Đề tài Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia

Đề tài: Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia. Nhóm 3 Nguyễn Thị Như Trang Trịnh Thị Thương Nguyễn Ngọc Triều Nguyễn Thị Huyền Trang Trần Thịnh Lê Thị Trang Vũ Trường Thịnh Nguyễn Thị Thơm Vũ Kiều Trang Phần I: Đặt vấn đề Phần II: Nội dung Phần III: Kết luận Phần I: Đặt vấn đề Bia là một nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước công nguyên đã có ghi chép về sản xuất bia.Hiện nay nhu cầu bia trên thế giới cũng như ở Việt Nam rất lớn vì bia là một loại nước uống mát, bổ, có độ cồn thấp, có độ min xốp, có hương vị đặc trưng... Đặc biệt CO2 bão hoà trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống, nhờ những ưu điểm này mà bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết khắp các nước trên thế giới và sản lượng ngày càng tăng. Tuy nhiên, sự tăng trưởng của ngành sản xuất bia lại kéo theo các vấn đề môi trường như: vấn đề chất thải sản xuất, đặc biệt là nước thải có độ ô nhiễm cao. Nước thải do sản xuất rượu bia thải ra thường có đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất cao, nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thuỷ vực đón nhận thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân huỷ của các chất hữu cơ diễn ra rất nhanh. Thêm vào đó là các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCO3, CaSO4, H3PO4, NaOH, Na2CO3…Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước thải có khả năng đe doạ nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận nếu không được xử lý. Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu một số quy trình xử lý nước thải nhà máy bia để thấy rõ hơn điều đó. PHẦN II: Nội dung I.  NGUỒN GỐC VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA 1. Quy trình công nghệ. 2. Nguồn gốc nước thải  Nấu – đường hóa: Nước thải của các công đoạn này giàu các chất hydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, các cục vón…cùng với xác hoa, một ít tanin, các chất đắng, chất màu. Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nước thải của công đoạn này rất giàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn.  Giai đoạn thành phẩm: Lọc, bão hòa CO2, chiết bock, đóng chai, hấp chai. Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ra ngoài… Nước thải từ quy trình sản xuất bao gồm: - Nước lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đường. Để bã trên sàn lưới, nước sẽ tách ra khỏi bã. -  Nước rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác. -  Nước rửa chai và két chứa. -  Nước rửa sàn, phòng lên men, phòng tàng trữ. -  Nước thải từ nồi hơi -  Nước vệ sinh sinh hoạt - Nước thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng clorit cao (tới 500 mg/l), cacbonat thấp. Bảng 1. Thành phần và tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia ra nguồn nước mặtGhi chú: * Theo các số liệu nghiên cứu tại công ty Bia ong Thái Bình, Công ty Bia NghệAn, Nhà máy Bia NADA, nhà máy Bia Hạ Long ...** Cột B theo TCVN 5945-1995, nước thải công nghiệp, Tiêu chuẩn thải ra nguồn nước mặt loại B. Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia  HEINEKEN Quận 12 TP Hồ Chí  Minh Thăm hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy bia Tiger Thăm hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy bia Tiger Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia  HEINEKEN Quận 12 TP Hồ Chí  Minh Thăm hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy bia Tiger Hệ thống xử lý nước thải tại Nhà máy bia Sài Gòn. Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia  HEINEKEN Quận 12 TP Hồ Chí  Minh Thăm hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy bia Tiger tại ngõ này đang hứng chịu một nguồn xả thải lớn từ  nhà máy bia Hà  Nội Nước thải nhà máy bia được thải ra kênh rạch Nước thải từ nhà máy bia Sài Gòn ra môi trường chưa qua xử lý Tại ngõ này đang hứng chịu một nguồn xả thải lớn từ nhà máy bia Hà  Nội Nước thải nhà máy bia được thải ra kênh rạch II. Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia. Mô hình xử lý theo hai bậc: UASB + Aerotank Công nghệ XLNT bia theo mô hình UAF và SBR Công nghệ XLNT bia theo mô hình MBBR Xử lý nước thải nhà máy bia 1. Mô hình xử lý theo hai bậc: UASB + Aerotank Mô hình xử lý theo hai bậc: UASB + Aerotank Nước thải được dẫn vào bể gom Nước thải sản xuất sau khi qua bộ phận tách rác nhằm loại bỏ rác và các chất rắn lớn cũng được thu gom về bể gom. Sau đó nước thải được bơm chuyển qua hệ thống điều chỉnh pH tự động, rồi chuyển sang bể lắng 1 và qua bể phân hủy yếm khí. Tại đây, một phần các chất thải hưu cơ được phân hủy bởi các vi khuẩn yếm khí thành các chất vô cơ, sinh khối (bùn) và biogas. Biogas sẽ được thu gom và đốt bỏ. Hệ thồng đốt khí biogas sẽ được trang bị các thiết bị đánh lửa tự động. Hiệu suất khử các hợp chất hữu cơ của bể UASB là 85%. Nước thải sau bể UASB sẽ được chuyển qua bể bể trung gian. Từ đây nước thải sẽ được phân hủy tiếp trong bể phân hủy hiếu khí bùn hoạt tính (aerotank). Tại bể aerotank, không khí sẽ được cung cấp liên tục bởi máy thổi khí. Hiệu suất của bể aerotank là >90%. Nước thải sau quá trình xử lý hiếu khí được chuyển qua bể lắng 2 để tách bùn, một phần bùn được hồi lưu trở lại bể Aerotank. Sau đó nước thải được bơm qua ngăn khử trùng sử dụng chlorine để khử trùng trước khi thải ra ngoài. Bùn dư từ bể UASB và các bể lắng sẽ được thu gom vào bể chứa bùn và nén trước khi đem đi xử lý cùng với rác thải sinh hoạt. Polyme được sử dụng để làm xúc tác cho quá trình trợ lắng và tách nước. Một số hình ảnh về các bể chứa trong quy trình công nghệ tại nhà máy bia Hà Nội _ Nghệ An Ưu điểm: Hệ thống vận hành tự động, điều hành đơn giản nên không tốn nhiều nhân lực để hệ thống hoạt động. Hiệu quả xử lý cao thích hợp với đặc tính nước thải nhà máy bia. Do kết hợp cả hai phương pháp xử lý yếm khí và háo khí nên giảm được chi phí cho việc cấp khí. Nhược điểm: Hệ thống hoạt động liên tục nên khi xảy ra sự cố rất khó khắc phục ảnh hưởng đến quá trình xử lý. Hệ thống khó thích nghi được với những dòng thải biến động về lưu lượng. Lắp đặt hệ thống đòi hỏi kỹ thuật, độ chính xác cao, nếu không khi đi vào hoạt động sẽ xảy ra sự cố. 2. công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia theo mô hình UAF và SBR. Nước thải Bể điều hoà kết hợp lắng cát và song chắn rác Trạm bơm nước thải Bể lọc kị khí vật liệu nổi (UAF) Bể aeroten hoạt động gián đoạn (SBR)  Bể ủ bùn Nước thải ra bên ngoài Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT bia theo mô hình UAF và SBR. Các loại bể lọc kỵ khí là các loại bể kín, phía trong chứa vật liệu đóng vai trò như giá thể của vi sinh vật dính bám. Các giá thể làm bằng các loại vật liệu hình dạng, kích thước khác nhau, hoạt động như như vật liệu lọc. Các dòng nước thải có thể đi từ dưới lên hoặc trên xuống. Các chất hữu cơ được vi khuẩn hấp thụ và chuyển hoá để tạo thành CH4 và các loại chất khí khác. Các loại khí sinh học được thu gom tại phần trên bể. Khí CH4 và các loại khí sinh học tạo thành khác được thu hồi ở phía trên. Nước thải đưa vào bể có thể phân phối phía dưới hoặc phía trên theo sơ đồ:   a - Bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược (upflow anaerobic filter - UAF)b - Bể lọc kỵ khí dòng chảy xuôi (Downflow anaerobic filter - ADF) Nước ra Nước vào Khí sinh học Nước vào Nước ra Nước tuần hoàn Dòng tràn a b Nước vào Nước vào Vật liệu lọc của bể lọc kỵ khí là các loại cuội sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm nhựa hình dạng khác nhau. Kích thước và chủng loại vật liệu lọc, được xác định dựa vào công suất công trình XLNT, hiệu quả khử COD, tổn thất áp lực nước cho phép, điều kiện cung cấp nguyên vật liệu tại chỗ... Các loại vật liệu lọc, cần đảm bảo độ rỗng lớn (từ 90-300 m3/m2 bề mặt bể). Tổng bề mặt của vật liệu lọc có vai trò quan trọng trong việc hấp thụ các chất hữu cơ. Loại bể này được gọi là bể lọc ngược kị khí vật liệu nổi (Upflow Anaerobic Floating Blanket-UAFB). Đây là loại vật liệu lọc nhẹ, trọng lượng riêng nhỏ và có tổng bề mặt tiếp xúc lớn . Khi màng vi sinh vật dày, hiệu quả lọc nước thải giảm (tổn thất áp lực lọc tăng). Vật liệu lọc được rửa bằng phương pháp xả tức thời. Trong qúa trình rửa lọc, số lượng vi khuẩn hoạt tính của bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược hao hụt ít. Mặt khác việc rửa lọc cũng đơn giản. Sơ đồ cấu tạo bể lọc kỵ khí vật liệu lọc nổi 1.Nước thải vào; 2. Lớp cặn lơ lửng; 3.Vật liệu lọc nổi; 4. Lưới chắn;5.Ngăn tách khí; 6. ống dẫn khí ; 7.ống dẫn nước ra. 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 1 2 4 3 1 2 5 4 3 1 2 6 5 4 3 1 2 7 6 5 4 3 1 2 Ưu điểm của bể lọc kị khí: + Khả năng tách các chất bẩn hữu cơ (BOD) cao, + Thời gian lưu nước ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải, + Quản lý vận hành đơn giản, + Ít tốn năng lượng và dễ hợp khối với bể tự hoại và các công trình xử lý nước thải khác. - Nhược điểm: + Thời gian đưa công trình vào hoạt động dài, + Bể thường hay bị sự cố tắc nghẽn, + Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ra khỏi bể lớn. + Các loại vật liệu lọc có đặc tính kỹ thuật yêu cầu thường có giá thành cao. Bể lọc kị khí vật liệu nổi Bể lắng đơn một Bể SBR2 Bể SBR1 Khử trùng Xử lý bùn hoạt tính dư Thải ra ngoài môi trường Nước thải Aeroten kết hợp lắng hoạt động gián đoạn theo mẻ (Sequencing Batch Reactor - SBR)Là một dạng công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải.  Nước thải đi vào Làm đầy nước thải Thổi khí Lắng Xả nước thải Xả bùn dư 1 2 3 4 5 - Trong bước một, khi cho nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn hoạt tính lưu lại từ chu kỳ trước. - Sau đấy hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí ở bước hai với thời gian thổi khí đúng như thời gian yêu cầu.Quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất hữu cơ được ô xy hoá trong giai đoạn này. - Bước thứ ba là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh. Sau đó nước trong nằm phía trên lớp bùn được xả ra khỏi bể. - Bước cuối cùng là xả lượng bùn dư được hình thành trong quá trình thổi khí ra khỏi ngăn bể, các ngăn bể khác hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấp nước thải lên trạm xử lý nước thải liên tục. Công trình SBR hoạt động gián đoạn, có chu kỳ. Các quá trình trộn nước thải với bùn, lắng bùn cặn... diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng nên hiệu quả xử lý nước thải cao. BOD của nước thải sau xử lý thường thấp hơn 50 mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng từ 10 đến 45 mg/l và N-NH3 khoảng từ 0,3 đến 12 mg/l. Bể aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ làm việc không cần bể lắng đợt hai. Trong nhiều trường hợp, người ta cũng bỏ qua bể điều hoà và bể lắng đợt một. Hệ thống aeroten hoạt động gián đoạn SBR có thể khử được nitơ và phốt pho sinh hoá do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp ô xy. Các ngăn bể được sục khí bằng máy nén khí, máy sục khí dạng Jet hoặc thiết bị khuấy trộn cơ học. Chu kỳ hoạt động của ngăn bể được điều khiển bằng rơle thời gian. Trong ngăn bể có thể bố trí hệ thống vớt váng, thiết bị đo mức bùn, ... Các chỉ tiêu thiết kế hệ aeroten hoạt động gián đoạn (SBR) Bể aeroten hệ SBR có ưu điểm: - Là cấu tạo đơn giản, - Hiệu quả xử lý cao, - Khử được các chất dinh dưỡng nitơ - Sự dao động lưu lượng nước thải ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Nhược điểm: - Công suất xử lý nước thải nhỏ. - Để bể hoạt động có hiệu quả người vận hành phải có trình độ và theo dõi thường xuyên các bước xử lý nước thải. 3. Xử lý nước thải nhà máy bia theo mô hình công nghệ MBBR 3.1 Giới thiệu công nghệ MBBR Công nghệ MBBR là công nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và bể lọc sinh học. Bể MBBR hoạt động giống như quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí trong toàn bộ thể tích bể. Đây là quá trình xử lý bằng lớp màng biofilm với sinh khối phát triển trên giá thể mà những giá thể này lại di chuyển tự do trong bể phản ứng và được giữ bên trong bể phản ứng. Bể MBBR không cần quá trình tuần hoàn bùn giống như các phương pháp xử lý bằng màng biofilm khác, vì vậy nó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính trong bể, bởi vì sinh khối ngày càng được tạo ra trong quá trình xử lý. Bể MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể kị khí. 3.2 Quy trình công nghệ 3.3 Thuyết minh về quy trình a. Hầm tiếp nhận: - Song chắn rác: thường làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn sẽ giữ lại các tạp chất vật có kích thước lớn như giẻ, bao nilon…để tránh tắc và bảo vệ các thiết bị. Dựa vào khoảng cách giữa các thanh, chia song chắn rác thành hai loại:           – Song chắn rác thô có khoảng cách từ 60-100 mm.           – Song chắn rác mịn có khoảng cách từ 10-25 mm. - Bể gom: là nơi tiếp nhận nguồn nước thải trước khi đi vào xử lý. Bể gom thường được làm bằng bê tông, xây bằng gạch, có tác dụng điều hòa lưu lượng nước thải. - Lưới lọc: giữ lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ như mẫu trấu, huyền phù …bj trôi ra trong quá trình rửa thùng lên men, thùng nấu, nước lọc bã hèm. Lưới có kích thước lỗ từ 0,5 đến 1mm.Trong nhà máy bia là các mẫu trấu, huyền phù… bị trôi ra trong quá trình rửa thùng lên men, thùng nấu, nước lọc bã hèm. Các vật thải được lấy ra khỏi bề mặt lưới bằng hệ thống cào. b. Bể điều hòa: Dùng để duy trì lưu lượng dòng thải vào gần như không đổi, điều chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Trong bể có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có. Có thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi. Tại bể điều hòa có máy định lượng lượng acid cần cho vào bể đảm bảo pH từ 6,6 – 7,6 trước khi đưa vào bể xử lí UASB.c. Bể UASB: tại đây diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước thải bằng vi sinh yếm khí. Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ và các chất hữu cơ, vô cơ được tiêu thụ ở đây.     d. Bể sinh học MBBR:- Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục, còn gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3- , SO42- ,…- Vi sinh vật tồn tại trong bùn hoạt tính của bể sinh học bao gồm Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter. Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum cũng tồn tại. Các phản ứng sinh hóa cơ bản của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải gồm có:- Oxy hóa các chất hữu cơ: - Tổng hợp tế bào mới: - Phân hủy nội bào: e. Bể lắng Nước thải sau khi qua bể MBBR được phân phối vào vùng phân phối nước của bể lắng sinh học. Cấu tạo và chức năng của bể lắng sinh học tương tự như bể lắng hóa lý. Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thông qua máng tràn răng cưa. Hiệu suất bể lắng được tăng cường đáng kể do sử dụng hệ thống tấm lắng lamella. Bể lắng được chia làm ba vùng căn bản:             -  Vùng phân phối nước;             -  Vùng lắng;             – Vùng tập trung và chứa cặn. Nước và bông cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng lắng của bể là hệ thống tấm lắng lamella, với nhiều  lớp mỏng được sắp xếp theo một trình tự và khoảng cách nhất đinh. Khi hỗn hợp nước và bông cặn đi qua hệ thống này, các bông bùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông bùn ban đầu. Các bông bùn này trượt theo các tấm lamella và được tập hợp tại vùng chứa cặn của bể lắng.  f. Bể lọc áp lực: Bể lọc áp lực sử dụng trong công nghệ này là bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính để loại bỏ các chất lơ lửng, các chất rắn không hòa tan, các nguyên tố dạng vết, halogen hữu cơ nhằm đảm bảo độ trong của nước . Nước sau khi qua cụm lọc áp lực đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo QCVN 24:2009 cột B.g. Bể nano dạng khô Nước thải sau khi qua bể lọc áp lực sẽ đi vào bể nano dạng khổ để loại bỏ triệt để các chất lơ lửng còn sót lại trong nước, và khử trùng nước thải  Nước sau khi qua bể nano dạng khô đạt yêu cầu xả thải theo quy định hiện hành của pháp luật. Lượng nước này, một phần  được sử dụng để làm mát máy móc trong nhà máy; một phần được đưa tới nguồn tiếp nhận qua mương thoát nước. 3.4 Ưu, nhược điểm của công nghệ MBBRa. Ưu điểm:- Công nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn nước thải.- Hiệu quả xử lí và tiết kiệm năng lượng hơn công nghệ truyền thống.- Không phải tuần hoàn bùn hiếu khí lại như phương pháp aeroten, tuần hoàn bùn làm giảm hoạt động của vi sinh vật.- Nồng độ các chất ô nhiễm sau quy trình xử lý đạt quy chuẩn hiện hành.- Tiết kiệm diện tích xây dựng đất xây dựng.- Công trình thiết kế dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử lý. b. Nhược điểm:- Nhân viên vận hành cần được đào tạo về chuyên môn.- Đòi hỏi hoàn hảo về yêu cầu kĩ thuật. Chất lượng nước thải sau xử lý có thể bị ảnh hưởng nếu một trong những công trình đơn vị trong trạm không được vận hành đúng các yêu cầu kỹ thuật.- Bùn sau quá trình xử lý cần được thu gom và xử lý định kỳ. Phần III: Kết luận Hiện nay do nhu cầu tiêu thụ bia ngày càng tăng. Công nghiệp sản xuất bia tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường. Các loại nước thải này chứa hàm lượng lớn các chất lơ lửng COD và BOD và cần phải xử lý trước khi xả thải ra nguồn tiếp nhận. Vì thế các cơ quan chức năng cần có biện pháp và quản lý chặt chẽ việc xử lý nước thải nhà máy bia. Bên cạnh đó mỗi cá nhân cũng cần phải nâng cao nhận thức trong việc bảo vệ môi trường, mong rằng trong thời gian không xa ngành công nghệ xử lý nước thải sẽ phát triển mạnh mẽ nhằm kiểm soát tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải gây ra. Một môi trường trong sạch sẽ là tiền đề phát triển lớn mạnh của một đất nước. Môi trường đang là vấn đề quan tâm lớn của toàn cầu,toàn xã hội. Những sinh viên Môi trường như chúng em phải cố gắng học tập, nâng cao kiến thức để sau này góp một phần nhỏ bé vào công cuộc xây dựng đất nước, xây dựng môi trường XANH - SẠCH - ĐẸP. Bài báo cáo của nhóm 4 đến đây là kết thúc. Cảm ơn tất cả mọi người đã quan tâm lắng nghe và theo dõi!