bằng các axit khác nhau
Hiệu quả xử lý thực tế của nitrat không phải chỉ làm giảm nồng độ nitrat trong nƣớc mà phải tính đến hiệu quả loại bỏ N ra khỏi mơi trƣờng nƣớc. Kết quả nghiên cứu ở Hình 3.33 cho thấy, khi điều chỉnh pH bằng axit H2SO4 và HCl thì hiệu suất loại bỏ N tăng dần khi tăng pH từ 2-4, tƣơng ứng tăng từ 54,99-73,24 và 60,18-77,65% sau đó hiệu suất loại bỏ N có chiều hƣớng khơng đổi hoặc giảm nhẹ khi tăng pH từ 4-6. Ngƣợc lại, khi điều chỉnh pH bằng axit CH3COOH thì hiệu suất loại bỏ N giảm dần khi tăng pH từ 2-6 và giảm từ 92,0-72,9%. Vì vậy, để hiệu quả
50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 2 3 4 5 6 pH H iệ u s uấ t xử l ý, %
loại bỏ N là tốt nhất và các sản phẩm tạo thành nhƣ NH4+, NO2- nhỏ nên lựa chọn axit HCl để điều chỉnh pH về 4 -5 cho kết hợp xử lý nitrat và photphat bằng vật liệu Fe0 nano.
Từ các kết quả nghiên cứu thu đƣợc trong phịng thí nghiệm, nghiên cứu đã thử nghiệm ứng dụng vật liệu Fe0
nano vào nâng cao hiệu quả xử lý nitrat và photphat có trong nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội tại Hƣng Yên.
Tóm tắt kết quả mục 3.3
Hiệu suất xử lý kết hợp nitrat và photphat giảm không nhiều so với hiệu suất xử lý riêng nitrat và riêng photphat do Fe0 nano sử dụng tính khử để xử lý nitrat sau đó vật liệu sau xử lý nitrat lại trở thành vật liệu để hấp phụ photphat trên bề mặt. Đây là cơ chế xử lý liên tiếp với hai cơ chế hoàn tồn khác nhau nên khơng ảnh hƣởng nhiều đến hiệu quả xử lý riêng từng yếu tố. Tại pH = 2 và thời gian xử lý là 40 phút thì hiệu suất xử lý kết hợp nitrat và photphat tƣơng ứng là 82,23 và 75,41%. Nồng độ nitrat và photphat ban đầu tƣơng ứng < 30 mgN/L và < 40 mgP/L thì hiệu suất xử lý nitrat và hấp phụ phốt luôn đạt giá trị cao và đạt trên 95% với nồng độ Fe0 sử dụng là 1g/L. Dung lƣợng hấp phụ cực đại của photphat là Qmax = 41,67 mg/g, hằng số đặc trƣng cho tƣơng tác giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ là b = 1,14 L/mg. Cu2+ > 8 mg/L làm giảm hiệu quả xử lý nitrat nhƣng lại làm tăng hiệu quả xử lý photphat. Pb2+
và Cd2+ > 10 mg/L làm giảm hiệu quả xử lý nitrat và photphat. Zn2+ hầu nhƣ không làm ảnh hƣởng đến hiệu quả xử lý nitrat nhƣng lại ảnh hƣởng khá lớn đến hiệu quả xử lý photphat bằng vật liệu Fe0 nano khi nồng độ Zn2+ > 10 mg/L. DO làm giảm hiệu suất xử lý nitrat ở tất cả điều kiện pH từ 2-8. Mức độ ảnh hƣởng lớn nhất tại pH = 2 và nhỏ nhất tại pH = 8, hiệu suất xử lý nitrat tƣơng ứng đã giảm 63 và 21% khi DO tăng từ 0,5 đến 8 mg/L. DO làm tăng hiệu suất xử lý photphat ở tất cả điều kiện pH từ 2 đến 8. Khi thay đổi pH từ 2 đến 8 thì hiệu suất tăng lớn nhất tại pH = 2 và tăng thấp nhất tại pH = 8, hiệu suất xử lý photphat tăng tƣơng ứng 36,1 và 22,6% khi DO tăng từ 0,5 đến 8 mg/L.
Sử dụng các axit khác nhau để điều chỉnh pH khi xử lý kết hợp nitrat và photphat bằng vật liệu Fe0 nano có ảnh hƣởng khá nhiều đến hiệu quả và sự chuyển hóa các dạng N sau xử lý. Điều chỉnh pH bằng axit CH3COOH thì nồng độ nitrat cịn lại sau xử lý là thấp nhất (3,974 mg N-NO3/L tại pH 2) so với điều chỉnh pH bằng axit H2SO4 và axit HCl. Tại pH 2 thì sản phẩm của quá trình khử nitrat tạo thành là NH4+ và NO2- là cao nhất tƣơng ứng là 12,24 và 4,77 mgN/L khi điều chỉnh pH bằng axit H2SO4. N mất đi ở dạng khí sau quá trình khử nitrat bởi Fe0 nano giảm dần nhƣng N bị hấp phụ bởi vật liệu Fe0
nano sau xử lý lại tăng dần khi tăng pH từ 2 đến 6. Khi điều chỉnh pH bằng axit H2SO4 và HCl thì hiệu suất loại bỏ N tăng dần khi tăng pH từ 2-4, tƣơng ứng tăng từ 54,99-73,24 và 60,18-77,65% sau đó hiệu suất loại bỏ N có chiều hƣớng khơng đổi hoặc giảm nhẹ khi tăng pH từ 4-6. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong phịng thí nghiệm cho thấy, để ứng dụng vật liệ Fe0
nano vào xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc thì có thể lựa chọn môi trƣờng xử lý tại pH từ 4-5 để hiệu quả xử lý cao và triệt để hơn.
3.4. ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CÁC NGUỒN NƢỚC THẢI TẠI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI VÀ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI HIỆN HÀ NỘI VÀ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI HIỆN TẠI
3.4.1. Một số kết quả về hoạt động sản xuất của nhà máy bia Hà Nội tại Hƣng Yên Hƣng Yên
Nhà máy bia Hà Nội có địa chỉ tại đƣờng 206, Khu cơng nghiệp Phố Nối A, xã Trƣng Trắc, huyện Văn Lâm, tỉnh Hƣng Yên thuộc chủ đầu tƣ là Công ty Cổ phần đầu tƣ phát triển công nghệ Bia-Rƣợu-Nƣớc giải khát Hà Nội đƣợc cấp phép hoạt động từ năm 2007. Sản phẩm chính của nhà máy là bia chiết chai và bia chiết lon với quy mơ 50 triệu lít/năm.
3.4.1.1. Cơng nghệ sản xuất
Nguyên liệu sản xuất bao gồm malt, đại mạch, một phần là gạo, hoa houblon và một số chất phụ gia khác. Tỷ lệ của các thành phần trong nguyên liệu tùy thuộc vào chủng loại bia sẽ đƣợc sản xuất. Malt và gạo (gọi tắt là nguyên liệu) đƣợc đƣa
đến bộ phận nghiền thành các mảnh nhỏ, sau đó đƣợc chuyển sang nồi gạo và nồi malt để ngâm tạo điều kiện cho q trình chuyển hóa và trích ly tối đa các chất hồ tan trong nguyên liệu. Nguyên liệu sau đó tiếp tục đƣợc chuyển tới thùng chứa để chuyển vào hồ hóa và đƣờng hóa bằng cách sử dụng hơi nƣớc gia nhiệt cùng với hệ enzyme để chuyển hóa các chất khơ hồ tan có trong malt và gạo vào dịch. Tại đây, các enzyme phân huỷ tinh bột tạo thành đƣờng, axít và các chất hồ tan khác sau đó đƣợc đƣa qua lọc hèm để tách đƣờng và các chất hồ tan khỏi bã bia. Dịch đƣờng hóa đƣợc đƣa qua bộ phận lọc khung bản nhằm tách bã hèm ra khỏi nƣớc mout. Dịch đƣờng sau khi lọc đƣợc hoà trộn với hoa houblon và đun sôi nhằm ổn định thành phần của dịch đƣờng, tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trƣng. Dịch sau khi nấu đƣợc đƣa qua bồn lắng xoáy nhằm tách cặn, lên men và lọc để làm bia có độ trong theo yêu cầu. Bia sau lọc tiến hành bão hoà CO2 và chuyển sang công đoạn chiết chai → thanh trùng →nhập kho → tiêu thụ.
Các quy trình phụ trợ: Quy trình súc rửa bồn chứa và đƣờng ống tại chỗ sử dụng trong quá trình sản xuất bia nhằm đảm bảo chất lƣợng vệ sinh cao nhất.
+ Khâu rửa ban đầu: Các bồn chứa và đƣờng ống đƣợc rửa bằng nƣớc nóng để loại các chất bẩn bám trên bề mặt. Nƣớc rửa không đƣợc tái sử dụng mà thải ra hệ thống xử lý nƣớc thải.
+ Khâu rửa bằng chất tẩy rửa: Sau khi kết thúc quá trình rửa ban đầu, các bồn chứa và đƣờng ống đƣợc súc rửa bằng dung dịch tẩy rửa nóng ở nhiệt độ 70- 85°C để tẩy sạch các chất bẩn còn bám ở bề mặt. Chất tẩy rửa đƣợc thu hồi để dùng lại hoặc đƣợc dùng cho khâu tẩy rửa sơ bộ.
+ Khâu súc rửa cuối cùng: Các bồn và đƣờng ống đƣợc súc rửa lần cuối với dung dịch nƣớc ở nhiệt độ môi trƣờng để làm sạch các chất tẩy rửa còn lại. Phần nƣớc này đƣợc thu hồi và tái sử dụng cho khâu súc rửa sơ bộ.