Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
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 Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
1
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
Mục lục
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
2
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
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,
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 Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
4
Trêng §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.
+ 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 Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
6
Trêng §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 NH
3
, glycol sử dụng tron máy nén.
Để sản xuất bia các nhiên liệu và năng lượng
Bột malt
Đường hóa
Nghiền
Nước nấu
Hồ hóa nấu
Lọc đường
enzym
Bã malt
Rửa bã
Nước rửa
Tách bã hoa
Nấu dịch đường
Nước nấu
Bã hoa
Làm nguội dịch
Xử lý dịch
Men sữa
Chất đục
Men giống
Lên men chính
Bã malt
t/ă chăn nuôi
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
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 65
0
C, giữ nhiệt độ này trong 60phút.
Sau đó nâng nhiệt độ lên 76
H
12
O
6
2 C
2
H
5
OH + 2CO
2
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 4
0
C, và thu hồi nấm men.
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
9
Trêng §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 : 4
0
C
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.
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
10
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
Khí CO
2
sinh ra trong quá trình lên men được thu hồi đưa vào máy
nén để tái sử dụng làm bão hòa CO
2
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: SO
x
, CO
x
, NO
x
, và CO
2
, 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 NH
3
, 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
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 H
2
O, 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.
Các nguồn nước thải của sản xuất bia và đặc trưng[6]
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
12
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
Nguồn phát sinh Thành phần nước
thải
Đặc trưng
Nấu, đường hóa Bã hạt, đường BOD, SS
BOD
5
= 1100 đến 1500mg/l;
COD= 1800 đến 3000 mg/l
Tổng nitơ: 30 đến 100 mg/l
Tổng photpho: 10 đến 30mg/l
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 3m
3
cho 1000 lit bia sản
phẩm. Trung bình lượng nước thải ở nhiều nhà máy bia lớn 10 – 20 lần
lượng bia sản phẩm.
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
13
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
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 Đơn vị Nhà máy I Nhà
máy II
Nhà
máy
Từ…
đến
Trungb
ình
pH - 5.7 -
11.7
- -
5
/10
00 lít bia
- 3.5
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.
Cân bằng nước.
Định mức nước cấp đối với nhà máy bia 8m
3
/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
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
14
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
- 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 m
3
V2 = 10% x 8 = 0,8 m
3
V3 = 15% x 8 = 1,2 m
3
V4 = 35% x 8 = 2,5 m
= 0,5 x 0,8 = 0,4 m
3
Ta có tổng lượng nước cấp V
cấp
= V
sp
+ V
th
+ V
tt
+ V
thải
V
thải
= V
cấp
- V
sp
- V
th
- V
tt
= 8 – 0,8 – 1 ,2 – 0,4 = 5,6 m
3
Như vậy định mức nước thải là 5,6 m
3
/1000 lít bia
Định mức nước thải
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
15
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 BOD
5
và COD nằm
trong khoảng từ 0,05 – 0,7, thích hợp với phương pháp xử lý sinh học.
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
16
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
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 CO
2
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.
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 (NH
3
), tanh là các amin R
3
N,
R
2
NH - ,phophin(PH
3
), mùi trương thối là khí H
3
S. 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
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).
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
18
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
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
103
0
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
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.
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
19
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
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 + O
2
CO
2
+ H
2
O
- 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 BOD
5
/COD = 0,5 – 0,7
Xác định hàm lượng N
2
trong nước cũng để đánh giá mức độ thừa
thiếu N
2
để cung cấp sự phát triển vi sinh vật.
Các hợp chất photphat.
Khi nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác và các hợp chất hữu cơ quá
trình phân hủy giải phóng ion PO
4
2-
. Sản phẩm của quá trình có thể tồn tại
ở dạng H
2
PO
4
-
, HPO
4
2-
, PO
4
3-
, Na
3
(PO
4
) ….và photphat hữu cơ, đây là
nguồn cung cấp dinh dưỡng photpho cho thực vật sống dưới nước phát
triển ( tảo, rêu…)làm thúc đẩy hiện tượng phì dưỡng, ô nhiễm nước.
ý nghĩa
Nếu ta xác định được độ pH trong các quy trình lý hóa ( như trong
quy trình xử lý băng phương pháp hóa học) thì sẽ đạt hiệu quả tối ưu và
có thể giảm được chi phí xử lý.
c. Các chỉ tiêu về vi sinh.
Trong nước thải luôn có sẵn một lượng vi sinh vật được nhiễm từ
các nguồn khác nhau( trong nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi, rửa
chuồng trại…). Để đán giá mức độ nhiễm bẩn bởi vi khuẩn, người ta
đánh giá qua một loại vi khuẩn đường ruột hình đũa điển hình có tên là
E.coli, E.coli phát triển nhanh ở môi trường Glucoza 0,5%, Clorua amoni
0,1%, Glucoza dùng làm nguồn năng lượng và cung cấp nguồn cacbon,
clorua amoni dùng làm nguồn nito, khi có mặt nó trong môi trường sẽ có
mặt các vi khuẩn gây bệnh khác. Bình thường khi bị dung giải, mỗi E.coli
giải phóng 150 virus. Trong 1ml nước thải chứa tới 1000.000 con vi trùng
E.coli. Ngoài vi khuẩn ra, trong nước thải còn có các loại nấm men, nấm
mốc, rong tảo và một số loại thủy sinh khác… chúng làm cho nước thải
nhiễm vi sinh vật.
1.4.3. Các phương pháp sử lý nước thải
Có nhiều phương pháp xử lý nước thải trong đó có 4phương pháp
chính là[2]: phương pháp cơ học, hóa lý, hóahọc và sinh học. Việc áp
dụng phương pháp nào cho phù hợp tuỳ thuộc vào đặc tính của dòng thải
tính chất nước thải và mức độ cần làm sạch.
Phương pháp cơ học: Để loại các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải
thường sử dụng các quá trình thủy cơ như lọc qua song chắn, lưới lọc, ly
tâm, lắng và lọc.
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
22
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
Phương pháp hóa lý: Là các quá trình đông, keo tụ, tuyển nổi hấp
, ion sunfat…
Điều kiện của nước thải có thể xử lý sinh học
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
23
Trêng §¹i Häc N«ng L©m B¾c Giang Khoa C«ng NghÖ
Sinh Häc
Để cho quá trình chuyển hóa vi sinh vật xảy ra được thì vi sinh vật
phải tồn tại được trong môi trường xử lý
Muốn vậy phải thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Nước thải không có chất độc với vi sinh vật như các kim loại
nặng, dẫn suất phenol và cyanua, các chất thuộc loại thuốc trừ sâu và diệt
cỏ hoặc nước thải không có hàm lượng axôặchcj kiềm quá cao, không
được chứa dầu mỡ
+ Trong nước thải hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân hủy so với
các chất hữu cơ chung phải đủ lớn, điều này thể hiện qua tỷ lệ giá trị hàm
lượng BOD/COD …
Đối với nhà máy bia HaDo do tính chất nước thải nhà máy có tỷ lệ
BOD/COD cao, các chất hữu cơ chủ yếu ở dạng hòa tan nên phương pháp
thích hợp nhất là xử lý theo phương pháp sinh học.
Quá trình phân hủy các chất hữu cơ của các vi sinh vật chính là quá
trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ trong môi trường nước
Theo quan điểm hiện đai nhất cơ chế của quá trình oxy hóa sinh
hóa làm sạch nước thải bao gồm 3 giai đọan diễn ra với tốc độ khác nhau
nhưng có quan hệ chặt chẽ với nhau
Giai đoạn 1: Khuyếch tán chất hữu cơ từ nước thải tới bề mặt các
tế bào vi sinh vật. Tốc độ của giai đoạn này do quy luật khuyếch tán và
trạng thái thủy động của môi trường quyết định
Giai đoạn 2: Di chuyển các chất hữu cơđó từ bề mặt ngoài môi
trường qua màng bán thấm của tế bào do sự chênh lệch nồng độ các chất
bên trong và bên ngoài của tế bào
2
,
H
2
, NH
3
, H
2
S
Trong giai đoạn này COD, BOD giảm không đáng kể, tuy nhiên độ
pH của môi trường có thể giảm mạnh.
Giai đoạn 3: Giai đoạn sinh khí metan.
Dưới tác dụng của các vi sinh vật lên men metan, các axit hữu cơ
bị phân hóa tạo thành CH
4
, sự tạo thành CH
4
có thể theo 2 phương thức
+ Do decorboxyl hóa axit
Khãa LuËn Tèt NghiÖp Ph¹m ThÞ Thanh V©n K9K1
25
Vi sinh vật
Copyright: Tài liệu đại học ©