Tài liệu đánh giá hiện trạng và đề suất một số giải pháp nhằm xử lý có hiệu quả nguồn nước thải ở nhà máy bia hado – công ty cổ phần liên hợp thực phẩm số 267 đường quang trung – quận hà đông

Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  C«ng NghÖ Sinh Häc Khoa Trường Đại Học Nông Lâm Bắc Giang Khoa Công Nghệ Sinh Học  Khóa luận tốt nghiệp Đánh giá hiện trạng và đề suất một số giải pháp nhằm xử lý có hiệu quả nguồn nước thải ở nhà máy bia HaDo – công ty cổ phần liên hợp thực phẩm số 267 đường Quang Trung – quận Hà Đông – thành phố Hà Nội SVTH : Phạm Thị Thanh Vân Khãa LuËn Tèt NghiÖp 1 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  C«ng NghÖ Sinh Häc Khoa Mục lục Mở đầu .......................................... 3 Chương 1: Tổng quan tài liệu .................... 6 Chương 2 : Vật liệu – Nội dung và phương pháp nghiên cứu ..................................... 37 Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận ..... 57 Kết luận ....................................... 72 Khãa LuËn Tèt NghiÖp 2 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  C«ng NghÖ Sinh Häc Khoa Mở đầu Nước là nột nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật. Là nguồn nguyên liệu đặc biệt quan trọng đối với sự sống trên hành tinh, là điều kiện tồn tại và phát triển của tự nhiên kinh tế xã hội và nhân văn. Nó có vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu và là dung môi lý tưởng để hòa tan, phân bố các chất vô cơ, hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng cho giới thủy sinh cũng như động, thực vật trên cạn, cho thế giới vi sinh vật và cả con người. Có thể nói rằng ở đâu có nước ở đó có cự sống và ngược lại. Đúng vậy, hàng ngày cơ thể người cần từ 3 – 10 lít nước cho các hoạt động bình thường. Lượng nước này thông qua con đường thức ăn, nước uống đi vào cơ thể để thực hiện các quá trình trao đổi chất, trao đổi năng lượng, sau đó theo đường bài tiết mà thải ra ngoài. Ngày nay quá trình đô thị hóa và sự bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước tự nhiên bị hao hụt và bị ô nhiễm một cách nghiêm trọng. Bên cạnh đó với sự phát triển một cách nhanh chóng của các ngành công nghiệp đã thải ra ngoài môi trường một lượng nước thải lớn. Và ngành công nghệ thực phẩm là một trong số những ngành công nghiệp phổ biến, nó phát triển gắn liền với nhu cầu và đời sống của con người. Ở Việt Nam trong nhiều năm gần đây, ngành này phát triển với tốc độ lớn đặc biệt là ngành sản xuất rượu bia. Dây cũng là ngành tạo nguồn thu lớn cho nhà nước và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Do mức sống tăng, mức tiêu dùng bia ngày càng cao. Năm 2000 có khoảng 81 triệu người và đến năm 2005 lên đến 89 triệu người dùng bia. Do vậy mức tiêu thụ bình quân theo đầu người vào năm 2002 đạt 17 l/người/năm (sản lượng bia đạt 1500 lít tăng gấp 2 lần so với năm 2000) bình quân sản lượng bia tăng 20% mỗi năm. Cùng với các nghành công nghiệp khác, sự phát triển nhanh chóng về số lượng và quy mô các doanh nghiệp sản xuất bia đã kéo theo những vấn đề bảo vệ và chống ô nhiễm môi trường. Trong quá trình hoạt động Khãa LuËn Tèt NghiÖp 3 Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1 Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc ngành sản xuất bia cũng tạo ra một lượng lớn các chất thải gây ô nhiễm môi trường cả 3 dạng : khí thải,chất thải rắn và nước thải. Trong đó nguồn gây ô nhiễm chính và cần được tập trung giải quyết là nước thải. Nguồn thải này nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm thứ cấp tạo khí gây mùi khó chụi, làm ô nhiễm không khí,ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và đời sống cộng đồng. Từ thực tế khách quan cho thấy, muốn xử lý nguồn nước thải của ngàng sản xuất bia có hiệu quả thì ta phải đánh giá được thực trạng về mức độ ô nhiễm để từ đó đưa ra được phương pháp xử lý tối ưu nhất, hiệu quả nhất và giảm được chi phí đáng kể cho quá trình xử lý nước thải. Với đề tài: ‘‘ Đánh giá hiện trạng và đề suất một số giải pháp nhằm xử lý có hiệu quả nguồn nước thải ở nhà máy bia HaDo – công ty cổ phần liên hợp thực phẩm số 267 đường Quang Trung – quận Hà Đông – thành phố Hà Nội’’. Thì tôi hi vọng có thể đáp ứng được phần nào yêu cầu trên. 2. Mục tiêu - ý nghĩa của đề tài. 2.1. Muc tiêu. Đánh giá hiện trạng về nước thải đã được áp dụng vào các công đoạn sản xuất bia tại công ty. Đề suất một số biện pháp nhằm giảm thiểu và xử lý tôt nguồn nước thải của công ty. 2.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 2.2.1. Ý nghĩa khoa học. Kết quả của đề tài là tài liệu tham khảo cho nghiên cứu tiếp theo về việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. 2.2.2. Ý nghĩa thực tiễn. Giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do các dòng thải của nhà máy bia thải ra nguồn nước tiếp nhận Khãa LuËn Tèt NghiÖp 4 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc Với việc áp dụng thành công công nghệ sinh học vào quá trình xử lý nước thải nhà máy bia thì sẽ không gây ô nhiễm môi trường và có thể giảm được chi phí đáng kể cho quá trình xử lý nước thải nhà máy bia. 2.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 2.3.1. Đối tượng. Nguồn nước thải của công ty cổ phần liên hợp thực phẩm số 267 đường Quang Trung – quận Hà Đông – thành phố Hà Nội. 2.3.2. Phạm vi nghiên cứu. Địa điểm: Công ty cổ phần liên hợp thực phẩm số 267 đường Quang Trung – quận Hà Đông – thành phố Hà Nội. Thời gian: Từ 23/02/2011 đến 22/05/2011. Khãa LuËn Tèt NghiÖp 5 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  C«ng NghÖ Sinh Häc Khoa Chương 1: Tổng quan tài liệu Công nghệ sản suất bia của nhà máy. Nguyên liệu cho sản xuất bia. Bia là một loại đồ uống có độ rượu nhẹ( có ga hàm lượng rượu khoảng 3–6%, hàm lượng CO2 khoảng 3 – 4 g/lit, có bọt mịn xốp, hương thơm đặc trưng) được sản xuất bằng quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng. Ngoài ra trong bia còn có chất tan, các axit hữu cơ, chất khoáng và một số vitamin. Nguyên liệu chính. Nguyên liệu chính cho sản xuất bia bao gồm: Malt đại mạch, gạo tẻ, hoa houbon, nấm men và nước. Hiện ngoài gạo tẻ thì các nguyện liệu này đều phải nhập ngoại. Nước: là thành phần chính của bia( chiếm từ 80 – 90%) nên nguồn nước và các đặc trưng của nó ảnh hưởng rất lớn tới các đặc trưng của bia. Nước dùng cho sản xuất bia phải là nước đã được xử lý tiêu chuẩn. Sản xuất bia là ngành sử dụng nhiều nước với những mục đích khác nhau: Nước là nguyên liệu, nước rửa thiết bị, bao bì, vệ sinh nhà xưởng, nước để sản xuất bia. Malt đại mạch + Là nguyên liệu chính không thể thay thế trong sản xuất bia. + là hạt đại mạch được nảy mần trong điều kiện nhân tạo, trong quá trình nảy mầm, một lượnh lớn các enzym hình thành và tích tụ trong đại mạch. Các enzym này là tác nhân phân giải các hợp chất gluxit, protein trong malt thành nguyên liệu cho nấm mem sử dụng phát triển sinh khối làm tăng nồng độ cồn và lượng nhỏ đường sót lại tạo hương vị trong bia, tạo độ sánh trong bia. Gạo tẻ: Gạo có thành phần hóa học cơ bản giống Malt đại mạch. Vì vậy để hạ giá thành sản phẩm thì nhà sản xuất thường dùng gạo tẻ làm nguyên liệu thay thế, tỷ lệ gạo trong sản xuất bia khoảng 30% Khãa LuËn Tèt NghiÖp 6 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc Hoa houblon: Là nguyên liệu cơ bản đứng vị trí thứ 2 sau malt đại mạch. Hoa houblon chứa các chất thơm, các chất đắng đặc trưng. Nhờ đó mà bia có vị đắng dịu, hương thơm, bọt lâu tan… Nấm mem: Nấm mem sử dụng trong công nghiệp sản xuất bia là loại nấm đơn bào thuộc chủng Saccharomycer carlsbergensis có độ thuần khiết cao, tỷ lệ chết 7% Nguyên liệu phụ. Ngoài các nguyên liệu chính, công nghệ sản xuất bia của nhà máy còn sử dụng các nguyên liệu phụ Chất trợ lọc Diatomit nhằm nâng cao độ bền sinh học, hóa học, phục vụ cho các yêu cầu kỹ thuật cần thiết khác trong công nghệ sản xuất bia. Xút , axit,… được sử dụng để vệ sinh trang thiết bị … Các tác nhân, lạnh NH3, glycol sử dụng tron máy nén. Để sản xuất bia các nhiên liệu và năng lượng Nhiên kiệu được sử dụng là than đá dùng để đốt lò hơi. Cung cấp cho quá trình sản xuất Điện để vận hành thiết bị, dùng cho sinh hoạt… Quy trình công nghệ sản xuất bia Các công đoạn chính của công nghệ sản xuất bia được mô tả tóm tắt trong sơ đồ( hình 1.1) Khãa LuËn Tèt NghiÖp 7 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  C«ng NghÖ Sinh Häc Malt đại mạch Nghiền Bột malt Khoa Nguyên liệu thay thế (gạo) Nghiền Nước nấu Nước nấu Đường hóa Hồ hóa nấu Lọc đường enzym Bã malt Nấu dịch đường Tách bã hoa Chất đục Rửa bã Nước rửa Bã hoa Bã malt Xử lý dịch t/ă chăn nuôi Làm nguội dịch Men giống Lên men chính Men sữa 1.1.2.1 Các công đoạn chính a, Xay nguyên liệu Gạo và malt qua cân tự động sau đó được nghiền nhỏ rồi được chuyển sang nồi nấu b, Nấu, đường hóa. Bột gạo sau khi xay xong được trộn với nước mềm và đưa vào nồi nấu khuấy đều, đun hỗn hợp lên khoảng 500C sau đó bổ xung khoảng 5% lượng malt nhằn cung cấp enzym phục vụ cho quá trình đường hóa. Nâng Khãa LuËn Tèt NghiÖp 8 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc nhiệt độ lên 850C dừng 10 phút rồi nâng nhiệt độ lên 1000C, đun sôi trong 25 phút để cháo chín. Toàn bộ lượng malt còn lại được trộn với nước đưa vào nồi nấu, luc này cháo bên nồi vừa chín, bơm từ từ khối dịch cháo sang nồi malt, nhiệt độ trong nồi đạt 650C, giữ nhiệt độ này trong 60phút. Sau đó nâng nhiệt độ lên 760C, giữ nhiệt độ này trong 5 phút, đây là nhiệt độ tối ưu cho quá trình tạo ra dextrin. Kết thúc quá trình này dịch đường được bơm sang nồi lọc c, Lọc dịch đường Mục đích của quá trình là lọc bã malt, tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục đưa sang các quá trình sau. Quá trình lọc gồm 2 bước : Lọc dịch đường thu nước nha đầu Dùng nước nóng rửa bã để thu nước nha cuối d, Nấu hoa bia Sau khi lọc xong dich đường được đưa sang nồi nấu với hoa houblon để tạo hương vị đặc trưng cho bia, nhiệt độ trong nồi nấu luôn giữ ở 1000C e, Tách bã và làm lạnh dịch đường Dịch đường sau khi nấu xong được đưa sang thiết bị lắng xoáy đấytchs bã hoa, sau đó được làm lạnh tới 160C, bổ sung khí O2 để khử trùng rồi đưa sang thiết bị lên men. g, Lên men chính, phụ Đây là công đoạn quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia, quá trình lên men nhờ tác dụng của men giống để chuyển hóa đường thành alcol etylic và khí cacbonic Men C2H12O6 2 C2H5OH + 2CO2 Quá trình lên men gồm 2 giai đoạn: - Lên men chính: diễn ra trong khoảng 7 – 8 ngày, kết thúc quá trình này nhiệt độ hạ xuống còn 40C, và thu hồi nấm men. Khãa LuËn Tèt NghiÖp 9 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc - Lên men phụ: Qía trình này diễn ra chậm, thời gian từ 6 – 8 ngày, nhiệt độ lên men từ 2 : 40C h, Lọc bia Bia được làm trong nhờ quá trình lọc trên máy lọc ống với chất trợ lọc là bột diatomit i, Đóng gói Bia thành phẩm của nhà máy sau khi đạt các chỉ tiêu được chuyển sang phân xưởng để triết chai, lon hay keg. 1.1.2.2. Tiêu tốn nguyên liệu cho 1 lít bia thành phẩm. STT Tên nguyên liệu, Đặc tính nhiên liệu Gạo và malt 1 10 – 12 Đơn vị Số tính lượng kg 171,4 kg 0,86 % ẩm 2 Hoa houblon hoa 3 Nước m3 8–9 4 NaOH kg 2,86 5 P3 + Reecon + kg 0,357 Disoree 6 Oxonia kg 0,143 7 Advantage plus kg 0,143 8 Chất trợ lọc kg 1,429 9 Than đá kg 80 – 90 10 Hơi Tấn 2,143 Diatomit Hiện trang môi trường của nhà máy bia. Sơ đồ công nghệ ... dòng thải trong quá trình sản xuất của nhà máy được mô tả trong sơ đồ( hình 1.2) Công nghệ sản xuất bia sinh ra 3 nguồn thải là khí thải, chất thải rắn, và nước thải. Khãa LuËn Tèt NghiÖp 10 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  C«ng NghÖ Sinh Häc Khí thải. Khoa Khí CO2 sinh ra trong quá trình lên men được thu hồi đưa vào máy nén để tái sử dụng làm bão hòa CO2 trong bia, phần dư được đóng vào các bình chứa và bán ra thị trường. Các khí thải sinh ra từ khu vực lò hơi. Trong nhà máy sử dụng than đá để làm nguyên liệu đốt nên các khí thải nên các khí thải sinh ra từ lò đốt gồm: SOx, COx, NOx, và CO2, CO...các khí này được pha loãng nhờ ống khói có độ cao khá lớn, ít gây ô nhiễm và ảnh hưởng tới khu vực xung quanh. Các khí NH3, glycol, có thể sinh ra khi hệ thống máy làm lạnh bị rò rỉ. Hơi nước từ các ống bị rò rỉ trong các nồi nấu. Chất thải rắn. - Các bụi nguyên liệu từ khâu xay, nghiền được hút vào cyclon và tái sử dụng đưa vào nồi nấu. - Bã bia, bã hoa: Được thu gom và chứa ở các cyclon sau đó bán cho nhân dân để nuôi cá hoặc làm thức ăn chăn nuôi. - Men bia được làm sạch và được đưa vào bình chứa để sử dụng cho các lần sau. Men bia được ép khô và bán. -Bao bì plastic, giấy hỏng được bán được bán cho các cơ sở tái chế - Đối với các loại chất thải rắn như rác sinh hoạt được tập trung lại một chỗ trong khu vực nhà máy, hàng ngày nhờ công ty môi trường vận chuyển đến bãi rác chung của thành phố. - Nhà máy còn sử dụng than đá làm nguyên liệu để đốt ..., còn có xỉ than đá, ta có thể gom dồn lại đổ lên nền những nơi trũng trong công ty. 1.2.3. Nước thải Công nghệ sản xuất bia là công nghệ gián đoạn, lại phụ thuộc nhiều vào mùa vụ, thời tiết trong năm. Vì vậy, lượng nước thải của nhà máy bia nhìn chung dao động theo thời gian trong ngày, một trong những Khãa LuËn Tèt NghiÖp 11 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc yếu tố biến động liều lượng nước thải là thời điểm rửa nhà xưởng, thiết bị sản xuất. Và để xử lý tôt nguồn nước thải của quá trình sản xuất cần biết được chính xác lưu lượng đặc tính của nước thải để có biện pháp xử lý thích hợp cho tờng dòng thải. Có thể phân ra các luồng nước thải như sau: - Dòng thải 1: Nước do ngưng tụ, nước làm lạnh, dòng thải này thường ít và ít gây ô nhiễm nên có thể thải trực tiếp hoặc xử lý sơ bộ( làm thoáng để hạ nhiệt độ) để tái sử dụng. Đây là nguồn nước tương đối sạch chiếm khoảng 30% so với tổng lượng nước thải. - Dòng thỉa 2: Nước thỉa có chứa dầu mỡ do rửa các thiết bị máy móc cơ khí, dòng thải này có lưu lượng nhỏ có thể xử lý bằng cách nhập về bể phân ly có kết cấu đặc biệt để tách dầu. Dòng thải này không cần xử lý nếu quá trình tách dầu đảm bảo hàm lượng dầu có trong nước thảinhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép. - Dòng thải 3: Nước dùng để rửa thiết bị nấu, lên men, thùng chứa nước thải, nhà xưởng này chứa nhiều hydrocacbon, xenluloza, pentoza, protein, các chất khoáng... Dòng thải này chiếm một lượng lớn và là nguồn gây ô nhiễm chính cần xử lý. Dòng thải này còn bao gồm nước thải từ quá trình vệ sinh, khử trùng thiết bị rửa chai, keg chứa. Nước thải loại này có chứa các dung dịch khử trùng như H2O, đặc biệt có độ pH cao do chứa dung dịch axit trong công đoạn rửa chai. Nhìn chung nước thải trong các công đoạn sản xuất có chứa nhiều các chất hữu cơ với nồng độ cao các hợp chất hydrocacbon, protein, axit hữu cơ, dung dịch xút( NaOH), các chất tẩy rửa như nước Javen( với nồng độ thấp). - Dòng thải 4: Nước thải sinh hoạt, nước mưa, nước thải bộ phận xử lý nước ngầm. Dòng thải này không lớn, nước sinh hoạt được xử lý qua hệ thống bể phốt. Còn nước mưa thải trực tiếp qua đường nước mưa có qua thanh chắn cát. Khãa LuËn Tèt NghiÖp 12 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  C«ng NghÖ Sinh Häc Các nguồn nước thải của sản xuất bia và đặc trưng[6] Nguồn phát sinh Thành phần nước Khoa Đặc trưng thải Nấu, đường hóa Bã hạt, đường BOD, SS Lắng, tách bã Protein, đường BOD Lên men Nấm men, bia, BOD protein Lọc Diatomit, nấm men, SS, BOD bia Rửa bao bì Bia, xút, nhãn chai pH cao, COD,BOD, SS Trong sản xuất bia, công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác, sự khác nhau có thể chỉ là sử dụng phương pháp lên men nổi hay chìm. Nhưng sự khác nhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon, máy móc thiết bị, sàn nhà… Điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của nhà máy bia rất khác nhau. Ở các nhà máy biacó biện pháp tuần hoàn nước và công nghệ rửa tiết kiệm nước thì lượng nước thấp, như ở CHLB Đức[12], nước sử dụng và nước thải trong các nhà máy bia như sau: Định mức nước cấp: 4 – 8 m3/1000lit bia, tải lượng nước thải 2,5– 6m3/1000lit bia. Tải trọng BOD5: 3 – 6 kg/1000 lit bia. Tỷ trọng BOD5: COD= 0,55:0,7 Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải như sau: BOD5 = 1100 đến 1500mg/l; COD= 1800 đến 3000 mg/l Tổng nitơ: 30 đến 100 mg/l Tổng photpho: 10 đến 30mg/l Khãa LuËn Tèt NghiÖp 13 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc Với các biện phpá sử dụng nước hiệu quả nhất thì định mức nước thải của nhà máy bia không thể thấp hơn 2 đến 3m3 cho 1000 lit bia sản phẩm. Trung bình lượng nước thải ở nhiều nhà máy bia lớn 10 – 20 lần lượng bia sản phẩm. Rosen winkel đã đưa ra kết quả phân tích đặc tính nước thải của một số nhà máy bia như ở bảng 1.2.3 Bảng 1.2.3. Đặc tính nước thải của một số nhà máy bia Thông số pH Đơn vị - Nhà máy I Từ…đ Trungb ến... ình 5.7 - Nhà Nhà máy II máy III - - 1220 775 1622 1909 1220 2944 79.2 19.2 - 4.3 7.6 - 634 - - - 3.2 - - - 3.5 11.7 BOD5 mg/l 185 2400 COD mg/l 310 3500 Nitơ tổng mg/l 48 348 P tổng mg/l 1.4 – 9.09 Chất không mg/l tan 158 1530 Tải lượng nước thải Tải trọng ô nhiễm m3/1000 lit bia Kg BOD5/10 00 lít bia Lưu lượng dòng thải và đặc tính dòng thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến đổi theo chu kỳ và mùa sản xuất. Khãa LuËn Tèt NghiÖp 14 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  C«ng NghÖ Sinh Häc Cân bằng nước. Khoa Định mức nước cấp đối với nhà máy bia 8m3 /1000 lít bia Trong công nghệ sản xuất bia, nước được dùng vào cho các công đoạn với tỷ lệ như sau: Nước trong các công đoạn Tỷ lệ(%) - Nước trong sản phẩm bia(V1) 10 - Nước trong sản xuất hơi(V2) 10 - Nước làm lạnh(V3) 15 - Nước rửa chai, rửa sàn, thiết bị(V4) 35 - Nước dùng cho các mục đích khác (V5) 30 Lượng nước sử dụng trong các công đoạn: V1 = 10% x 8 = 0,8 m3 V2 = 10% x 8 = 0,8 m3 V3 = 15% x 8 = 1,2 m3 V4 = 35% x 8 = 2,5 m3 V5 = 30% x 8 = 2,4 m3 Ta có thể phân loại lượng nước như sau: Nước đi vào sản phẩm Vsp Nước tuần hoàn Vth Nước thải Vthải Nước thất thóat Vtt Lượng nước tuần hoàn Vth chính là lượng nước làm lạnh Vth = V3 = 1,2 m3 Lượng nước đi vào sản phẩm bao gồm lượng nước hòa trộn ban đầu và lượng nươc dùng để nấu, nếu bỏ qua thể tích hơi nước ta có: Vsp = V1 = 0,8 m3 Lượng nước dùng để sản xuất bia dùng cho các công đoạn nấu, rửa chai hay thanh trùng, lượng nươc này chiếm khoảng 50% nước dùng để sản xuất hơi còn lại là thất thoát hay đi vào trong sản phẩm bia. Khãa LuËn Tèt NghiÖp 15 Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1 Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  C«ng NghÖ Sinh Häc Vtt = 0,5 x 0,8 = 0,4 m3 Khoa Ta có tổng lượng nước cấp Vcấp = Vsp + Vth + Vtt + Vthải Vthải = Vcấp - Vsp - Vth - Vtt = 8 – 0,8 – 1 ,2 – 0,4 = 5,6 m3 Như vậy định mức nước thải là 5,6 m3/1000 lít bia Định mức nước thải Dựa vào biểu đồ phân bố băng suất của nhà mấy co thể thấy trong 5 tháng từ tháng 5 – 10 nhà máy sản suất đạt 80% năng suất cả năm. Sản lượng bia trong 5 tháng hè đạt 80% = 9,6 triệu lít Sản lượng bia trong 1 thánh là 9,6/5 = 1,92 triệu lít Giả sử 1 tháng nhà máy sản xuất 27 ngày liên tục Năng suât trong1 ngày là 192000 : 27 = 7000 lít/ngày Với định mức nước thải là 5,6 m3/1000 lít bia định mức nước thải trong ngày của nhà máy: 7 x 5,6 = 39,2(m3/ngày) Sơ đồ Các biện pháp ngăn ngừa và giảm thiểu nước thải Để giảm lượng nước thải và các chất gây ô nhiễm nước thải trong công nghệ sản xuát bia, thì ra cần tham dò và nghiên cứu các khả năng sau: Phân luồng các dòng thải để có thể tuần hoàn xử dụng các dòng ít chất ô nhiễm như nước làm lạnh, nước nhưng cho quá trình rửa thiế bị, sàn, chai.. sử dụng các thiết bị rửa cao cấp như súng phun tia hoặc rửa khô để giảm lượng nước rửa. Hạn chế rơi vãi nguyên liệu, men, hoa houblon và thu gom kịp thời bã men, bã malt, bã hoa và bã lọc để hạn chế ô nhiễm trong dòng nước rửa sàn. Khãa LuËn Tèt NghiÖp 16 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc Do đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia có chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao ở trạng thái hòa tan. Và trạng thái lơ lửng trong đó chủ yếu là hydratcacbon, protein và các axit hữu cơ là các chất có khả năng phân hủy sinh học. Tỷ lệ giữa trọng BOD5 và COD nằm trong khoảng từ 0,05 – 0,7, thích hợp với phương pháp xử lý sinh học. Nếu trong quá trình xử lý thiếu các chất dinh dưỡng như nito và phôtpho cho quá trình phát triển của vi sinh vật, cần phải có bổ xung kịp thời . Nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học cần qua sàng, lọc, để tách các tạp chất thô như giấy nhãn, nút bấc và các loại hạt rắn khác. Đối với dòng thải rắn khác. Đối với dòng thải rửa chai có giá trị pH cao cần được trung hòa bằng khí CO2 của quá trình lên men hay bằng khí thải nồi hơi Định nghĩa nước thải và đặc tính của nước thải. 1.4.1. Định nghĩa nước thải. Theo tiêu chuẩn Việt Nam 1980 – 1995 và Iso 6107/1 – 1980: nước thải là nước đã được thải ra sau khi đã sử dụng hoặc được tạo ra trong một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó. Người ta còn định nghĩa: ‘‘ Nước thỉa là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã dị thay đổi so với tính chất ban đầu của chúng’’ 1.4.2. Đặc tính của nước thải. Để quản lý chất lượng môi trường nước được tốt, cũng như lựa chọn công nghệ và thiết bị xử lý thích hợp thì cần hiểu rõ bản chất của nước thải về tính chất vật lý, thành phần hóa học và sinh học cùng nguồn gốc phát sinh của chúng. a.Các chỉ tiêu vật lý Độ đục: Khãa LuËn Tèt NghiÖp 17 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc Nước nguyên chất là một môi trường trong suốt và có khả năng truyền ánh sáng tốt, nhưng khi nước có độ đục cao, nhưng khi nước có độ đục cao, trong nước có các tạp chất huyền phù, rắn lơ lửng, các vi sinh vật và cả các hóa chất hòa tan thì khả năng truyền ánh sáng của nước giảm. Màu sắc Nước nguyên chất không màu, nước có màu là do các chất bẩn hòa tan trong nước tạo nên, Ví dụ: Các hợp chất sắt không hòa tan làm cho nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic làm cho nước có màu nâu vàng, các loài thủy sinh tạo cho nước có màu xanh lá cây,… Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp thường tạo ra màu xám hoặc đen cho nguồn nước. Màu thường gặp trong nước là màu vàng hoặc nâu, những màu đó thường do các chất hòa tan trong nước gây nên. Các chất hữu cơ gây màu trong nước thường có nguồn gốc từ thực vật sống trong nước, các chất bào mòn từ đất đai, nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Mùi. Các chất khí và các chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi. Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng của các hóa chất hòa tan trong nó như: clo, mùi amoniac, mùi sunfuahidro … Mùi của nước thải chủ yếu là do sự phân hủy các hợp chất hữu cơ trong thành phần của nguyên tố N, P và S. Xác của các vi sinh vật, thực vật có protein là các hợp chất hữu cơ điển hình tạo bỏ các nguyên tố N, P và S nên khi thối rữa đã bốc mùi rất mạnh. Ví dụ. Các mùi khai của amoniac (NH3), tanh là các amin R3N, R2NH - ,phophin(PH3), mùi trương thối là khí H3S. Đặc biệt chất chỉ cần 1 lượng rất ít có mùi rất thối, bám dính rất dai là các hợp chất Indol và Scatol được sinh ra từ sự phân hủy của các amoniac axit… như sự phân hủy của axit amin Trytophan Khãa LuËn Tèt NghiÖp 18 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc Cặn lơ lửng SS( Suspended Solid) gồm những chất rắn vô cơ( các muối hòa tan, chất không tan như huyền phù, đất cát…) chất rắn hữu cơ ( vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo, chất thải công nghiệp). Cặn lơ lửng SS, là phần trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại, trên giấy lọc khi lọc 11 mẫu nước qua phễu, sấy khô ở 1030C – 1050C tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là mg/l b. Các chỉ tiêu hóa học. Nhu cầu oxy hóa học[COD](Chemical Oxygen Demand) Chỉ số COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học toàn bộ các chất hữu cơ có trong mẫu nước thành CO2 và H2O (gồm cả các chất hữu cơ hòa tan và không hóa tan) COD là một đại lượng dùng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Đơn vị tính mgO2/l COD càng lớn càng khó khăn cho quá trình xử lý nước. Chỉ số này được dùng rộng rãi, đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ của nước thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên. Ý nghĩa của chỉ số COD Chỉ số COD xác định được toàn bộ chất hữu cơ( kể cả nhóm vô cơ có tính khử) có trong nước bị oxy hóa bằng tác nhân hóa học. COD chỉ xác định được các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học . Chất hữu cơ bị oxy hóa bằng vi sinh vật có trong nước. Do vậy, chỉ số COD luôn lớn hơn BOD, tỷ số này COD/ BOD > 1. Khi tỷ số này càng cao, đặc biệt …3,4,5… thì trong nước bị ô nhiễm các chất độc sẽ kìm hãm vi sinh vật phát triển hoặc làm chết vi sinh vật, khi đó chỉ số BOD rất thấp có khi ̴ 0( do vậy không thể suy từ COD  BOD) và ngược lại ở một số trường hợp. Ở một số loại nước thải như nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm và một số ngành khác… thì có thể xác định qua thực Khãa LuËn Tèt NghiÖp 19 Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1 Tr-êng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang  Khoa C«ng NghÖ Sinh Häc nghiệm, có hệ số chuyển đổi từ COD sang BOD và ngược lại. Vì vậy có thể sử dụng giá trị của phép đo COD là chỉ số chất hữu cơ bị phân hủy trong quá trình xử lý nước thải. Nhu cầu oxy sinh học [BOD]. ( Biological oxygen Demand) Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan có trong nước bằng vi sinh vật ( chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí. Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi khuẩn sử dụng ôxy hòa tan. Phản ứng xảy ra như sau: Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O - Quá trình này phụ thuộc vào thời gian ( dài hơn 20 ngày) và vào bản chất của chất hữu cơ, phụ tthuộc vào chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ, nguồn nước, cũng như một số chất độc hại trong nước. - Thường 70% nhu cầu oxy được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% oxy được sử dụng trong 5 ngày tiếp theo, 99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21 Thông thường BOD5 /COD = 0,5 – 0,7 Ý nghĩa Tính được gần đúng lượng oxy cần thiết oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải Làm cơ số để tính toán kích thước các bể xử lý nước. Xác định hiệu suất xử lý của một quy trình. Đánh giá được chất lượng nước sau xử lý được phép thải vào các nguồn nước. Là một chỉ tiêu để xác định mức độ ô nhiễm nước thải ( nước thải công nghiệp) giá trị BOD càng lớn thì mức độ ô nhiễm càng cao. Trong nước thải có nhiều chất hữu cơ hòa tan cho vi sinh vật sử dụng phân hủy Hợp chất nitơ (N) Khãa LuËn Tèt NghiÖp 20 ThÞ Thanh V©n K9K1 Ph¹m