Đề tài Hiện trạng sản xuất và môi trường công ty đường rượu bia Việt Trì

lời nói đầu Bia là một loại nước giải khát phổ biến trong cuộc sống hàng ngày. Bia mang hương vị đặc trưng riêng và là loại nước uống mát bổ có bọt mịn xốp, độ cồn thấp, có vị đắng dễ chịu. Khi được sử dụng đúng mức, bia mang lại sự thoải mái và tăng cường sức khoẻ cho con người. Nhờ những ưu điểm đó mà bia ngày càng được sử dụng rộng rãi và sản lượng của nó ngày càng tăng. Cùng với các ngành công nghiệp khác , ngành bia có tốc độ phát triển nhanh chóng trong những năm qua. Từ năm 1993 đến nay ngành công nghiệp sản xuất bia là một trong những ngành phát triển nhanh và mang lại lợi nhuận cao nhất ở nước ta hiện nay. Do đó ngành sản xuất bia có vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân và trên thị trường quốc tế. Theo thống kê của Bộ công nghiệp, Việt Nam có khoảng 469 cơ sở sản xuất bia bao gồm 2 công ty quốc doanh, 6 công ty liên doanh với nước ngoài và 461 cơ sở sản xuất bia địa phương, tư nhân, cổ phần...Để đáp ứng nhu cầu thị trường, các sản phẩm bia có bia chai, bia lon, bia hơi...của rất nhiều các thương hiệu bia nổi tiếng như Tiger, Heineken, Carsberg...Còn các loại bia khác như bia Hà Nội, bia Sài Gòn là các sản phẩm bia nội địa tiên tiến phục vụ đông đảo các tầng lớp tiêu dùng trong cả nước. Hiện nay mức tiêu thụ bia trung bình của một người Việt Nam khoảng 6 lít/năm. So với các nước trên thế giới ( Đức, Séc...160 lít/năm), đây là một con số rất thấp. Do vậy vấn đề phát triển sản xuất bia là một nhu cầu cấp thiết để chống hiện tượng nhập lậu bia gây lãng phí một lượng ngoại tệ rất lớn ( ước tính số lượng bia nhập lậu bia mỗi năm khoảng 45 triệu lít, tiêu tốn khoảng 40 triệu USD). [4] Sự gia tăng về số lượng bia kéo theo vấn đề môi trường nảy sinh rất đáng quan tâm. Ngành sản xuất bia góp phần tạo ra một lượng lớn các chất thải gây ô nhiễm môi trường dưới cả 3 dạng: chất thải rắn, khí thải và đặc biệt là nước thải. Hầu hết các cơ sở sản xuất bia ở Việt Nam đều thải trực tiếp nước thải vào hệ thống thoát nước công cộng không qua xử lý. Hơn nữa, phần lớn các cơ sở công nghiệp này đều nằm trong thành phố xen với khu dân cư. Việc thải ra một lượng lớn các chất hữu cơ ra môi trường sẽ tạo nguồn ô nhiễm các ổ dịch bệnh, ảnh hưởng trực tiếp tới toàn cộng đồng [1]. Chính vì vậy xử lý nước thải của sản xuất bia là một vấn đề đáng quan tâm. Hiện nay mới chỉ có một số cơ sở sản xuất bia lớn có hệ thống xử lý nước thải như: nhà máy bia Hà Nội, bia Huda, bia Vida... trong đó có công ty Đường - Rượu - Bia Việt Trì sản xuất bia Viger, tuy nhiên hiệu quả xử lý của hệ thống nước thải hiện có của công ty không cao với công suất 15 triệu lít bia / năm do công nghệ xử lý chưa phù hợp. Dự kiến công ty sẽ nâng công suất lên 24 triệu lít bia/năm đến năm 2008 để cung cấp bia cho một số tỉnh lân cận, khi đó dòng thải của nhà máy sẽ lên đến 500 m3/ngày, với tổng tải lượng ô nhiễm (tính theo hệ số ô nhiễm bình quân của ngành bia Việt Nam) [1] - COD = 264285 kg - BOD5 = 182003kg - SS = 51711 kg Vì vậy công ty Đường - Rượu - Bia Việt Trì cần có một hệ thống xử lý khả thi cả về mặt công nghệ cũng như giá thành xử lý. Mục lục Trang Lời nói đầu...........................................................................................1 Phần 1:Tổng quan về công nghệ sản xuất bia và môi trường Nhà máy bia Viger........................................................5 I .1. Hiện trạng sản xuất Nhà máy bia Viger........................................5 I.1.1. Nguyên nhiên liệu và năng lượng...........................................5 I.1.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ kèm dòng thải...........................7 I.1.3. Hiện trạng công nghệ và thiết bị.............................................11 I.2.Hiện trạng môi trường Nhà máy bia Viger.....................................11 I.2.1. Khí thải.............................................................................11 I.2.2. Chất thải rắn.....................................................................12 I.2.3. Nước thải..........................................................................13 Phần II: Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải ngành bia bằng phương pháp sinh học.............................................15 II.1. Phương án 1 (sử dụng bể UASB)..................................................15 II.2. Phương án 2 (sử dụng phương pháp hiếu khí)..............................16 II.2.1. Tháp lọc sinh học.................................................................16 II.2.2. Hệ thống Aeroten.................................................................17 II.2.2.1. Nguyên tắc...................................................................17 II.2.2.2. Sơ đồ công nghệ...........................................................18 II.3. Lựa chọn công nghệ cho cơ sở hiên tại........................................18 II.3.1. Đặc trưng của nước thải........................................................18 II.3.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ và thuyết minh........................20 II.3.3. Các thông số kiểm soát khi vận hành bể Aeroten.................23 Phần III: Tính toán thiết kế các thông số cơ bản của một số thiết bị chính trong dây chuyền xử lý nước thải Nhà máy bia Viger..........26 III.1. Bể điều hoà và lắng sơ cấp..........................................................26 III.1.1. Dung tích bể điều hoà....................................................26 III.1.2. Dung tích bể lắng sơ cấp................................................26 III.2. Bể Aeroten...................................................................................28 III.2.1. Thể tích bể aeroten.........................................................29 III.2.2. Thời gian lưu..................................................................29 III.2.3. Lượng bùn tạo ra do khử BOD5......................................30 III.2.4. Chỉ số hồi lưu của bùn....................................................30 III.2.5. Hàm lượng bùn tuần hoàn..............................................31 III.2.6. Lượng bùn xả Qxả từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn cặn...................................................31 III.2.7. Tính lượng oxy cần thiết................................................32 III.2.8. Chọn ống dẫn khí và công suất của máy nén.................34 III.3. Bể lắng sơ cấp.............................................................................35 III.3.1. Diện tích của bể.............................................................35 III.3.2. Chiều cao của bể............................................................36 Kết luận................................................................................................38 Tài liệu tham khảo................................................................................39 Phần 1. Hiện trạng sản xuất và môi trường Công ty Đường Rượu Bia Việt Trì I .1. Hiện trạng sản xuất. Cùng với xu thế phát triển chung của ngành bia, công ty Đường - Rượu - Bia Việt Trì đang mở rộng quy mô sản xuất, không những phục vụ nhu cầu trong tỉnh mà còn cung cấp một lượng bia đáng kể cho các tỉnh lân cận. Bảng I.1- Sản lượng của Nhà máy bia Viger [11] Năm Sản lượng, lit Năm Sản lượng,lít Năm 1997 2756281 Năm 2002 7106777 Năm 1998 5059907 6 tháng đầu năm 2003 4142891 Năm 1999 5106494 Năm 2008 ( dự kiến) 24 triệu Năm 2000 5820000 I.1.1. Nguyên nhiên liệu và năng lượng[8] Nguyên liệu chính để sản xuất bia gồm có: malt đại mạch, gạo tẻ, hoa houblon, nấm men. Để tiết kiệm nguồn malt đại mạch, người ta dùng nguyên liệu thay thế trong nước là gạo để giảm giá thành sản phẩm. Tỷ lệ này chiếm khoảng 30%. Đối với sản xuất bia nước là nguyên liệu không thể thay thế được. Trên dây chuyền công nghệ chính, nước được dùng trong quá trình nấu, pha loãng dung dịch đường để lên men và như vậy nước trở thành thành phần chính của sản phẩm. Ngoài ra nước còn được sử dụng trong các quá trình khác như: làm lạnh, làm nóng, rửa dụng cụ, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng... Nấm men thường dùng cho sản xuất bia là loại nấm đơn bào thuộc chủng Saccharomyces. Nhiệt độ tối ưu cho chúng sinh trưởng là 25 - 30oC. Đây là loại nấm men hô hấp tuỳ tiện. Ngoài nguyên liệu chính còn có các phụ liệu khác như chất trợ lọc (diatomit), muối hạt, dầu mỡ, tác nhân lạnh (amoniac, glycol...) - Chất trợ lọc: được sử dụng nhằm nâng cao hiệu quả và rút ngắn thời gian lọc bia. - Muối hạt: được sử dụng nhằm tăng hiệu quả làm lạnh. - Xút, P3 + Reecon + Disoree, Ozonia... được sử dụng để chế dung dịch rửa ( CIP nóng, CIP lạnh), khử trùng, vệ sinh thiết bị. - Dầu mỡ và tác nhân lạnh ( NH3, freon, glycon...) sử dụng trong máy nén, máy lạnh. Bảng I.2 - Định mức tiêu thụ nhiên nguyên liệu [11] STT Tên nguyên liệu/ nhiên liệu Đơn vị Định mức cho 1000 lít bia Tiêu thụ trong năm 2002 1 Malt kg 72,4 610819 2 Gạo kg 33 280145 3 Hoa houblon kg 1,12 4828 4 Giấy lọc m2 0,05 5 Điện KWh 110 948021 6 Dầu FO kg 70 356623 7 Nước m3 10 58384 I.1.2. Qui trình công nghệ sản xuất bia Qui trình công nghệ sản xuất bia kèm dòng thải của công ty Đường Rượu Bia Việt Trì được tóm tắt trong sơ đồ (Hình1) Qui trình bao gồm các công đoạn chính: Chuẩn bị nguyên liệu. Nấu - đường hoá. Lên men. Lọc bia. Bão hoà CO2 và chiết bia. Sơ đồ dây chuyền công nghệ Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia tại công ty Đường Rượu Bía Việt Trì được thể hiện trên hình II.1. 1. Chuẩn bị nguyên liệu: Trong giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, malt và gạo được rửa, ngâm, nghiền và định lượng sẵn cho từng mẻ nấu. 2. Nấu đường hoá: Đây là giai đoạn chuẩn bị dịch đường cho lên men: a, Quá trình đường hóa: Nhờ tác dụng của hệ enzim gồm a, b- amilaza và amylofotfataza, tinh bột được chuyển thành Dextrin và đường maltoza trong khoảng nhiệt độ 60á780C. Lượng protein tan chiếm 40á50% lượng protein có trong malt. Enzim proteinaza thuỷ phân protein thành albumin, pepton, polypeptit, enzim peptidaza thuỷ phân peptit thành các amino axit ở nhiệt độ 45á520C. Nhờ tác dụng của các enzim thuỷ phân, các chất hữu cơ chứa phôt pho được chuyển hoá mạnh. b, Lọc dịch đường-nấu hoa: Quá trình lọc dịch đường diễn ra theo hai bước: Lọc hỗn hợp dịch đường thu nước nha đầu. Dùng nước nóng rửa bã lọc thu nước nha cuối. Thời gian nấu sôi từ 60á90 phút. Hiện nay chủ yếu dùng hoa cao và hoa viên. c, Tách bã và làm lạnh dịch đường. Sau khi nấu, dịch được tách bã hoa rồi được bơm vào thùng lắng xoáy, để lắng trong 30 phút rồi bơm dịch qua lạnh nhanh bản mỏng để hạ nhiệt độ xuống từ 8á10 0C và được bổ sung Oxi với lượng 30á35ml khí/lít dịch (tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển) rồi chuyển vào thiết bị lên men. 3. Quá trình lên men. Đây là quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia: đường có trong nước nha được lên men dưới tác dụng của nấm men. Lượng men được bổ sung khoảng 1á1,5% so với dung tích dịch đường. Lượng men thu hồi có tái sử dụng tới 7 lần, tỷ lệ mỗi lần được cán bộ kỹ thuật công nghệ quyết định. Quá trình lên men bao gồm lên men chính và lên men phụ. Quá trình này dẫn đến những thay đổi cơ bản trong thành phần hoá học của nước nha, biến nước nha thành một loại nước uống có hương thơm và vị dễ chịu, đó là bia. Khí CO2 thoát ra trong quá trình lên men khá sạch, được nén đóng chai thu hồi để nạp lại cho bia ở giai đoạn bão hoà CO2. Lượng CO2 mà công ty thu hồi được khoảng 40%. Công nghệ hiện đại có ưu điểm lớn là đã rút ngắn thời gian lên men, cải thiện điều kiện lao động cho công nhân, tránh được sự tạp nhiễm và hao hụt sản phẩm. 4. Lọc bia: Bia được làm trong nhờ quá trình lọc có sử dụng chất trợ lọc Diatomit hoặc tách ly tâm. 5. Bão hoà CO2 và chiết chai: Sau khi lọc bia có thể được bão hoà thêm CO2 (nếu cần) trước khi chiết chai, chiết bom, hoặc đóng lon. Bao bì được rửa, sau đó chiết, đóng nắp, thanh trùng, kiểm tra, dán nhãn, đóng két và xuất xưởng. Malt Gạo Nấu - đường hóa Lọc trong Nấu hoa Tách bã hoa, lắng Làm lạnh Chuẩn bị nguyên liệu Hơi Hoa houblon Nước cấp để rửa thiết bị, sàn. Nước làm lạnh Bã malt Nước ngưng Lên men chính Nước thải Men giống Lọc bia Bão hòa CO2 Chiết chai, bom Trợ lọc Cặn lọc Bia rơi vãi Hình II.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia Viger kèm dòng thải Bụi nguyên liệu Tuyển nổi Nước ngưng CO2 Cặn lạnh Nước công nghệ Enzim Hơi Bã hoa Tuần hoàn Làm lạnh thu hồi men Lên men phụ Cặn men I.1. 3. Hiện trạng thiết bị và công nghệ[11]. Dây chuyền công nghệ sản xuất bia Viger hiện tại của xí nghiệp do Cộng hoà Liên bang Đức cung cấp, giá đầu tư trang thiết bị cho nhà máy sản xuất bia từ 0,8 – 1,2 USD/ lít bia. Các thùng chứa nước chứa bia, thùng lên men hình trụ cong cùng hệ thống bão hoà, pha chế được sản xuất trong nước. Các thiết bị này làm theo thiết kế của Cộng hoà Liên bang Đức . Phía Cộng hoà Liên bang Đức trang bị các đường ống, van chuyên dụng đồng hồ đảm bảo sự hài hoa và đáp ứng yêu cầu kỹ thật của nhà máy bia hiện đại. Hiện tại chất lượng của trang thiết bị này còn tốt và sử dụng được. I.2. Hiện trạng môi trường Công ty Đường Rượu Bia Việt Trì [11] I.2.1. Khí thải Khí thải tại khu vực sản xuất gồm có các khí độc hại như SO2, NO2, CO, CO2 . - Khí CO2 do thoát ra từ quá trình lên men chính khá sạch thu nhờ thiết bị thu hồi và đóng chai ở áp lực cao để sử dụng. - Chất khí và bụi gây ô nhiễm chủ yếu ở khu vực lò hơi do quá trình đốt dầu gồm SO2, NO2, CO, CO2 … - Khí NH3 , freon… có thể sinh ra khi hệ thống máy lạnh bị rò rỉ. - Bụi nguyên liệu trong quá trình chuẩn bị nguyên liệu lượng nhiên liệu tiêu hao khoảng 0,25% . Với lượng tiêu thụ nhiên liệu trong năm 2002 năm là 610819 kg Malt và 280145 kg thì lượng nhiên liệu tiêu hao ước tính sẽ là 2227,41 kg. Bảng I.3. Chất lượng môi trường không khí xung quanh tại khu vực sản xuất. [7] ( ngày lấy mẫu 4/4/2002) STT Thông số Đơn vị Kết quả TCVN(5937-1995) 1 Bụi lơ lửng mg/m3 0,51 0,3 2 SO2 mg/m3 1,32 0,5 3 CO mg/m3 7,8 40 4 NO2 mg/m3 0,38 0,4 5 H2S mg/m3 0,06 0,5 6 NO mg/m3 0,28 0,4 I.2.2. Các chất thải rắn. Lượng bã thải rắn lớn nhất là bã malt, men bia và vỏ hạt malt: cứ 100Kg nguyên liệu ban đầu có thể thu được 125 Kg bã tươi với hàm lượng chất khô 20- 25%. Lượng chất thải rắn này khoảng 220 - 250kg/ngày. Bã malt được dùng làm thức ăn gia súc...bã ướt rất dễ bị chuyển hoá (đặc biệt trong mùa hè). Men bia có giá trị dinh dưỡng cao, có thể dùng làm thuốc chữa bệnh, thuốc bổ và làm thức ăn cho gia súc rất hiệu quả. Hiện nay Nhà máy bia Viger bã malt đã được tận dụng để bán cho các hộ chăn nuôi gia súc, còn bã men bia đang được nghiên cứu để tận thu bia non. Bã hoa houblon và cặn protein hiện ít được sử dụng cho chăn nuôi vì có vị đắng, thường được xả ra cống làm tăng tải lượng ô nhiễm của nước thải . Cặn protein có thể được dùng làm thức ăn cho cá. Ngoài lượng chất thải rắn là bã bia ra, trong quá trình sản xuất cũng phát sinh 1 lượng chất thải rắn nữa là bùn của công đoạn xử lý nước thải. Lượng bùn thải ở công đoạn này ước tính khoảng 3,5 m3/ tháng. Bùn thải này công ty đã hợp đồng với công ty môi trường đô thị để vận chuyển đến bãi rác thải của thành phố. Các chất thải rắn khác như chất trợ lọc, vỏ chai vỡ thường được thu gom với rác thải sinh hoạt. Và hàng tháng thuê Công ty Môi trường Đô thị thành phố Việt Trì thu gom. I.2.3. Nước thải [11] Nước thải của quá trính sản xuất bia là nguồn thải chính đáng lưu ý. Công nghệ sản xuất bia sử dụng một lượng lớn và thải ra một lượng nước đáng kể. Lượng nước tiêu hao định mức để sản xuất ra 1000 lít bia thành phẩm là 10 m3. Nước của sản xuất bia bao gồm: Nước rửa thiết bị, làm lạnh, nước rửa nhà xưởng, nước rửa bao bì …. Thành phần gây ô nhiễm trong nước thải của sản xuất bia bao gồm protein và aminoaxit từ nguyên liệu và nấm men, hydratcacbon (dextrin và đường) cùng pectin tan hoặc không tan, axit hữu cơ, rượu...từ nguyên liệu và sản phẩm rơi vãi. Với công nghệ sản xuất bia hiện nay đang sử dụng tại nhà máy, dòng thải dự kiến khi sản xuất với công suất bình quân 380-450m3/ngày, nhưng khi cao điểm có thể lên tới 500-600m3/ngày. Bảng I.4. Đặc tính nước thải cống chung công ty Đường Rượu Bia Việt Trì [7] thứ tự Thông số Đơn vị Giá trị trung bình TCVN - B ( 5945 - 1995) 1 pH 6,87 5,5 - 9 2 COD mg/l 950 100 3 BOD5 mg/l 490 50 4 SS mg/l 160 100 5 S N mg/l 19,78 60 6 S P mg/l 2,55 6 1. Đánh giá hệ thống xử lý nước thải hiện có : Sơ đồ công nghệ: Bể điều hoà Bể UASB Bể Aeroten Bể lắng Phơi bùn, ép bùn... Khử trùng nước thải nước sau xử lý Hình I.1 Nhận xét: Hệ thống xử lý cũ do thiết kế kích thước các bể không hợp lý ( nhỏ hơn so với lưu lượng nước thải cần xử lý), mương thải và bố trí mạng ống theo sơ đồ xương cá không phù hợp với dòng chảy trong nội bộ xưởng. Công nghệ xử lý không thích hợp: không cần có công đoạn khử trùng vì nước thải sau khi xử lý đã giảm được một lượng Coliform khá lớn (hơn nữa nguồn tiếp nhận nước thải là sông Lô), nước thải của công ty không được phân luồng nên khó xử lý, với hàm lượng BOD = 490 mg/l thì không cần xử lý yếm khí... Mặt khác công đoạn nuôi cấy vi sinh vật để xử lý bằng phương pháp sinh học cũng không đáp ứng được những yêu cầu. Kết quả chất lượng nước thải sau xử lý chưa đạt yêu cầu. 2/. Hiện trạng. Nhà máy sản xuất theo công nghệ hiện đại, hệ thống thiết bị khép kín. Tuy nhiên hệ thống mương thải nội bộ khu xưởng lại để hở và quá sâu cho nên nước và bã thải có điều kiện tích tụ lâu ngày gây mùi khó chịu, điều này không phù hợp với tiêu chuẩn của một nhà máy thực phẩm, công đoạn này cũng cần phải cải tạo. Nước thải của nhà máy chưa được phân luồng cho lên khó xử lý và lưu lượng nước phải xử lý lớn. Hiện tại lượng nước phải xử lý là 500 m3/ngày. Mặt khác hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia không đạt yêu cầu sau khi qua hệ thống xử lý vẫn còn chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao. Phần II. Một số phương án xử lý nước thải ngành bia[8] II.1. Phương án 1 ( sử dụng hệ thống UASB) Phương pháp yếm khí được sử dụng chủ yếu trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp khi lượng chất hữu cơ cao (BOD=1500-5000mg/l), xử lý bùn, cặn, bã thải rắn nhờ các vi khuẩn phân huỷ yếm khí các chất hữu cơ. Quá trình phân huỷ yếm khí không triệt để, do đó sau phân huỷ yếm khí thường có hệ thống phân huỷ hiếu khí để xử lý triệt để các chất ô nhiễm còn lại. Phương pháp có ưu điểm là sinh ra ít bùn hơn so với quá trình phân huỷ hiếu khí, không cần thiết bị cung cấp khí. Nhưng phương pháp còn có nhược điểm là thời gian phân huỷ dài, phân huỷ không triệt để. Sơ đồ dây chuyền xử lý nước thải có hệ thống UASB Điều hoà Bể UASB Bể Aeroten Bể lắng thứ cấp Khử trùng nước sau xử lý nước thải Hình II.1 Bùn trong bể là sinh khối đóng vai trò quyết định trong việc phân huỷ và chuyển hoá chất hữu cơ. Nồng độ cao của bùn hoạt tính trong bể cho phép bể làm việc với tải trọng chất hữu cơ cao. Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc có hiệu quả, đòi hỏi thời gian vận hành khởi động từ 3 - 4 tháng. Nếu cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo mêtan trước với nồng độ thích hợp thì có thể rút ngắn thời gian khởi động xuống từ 2 - 3 tuần. Sau khi xử lý yếm khí lượng cặn dư xả ra ngoài định kỳ chỉ bằng 0,15 - 0,2 hàm lượng COD, tức bằng nửa cặn sinh ra so với khi xử lý hiếu khí, hiệu quả khử COD khoảng 60%. Do đó nước thải sau khi qua bể UASB phải được tiếp tục đưa qua xử lý hiếu khí. II.2. Dây chuyền xử lý nước thải áp dụng phương pháp xử lý hiếu khí. Phương án này thường được sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng BOD trong khoảng từ 500- 1000mg/l Nguyên tắc: Sử dụng các vi sinh vật để ôxy hoá các hợp chất hữu cơ và vô cơ có khả năng chuyển hoá sinh học được đồng thời chính các vi sinh vật sử dụng một phần hữu cơ và năng lượng khai thác được từ quá trình ôxy hoá để tổng hợp nên sinh khối của chúng. II.2.1. Phương án 2 ( sử dụng tháp lọc sinh học) Nguyên tắc làm việc của tháp lọc sinh học là tạo ra bề mặt giá thể trong tháp bằng cách cho các vật liệu đệm (đá, gỗ, các vật liệu đệm bằng nhựa PVC dạng bóng, hoa ,tấm…). Chất lỏng được tưới từ trên xuống chảy thành màng trên bề mặt giá thể, không khí được thổi từ dưới lên sục qua lớp màng tạo ra bề mặt tiếp xúc giữa pha khí và nước thải (giống như một tháp đệm). Tháp lọc sinh học có thể được cấp khí bằng không khí tự nhiên . Bùn sinh học sẽ tạo ra và bám vào bề mặt trên giá thể. Khi trọng lượng lớp bùn lớn sẽ tự tách rời khỏi bề mặt rồi được dòng nước cuốn xuống bể lắng. Tác nhân của hệ thống là cả vi sinh vật hô hấp yếm khí và hiếu khí. Phương pháp có ưu điểm là đơn giản, thiết bị dạng tháp nên chiếm ít mặt bằng, bề mặt tiếp xúc pha lớn, cấp khí cưỡng bức nên quá trình chuyển hoá nhanh, thiết bị gọn, tốn ít năng lượng cho cung cấp khí, tải lượng theo chất ô nhiễm thay đổi trong giới hạn rộng trong ngày. Nhưng cũng còn có nhược điểm là chi phí xây dựng lớn, yêu cầu có khu hệ sinh vật ổn định, nhạy cảm khi tải trọng thay đổi, hiệu suất phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ không khí. Sơ đồ hệ thống xử lý bằng tháp lọc sinh học. (dạng đơn giản) [9] Bể điều hoà Tháp lọc sinh học Lắng thứ cấp Khử trùng Lắng sơ cấp Bể lọc sinh học Lắng thứ cấp Khử trùng Lắng sơ cấp Bể lọc sinh học Lắng thứ cấp Khử trùng nước thải nước thải sau xử lý Hình II.2 Tuỳ theo tính chất của nước thải cần xử lý và theo đặc tính của nguồn tiếp nhận nước sau xử lý, có thể có công đoạn khử trùng hoặc không. Thông thường công đoạn khử trùng không thể thiếu được trong xử lí nước cấp cho sinh hoạt và sản xuất công nghiệp, đặc biệt là nước dùng trong công nghệ chế biến thực phẩm, đồ uống... Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng bể lọc sinh học ( dạng phức tạp) [9] Bể điều hoà Bể lọc sinh học bậc 1 Lắng thứ cấp Bể lọc sinh học bậc 2 Bể lắng thứ cấp nước thải sau xử lý Hình II.3 Thường BOD được chiết ra chủ yếu ở 1,8 m phần trên của lớp đệm. Phần sinh khối vi sinh vật thừa sẽ bị tróc ra theo nước ra ngoài bể lọc và được lắng ở bể lắng thứ cấp. Thông thường xử lý nước thải bằng bể (tháp) lọc sinh học, nước thải có thể đạt chất lượng dòng ra với nồng độ 15 mg/l. II.2.2. Phương án 3 ( sử dụng hệ thống Aeroten) a/. Nguyên tắc Trong hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính, vi sinh vật sinh trưởng và phát triển ở trạng thái lơ lửng trong nước thải. Không khí được cấp liên tục đảm bảo yêu cầu của hai quá trình: bão hoà oxy giúp cho vi sinh vật thực hiện quá trình oxy hoá các chất hữu cơ và duy trì bùn hoạt tính dạng bông sinh học ở trạng thái lơ lửng trong dịch xử lý, tạo ra hỗn hợp lỏng huyền phù, giúp vi sinh vật tiếp xúc liên tục với các chất hữu cơ hoà tan trong nước, thực hiện quá trình phân huỷ hiếu khí để làm sạch nước. Tạo điều kiện cho các vi sinh vật phân huỷ chất hữu cơ tốt hơn. Do vậy mà phương pháp này vận hành đơn giản, ổn định và an toàn hơn. Phương pháp có ưu điểm là vận hành đơn giản, hiệu suất làm sạch cao hơn so với các quá trình xử lý sinh học khác,chi phí xây dựng thấp. Nhưng cũng có nhược điểm là đòi hỏi diện tích xây dựng lớn và tạo ra nhiều bùn. Bể aeroten có nhiều loại, phạm vi ứng dụng rộng. Có nhiều loại bể aeroten khác nhau tuỳ theo cách phân loại. - Theo nguyên lý làm việc: Bể aeroten không tái sinh bùn, Bể aeroten có tái sinh bùn - Theo chế độ thuỷ động: Aeroten đẩy, Aeroten khuấy trộn, Aeroten trung gian - Theo tải lượng bùn: Aeroten tải trọng cao, Aeroten tải trọng trung bình, Aeroten tải trong thấp. - Theo sơ đồ công nghệ: Aeroten 1, bậc Aeroten 2 bậc, Aeroten nhiều bậc. - Theo chiều dẫn nước thải: xuôi chiều, ngược chiều. b/.Sơ đồ làm việc của hệ thống xử lý nước thải bằng hệ thống Aeroten. [9] Bể điều hoà Bể lắng sơ cấp Bể Aeroten Bể lắng thứ cấp nước thải nước thải sau xử lý Hình II.4 - Bể điều hoà và lắng sơ cấp: có chức năng điều hoà lưu lượng và nồng độ nước vào hệ thống xử lý liên tục và ổn định dòng vào đồng thời cũng lắng một phần cặn vô cơ trước khi nước thải đi vào bể Aeroten. - Bể aeroten: Bể này có tác dụng chủ yếu là oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải, bể được cấp khí liên tục nhằm cung cấp oxy cho các vi sinh vật và duy trì bùn hoạt tính ở dạng lơ lửng. - Bể lắng thứ cấp: Nhiệm vụ của bể này là tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải, cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để bơm tuần hoàn lại bể aeroten. Hiệu suất khử BOD của bể Aeroten rất cao, có thể đạt 85 - 95 %, nước thải sau khi qua bể Aeroten, qua bể lắng thứ cấp , xả ra nguồn tiếp nhận và không cần khử trùng. II.3/. Lựa chọn công nghệ cho cơ sở hiện tại ( công suất 15 triệu lít bia/năm)[8] II.3.1. Đặc trưng của nước thải. Do tính chất của nước thải của sản xuất bia có hàm lượng các chất hữu cơ cao và các chất hữu cơ chủ yếu ở dạng hoà tan, tỷ lệ BOD5/COD = 0,5 - 0,7 nên có thể dùng phương pháp xử lý sinh học hiếu khí để xử lý nước thải loại này. Đây là một trong những phương pháp hiện nay được coi là kinh tế nhất và phương pháp còn có ưu điểm là không gây ô nhiễm thứ cấp. Bảng II.1- Các thông số đặc trưng của nước thải Công ty Đường Rượu Bia Việt Trì [11] Thông số Đơn vị Giá trị BOD5 mg/l 310 - 1400 COD mg/l 600 - 2400 Tổng số chất rắn lơ lửng mg/l 70 - 600 Chất rắn