TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Xử lý nước thải CN sản xuất bia khu dân cư Nhóm 06: Nguyễn Quang Minh Nguyễn Thế Anh Trần Thành Đạt Tạ Hữu Quang Duy Phạm Đức Cường 20174068 20173653 20173731 20173802 20173701 Giảng viên hướng dẫn: TS Đinh Thị Lan Anh HÀ NỘI, 1/2022 MỤC LỤC CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CN SẢN XUẤT BIA 1.1 Giới thiệu ngành công nghiệp sản xuất bia 1.2 Quy trình sản xuất bia Thành phần, nguyên liệu sử dụng Các công đoạn sản xuất 1.3 Xử lý nước thải công nghiệp sản xuất bia Các nguồn thải phát sinh Các biện pháp ngăn ngừa, giảm thiểu xử lý nước thải 11 Quy trình xử lý nước thải 13 Ưu, nhược điểm công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia 20 CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU DÂN CƯ 21 2.1 Đặc tính nước thải khu dân cư 21 Nhu cầu sử dụng nước khu dân cư 21 Đặc tính nước thải khu dân cư 22 Tác động nước thải đến môi trường 25 2.2 Quy trình xử lý nước thải 26 Hệ thống thoát nước đô thị 26 Quy trình xử lý nước thải 26 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sản lượng tiêu thụ bia Việt Nam Hình 1.2 Quy trình công nghệ sản xuất malt Hình 1.3 Nồi đường hóa Hình 1.4 Sơ đồ trình nấu hoa Hình 1.5 Nhân giống nấm men sản xuất Hình 1.6 Đóng chai thành phẩm Hình 1.7 Đặc tính nước thải từ sản xuất bia Việt Nam 10 Hình 1.8 Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy bia 13 Hình 1.9 Song chắn rác 14 Hình 1.10 Bể điều hòa 14 Hình 1.11 Bể lắng đứng 15 Hình 1.12 Bể UASB 16 Hình 1.13 Bể Aerotank 17 Hình 1.14 Bể lắng tròn 18 Hình 1.15 Bể khử trùng 19 Hình 1.16 Bể ép bùn máy ép bùn 20 Hình 2.1 Sơng Hịa Bình (Hưng n) bị nhiễm nặng 25 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống nước hộ gia đình 26 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt 27 Hình 2.4 Thanh chắn rác thơ trung bình 27 Hình 2.5 Bể khử cát có sục khí 28 Hình 2.6 Bể tách mỡ 29 Hình 2.7 Vi sinh ăn mỡ EcoClean 29 Hình 2.8 Bể lắng ngang 30 Hình 2.9 Bể lắng đứng 31 Hình 2.10 Bể lắng Lamellar 31 Hình 2.11 Quá trình phân hủy kị khí 32 Hình 2.12 Bể UASB 33 Hình 2.13 Xử lý bùn phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải 34 Hình 2.14 Nén bùn tách nước 34 DANH MỤC HÌNH VẼ Bảng 1.1 Các đặc điểm nhóm nấm men nấm men chìm Bảng 1.2 Đặc tính nước thải số nhà máy bia 11 Bảng 2.1 Nhu cầu dùng nước dùng nhà (//ngày/người) 21 Bảng 2.2 Nhu cầu nước dùng xã hội 21 Bảng 2.3 Các tổ chức vi sinh vật nước thải 24 Bảng 2.4 Tải lượng chất ô nhiễm nước thải khu dân cư 24 Bảng 2.5 Giá trị thông số nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa 25 CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CN SẢN XUẤT BIA 1.1 Giới thiệu ngành công nghiệp sản xuất bia a) Trên giới Bia đồ uống lâu đời giới, lịch sử bia có niên đại đến 6000 năm TCN Vào năm 1765, ngành cơng nghiệp bia hình thành Các cải tiến trình sản xuất bia diễn với đời nhiệt kế vào năm 1760 phù kế vào năm 1770, cho phép nhà sản xuất tăng hiệu giảm tổn hao trình sản xuất Ngày nay, ngành công nghiệp sản xuất bia kinh doanh tồn cầu, bao gồm số cơng ty đa quốc gia chiếm ưu thị trường hàng ngàn nhà sản xuất từ sở nhỏ tới sở lớn vùng Tổng sản lượng sản xuất bia toàn cầu năm 2018 đạt khoảng 191,1 tỉ lít, tăng 4,8% so với 10 năm trước (2008) b) Tại Việt Nam Ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam có lịch sử 100 năm Xưởng sản xuất bia đặt tên xưởng sản xuất bia Chợ Lớn người Pháp tên Victor Larue mở vào năm 1875, tiền thân nhà máy bia Sài Gịn, Tổng cơng ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn Ở miền Bắc vào năm 1889, người Pháp tên Hommel mở xưởng bia Làng Đại Yên, Ngọc Hà, sau trở thành nhà máy bia Hà Nội, Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội Ngành bia Việt Nam có phát triển nhanh: • Năm 2008, sản lượng bia sản xuất Việt Nam 2,8 tỉ lít (hạng 25 giới), năm 2018 4,3 tỉ lít, tăng tới 195,9%; sản lượng tăng Việt Nam thời gian đứng hạng giới, sau Brazil • Năm 2017 Việt Nam đứng top sản xuất bia giới, tiếp tục giữ vị trí năm 2018 • Sản lượng tiêu thụ ấn tượng khơng năm 2015 đạt 3,8 tỉ lít, xếp hạng tiêu thụ bia đứng thứ 11 giới nằm top châu Á, sau Trung Quốc Nhật Bản • Đến nước có 129 sở sản xuất bia khắp 43 tỉnh thành nước Hình 1.1 Sản lượng tiêu thụ bia Việt Nam 1.2 Quy trình sản xuất bia Thành phần, nguyên liệu sử dụng Bia sản xuất từ nguyên liệu malt đại mạch, nước, hoa hublon nấm men Nhiều loại nguyên liệu thay malt trình nấu gạo, đường loại dẫn xuất từ ngũ cốc Nước Nước tham gia trực tiếp vào quy trình cơng nghệ (như ngâm đại mạch, nấu malt, lọc dịch nha, lên men, cơng đoạn chiết rót…), tạo nên sản phẩm cuối Có thể nói nước nguyên liệu để sản xuất bia bia hàm lượng nước chiếm đến 90÷92% trọng lượng bia Thành phần hàm lượng chúng ảnh hưởng lớn đến quy trình cơng nghệ chất lượng bia thành phẩm Nước phi cơng nghệ: Khơng trực tiếp có mặt thành phần sản phẩm cần thiết quy trình sản xuất ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối Nước sử dụng vào nhiều mục đích khác như: nước nồi hơi, nước vệ sinh thiết bị, nước vệ sinh nhà xưởng, nước trùng Mỗi mục đích địi hỏi chất lượng riêng, nước xử lý theo yêu cầu sử dụng Đại mạch Đại mạch ngun liệu có tính chất truyền thống để sản xuất bia (có thể thay phần nguyên liệu khác nguyên liệu chủ yếu đại mạch nảy mầm) Đại mạch giống ngũ cốc khác bao gồm hai thành phần glucid protein đại mạch có hàm lượng cao so với loại ngũ cốc khác quan trọng tỷ lệ glucid/protein cân đối thích hợp cho việc sản xuất bia Malt Malt tên gọi ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểu mạch, hạt gạo, thóc gạo, thóc mếm) Tuy nhiên Việt Nam chưa trồng đại mạch, phải nhập malt từ nước ngồi phí sản xuất tăng lên Do giá thành loại bia tương ứng với hàm lượng malt nguyên chất, từ phần định xem bia có ngon hay khơng Hình 1.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất malt Houblon Hoa houblon nguyên liệu đứng thứ (sau đại mạch) công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng làm tăng khả tạo giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo độ ổn định thành phần sinh học sản phẩm Do đặc tính đặc biệt nên hoa houblon giữ vai trị độc tơn nguyên liệu thay ngành sản xuất bia Hoa houblon có hoa đực hoa riêng biệt cho cây, sản xuất bia sử dụng hoa chưa thụ phấn Hoa đực khơng sử dụng nhỏ, chứa lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng Men bia Trong ngành sản xuất bia, giống nấm men đựơc chia thành nhóm: nhóm nấm men nhóm nấm men chìm Bảng 1.1 Các đặc điểm nhóm nấm men nấm men chìm Chỉ số Nhóm nấm men Nhóm nấm men chìm Nhiệt độ lên men Các đặc điểm lên men 10÷25oC 0÷10oC Lên men mạnh, xảy bề mặt môi trường Khi trình lên men kết thúc, tế bào kết chùm tạo thành lớp dày bề mặt với bọt bia, bia tự chậm Lên men xảy lịng mơi trường Khi lên men xong, tế bào kết thành chùm kết lắng xuống đáy thùng, nhờ bia tự nhanh Khả lên Kém, đạt 33% men đường raffinose Có thể lên men hồn tồn Chủng nấm men chìm có nhiều ưu điểm vượt trội nên ứng dụng nhiều công nghiệp sản xuất bia Thế liệu Trong sản xuất bia việc dùng liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện chủ quan khách quan, nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm tạo sản phẩm bia có mức chất lượng khác nhau, theo đơn đặt hàng người tiêu dùng Thế liệu phải dồi nguồn glucid, loại ngũ cốc chọn làm liệu sản xuất bia Khi sử dụng liệu chất lượng liệu ảnh hưởng trực tiếp dến chất lượng bia (màu sắc, mùi vị) Vì phải quan tâm đến thành phần hóa học liệu Một số loại nguyên liệu hay sử dụng làm liệu là: gạo, bắp (các nước châu Phi Mỹ La Tinh), gạo mì, đường saccharose v.v Nguyên liệu phụ Các nguyên liệu phụ khác sử dụng trình lọc hồn thiện sản phẩm bột trợ lọc, chất ổn định; nhiều loại hóa chất sử dụng trình sản xuất chất tẩy rửa, loại dầu nhờn, chất bôi trơn, chất hoạt động bề mặt Tỷ lệ thành phần nguyên liệu phụ thuộc vào chủng loại bia sản xuất Các cơng đoạn sản xuất 1.2.2.1 Chuẩn bị • Làm sạch: nguyên liệu sàng tách đá để làm sơ trước mang nghiền • Nghiền: nhằm phá vỡ cấu trúc tinh bột hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, giúp cho xâm nhập nước vào thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy q trình hồ hóa q trình thủy phân khác nhanh triệt để Nguyên tắc chung cho chế độ nghiền : • Đối với gạo: gạo chưa qua nảy mầm nên cấu trúc tinh bột cịn ngun vẹn, chúng khó bị thủy phân Vì gạo phải nghiền mịn tốt, khả tiếp xúc chất enzyme cao, hiệu thủy phân triệt để • Đối với malt: để đảm bảo trình đường hóa đạt hiệu cao phần nội nhũ malt phải nghiền nhỏ tốt Nhưng lớp vỏ trấu không mang thành phần chất chiết cần thiết dịch đường nghiền nhỏ làm dịch đường đắng chát, lớp vỏ trấu lại đóng vai trị tạo lớp màng lọc tích cực q trình lọc dịch đường nên nghiền thơ vỏ malt Các phương pháp nghiền: nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền ướt 1.2.2.2 Nấu a) Hồ hóa Gạo sau nghiền nhỏ xử lý hồ hóa trước mang đường hóa, Mục đích q trình hồ hóa dùng nhiệt dộ cao để nấu chín tinh bột gạo nhờ hoạt động enzim thủy phân 10% malt lót để phân cắt hợp chất cao phân tử có gạo, phá vỡ màng tế bào tinh bột làm đứt liên kết chúng để tạo cấu tử thấp phân tử dễ hòa tan vào nước trở thành chất chiết dịch đường Các loại gạo khác có độ bền màng tế bào khơng giống mẻ nguyên liệu phải có chế độ hồ hóa thích hợp b) Đường hóa Mục đích: tạo điều kiện thích hợp thơng qua điều chỉnh nhiệt độ, pH môi trường để hệ enzyme malt hoạt động, đặc biệt hệ enzyme thuỷ phân phân cắt hợp chất cao phân tử dịch cháo thành hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan tạo thành chất chiết dịch đường Yêu cầu q trình đường hóa dịch đường thu chứa hàm lượng chất chiết tối đa tỉ lệ thành phần 80% đường có khả lên men Kết thúc q trình đường hóa tinh bột thủy phân thành maltoza, dextrin…các hợp chất hịa tan lên men Hình 1.3 Nồi đường hóa c) Lọc dịch đường Lọc trình tách dịch đường khỏi bã Để thu kiệt chất hòa tan từ bã sang dịch đường, trình lọc tiến hành theo hai bước: lọc để tách dịch đường khỏi bã rửa bã d) Nấu hoa Hình 1.4 Sơ đồ q trình nấu hoa Mục đích q trình nấu dịch đường với hoa Houblon trích ly chất đắng, tinh dầu thơm polyphenol, hợp chất chứa nitơ thành phần khác hoa houblon vào dịch đường Sau trình nấu dịch đường với hoa Houblon thành phần hóa học Bia ổn định hơn, có mùi thơm vị đắng đặc trưng, gia tăng nồng độ, cường độ màu, tạo thành chất khử làm giảm độ nhớt dịch đường Lượng hoa Houblon cho vào trình nấu loại bia khác không giống phụ thuộc vào mức độ đắng loại bia cần sản xuất, chất lượng hoa, thành phần hóa học nước nấu e) Lắng nóng Dịch sau nấu đưa qua bồn lắng xoáy nhằm tách bã hoa houblon cặn tạo thành q trình đun sơi trước chuyển vào lên men 1.2.2.3 Lên men a) Làm lạnh bổ sung oxy Mục đích: đưa nhiệt độ nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men theo yêu cầu kỹ thuật đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho q trình bão hịa O2 Dịch đường sau lắng có nhiệt độ khoảng 90-95oC hạ nhiệt độ nhanh đến 810oC bổ sung oxy với nồng độ 6-8 mg O2/lít Q trình làm lạnh nhanh thực thiết bị trao đổi nhiệt với môi chất lạnh nước lạnh 1-2oC b) Nhân men giống Nấm men đóng vai trị định sản xuất bia nhân tố để thực q trình chuyển hóa đường thành cồn tạo hương vị đặc trưng cho loại bia Mục đích trình nhân men giống cung cấp đầy đủ lượng giống cần thiết chất lượng cho trình lên men Cửa hàng ăn Rửa xe Thương mại khách m2 m2 20 180 URSS USA USA Đặc tính nước thải khu dân cư Nước thải sinh hoạt chia thành loại: • Nước nhiễm bẩn chất tiết người • Nước nhiễm bẩn từ sinh hoạt hàng ngày giặt giũ, tắm rửa, nấu nướng, Khối lượng nước thải sinh hoạt cộng đồng dân cư phụ thuộc vào: • • • • Quy mô dân số Tiêu chuẩn cấp nước Khả đặc điểm hệ thống nước Loại hình sinh hoạt Các chất nhiễm xuất nước thải khu dân cư: Các chất lơ lửng Các chất lơ lửng bao gồm chất lắng được, chất chất không lắng gọi "chài keo" Các chất keo chất rắn có kích thước bé đến mức khơng lắng được, gần giống hạt bụi bay lơ lửng khơng khí mà ta quan sát tia nắng Các chất rắn nước thải khu dân cư bao gồm: • • • • • • • • Các chất lơ lửng lắng Các chất lơ lửng không lắng Chất keo Các chất khống lơ lửng lắng Các chất khống lơ lửng khơng lắng Các chất hữu lơ lửng Chất sấy Các chất hòa tan Nhu cầu oxy Khi thải nước sinh hoạt môi trường tự nhiên, vi sinh vật có sử dụng chất hữu có nước thải sinh hoạt thức ăn cho nhu cầu tăng trưởng sinh sản Vì điểu chúng sử dụng oxy hồ tan nước Sự giảm oxy đơi hết oxy làm chết thuỷ sinh loại cá Như vậy: nước thải huỷ hoại tồn mơi trường tự nhiên Người ta đánh giá mức độ nhiễm bẩn nước thải nguồn nước cách đo "nhu cầu oxy" Phương pháp đại diện tượng tự nhiên tự làm nhu cầu oxy sinh hóa Nhu cầu oxy sinh hóa ngày 22 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) (tính mg/1 nước thải) lượng oxy tiêu thụ bời vi sinh vật để oxy hóa chất hữu nhiệt độ 20oC bóng tối Để hết hồn tồn, nhu cầu oxy cần từ 21 đến 28 ngày Đó BOD cuối ký hiệu BODult Rõ ràng việc đo lâu, người ta thỏa thuận dừng sau ngày (120 giờ) để định nghĩa nhu cầu oxy sinh hóa ngày ký hiệu BOD5 Nhu cầu oxy hóa học Đo BOD5 cần ngày Thậm chí thơng số tiêu biểu cho loại nước thải - cần phải đo thường xuyên thông số - cần phép đo khác nhanh để đánh giá độ ô nhiễm Một phép đo làm sơi tuần hồn vịng mẫu nước tích biết mà người ta cho thêm dicromat kali axit sunfuric Tất chất hữu mẫu bị oxy hố hóa học nhờ oxy dicromat cung cấp Bằng cách đo dicromat kali cần dùng, người ta biết lượng oxy dùng cho việc oxy hoá Lượng oxy tính tốn lít nước thải nhu cầu oxy hóa học, gọi COD Bằng cách thực đủ phép đo COD v BOD5 người ta xác định quan hệ hai giá trị Đối với nước thải có nguồn gốc từ nước sinh hoạt (trừ nước thải công nghiệp) tỉ số gần COD/BOD5 = 1,6 Các yếu tố ô nhiễm khác Các yếu tố bao gồm nitơ photpho Hai nguyên tố chủ yếu cho phát triển vi sinh vật ăn chất hữu Ví dụ: Thả lượng phân bón q lớn hồ sơng, làm phát triển thuỷ sinh phá hủy môi trường tự nhiên Nitơ Nitơ diện nước thải hai dạng: • Anoni có nguồn gốc từ phân huỷ urê nước tiểu • Các protêin thành phần chủ yếu thịt mỡ có nguồn gốc động vật thực vật Photphat Người ta tìm thấy photphat lexitin trước hết dạng photphat nước tiểu chất tẩy rửa Định lượng thực sau nung/sấy/phản ứng chuyển thành photphat, nhờ phép so màu thị vanadomolibdenni Độ pH Độ pH đo nhờ pH mét điện tử có cực thuỷ tinh Điện oxy hóa khử EH Đó phép đo điện oxy hóa khử - đo độ tươi chất thải Người ta dùng pH mét điện tử với điện cực platin 23 Các vi sinh vật Bảng 2.3 cho biết vài số liệu vể diện vi sinh vật gặp nước thải Bảng 2.3 Các tổ chức vi sinh vật nước thải Tác nhân Khối lượng chiết xuất tính theo g/phân Tiềm tàng Thời gian tồn Khả phát triển môi trường Liều lượng nhiễm khuẩn DI 50 Virus Enterovirus 107 tháng không 1 năm không vài đơn vị Taenia 10 tháng tháng không Tổng hợp Bảng 2.4 bên nêu tải lượng chất có nước thải khu dân cư, tính ngày/người Bảng 2.4 Tải lượng chất ô nhiễm nước thải khu dân cư Yếu tố BOD5 COD MES N (Kjeldahl) P (PO4) pH Đơn vị g/ngày/người g/ngày/người g/ngày/người g/ngày/người g/ngày/người Hệ thống hỗn hợp 6080 100130 90100 1315 34 77,5 Hệ thống riêng biệt 5060 80100 7080 1315 34 6,57,5 EH mV 100 100 Chỉ tiêu ô nhiễm nước thải sinh hoạt theo tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT: 24 Bảng 2.5 Giá trị thông số nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt TT 10 11 Thông số Đơn vị pH BOD5 (200C) mg/l Tổng chất rắn lơ lửng mg/l Tổng chất rắn hòa tan mg/l Sunfua (tính theo H2S) mg/l Amoni (tính theo N) mg/l Nitrat (NO3 ) (tính theo N) mg/l Dầu mỡ động, thực vật mg/l Tổng chất hoạt động bề mặt mg/l 3Photphat (PO4 ) (tính theo P) mg/l Tổng Coliforms MPN/100ml Giá trị C A 5-9 30 50 500 30 10 B 5-9 50 10 1000 10 50 20 10 10 Tác động nước thải đến mơi trường • Các chất hữu hòa tan (BOD, COD): thiếu hụt trầm trọng xảy tượng phân hủy yếm khí, gây mùi • Các chất dinh dưỡng (N,P): hàm lượng cao gây tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, kích thích phát triển tảo, rong rêu nước • Chất rắn lơ lửng: làm đục nước, mỹ quan • Coliform vi sinh vật gây hại: lan truyền bệnh môi trường nước như: thương hàn, tả lị,… thành dịch, ảnh hưởng đến sức khỏe người Hình 2.1 Sơng Hịa Bình (Hưng n) bị nhiễm nặng 25 2.2 Quy trình xử lý nước thải Hệ thống nước thị Hệ thống nước thị hệ thống có tác dụng loại bỏ nước thải sinh hoạt từ nhà , xử lý nước thải sinh hoạt, bao gồm thiết bị môi trường đường ống nước truyền dẫn nước thải từ nhà đến hố thoát nước thành phố Thành phần hệ thống: • Thiết bị thu dẫn bên nhà: bao gồm thiết bị nhà vệ sinh, mạng lưới đường ống nước • Mạng lưới đường ống nước bên ngoài: hệ thống ống cống đặt ngầm hay lộ thiên có tác dụng dẫn nước thải cách tự truyền dẫn trạm xử lý nước thải hay sơng hồ • Trạm bơm ống dẫn áp lực: có tác dụng truyền dẫn nước thải nước thải khơng thể tự di chuyển • Các cơng trình xử lý nước thải cặn lắng • Cống miệng xả nước thải vào nguồn nước: dùng để truyền dẫn nước thải từ cơng trình xử lý xả vào nguồn nước Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống nước hộ gia đình Ống dẫn nước thải có số u cầu kĩ thuật: • Độ dốc lý tưởng 2% • Đường kính loại ống ứng với mục đích khác nhau: - Ống > 102mm - Thốt ngang sàn > 78mm - Nhà tắm, chậu rửa, máy giặt > 38mm - Bồn vệ sinh > 78mm Quy trình xử lý nước thải Quy trình tiêu chuẩn gồm giai đoạn: 26 • • • • Xử lý sơ Lắng sơ Xử lý nước phương pháp vi sinh Xử lý bùn Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Xử lý sơ a) Chắn rác Chắn rác nhằm giữ lại vật thể lớn dòng nước thải vận chuyển đến, dựa theo khoảng cách chắn chia thành loại: thơ, trung bình tinh Việc lựa chọn chắn rác phụ thuộc vào: • Lưu lượng nước thải • Mức nước • Mức độ tự động hóa mong muốn cho hoạt động lưới Hình 2.4 Thanh chắn rác thơ trung bình 27 b) Khử cát Đặc tính cát lắng từ nước thải dạo động lớn, loại cặn làm nước tương đối dễ, sau làm khô thường có độ ẩm từ 13-65%, cặn hữu bay chiếm từ 1-56%, tỷ trọng cát trơ làm 2,7; cát trơ bị chất hữu dính bám, tỷ trọng cịn khoảng 1,3 Tỷ trọng đổ thành đông khoảng 1600 kg/m3 Cỡ hạt cát >0,2mm thường gây trở ngại cho công đoạn xử lý tiếp theo, thành phần phân bố cỡ hạt cát nước thải phụ thuộc vào mạng lưới công thu gom, phần lớn cát lắng hố thăm bể lắng cát, có kích thước khơng lọt qua sàng kích cỡ 0,15 mm Số lượng cát nước thải dao động tùy thuộc vào điều kiện địa phương, tình trạng vệ sinh mặt phố, cấu thu gom vận chuyển nước thải Hàm lượng cát nước thải thu gom vận chuyển hệ thống cống chung lớn hệ thống cống riêng biệt, số lượng cát thường dao động từ 0,0037 đến 0,22 m3 cát 1000m3 nước thải Cát lắng hố thăm bể lắng cát chưa rửa chứa >50% cặn hữu có khả thối rữa, để lâu không xử lý gây mùi hôi thối, nơi sinh sản ruồi muỗi trùng, nhà máy lớn thường lắp hệ thống rửa phân loại cát, nhà máy nhỏ, vùng xa thành phố thường rắc vôi bột chế phẩm chống mùi EM (effective microoganis) trước đem chôn với rác lấy từ song chắn lưới chắn Bể khử cát có sục khí Một dàn thiết bị phun khí đặt sát thành bên bể tạo thành dịng hình xoắn ốc quét đáy bể để tránh tượng lắng chất hữu Chỉ cát phần tử nặng lắng Hình 2.5 Bể khử cát có sục khí c) Loại bỏ dầu mỡ Trên mạng lưới thu gom thị có nhà máy cơng nghiệp xả nước thải có lẫn dầu mỡ vào mạng Để tách lượng dầu mỡ này, phải đặt thiết bị thu dầu trước cửa xả vào cổng chung trước bể điều hịa nhà máy Có phương pháp chủ yếu: dùng bể tách mỡ vi sinh Phương pháp 1: Xử lý dầu mỡ phương pháp học 28 Đây phương pháp sử dụng phổ biến để tách dầu mỡ, phương pháp hiệu việc tách lớp mỡ khỏi nước thải Nguyên lý hoạt động: Nước thải nhiễm dầu mỡ chảy vào bể tách mỡ, theo nguyên lý mỡ nhẹ nước lên trên, thức ăn thừa cặn bẩn lắng xuống đáy bể, phần nước theo ống thoát bể tách mỡ chảy bể gom Hình 2.6 Bể tách mỡ Phương pháp 2: Xử lý dầu mỡ nước thải phương pháp vi sinh Vi sinh ăn mỡ thường sử dụng vi sinh EcoClean Clog Away, sản phẩm có dạng bột, có chứa hàng tỷ vi sinh ăn mỡ, lượng vi khuẩn hoạt hóa nhanh hịa tan vào nước, sản phẩm hòa tan nước máy thời gian bảo quản khoảng 60 ngày Cách sử dụng vi sinh ăn mỡ EcoClean Clog Away: vi sinh sử dụng để thông cống xử lý mỡ bể tách mỡ Xử lý mỡ đường cống dẫn: lấy pound (0,454kg) hịa tan thành 05 lít dung dịch vi sinh xử lý đường cống dẫn Chỉ cần hòa tan nước máy Xử lý mỡ bể tách mỡ: lấy pound hịa tan thành 05 lít dung dịch vi sinh đổ vào bể tách mỡ, vi sinh ăn mỡ ăn hồn tồn lượng mỡ có bề, bạn không công sức phải vớt mỡ không lo ngại vấn đề thải bỏ lượng mỡ thừa từ trình vớt mỡ phương pháp tách mỡ học Hình 2.7 Vi sinh ăn mỡ EcoClean Phương pháp có ưu điểm như: • Giảm lượng mỡ nước thải khoảng 50-70% 29 • • • • • Hạn chế đáng kể lượng mỡ đóng khối Hạn chế tối đa mùi hôi Không chi phí xử lý mỡ thừa, kinh tế an tồn dễ sử dụng Giảm chi phí bảo trì hệ thống Giảm hình thành bùn từ đáy bể Lắng sơ Bể lắng cho phép lưu nước thải thời gian định nhằm giữ lại tạp chất lắng tạp chất có nước thải Q trình chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố: • Lưu lượng nước thải • Thời gian lắng • Vận tốc dịng chảy • Nhiệt độ nước thải • Kích thước bể • Khối lượng riêng tải lượng chất rắn lơ lửng Theo cơng dụng chia thành loại: • Bể lắng đợt 1: đặt trước cơng trình sinh học • Bể lắng đợt 2: đặt sau cơng trình sinh học Theo chế độ dịng chảy chia thành loại: a) Bể lắng ngang: Nước thải vào vùng phân phối nước đặt đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước chuyển động nước vào vùng lắng, thường cấu tạo dạng máng có lỗ Bể lắng ngang thường chia làm nhiều ngăn, chiều rộng ngăn từ -6m Chiều dài không quy định Khi bể có chiều dài lớn cho nước chảy xoay chiều Để giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng xây dựng bể lắng nhiều tầng - Ưu điểm: Gọn, làm hố thu cặn đầu bể dọc thwo chiều dài bể Hiệu xử lý cao - Nhược điểm: Giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên vùng xoáy làm giảm khả lắng hạt cặn, chiếm nhiều diện tích xây dựng Hình 2.8 Bể lắng ngang b) Bể lắng đứng 30 Nguyên tắc hoạt động: Nước chảy vào ống trung tâm bể, xuống vào bể lắng Nước chuyển động theo chiều từ lên trên, cặn rơi từ xuống đáy bể Nước lắng thu vào máng vịng bố trí xung quanh thành bể đưa sang bể lọc - Ưu điểm: thiết kế gọn, diện tích đất xây dựng không nhiều, thuận tiện việc xả bùn tuần hoàn bùn Nhược điểm: hiệu xử lý khơng cao bể lắng ngang, chi phí xây dựng tốn kém, hiệu suất xử lý khơng cao Hình 2.9 Bể lắng đứng c) Bể lắng Lamellar Cấu tạo giống bể lắng ngang thông thường khác với bể lắng ngang vùng lắng bể lắng Lamellar đặt thêm vách ngăn thép không rỉ nhựa Các vách ngăn nghiêng 45-600 so với mặt phẳng nằm ngang song song với Hình 2.10 Bể lắng Lamellar - Ưu điểm: cấu tạo thêm vách ngăn nghiêng nên bể lắng loại hiệu xử lý cao bể lắng ngang Nhược điểm: Chi phí lắp ráp cao, phức tạp Việc vệ sinh bể định kỳ khó khăn Theo thời gian lamellar cũ, xiêu vẹo 31 Xử lý nước thải phương pháp vi sinh Phương pháp vi sinh thực chất phân hủy chất nhiễm hữu hịa tan vơ nhờ vi sinh vật Tùy vào chất cung cấp khơng khí, phương pháp phân hủy sinh học chi thành hiếu khí kị khí Đây phương pháp có chi phí vận hành bảo dưỡng thấp nên áp dụng phổ biến 1) Công nghệ sinh học kị khí Cơng nghệ sử dụng nhóm vi sinh vật kị khí, hoạt động điều kiện khơng có oxy Phương trình phản ứng sinh hóa điều kiện kỵ khí: Chất hữu CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2O + tế bào Cần trì sinh khối vi sinh vật nhiều tốt tạo tiếp xúc đủ nước thải vi sinh vật Quá trình phân huỷ kỵ khí xảy theo giai đoạn: • • • • Thủy phân Axit hóa Axetat hóa Metan hóa Hình 2.11 Q trình phân hủy kị khí Các loại cơng trình nhằm áp dụng phương pháp kị khí kể đến hầm biogas, bể tự hoại, bể UASB v.v phổ biến bể UASB Bể UASB (bể bùn kỵ khí dịng chảy ngược) sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cao Ưu điểm: • Chi phí đầu tư vận hành thấp 32 • Lượng hóa chất cần bổ sung • Ít tiêu hao lượng, thu hồi tái sử dụng lượng từ biogas • Lượng bùn phát sinh ít, giảm diện tích cơng trình Nhược điểm: • Xây dựng lâu • Bị ảnh hưởng chất độc hại • Khó hồi phục sau thời gian ngừng hoạt động Hình 2.12 Bể UASB 2) Cơng nghệ sinh học hiếu khí Công nghệ sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu thích hợp có nước thải điều kiện cung cấp oxy liên tục Cơng nghệ gồm có giai đoạn: • Oxi hóa tồn chất hữu có nước thải • Tổng hợp để xây dựng tế bào • Hơ hấp nội bào Các q trình xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Trong cơng trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều tối ưu cho trình oxy hố sinh hố nên q trình xử lý có tốc độ hiệu suất cao nhiều Các cơng trình thường sử dụng là: bể hiếu khí gián đoạn SBR, bể Biofor, bể Aerotank v.v Bể Aerotank (Bể bùn hoạt tính) bể phản ứng sinh học làm hiếu khí cách thổi khí nén khuấy đảo học làm cho vi sinh vật tạo thành hạt bùn hoạt tính lơ lửng khắp pha lỏng Ưu điểm: dễ xây dựng vận hành Nhược điểm: tốn lượng dùng bơm tuần hoàn để ổn định nồng độ bùn 33 Xử lý bùn Các chất rắn sau khử nước (làm đậm đặc) gọi chung bùn, chứa nhiều thành phần khác phải thải bỏ hợp lý Các thiết bị xử lý bùn chiếm từ 40-60% tổng chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải chi phí xử lý chiếm khoảng 50% chi phí vận hành toàn hệ thống Xử lý bùn gồm loại: sơ cấp thứ cấp phụ thuộc vào thứ tự trước hay sau xử lý sinh học Hình 2.13 Xử lý bùn phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải Các phương pháp xử lý học • Nén bùn: tăng nồng độ chất rắn bùn đồng thời làm giảm độ ẩm bùn • Tách nước: cách lọc ép giới sử dụng sân phơi bùn Hình 2.14 Nén bùn tách nước Các phương pháp xử lý hóa học • Ổn định bùn: nhằm phân hủy phần chất hữu phân hủy đường sinh học thành CO2, CH4, H2O, giảm vấn đề mùi loại trừ 34 thối rữa bùn cặn, giảm số lượng vi khuẩn gây bệnh giảm thể tích bùn cặn • Điều hịa bùn: xử lý tác nhân đông tụ muối sắt, nhôm vơi Nhược điểm phương pháp hóa học chi phí cao, khả ăn mịn vật liệu tăng, thiết bị vận hành phức tạp, thêm phần lưu giữ thiết bị định lượng Cuối cùng, bùn chế biến thành phân bón NPK, thiêu đốt để lấy nhiệt chon lấp vùng trũng tạo mặt xây dựng cơng trình 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Hà Nội: NXB Khoa học Kỹ thuật, 2002 [2] A Lamouche, Công nghệ xử lý nước thải đô thị, Hà Nội: NXB Xây Dựng, 2010 [3] T X Lai, Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, Hà Nội: NXB Xây Dựng, 2009 [4] M Nes, JIMEI Việt Nam, [Online] Available: https://congnghevotrung.com/thuyet-minh-quy-trinh-cong-nghe-san-xuatbia/ [5] Trung tâm sản xuất Việt Nam, Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành sản xuất bia, Hà Nội, 2009 [6] Valve Men Team, Valve Men, [Online] Available: https://valve.vn/gocchuyen-gia/bia.html 36 ... công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia 20 CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU DÂN CƯ 21 2.1 Đặc tính nước thải khu dân cư 21 Nhu cầu sử dụng nước khu dân cư 21 Đặc tính nước thải khu. .. 1.3 Xử lý nước thải công nghiệp sản xuất bia Các nguồn thải phát sinh Các biện pháp ngăn ngừa, giảm thiểu xử lý nước thải 11 Quy trình xử lý nước thải 13 Ưu, nhược điểm công. .. CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CN SẢN XUẤT BIA 1.1 Giới thiệu ngành công nghiệp sản xuất bia 1.2 Quy trình sản xuất bia Thành phần, nguyên liệu sử dụng Các cơng đoạn sản xuất