CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN NƯỚC GIẢI KHÁT 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN NƯỚC GIẢI KHÁT 1.1 Tổng quan về ngành chế biến nước giải khát Đời sống con người ngày càng phát triển thì nhu cầu thực phẩm cũng tăng theo. Trong những năm gần đây, số lượng các công ty trong ngành thực phẩm ra đời ngày càng nhiều. Không chỉ về ăn uống mà số lượng các công ty giải khát cũng tăng theo. Trong đó, phải kể đến một số thương hiệu công ty lớn đang hoạt động tại Việt Nam như Cocacola, Pepsico, Tân Hiệp Phát….Nước ngọt được xếp hạng là phân khúc đồ uống yêu thích của nước Mỹ, chiếm đến 25% lượng nước giải khát.
Dây chuyền sản xuất cocacola (Nguồn: https://tinhte. Các thành phần chính của nước ngọt gồm nước có ga chiếm đến 94% thành phần nước ngọt. Carbondioxit trong nước ngọt có vai trò như một chất bảo quản nhẹ, thích hợp với nước ngọt và không độc hại. Thành phần không thể thiếu trong nước ngọt là đường, thường chiềm 7-12%.
Ngoài ra, nước ngọt còn chứa một lượng nhỏ các chất phụ gia, hương liệu tự nhiên, hương liệu nhân tạo nhằm tăng cường hương vị và độ ngon cho nước ngọt. Một thành phần không thể thiếu trong bất cứ loại thực phẩm nào chính là chất bảo quản. Việc thêm chất bảo quản để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật, bảo quản được lâu hơn. Dựa vào thành phần nước ngọt được chia thành 02 loại: Nước ngọt có gas: Coca-cola, Pepsi, redbull… SVTH: Trịnh Minh Tâm GVHD: ThS.Vũ Phượng Thư 2 TS.Trần Thanh Tâm Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến nước giải khát với công suất 1100 m3/ngày.đêm Nước ngọt không có ga: nước ép trái cây, trà xanh, nước yến… 1.2 Quy trình công nghệ sản xuất nước giải khát Các công đoạn của quy trình: Chuẩn bị nước và gia nhiệt nấu: chuẩn bị nguyên liệu gồm đường và nước Phối trộn hương liệu, màu, acid điều vị Lọc và bão hòa CO2 Chiết rót – ghép nắp và xử lý nhiệt Hoàn thiện sản phẩm Hình 2.
Quy trình công nghệ sản xuất nước giải khát có gas (Nguồn: [17]). SVTH: Trịnh Minh Tâm GVHD: ThS.Vũ Phượng Thư 3 TS.Trần Thanh Tâm Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến nước giải khát với công suất 1100 m3/ngày.3 Nguồn gốc phát sinh nước thải sản xuất nước giải khát Nước thải từ các nhà máy sản xuất nước giải khát phát sinh từ các nguồn sau: Nước vệ sinh thiết bị như thùng nấu, bể chứa, rửa sàn nhà sản xuất Nước thải phát sinh từ quá trình vệ sinh các thiết bị, từ sự rò rỉ trong dây chuyền công nghệ sản xuất Những sản phẩm bị thải bỏ, hư hỏng không đạt chất lượng trong quá trình sản xuất, bảo quản và vận chuyển. Nước thải còn bao gồm một thành phần nhỏ nước thải lò hơi, từ máy làm lạnh và dầu mỡ rò rỉ từ các thiết bị động cơ Nước thải bỏ từ công đoạn tẩy rửa chai đựng, chai sành tận dụng. Ngày nay với lon nhôm, chai nhựa đang dần thay thế giảm thiểu lượng nước phát sinh từ khâu tẩy rửa vỏ chai bằng thủy tinh Ngoài ra, một phần nước thải sinh hoạt phát sinh từ hoạt động của công nhân viên trong nhà xưởng.4 Thành phần tính chất của nước thải sản xuất nước giải khát Do đặc thù đối với ngành sản xuất nước giải khát nên lượng nước được cấp vào hầu hết đi vào sản phẩm nên lưu lượng nước thải trong quá trình sản xuất không nhiều.
Nên lượng nước thải ra chủ yếu từ các công đoạn sơ chế, chế biến nguyên liệu, vệ sinh nhà xưởng, máy móc thiết bị và nước thải sinh hoạt nên thành phần chủ yếu nước thải bao gồm Các chất hữu cơ dễ phân hủy ( BOD, COD) thường nằm trong khoảng: 1000 – 3000 mg/l (BOD), 3000 – 4000 mg/l (COD) Chất rắn lơ lửng (SS) giao động trong khoảng từ 250 – 700 mg/l Chất dinh dưỡng (N, P). Tổng nitơ nằm trong khoảng 12 – 25 mg/l, Tổng Phốt pho nằm trong khoảng 10 - 80 mg/l Vì chứa nhiều chất hữu cơ, hàm lượng BOD cao nên các vi sinh vật dễ dàng sinh trưởng, phát triển trong nước thải. Sự sinh trưởng, phát triển này của vi sinh vật tiêu thụ lượng lớn oxi trong nước thải, làm giảm lượng oxi một cách rõ rệt, nhanh chóng, tại điều kiện cho quá trình lên men lactose thành acid lactic. Nước thải ban đầu có pH trung tính hoặc kiềm sau đó giảm dần xuống mức pH thấp SVTH: Trịnh Minh Tâm GVHD: ThS.Vũ Phượng Thư 4 TS.Trần Thanh Tâm Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến nước giải khát với công suất 1100 m3/ngày.
Số liệu thành phần tính chất nước thải đầu vào (Nguồn: [18]) STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 pH mg/L 6,12 2 Độ màu Pt/Co 45 3 SS mg/L 425 4 BOD5 mg/L 1100 5 COD mg/L 1800 6 Dầu mỡ mg/L 3,9 7 Tổng N mg/L 48 8 Tổng P mg/L 8,5 9 Tổng Coliform MPN/100ml 2,2.2 TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG ĐẦU RA CHO NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP Bảng 2. Giá trị chất lượng đầu ra cho các thông số nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT) Giá trị C STT Thông số Đơn vị A B o 01 Nhiệt độ C 40 40 02 Độ màu Pt/Co 50 150 03 pH - 6-9 5,5 - 9 04 BOD5 (20oC) mg/l 30 50 05 COD mg/l 75 150 06 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 07 Asen mg/l 0,05 0,1 08 Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 09 Chì mg/l 0,1 0,5 10 Cadimi mg/l 0,05 0,1 SVTH: Trịnh Minh Tâm GVHD: ThS.Vũ Phượng Thư 5 TS.Trần Thanh Tâm Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến nước giải khát với công suất 1100 m3/ngày.đêm 11 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 12 Crom (III) mg/l 0,2 1 13 Đồng mg/l 2 2 14 Kẽm mg/l 3 3 15 Niken mg/l 0,2 0,5 16 Mangan mg/l 0,5 1 17 Sắt mg/l 1 5 18 Tổng xianua mg/l 0,07 0,1 19 Tổng phenol mg/l 0,1 0,5 20 Tổng dầu mỡ khoáng mg/l 5 10 21 Sunfua mg/l 0,2 0,5 22 Florua mg/l 5 10 23 Amoni (Tính theo N) mg/l 5 10 24 Tổng N mg/l 20 40 25 Tổng phốt pho (tính theo P) mg/l 4 6 Clorua (không áp dụng khi xả vào mg/l 26 500 1000 nguồn nước mặn, nước lợ 27 Clo dư mg/l 1 2 Tổng hóa chất bảo vệ thực vật clo mg/l 28 0,05 0,1 hữu cơ Tổng hóa chất bảo vệ thực vật mg/l 29 0,3 1 phốt pho hữu cơ 30 Tổng PCB mg/l 0,003 0,01 31 Coliform Vi khuẩn/100ml 3000 5000 32 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 33 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 Cột A Bảng 1 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; Cột B Bảng 1 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; Mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nước thải được xác định tại khu vực tiếp nhận nước thải. SVTH: Trịnh Minh Tâm GVHD: ThS.Vũ Phượng Thư 6 TS.Trần Thanh Tâm Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến nước giải khát với công suất 1100 m3/ngày.đêm CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH NƯỚC GIẢI KHÁT 1.3 PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Là phương pháp dùng để loại bỏ các vật chất có kích thước lớn như cành cây, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ rách, cát, sỏi và cả những giọt dầu, mỡ có lẫn trong nước thải. Ngoài ra, vật chất còn nằm ở dạng lơ lửng hoặc ở dạng huyền phù.
Tuỳ theo kích thước và tính chất đặc trưng của từng loại vật chất mà người ta đưa ra những phương pháp thích hợp để loại chúng ra khỏi môi trường nước. Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước lớn và tỷ trọng lớn trong nước được gọi chung là phương pháp cơ học. Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm 20% BOD. Các công trình trong xử lý cơ học bao gồm: song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ, bể tuyển nổi, bể lắng 1.1 Thiết bị tách rác Thiết bị tách rác giữ lại các thành phần có kích thước lớn, tránh làm tắc máy bơm, đường ống hoặc kênh dẫn.
Được cấu tạo từ các thanh sắt được đặt xen kẽ nhau và có các khe hở ở giữa. Tùy theo độ hở của khe mà ta có thể phân ra làm 2 loại là thiết bị tách rác tinh và thiết bị tách rác thô. Về cách vận hành ta có thể chia thiết bị tách rác theo 2 loại như di động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí. Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 900 theo hướng dòng chảy.
Thiết bị tách rác thô: (Song chắn rác, lưới chắn rác, lưới lọc, sàng,…) Nhằm giữ lại các vật rắn có kích thước lớn như: mảnh thủy tinh vỡ, chai lọ, nhãn giấy, nút bấc,… Thiết bị tách rác tinh: Thiết bị tách rác tinh thường được đặt sau thiết bị tách rác thô, có chức năng loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn. SVTH: Trịnh Minh Tâm GVHD: ThS.Vũ Phượng Thư 7 TS.Trần Thanh Tâm Đồ án xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến nước giải khát với công suất 1100 m3/ngày. Song chắn rác thô (Nguồn: [16]).2 Bể lắng cát Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát …… ra khỏi nước thải. Các cặn lắng thường có đường kính hạt khoảng 0,25 mm chiếm 60% tổng số các hạt cặn có trong nước thải.
Tùy theo đặc tính của dòng chảy ta có thể phân loại bể lắng cát như: Bể lắng cát ngang nước chảy thẳng, chảy vòng Bể lắng cát đứng nước chảy từ dưới lên. Bể lắng cát nước chảy xoắn ốc. Bể lắng cát thường được đặt sau song chắn rác, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa lưu lượng. Trong bể lắng cát ngang, dòng nước chảy theo phương ngang hoặc vòng qua bể với vận tốc: V = 0,15 - 0,3 m/s, thời gian lưu nước từ 0,5 – 1 phút.