Bước đầu thử nghiệm xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn ở quy mô thí nghiệm bằng một số chế phẩm vi sinh trên thị trường hiện nay

Bước đầu thử nghiệm xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn ở quy mô thí nghiệm bằng một số chế phẩm vi sinh trên thị trường hiện nay Bước đầu thử nghiệm xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn ở quy mô thí nghiệm bằng một số chế phẩm vi sinh trên thị trường hiện nay luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA QUY NHƠN Ở QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM BẰNG MỘT SỐ CHẾ PHẨM VI SINH TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY -1- SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành khoa luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành lời chúc tốt đẹp đến tồn thể thầy giáo khoa Môi Trường & Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ người tận tình dạy dỗ, bảo em suốt năm học vừa qua Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo CN Nguyễn Hồng Mỹ nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện để em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Và cuối em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân bên em động viên, ủng hộ em suốt thời gian học tập nghiên cứu vừa qua Kiến thức cịn nhiều hạn chế, chắn khơng tránh khỏi sai sót, em mong thơng cảm góp ý chân thành thầy bạn Em cảm ơn nhiều! TP HCM, ngày 14 tháng năm 2010 Sinh viên Lương Thị Thắm -2- SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ MỞ ĐẦU Bia loại nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước cơng ngun, loại nước uống mát, bổ có độ cồn thấp, độ mịn xốp, có hương vị đặc trưng hoa houblon sản phẩm trình lên men tạo Đặc biệt CO bão hòa bia có tác dụng làm giảm nhanh khát người uống, nhờ ưu điểm mà bia sử dụng rộng rãi hầu hết khắp nước giới sản lượng ngày tăng Những năm gần đây, nhiều doanh nghiệp nước không ngừng đầu tư mở rộng công suất Năm 2003 công suất bia nước đạt 1,29 tỷ lít, đến năm 2004 số vượt lên mức 1,37 tỷ lít Dự kiến, năm sản lượng bia nước đạt khoảng 1,5 tỷ lít đạt cơng suất quy hoạch dự kiến vào năm 2010 Theo hiệp hội Bia, Rượu giải khát Việt Nam người Việt Nam tiêu thụ trung bình 22 lít bia năm 2008, đứng sau Thái Lan mức độ tiêu thụ bia Đông Nam Á Theo BMI ( Công ty Theo dõi Doanh nghiệp Quốc tế), công ty tư vấn kinh doanh toàn cầu cho hay bia Việt Nam loại đồ uống chủ lực ngành cơng nghiệp thức uống doanh số bán bia năm 2008 Việt Nam chiếm 97,9% tổng doanh thu lĩnh vực đồ uống Nhiều hãng bia nước giải khát tiếng giới đầu tư vào Việt Nam nhiều năm nay, có hãng Carlsberg, Heineken, Tiger San Miguel Với xuất nhiều nhà máy sản xuất bia loại chất thải quy trình sản xuất bia khơng ngừng tăng lên Đặc tính nước thải bia giàu chất hữu cơ, BOD, COD, chất rắn lơ lửng gây nhiễm đến mơi trường người Hiện tình trạng nước thải nhiều nhà máy bia xử lý chưa đạt tiêu chuẩn mà xả nguồn tiếp nhận để gây ảnh hưởng đến môi trường người dân vấn đề quan tâm cần phải giải Vì việc nghiên cứu, thiết kế cácc hệ thống xử lý nước thải ngành công nghiệp sản xuất bia yêu cầu cấp thiết cho việc bảo vệ môi trường với hoạt động mang tính thiết thực mơi trường đảm bảo cho phát triển bền vững xã hội loài người sinh vật sống hành tinh -3- SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI:  Tìm hiểu tổng quan cơng nghiệp sản xuất bia Việt Nam nhà máy bia Quy Nhơn  Tìm hiểu tổng quan nước thải bia khả xử lý nước thải bia phương pháp sinh học  Thử nghiệm khả xử lý chế phẩm vi sinh thị trường -4- SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ MỤC LỤC PHẦN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA Trang 1.1 Ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam 12 1.2 Quy trình cho sản xuất bia 12 1.2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia .13 1.2.1.1 Nguyên liệu .13 1.2.1.2 Phụ liệu .15 1.2.2 Quy trình sản xuất 15 1.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 16 1.2.2.2 Q trình nấu đường hóa 17 1.2.2.3 Lọc dịch đường, nấu hoa, lắng cặn 17 1.2.2.4 Quá trình lên men .17 1.2.2.5 Lọc bia 18 1.2.2.6 Bão hòa CO2 chiết bia 18 1.3 Quy trình sản xuất nhà máy bia Quy Nhơn 19 1.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 20 1.3.2 Quá trình đường hóa (nấu) 20 1.3.3 Quá trình lọc dịch đường .22 1.3.4 Quá trình đun sơi dịch đường với hoa houblon 22 1.3.5 Lắng 23 1.3.6 Làm lạnh nhanh 23 1.3.7 Quá trình lên men 23 1.3.7.1 Lên men 23 1.3.7.2 Lên men phụ .24 1.3.8 Lọc bia 24 -5- SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ 1.3.9 Bão hịa CO2 chiết bia .24 1.3.9.1 Bão hòa CO2 .24 1.3.9.2 Chiết bia 24 1.3.10 Thanh trùng 24 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 2.1 Tình trạng nhiễm từ ngành cơng nghiệp sản xuất bia 26 2.2 Chất thải nhà máy sản xuất bia .28 2.2.1 Khí thải 28 2.2.2 Chất thải rắn 28 2.2.3 Nước thải .28 2.3 Đặc trưng nước thải nhà máy bia 29 2.4 Ảnh hưởng nước thải nhà máy bia đến môi trường 31 2.5 Các tiêu đánh giá chất lượng nước 31 2.5.1 Độ pH 31 2.5.2 Chất rắn lơ lửng(SS) 31 2.5.3 Độ đục 32 2.5.4 Oxi hòa tan (DO-Dissolved oxygen) 32 2.5.5 Chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa-Biochemical oxigen Demand) 32 2.5.6 Chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học- Chemical oxigen Demand) 33 2.5.7 Các hợp chất Nito nước thải 33 2.5.8 Các hợp chất Phospho nước thải 33 2.6 Các giải pháp làm giảm thiểu lượng tải lượng nước thải nhà máy bia 34 2.6.1 Tái sử dụng nước thải 34 2.6.2 Phân luồng nước thải sản xuất .34 2.7 Nước thỉa nhà máy bia Quy Nhơn 35 CHƯƠNG 3:TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 3.1 Hệ vi sinh vật nước thải nhà máy bia 36 3.1.1 Hệ vi sinh vật nước thải nhà máy bia 36 3.1.2 Chuyển hóa vật chất vi sinh vật nước thải nhà máy bia .37 -6- SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ 3.2 Một số phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia 39 3.2.1 Hệ thống hiếu khí 39 3.2.1.1 Bùn hoạt tính 40 3.2.1.2 Lọc sinh học 41 3.2.2 Hệ thống kỵ khí 42 3.2.2.1 Sinh học kỵ khí hai giai đoạn 43 3.2.2.2 Bể bùn kỵ khí dong chảy ngược – UASB 44 3.2.2.3 Lọc kỵ khí bám dính cố định 44 3.2.2.4 Bể phản ứng kỵ khí đệm giãn nở - FBR, EBR 45 3.3 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn 46 3.3.1 Thuyết minh quy trình 48 3.3.1.1 Tách rác thô, gom nước thải .48 3.3.1.2 Tách rác tinh điều hòa cân 48 3.3.1.3 Xử lý sinh học yếm khí( tương tự bể UASB) 49 3.3.1.4 Quá trình lắng sau xử lý yếm khí – bể trung gian .49 3.3.1.5 Bể xử lý sinh học hiếu khí theo mẻ (SBR) 50 3.3.1.6 Bể khử trùng .51 3.3.1.7 Lọc liên tục .51 3.3.1.8 Lọc thủy sinh 51 3.3.1.9 Bể nén bùn hiếu khí, bể chứa bùn hiếu khí 51 3.3.1.10 Thiết bị ép bùn 52 3.4 Một số chế phẩm xử lý sinh học nước thải nhà máy bia 52 3.4.1 Chế phẩm EMIC 52 3.4.2 Chế phẩm Gem – P1 54 3.4.3 Chế phẩm Gem – K .55 3.4.4 Chế phẩm Gem – P 56 PHẦN THỰC NGHIỆM CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 4.1 Mục đích 58 4.2 Vật liệu phương pháp 58 4.2.1 Mẫu 58 -7- SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ 4.2.1.1 Dụng cụ 58 4.2.1.2 Hóa chất 58 4.2.2 Phương pháp 59 4.2.2.1 Xác định DO .59 4.2.2.2 Xác định COD 60 4.2.2.3 Xác định BOD 60 4.2.2.4 Xác định Phosphat 61 4.2.2.5 Xác định Nitơ Kjeldahl (N hữu cơ, NH3, NH2) 62 4.3 Bố trí thí nghiệm .63 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1 Kết xác định thông số đầu vào 65 5.2 Kết thí nghiệm mẫu nước thải không bổ sung N, P 66 5.3 Kết thí nghiệm mẫu nước thải có bổ sung N, P 68 Kết luận 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO -8- SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Aerotank: Bể bùn hoạt tính hiếu khí BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hóa COD (Chemical Oxygen Demand ): Nhu cầu oxy hóa học DO ( Disolved Oxygen ): Lượng oxy hòa tan EBR, EBR (fluidized and aepanded bed reactor): Bể phản ứng kỵ khí đệm giãn nở SBR ( Sequecing Batch Reactor ): Bể phản ứng mẻ UASB (Up – flow Anaerobic Sludge Blanket): Bể chảy ngược bùn yếm khí -9- SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 Biểu đồ nấu bia nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.1 Đường cong sinh trưởng kép vi sinh vật nước thải Hình 3.2 Qúa trình chuyển hóa vật chất vi sinh vật Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí Hình 3.4 Cơ chế màng lọc sinh học Hình 3.5 Sơ đồ dịng thải nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.6 Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.7 Chế phẩm Emic Hình 3.8 Chế phẩm Gem-P1 Hình 3.9 Chế phẩm Gem-K Hình 3.10 Chế phẩm Gem Hình 4.1 Quy trình bố trí thí nghiệm - 10 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ - SO2 = 30 – 45% - AlO3 = 15 – 20% - MgO = 25 – 30% 3.4.4.2 Công dụng - Rút ngắn thời gian gây tảo; kích thích sinh tảo có ích - Tăng độ oxy hòa tan, giảm lượng khí độc H2S, NH3 - Tăng khả phân hủy hữu cơ, giảm COD, BOD - Giảm lượng bùn tích tụ; khử mùi lớp bùn đáy hồ - On định màu nước, ổn định pH - Đặc biệt phục hồi hệ vi sinh vật đáy, tái tạo dinh dưỡng đáy ao ni qua nhiều vụ, góp phần giảm bớt bệnh tật phát sinh 3.4.4.3 Cách dùng - Chuẩn bị ao nuôi: rải lên mặt đáy ao 1kg - 2kg /2000m2, sau cho nước vào khoảng tấc, giữ từ – ngày để làm đáy gây tảo - Cải thiện môi trường sống: 1kg - 2kg /5000m2 ; – lần /tháng - Tốt rải xuống ao lúc sáng sớm chiều tối; định kỳ ngày /lần - Khơng cần sục khí rải xuống ao PHẦN THỰC NGHIỆM CHƯƠNG VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP 4.1 Mục đích - 57 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ Khảo sát khả xử lý nước thải nhà máy bia chế phẩm sinh học EMIC GEM – P1 4.2 Vật liệu phương pháp 4.2.1 Mẫu Mẫu nước thải lấy từ Cơng ty CP Bia Sài Gịn – Miền Trung, khu cơng nghiệp Phú Tài, tỉnh Bình Định Lúc 15h ngày 27/5/2010 Mẫu chế phẩm sinh học Emic Gem – P1 mua với dạng bột mịn, đươc bao bì bảo quản tốt 4.2.1.1 Dụng cụ Chai DO Ong đong Buret Pipet Erlen Ong nghiệm có nút vặn Tủ sấy 1500C Bếp đun Bình định mức Bình bầu Kjeldahl Hệ thống chưng cất Kjeldahl 4.2.1.2 Hóa chất Dung dịch MnSO4 Dung dịch Iodide-azide kiềm Dung dịch H2SO4 đậm đặc Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 Dung dịch Na2S2O3 Dung dịch H2SO4 reagent Chỉ thi màu feroin Dung dịch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,1M 4.2.2 Phương pháp 4.2.2.1 Xác định DO - 58 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ a Ý nghĩa mơi trường DO lượng oxy hịa tan nước Sự có mặt oxy nước quan trọng đảm bảo sống vi sinh vật nước Đồng thời, oxy để oxy hóa hợp chất hữu nước khử hóacác tác nhân DO sở kiểm tra BOD nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải b Nguyên tắc Chỉ số DO bình thường đảm bảo sống cho vi sinh vật nước thải Nếu giá trị DO thấp nước bị nhiễm Nhiệt độ tăng lượng DO giảm 1000C Xác định DO phương pháp Iot Winker Kiểm tra có oxy hịa tan hay khơng dựa vào phản ứng: Mn 2+ + 2OH- = Mn(OH)2 (màu trắng, chứng tỏ khơng có DO) Mn 2+ + 2OH- + ½ O2 = MnO2 (màu nâu đen, chứng tỏ có DO) Gạn lấy kết tủa MnO2, hòa tan acid H2SO4: MnO2 + 4H+ + 2I- = Mn 2+ + 2H2O + I2 Chuẩn độ Iot Na2S2O3: I2 + Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI (không màu) c Cách tiến hành Lấy mẫu vào chai DO 300ml, đậy nút đổ bỏ phần Khơng để bọt khí bám quanh thành chai Mở nút, thêm 2ml dung dịch MnSO4, 2ml Idour-Azur kiềm Đậy nút, đảo chai 20giây cho kết tủa lắng yên khoảng 2/3 chai Đợi kết tủa lắng yên, mở nút cẩn thận cho 2ml dung dịch H 2SO4 đậm đặc Đóng nút đảo mạnh chai Khi kết tủa tan hồn tồn, dựng ống đong 100ml rót bỏ 97ml dung dịch Định phân lượng cịn lại dung dịch Na 2S2O3 đến có màu vàng nhạt thêm giọt thị hồ tinh bột Tiếp tục định phân dung dịch màu xanh 1ml Na2S2O3 0,025N = 1ml O2/l 4.2.2.2 Xác định COD a Ý nghĩa môi trường - 59 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ COD nhu cầu oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu điều kiện oxy mạnh nhiệt độ cao thành CO2 H2O COD tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước thải Chất hữu nước thải bị oxy hóa nhiều lượng oxy cần thiết để oxy hóa lớn b Nguyên tắc Lượng oxy tương đương với hàm lượng chất hữu bị oxy hóa, xác định cách sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh mơi trường acid: Chất hữu + Cr2O72- + H+  CO2 + H2O + 2Cr 3+ Lượng Cr2O72- chuẩn độ Fe(NH4)2(SO4)2 (dung dịch FAS 0,1M), dùng dung dịch feroin làm chất thị cho điểm kết thúc trình chuẩn độ (chuyển màu từ màu xanh lam sang đỏ nhạt) c Cách tiến hành Cho 2,5ml mẫu nước thải vào ống nghiệm, thêm 1,5ml dung dịch K 2Cr2O7 0,0167M vào, cẩn thận cho thêm 3,5ml H2SO4 reagent vào cách cho acid chảy dọc từ từ theo thành bên ống nghiệm Đậy nắp vặn ngay, đặt ống nghiệm vào rổ inox cho vào tủ sấy (sấy 1500C giờ) Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ vào erlen, tráng ống COD nước cất đổ vào erlen sau thêm - giọt thị feroin chuẩn độ FAS 0,1M Dứt điểm mẫu chuyển từ xanh lam sang đỏ nhạt COD = (A – B) ˣ M ˣ 8000/Vmẫu (mg/l) Trong đó: A: thể tích FAS dùng cho ống thử khơng B: thể tích FAS dùng cho mẫu thử thật M: nguyên chuẩn độ FAS (M = 0,1) 4.2.2.3 Xác định BOD a Ý nghĩa môi trường BOD lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa chất hữu có khả phân hủy sinh học điều kiện hiếu khí b Nguyên tắc - 60 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ Sử dụng chai DO tích 300ml Đo hàm lượng DO ban đầu sau ngày ủ 200C Lượng oxy chênh lệch vi sinh vật sử dụng BOD c Cách tiến hành Chiết nước pha loãng vào chai Cho mẫu vào chai cách nhúng pipet xuống đáy chai thả từ từ mẫu vào chai đạt thể tích cần sử dụng, lấy nhanh pipet khỏi chai đậy nhanh nút lại (khơng có bọt khí) Một chai đậy kín ủ ngày (DO5) Chai ủ tủ 200C đậy kỹ, niêm nước mỏng chỗ loe miệng chai (không để nước cạn) BOD = (DO0 – DO5) x f (mg/l) Trong đó: DO0: oxy hịa tan đo ngày DO5: oxy hòa tan đo sau ngày f: hệ số pha loãng 4.2.2.4 Xác định Phosphate a Ý nghĩa môi trường Chỉ tiêu phosphate ứng dụng việc kiểm sốt mức độ nhiễm dòng nước Việc xác định phosphate cần thiết vận hành trạm xử lý nước thải, lượng phosphate coi lượng chất dinh dưỡng xử lý nước thải b Nguyên tắc Trong môi trường acid dạng phosphate chuyển dạng orthophosphate phản ứng với ammonium molybdate để phóng thích acid molybdophosphoric, sau acid bị khử SnCl cho molybdenum màu xanh dương PO43- + 12 (NH4)2MoO3 + 24H+ → (NH4)3PO4 12MoO3 + 21NH4+ + 12H2O (NH4)3PO4 12MoO3 + Sn2+ → Molybdenum (xanh dương) + Sn4+ c Cách tiến hành Lấy 50ml nước thải dược pha lỗng thể tích thích hợp Cho vào giọt chất thị phenolphthalein Nếu mẫu có màu thêm vào từ từ dung dịch sulfuric acid đến màu Sau thêm 1ml dung dịch sulfuric acid 0,5 g K2S2O8 - 61 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ Đun khoảng 30 đến 40 phút thể tích cịn khoảng 10ml Để nguội thêm vào giọt thị phenolphthalein trung hòa đến màu hồng nhạt dung dịch NaOH 1N Cho vào bình định mức định thể tích lại thành 50ml nước cất Ong chuẩn: Lấy 50ml mẫu, thêm giọt chất thị phenolphthalein Nếu mẫu chuyển sang màu hồng, thêm từ từ dung dich acid mạnh để màu Thêm vào 2ml molybdate giọt tin chloride (SnCl 2)và lắc Để yên 10 phút đem đo độ hấp thụ máy quang phổ kế bước sóng 690 nm 4.2.2.5 Xác định Nito Kjeldahl ( N hữu cơ, NH3, NH2) a Ý nghĩa mơi trường Hợp chất chứa N có nước thải thường hợp chất protein sản phẩm phân hủy: amon, nitrat, nitrit Trong nước cần có lượng nito thích hợp, đặc biệt nước thải, mối quan hệ BOD với N P có ảnh hưởng đến hình thành khả oxi hóa bùn hoạt tính b Ngun tắc Thơng thường phân tích (N – NH3) theo phương pháp Kjeldahl c Cách tiến hành Đun 100ml nước thải 20ml, cho vào 5ml H 2SO4 đậm đặc Chuyển vào bình phá mẫu cho thêm v 0,2 g (K2SO4 : CuSO4 = : ) Cho vào bếp cách đun (600 – 800) suốt (phải đậy miệng bình phễu) Chuyển vào bình định mức nước cất đến 100ml Lấy 50ml mẫu sau định mức + 50ml nước cất + giọt Tashiro (dung dịch màu tím hồng) + khoảng 20ml NaOH 40% (cho đến dung dịch có màu xanh mạ) Cho vào bình máy Kjeldahl Lấy Erlen chứa 20ml H2SO4 0,1 N + giọt Tashiro Cho vào bình bên máy Kjeldahl Bật van nước (nằm ngang), chỉnh t0 = 2,5 Sau 15 phút dùng giấy quỳ thấm nước đưa vào ống thử khí N Nếu giấy quỳ đổi màu đun tiếp Nếu giấy quỳ khơng đổi màu lấy dung dịch đem chuẩn độ NaOH 0,1N đến xuất màu xanh mạ Ghi nhận kết V chuẩn độ Nkđ = [ 1,42 x ( VH2SO4đ – VNaOHcđ) x Vmẫu ] x 1/ 100 x 1000 x - 62 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ 4.3 Bố trí thí nghiệm Mẫu nước thải Xác định thông số đầu vào (COD, BOD, N, P,…) Điều chỉnh pH, COD Emic Bổ sung N, P Khơng bổ sung N, P Lắc 120 vịng/ phút Lắc 120 vòng/ phút Gem – P1 Emic Gem – P1 Xác định thông số vào thời điểm sau 24h, 48h 72h Hình 4.1 Quy trình bố trí thí nghiệm Mẫu nước thải lấy từ nhà máy bia đem phịng thí nghiệm, tiến hành đo thông số đầu vào cho nước thải: COD, BOD, N, P Điều chỉnh giá trị COD pH mức áp dụng phương pháp xử lý sinh học với chế phẩm (COD từ 400 đến 600 mg/lít, pH từ – BOD/ COD từ 0,5 – 0,7) Theo hướng dẫn sử dụng chế phẩm Emic: cấy 40mg/1m bể Vì xử lý quy mơ phịng thí nghiệm nên xử lý 100ml nước thải Do đó, cần 0,004g chế phẩm Emic cho 100ml nước thải Theo hướng dẫn sử dụng chế phẩm Gem – P1: bổ sung Gem – P1 vào bể kỵ khí, hiếu khí hệ thống xử lý nước thải theo tỷ lệ 1kg/ – 10 m bể Vì xử lý - 63 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ quy mơ phịng thí nghiệm nên xử lý 100ml nước thải Do đó, cần 0,01g chế phẩm Gem – P1 cho 100ml nước thải Để xử lý phương pháp sinh học, bên cạnh giá trị COD giới hạn cho phép, tỷ lệ BOD, N P phải đạt yêu cầu BOD:N:P = 100:5:1 Tuy nhiên, hai chế phẩm yêu cầu nhà sản xuất việc điều chỉnh tỷ lệ Vì vậy, chúng tơi thực việc bổ sung chế phẩm thử nghiệm hai mẫu nước thải: Mẫu 1: nước thải điều chỉnh giá trị pH COD Mẫu 2: nước thải điều chỉnh giá trị pH, COD tỷ lệ BOD:N:P Ở thí nghiệm với mẫu 2, sử dụng N bổ sung từ hợp chất NH 4NO3 v P từ hợp chất K2HPO4 Mỗi thí nghiệm lặp lại hai lần đo thông số COD, BOD vào thời điểm sau 24h, 48h 72h CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1 Kết xác định thông số đầu vào Nước thải nhà máy bia có nồng độ COD cao nên nồng độ pha loãng 10, 20 30 lần, không xác định giá trị COD Ở nồng độ pha loãng - 64 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ 50 lần 70 lần, giá trị COD trung bình 8000 mg/l nước thải Kết cao gấp 80 lần tiêu chuẩn xả thải loại B Để xử lý sinh học, gi trị BOD phải gấp khoảng 0.5 – 0.7 lần gi trị COD nước thải đầu vào Với kết COD 8000 mg/l nước thải, nồng độ pha long mẫu để đạt tỷ lệ BOD/COD = 0.61 Thể tích nước thải dùng 100ml 50ml dung dịch pha loãng Kết BOD đo 4800 mg/l nước thải, tỷ lệ BOD/COD 0.61 Từ đường chuẩn giá trị độ hấp thụ mẫu, chúng tơi tính nồng độ P tổng 3,5 mg/l Kết không cao nằm giới hạn cho phép thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp loại B (QCVN 24: 2009/BTNMT) Hàm lượng N tổng số 36 mg/l cao giới hạn cho phép thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp loại B (QCVN 24: 2009/BTNMT) Bảng 5.1 Kết xác định thông số đầu vào nước thải nhà máy bia Chỉ tiu Đơn vị pH COD BOD Ntổng Ptổng mg/l mg/l mg/l mg/l Kết QCVN 24: 10,52 8000 4800 36 3,5 2009/BTNMT 5.5 – 9.0 50 - 100 30 - 50 15 - 30 4-6 Như vậy, để xử lý chế phẩm sinh học, chúng tối tiến hành pha loãng mẫu 30 lần, điều chỉnh pH 6.5 – 7.0 dung dịch acid HCl Vì pH cao Ở thí nghiệm với mẫu 2, để có tỷ lệ BOD:N:P 100:5:1, bổ sung thêm 23,3mg K2HPO4 71,14mg NH4NO3 lít nước thải 5.2 Kết thí nghiệm mẫu nước thải khơng bổ sung N, P Bảng 5.2 Kết thí nghiệm mẫu nước thải không bổ sung N P Thời gian Sau 24h Mẫu nước thải Đối chứng Bổ sung Emic Hàm lượng Hiệu COD đầu COD (mg/l) 267 256 xử lý (%) vào (mg/l) 275 - 65 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp Sau 48h Sau 72h Bổ sung Gem-P1 Đối chứng Bổ sung Emic Bổ sung Gem-P1 Đối chứng Bổ sung Emic Bổ sung Gem-P1 GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ 216 261 240 251 251 224 240 275 8,7 18,6 12,7 275 Đối chứng Có Emic Có Gem-P1 COD nhu cầu oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu điều kiện hiếu khí Giá trị COD thấp chứng tỏ lượng chất hữu nước thải thấp, nghĩa hiệu xử lý cao Kết cho thấy mẫu đối chứng (cùng điều kiện thí nghiệm khơng bổ sung chế phẩm) giá trị COD giảm từ 275 mg/l đầu vào 267 mg/l sau 24h 251mg/l sau 72h Điều chứng tỏ vi sinh vật có sẵn mẫu nước thải ban đâu - 66 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ thích nghi xử lý phần chất hữu Tuy nhiên,q uá trình tự làm cần thời gian lâu hiệu phân hủy chất không cao (8,7%) Các mẩu xử lý với chế phẩm Emic cho thấy có giảm dần giá trị COD sau khoảng thời gian Giá trị COD 224mg/l sau 72h xử lý, hiệu xử lý đạt 18,6 % So với mẫu đối chứng chế phẩm EMIC mang lại hiệu xử lý không cao Các mẩu xử lý với chế phẩm Gem-P1 lại có giá trị COD tăng sau 48h xử lý, sau đó, giá trị COD giảm dần đạt 240 mg/l sau 72h xử lý Như vậy, theo chúng tơi, vi sinh vật chế phẩm Gem-P1 cần khoảng thời gian thích nghi với mẫu nước thải thí nghiệm lâu Tuy nhiên, so sánh với tiêu nước thải đầu theo QCVN 24: 2009/BTNMT, nước thải sau 72 h xử lý có giá trị COD cao nhiều so với tiêu chuẩn xả thải loại B COD 100 mg/l 5.3 Kết thí nghiệm mẫu nước thải có bổ sung N, P Bảng 5.3 Kết thí nghiệm mẫu nước thải có bổ sung N P Thời gian Sau 24h Sau 48h Sau 72h Mẫu nước thải Đối chứng Bổ sung Emic Bổ sung Gem-P1 Đối chứng Bổ sung Emic Bổ sung Gem-P1 Đối chứng Bổ sung Emic Bổ sung Gem-P1 Hàm lượng Hiệu COD đầu COD (mg/l) 261 213 189 251 195 154 229 157 106 xử lý (%) vào (mg/l) - 67 - 280 280 18,2 43,9 62,1 280 SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ Đối chứng Có Emic Có Gem-P1 Đối với thí nghiệm bổ sung N, P, mẫu đối chứng mẫu có chế phẩm, giá trị COD giảm dần theo thời gian Cụ thể, sau 72h, mẫu đối chứng có COD 229 mg/l, hiệu xử lý đạt 18,2%, mẫu bổ sung EMIC có giá trị COD 157 mg/l, hiệu xử lý đạt 43,9% , mẫu bổ sung GEM-P1 có COD 106 mg/l, hiệu xử lý đạt 62,1% so với COD đầu vào 480 mg/l So với thí nghiệm khơng bổ sung N, P, giá trị COD đạt thấp hơn, nghĩa hiệu xử lý cao hơn, chứng tỏ việc cân tỷ lệ BOD, N, P giúp vi sinh vật có khả thích nghi với nước thải tốt So với mẫu đối chứng, hiệu xử lý hai chế phẩm cao mẫu có Gem-P1, giá trị COD khơng cao nhiều so với quy chuẩn xả thải loại B Như vậy, so với thí nghiệm khơng bổ sung N, P, chế phẩm Gem-P1 lại cho hiệu cao chế phẩm EMIC, đạt hiệu cao tất thí nghiệm xử lý Như vậy, kết thí nghiệm cho thấy chế phẩm vi sinh chưa đạt yêu cầu xử lý nước thải nhà máy bia Theo chúng tơi, có nhiều - 68 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ nguyên nhân Thứ nhất, chế phẩm vi sinh dùng phân hủy hiếu khí nước thải có hàm lượng hữu cao, sản phẩm dùng chuyên biệt cho nhà máy bia Do đó, thành phần vi sinh vật chế phẩm cần đa dạng để phân hủy nhiều loại chất hữu khác nhau, lượng vi sinh vật có khả thích nghi tốt với nước thải bia giảm cần số điều chỉnh môi trường thời gian lâu để chúng phát triển thực q trình phân hủy Thứ hai, điều kiện thử nghiệm, với 100 ml nước thải hệ thống lắc phịng, chúng tơi chưa tạo đầy đủ điều kiện tối ưu để vi sinh vật hoạt động Tuy nhiên, giá trị COD đo giảm dần theo thời gian, chứng tỏ trình phân hủy chất hữu có xảy chế phẩm phần xử lý lượng chất môi trường KẾT LUẬN Sản xuất bia ngành cơng nghiệp có tốc độ phát triển sản lượng số lượng sở sản xuất Hoạt động sở sản xuất bia góp phần cải thiện kinh tế xã hội khu vực, tạo công ăn việc làm cho hàng trăm người với mức thu nhập ổn định, góp phần đẩy lùi tình trạng thất nghiệp tăng nguồn thu lớn cho ngân sách nhà nước Tuy nhiên việc mở rộng sản xuất đồng nghĩa với việc tạo lượng chất thải lớn, đặc biệt nước thải Định mức tiêu hao nước hầu hết sở cao, số có 30% lượng nước sản xuất tuần hồn trở lại, cịn lại lượng nước ô nhiễm thải vào môi trường Nước thải sản xuất bia thường có hàm lượng chât rắn lơ lửng, hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng hóa chất cao Do việc áp dụng hệ thơng xử lý nước thải đặc biệt xử lý phương pháp sinh học hiệu nhất, thích hợp với đặc tính nước thải nhà máy bia Tuy nhiên, việc sử dụng chế phẩm sinh học - 69 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hồng Mỹ xử lý nước thải nói chung nước thải tinh bột nói riêng có tiềm phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên, cần có chuyên biệt cho loại nước thải để trình thích nghi phân hủy vi sinh vật đạt hiệu cao TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS TS Nguyễn Văn Phước, Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Và Công Nghiệp Bằng Phương Pháp Sinh Học, Nhà Xuất Bản Xây Dựng, 2007 PGS TS Lương Đức Phẩm, Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Bằng Biện Pháp Sinh Học, Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, NXB Xây dựng Hà Nội, 1996 Nguyễn Đức Lượng, Vi sinh vật công nghiệp, Công nghệ vi sinh Tập 2, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2006 Nguyễn Tiến Thắng, Giáo trình cơng nghệ enzyme, Trường Đại học Kỹ thuật cơng nghệ Tp.HCM, 2008 GS.TS Nguyễn Thị Hiền, Khoa học – công nghệ malt bia, NXB khoa học kỹ thuật Ths Đinh Hải Hà, Giáo trình thực hành Hóa mơi trường, Bộ giáo dục Đào tạo trường ĐH kỹ thuật công nghệ, 2008 - 70 - SVTT: Lương Thị Thắm Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Hoàng Mỹ Nguyễn Đức Lượng,Nguyễn Thị Thùy Dương - Công nghệ sinh học môi trường – Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam Các tài liệu tiêu chuẩn phương pháp phân tích, xử lý nước thải tai nhà máy bia Quy Nhơn 10 http://vi.wikipedia.org/wiki/Vi%E1%BB%87t_Nam 11 http://vietbao.vn/index.php 12 http://www.gree-vn.com 13 http://baigiang.violet.vn 14 http://tailieu.vn 15 http://www.sinhhocvietnam.com/forum/ 16 http://www.yeumoitruong.com/forum/index.php 17 http://www.scribd.com/doc/22142477/xu-ly-nuoc-thai-nha-may-bia - 71 - SVTT: Lương Thị Thắm ... Nước thỉa nhà máy bia Quy Nhơn 35 CHƯƠNG 3:TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 3.1 Hệ vi sinh vật nước thải nhà máy bia 36 3.1.1 Hệ vi sinh vật nước thải nhà máy bia ... 3.4 Cơ chế màng lọc sinh học Hình 3.5 Sơ đồ dịng thải nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.6 Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.7 Chế phẩm Emic Hình 3.8 Chế phẩm Gem-P1 Hình 3.9 Chế phẩm. .. chất lượng nước thải đầu nhà máy bia Quy Nhơn Bảng 3.1 Một số giống vi khuẩn có bùn hoạt tính chức chúng tham gia xử lý nước thải Bảnh 5.1 Kết xác định thông số đầu vào nước thải nhà máy bia Bảng