Tiểu luận công nghệ xử lí nước thải: Đánh giá hiệu quả hệ thống xử lý nước thải ngành bia Hà Nội

CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI

Đề tài:

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NGÀNH BIA
HÀ NỘI

Gvhd: Th.S Nguyễn Ngọc Tú
Người thực hiện: Nhóm 2


Bố cục

I. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
II.Công nghệ sản xuất bia
III.Bài toán giả định
IV.Kết luận


I. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU


1. Tình hình phát triển ngành sản xuất bia trên th ế giới.
Bia được coi là mặt hàng nước giải khát có

Lượng tiêu thụ bia một số châu lục năm 2011

mức tiêu thụ khá lớn cũng là sản phẩm có bề dày
lịch sử phát triển khá lâu đời

70
60
50

tỷ lít

40
30
20
10
0

Châu Á

Các hãng bia nổi tiếng

Châu Mỹ

Châu Âu


1. Tình hình phát triển ngành sản xuất bia trên th ế giới.

TỈ LỆ TIÊU THỤ BIA CỦA MỘT SỐ QUỐC GIA

Nhật Bản là quốc gia dẫn đầu Châu
Á về tỉ lệ bia, xếp thứ 41 trên thế

200

giới

150
lít/người/năm

100
50
0
Cộng hòa Séc

Ireland

Áo

Nhật Bản

Dự đoán lượng bia tiêu thụ tại Châu Á sẽ đạt mức tăng
trưởng 4,8% hằng năm, trong đó Việt Nam, Lào, Campuchia là

Trung Quốc là lò sản xuất bia lớn nhất

những thị trường tiềm năng nhất với mức tăng trưởng dự

thế giới với 44 tỷ lít, tiếp theo là Mỹ (23

kiến lên đến 9%. (Giai đoạn 2011 - 2016)

tỷ lít) và Brazil (12 tỷ lít).

2. Tình hình phát triển ngành sản xuất bia Việt Nam

Biến động số lượng nhà máy qua các giai đoạn

Ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam có lịch sử hơn 100 năm. X ưởng s ản xu ất bia đ ầu tiên
được đặt tên là xưởng sản xuất bia Chợ Lớn mở vào năm 1875, là ti ền thân c ủa nhà máy bia Sài Gòn

Việc đầu tư xây dựng các nhà máy bia được phát triển m ạnh m ẽ t ừ nh ững năm 1990 v ới các quy
mô khác nhau, từ 100 nghìn lít/năm đến 100 triệu lít/năm

Nhiều nhà máy bia quy mô 100-200 triệu lít/năm đã đ ược đ ầu t ư và đi vào ho ạt đ ộng mang l ại hi ệu
quả và chất lượng tốt như nhà máy bia Sài Gòn C ủ Chi, Hà N ội Vĩnh Phúc, nhà máy bia Phú Bài (Hu ế)


Ngành sản xuất bia
3 doanh
nghilượng
ệp lớn là
Sự có
thay
đổi sản
biaSabeco,
theo các năm
Nhà máy bia Việt Nam (nay đã đổi tên thành Công ty

Cùng với sự gia tăng dân

3 Châu Á Thái Bình D ương) và Habeco, chiếm
TNHH bia

số thì sản lượng bia cũng

Việt nam

2.7

hơn 51% năng lực sản xuất bia của toàn ngành
2.5

tăng theo

2.4
2.1

2

1.9
1.7

tỉ lít

1.5

1.5

sản lượng bia

1
0.5
0

2004

Tốc độ tăng trưởng của ngành bia là từ

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Năm

2011

8-12%/năm. Mức tiêu thụ bình quân là
17 lít/năm/người, nộp ngân sách 3976
tỉ đồng

-

Ngành công nghiệp sản xuất bia góp phần quan tr ọng trong phát tri ển kinh t ế

- Nhiều dự án xây dựng nhà máy ở khắp các

tỉnh thành đ ược triển khai, h ứa h ẹn tung ra th ị tr ường nhi ều ch ủng lo ại s ản ph ẩm
đa dạng.


II. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA


1. Quy trình công nghệ sản xuất bia
Malt, gạo…

Chuẩn bị nguyên liệu

Bụi tinh bột

0
Nấu (2-3at;110-130 C)

Nước thải

Nước

0
Làm lạnh (60 C)

Nước nóng

Nước

0
Đường hóa (60 C)

Nước thải

Nước

Lọc bã bia

Nước, hơi

Hoa houblon, nước

Nước

Nước, glycol
Men giống
Nước, chất tải lạnh
Nước, chất tải lạnh

Chất trợ lọc, nước

Nước thải
Bã bia
Nước thải

Nấu hoa

Lọc bã hoa

0
Lên men chính (10 C)

0
Lên men phụ (2 C)

Chai, lon, box

Chiết bia

Nước thải
Bã men, CO

2

Nước thải
Chất tải lạnh, CO
Nước thải

Lọc bia

Bão hòa CO

Bã hoa
Nước nóng, glycol (tuần hoàn)

Làm lạnh

CO
2

Nước thải

Bã lọc
2
Nước thải

2


Malt đại mạch, nước
Nguyên liệu

houblon, nấm men
Nguyên liệu thay thế: gạo,
đường, dẫn xuất từ ngũ cốc

Hóa chất : chất
tẩy rửa, dầu
nhờn,
chất bôi trơn,
chất hoạt động bề
mặt

Bột trợ lọc, chất
ổn định


Hoa bia


2. Phân tích công đoạn sản xuất

Chuẩn

-

Hồ hóa và đường
hóa: nguyên liệu

Nghiền nguyên liệu
thành các mảnh nhỏ,
sau đó chuyển sang
nồi nấu

+nước chuyển đến thiết
bị.

-

Lọc dịch đường
Đun sôi với hoa
houblon: 60-90’

-

Lắng nóng dịch
đường

- Làm lạnh và bổ sung
oxy: hạ nhiệt độ đến 8*
10 C+ O2 nồng độ 6-

-

Lọc bia: nhiêt độ
*
duy tri từ -11 C bổ

- Bao bì được rửa sach

sung bôt trợ lọc.

chiết rót tốn hóa

8mg/lít
8mg/lít

- Chuẩn
Chuẩn bị
bị men
men giống
giống
- Lên
Lên men
men chính:
chính: 5-7
5-7
ngày.
ngày.

-

Lên
Lên men
men phụ
phụ

-

và tiệt trùng trước khi

Hoàn thiện

chất, BOD

Pha bia

- Bia được chiết vào

Bão hòa CO2
- lọc bia vô trùng

chai, lon, keg và mang
đi thanh trùng


Tên tài nguyên

Malt/nguyên liệu thay thế

2. Đặc Đơn
tính

nguCông
ồnnghệ
thtruyền
ải công
nghiCông
ệp sản xuấ
t bia
vị
thống
Công nghệ tốt nhất
tính

Mức hiện tại ở VN

nghệ
trung bình

kg

18

16

14

14-18

Bảng 1:Tiêu hao tài nguyên trong một số nhà máy bia
Nhiệt

MJ

390

250

150

200-350

Nhiên liệu

lít

11

7

3

3,6 - 8,5

kWh

20

16

7-12

7.5 -20

2,0-3,5

0,7-1,5

0,4

0,6 - 2,0

(tính theo dầu FO)

Điện

m3
Nước

NaOH

kg

0,5

0,25

0,1

0,2 - 0,6

Bột trợ lọc

g

570

255

80

100-400


Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý
Đơn vị

Mức hiện tại ở VN

tnh

(nước thải chưa xử lý)

Tác động đến môi trường
TCVN 5945:2005*

Các chất ô nhiễm

pH

A

B

C

6-8

6-9

5.5-9

5-9

-

550-1.400

≤30

≤50

≤100

Ô nhiễm

BOD5

mg/l

COD

mg/l

SS

mg/l

500-600

≤50

≤100

≤200

Gây ngạt thở cho thủy sinh

Tổng N

mg/l

30

≤15

≤ 30

≤60

Gây ra hiện tượng phì dưỡng cho thực vật

Tổng P

mg/l

22-25

≤4

≤6

≤8

Kích thích thực vật phát triển

NH4+

mg/l

13-16

≤5

≤ 10

≤15

990 -2.200
≤50
≤80
≤400

Bảng
2: tính chất
nước thải
nhà máy sản
xuất bia

Độc

Ô nhiễm

hại

cho cá nhưng lại thúc đẩy thực vật phát

triển, thường gây ra các hiện tượng tảo

Ghi chú: * Các thông số quy định trong tiêu chuẩn, chưa xét hệ số liên quan đến dung tích nguồn tiếp nhận và hệ số theo lưu lượng nguồn thải
A - Thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mục đích sinh hoạt
B - Nguồn tiếp nhận khác, ngoài loại A
C - Nguồn tiếp nhận được quy định


Các chất ô nhiễm

Tải lượng (kg/ngày)

Thành phần nước thải nhà máy bia
vượt rất nhiều lần mức cho phép theo

SS

2.300-2.500

tiêuchuẩn Việt Nam, cần phải qua

Bảng 3: tải lượng chất ô nhiễm trong nước sản xuất
COD

xử lý

10.000-11.000

bia( công suất 100 triệu lít/năm)
BOD5

6.500-7.000

Tổng ni tơ

130-150

Tổng phốt pho

110-130

Hiếu
khí

Công suất của hệ thống xử lý nước
Y ếm

khí

thải nhà máy bia cũng cần tính toán đ ủ
lớn và phù hợp với công suất s ản xuất
bia kèm theo tiêu tốn nhiều năng lượng
trong quá trình vận hành


3. Một số công nghệ xử lý nước thải công nghiệp sản xuất bia hiện hành

3.1. Công nghệ aeroten truyền thống
Sơ đồ công nghệ

-quy trình sử lí sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo, tại đây các chất hữu cơ dễ phân h ủy sinh h ọc s ẽ đ ược
vi sinh vật hiếu khí sử dụng làm chất dinh dưỡng đ ể sinh tr ưởng và phát tri ển sinh kh ối

-hàm lượng chất ô nhiễm ở dạng hữu cơ dễ phân hủy sinh học giảm xuống

sinh kh ối c ủa vi sinh v ật tăng lên


3.2. Công nghệ SBR ( Bể phản ứng theo mẻ )

Xử lí nước thải dựa trên phương pháp
bùn hoạt tính, nhưng trải qua 2 giai
đoạn sục khí và lắng diễn ra cùng
trong 1 kết cấu.

- Tiết kiệm diện tích
- Tiết kiệm chi phí

- Xử lí được N, P và chất ô nhiễm hữu
cơ

-

Khó kiểm soát các thông số

-

Yêu cầu tay nghề cao

-

Chưa phổ biến


3.3. Công nghệ màng sinh học MBR

MBR là sự kết hợp công nghệ màng và công nghệ s ử lí n ước th ải b ằng bi ện pháp sinh h ọc.Công ngh ệ s ử d ụng màng l ọc đ ược đ ặt
ngập trong bể xử lí sinh học , màng lọc có tác dụng gi ữ lại l ượng bùn sinh h ọc vì v ậy nâng cao hi ệu x ử lí c ặn l ơ l ửng.Hàm l ượng
lượng cặn lơ lửng trong bể sinh học sẽ tăng lên làm cho kh ả năng phân h ủy sinh h ọc các ch ất ô nhi ễm trong n ước th ải đ ầu vào.


3.4. Công nghệ sinh học kị khí kết hợp với thiếu
khí

Đây là công nghệ tiên
tiến dùng để xử lý
nước thải ngành bia
hiện nay. Công nghệ

này có ưu điểm là hiệu
quả kinh tế cao, xử lý
đơn giản

Nước thải đầu ra đạt QCVN
40:2011


III. BÀI TOÁN GIẢ ĐỊNH


1. Sơ lược về nhà máy sản xuất bia Hà Nội

- Được xây dựng năm 1890, sản xuất
150 lít/ngày.

-1954: đổi tên thành nhà máy bia Hà Nội.
-1958: sản xuất ra bia Trúc Bạch
700

Công suất bia Hà Nội giai đoạn 1960-2012

600
500
400
300
200
100
0
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

2. Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước th ải

Bảng 4: Các thông số đầu vào
Thông số

Đơn vị

Giá trị

SS

Mg/l

600

BOD5

Mg/l

1400

COD

Mg/l

2200

Ph

8

Tổng N

Mg/l

30

Tổng P

Mg/l

25

+
NH4

Mg/l

16


Song chắn rác
Các điều kiện giả định:
3
-Lượng nước thải trung bình : 2000m ngày/đêm

-Chiều sâu lớp nước qua song chắn: 0.2m

Số khe hở ở song chắn rác được tính:

Chỉ tiêu

Kích thước

Bề rộng thanh

0.008 m

Khoảng cách giữa các thanh

0.02 m

Chiều cao tổng cộng của thanh

0.514 m

Vận tốc dòng chảy trong kênh

0.65 m/s

Vận tốc dòng chảy trong buồng chắn rác

0.47 m/s

Chiều rộng song chắn rác BS :

Vận tốc dòng chảy:

Độ giảm cột nước sau song chắn:

Hl=

Chiều cao tổng cộng của song chắn:

Độ giảm cột nước

140mm


Tính toán bể điều hòa

Hàm lượng chất ô nhiễm sau
khi nước thải đi qua bể điều
hòa:
BOD = 1500 mg/l
COD = 2000 mg/l
SS = 230 mg/l
pH = 7.0