BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
oOo
NGUYỄN QUỐC HẢO
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI CÔNG TY CỔ PHẦN BIA VÀ
NƯỚC GIẢI KHÁT PHÚ YÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NHA TRANG – 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
oOo
Tuy đã cố gắng hoàn thiện nhƣng đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót không mong
muốn. Kính mong quý thầy cô và các bạn thông cảm và góp ý thêm. ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG v
DANH MỤC HÌNH, BIỂU ĐỒ vi
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1Tổng quan về ngành bia 2
1.2 Tổng quan về Công ty Cổ Phần biavà nƣớc giải khát Phú Yên 6
1.2.1 Giới thiệu sơ lƣợc về Công ty 6
1.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất của Công ty 6
1.2.2.1 Nguyên liệu trong sản xuất bia 6
1.2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia của Công ty 9
1.2.3 Chất thải trong sản xuất bia và biện pháp xử lý 12
1.2.3.1 Chất thải rắn 13
1.2.3.2 Khí thải 14
1.2.3.3 Nƣớc thải 15
17
17
17
1.3.1.2 Bể lắng cát 18
18
3.2.3 Bể điều hòa 39
3.2.4 Bể lắng 1 43
3.2.5 Bể UASB 48
3.2.6 Bể Aeroten 59
3.2.7 Bể lắng 2 68
iv
3.2.8 Bể khử trùng 72
3.2.9 Bể nén bùn trọng lực 73
3.2.10 Máy ép bùn băng tải 78
3.2.11 Bể chứa bùn 79
3.3 Tính toán các thiết bị phụ trợ 80
3.3.1 Máy bơm nƣớc thải từ bể điều hòa sang bể lắng 1 80
3.3.2 Máy bơm nƣớc thải dƣ từ bể nén bùn về bể Aeroten 85
3.3.3 Máy bơm bùn tuần hoàn từ bể lắng 2 về bể Aeroten 89
3.3.4 Máy bơm bùn từ bể chứa bùn đến bể nén bùn 94
3.3.5 Máy nén khí cho bể Aeroten 98
3.3.6 Máy nén khí cho bể điều hòa 100
3.4. DỰ TOÁN KINH PHÍ CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ 101
3.4.1 Chi phí vận hành 101
3.4.1.1 Chi phí điện năng 101
3.4.1.2 Chí phí nhân công 102
3.4.1.3 Chi phí hóa chất 102
3.4.2 Chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị 104
106
TÀI LIỆU THAM KHẢO 108
PHỤ LỤC v
* Hình:
Hình 1.1. Mức tiêu thụ bia của 1 số nƣớc trong khu vực Đông Nam Á. 4
. 5
Hình 1.3. Sơ đồ quy trình sản xuất của Công ty Cổ Phần bia và nƣớc giải
khát Phú Yên. 10
. oten 22
Hình 3.1. 29
Hình 3.2. 30
Hình 3.3. 31
* Biểu đồ:
4
H quả 80 vii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD : Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu ôxy sinh hóa,
mg/L.
BTNMT : Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng
COD : Chemical Oxygen Demand Nhu cầu ôxy hóa học, mg/L.
DO : Dissolved Oxygen Ôxy hòa tan, mg/L.
h : Giờ.
F/M : Food / Micro organism -Tỷ số giữa lƣợng thức ăn và lƣợng
vi sinh vật trong môi trƣờng.
MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn
lỏng, mg/L.
MLVSS : Mixed Liquor Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng
bay hơi trong bùn lỏng, mg/L.
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam.
nƣớc thải đạt tiêu chuẩn với dây chuyền công nghệ hiện đại, còn lại đại đa số là
công nghệ sản xuất lạc hậu nên tạo ra nhiều chất thải với lƣu lƣợng nƣớc thải ra rất
lớn trong khi công nghệ xử lý lại chƣa đạt hiệu quả.
bia là một doanh nghiệp khá
thành công trong giai đoạn hiện nay. Công ty đã không ngừng đổi mới công nghệ,
nâng cao chất lƣợng sản phẩm. Bên cạ bảo vệ môi trƣờng đã và đang
đƣợc Công ty quan tâm. Để giảm đƣợc phần nào tác động của nƣớc thải tới môi
trƣờng cũng nhƣ tiết kiệm chi phí xử lý Công ty bắt đầu xây dựng hệ thống xử lý
nƣớc thải.
Đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải cho Công ty Cổ Phần
bia và nƣớc giải khát Phú Yên” với công suất 960 m
3
/ngày nhằm mục đích góp
phần vào chƣơng trình bảo vệ môi trƣờ Công ty đang đề ra.
Nội dung thực hiện :
1. Tìm hiểu về công nghệ sản xuất bia.
2.Đ ựa chọn công nghệ xử lý nƣớc thải cho Công ty.
3. Thuyết minh sơ đồ công nghệ lý nƣớc thải.
4. Tính toán, thiết kế .
2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về ngành bia
Bia là loại đồ uống rất đƣợc ƣa chuộng trong đời sống hằng ngày. Tổng sản
lƣợng bia trên toàn thế giới năm 2011 ƣớc đạt 192,71 tỷ lít. Theo các nhà nghiên
cứu thì nhu cầu tiêu thụ bia trên toàn thế giới có chiều hƣớng càng tăng cùng với sự
phát triển dân số cũng nhƣ với sự tăng trƣởng về kinh tế. Châu Á với sản lƣợng ƣớt
tính là hơn 66 tỷ lít vào năm 2011 là khu vực dẫn đầu thế giớ về sản lƣợng bia. Điển
hình là Trung Quốc, đây là quốc gia có sản lƣợng bia lớn nhất trên thế giới ƣớc đạt
Châu Phi
11.530.600
7,5
6
Trung Đông
1.448.100
11
0,8
Châu Đại Dƣơng
2.172.700
0,3
1,1 3
Bảng 1.2. Các nƣớc dẫn đầu về sản lƣợng bia trên thế giới năm 2011. 9
Năm 2011
Quốc gia
Năm 2001
Mức tăng
trƣởng của
năm 2011
so với năm
2001 (%)
Xếp hạng
Sản lƣợng
(triệu lít)
Xếp hạng
Sản lƣợng
(triệu lít)
6
8.150
Mexico
7
6.231
30,8
7
5.630
Nhật
5
7.185
- 21,7
8
4.569
Anh
8
5.680
- 19,6
9
3.785
Balan
12
2.414
56,8
10
3.360
Tây Ban Nha
9
2.771
21,3
4
Hình 1.1. Mức tiêu thụ bia của 1 số nƣớc trong khu vực Đông Nam Á. [9]
:
năm 2010. [9]
Bia đƣợc sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm. Nhà máy bia lâu đời
và nổi tiếng là nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội.
Vào năm 1875 nhà máy bia đầu tiên ở Việt Nam đƣợc xây dựng tại Chợ Lớn
đã đánh dấu một bƣớc phát triển cho ngành công nghiệp sản xuất bia sau này. Nhà
máy bia này do một ngƣời Pháp có tên là Victor Laruen làm chủ và sau đó phát
triển mạnh mẽ thành công ty bia Sài Gòn hiện nay. Sản lƣợng ban đầu của nhà máy
5
chỉ là 20 đến 25 triệu lít/ năm. Sau đó tăng dần lên 30 đến 40 triệu lít/
- –
(Vietnam Brewery Limited)
Habeco.[11]
. . [11]
Nhà Nƣớc hơn 3.435 tỷ đồng. Đối với Sabeco sản lƣợng sản xuất và tiêu thụ đạt
1,263 tỷ lít trong năm 2012, tăng 8% so với cùng kỳ năm 2011, nộp ngân sách Nhà
Nƣớc 9011 tỷ đồng. Tính từ năm 2001 đến năm 2012 lợi nhuận ngành bia đã tăng
lên gấp 4 lần với tốc độ tăng trung bình là 32,12%/năm.[11]
6
1.2 Tổng quan về Công ty Cổ Phần biavà nƣớc giải khát Phú Yên
1.2.1 Giới thiệu sơ lƣợc về Công ty
Công ty bia và nƣớc giải khát Phú Yên nằm tại lô A12
enzyme của Malt và giảm bớt chi phí sản xuất. Tỷ lệ sử dụng tùy thuộc vào loại và
chất lƣợng của nguyên liệu khoảng 30% ÷ 40% gạo và 60% ÷ 70% Malt. Gạo với
76% độ hòa tan và 12% độ ẩm là nguyên liệu có sẵn trong nƣớc, giá thành rẻ.
Thành phần hóa học chủ yếu là tinh bột chiếm 75% và protein 8%.
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của malt và gạo. [3]
STT
Thành phần
Malt (%)
Gạo (%)
1
Hàm lƣợng ẩm
4 ÷ 5
12
2
Độ hòa tan
76
76
3
Tinh bột
58
75
4
Đƣờng khử
4
-
5
Saccaroza
5
-
6
1
Nƣớc
11 ÷ 23
5
Protein
15 ÷ 21
2
Chất đắng
15 ÷ 21
6
0,3 ÷ 1
3
Polyphenol
2,5 ÷ 6
7
Xenluloza
12 ÷ 14
4
Khoáng
5 ÷ 8
8
26 ÷ 28 8
Nấm men: Hai chủng nấm men thƣờng đựơc dùng trong sản xuất bia là
Saccharomyces ellipsoids và Saccharomyces carlsbergensis.Chúng là những
chủng nấm men lên men ở nhiệt độ thấp, lắng ở đáy thiết bị nên làm trong bia rất
Nitrat
35
3
Magiê
125
9
Asen
0,05
4
Chì
0,1
10
Selen
0,05
5
Đồng
3
11
Flo
1
6
Kẽm
5
-
-
-
Các phụ liệu trong sản xuất bia: Ngoài các nguyên liệu chính nhƣ trên thì
trong công nghệ sản xuất bia còn sử dụng một số phụ liệu khác nhằm tạo ra sản
phẩm bia chất lƣợng cao nhƣ: Caramel: bổ sung màu cho bia; Muối hạt: CaSO
Hình 1.3. Sơ đồ quy trình sản xuất của Công ty Cổ Phần bia và nƣớc giải khát
Phú Yên.
Axit
lactic,
CaCl
2
H
2
SO
4 than
Malt 11
Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu
tan đạt 8 mg/lít giữ trong 2 giờ để nấm men phát triển đến hàm lƣợng nấm men đạt
100 ÷ 120 triệu tế bào/ lít, tiếp chuyển sang tank lên men. Tại đây xảy ra 2 quá trình
lên men chính và phụ trong cùng một thiết bị nhƣng ở nhiệt độ khác nhau.
▪ Giai đoạn lên men chính
Trong giai đoạn này nhiệt độ trong các tank lên men sẽ đƣợc giữ ở mức
16
o
C, áp suất sẽ đƣợc điều chỉnh ổn định. Thời gian lên men sẽ thực hiện trong 5÷ 8
ngày. Trong giai đoạn này, dịch đƣờng sẽ đƣợc chuyển hóa thành rƣợu etylic
C
2
H
5
OH và CO
2
. Giai đoạn lên men chính với sự tiêu hao cơ chất diễn ra mạnh mẽ,
12
một lƣợng đƣờng khá lớn chuyển hóa thành cồn và CO
2
, sản phẩm của quá trình
này là bia non, đục.
▪ Giai đoạn lên men phụ
Giai đoạn lên men phụ này đƣợc thực hiện ở nhiệt độ 1
o
C, mục đích của giai
đoạn này là lắng trong bia non, bão hòa CO
2
, tạo hƣơng đặc trƣng cho bia. Quá
trình lên men thu đƣợc 2 thành phần chính là C
đƣờng ống tới tank chứa. Đối với bia chai thì bia thành phẩm sẽ đƣợc chiết vào các
chai đã đƣợc rửa sạch, sau đó chai bia theo băng chuyền đến máy đóng nắp và máy
thanh trùng để tiệt trùng, cuối cùng dán nhãn mác đƣa chai bia vào keg.
1.2.3 Chất thải trong sản xuất bia và biện pháp xử lý
Các nguồn thải chính trong quá trình sản xuất bia, xem bảng 1.6
13
Bảng 1.6. Các nguồn thải chính trong quá trình sản xuất bia.
STT
Nguồn phát thải
Chất gây ô nhiễm
Nguồn chịu tác
động
1
Nghiền nguyên liệu
Bụi nguyên liệu
Không khí
2
Nấu, đƣờng hóa, rửa nồi
nấu
SO
2
, NO
2
,CO, bụi, nhiệt,
nƣớc thải chứa chất hữu cơ
Không khí, nƣớc
3
Lắng, lọc, rửa thiết bị
Bã malt, bã hoa, nƣớc thải
Bia rơi vãi
Nƣớc
9
Vệ sinh nhà xƣởng
Nƣớc thải chứa chất hữu cơ,
cát, sỏi, dầu mỡ
Nƣớc
10
Chất thải sinh hoạt
Nƣớc thải, rác thải
Nƣớc, không khí, đất
1.2.3.1 Chất thải rắn
Theo kết quả điều tra khảo sát thực tế, thì cứ 100kg nguyên liệu ngũ cốc sử
dụng để nấu bia sẽ tạo thành khoảng 125 kg bã tƣơi với hàm lƣợng chất khô là 25%
(tƣơng ứng 31,25 kg). Thành phần hóa học của chất khô nhƣ sau: chất đạm 28%,
tinh bột 40%, chất xơ 17%, chất béo 8,5% và tro 5,5%. Nhƣ vậy từ tổng khối lƣợng
nguyên liệu ngũ cốc sử dụng là 2253 tấn/ năm, có thể xác định lƣợng chất thải rắn
bã bia và chất khô nhƣ sau: Bã bia 2816 tấn/ năm; chất khô 704 tấn/năm. [1]
Bã men bia có giá trị dinh dƣỡng cao, làm thức ăn bổ sung cho gia súc rất
hiệu quả, hiện nay Công ty đang bán bã men cho ngƣời chăn nuôi gia súc. Bã hoa
houblon và cặn protein đƣợc xả ra cống làm tăng tải lƣợng ô nhiễm của nƣớc thải.
Rác thải sinh hoạt: Với tổng số lƣợng cán bộ công nhân viên chức 165 ngƣời
và hệ số phát thải trung bình là 0,4 kg/ngƣời.ngày, khối lƣợng chất thải rắn sinh
14
hoạt tại nhà máy sẽ là khoảng 66 kg/ ngày, tƣơng ứng khoảng 24090 kg/năm. Công
ty đã phân loại và ký hợp đồng thu gom xử lý với công ty môi trƣờng đô thị của
thành phố. [1]
Các chất thải rắn khác nhƣ chai lọ vỡ, bao bì phế liệu, nắp chai phế phẩm
)
SO
2
(mg/m
3
)
NO
2
(mg/m
3
)
CO(mg/m
3
)
1
Dây chuyền sản xuất
333,67 104,27
2
Phƣơng tiện vận
chuyển
3,84
20,29
9,32
22,07
3
Lò hơi
184,33
1.2.3.3 Nƣớc thải
Sản xuất bia là một ngành sản xuất sử dụng nhiều nƣớc, định mức trung bình
của Công ty là 11m
3
nƣớc/1000 lit bia. Nƣớc thải gồm 3 loại chính: nƣớc mƣa,
nƣớc sinh hoạt và nƣớc từ các công đoạn sản xuất. 1
Nƣớc thải sinh hoạt: Nƣớc thải sinh hoạt phát sinh trong quá trình sản xuất
và nghỉ ngơi của cán bộ công nhân viên chức trên khu vực nội và ngoại vi của nhà
máy sau khi đƣợc xử lý sơ bộ bằng hầm tự hoại thì đƣợc thu gom, tập trung vào
cống thu và dẫn sang khu xử lý nƣớc thải tập trung của khu công nghiệp.
Nƣớc mƣa chảy tràn: Nƣớc mƣa chảy tràn có cuốn theo đất cát, rác và các
tạp chất rơi vãi trên mặt đất xuống nguồn nƣớc.So với nƣớc thải sản xuất thì nƣớc
mƣa khá sạch và hàm lƣợng các chất ô nhiễm thấp hơn (nồng độ các chất ô nhiễm
trong nƣớc mƣa chảy tràn TSS khoảng 10 ÷ 20 mg/L; COD khoảng 10 ÷ 20 mg/L;
N khoảng 0,5 ÷ 1,5 mg/L; P khoảng 0,004 ÷ 0,03 mg/L. Vì vậy nƣớc mƣa chảy
tràn đƣợc tách đất cát bằng hệ thống hố ga và hệ thống song chắn rác để giữ lại các
cặn rác có kích thƣớc lớn, sau đó thải thẳng vào nguồn tiếp nhận.
Nƣớc thải từ các công đoạn sản xuất bia gồm có: nƣớc lẫn bã malt và bọt sau
khi lấy dịch đƣờng, nƣớc tráng rửa thiết bị, máy móc, nƣớc rửa keg, xả cặn và men,
Copyright: Tài liệu đại học ©