Mở đầu Nƣớc thử nghiệm: nƣớc thải sản xuất bia đƣợc lấy từ bể cân bằng và sau bể UASB của HTXLNT Nhà máy bia Sabmiller. Nghiên cứu đƣợc tiến hành trong khoảng thời gian từ 01/05/2012 – 15/12/2012. PHƯ NG PHÁP NGHI N CỨU 1. Phư ng ph p hồi cứu Trong quá trình thực hiện đề tài, các thông tin, tài liệu, số liệu về đối tƣợng nghiên cứu trên tất cả các nguồn nhƣ: sách áo giáo trình tạp ch internet… sẽ đƣợc thu thập và sƣu tầm.
Những tài liệu, số liệu này sẽ đƣợc lựa chọn, phân tích, tổng hợp làm cơ sở cho việc định hƣớng và thực hiện nghiên cứu. Phư ng ph p th nghiệm v ph n t ch Toàn bộ kỹ thuật lấy mẫu và phân tích các ch ti u môi trƣờng đƣợc tiến hành theo đ ng các qu định của tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn quốc tế (theo Standard Methods). Phư ng ph p nghi n cứu mô h nh Khảo sát hiệu quả xử lý COD và chất dinh dƣỡng trên mô hình MBBR hiếu khí. Phư ng ph p ử lý số liệu Sử dụng các phƣơng pháp qu hoạch thực nghiệm để phân tích và tối ƣu hoá quá trình thí nghiệm Đồng thời xử lý số liệu kết quả thí nghiệm bằng phần mềm Excel.
T nh mới của đề t i v ý nghĩa thực tiễn Ở Việt Nam hiện nay, nghiên cứu về hệ thống MBBR để xử l nƣớc thải của các ngành sản xuất đặc trƣng nhƣ nƣớc thải sản xuất bia ch ở ƣớc đầu và đang hạn chế về số lƣợng. Chính vì vậy việc lựa chọn hƣớng nghiên cứu của đề tài là hoàn toàn mới và hợp lý. Kết quả nghiên cứu là cơ sở an đầu để ứng dụng cho một hệ thống MBBR mới hoặc cải tạo, nâng cấp hệ thống cũ 4 Chƣơng 2 Tổng quan CHƯ NG 2 TỔNG QUAN 5 Chƣơng 2 Tổng quan 2. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT BIA 2.
Quá trình sản xuất bia [2] Các nhà máy bia trên thế giới ngà na đều dùng nguyên liệu là th c malt (đại mạch nảy mầm) khoảng 70% và các loại bột nhƣ gạo, ngô, mạch (không phải malt) khoảng 30%, ngoài ra còn dùng hoa hublon, các loại bột trợ lọc nhƣ diatomit entonit… 2. Quy trình chung Quy trình sản xuất bia bao gồm các công đoạn nhƣ sau: Nấu – đƣờng hóa: nấu bột và trộn với malt, cho thủy phân dịch bột thành đƣờng, lọc b bã các loại bột, bã hoa hublo Nƣớc thải của công đoạn này giàu các chất h drocac on enlulozơ pentozơ trong v trấu, các mảnh hạt và bột, các cục v n… cùng với các xác hoa, một ít tannin, các chất đắng, chất màu. Công đoạn lên men chính và lên men phụ: nƣớc thải của công đoạn này rất giàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn. iai đoạn thành phẩm: lọc, bão hòa CO2, chiết lock đ ng chai hấp chai.
Nƣớc thải ở đ chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chả tràn ra ngoài… 2. Thành phần ô nhiễm Nƣớc thải của các nhà máy bia khoảng gấp 6 lần so với bia thành phẩm, bao gồm: Nƣớc lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đƣờng Để ã tr n sàng lƣới nƣớc sẽ tách kh i bã. Nƣớc rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác. Nƣớc rửa chai và téc chứa.
Nƣớc rửa sàn, phòng lên men, phòng trữ. Nƣớc thải từ nồi hơi Nƣớc thải sinh hoạt. Nƣớc thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lƣợng chloride cao (tới 50mg/l), carbonate thấp. 6 Chƣơng 2 Tổng quan Nƣớc cấp Nƣớc mềm Malt Gạo để rửa sàn, thiết bị Chuẩn bị nguyên liệu ơi nƣớc Nấu – đƣờng hóa Enzym Lọc dịch đƣờng Bã malt Hoa hublon ơi nƣớc Nấu hoa Bã malt Tách bã Làm lạnh Glycol hay nƣớc đá Men giống Lên men chính, phụ Nén CO2 Hoạt hóa và Sục khí Bã men dùng lại men Chất trợ lọc Lọc bia ơi Sút Bão hòa CO2 Chai Bia hơi Rửa chai Chiết chai, lon Lon Nƣớc thải Đ ng nắp ơi nƣớc Thanh trùng Kiểm tra, dán nhãn, nhập kho Nƣớc thải Sản phẩm n.
Công nghệ sản xuất bia và các dòng thải. N i chung nƣớc thải trong các công đoạn sản xuất chứa nhiều các chất hữu cơ và có các ch số sau: 7 Chƣơng 2 Tổng quan ản. N ưỡng giá trị chung của nước thải tron côn đoạn sản xuất bia Thành phần Giá trị Khoảng 1000 mg/l (nếu không kịp tách BOD5 men, ch số này sẽ cao hơn rất nhiều) COD/BOD 1.6 – 1 pH 5 – 11 500 Kg/ngày (với xí nghiệp có công suất Tải trọng BOD5 16 triệu l t/năm khoảng 80,000 l/ngày) BOD5 cho 1 lít bia 6g Các chất hữu cơ (các hợp chất hydrocacbon, protein, acid hữu cơ cùng các chất tẩy rửa) có nồng độ cao, nồng độ các chất rắn, thô, hoặc kết lắng thấp. Nƣớc rửa chai cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong công nghệ sản xuất bia.
Về nguyên lý, chai có thể đ ng ia đƣợc rửa qua các ƣớc: rửa với nƣớc nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1 – 3% NaOH), tiếp đ là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai sau đ là rửa sạch bằng nƣớc n ng và nƣớc lạnh Do đ d ng thải của quá trình rửa chai c độ pH cao và làm cho dòng thải chung c độ pH kiềm tính. Trong sản xuất ia nƣớc thải ít tha đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác, sự khác nhau có thể ch là áp dụng phƣơng pháp l n men nổi ha men chìm Nhƣng sự khác nhau cơ ản là vấn đề sử dụng nƣớc cho quá trình rửa chai, lon, máy móc thiết bị, sàn nhà… Điều đ dẫn đến tải lƣợng nƣớc thải và hàm lƣợng các chất ô nhiễm của nhà máy bia rất khác nhau. Ở các nhà máy bia có biện pháp tuần hoàn nƣớc và công nghệ rửa tiết kiệm nƣớc thì lƣợng nƣớc thải thấp. Định mức nƣớc cấp: 4 – 8 m3/1000 lít bia, lƣợng nƣớc thải: 2.
Với các biện pháp sử dụng nƣớc hiệu quả nhất thì định mức nƣớc thải của nhà máy bia không thể thấp hơn 2 – 3 m3/1000 lít bia sản phẩm. Đặc tín nước thải một số nhà máy sản xuất bia [2]. Thông số Đ n vị Trung bình pH - 5.7 BOD5 mg/l 185 – 2400 COD mg/l 310 – 3500 8 Chƣơng 2 Tổng quan TN mg/l 48 – 348 TP mg/l 1.09 SS mg/l 158 - 1530 Tải lƣợng nƣớc thải m3/1000 lít bia 4–8 Trọng trọng ô nhiễm KgBOD5/1000 lít bia 3–6 Lƣu lƣợng dòng thải và đặc tính dòng thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến đổi theo chu kỳ và mùa sản xuất. Do đặc t nh nƣớc thải của công nghệ sản xuất bia có chứa hàm lƣợng hữu cơ cao ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng trong đ chủ yếu là hydrocacbon, protein và các acid hữu cơ là các chất có khả năng ph n hủy sinh học.
T lệ BOD5/COD nằm trong khoảng từ 0.7 nên thích hợp với phƣơng pháp ử lý sinh học. Tuy nhiên, trong những trƣờng hợp thiếu các chất dinh dƣỡng nhƣ nitrogen phosphorus cho quá trình phát triển của vi sinh vật, cần phải bổ sung kịp thời. Nƣớc thải trƣớc khi đƣa vào ử lý sinh học cần phải qua sàng, lọc để tách các tạp chất thô nhƣ giấy nhãn, nút bấc và các loại hạt rắn khác Đối với dòng thải rửa chai có giá trị pH cao cần đƣợc trung hòa bằng khí CO2 của quá trình lên men hay bằng khí thải của nồi hơi 2. Công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia 2.
Xử lý sơ bộ nước thải Nƣớc thải rửa chai lọ và téc cần qua một sàn tuyển để loại b mảnh thủy tinh vỡ và nhãn giấ Nƣớc thải sản xuất h n hợp cần cho các bể tách dầu trƣớc khi xử lý sinh học. Nƣớc thải sản xuất và nƣớc thải vệ sinh tập trung vào một hệ thống đƣợc xử lý bằng bể sục một giai đoạn: nƣớc làm lạnh và nƣớc mƣa thải vào nơi tiếp nhận không cần xử lý. Quy trình công nghệ xử l nƣớc thải của các nhà máy bia thƣờng chọn phƣơng pháp sinh học hiếu khí với kỹ thuật bùn hoạt tính. Xử lý sinh học Trong HTXLNT công nghiệp ia thƣờng dùng các phƣơng pháp sinh học sau: 9 Chƣơng 2 Tổng quan Phƣơng pháp ùn hoạt tính (Aerotank) với tải lƣợng bùn F/M = 0.1 KgBOD5/Kgbùn/ngày và SV tới 270 ml/l Do hàm lƣợng hữu cơ dạng hydrocacbon cao, nếu thiếu chất dinh dƣỡng nhƣ nitrogen phosphorus thì quá trình dễ sinh ra vi sinh dạng sợi và bùn khó lắng.
Càng hạn chế bã men trong nƣớc thải, vận hành thiết bị với tải trọng bùn không cao sẽ hạn chế đƣợc quá trình tạo bùn dạng sợi. Chắn rác Bể Loại dầu, Aerotank lắng Khử Nƣớc thải lắng trùng Bùn hồi lƣu Nƣớc lắng Bùn dƣ Nƣớc thải bùn đầu ra Làm phân Ép bùn Bể nén bùn compost H n 2. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia điển hình [2]. Phƣơng pháp màng sinh học hiếu khí: với các thiết bị dạng tháp, trong có lớp đệm bằng các hạt nhân tạo (nhựa, g …) loại nà thƣờng có tải trọng thể tích từ 1 – 1.ngày và tải lƣợng bùn F/M = 0.
Hồ sinh học hiếu khí: có thể gồm một hoặc nhiều hồ nối tiếp hay song song đƣợc sục khí, vận hành với tải lƣợng thể tích tối đa từ 0.03 KgBOD5/m3 ngà và sau đ c ể lắng với thời gian lƣu là 1 ngà Đá hồ phải chống thấm và đ i h i diện tích lớn (100m2/1000 lít bia sản phẩm. Phƣơng pháp kị khí sử dụng để xử l nƣớc thải c lƣợng chất hữu cơ ô nhiễm cao (COD > 2000 mg/l) Do phƣơng pháp ếm khí c ƣu điểm lƣợng bùn sinh ra ít, tiêu tốn t năng lƣợng (không cần sục khí) và tạo ra khí methane có giá trị năng lƣợng nên nhiều nhà má ia trong và ngoài nƣớc đã sử dụng phƣơng pháp nà để xử l nƣớc thải. Hoặc do yêu cầu của dòng thải ra nƣớc thải bia cần đƣợc xử lý kỳ kh trƣớc để làm giảm tải trọng ô nhiễm trƣớc khi đƣa vào ử lý hiếu khí, kết hợp giữa phƣơng pháp ử lý hiếu khí và kỳ khí. Tổng quan HTXLNT nhà máy bia Sabmiller [3, 5] Công ty TNHH Sabmiller Việt Nam Địa ch : Lô A, KCN Mỹ Phƣớc 2, huyện Bến Cát, t nh Bình Dƣơng.
Các côn đoạn sản xuất bia 10 Chƣơng 2 Tổng quan a.