BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ********** LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH HÈM SẢN XUẤT CỒN THU BIOGAS BẰNG THIẾT BỊ UASB VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY RƯỢU ĐỒNG XUÂN - THANH BA - PHÚ THỌ TÔ THỊ LAN PHƯƠNG HÀ NỘI 2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ********** LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH HÈM SẢN XUẤT CỒN THU BIOGAS BẰNG THIẾT BỊ UASB VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY RƯỢU ĐỒNG XUÂN – THANH BA - PHÚ THỌ NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG TÔ THỊ LAN PHƯƠNG NGƯỜI HDKH: PGS.TS NGUYỄN THỊ SƠN HÀ NỘI 2007 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Chương 1:Tổng quan tình hình sản xuất tiêu thụ rượu giới Việt Nam 1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu giới 1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu Việt Nam 1.2.1 Sơ lược phát triển ngành Cồn - Rượu 1.2.2 Quy mô công suất 1.2.2.1 Các sở sản xuất rượu 1.2.2.2 Các sở sản xuất cồn thực phẩm 13 1.2.3 Hiện trạng thiết bị công nghệ .15 1.2.4 Chiến lược phát triển ngành Cồn - Rượu nước .16 Chương 2: Vài nét Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ .19 2.1 Lịch sử phát triển 19 Chương 3: Công nghệ sản xuất Cồn - Rượu vấn đề môi trường 23 3.1 Công nghệ sản xuất Cồn - Rượu 23 3.1.1 Công nghệ sản xuất cồn từ tinh bột 23 3.1.2 Công nghệ sản xuất cồn từ rỉ đường 27 3.1.3 Công nghệ sản xuất rượu vang 30 3.1.4 Công nghệ sản xuất rượu mùi pha chế 32 3.2 Các chất thải từ sản xuất Cồn - Rượu .35 3.2.1 Chất thải rắn 35 3.2.2 Khí thải .36 3.3.3 Nước thải 36 3.3 Hiện trạng xử lý chất thải nhà máy sản xuất Cồn - Rượu Việt Nam .38 3.3.1 Xử lý chất thải rắn .38 3.3.2 Xử lý khí nhiễm .38 3.3.3 Vấn đề xử lý nước thải 38 Chương 4: Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý yếm khí nước thải 40 4.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý yếm khí .40 4.1.1 Đặc trưng q trình xử lý yếm khí 40 4.1.2 Cơ chế 40 4.1.3 Tác nhân thực 43 4.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới q trình xử lý yếm khí 45 4.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 45 4.2.2 Ảnh hưởng pH 45 4.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng chất dinh dưỡng 47 4.2.4 Ảnh hưởng thời gian lưu 47 4.2.5 Ảnh hưởng tải trọng chất hữu đầu vào 49 4.2.6 Ảnh hưởng chất độc với vi khuẩn metan hoá 50 4.3 Các dạng thiết bị xử lý yếm khí 52 4.3.1 Thiết bị yếm khí tiếp xúc 52 4.3.2 Thiết bị yếm khí giả lỏng 53 4.3.3 Thiết bị yếm khí dạng tháp đệm 54 4.3.4 Thiết bị yếm khí giai đoạn 54 4.3.5 Thiết bị UASB 55 Chương 5: Nghiên cứu xử lý yếm khí dịch hèm sản xuất Cồn - Rượu 60 5.1 Mục đích, nội dung, đối tượng nghiên cứu 60 5.1.1 Mục đích nội dung nghiên cứu 60 5.1.2 Đối tượng nghiên cứu 60 5.1.3 Mơ hình thiết bị thí nghiệm .60 5.2 Phương pháp nghiên cứu 61 5.2.1 Phương pháp phân tích .61 5.2.2 Các thơng số cần tính tốn 65 5.3 Kết nghiên cứu thảo luận 67 5.3.1 Kết khảo sát đặc trưng nước thải 67 5.3.2 Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố tới hiệu xử lý thu biogas 71 Chương 6: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ 80 6.1 Các thông số thiết kế 80 6.1.1 Lưu lượng đặc trưng nước thải 80 6.1.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý 80 6.1.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 81 6.2 Tính tốn thơng số thiết kế 83 6.2.1 Tính tốn thơng số thiết kế bể điều hồ trước UASB .83 6.2.2 Tính tốn thơng số thiết kế bể UASB 84 6.2.2.1 Hiệu xử lý 84 6.2.2.2 Thể tích bể 85 6.2.2.3 Lượng bùn tạo thành 86 6.2.2.4 Lượng khí sinh ngày 87 6.2.2.5 Chọn hệ thống phân phối nước thải vào bể UASB 87 6.2.2.6 Chọn kết cấu thu biogas 88 6.2.3 Tính tốn thơng số thiết kế bể điều hồ trước Aeroten .88 6.2.4 Tính tốn thơng số thiết kế bể Aeroten 89 6.2.5 Tính tốn thơng số thiết kế bể lắng thứ cấp 89 6.3 Ước tính chi phí đầu tư xây dựng vận hành hệ thống xử lý .90 6.3.1 Chi phí đầu tư xây dựng 90 6.3.2 Dự trù kinh phí vận hành 90 KẾT LUẬN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Trong năm qua, kinh tế giới nói chung Việt Nam nói riêng đạt tốc độ tăng trưởng nhanh chóng Các ngành cơng nghiệp khu thị mở rộng kèm theo mơi trường bị ảnh hưởng nghiêm trọng Con người phải đối mặt với hậu môi trường tăng trưởng kinh tế mang lại Sau gần 20 năm thực công đổi mới, diện mạo đất nước có nhiều thay đổi đáng tự hào, kinh tế phát triển, sống người dân ngày cải thiện Cũng quốc gia phát triển khác,cùng với phát triển mạnh mẽ sản xuất công nghiệp, dịch vụ, môi trường Việt Nam dần bị xuống cấp, có nơi bị nhiễm nghiêm trọng chí suy thối tới mức báo động Ngun nhân dẫn đến tình trạng chủ yếu ý thức việc chấp hành pháp luật bảo vệ môi trường nhiều ngành nhiều nơi chưa trọng thực nghiêm túc Cùng với nhiều ngành công nghiệp khác, năm qua ngành sản xuất Rượu - Bia - Nước giải khát nói chung ngành Rượu nói riêng có bước tiến định, đóng góp đáng kể cho kinh tế nước Theo thống kê đến năm 1999, nước ta có khoảng 63 sở sản xuất rượu với cơng suất 100 triệu lít/năm, có 13 sở sản xuất cồn với công suất khoảng 40 triệu lít/năm Sản lượng dự báo cịn tăng cao năm tới [1] So với ngành công nghiệp chế biến thực phẩm khác, sản xuất cồn rượu ngành có tải lượng nhiễm cao, đặc biệt ô nhiễm nước thải, nước thải đáy tháp chưng thô (dịch hèm) Dịch hèm sản xuất cồn từ tinh bột thường có COD = 24000 – 27000 mg/l, dịch hèm từ rỉ đường có COD = 66.000 – 87.000mg/l [16] Tuy nhiên, hầu hết sở sản xuất cồn - rượu Việt Nam hầu hết chưa có hệ thống xử lý nước thải Đây Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội nguyên nhân góp phần làm nghiêm trọng thêm mức độ ô nhiễm môi trường tiếp nhận Nước thải sản xuất cồn - rượu loại nước thải có độ nhiễm cao, giàu chất hữu dễ phân huỷ sinh học Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý cách có hiệu loại nước thải vấn đề cấp thiết nhiều đơn vị nghiên cứu, nhiều cấp lãnh đạo quản lý quan tâm Đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất cồn - rượu có độ nhiễm cao thu biogas thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ” nhằm hồn thiện cơng nghệ xử lý nước thải sản xuất cồn - rượu đồng thời tạo sở vững để ngành sản xuất cồn – rượu phát triển cách bền vững Nội dung luận văn bao gồm: • Mở đầu • Chương 1: Tổng quan tình hình sản xuất tiêu thụ rượu Thế giới Việt Nam • Chương 2: Vài nét Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ • Chương 3: Cơng nghệ sản xuất Cồn - Rượu vấn đề môi trường • Chương 4: Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý yếm khí nước thải • Chương 5: Kết nghiên cứu xử lý yếm khí nước thải sản xuất Cồn - Rượu • Chương 6: Tính tốn, thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ • Kết luận • Tài liệu tham khảo Tơ Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ RƯỢU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu giới khu vực Rượu sản phẩm quen thuộc xuất sớm đời sống người nhiều quốc gia giới Hiện giới có nhiều loại rượu tiếng khác làm từ nguyên liệu công nghệ đặc trưng Một số loại rượu trở thành đồ uống biểu trưng cho quốc gia rượu Sakê Nhật Bản, rượu Mao Đài Trung Quốc, rượu Sechu Hàn Quốc…Các quốc gia Châu Âu tiếng với loại rượu như: Vodka, Whisky, Cognac, Rhum, Gin, Vang, Champagne, Liquor…Nhìn chung, rượu thường sản xuất từ nguyên liệu có chứa tinh bột từ loại Sản lượng rượu giới ngày tăng phần nhu cầu tiêu dùng tăng đáng kể, mặt khác tiến công nghệ sản xuất giúp tăng sản lượng giảm giá thành sản phẩm Từ năm 1971 đến năm 1992, sản lượng rượu giới tăng không theo năm So với năm 1971, sản lượng rượu năm 1980 tăng 86%, năm 1981 tăng 67%, năm 1982 tăng 94%, năm 1992 tăng 59%, sản lượng rượu năm 1982 đạt cao 36.600 triệu lít (Bảng 1.1) Tơ Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội Bảng 1.1: Tổng sản lượng rượu giới từ 1970 – 1992 [1] Năm Sản lượng (triệu lít) Năm Sản lượng (triệu lít) 1971 18.870 1982 36.600 1972 28.380 1983 34.500 1973 35.420 1984 32.000 1974 34.190 1985 32.500 1975 31.540 1986 33.500 1976 31.930 1987 32.500 1977 28.900 1988 27.790 1978 29.950 1989 28.510 1979 31.820 1990 28.290 1980 35.110 1991 25.950 1981 31.500 1992 30.050 Rượu tiêu thụ giới tập trung chủ yếu rượu vang rượu mạnh Rượu vang: tính 28 quốc gia có sản lượng rượu vang lớn – năm 1991 sản lượng đạt khoảng 25 tỷ lít, đến năm 1992 tăng lên đạt 29 tỷ lít Ở Pháp, sản xuất bình quân đạt 67 lít/người (năm 1991), 64,5 lít/người (năm 1992) Ở Ý đạt 62,1 lít/người (năm 1991) 60,4 lít/người (năm 1992) [1] Rượu vang sản xuất tiêu thụ chủ yếu nước Tây Âu Rượu mạnh: nước có sản lượng rượu mạnh đứng đầu giới Mỹ (đạt 1475 triệu lít năm 1986), Liên Xơ cũ (1366 triệu lít năm 1992), Anh (1287 triệu lít năm 1990), Nhật (613,5 triệu lít năm 1992) [1] Các nước tiêu thụ rượu mạnh nhiều giới quốc gia Đông Âu Liên bang Nga, Ba Lan, Sip, Hungari Tình hình tiêu thụ rượu mạnh giới thể bảng sau: Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 Luận văn thạc sỹ khoa học E= Đại học Bách Khoa Hà Nội ( Sv − Sr ) 15.686 − 947 ×100 = ×100 = 93,96% Sv 15.686 Trong đó: E: hiệu suất trình xử lý UASB, (%) Sv, Sr: hàm lượng COD dòng vào khỏi thiết bị UASB, (mg/l) 6.2.2.2 Thể tích bể Thể tích bể tính theo cơng thức sau: V= Q( Sv − Sr ) (m3) Tk Trong đó: V: thể tích bể UASB, (m3) Q: lưu lượng nước thải, (m3/ngày) Sv, Sr: hàm lượng COD dòng vào khỏi thiết bị UASB, (kg/m3) Tk: tải trọng khối, (kg COD/m3/ngày) Lượng nước thải có độ nhiễm cao cần xử lý UASB theo tính tốn sau pha loãng cần thiết 65,7m3 Kết thực nghiệm cho thấy: Sv = 15,686 kg/m3 Sr = 0,947 kg/m3 Tk = 7,37 kg COD/m3/ngày tlưu = 48 Vậy, thể tích cần thiết bể UASB là: V= Q( Sv − Sr ) 65,7(15,686 − 0,947) = = 131,39 (m3) 7,37 Tk Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 85 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội Thể tích dự phịng lấy 20% thể tích cần thiết Dung tích cần thiết bể: V = 131,39 + 20% ×131,39 = 157,7 (m3) Chọn thể tích bể UASB 158m3 Để chủ động vận hành bảo dưỡng thiết bị, bể UASB xây dựng thành đơn nguyên hoạt động độc lập song song Mỗi đơn nguyên tích V1 = V2 = 79m3 Kích thước đơn nguyên: Dài: 4m Rộng: 4m Cao: 4,94m Vậy, thể tích xây dựng đơn nguyên 79,04 m3 Khi vận hành, nhiệt độ tối ưu cho trình xử lý 35 – 370C Để ổn định nhiệt độ, bể xây dựng nửa chìm nửa cốt (0,0) 2,44m 6.2.2.3 Lượng bùn tạo thành Lượng bùn tạo thành hàng ngày tính theo cơng thức: Px = Q ×Y × E × S × 10-3 + kd × θc Trong đó: Px: lượng bùn tạo thành hàng ngày, kg/ngày Q: lưu lượng nước thải vào bể UASB, (m3/ngày) Q = 65,7m3/ngày Y: Hệ số sinh trưởng cực đại Y = 0,05 E: Hiệu suất xử lý E = 0,9396 S0: hàm lượng COD dòng vào, (mg/l) S0 = 15.686 mg/l kd: hệ số tự huỷ bùn, (ngày-1) kd = 0,02 ngày-1 Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 86 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội θc: tuổi bùn θc = 15 ngày Vậy lượng bùn sinh ngày là: Px = 65,7 × 0,05 × 0,9396 ×15.686 × 10-3 = 37,24 (kg/ngày) + 0,02 ×15 6.2.2.4 Lượng khí sinh ngày Theo kết thực nghiệm, hệ số tạo khí UASB thời gian lưu 48 kbiogas = 0,503 m3/kg CODCH Lượng khí sinh ngày là: Vbiogas = kbiogas(E.Q.S0.10-3 – 1,42.Px) Trong đó: Vbiogas: lượng khí sinh ngày, (m3/ngày) kbiogas: hệ số tạo khí biogas, (m3/kg CODCH) k = 0,503 m3/kg CODCH Q: lưu lượng nước thải vào bể UASB, (m3/ngày) Q = 65,7 m3/ngày E: hiệu suất xử lý E = 0,9396 S0: hàm lượng COD dòng vào, (mg/l) S0 = 15.686 mg/l Px: lượng bùn tạo thành ngày, (kg/ngày) Px = 37,24 kg/ngày Vậy lượng khí sinh ngày là: Vbiogas = 0,503(0,9396 × 65,7 ×15.686 × 0,001 − 1,42 × 37,24) = 460,47 (m3/ngày) Với lượng khí CH4 tính chiếm 75% lượng biogas thu được, lượng CH4 thu ngày là: VCH4 = 0,75 x 460,47 = 345,35 (m3/ngày) 6.2.2.5 Chọn hệ thống phân phối nước thải vào bể UASB Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 87 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội Thiết bị UASB cấp liệu chảy ngược từ lên qua ống dẫn nước thải vào modun Nước thải phân phối theo kiểu xương cá Dàn xương cá modun đặt độ sâu cách bể 0,5 m Đường ống dẫn nước thải vào bể UASB lắp van chiều với mục đích chặn nước thải từ bể quay trở lại bơm bể ngừng hoạt động 6.2.2.6 Chọn kết cấu thu biogas Chụp khí hình tứ diện có đáy hình chữ nhật làm nhựa mica Đỉnh chụp có kết nối với đường ống dẫn khí để thu biogas Đáy chụp đặt độ cao ngập so với mặt nước bể 0,5m 6.2.3 Tính tốn thơng số thiết kế bể điều hồ trước Aeroten + Thể tích nước sau xử lý UASB: 65,7 m3/ngày đêm + Thể tích nước vệ sinh dụng cụ, thiết bị, nhà xưởng: 17 m3/ngày đêm + Thể tích nước thải sinh hoạt: m3/ngày đêm + Tổng thể tích nước thải cần điều hồ: 87,7 m3/ngày đêm Chọn thời gian lưu nước Thể tích bể điều hồ tính theo cơng thức sau: V= Q × t 87,7 = × = 7,31 24 24 (m3) Thể tích bể điều hồ chọn 8m3, kích thước bể điều hồ chọn sau: Dài: 2m Rộng: 2m Cao: 2m Chiều cao bảo vệ bể 0,5m Tổng thể tích xây dựng bể là: V = dài x rộng x cao = x x 2,5 = 10m3 Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 88 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội 6.2.4 Tính tốn thơng số thiết kế bể Aeroten Tổng lượng nước thải cần xử lý qua bể Aeroten 87,7 m3/ngày Thể tích bể Aeroten là: VAeroten = Q x T = 87,7/24 x = 29,3 m3 Q: lưu lượng nước thải, (m3/h) T: thời gian lưu, (h) Chọn T = 8h Chọn thể tích hoạt động bể Aeroten 30m3, kích thước cần thiết bể sau: Dài: 5m Rộng: 3m Cao: 2m Chiều cao bảo vệ bể 0,5m Vậy tổng thể tích xây dựng bể là: V = dài x rộng x cao = x x 2,5 = 37,5m3 6.2.5 Tính tốn thơng số thiết kế cho bể lắng thứ cấp Thể tích bể lắng thứ cấp tính theo cơng thức: V=QxT Trong đó: Q: lưu lượng nước thải, (m3/h) T: thời gian lưu, (h) Chọn T = 4h Thể tích bể lắng thứ cấp cần thiết là: V = 87,7/24 x = 14,6 m3 Chọn thể tích bể lắng thứ cấp 15m3, kích thước bể sau: Dài: 3m Rộng: 2,5m Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 89 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội Cao: 2m Chọn chiều cao bảo vệ bể 0,5m Vậy thể tích xây dựng bể x 2,5 x 2,5 = 18,75m3 6.3 Ước tính chi phí đầu tư xây dựng vận hành hệ thống xử lý nước thải Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ 6.3.1 Chi phí đầu tư xây dựng TT Hạng mục kỹ thuật Đơn Số Đơn giá Thành tiền vị lượng (triệu đồng) (triệu đồng) A Phần đầu tư xây dựng Lưới chắn rác 01 1,5 1,5 Bể điều hoà m3 13,75 0,8 11,0 Bể UASB m3 158,08 2,0 316,16 Bể điều hoà m3 10 0,8 8,0 Bể Aeroten m3 37,5 1,0 37,5 Bể lắng thứ cấp m3 18,75 0,8 15,0 B Phần đầu tư thiết bị, vật tư Bơm nước thải 02 3,0 6,0 Bơm hút bùn 02 2,5 5,0 Bơm cấp khí 01 30 30,0 Van đường ống dẫn biogas m 5,0 Áp kế 01 0,3 0,3 Thiết bị tách nước 01 0,1 0,1 Chụp thu biogas 02 5,0 10,0 Chi phí khác = 10% (A + B) 44.556 Tổng chi phí 490,116 6.3.2 Dự trù kinh phí vận hành Tơ Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 90 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội - Chi phí hoá chất nâng pH ngày: 3,0 kg NaHCO3/m3 dịch hèm x 45 m3 dịch hèm x 5.000 VNĐ/kg = 675.000VNĐ - Chi phí điện năng: bơm nước vào bể UASB công suất 1,5 KW, bơm nước vào bể Aeroten công suất 1,5 KW, bơm thổi khí cơng suất KW hoạt động 24/24h bơm hút bùn từ bể UASB bơm hút bùn từ bể Aeroten công suất 1KW làm việc 1h ngày • Tổng điện tiêu thụ cho hệ thống xử lý nước thải ngày là: [(2x1,5 + 1x8) x 24] + [(2x1)x1] = 266 KW • Chi phí điện ngày là: (với giá điện sản xuất 1000VNĐ/KW) 266 x 1000 = 266.000 VNĐ - Chi phí nhân cơng: nhân cơng vận hành hệ thống xử lý nước thải, chi phí cho nhân cơng ngày 100.000VNĐ - Chi phí sửa chữa: 30.000VNĐ/ngày - Tổng chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải ngày: 675.000 + 266.000 + 100.000 + 30.000 = 1.071.000 VNĐ/ngày Lượng biogas thu ngày 460,47m3 tương đương lượng khí CH4 345,35m3 Tạm tính 5.000VNĐ/m3 CH4, số tiền thu từ biogas 5.000 x 345,35 = 1,726.750 VNĐ/ngày Số tiền đủ bù cho tiền vận hành hệ thống xử lý nước thải tiết kiệm được: Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 91 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội 1.726.750 – 1.071.000 = 655.750VNĐ/ngày Một năm nhà máy sản xuất tháng (270 ngày), số tiền tiết kiệm năm là: 655.750 x 270 = 177.052.500VNĐ Thời gian hồn vốn chi phí đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải là: Thoàn vốn = ∑chi phí đầu tư/ Ytiết kiệm = 490,116/177,0525 = 2,77 năm Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 92 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội KẾT LUẬN Rượu loại đồ uống phổ biến Việt Nam Trong giai đoạn nay, sản lượng rượu nước ta không ngừng nâng cao đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nước xuất Sản xuất Cồn - Rượu ngành có định mức sử dụng nước cao đồng thời nước thải có độ nhiễm hữu lớn việc phát triển mở rộng ngành Cồn - Rượu địi hỏi cần có quan tâm thích đáng đến vấn đề mơi trường Mục tiêu đề tài nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất Cồn - Rượu có độ nhiễm cao thu biogas, ứng dụng thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ Kết thu sau: Kết khảo sát chất lượng nước thải sản xuất Nhà máy Với công suất triệu lít cồn gần 600.000 lít rượu mùi/năm, ngày Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ thải 45m3 dịch hèm 159m3 nước thải loại (gồm nước rửa thiết bị, dụng cụ, nhà xưởng; nước thải sinh hoạt nước giải nhiệt, ngưng tụ) Lượng nước thu hồi tái sử dụng nước giải nhiệt ngưng tụ khoảng 137m3 Lượng nước thải cần phải qua hệ thống xử lý gồm 45m3 dịch hèm 22m3 nước vệ sinh thiết bị, nhà xưởng nước thải sinh hoạt Dịch hèm Nhà máy có độ nhiễm cao: COD = 22.584 – 25.872 mg/l; BOD5 = 12.500 – 14.500 mg/l; pH = 4,1 – 4,3; SS = 14.860 – 24.112 mg/l; TS = 24.740 – 34.864 mg/l Đề xuất phương án phân luồng xử lý nước thải Nhà máy Rượu Đồng Xuân - Thanh Ba - Phú Thọ Do tính chất dịng thải có lưu lượng độ nhiễm khác nên cần phân luồng để xử lý có hiệu Tơ Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 93 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội Dịch hèm có độ ô nhiễm cao pha loãng nước giải nhiệt xử lý yếm khí thiết bị UASB thu biogas Nước rửa thiết bị, dụng cụ, nhà xưởng nước thải sinh hoạt tách rác xử lý hiếu khí bể Aeroten với nước sau thiết bị UASB Việc phân luồng dòng thải để xử lý giúp hiệu xử lý cao mà cịn giúp tiết kiệm chi phí xử lý cho Nhà máy Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng tới q trình xử lý yếm khí dịch hèm thu biogas thiết bị UASB - Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lưu: Thay đổi thời gian lưu 96h; 72h 48h với hàm lượng COD dòng vào dao động khoảng 7.335 – 8192 mg/l, pHv = 5,65 – 6,36 Hiệu khử COD dao động khoảng 89,41 – 93,67%; hiệu thu biogas dao động khoảng 0,563 – 0,623 lít/g CODCH Trong thời gian lưu 72h, hiệu khử COD đạt cao nhất; thời gian lưu 96h, hiệu suất tạo biogas đạt cao - Nghiên cứu ảnh hưởng pH dòng vào: pH dòng vào thay đổi từ 5,65 lên 6,43 6,87 với giá trị CODv tương ứng 7.820 – 8.113 – 8953 mg/l, thời gian lưu 48h Hiệu khử COD dao động khoảng 89,41 – 93,68%; hiệu suất thu biogas dao động khoảng 0,512 – 0,565 lít/g CODCH Tại pH = 6,87, hiệu khử COD hiệu suất thu biogas đạt cao Tại pH = 5,65 hiệu khử COD đạt thấp - Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng COD dòng vào: Hàm lượng COD dòng vào dao động từ 8.113 – 15.686 mg/l, pH dòng vào từ 6,43 – 6,85, thời gian lưu 48h Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 94 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội Hiệu khử COD dao động nhẹ khoảng 93,36 – 94,15%; hiệu suất thu biogas dao động khoảng 0,447 – 0,512 lít/g CODCH Với hàm lượng COD dịng vào cao tương đương với tải trọng khối đạt 7,370 kg COD/m3.ngày, hiệu khử COD hiệu suất thu biogas cao thứ hai tương ứng 93,96% 0,503 lít/g CODCH Hiệu khử COD đạt cao với hàm lượng COD dòng vào 12.198 mg/l, pHv = 6,63 Hiệu suất thu biogas đạt cao với hàm lượng COD dịng vào 8.113 mg/l, pHv = 6,43 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ Hệ thống xử lý nước thải gồm hạng mục chính: bể điều hồ trước UASB, bể UASB, bể điều hoà trước Aeroten, bể Aeroten bể lắng thứ cấp • Bể điều hồ trước UASB có V = 11m3, thời gian lưu • Bể UASB có tổng thể tích V = 145,28m3 chia làm đơn nguyên hoạt động song song, đơn nguyên có V = 72,64m3 Thời gian lưu 48 • Bể điều hồ trước Aeroten có V = 9,2m3, thời gian lưu • Bể Aeroten có V = 37,5m3, thời gian lưu • Bể lắng thứ cấp có V = 15m3, thời gian lưu Tổng chi phí cho xây dựng hệ thống xử lý nước thải Nhà máy 490.116.000 VNĐ Tổng chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải ngày 1.071.000 VNĐ Số tiền tiết kiệm xử lý nước thải thu biogas 177.052.500 VNĐ/năm Dự tính, Nhà máy hoàn vốn 2,77 năm Việc xử lý nước thải đem lại nhiều lợi ích cho Nhà máy khơng mặt mơi trường mà cịn mặt kinh tế quản lý Nghiên cứu xử lý dịch hèm có độ nhiễm cao thu biogas mở hướng góp phần cải thiện mơi trường ngành sản xuất Cồn - Rượu nói chung Tơ Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 95 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bộ Công nghiệp - Tổng Công ty Rượu Bia Nước giải khát Việt Nam Dự án quy hoạch tổng thể phát triển ngành Rượu – Bia - Nước giải khát Bao bì Việt Nam đến năm 2020, Hà Nội 1999 Bộ Công nghiệp - Tổng Công ty Rượu Bia Nước giải khát Việt Nam Xây dựng quy chế bảo vệ môi trường ngành Rượu – Bia - Nước giải khát, Hà Nội 2003 Cục Bảo vệ Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường Báo cáo chuyên đề: Hiện trạng sản xuất Môi trường Công ty Rượu Đồng Xuân, Hà Nội 2003 Cục Bảo vệ Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường Báo cáo chun đề: Kết kiểm tốn bổ sung Cơng ty Rượu Đồng Xuân, Hà Nội 2004 Cục Bảo vệ Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường Dự thảo: Hướng dẫn kiểm toán chất thải ngành Đường - Rượu – Bia, Hà Nội 2004 Công ty Rượu Đồng Xuân Báo cáo kỷ niệm 40 năm ngày thành lập Công ty Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú Thọ, Phú Thọ 2005 Lương Đức Phẩm Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 2002 Nguyễn Thị Lợi Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 96 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý nước thải sản xuất bia thiết bị UASB thu biogas, Luận văn thạc sỹ Công nghệ Môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2005 Nguyễn Thị Sơn Tập giảng “Vi sinh vật ứng dụng công nghệ Môi trường”, Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2006 10 Nguyễn Xuân Ngun, Phạm Hồng Hải Lý thuyết mơ hình q trình xử lý nước thải phương pháp sinh học, Nhà xuất KHKT, Hà Nội 2003 11 Trần Hiếu Nhuệ Thốt nước xử lý nước thải cơng nghiệp, Nhà xuất KHKT, Hà Nội 2001 12 Trần Hiếu Nhuệ Xử lý nước thải phương pháp sinh học, Nhà xuất Đại học Xây dựng, Hà Nội 1990 13 Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Lê Hiền Thảo Q trình vi sinh vật cơng trình cấp thoát nước, Nhà xuất KHKT, Hà Nội 1996 14 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất KHKT, Hà Nội 2005 15 Trịnh Xn Lai Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 2000 Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 97 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội 16 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội Hiện trạng sản xuất vấn đề Môi trường ngành Rượu, Hà Nội 2003 17 Vũ Thị Thu Hiền Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột thu biogas, Luận văn thạc sỹ Công nghệ Môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2002 Tài liệu tiếng Anh 18 Gareth M Evans, Judith C Furlong Environmental Biotechnology Theory and Application, University of Durham, UK and Taeus Biotech Ltd, England 2003 19 Nicholas P Cheremisinoff, Ph.D Biotechnology for wastewater treatment, Westwood, New Jersey, USA, 1996 20 Mrio T Kato*, Jim A Dield** and Gatze Lettinga** The Anaerobic treatment of low strength wastewaters in UASB and EGSB reactors, Water Science and Technology, Vol 36, No 6-7, pp 375 - 382, 1997 21 P.L Paulo, B Jiang, S Rebac, L.Hulshoff Pol and G Lettinga Theromphilic anaerobic digestion of methanol in UASB reactor, Water Science and Technology, Vol 44 No pp 129- 136 © IWA Publishing 2001 22 P.L Paulo*, B Jiang*, K Roest**, J.B van Lier* and G Lettinga* Start – up of a thermophilic methanol – fed UASB reactor: change in sludge characteristics, Science and Technology, Vol 45 No 10 pp 145150 © IWA Publishing 2002 Tơ Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 98 Luận văn thạc sỹ khoa học Đại học Bách Khoa Hà Nội 23 L Seghezzo*, R.G Guerra*, S.M González*, A.P Trupiano*, M.E Figueroa*, C.M Cuevas*, G Zeeman** and G Lettinga** Removal efficiency and methanogenic activity profiles in a pilot – scale UASB reactor treating settled sewage at moderate temperatures, Science and Technology, Vol 45 No 10 pp 243 - 248 © IWA Publishing 2002 Tô Thị Lan Phương - CHMT 2005 – 2007 99 ... pháp xử lý yếm khí nước thải • Chương 5: Kết nghiên cứu xử lý yếm khí nước thải sản xuất Cồn - Rượu • Chương 6: Tính tốn, thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh Ba – Phú. .. nghiên cứu, nhiều cấp lãnh đạo quản lý quan tâm Đề tài ? ?Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất cồn - rượu có độ nhiễm cao thu biogas thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Rượu Đồng Xuân – Thanh. .. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ********** LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH HÈM SẢN XUẤT CỒN THU BIOGAS BẰNG THIẾT BỊ UASB VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ