Khóa luận tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sanibeco - Giai đoạn 2

• Tác giả: Trần Minh Tài
• Người hướng dẫn: T.S. Huỳnh Ngọc Anh Tuấn
• Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy Sanibeco (Bia Sài Gòn – Chi nhánh tỉnh Ninh Thuận) giai đoạn 2
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án xử lý nước thải nhà máy bia

Đồ án xử lý nước thải nhà máy bia là công trình nghiên cứu kỹ thuật nhằm thiết kế hệ thống xử lý nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất bia. Ngành công nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam đang phát triển mạnh, kéo theo lượng nước thải lớn chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Nước thải nhà máy bia có đặc trưng hàm lượng BOD5, COD, chất rắn lơ lửng TSS và nitơ ở mức cao. Nếu không được xử lý đúng quy trình, nguồn nước thải này sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường nước bề mặt, nước ngầm và hệ sinh thái thủy sinh. Đồ án bao gồm việc phân tích tính chất nước thải, lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, tính toán thiết kế các công trình đơn vị và đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật. Mục tiêu cuối cùng là đưa ra giải pháp xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải theo quy định hiện hành của Việt Nam.

1.1. Tình hình phát triển ngành sản xuất bia

Ngành công nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam có tốc độ tăng trưởng ấn tượng, đạt mức tiêu thụ bình quân 45 lít/người/năm. Các nhà máy bia lớn như Sabeco, Habeco, Heineken và nhiều cơ sở sản xuất địa phương hoạt động liên tục. Sản lượng bia tăng cao đồng nghĩa với lượng nước thải phát sinh ngày càng lớn. Trung bình, để sản xuất 1 lít bia cần từ 4-8 lít nước, trong đó khoảng 70% trở thành nước thải. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về hệ thống xử lý nước thải hiệu quả và bền vững.

1.2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu đồ án

Đồ án hướng đến ba mục tiêu chính: đánh giá đặc tính nước thải nhà máy bia, đề xuất công nghệ xử lý phù hợp và tính toán thiết kế chi tiết các công trình đơn vị. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào nguồn nước thải phát sinh từ các công đoạn nấu, lên men, lọc và chiết rót bia. Đồ án còn xem xét yếu tố kinh tế, khả năng vận hành thực tế và tính thân thiện với môi trường. Kết quả nghiên cứu phục vụ tư vấn thiết kế hệ thống xử lý nước thải đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

II. Phân tích đặc tính và vấn đề ô nhiễm nước thải bia

Nước thải nhà máy bia có thành phần phức tạp, chứa nhiều hợp chất hữu cơ hòa tan, chất rắn lơ lửng, nitơ, photpho và vi sinh vật. Các chỉ tiêu ô nhiễm chính bao gồm BOD5 dao động từ 800-1500 mg/l, COD từ 1500-3000 mg/l, TSS từ 300-600 mg/l. Giá trị pH thường ở mức 4-8, thay đổi tùy theo công đoạn sản xuất. Nguồn nước thải phát sinh từ nhiều khâu: rửa nguyên liệu, nấu và đường hóa, lên men dịch đường, lọc bia, rửa thiết bị và vệ sinh nhà xưởng. Nước thải có nhiệt độ cao từ quá trình nấu ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật xử lý. Hàm lượng chất dinh dưỡng N, P không cân đối, thường thiếu nitơ so với tỷ lệ C/N tối ưu. Các chất tẩy rửa sử dụng trong vệ sinh cũng góp phần tăng độc tính cho hệ thống xử lý sinh học.

2.1. Các nguồn phát sinh nước thải trong sản xuất bia

Nước thải nhà máy bia phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau. Công đoạn nấu và đường hóa tạo ra nước thải chứa nhiều tinh bột, đường và protein hòa tan. Giai đoạn lên men phát sinh bọt bia và nước rửa bể chứa hàm lượng hữu cơ cao. Công đoạn lọc bia thải ra nước có chứa đất diatomaceous và keo tụ. Nước rửa chai, rửa thiết bị chứa chất tẩy rửa và cặn bám. Ngoài ra, nước thải sinh hoạt của công nhân viên cũng đóng góp vào tổng lưu lượng nước thải cần xử lý, chiếm khoảng 15-20% tổng lượng.

2.2. Tác động của nước thải bia đến môi trường

Nước thải nhà máy bia gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được xử lý. Hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm nhanh lượng oxy hòa tan trong nước, gây chết cá và sinh vật thủy sinh. Chất rắn lơ lửng khiến nước đục, giảm khả năng quang hợp của tảo và thực vật thủy sinh. Nitơ và photpho quá mức gây hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước nhận. Nước thải có pH thấp có thể ăn mòn hệ thống thoát nước. Nhiệt độ cao làm thay đổi cân bằng sinh thái vùng nước nhận, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đa dạng sinh học.

III. Phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia hiệu quả

Xử lý nước thải nhà máy bia thường áp dụng kết hợp nhiều phương pháp để đạt hiệu quả cao. Phương pháp cơ học bao gồm song chắn rác và lưới lọc để loại bỏ tạp chất thô, bảo vệ thiết bị phía sau. Bể điều hòa giúp ổn định lưu lượng và nồng độ nước thải trước khi vào hệ thống xử lý sinh học. Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng bùn hoạt tính là công nghệ chủ đạo, phân hủy hiệu quả chất hữu cơ hòa tan. Phương pháp kỵ khí như UASB được ứng dụng để xử lý trước, giảm tải hữu cơ và thu hồi khí biogas. Bể lắng thứ cấp tách bùn hoạt tính ra khỏi nước đã xử lý. Công đoạn cuối là khử trùng bằng chlorine hoặc tia UV trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

3.1. Quy trình công nghệ xử lý nước thải bia

Quy trình xử lý nước thải nhà máy bia gồm nhiều công trình đơn vị nối tiếp. Nước thải đầu vào đi qua song chắn rác thô, lưới lọc tinh rồi vào hố thu. Bơm chuyển nước đến bể điều hòa để ổn định lưu lượng. Tiếp theo, nước được đưa vào bể kỵ khí UASB để phân hủy chất hữu cơ và thu khí metan. Sau đó, nước chảy sang bể aerotank hiếu khí với bùn hoạt tính. Bể lắng thứ cấp tách bùn, phần nước trong đi qua bể khử trùng trước khi đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 40:2011/BTNMT.

3.2. Tính toán và lựa chọn thông số kỹ thuật

Tính toán thiết kế dựa trên lưu lượng nước thải thực tế và nồng độ ô nhiễm đầu vào. Diện tích song chắn rác tính theo vận tốc dòng chảy qua lưới 0.6-0.8 m/s. Thể tích bể điều hòa bằng lưu lượng giờ cao điểm nhân với thời gian lưu 6-8 giờ. Bể UASB thiết kế tải trọng hữu cơ 6-10 kgCOD/m³.ngày. Bể aerotank tính theo tải trọng BOD5 từ 0.3-0.6 kg/m³.ngày. Thời gian lưu bể lắng 2-3 giờ, tốc độ lắng 0.3-0.5 m³/m².giờ. Liều lượng chlorine khử trùng 5-10 mg/l, thời gian tiếp xúc 30 phút.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế đồ án xử lý nước thải bia

Đồ án xử lý nước thải nhà máy bia đã hoàn thành các mục tiêu đề ra. Hệ thống xử lý kết hợp phương pháp cơ học, kỵ khí UASB và hiếu khí bùn hoạt tính cho hiệu quả xử lý cao. Chỉ tiêu BOD5 giảm trên 95%, COD giảm trên 90%, TSS giảm trên 90% so với nước thải đầu vào. Nước thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột A. Hệ thống còn thu hồi khí biogas từ bể UASB phục vụ đốt lò hơi, giảm chi phí năng lượng. Bùn thải được xử lý bằng máy ép bùn, giảm thể tích và方便 vận chuyển đi xử lý. Dự án có thời gian hoàn vốn ước tính 5-7 năm, phù hợp với điều kiện kinh tế các nhà máy bia quy mô vừa và lớn tại Việt Nam. Kết quả đồ án có thể áp dụng cho các nhà máy bia có lưu lượng nước thải tương tự.

4.1. Hiệu quả kinh tế và môi trường của dự án

Dự án xử lý nước thải nhà máy bia mang lại hiệu quả kép về kinh tế và môi trường. Về kinh tế, việc thu hồi biogas giúp tiết kiệm 20-30% chi phí nhiên liệu đốt lò hơi. Bùn thải sau ép có thể dùng làm phân bón hữu cơ, tạo thêm nguồn thu. Về môi trường, hệ thống loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm, bảo vệ nguồn nước nhận và hệ sinh thái. Nhà máy tránh được các khoản phạt vi phạm môi trường, nâng cao hình ảnh thương hiệu. Tổng vốn đầu tư ban đầu được bù đắp qua nhiều năm vận hành ổn định.

4.2. Kiến nghị và hướng phát triển công nghệ

Để nâng cao hiệu quả xử lý, cần thường xuyên bảo dưỡng thiết bị và giám sát chất lượng nước thải đầu ra. Nên đầu tư hệ thống quan trắc tự động để kiểm soát liên tục các chỉ tiêu ô nhiễm. Hướng phát triển bao gồm áp dụng công nghệ màng MBR để tăng hiệu suất xử lý và tái sử dụng nước thải sau xử lý. Cần nghiên cứu tối ưu hóa quy trình để giảm chi phí vận hành. Đào tạo nhân viên vận hành chuyên nghiệp là yếu tố then chốt đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định lâu dài.

Trích đoạn nội dung tài liệu

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S HUỲNH NGỌC ANH TUẤN MỤC LỤC CHƯƠNG 1 – MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.8 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA VÀ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI BIA. Giới Thiệu Về Ngành Sản Xuất Bia. Tình hình phát triển ngành công nghiếp sản xuất bia. Qui trình công nghệ tổng quát của ngành sản xuất Bia. Đặc tính nguyên liệu. Quy trình công nghệ sản xuất bia. Dây chuyền công nghệ khâu nấu và đường hóa. Lên men dịch đường. Giai đoạn Lọc bia. Các nguồn phát sinh chất thải. Về nước thải. Chất thải rắn. Tiếng ồn, độ rung .22 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY SANIBECO. Giới thiệu tổng quan công ty. Điều kiện tự nhiên. Điều kiện khí hậu. Hiện trạng chất lượng nước ngầm.23 SVTH : TRẦN MINH TÀI 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S HUỲNH NGỌC ANH TUẤN 3. Quy trình công nghệ sản xuất bia của Nhà Máy. Các loại nguyên liệu và hóa chất sử dụng. Quy trình công nghệ. An toàn lao động ,phòng cháy chữa cháy và các sự cố môi trường. Phòng cháy, chữa cháy và các sự cố môi trường. Các biện pháp phòng chống sự cố rò rỉ dầu. Các biện pháp hỗ trợ. Hiện trạng môi trường tại công ty Sanibeco. Nguồn gốc phát sinh và tính chất nước thải. Đặc tính nước thải. Về Khí Thải. Chất thải rắn. Tổng quan về nước thải ngành sản xuất bia. Thành phần , tính chất của nước thải sản xuất bia. Tác động đến môi trường của nước thải nghành bia. Các phương pháp xử lý nước thải ngành sản xuất bia. phương pháp cơ học. Phương pháp hóa lý. Phương pháp hấp thụ. Phương Pháp Sinh Học. Phương pháp kị khí.56 CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. Cơ Sở Lựa Chọn Công Nghệ. So sánh và lựa chọn phương án.63 SVTH : TRẦN MINH TÀI 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S HUỲNH NGỌC ANH TUẤN 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. Các Thông Số Tính Toán. Lưu Lượng Tính Toán. Tính toán song chắn rác:. Hố thu nước thải. BỂ TRUNG GIAN. Tính toán bể tiếp xúc, khử trùng . Bể chứa bùn. Tính toán máy ép bùn lọc ep dây đai.113 CHƯƠNG 6 – TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO DỰ ÁN. Tính toán vốn đầu tư. Vốn đầu tư xây dựng. Vốn đầu tư trang thiết bị. Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.121 TÀI LIỆU THAM KHẢO.124 SVTH : TRẦN MINH TÀI 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S HUỲNH NGỌC ANH TUẤN DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các chỉ số chất lượng của Malt vàng. Chất Lượng Nước Ngầm . Nhu cầu hàng năm và các loại nguyên phụ liệu của công ty . Nhu cầu về điện, nước, nhiên liệu. Đặc tính nước thải của công ty Sanibeco. Kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trường.Kết quả phân tích chất lượng môi trường không khí xung quanh quanh và môi trường lao động. Khối lượng chất thải trung bình phát sinh trong quý I/2016. Khối lượng chất thải nguy hại phát sinh trong quý I/2016:. : Tính chất đặc trưng của nước thải ngành sản xuất Bia. Tiêu chuẩn phân loại mức độ ô nhiễm. Các hóa chất thường dùng để điều chỉnh pH. Đặc trưng nước thải công ty Sanibeco. Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp. Thống kê các thông số thiết kế SCR. Các Thông Số Thiết Kế Bể Điều Hoà.9 : Các thông số thiết kế bể UASB. Tóm tắt thông số thiết kế bể trung gian. Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị phân phối bọt nhỏ giọt và mịn. Tóm tắt thông số thiết kế bể Aeroten.5:Các thông số cơ bản thiết kế cho bể lắng.6: Tổng hợp tính toán bể lắng. Tóm tắt kích thước bể khử trùng. Thống kê thông số thiết kế bể nén bùn. Tính tốn giá thành xây dựng. Vốn đầu tư trang thiết bị.116 CHƯƠNG 1 – MỞ ĐẦU SVTH : TRẦN MINH TÀI 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S HUỲNH NGỌC ANH TUẤN 1. Tính cấp thiết của đề tài. Hiện nay, Bia là một loại thức uống rất được ưa chuộng trên thế giới. Ở các nước phương Tây, bia dược xem là nước giải khát. Tốc độ tăng trưởng ngành bia tại Việt Nam, theo thống kê của các công ty nghiên cứu thị trường, ước đạt 15%/năm. Song song với phát triển kinh tế thì ngành công nghiệp sản xuất bia cũng đang là mối quan tâm lớn trong vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt là nước thải. Các loại nước thải này chứa hàm lượng lớn các chất lơ lửng, COD và BOD dễ gây ô nhiễm mơi trường. Vì vậy, các loại nước thải này cần phải xử lý trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Công ty TNHH Sanibeco tại KCN Thành Hải, tỉnh Ninh Thuận với ngành nghề kinh doanh sản xuất nước giải khát lên men (bia). Hoạt động của Công ty đã góp phần vào sự phát triển kinh tế của Tỉnh .Tuy nhiên, các hoạt động của sản xuất của công ty không tránh khỏi những tác động đến môi trường xung quanh do việc phát sinh các chất thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là nước thải. Do nhu cầu phát trển, công ty Sanibeco tiến hành nâng công suất nên hệ thống xử lý nước thải hiện có không đủ công suất để xử lý nên công ty tiến hành xây dựng thêm giai đoạn 2 để đáp ứng nhu cầu xử lý nước thải của công ty. Đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SANIBECO ( BIA SÀI GÒN – CHI NHÁNH TỈNH NINH THUẬN ) GIAI ĐOẠN 2”, đựơc thực hiện nhằm giải quyết vấn đề đang tồn tại ở công ty đó là việc xử lý nước thải sản xuất trước khi thải vào môi trường. Mục đích nghiên cứu. Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành bia nói chung và của Công ty TNHH Sanibeco nói riêng. Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất bia của Công ty TNHH Sanibeco nhằm đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế của SVTH : TRẦN MINH TÀI 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S HUỲNH NGỌC ANH TUẤN Công ty TNHH Sanibeco đạt tiêu chuẩn đầu ra , và tính toán chi tiết các công trình đơn vị. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của công ty Sanibeco đạt chuẩn đầu ra cột B nước thải QCVN 40: 2011/BTNMT. Phạm vi nghiên cứu. Giới hạn về mặt không gian: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nước thải sản xuất bia của Công ty TNHH Sanibeco. Giới hạn về mặt thời gian: Đề tài được thực hiện trong thời gian từ ngày 1/3/2016 đến ngày 1/7/2016. Giới hạn về mặt nội dung: Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp và tính toán thiết kế các công trình đơn vị. Nội dung nghiên cứu. Thu thập tài liệu tổng quan về ngành sản xuất bia. Tìm hiểu về các thành phần, tính chất đặc trưng của nước thải ngành bia và các phương pháp xử lý nước thải nghành bia và một số công nghệ xử lý nước thải điển hình của ngành bia hiện nay. Thu thập một số thông tin về tình hình sản xuất, công nghệ sản xuất … của Công ty TNHH Sanibeco. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho Công ty TNHH Sanibeco. Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đã đề xuất và dự toán kinh tế. SVTH : TRẦN MINH TÀI 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S HUỲNH NGỌC ANH TUẤN 1. Phương pháp nghiên cứu. Tổng hợp và nghiên cứu các tài liệu có liên quan nước thải Công ty TNHH Sanibeco. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải khác nhau và so sánh lựa chọn để tìm ra phương án tối ưu cho Công ty TNHH Sanibeco. Khảo sát thực tế tiến hành thu nhập các số liệu thực tế cần thiết phục vụ cho khóa luận tại công ty TNHH Sanibeco. Tổng hợp tài liệu đã thu nhập Lựa chọn công nghệ trên cơ sở phù hợp với thành phần, tính chất nước thải, điều kiện mặt bằng, tiêu chuẩn xả thải, khả năng đầu tư Dùng công vụ world để soạn thảo văn bản, thể hiện thiết kế trên phần mềm AutoCAD. Ý nghĩa đề tài : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho công ty TNHH Sanibeco đạt tiêu chuẩn cột B QCVN 40:2011/BTNMT Ngăn ngừa và giảm thiểu nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do nước thải nhà máy bia gây ra. Cải thiện môi trường xung quanh cho khu công nghiệp Thành Hải cũng như khu dân cư xung quanh. Tiết kiệm chi phí xử lý nước thải tại công ty SVTH : TRẦN MINH TÀI 7 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S HUỲNH NGỌC ANH TUẤN CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT BIA 2. Giới Thiệu Về Ngành Sản Xuất Bia. Tình hình phát triển ngành công nghiếp sản xuất bia. Trên thế giới : Ngành công nghiệp sản xuất bia có nguồn gốc từ các nước châu Âu như Đức, Anh , Pháp… với nhu cầu tiêu thụ ngày càng lớn như hiện nay thì ngành sản xuất Bia đang chiếm một vị trí quan trọng trong ngành phát triển công nghiệp trên thế giới. Theo thống kê Năm 2015 dựa trên kết quả của viện nghiên cứu thuộc hãng sản xuất nước ngọt hàng đầu Nhật Bản Kirin Breweries thì sản lượng bia toàn cầu trong năm 2015 đạt 280 triệu kilolit. Sản lượng bia tăng 5,9%, đạt mức tăng cao nhất kể từ khi viện nghiện cứu này bắt đầu công việc thống kê vào năm 1974. Trung Quốc giữ vị trí là nhà sản xuất bia hàng đầu trên thế giới trong suốt 6 năm trở lại đây, chiếm đến 22% tổng sản lượng bia trên toàn thế giới,theo sau là Nga với mức tăng sản lượng đạt ở mức hai con số và đứng thứ 3 là Đức. Dự kiến với mức tăng trưởng kinh tế như hiện nay, mức sống của người dân trên thế giới ngày càng cao thì ngành công nghiệp sản xuất bia sẽ phát triển mạnh trong những năm tới. Tại việt nam : Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự xuất hiện của Nhà máy bia Sài Gòn và Nhà máy bia Hà Nội, như vậy bia Việt Nam đã có lịch sử trên 120 năm. Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trung ương và địa phương quản lý, các nhà máy liên doanh với các hãng bia nước ngoài. Công nghiệp SVTH : TRẦN MINH TÀI 8 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S HUỲNH NGỌC ANH TUẤN sản xuất bia phát triển kéo theo sự phát triển các ngành sản xuất khác như: Vỏ lon nhôm, két nhựa, vỏ chai thủy tinh, các loại nút chai và bao bì khác.