn lơ lửng, chất hữu cơ cao

pH cao; ch ứa kẽm, đồng; tồn tại AOX Cặn lơ lửng (bột trợ lọc), ô nhiễm chất hữu cơ cao

C ặn lơ lửng (xác nấm men), ô nhi ễm chất hữu cơ cao

Ô nhi ễm chất hữu cơ không cao

25

Thuyết minh dây chuyền sản xuất:

Bia được sản xuất từ nguyên liệu chính là: gạo, malt, nước, hoa houblon, men giống Malt được nghiền thành bột sau đó hòa trộn với nước theo tỷ lệ nhất định và ngâm ủ theo yêu cầu của công nghệ sản xuất Gạo nghiền thành bột được chuyển đến nồi hồ hóa Tại đây bột được hòa trộn với nước và ngâm ủ trong nồi Sau đó được cấp nhiệt

để phá vỡ màng tế bào của tinh bột, tạo điều kiện biến chúng thành trạng thái hòa tan trong dung dịch Kết thúc quá trình hồ hóa, cháo được bơm chuyển sang hòa trộn với malt Tại nồi đường hóa, malt được trộn đều với cháo sau đó được ủ và gia nhiệt, mục đích để chuyển các chất không hòa tan trong malt và những chất hòa tan trong tinh bột, tạo thành đường, các axitamin và những chất hòa tan khác Sau đó dịch được bơm đi lọc thô tại nồi lọc Mục đích của quá trình lọc bã malt là tách lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn – phế liệu sẽ được loại bỏ

ra ngoài Trong quá trình này, nước được thêm vào có tác dụng rửa bã, đồng thời để bù lại tổn thất do bay hơi trong khi nấu Quá trình lọc hoàn thành Dịch được chuyển sang nồi houblon, ở nồi houblon hóa, người ta cấp nhiệt nấu dịch sau khi đã được trộn với hoa houblon trong thời gian khoảng 1 giờ ở nhiệt độ 100 – 105oC Mục đích của quá trình houblon là tạo cho bia thành phẩm có vị đắng, hương thơm và khả năng tạo bọt Sau quá trình houblon hóa, dịch được chuyển sang thùng lắng xoáy để tiếp tục lọc lần cuối bằng phương pháp ly tâm Kết thúc quá trình lọc ở thùng lắng xoáy, dịch được bơm chuyển đến thiết bị làm lạnh nhanh, sau đó được sục khí vô trùng và trộn với men giống rồi chuyển đến thùng lên men, thực hiện quá trình lên men Quá trình lên men thường được thực hiện qua hai giai đoạn đó là: lên men chính và lên men phụ Kết thúc hai quá trình lên men, dịch có mùi thơm và vị đắng đặc trưng, dịch này được gọi

là bia bán thành phẩm Tiếp đó tiến hành loc, sục CO2 đưa đi bảo quản tại thùng thành phẩm để bia ổn định Bia đã ổn định một phần được đem đi chiết chai, đóng nắp, đưa sang thanh trùng, dán nhãn, nhập kho để tiêu thụ

2.1.3 Hiện trạng các vấn đề môi trường của Công ty

2.1.3.1 Nước thải

Nước sử dụng cho hoạt động sản xuất của Công ty được lấy từ 2 nguồn chủ yếu:

26

Nước ngầm trước đây là nguồn nước chính cung cấp cho các hoạt động của Công ty, nước được khai thác ngay tại khuôn viên của Công ty tới 4 giếng khoan Tuy thời gian gần đây, nhà máy đã chuyển sang dùng chủ yếu nước máy của Thành phố cho các công đoạn vệ sinh, còn nước ngầm để cung cấp làm nước công nghệ trong quá trình sản xuất

Nguồn nước ngầm của Công ty được coi là thành phần tạo nên hương vị bia Hà Nội

mà có thể phân biệt được với các sản phẩm bia khác Tuy nhiên để đảm bảo yêu cầu của sản phẩm công ty đã có hệ thống xử lý nước cấp theo công nghệ của Đức

Vấn đề môi trường lớn nhất trong nhà máy bia là lượng nước thải rất lớn chứa nhiều chất hữu cơ, pH cao, nhiệt độ cao Việc lưu giữ và thải bỏ lượng men thải lớn và bột trợ lọc, vải lọc có lẫn nấm men sau mỗi lần lọc làm tải lượng hữu cơ trong nước thải rất lớn Nguồn nước thải không được kiểm soát và không được xử lý sẽ dẫn đến phân hủy các chất hữu cơ, làm giảm oxy hòa tan trong nước cần thiết cho thủy sinh Ngoài

ra quá trình này còn gây ra mùi khó chịu Các thành phần khác có trong nước thải như nitrat, photphat gây ra hiện tượng phì dưỡng cho các sinh vật thủy sinh

Bia chứa chủ yếu là nước (>90%), còn lại là cồn (3 – 6%), CO2 và các hóa chất hòa tan khác Nước thải của nhà máy bia thường gồm những loại sau:

Nước làm nguội, nước ngưng tụ Loại nước này không thuộc loại nước gây ô nhiễm nên có thể xử lý sơ bộ và tái sử dụng lại

Nước vệ sinh thiết bị như rửa thùng nấu, rửa bể chưa, rửa sàn nhà sản xuất Loại nước này chứa nhiều chất hữu cơ, cần phải được tiến hành xử lý để làm sạch môi trường và tái sử dụng lại

Nước vệ sinh các thiết bị lên men, thùng chứa đường ống, sàn nhà lên men Loại nước thải này chứa nhiều xác nấm men, xác nấm men rất dễ tự phân hủy, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng Loại nước này cần có biện pháp xử lý đặc biệt giảm nguy cơ ô nhiễm Nước rửa chai đựng bia Loại nước thải này cũng gây ô nhiễm nghiêm trọng, nước này không chỉ chứa các chất hữu cơ mà còn chứa nhiều các hợp chất màu từ mực in nhãn, kim loại (đặc biệt là Zn và Cu)

27

Bảng 2-1 Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sản xuất bia [10]

Bao gồm hơi phát sinh từ khí thải nồi hơi trong quá trình nấu, hơi khí nén bị rò rỉ, bụi

từ quá trình chuẩn bị nguyên liệu,… Nguồn bụi phát sinh chủ yếu trong nhà máy bao

gồm trong quá trình chuẩn bị nguyên liệu, quá trình tiếp liệu, quá trình xay malt, quá

trình nghiền gạo,… Tuy nhiên tải lượng bụi ở đây rất khó ước tính phụ thuộc nhiều

vào các yếu tố như loại nguyên liệu, độ ẩm của nguyên liệu, tình trạng, tính năng của thiết bị

máy móc…

2.1.3.3 Chất thải rắn

Chất thải rắn của Công ty được chia làm 2 loại là chất thải sinh hoạt và chất thải sản xuất

Chất thải rắn sinh hoạt được thu gom triệt để vào thùng rác và được vận chuyển đến

bãi chôn lấp của Thành Phố

Chất thải rắn sản xuất khó phân hủy bao gồm chai vỡ, két nhựa, bao bì, thùng

giấy,…Tuy nhiên lượng rác này không lớn nên được tái chế lại

Chất thải rắn sản xuất dễ phân hủy bao gồm bã malt, cặn men bia,… sẽ được thu gom

hàng ngày bán cho các xí nghiệp sản xuất thức ăn gia súc hoặc cơ sở chăn nuôi

Về xử lý chất thải rắn, Công ty đã ký kết hợp đồng thu gom rác thải thông thường và

rác thải nguy hại với các đơn vị có giấy phép thu gom Rác được thu vào đúng nơi quy

định của Công ty, xe của Công ty môi trường vào để chở đến bãi rác Thành Phố

28

Bảng 2-2 Lượng chất rắn phát sinh khi sản xuất 100 lít bia [10]

Bã hèm Kg 19 – 27 Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi

khó chịu

Bã men Kg 1,3 – 4 Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi

khó chịu

Vỏ chai vỡ Chai 0,3 – 0,9 Gây tai nạn cho người vận hành

Bùn hoạt tính Kg 0,3 – 0,4 Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi

khó chịu Nhãn, giấy Kg 0,9 – 1,5 Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi

khó chịu

Bã bột trợ lọc Kg 0,1 – 0,6 Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi

khó chịu Plastic Kg 0,01 – 0,04 Tạo ra tải lượng chất rắn cao, bãi chứa lớn Kim loại Kg 0,01 – 0,06 Tạo ra tải lượng chất rắn cao, bãi chứa lớn

2.1.3.4 Tiếng ồn, độ rung và tác nhân nhiệt

Chủ yếu phát sinh từ quá trình hoạt động của các máy móc thiết bị như máy nghiền, máy đóng chai, thiết bị làm lạnh, băng chuyền Nhiệt tỏa ra từ nồi nấu, nồi hơi (nguồn nhiệt rất nặng) và từ hệ thống làm lạnh (nguồn nhiệt lạnh) ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của công nhân và môi trường xung quanh

2.2 Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của công ty

2.2.1 Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của công ty

Từ năm 2002, Công ty đã đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải công suất thiết kế

1200 m3/ngđ

Sơ đồ hệ thống xử lý:

29

Hình 2-3 Sơ đồ hệ thống xử lý hiện hành của nhà máy công suất 1200 m3/ngđ

Thuyết minh công nghệ

Nước thải của nhà máy từ các cống, rãnh nước thu gom tại một đường ống chung của

nhà máy đi đến khu xử lý tập trung Nước thải đi qua song chắn rác để loại bỏ các tạp

chất rắn có kích thước lớn có thể gây ra các sự cố trong quá trình vận hành hệ thống

như làm tắc đường ống, máy bơm, làm giảm hiệu quả của hệ thống xử lý Sau đó nước

đi vào bể MBBR là bể xử lý sinh học sử dụng các giá thể sinh học, tại đây xảy ra quá

trình oxy hóa và nitrat nên giảm hàm lượng COD, BOD5, Nito, photpho Tiếp theo

nước đi sang bể lắng ly tâm để loại bỏ cặn lơ lửng Cuối cùng là sang bể khử trùng và

thải ra nguồn tiếp nhận

Các thông số cơ bản của hệ thống xử lý nước thải [12]

- Lượng nước thải xử lý 1200 m3/ngđ

- Công suất trung bình theo giờ: 50 m3/h

- Công suất tối đa theo giờ: 101 m3/h

- Công nghệ xử lý: yếm khí, hiếu khí kết hợp

- Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý: QCVN 24:2009/BTNMT cột A

30

Bảng 2-3 Bảng các thông số cơ bản của các công trình đơn vị của hệ thống xử

lý nước thải công suất 1200 m3/ngđ Công trình

- Hệ thống xử lý đã vận hành từ lâu dẫn đến thiết bị máy móc hư hỏng, lỗi thời

- Với công nghệ xử lý chỉ sử dụng bể MBBR sẽ không bảo đảm được các thông số ô nhiễm đạt tiêu chuẩn xả thải Theo bảng 2 – 1 về các thông số ô nhiễm của nước thải công ty có chỉ số BOD = 1500 mg/l Với hiệu suất xử lý BOD của bể MBBR đạt 80 – 90%, thì nồng độ BOD sau khi xử lý là 150 mg/l cao gấp 3 lần giá trị BOD trong cột B QCVN 40:2011/BTNMT

- Hệ thống xử lý hiện không đáp ứng được công suất nước thải thải ra Hệ thống xử

lý nước thải với công suất 1200 m3/ngđ được Công ty đầu tư xây dựng và đưa vào vận hành từ năm 2002, khi đó sản lượng của Công ty là 40 triệu lít/năm Tải lượng nước thải có thể tính suy ra từ sản lượng sản xuất Cụ thể là:

Lượng nước thải tương ứng với 40 triệu lít bia/năm:

Q: Là lưu lượng nước thải

N: Sản lượng bia N = 40 triệu lít/năm

(2,5 ÷ 6) là định mức tải lượng nước thải bia Tức là, (2500 ÷ 6000)m3 nước thải/1000

300: Là số ngày làm viêc (đã trừ các ngày nghỉ)

Từ năm 2010 đến nay sản lượng của Công ty đã tăng lên 100 triệu lít bia/năm Lượng nước thải dự kiến tính toán được là:

Hệ thống xử lý cũ công suất 1200 m3/ngđ sẽ không đáp ứng được lượng nước thải của nhà máy khi sản lượng tăng lên 100 lit bia/năm với lượng nước thải dự kiến một ngày của nhà máy là 833÷2000 m3/ngđ Và để phục vụ cho việc mở rộng sản xuất sau này Công ty nên cải tạo hệ thống xử lý nước thải với công suất thiết kế dự kiến 3000

m3/ngđ

2.3 Đề xuất phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải

2.3.1 Một số hệ thống xử lý nước thải bia

32

2.3.1.1 H ệ thống xử lý nước thải bia Sài Gòn

Hình 2-4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn Đặc tính nước thải của nhà máy

Lưu lượng 1500 m3/ngđ

BOD5: 1600 mg/l

COD: 2800 mg/l

Nước thải Chắn rác thô Thiết bị tách rác tinh