TIEU LUAN MON TAI CHE - QUY TRINH SAN XUAT CON RUOU

1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG


BÀI TIỂU LUẬN
QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỒN, RƯỢU
LỚP: 11CDMT
GVHD: TRẦN ĐỨC THẢO
DANH SÁCH NHÓM 2 MSSV
1. Trần Thị Ngọc Ánh 3009110398
2. Trần Thị Trúc Linh 3009110496
3. Nguyễn Văn Hữu Quả 3009110343
4. Lê Thị Thanh Xuân 3009110379


TP.HCM, ngày 23 tháng 10 năm 2013


2


BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ NHÓM 2
STT
TÊN
MSSV
NHIỆM VỤ
1

Trần Thị Ngọc Ánh
3009110398
3.
2
Trần Thị Trúc Linh
3009110496
1.
3
Nguyễn Văn Hữu Quả
3009110343
1.
4
Lê Thị Thanh Xuân
3009110379
2.













3

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất ngành cồn, rượu 16


















4


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống hoạt động ngành sản xuất cồn rượu 8
Hình 1.2: Sơ đồ khối hoạt động sản xuất cồn, rượu 9
Hình 1.3: Nồi nấu cồn, rượu 11
Hình 1.4: Hệ thống lên men cồn, rượu 12
Hình 1.5: Thiết bị chưng cất cồn, rượu 12

Hình 1.6: Hỗn hợp xăng 13
Hình 1.7: Đồ uống có cồn 14
Hình 1.8: Thuốc sát trùng 14
Hình 1.9: Thuốc ngủ 15
Hình 2.1: Nước thải sau chưng cất cồn tại nhà máy rượu Bình Tây 17
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống xử lý nước thải ngành sản xuất cồn, rượu 22
Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải ngành sản xuất cồn, rượu 23







5


MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 6
1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT CỒN, RƯỢU 7
1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn, rượu tại Việt Nam: 7
1.2. Quy trình công nghệ sản xuất cồn, rượu: 8
1.3. Ứng dụng cồn, rượu trong đời sống: 13
2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN, RƯỢU 15
2.1. Các chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất cồn, rượu và các vấn đề môi trường liên quan:
15
2.2. Các chất ô nhiễm trong nước thải chứa cồn và ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận: 16
2.3. Quy trình xử lý nước thải sản xuất cồn, rượu: 18
3. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN, RƯỢU VỚI

CÔNG SUẤT 20 TRIỆU LÍT/NĂM 21
3.1. Tính chất và các nguồn thải từ quá trình sản xuất cồn, rượu: 21
3.2. Sơ đồ khối hệ thống xử lý nước thải ngành sản xuất cồn, rượu: 22
3.3. Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sản xuất cồn, rượu: 23
3.4. Tính toán hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất cồn, rượu công suất 20 triệu lít/năm: 24
KẾT LUẬN 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO 29







6



LỜI MỞ ĐẦU
Trong tiến trình hội nhập và phát triển ngành công nghiệp Việt Nam đang tạo ra
những bước ngoặt mới làm thay đổi bộ mặt kinh tế. Những năm gần đây, ngành
công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghệ chế biến cồn, rượu nói
riêng có những bước phát triển rất nhanh đem lại giá trị to lớn về mặt kinh tế cho
đất nước. Cồn, rượu là một sản phẩm có giá trị trong sinh hoạt và được làm nguyên
liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác như: dược phẩm, hóa chất, chế biến gỗ,
trong quốc phòng, y tế, Tuy nhiên, bên cạnh các lợi ích to lớn về kinh tế, các cơ
sở sản xuất cồn, rượu cũng đem lại nhiều hệ quả xấu đối với môi trường sinh thái
và chất lượng cuộc sống của cộng đồng. Mặt khác, cồn, rượu còn là một dây
chuyền thực phẩm do đó đòi hỏi chất lượng vệ sinh môi trường. Trong những năm
gần đây một số cơ sở sản xuất cồn, rượu đã chú ý tới việc xử lý nguồn thải của

mình. Vì vậy,trong khuôn khổ bài tiểu luận, nhóm 2 với đề tài “Quy trình sản xuất
cồn rượu” sẽ đề cập tới một số vấn đề liên quan về quy trình sản xuất và xử lý chất
thải ngành chế biến cồn, rượu.




7


1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT CỒN, RƯỢU
1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn, rượu tại Việt Nam:
Cồn có hàm lượng ethanol cao (>70%) được lên men công nghiệp, được chia
làm nhiều loại:
 Cồn thực phẩm: đã loại độc tố aldehyde, methanol, furfurol,… Sản phẩm
thương mại thường có độ cồn 96%, 98% và 99.5% (cồn tuyệt đối).
 Cồn công nghiệp: chưa loại độc tố. Sản phẩm thương mại thường có độ cồn
90%, 96%, 98%
Rượu có hàm lượng ethanol thấp hơn cồn (<60%) có lẫn nhiều nước và các
thành phần phụ và được lên men truyền thống.
Nhìn chung, xét về mặt chuyên môn khó có thể phân biệt cồn và rượu là những
loại khác nhau vì tất cả chúng đều là ethanol.
Hiện nay ở nước ta có một số doanh nghiệp có công suất sản xuất cồn, rượu lớn
nhất nước, ví dụ như: công ty Rượu Hà Nội có công suất thiết kế 10 triệu lít/năm,
nhà máy rượu Bình Tây có công suất thiết kế 20 triệu lít/năm…song thực tế hiện
nay chỉ còn hai nhà máy sản xuất cồn từ tinh bột đạt tiêu chuẩn thực phẩm là nhà
máy rượu Hà Nội và nhà máy rượu Đồng Xuân, sản lượng cồn từ tinh bột từ các
cơ sở này hiện khoảng 6 – 8 triệu lít/năm. Trong đó nhà máy rượu Hà Nội khoảng
5 triệu lít/năm, nhà máy rượu Bình Tây khoảng 4 triệu lít/năm, nhà máy rượu Đồng
Xuân 2.5 triệu lít/năm. Bên cạnh những nhà máy lớn, một số nhà máy công suất

nhỏ cũng được xây dựng ở nhiều tỉnh thành nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong
cả nước.
Sản xuất cồn, rượu từ tinh bột theo hướng công nghiệp cũng là hướng đi mới
trong ngành công nghiệp rượu cồn. Nói chung cồn, rượu ở nước ta có chất lượng

8


thấp, hầu hết chưa đạt QCVN 71. Hiện tại chỉ có một số cơ sở cồn, rượu đạt loại 1
QCVN 71, ngoài ra các cơ sở sản xuất khác chỉ sản xuất được cồn loại 2 hoặc thấp
hơn. Ở nước ta ngoài tinh bột là nguyên liệu chủ yếu, cồn còn được sản xuất từ rỉ
đường Rỉ đường là một sản phẩm phụ khi sản xuất đường, thường chiếm 3.2 –
3.8% lượng đường thành phẩm. Cả nước hiện nay có trên 40 nhà máy sản xuất
đường, sản lượng khoảng 1 triệu tấn/năm, mỗi năm thu được 320.000 – 380.000
tấn rỉ đường.
1.2. Quy trình công nghệ sản xuất cồn, rượu:
1.2.1. Sơ đồ công nghệ

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống hoạt động ngành sản xuất cồn rượu



9

Hình 1. 2: Sơ đồ khối hoạt động sản xuất cồn, rượu

Nguyên liệu
Nồi nấu
Lên men
Giấm chín
Thiết bị ngưng tụ 2
Thùng chứa 3
Tháp tinh chế 4
Thiết bị ngưng tụ 5
Thiết bị ngưng tụ 6
Thiết bị làm lạnh 7
Nước tinh khiết
Rửa sạch
Nghiền nhỏ
Cồn sản phẩm
Nước thải chứa
bụi bẩn

Nước thải chứa CHC,
chất rắn lơ lửng
CO
2

Đun hơi nước
Đun hơi nước
Cồn đầu
Bã rượu

10


Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nguyên liệu (thường sử dụng tinh bột như: sắn, khoai mì, gạo) sau khi được
nghiền nhỏ, sàng lọc được chuyển vào nồi nấu. Tại đây nước tinh khiết được
chuyển vào nồi nấu, nhiệt độ tăng dần tới khi nguyên liệu được nấu thành dung
dịch lỏng gọi là “cơm”. Sau đó nhiệt độ hạ dần để thực hiện quá trình đường hóa.
Trong vài giờ dịch đường hóa được chuyển sang hệ thống lên men. Hệ thống lên
men hoạt động liên tục ngày đêm. Ở đây dịch đường hóa được lên men hoàn toàn
gọi là “giấm chín”. Giấm chín được bơm vào thùng chứa 1 (hệ thống này làm việc
kiểu chưng gián đoạn, luyện liên tục). Vì ở phần này làm việc gián đoạn nên phải
bố trí hai thùng làm việc song song nhưng làm việc so le để ổn định phần nào nồng
độ cồn thô trước khi vào tháp tinh chế. Ở đây thùng chưng cất được đun trực tiếp
bằng hơi nước có áp suất 0.8 đến 1 kg/cm
2
. Hơi rượu bay lên được ngưng tụ ở 2 rồi
vào thùng chứa 3, tiếp đó liên tục đi vào tháp tinh chế 4. Ở 4 cũng được đun bằng
hơi nước trực tiếp. Cồn thô đi vào tháp tinh chế ở đĩa tiếp liệu rồi chảy xuống đáy
nồng độ cồn giảm dần đến đây tháp còn khoảng 0.015 – 0.03 % rồi đi ra ngoài.

Nhiệt độ đáy tháp phải ở 103 đến 105
o
C. Hơi rượu bay lên được tăng dần nồng độ
phần lớn được ngưng tụ ở 5 rồi hồi lưu trở lại tháp. Một phần nhỏ chưa ngưng tụ
còn chứa nhiều tạp chất đều được tiếp tục được đưa sang ngưng tụ tiếp ở 6 và lấy
ra ở cồn đầu. Cồn đầu chỉ dùng để đột, sát trùng, làm dung môi để pha vecni hoặc
đem cất lại.
Cồn sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng cách đĩa hồi lưu (từ trên xuống) khoảng 3 đến
6 đĩa, được làm lạnh ở 7, rồi vào thùng chứa và vào kho. Cồn lấy ra ở đây tuy có
nồng độ thấp hơn (0.3% đến 0.5% V) so với hơi ở đỉnh nhưng chứa ít este và
aldehyl.

11


Chất lượng cồn, rượu thu được tùy thuộc vào chiều cao tháp và cách vận hành.
Về nguyên tắc có thể đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN -71.
Các công đoạn sản xuất cồn, rượu.
Nghiền nguyên liệu: gồm có 2 công đoạn là nghiền bột và hòa bột.
 Nghiền nguyên liệu: là quá trình nhằm phá vỡ cấu trúc màng tế bào
thực vật, tạo điều kiện giải phóng các hạt tinh bột khỏi các mô. Hiện
nay ở nước ta thường dùng các loại máy nghiền búa, khi nấu ở áp suất
thường thì nghiền càng mịn càng tốt. Do nấu ở nhiệt độ và áp suất
thường nên đòi hỏi bột phải được nghiền mịn, nếu bột không mịn sẽ
ảnh hưởng tới quá trình sản xuất làm giảm hiệu suất thu hồi hàm
lượng tinh bột sót cao.
 Hòa bột: nhằm mục đích hòa tan bột trong nước giúp cho quá trình
nấu được nhanh, không bị vón cục.

Hình 1.3: Nồi nấu cồn, rượu

Lên men: là quá trình chuyển hóa đường thành rượu và khí CO
2
cùng nhiều sản
phẩm trung gian khác. Muốn cho quá trình lên men tốt hiệu quả cao phải dùng
chủng men tốt, năng lực lên men cao.

12



Hình 1.4: Hệ thống lên men cồn, rượu

Hình 1.5: Thiết bị chưng cất cồn, rượu
Chưng cất và tinh chế cồn: chưng cất là quá trình tách riêng các cấu tử dựa vào
độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Quá trình chưng cất được thực
hiện bởi hệ thống các tháp, số lượng các tháp tùy theo công nghệ mà có thể thay
đổi khác nhau. Nhưng thông thường bao gồm 3 tháp là: tháp chưng thô, tháp
aldehyt và tháp tinh chế. Dấm chín được gia nhiệt lên tới 50
o
C trước khi đi vào

13


tháp chưng khô. Sản phẩm đỉnh của tháp chưng khô là cồn thô và các chất dễ bay
hơi sẽ được tách ra nhờ thiết bị ngưng tụ. Phần ngưng tụ được chuyển vào tháp
aldehyl sau đó chuyển sang tháp tinh chế để tinh chế để thu hồi cồn sạch tinh khiết
(95% - 96.5%).
1.3. Ứng dụng cồn, rượu trong đời sống:
Nhiên liệu hoặc phụ gia xăng dầu

 Cồn có thể sử dụng như nhiên liệu (thông thường trộn lẫn với xăng) dùng
trong các quy trình công nghệ khác.
 Hỗn hợp xăng (90%) và ethanol (10%), hoặc xăng dầu (97%) và methanol
hoặc rượu.
 Cồn được sử dụng trong các sản phẩm chống đông lạnh vì điểm đóng băng
thấp của nó.

Hình 1.6: Hỗn hợp xăng

14



Hình 1.7: Đồ uống có cồn
Đồ uống có cồn: Ethanol là thành phần chính của đồ uống có cồn, khi uống
ethanol chuyển hóa như một năng lượng cung cấp chất dinh dưỡng.
Nguyên liệu: cồn là thành phần quan trọng trong công nghiệp và được sử dụng
rộng rãi như một hợp chất hữu cơ.
Thuốc sát trùng: cồn được sử dụng trong y tế và chống vi khuẩn. Dung dịch
chứa 70% ethanol chủ yếu được sử dụng như chất tẩy uế, hiệu quả trong việc
chống lại phần lớn các loại vi khuẩn, nấm cũng như nhiều loại virus,… nhưng
không hiệu quả trong việc chống lại bào tử vi khuẩn.


15


Hình 1.8: Thuốc sát trùng

Hình 1.9: Thuốc ngủ

Làm dung môi: có thể hòa tan trong nước và các dung môi khác. Ethanol có
trong sơn, cồn thuốc, các sản phẩm chăm sóc cá nhân như nước hoa và chất khử
mùi.
Dược: về mặt y dược, ethanol là thuốc ngủ.
2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN,
RƯỢU
2.1. Các chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất cồn, rượu và các vấn
đề môi trường liên quan:
STT
NGUỒN PHÁT
THẢI
TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM
TÁC ĐỘNG ĐẾN
MÔI TRƯỜNG
1
Nghiền nguyên liệu
Bụi nguyên liệu
Ô nhiễm không khí
2
Nấu, đường hóa
Nồi hơi
Rửa nồi nấu
SO
2
, CO, NO
2
, bụi, nhiệt
Nước thải chứa chất hữu cơ,
chất rắn lơ lửng
Ô nhiễm không khí

Ô nhiễm nước
3
Rửa thiết bị
Nước thải
Ô nhiễm nước
4
Máy lạnh
NH
3
rò rỉ
Ô nhiễm không khí

16


5
Lên men
Rửa thiết bị
CO
2
, nhiệt độ thấp
Nước thải chứa chất hữu cơ,
nấm men,…
Ô nhiễm không khí
Ô nhiễm nước
6
Lọc
Rửa thiết bị
Bã rượu
Nước thải chứa trong bã

Ô nhiễm nước
Chất thải rắn

7
Rửa bể
Giấm thất thoát
Ô nhiễm nước
8
Vệ sinh công
nghiệp
Nước thải
Ô nhiễm nước
9
Xử lý nước thải
Nước thải, bùn thải
Ô nhiễm nước
10
Chất thải sinh hoạt
Rác thải
Nước thải
Ô nhiễm không khí
Ô nhiễm nước

Bảng 1: Các chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất ngành cồn, rượu
Dựa vào bảng trên chúng ta có thể xác định được vấn đề môi trường liên quan
trong quy trình ngành sản xuất cồn, rượu chính là nước thải. Bình quân 1 lít cồn
thải ra 9 lít nước thải.
2.2. Các chất ô nhiễm trong nước thải chứa cồn và ảnh hưởng đến nguồn
tiếp nhận:
Tùy vào mục đích sử dụng và tùy từng công đoạn sản xuất cồn, rượu. Nước thải

của nhà máy được chia thành các loại như:
Trong số các loại nước thải trên, dịch hèm đáy tháp chưng thô là nguồn gây ô
nhiễm chủ yếu. Nước thải có nhiệt độ cao, pH thấp, chưa tách nấm men, có màu
trắng đục do còn nhiều tinh bột trong đó. Trong nước thải vẫn còn khá nhiều cao
dịch hèm làm ô nhiễm nhiệt và dễ ăn mòn các công trình thoát nước gây hại tới các

17


loài thủy sinh tại nguồn tiếp nhận. Tùy theo nguyên liệu và công nghệ sản xuất mà
dịch hèm có độ ô nhiễm khác nhau. Hàm lượng COD khoảng 20.000 – 25.000 mg/l
có trong dung dịch hèm sản xuất cồn từ tinh bột vượt quá tiêu chuẩn cho phép hàng
trăm lần.
Đặc trưng của nước thải sản xuất cồn là có giá trị pH thấp dao động từ 3 – 4,
COD khá cao từ 20.000 – 25.000 mg/l do trong nước thải có nhiều nấm men và bã
tinh bột. Tỉ lệ BOD
5
/COD dao động trong khoảng 0.23% - 0.66%, đây là điều kiện
tốt để phân hủy sinh học nước thải. Hàm lượng tổng N và tổng P đều rất cao so với
tiêu chuẩn cho phép, vượt hàng trăm lần.

Hình 2.1: Nước thải sau chưng cất cồn tại nhà máy rượu Bình Tây
Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm trong nước thải sản xuất cồn, rượu đến nguồn
tiếp nhận:
 Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn. Lượng thải lớn gây tác hại đối
với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thẩu, ảnh hưởng đến quá
trình trao đổi của tế bào.

18

 Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại đối
với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước.
 Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước
ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh.
2.3. Quy trình xử lý nước thải sản xuất cồn, rượu:
2.3.1. Quy trình chung xử lý nước thải
Giai đoạn tiền xử lý: Bằng phương pháp cơ học, hóa học và hóa lý để loại bỏ
các loại rác thải, chất rắn lơ lửng (SS)…ra khỏi nguồn nước. Ngoài ra, còn có chức
năng làm ổn định chất lượng nước thải như: điều chỉnh pH, lưu lượng và các chất
gây bẩn có trong nguồn thải.
Giai đoạn xử lý hoàn thiện: Giai đoạn xử lý này nhằm mục đích làm ổn định
chất lượng nước, khử trùng cho nguồn nước trước khi xả ra môi trường. Giai đoạn
này thường dùng phương pháp hóa học để xử lý. Kết thúc quá trình xử lý, nước
đầu ra đảm bảo yêu cầu chất lượng xả thải mà không làm ảnh hưởng tới môi
trường.
2.3.2. Một số phương pháp xử lý nước thải
Các loại nước thải đều chứa các loại tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất
khác nhau: từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và các hợp chất
tan trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước và có
thể đưa nước đổ vào nguồn hoặc đưa tái sử dụng. Để đạt được những mục đích đó
chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp
xử lý thích hợp.
2.3.2.1. Phương pháp trung hòa

19


Việc lựa chọn phương pháp trung hòa là phụ thuộc vào thể tích và nồng độ của
nước thải, chế độ của nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của tác nhân hóa

học. Lượng bùn cặn trong quá trình trung hòa phụ thuộc vào nồng độ và thành
phần của nước thải cũng như lượng tác nhân sử dụng cho quá trình.
Trung hòa bằng cách trộn lẫn chất thải: phương pháp này được sử dụng khi
nước thải của nhà máy là axit còn có nhà máy lân cận gần đó có nước thải kiềm, cả
hai loại nước thải này đều không chứa cấu tử gây ô nhiễm khác.
Trung hòa bằng cách cho thêm các tác nhân hóa học: nếu nước thải chứa quá
nhiều axit hày quá nhiều kiềm tới mức độ không thể trung hòa bằng cách trộn lẫn
chúng với nhau thì phải cho thêm hóa chất. Phương pháp này thường để trung hòa
axit, việc lựa chon hóa chất phải căn cứ vào đặc tính nước thải, nồng độ nước thải
xem muối tạo thành khi trung hòa ở dạng hòa tan hay lắng cặn.
2.3.2.2. Phương pháp hóa lý
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các
quá trình vật lý và hóa học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác
động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn
hoặc các chất hòa tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Giai
đoạn xử lý hóa lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương
pháp cơ học, hóa học, sinh học, trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh.
2.3.2.3. Phương pháp sinh học
Nguyên tắc chung
Quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học là quá trình nhằm phân hủy các vật
chất hữu cơ ở dạng hòa tan, dạng keo, dạng phân tán nhỏ trong nước thải nhờ vào
sự hoạt động của các vi sinh vật. Quá trình này xảy ra trong điều kiện hiếu khí

20


hoặc kỵ khí tương ứng với hai tên gọi thông dụng là quá trình xử lý sinh học hiếu
khí và quá trình xử lý sinh học kỵ khí.
Quá trình dinh dưỡng và hô hấp của vi sinh vật thực chất là quá trình chuyển
hóa, hóa sinh các chất gây ô nhiễm trong nước thải nhờ đó nước thải được làm

sạch.
Phương pháp này thường được sử dụng để làm sạch nước thải sinh hoạt cũng
như nước thải sản xuất khỏi nhiều chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ như
H
2
S, Nito, các sunfit, ammoniac,…
Các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo tụ và các chất phân tán nhỏ trong nước
thải di chuyển hay khuếch tán vào bên trong tế bào sinh vật. Dưới tác dụng của các
enzyme, các chất hữu cơ sẽ được chuyển hóa.
Có 3 giai đoạn của phương pháp sinh học
 Giai đoạn 1: Giai đoạn khuếch tán di chuyển các chất hữu cơ từ nước thải tới
bề mặt các tế bào vi sinh vật. Tốc độ này do quy luật khuếch tán và trạng
thái thủy động của môi trường quyết định.
 Giai đoạn 2: Giai đoạn chuyển các chất hữu cơ đó qua màng thấm bằng
khuếch tán do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào.
 Giai đoạn 3: Quá trình chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật thành
năng lượng và tổng hợp tế bào mới. Giai đoạn này đóng vai trò quan trọng
nhất, quyết định mức độ và hiệu quả xử lý nước thải.
Phương pháp sinh học được chia làm 2 loại chính:
Quá trình xử lý sinh học kỵ khí: thường được ứng dụng để xử lý sơ bộ các loại
nước thải có hàm lượng BOD
5
cao (>1000 mg/l), làm giảm tải trọng hữu cơ và tạo
điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý hiếu khí diễn ra hiệu quả. Xử lý sinh học kỵ

21


khí còn được áp dụng để xử lý các loại bùn, cặn (cặn tươi từ bể lắng đợt 1, bùn
hoạt tính sau khi nén…) trong trạm xử lý nước thải đô thị và một số ngành công

nghiệp. Phương pháp này có ưu điểm là lượng bùn sinh ra ít, tiêu tốn ít năng lượng
(không cần sục khí) và tạo điều kiện khí metan có giá trị năng lượng.
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí: Được ứng dụng có hiệu quả cao đối với nước
thải có hàm lượng cao BOD
5
thấp. Tùy theo cách cung cấp oxy mà quá trình xử lý
sinh học hiếu khí có thể áp dụng trong điều kiện tự nhiên hày trong điều kiện nhân
tạo.
3. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT
CỒN, RƯỢU VỚI CÔNG SUẤT 20 TRIỆU LÍT/NĂM
3.1. Tính chất và các nguồn thải từ quá trình sản xuất cồn, rượu:
Nước thải từ sản xuất cồn, rượu được chia làm 3 nguồn chính:
 Nước thải từ đáy tháp chưng thô (633.6 m
3
/ngày đêm): gồm bã rượu,
nước thải gọi là dịch hèm, trong bã thải có khoảng 25% chất thải rắn.
 Nước thải từ đáy tháp Aldehyl và tháp tinh chế (280 m
3
/ngày đêm): chủ
yếu là este, dầu fusel, aldehyl,…
 Nước thải vệ sinh thiết bị (80 m
3
/ngày đêm): trong công đoạn hòa trộn,
ngâm trương nở, nấu nguyên liệu, đường hóa, lên men, thải ra chủ yếu là
nước vệ sinh thiết bị với lưu lượng lớn. Loại nước này chứa nhiều cặn cơ
học, tinh bột, chất hữu cơ, …
Với tổng lượng nước thải khoảng 1000 m
3
/ngày đêm.

22


3.2. Sơ đồ khối hệ thống xử lý nước thải ngành sản xuất cồn, rượu:














Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống xử lý nước thải sản xuất ngành cồn, rượu



Nước thải
Song chắn rác
Hố thu
Bể điều hòa
Bể lắng 1
Bể Aerotank

Bể lắng 2
Bể khử trùng
Bể nén bùn
Sân phơi bùn
Bùn khô
Dd kiềm
NaOH
Nguồn tiếp nhận
Chlorine
Chlorine
Rác
Máy thổi khí

23


3.3. Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sản xuất cồn, rượu:

Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải ngành sản xuất cồn, rượu
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải từ đáy tháp chưng thô, đáy tháp Aldehyl và nước thải vệ sinh thiết bị,
dụng cụ trong quá trình sản xuất cồn, rượu sẽ được thu gom về bể điều hòa. Nước
thải được bơm chìm bơm lên bể lắng 1 quy ống trung tâm. Trước đó, nước thải
được trung hòa trên đường ống bằng dung dịch kiềm NaOH.
Tại bể lắng 1, nước thải được châm dung dịch Chlorine phá hủy các mạch liên
kết polymer bền và các chất hữu cơ có trong nước thải. Sau đó được trộn với dung
dịch phèn nhôm và PAC để thực hiện phản ứng keo tụ nhằm giảm nồng độ COD

24

và chất rắn lơ lửng. Dung dịch polymer được châm vào bể lắng 1 để thực hiện
chức năng trợ keo tụ, tạo bông cặn, dễ kết tủa. Nước thải từ bể lắng 1 tiếp tục theo
máng thu về bể trung gian 1 và qua bể Aerotank. Tại đây nước thải được xử lý sơ
bộ nhằm làm giảm nồng độ BOD
5
, giảm tải trọng hữu cơ và tạo điều kiện thuận lợi
cho quá trình xử lý hiếu khí diễn ra hiệu quả. Đây là công trình xử lý sinh học
trong điều kiện nhân tạo nhờ vào các vi sinh vật để oxy hóa sinh học các chất ô
nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng có trong nước thải. Lượng oxy được cấp qua hệ thống
thổi khí vận hành luân phiên.
Từ bể Aerotank, nước thải chảy tràn tới bể lắng 2 qua bể trung gian tới thiết bị
lọc áp lực nhằm tách màng vi sinh ra khỏi nước thải, làm trong nước. Lượng bùn
tách sẽ được chuyển sang bể chứa bùn và sân phơi bùn. Phần nước trong sau khi
lọc áp lực được thu vào máng tràn và đưa về bể khử trùng. Tại bể khử trùng nước
thải được châm dung dịch chlorine lần 2, nước thải được làm sạch và thải ra môi
trường. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam.
3.4. Tính toán hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất cồn, rượu công
suất 20 triệu lít/năm:
Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: 1000 m
3
/ngày đêm
Lưu lượng nước thải trung bình giờ: Q
đh
=
1000
24 24
Q

=41,66 m3/h

Bể điều hòa:
- Chọn thời gian lưu trong bể điều hòa là 5h
 Thể tích bể điều hòa: W
đh
= Q
k
. t= 41,66 . 5= 208,3 m
3

 Thể tích thực của bể điều hòa : W
đht
= 1,2 . W
đh
= 1,2 . 208,3=249,96
m
3
.

25


- Chọn chiều sâu mực nước là H
mn
=4 m
 Diện tích của bể: F=
dh
mn
W
H
=

249,96
4
= 62,49 m
2

 Chiều cao xây dựng của bể: H
xd
=H
mn
+ H
bv
=4 + 0,5=4,5 m
- Chọn chiều rộng bể điều hòa là B
đh
= 8m, chiều dài bể điều hòa là
L
đh
=12m
- Thể tích xây dựng bể điều hòa: W=L
đh
. B
đh
. H
xd
= 12m . 8m . 4,5m
Bể lắng 1
- Chọn thời gian lắng trong bể lắng 1 là 1,5h
- Thể tích tổng cộng của bể lắng 1 được xây dựng theo công thức:
W= Q
h

. t= 41,66 . 1,5=62,49 m
3

Bể Aerotank
- Chiều cao bể phản ứng: H=
V
A
=
672
83,33
= 8m
- Tổng chiều cao của bể: H
tổng
= H
1
+ H
2
+ H
3
= 8 + 1,5 + 0,5=10 m
Trong đó:
H
1
: chiều cao phản ứng
H
2
: chiều cao phần lắng, H
2



1m, chọn H
2
= 1,5m
H
3
: chiều cao bảo vệ, H
3
= 0,5m
- Chọn chiều cao hữu ích của bể là 4m, chiều cao bảo vệ là 0,5m
Vậy chiều cao tổng cộng: H= 4,5m
- Chiều dài của bể: L= 1,5m
- Chiều rộng của bể: B= 6m
Kích thước của bể xử lý sinh học hiếu khí: L . B . H= 15m . 6m . 4,5m