Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhà máy bia sau xử lý kỵ khí bằng công nghệ stickbed và swimbed

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích công nghệ môi trường nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhà máy bia sau xử lý kỵ khí bằng quá, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Đặng Minh Sơn
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Bia Sau Xử Lý Kị Khí Bằng Quá Trình Stick-Bed Và Swim-Bed
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy bia

Nước thải từ các nhà máy bia chứa nhiều chất ô nhiễm, bao gồm chất hữu cơ và dinh dưỡng. Việc xử lý nước thải này là rất cần thiết để bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng công nghệ Stick-bed và Swim-bed để xử lý nước thải nhà máy bia. Hai công nghệ này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

1.1. Tình hình nước thải nhà máy bia tại Việt Nam

Nước thải từ nhà máy bia thường có tải lượng COD cao, gây ô nhiễm môi trường. Theo thống kê, nhiều nhà máy hiện nay vẫn chưa có hệ thống xử lý nước thải hiệu quả. Việc này dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

1.2. Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải

Xử lý nước thải không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ tiên tiến như Stick-bed và Swim-bed sẽ giúp cải thiện hiệu quả xử lý, giảm thiểu chi phí và thời gian vận hành.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý nước thải nhà máy bia

Mặc dù có nhiều công nghệ xử lý nước thải, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc áp dụng chúng tại các nhà máy bia. Các vấn đề như chi phí đầu tư cao, hiệu quả xử lý chưa đạt yêu cầu và sự phức tạp trong vận hành là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Chi phí đầu tư và vận hành

Chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải thường rất cao, điều này khiến nhiều nhà máy ngần ngại trong việc áp dụng công nghệ mới. Hơn nữa, chi phí vận hành cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét.

2.2. Hiệu quả xử lý chưa đạt yêu cầu

Nhiều công nghệ hiện tại không đạt hiệu quả xử lý mong muốn, đặc biệt là trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm như COD và BOD. Điều này đòi hỏi cần có những nghiên cứu sâu hơn để cải thiện hiệu quả xử lý.

III. Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ Stick bed

Công nghệ Stick-bed sử dụng giá thể Bio-fix để xử lý nước thải. Phương pháp này đã cho thấy hiệu quả cao trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm, đặc biệt là COD và BOD. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các thông số vận hành có thể nâng cao hiệu quả xử lý.

3.1. Nguyên lý hoạt động của công nghệ Stick bed

Công nghệ Stick-bed hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng giá thể nhúng chìm để tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển. Vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải, giúp giảm tải lượng ô nhiễm.

3.2. Kết quả nghiên cứu với công nghệ Stick bed

Kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ Stick-bed có khả năng loại bỏ COD lên đến 81% và BOD lên đến 76%. Điều này chứng tỏ rằng công nghệ này có tiềm năng lớn trong việc xử lý nước thải nhà máy bia.

IV. Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ Swim bed

Công nghệ Swim-bed sử dụng giá thể Bio-fringe để xử lý nước thải. Phương pháp này cũng đã được chứng minh là hiệu quả trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm, đặc biệt là trong điều kiện tải trọng cao.

4.1. Nguyên lý hoạt động của công nghệ Swim bed

Công nghệ Swim-bed hoạt động dựa trên việc sử dụng giá thể nổi để tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển. Vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải, giúp giảm tải lượng ô nhiễm.

4.2. Kết quả nghiên cứu với công nghệ Swim bed

Kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ Swim-bed có khả năng loại bỏ COD lên đến 86.8% và BOD lên đến 80%. Điều này cho thấy công nghệ này có thể được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải nhà máy bia.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp công nghệ Stick-bed và Swim-bed có thể nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nhà máy bia. Các kết quả cho thấy rằng việc áp dụng mô hình này có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường một cách hiệu quả.

5.1. Ứng dụng công nghệ trong thực tiễn

Công nghệ Stick-bed và Swim-bed đã được áp dụng tại một số nhà máy bia, cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm tải lượng ô nhiễm. Việc này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm.

5.2. Kết quả nghiên cứu và đánh giá

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng mô hình kết hợp giữa Stick-bed và Swim-bed có thể đạt hiệu quả xử lý cao hơn so với từng công nghệ riêng lẻ. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc xử lý nước thải nhà máy bia.

VI. Kết luận và tương lai của nghiên cứu xử lý nước thải

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng công nghệ Stick-bed và Swim-bed có tiềm năng lớn trong việc xử lý nước thải nhà máy bia. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ này sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

6.1. Tương lai của công nghệ xử lý nước thải

Công nghệ xử lý nước thải sẽ tiếp tục phát triển với nhiều cải tiến mới. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu chi phí.

6.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá hiệu quả của các công nghệ mới trong xử lý nước thải nhà máy bia. Việc này sẽ giúp tìm ra giải pháp tối ưu cho vấn đề ô nhiễm môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là nước thuộc khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, với dân số trên 80 triệu người hứa hẹn một thị trường đầy tiềm năng của các loại nước giải khát trong đó có bia. Ngành công nghiệp sản xuất bia cũng là một trong các ngành công nghiệp mang lại lợi nhuận cao ở Việt Nam hiện nay, các cơ sở sản xuất bia Việt Nam cùng tồn tại và phát triển với các hãng bia danh tiếng trên thế giới. Việc đầu tư xây dựng các nhà máy bia được triển khai mạnh mẽ từ những năm 1990 trở lại đây. Số các nhà máy bia là 469 vào năm 1998 với các quy mô khác nhau từ 100.

Mức tiêu thụ bình quân đầu người tăng lên nhanh chóng trong hơn 10 năm qua từ mức dưới 10 lít/người/năm vào năm 1997 đã đạt mức 18 lít/người/năm vào năm 2006 và theo dự kiến trong vài năm tới con số sẽ là 28-30 lít/người/năm. Số liệu thống kê cho thấy trong ngành sản xuất bia có ba doanh nghiệp có sản lượng trên 100 triệu lít/năm là Sabeco (năng lực sản xuất trên 300 triệu lít/năm), Habeco (trên 200 triệu lít/năm) và công ty liên doanh nhà máy bia Việt Nam (trên 100 triệu lít/năm). Có 15 doanh nghiệp bia có công suất lớn hơn 15 triệu lít và 19 doanh nghiệp có sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít. Khoảng 268 cơ sở còn lại có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm.(Nguồn: Kết quả nghiên cứu đánh giá tình trạng lạm dụng rượu bia ở VN - Chương trình hợp tác y tế VN-Thụy Điển; Cơ quan thực hiện: Viện Chiến lược và chính sách y tế) Phát triển sản xuất công nghiệp một mặt góp phần tăng sản phẩm cho xã hội, phục vụ đời sống con người, nhưng mặt khác, chính công nghiệp cũng sẽ gây ra những tác hại to lớn cho môi trường sinh thái, vì nó tạo ra các chất thải gây ô nhiễm môi trường.

Bảo vệ môi trường là vấn đề ngày càng trở nên cấp thiết mang tính toàn cầu vì chất lượng môi trường ảnh hưởng tới mọi hoạt động sống và phát triển trên hành tinh. Cùng với các ngành công nghiệp khác, sự phát triển nhanh về số lượng và quy mô của các doanh nghiệp sản xuất bia cũng như sự tăng nhanh về sản lượng bia đã tạo ra một lượng lớn các chất thải gây ô nhiễm môi trường dưới cả ba dạng: chất thải rắn, khí thải và nước thải. 2 Hiện nay hầu hết các cơ sở sản xuất đều thải trực tiếp nước thải vào hệ thống thoát nước công cộng không qua xử lý.Hơn nữa, phần lớn các cơ sở công nghiệp này đều nằm trong thành phố xen với khu dân cư.Việc thải một lượng lớn chất hữu cơ ra môi trường sẽ tạo nguồn ô nhiễm và các ổ dịch bệnh, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của cộng đồng. Nguồn gây ô nhiễm chính của sản xuất bia là nước thải với lưu lượng lớn, tải lượng các chất bẩn hữu cơ cao, gây những hậu quả nghiêm trọng cho môi trường, cần được ưu tiên giải quyết.

Trong những năm gần đây, công nghệ xử lý nước thải cho các nhà máy sản xuất bia luôn được cải tiến. Tuy nhiên hiệu quả xử lý vẫn chưa cao, tốn nhiều chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng. Vì vậy, việc thúc đẩy nghiên cứu các công nghệ mới để ứng dụng vào việc giải quyết vấn đề nước thải cho các nhà máy sản xuất bia là rất thiết thực.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ♦Đánh giá khả năng xử lý nước thải sản xuất biasau quá trình kị khí bằng sự kết hợp mô hình Swim-bed và Stick-bed với các tải trọng hữu cơ khác nhau. ♦Đánh giá khả năng xử lý COD, Nitơ, phốt pho của quá trình Stick-Bed với giá thể Bio-Fix và Swim-Bed với giá thể Bio-Fringe.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ♦ Đối tượng nghiên cứu cụ thể: nước thải của nhà máy bia Heniken, quận 12, Tp.

Hồ Chí Minh. ♦ Phạm vi nghiên cứu: hiệu quả của mô hình xử lý nước thải sản xuất bia sau bể kị khí bằng sự kết hợp quá trình swim-bed và stick-bed.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ♦ Thu thập thông tin và tổng quan các tài liệu liên quan đến các phương pháp xử lý nước thải nhà máy sản xuấtbiahiện nay. ♦ Thu thập thông tin và tổng quan các tài liệu liên quan đến khả năng xử lý nước thải của phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ Swim-Bed và Stick-Bed sử 3 dụng giá thể Bio-fringe và Bio-fix; nghiên cứu cơ chế và bản chất của phương pháp này trong việc chuyển hóa các chất ô nhiễm. ♦ Nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm về công nghệ xử lý nước thải bia bằng sự kết hợp mô hình Swim-Bed và Stick-Bed sử dụng giá thể Bio-fringe và Bio-fix: - Thiết lập mô hình xử lý và phương pháp vận hành mô hình.

- Vận hành mô hình thực nghiệm với các chế độ khác nhau. - Lấy mẫu, phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm của mô hình nghiên cứu theo các vị trí nghiên cứu nhất định. - Xác định khả năng xử lý COD, Ni tơ, Phốt pho trên mô hình. - Xác định hiệu quả xử lý COD, Ni tơ, Phốt pho đối với từng quá trình.

- Chọn thông số tối ưu cho việc thiết kế và vận hành cho mô hình.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ♦ Phương pháp thu thập tài liệu Tham khảo, tổng hợp số liệu về thành phần tính chất nước thải công nghiệp theo các tài liệu trong và ngoài nước. Tìm hiểu nghiên cứu các công nghệ xử lý nước thải, những nghiên cứu đã được thực hiện trong và ngoài nước. Thu thập, tìm hiểu các nghiên cứu đã được thực hiện về xử lý loại bỏ nitơ, phospho trong nước thải cũng như các công trình đã áp dụng trên thế giới để có cơ sở và phương hướng nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam. ♦ Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình qui mô phòng thí nghiệm Mô hình nghiên cứu được xây dựng bằng nhựa trong suốt, đảm bảo các điều kiện sinh trưởng cũng như hoạt động của vi sinh trong nghiên cứu.

Nước thải thực tế cung cấp chạy cho mô hình nghiên cứu. Các mẫu phân tích được lấy từ nhiều vị trí trên mô hình, phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu. 4 ♦ Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường Các chỉ tiêu lý hóa được phân tích trong suốt quá trình nghiên cứu. Các chỉ tiêu nghiên cứu cụ thể như: pH, COD, DO, NO2-, NO3-, TN, TP, MLSS, NH4+ được xác định trong nghiên cứu.

♦ Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm (phần mềm excel) Từ số liệu thô, tính toán hiệu suất xử lý, hiệu suất chuyển hóa, vẽ đồ thị, đưa ra những phân tích nhận xét đánh giá và kết luận.6 TÍNH MỚI ĐỀ TÀI Tìm công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia mới có nhiều ưu thế hơn các công nghệ hiện tại: ♦Đề tài đưa ra hướng nghiên cứu mới là sử dụng các giá thể bio-fix và bio-fringe để nâng cao hiệu suất xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia sau bể kị khí. ♦Công nghệ phù hợp để xây dựng đối với những nhà máy có diện tích vừa phải. ♦Giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng cho hệ thống. ♦Tiết kiệm chi phí và nhân công cho việc khảo sát, thiết kế, xây dựng và lắp đặt hệ thống xử lý.7 TÍNH KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ♦ Tính khoa học Toàn bộ kết quả của đề tài đựợc rút ra từ những thí nghiệm có căn cứ khoa học rõ ràng, việc tính toán, xử lý số liệu thông qua quy hoạch thực nghiệm và các phương pháp thống kê toán học nên đảm bảo tính khoa học của đề tài.

♦ Tính thực tiễn Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho các nhà máy sản xuất bia. 5 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 2.1 Các nghiên cứu trong nước Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng sự kết hợp mô hình Swim- bed và Stick-bed, Thái Vân Anh (2012) Nghiên cứu thực hiện nhằm đánh giá tính khả thi của việc sử dụng hệ thống kết hợp Swim-bed (giá thể Bio-fringe) và Stick-bed (giá thể Bio-fix) có sử dụng giá thể nhúng chìm.Nghiên cứu được tiến hành trên 4 tải trọng hữu cơ 0.Tải trọng xử lý tốt nhất là 1kg COD/m3. Hiệu quả loại bỏ TSS 91 %, COD 86.8%, BOD5 80%, N-NH4+ 72 %, P-PO43- 42%, và T-coliform 99. Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải giết mổ bằng mô hình Swim-bed và stick-bed, Lê Quang Huy (2012) Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải giết mổ bằng mô hình Swim-bed và Stick- bed.

Mô hình nghiên cứu gồm 4 bể: bể kỵ khí, bể thiếu khí, bể hiếu khí, bể lắng. Bể kỵ khí và bể thiếu khí sử dụng Stick-bed BioFix, còn bể hiếu khí dùng Swim-Bed BioFringe như là một chất mang sinh khối. Mô hình vận hành liên tục theo các tải trọng từ 3. Kết quả quá trình thực nghiệm cho thấy hiệu quả xử lý COD, SS trên 90 %, TKN và amonia trên 65%.Quá trình nitrat và khử nitrat diễn ra hoàn toàn ở các tải trọng 3.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Swim-bed để khử COD và Nitrate hóa nước thải cao su do Nguyễn Lễ (2010) Nghiên cứu này hướng tới công nghệ Swim-bed trong việc khử COD và quá trình nitrat hóa trong việc xử lý nước thải cao su. Kết quả cho thấy rằng hiệu quả xử lý COD và quá trình nitrat hóa cao ở những tải nhỏ hơn hay bằng 1 kg COD/m3.ngày, hiệu quả khử COD và nitrat hóa thấp khoảng 86% và 20%. Nồng độ sinh khối tăng khi tải trọng thể tích tăng, ở tải trọng 2 kg COD/m3.ngày và 3 kg COD/m3.ngày lần lượt là 6800 mg/L và 7900 mg/L. 6 Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng công nghệ Swim-Bed sử dụng giá thể Bio-fringe, Nguyễn Lâm Phương (2012) Nghiên cứu được thực nhằm đánh giá hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải thủy sản bằng công nghệ Swim-Bed sử dụng giá thể Bio-fringe ở các tải trọng khác nhau từ 0.Thời gian lưu nước khoảng 6h ở tất cả các tải trọng.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu quả loại bỏ COD cao nhất đạt 94% ở tải trọng 1.ngày ứng với tải trọng nito 0.ngày thì hiệu quả loại bỏ COD đã giảm xuống chỉ còn 88% và hiệu suất nitrate hóa cũng giảm chỉ còn 65%. Nồng độ sinh khối tăng trong bể Swim-Bed khi tăng tải trọng COD và ở tải trọng 3.ngày, nồng độ sinh khối trong bể đạt được 6.2 Các nghiên cứu ngoài nước ♦ Ứng dụng công nghệ Swim-Bed như một quá trình sinh trưởng bám dính mới để xử lý nước thải tải trọng cao, Joseph D.