Nghiên cứu, thiết kế cơ sở xử lý nước thải nhà máy bia Bình Định

 môc lôc Trang Më ®Çu ………………………………………………………. I. Giíi thiÖu nhµ m¸y bia B×nh §Þnh - HiÖn tr¹ng m«i tr­êng. I.1. Giíi thiÖu nhµ m¸y bia B×nh §Þnh. I.1.1. VÞ trÝ ®Þa lý vµ mÆt b»ng nhµ m¸y. I.1.2. Ph©n bè n¨ng suÊt cña nhµ m¸y. I.2. C«ng nghÖ s¶n xuÊt bia cña nhµ m¸y. I.2.1. Nguyªn liÖu cho s¶n xuÊt bia. I.2.2. Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia. I.3. HiÖn tr¹ng m«i tr­¬ng nhµ m¸y bia. I.3.1. khÝ th¶i. I.3.2. ChÊt th¶i r¾n. I.3.3. N­íc th¶i. II. Giíi thiÖu vÒ c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i nhµ m¸y bia. III. ThiÕt kÕ, tÝnh to¸n c¬ së xö lý n­íc th¶i cho nhµ m¸y bia. III.1. Tæng quan vÒ c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i nhµ m¸y bia. III.1.1. C¸c ph­¬ng ph¸p yÕm khÝ. III.1.1.1. C¬ chÕ qu¸ tr×nh xö lý yÕm khÝ. III.1.1.2. Mét sè thiÕt bÞ xö lý yÕm khÝ th«ng dông. III.1.2. C¸c ph­¬ng ph¸p hiÕu khÝ. III.1.2.1. C¬ chÕ qu¸ tr×nh xö lý hiÕu khÝ. III.1.2.2. Oxy ho¸ b»ng cÊp khÝ tù nhiªn. III.1.2.3. Oxy ho¸ b»ng cÊp khÝ c­ìng bøc. III.1.3. C¸c ph­¬ng ph¸p xö lý bïn cÆn. III.2. Lùa chän c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i cho nhµ m¸y bia B×nh §Þnh. III.2.1. §Ò xuÊt c«ng nghÖ. III..2.2. C¬ së lùa chän d©y truyÒn vµ thiÕt bÞ xö lý. III.2.3. Cêu t¹o vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña c¸c thiÕt bÞ. III.3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c thiÕt bÞ chÝnh . III.3.1. BÓ ®iÒu hoµ. III.3.2. BÓ UASB. III.3.3. BÓ aeroten. III.3.4. BÓ l¾ng ®ît hai. III.3.5. BÓ lªn men tiªu huû bïn. III.4. TÝnh to¸n c¸c thiÕt bÞ phô. III.4.1. Bè trÝ mÆt b»ng c¬ së xö lý. III.4.2. Bè trÝ cao tr×nh c¬ së xö lý. III.4.3. TÝnh to¸n m¸y nÐn, côm b¬m. IV. Dù to¸n kinh phÝ x©y dùngvµ chi phÝ xö lý. IV.1. Dù to¸n kinh phÝ x©y dùng. IV.2. TÝnh chi phÝ thiÕt bÞ. IV.3. TÝnh chi phÝ vËn hµnh. IV.4. Dù tÝnh gi¸ thµnh xö lý. KÕt luËn. Tµi liÖu tham kh¶o. Më ®Çu Bia ®­îc s¶n xuÊt l©u ®êi trªn thÕ giíi vµ lo¹i n­íc gi¶i kh¸t rÊt th«ng dông trong ®¬× sèng h»ng ngµy cña con ng­êi. Bia mang h­¬ng vÞ ®Æc tr­ng riªng, lµ lo¹i n­íc uèng m¸t bæ. Khi d­îc sö dông ®óng møc, bia t¹o sù s¶ng kho¸i vµ t¨ng c­êng søc lùc cho c¬ thÓ. Bia kh«ng nh÷ng chøa c¸c thµnh phÇn cã gi¸ trÞ dinh d­ìng cao mµ cßn cã t¸c dông gi¶i kh¸t rÊt h÷u hiÖu do cã chøa CO2 b·o hoµ. Nhê ­u ®iÓm nµy, bia ®­îc sö dông ë kh¾p n¬i trªn thÕ giíi víi s¶n l­îng ngµy cµng t¨ng. Trªn thÕ giíi tõ nh÷ng n¨m 1990 ®Õn nay s¶n l­îng bia t¨ng h¬n 20%, n¨m 1993 s¶n l­îng bia ®¹t kho¶ng 116468 triÖu lÝt, ®Õn n¨m 2000 s¶n l­îng bia trªn thÕ giíi lµ 142780 triÖu lÝt, trung b×nh mçi n¨m t¨ng trªn 3 tû lÝt bia. HiÖn nay trªn thÕ giíi cã trªn 30 n­íc s¶n xuÊt bia víi s¶n l­îng trªn 1 tû lÝt /n¨m, trong ®ã MÜ vµ CHLB §øc lµ hai n­íc dÉn ®Çu víi s¶n l­îng trªn 10 tû lÝt /n¨m. ë ViÖt Nam, bia lµ mét trong nh÷ng ngµnh c«ng nghiÖp cã tèc ®é t¨ng tr­ëng cao. N¨m 1993 s¶n l­îng bia c¶ n­íc ®¹t trªn 200 triÖu lÝt/n¨m, n¨m1995 s¶n l­îng ®¹t trªn 500 triÖu lÝt/n¨m. §Õn n¨m 2000 s¶n l­îng bia c¶ n­íc ®¹t gÇn 800 triÖu lÝt. Cïng víi c¸c ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c, sù ph¸t triÓn nhanh chãng vÒ sè l­îng vµ quy m« c¸c doanh nghiÖp s¶n xuÊt bia ®· kÐo theo nh÷ng vÊn ®Ò vÒ b¶o vÖ vµ chèng « nhiÔm m«i tr­êng. Trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng ngµnh s¶n xuÊt bia còng t¹o ra l­îng lín c¸c chÊt th¶i g©y « nhiÔm m«i tr­êng ë c¶ 3 d¹ng : khÝ th¶i, chÊt th¶i r¾n vµ n­íc th¶i. Trong ®ã nguån g©y « nhiÔm chÝnh vµ cÇn ®­îc tËp trung gi¶i quyÕt lµ n­íc th¶i. Nguån th¶i nµy nÕu kh«ng ®­îc xö lý sÏ g©y « nhiÔm m«i tr­êng n­íc, ®Êt, t¸c ®éng ®Õn nguån n­íc ngÇm. Ngoµi ra cßn g©y « nhiÔm thø cÊp t¹o c¸c khÝ g©y mïi khã chÞu, lµm « nhiÔm kh«ng khÝ, ¶nh h­ëng xÊu ®Õn søc khoÎ vµ ®êi sèng céng ®ång. V× vËy, ë n­íc ta xö lý n­íc th¶i cña ngµnh s¶n xuÊt bia còng lµ mét vÊn ®Ò ®¸ng quan t©m. HiÖn nay míi chØ cã mét vµi c¬ së s¶n xuÊt lín cã hÖ thèng xö lý n­íc th¶i nh­ : Nhµ m¸y bia ViÖ Nam, bia Huda, bia §«ng Nam ¸,…nh÷ng hÖ thèng nµy ®­îc nhËp c«ng nghÖ tõ n­íc ngoµi lªn cã gi¸ thµnh rÊt cao, ®ã lµ ch­a tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng c«ng nghÖ kh«ng phï hîp. Cßn l¹i hÇu hÕt c¸c c¬ së s¶n xuÊt bia ®Òu th¶i trùc tiÕp n­íc th¶i vµo hÖ thèng tho¸t n­íc c«ng céng mµ kh«ng qua xö lý. H¬n n÷a c¸c c¬ së nµy ®Òu n»m trong thµnh phè, khu c«ng nghiÖp hay xen lÉn víi khu vùc d©n c­. §Ó ®¸p øng thùc tÕ kh¸ch quan trªn, viÖc nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ hÖ thèng kh¶ thi vÒ c«ng nghÖ còng nh­ gi¸ thµnh xö lý lµ vÊn ®Ò cÇn thiÕt vµ cÊp b¸ch hiÖn nay. Víi ®Ò tµi " Nghiªn cøu, thiÕt kÕ c¬ së xö lý n­íc th¶i cho nhµ m¸y bia B×nh §Þnh " chóng t«i mong muèn cã thÓ ®¸p øng ®­îc phÇn nµo yªu cÇu trªn. I.Giíi thiÖu nhµ m¸y bia b×nh ®Þnh - hiÖn tr¹ng m«i tr­êng. I.1. Giíi thiÖu nhµ m¸y bia B×nh §Þnh. Nhµ m¸y bia B×nh §Þnh lµ nhµ m¸y n»m trong khu c«ng nghiÖp Phó Tµi, tinh B×nh §Þnh. N¨ng xuÊt cña nhµ m¸y ®¹t 25 triÖu lÝ bia trªn mét n¨m. S¶n phÈm chÝnh cña nhµ m¸y gåm bia chai, bia lon vµ bia h¬i. I.1.1. VÞ trÝ ®Þa lý vµ mÆt b»ng nhµ m¸y. VÞ trÝ ®Þa lý vµ mÆt b»ng nhµ m¸y ®­îc thÓ hiÖn trong h×nh I.1.1 I.1.2. Ph©n bè n¨ng suÊt cña nhµ m¸y. Thêi vô s¶n xuÊt trong n¨m cña nhµ m¸y ®­îc thÓ hiÖn trong biÓu ®å I.1.2 H×nh I.1.2. BiÓu ®å ph©n bè n¨ng suÊt cña nhµ m¸y trong n¨m. N¨ng suÊt (TriÖu lÝt) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thêi gian (Th¸ng) H×nh I.1.1. S¬ ®å mÆt b»ng vµ vÞ trÝ nhµ m¸y. I.2. C«ng nghÖ s¶n xuÊt bia cña nhµ m¸y. I.2.1. Nguyªn liÖu cho s¶n xuÊt bia. Bia ®­îc s¶n xuÊt l©u ®êi trªn thÕ giíi vµ lµ lo¹i n­íc gi¶i kh¸t rÊt th«ng dông. Thµnh phÇn chÝnh cña bia bao gåm: 80-90% lµ n­íc, 2.5-6% cån, 0.3-0.4% H2CO3 vµ 5-10% lµ c¸c chÊt tan, trong c¸c chÊt tan cã 30% lµ gluxit, 8-10% lµ c¸c hîp chÊt chøa Nit¬, ngoµi ra cßn cã c¸c axit h÷u c¬, chÊt kho¸ng vµ mét sè vitamin. I.2.1.1. Nguyªn liÖu chÝnh: Nguyªn liÖu chÝnh cho s¶n xuÊt bia bao gåm: Malt ®¹i m¹ch, g¹o tÎ, hoa houblon, nÊm men vµ n­íc. HiÖn nay ngoµi g¹o tÎ th× c¸c nguyªn liÖu nµy ®Òu ph¶i nhËp ngo¹i. Malt ®¹i m¹ch: Lµ h¹t ®¹i m¹ch ®­îc n¶y mÇm trong ®iÒu kiÖn nh©n t¹o, trong qu¸ tr×nh n¶y mÇm, mét l­îng lín c¸c enzim h×nh thµnh vµ tÝch tô trong ®¹i m¹ch. C¸c enzim nµy lµ t¸c nh©n ph©n gi¶i c¸c hîp chÊt gluxit, pr«tªin trong malt thµnh nguyªn liÖu mµ nÊm men cã thÓ sö dông ®Ó lªn men. H¹t ®¹i m¹ch chøa 4-5% ®é Èm, 76% ®é tan. Thµnh phÇn ho¸ häc tÝnh theo phÇn tr¨m chÊt kh«: Tinh bét : 58% pr«tªin : 10% ChÊt bÐo : 2.5% X¬ : 6% Kho¸ng : 2.8% Sacaroza : 5% §­êng khö : 4% Pentoza hoµ tan: 1% Hexoza vµ Pentoza kh«ng hoµ tan: 9% Ngoµi ra cßn mét sè c¸c chÊt mµu, chÊt th¬m, chÊt ®¾ng,… G¹o tÎ: §Ó tËn dông l­îng enzim amilaza cã trong malt vµ ®Ó h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm, g¹o tÎ ®­îc dïng lµm nguyªn liÖu thay thÕ, tû lÖ g¹o trong s¶n xuÊt bia kho¶ng 30%. G¹o tÎ chøa 76% ®é tan, 12% ®é Èm. Thµnh phÇn ho¸ häc cña g¹o tÝnh theo phÇn tr¨m chÊt kh«: Tinh bét : 70-75% C¸c lo¹i ®­êng : 2-5% Kho¸ng : 1-1.5% Pr«tit : 7-8% ChÊt bÐo : 1-1.5% - Hoa houblon: hoa houblon chøa c¸c chÊt th¬m, c¸c chÊt cã vÞ ®¾ng ®Æc tr­ng. Nhê ®ã hoa cã vÞ dÔ chÞu, h­¬ng th¬m, bät l©u tan,… Thµnh phÇn ho¸ häc cña hoa houblon cho s¶n xuÊt bia tÝnh theo % chÊt kh«: §é Èm : 12.5% C¸c chÊt chøa Nit¬: 17.5% X¬ : 13.3% C¸c chÊt ®¾ng : 18.3% Este : 0.4% Tro : 7.5% Tanin : 3% C¸c chÊt trÝch ly kh«ng chøa Nit¬: 27.5% N­íc: S¶n xuÊt bia lµ nghµnh sö dông nhiÒu n­íc víi nh÷ng môc ®Ých kh¸c nhau : N­íc nguyªn liÖu, n­íc lµm l¹nh, n­íc röa thiÕt bÞ, bao b×, vÖ sinh nhµ x­ëng ,n­íc ®Ó s¶n xuÊt h¬i,… ChÊt l­îng bia phô thuéc rÊt nhiÒu vµo chÊt l­îng nguån n­íc cÊp.N­íc dïng cho s¶n xÊt bia ph¶i lµ n­íc ®· qua xö lÝ,®¹t c¸c tiªu chuÈn cho n­íc nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt n­íc gi¶i kh¸t. +Kh«ng mµu kh«ng mïi. +ChØ sè coli<3 +§é pH: 6,5 - 7,0 +§é cøng:8-12 0H +NH3 vµ NO2-- :Kh«ng cã +Fe2+,..kh«ng cã hoÆc rÊt Ýt NÊm men: NÊm men sö dông trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt bia lµ lo¹i nÊm ®¬n bµo thuéc chñng Saccharomyces. HiÖn nay nhµ m¸y ®ang sö dông lo¹i nÊm men ch×m thuéc lo¹i Saccharomyces Carlsbergensis cã ®é thuÇn khiÕt cao, tØ lÖ chÕt < 7%. I.2.1.2. Nguyªn liÖu phô. Ngoµi c¸c nguyªn liÖu chÝnh, c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia cña nhµ m¸y cßn sö dông c¸c nguyªn liÖu phô: ChÊt trî läc Diatomit nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ vµ rót ng¾n thêi gian trong qu¸ tr×nh läc. Xót, P3 + Reecon+ Disoree, Oxonia,… ®­îc sö dông ®Ó vÖ sinh trong thiÕt bÞ chai, Keg. C¸c t¸c nh©n l¹nh NH3, Glycol sö dông trong m¸y nÐn. §Ó s¶n xuÊt bia cßn sö dông c¸c nhiªn liÖu vµ n¨ng l­îng: Nhiªn liÖu ®­îc sö dông lµ dÇu DO dïng ®Ó ®èt lß h¬i cung cÊp cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. §iÖn ®Ó vËn hµnh thiÕt bÞ, dïng cho sinh ho¹t,… I.2.1. Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia. C¸c c«ng ®o¹n chÝnh cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia ®­îc m« t¶ tãm t¾t trong s¬ ®å (H×nh II.2). Phô gia Nguyªn liÖu Xay NÊu Phô gia Läc §un s«i Hoa Phô gia Xo¸y lèc Lµm l¹nh Lªn men chÝnh, phô Läc bia Bia t­¬i Thanh trïng Lµm l¹nh ChiÕt keg ChiÕt lon §ãng n¾p Thanh trïng KiÓm tra ®é ®Çy §ãng hép NhËp kho ChiÕt chai §ãng n¾p Thanh trïng D¸n nh·n KiÓm tra ®é ®Çy Röa, thanh trïng keg Röa chai Phô gia H×nh II.2. S¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia I.2.1.1. M« t¶ quy tr×nh c«ng nghÖ. G¹o vµ malt ®­îc xö lý s¬ bé råi c©n ®Þnh l­îng cho tõng mÎ nÊu. TiÕp ®ã g¹o vµ malt ®­îc xay, sµng trªn 2 hÖ thèng riªng. N­íc ®­îc xö lý riªng cho nÊu bia ®­îc ®­a vµo bét g¹o ®Ó nÊu ch¸o vµ cÊp h¬i tiÕn hµnh dÞch ho¸ vµ ®un s«i. Sau ®ã dÞch ch¸o vµ malt ®­îc ®­a vµo nåi nÊu hçn hîp. T¹i ®©y hçn hîp ®­îc bæ xung thªm c¸c chÊt vµ c¸c enzim ®Ó tiÕn hµnh ®­êng ho¸. Qu¸ tr×nh ®­êng ho¸ x¶y ra nhê sù gia nhiÖt cña h¬i n­íc vµ h¬i qu¸ nhiÖt. KÕt thóc qu¸ tr×nh ®­êng ho¸, toµn bé dÞch nÊu sÏ ®­îc chuyÓn sang nåi läc ®Ó läc b· bia. Khi ®¹t ®­îc ®é trong theo yªu cÇu, cho thªm hoa vµ ®iÒu chØnh ®Õn ®é pH thÝch hîp. KiÓm tra c¸c th«ng sè kü thuËt cña dÞch hÌm (pH, ®é mµu, ®é ®¾ng, ®­êng,…). DÞch hÌm nÕu ®¹t chØ tiªu yªu cÇu sÏ ®­îc b¬m sang nåi xo¸y lèc ®Ó t¸ch b· hoa. Sau qu¸ trßm nÊu, dÞch hÌm sÏ ®­îc lµm l¹nh tíi nhiÖt ®é lªn men theo yªu cÇu nhê m¸y lµm l¹nh nhanh vµ ®­îc x«ng khÝ «xy (®· ®­îc khö trïng) tíi mét nång ®é thÝch hîp cho sù lªn men. Thêi gian thùc hiÖn 1 mÎ nÊu kho¶ng 8- 9h. dÞch hÌm ®· ®­îc lµm l¹nh sÏ ®­îc chuyÓn sang lªn men cïng víi l­îng men ®· ®­îc kiÓm so¸t ( vÒ chÊt l­îng, ®Þnh l­îng,…) vµ lùa chän ®Ó lªn men. Sau qu¸ tr×nh lªn men (13-15 ngµy gåm c¶ lªn men chÝnh vµ lªn men phô tiÕp theo ®Õn qu¸ tr×nh läc. Bét Diatomit ®­îc hoµ víi n­íc theo tØ lÖ ®Þnh s½n råi thªm vµo dÞch bia trong suèt qu¸ tr×nh läc. GiÊy läc bia trong m¸y läc còng ®­îc phñ tr­íc mét líp Diatomit vµ tiÕn hµnh läc kÝn cã ¸p lùc ®Ó ®¶m b¶o ®é trong, chÕ ®é vÖ sinh vµ gi÷ l­îng CO2 b·o hoµ. KÕt thóc qu¸ tr×nh läc, chÊt l­îng bia sÏ ®­îc kiÓm tra l¹i tr­íc khi ®ãng hép bëi phßng Q.C. Bia ®¹t yªu cÇu sÏ ®­îc ®ãng lon, chai, keg tuú theo yªu cÇu cña thÞ tr­êng vµ ®­îc thanh trïng tr­íc khi xuÊt x­ëng.  Tiªu tèn nguyªn liÖu cho 1000 lit bia thµnh phÈm: TT Tªn nguyªn, nhiªn liÖu §Æc tÝnh §¬n vÞ tÝnh Sè l­îng 1 G¹o vµ malt 10-12% Èm kg 171.4 2 Hoa houplon hoa kg 0.86 3 N­íc m3 8¸9 4 NaOH kg 2.86 5 P3+ Reecon+ Disoree kg 0.357 6 Oxonia kg 0.143 7 Advantage plus kg 0.143 8 ChÊt trî läc Diatomit kg 1.429 9 DÇu DO TÊn 0.143 10 H¬i TÊn 2.143 I.2.1.2. C¸c c«ng ®o¹n chÝnh. 1. Xay nguyªn liÖu. G¹o vµ malt qua c©n tù ®éng sau ®ã ®­îc nghiÒn nhá råi chuyÓn sang nåi nÊu. 2. NÊu, ®­êng ho¸. Bét g¹o sau khi xay song ®­îc trén víi n­íc mÒm vµ ®­a vµo nåi nÊu khuÊy ®Òu, ®un hçn hîp lªn kho¶ng 500C sau ®ã bæ xung kho¶ng 5% l­îng malt nh»m cung cÊp enzim phôc vô cho qu¸ tr×nh ®­ßng ho¸. N©ng nhiÖt ®é lªn 850C dõng 10 phót råi n©ng nhiÖt ®é lªn 1000C, ®un s«i trong 25 phót ®Ó ch¸o chÝn. Toµn bé l­îng malt cßn l¹i ®­îc trén víi n­íc ®­a vµo nåi nÊu, lóc nµy ch¸o bªn nåi ch¸o võa chÝn, b¬mm tõ tõ khèi dÞch ch¸o sang nåi malt, nhiÖt ®é trong nåi lóc nµy ®¹t 650C, gi÷ nhiÖt ®é nµy trong 60 phót . Sau ®ã n©ng nhiÖt ®é lªn 760C, gi÷ nhiÖt ®é nµy trong 5 phót, ®©y lµ nhiÖt ®é tèi ­u cho qu¸ tr×nh t¹o ra dextrin. KÕt thóc qu¸ tr×nh nµy dÞch ®­êng ®­îc b¬m sang nåi läc. 3. Läc dÞch ®­êng. Môc ®Ých qu¸ tr×nh nµy lµ läc b· malt, t¸ch pha láng ra khái hçn hîp ®Ó tiÕp tôc ®­a sang c¸c qu¸ trinh sau. Qu¸ tr×nh läc gåm 2 b­íc : Läc hçn hîp dÞch ®­êng thu n­íc nha ®Çu. Dïng n­íc nãng röa b· ®Ó thu n­íc nha cuèi. 4. NÊu hoa. Sau khi läc song, dÞch ®­êng ®­îc ®­a sang nåi nÊu víi hoa houblon ®Ó t¹o h­¬ng vÞ cho bia, nhiÖt ®é trong nåi nÊu lu«n gi÷ ë 1000C. 5. T¸ch b· vµ lµm l¹nh dÞch d­êng. DÞch ®­êng sau khi nÊu song ®­îc ®­a sang thiÕt bÞ xo¸y lèc ®Ó t¸ch b· hoa, sau ®ã ®­îc lµm l¹nh tíi 160C, bæ xung khÝ CO2 ®· ®­îc khö trïng råi ®­a sang thiÕt bÞ lªn mem. 6. Lªn men chÝnh, phô. C6H12O6 Men 2C2H5OH + 2CO2 §©y lµ c«ng ®o¹n quan träng nhÊt trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia, qu¸ tr×nh lªn mem nhê t¸c dông cña mem gièng ®Ó chuyÓn ho¸ ®­êng thµnh alcol etylic vµ khÝ cacbonic. Qu¸ tr×nh lªn mem gåm 2 giai ®o¹n : Lªn mem chÝnh : DiÔn ra trong kho¶ng 7-8 ngµy, kÕt thóc qu¸ tr×nh nµy nhiÖt ®é h¹ xuèng cßn 40C vµ thu håi nÊm mem. Lªn mem phô : Qu¸ tr×nh nµy diÔn ra chËm, thêi gian tõ 6-8 ngµy, nhiÖt ®é lªn mem tõ -2-40C. 7. Läc bia. Bia ®­îc lµm trong nhê qu¸ tr×nh läc trªn m¸y läc khung b¶n víi chÊt trî läc lµ bét diatomit. 8. §ãng gãi. Bia thµnh phÈm cña nhµ m¸y sau khi ®¹t c¸c chØ tiªu ®­îc chuyÓn sang ph©n s­ëng ®ãng gãi ®Ó chiÕt chai, lon, hay keg. I.3. HiÖn tr¹ng m«i tr­êng nhµ m¸y bia. S¬ ®å c«ng nghÖ cã kÌm dßng th¶i trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt cña nhµ m¸y ®­îc m« t¶ trong s¬ ®å (h×nh I.3). C«ng nghÖ s¶n xuÊt bia sinh ra 3 nguån th¶i chÝnh lµ khÝ th¶i, chÊt th¶i r¾n vµ n­íc th¶i. I.3.1. KhÝ th¶i. KhÝ CO2 sinh ra trong qu¸ tr×nh lªn men ®­îc thu håi ®­a vµo m¸y nÐn ®Ó t¸i sö dông lµm b¶o hoµ CO2 trong bia, phÇn d­ ®­îc ®ãng vµo c¸c b×nh chøa vµ b¸n ra thÞ tr­êng. C¸c khÝ th¶i sinh ra tõ khu vùc lß h¬i. Trong nhµ m¸y sö dông dÇu DO ®Ó ®èt nªn c¸c khÝ th¶i sinh ra tõ lß ®èt gåm SO2, NOx, CO2,… c¸c khÝ nµy ®­îc pha lo·ng nhê èng khãi cã ®é cao kh¸ lín, Ýt g©y « nhiÔm vµ ¶nh h­ëng tíi khu vùc xung quanh. C¸c khÝ NH3, glycol cã thÓ sinh ra khi hÖ thèng m¸y lµm l¹nh bÞ rß rØ. H¬i n­íc tõ c¸c ®­êng èng bÞ rß rØ, trong c¸c nåi nÊu I.3.2 ChÊt th¶i r¾n C¸c bôi nguyªn liÖu tõ kh©u xay, nghiÒn ®­îc hót vµo cyclon vµ t¸i sö dông ®­a vµo nåi nÊu. B· bia, b· hoa ®­îc thu gom vµ chøa ë c¸c cyclon sau ®ã b¸n cho nh©n d©n ®Ó nu«i c¸ vµ ch¨n nu«i gia sóc. Men bia ®­îc lµm s¹ch vµ ®­îc ®­a vµo b×nh chøa ®Ó sö dông cho c¸c lÇn sau. Men th¶i ®­îc Ðp kh« vµ b¸n. Chai vì, lon háng ®­îc b¸n ®Ó t¸i chÕ. Bao b× plastic, giÊy háng ®­îc b¸n cho c¸c c¬ së t¸i chÕ. §èi víi c¸c lo¹i chÊt th¶i r¾n sö dông l¹i ®­îc nh­ r¸c sinh ho¹t, bïn l¹o vÐt cèng r·nh, bïn ho¹t tÝnh tõ khu xö lý nø¬c ®­îc tËp trung l¹i 1 chç trong khu vùc nhµ m¸y, hµng ngµy vËn chuyÓn r¸c th¶i nµy ®Õn b·i r¸c chung cña thµnh phè. I.3. 3. N­íc th¶i. C«ng nghÖ s¶n xuÊt bia lµ c«ng nghÖ gi¸n ®o¹n , l¹i phô thuéc nhiÒu vµo mïa vô, thêi tiÕt tronh n¨m. v× vËy l­îng n­íc th¶i cña nhµ m¸y bia nh×n chung dao ®éng theo thêi gian trong ngµy, mét trong nh÷ng yÕu tè biÕn ®éng l­u l­îng n­íc th¶i lµ thêi ®iÓm röa nhµ s­ëng, thiÕt bÞ s¶n xuÊt. §Ó thiÕt kÕ &x©y dùng hÖ thèng xö lý n­íc th¶i cÇn biÕt ®­îc chÝnh x¸c l­u l­îng, ®Æc tÝnh cña n­íc th¶i ®Ó cã biÖn ph¸p xö lý thÝch hîp cho t­êng dßng th¶i. Cã thÓ ph©n ra c¸c luång n­íc th¶i nh­ sau : - Dßng th¶i 1: N­êc do ng­ng tô, n­íc lµm l¹nh, dßng th¶i nµy th­êng Ýt vµ Ýt g©y « nhiÔm nªn cã thÓ th¶i trùc tiÕp hoÆc xö lý s¬ bé ®Ó t¸i sö dông. §©y lµ nguån n­íc t­¬ng ®èi s¹ch chiÕm kho¶ng 30% so víi tæng l­îng n­íc th¶i. Dßng th¶i 2 : N­íc th¶i cã chøa dÇu mì do röa c¸c thiÕt bÞ m¸y mãc c¬ khÝ, dßng th¶I nµy cã l­u l­îng nhá cã thÓ xö lø b»ng c¸ch nhËp vÒ bÓ ph©n ly cã kÕt cÊu ®Æc biÖt ®Ó t¸ch dÇu. Dßng th¶i nµy kh«ng cÇn xö lý nÕu qu¸ tr×nh t¸ch dÇu ®¶m b¶o hµm l­îng dÇu cã trong n­íc th¶i nhá h¬n TCCP . Dßng th¶i 3 : N­íc dïng ®Ó röa thiÕt bÞ nÊu, lªn men, thïng chøa, n­íc th¶i nµy chøa nhiÒu hydr«cacbon, xenluloza, pentoza, pr«tªin, c¸c chÊt kho¸ng,... ChiÕm mét l­îng lín vµ lµ nguån g©y « nhiÔm chÝnh cÇn ph¶i xö lý. Dßng th¶I nµy cßn bao gåm n­íc th¶i tõ qu¸ tr×nh vÖ sinh, khö trïng thiÕt bÞ, n­íc röa chai, keg chøa. N­íc th¶i lo¹i nµy cã chøa c¸c dung dÞch khö trïng nh­ H2O2, ®Æc biÖt cã ®é pH cao do chøa dung dÞch xót trong c«ng ®o¹n röa chai. Nh×n chung n­íc th¶i trong c¸c c«ng ®o¹n s¶n xuÊt cã chøa nhiÒu c¸c chÊt h÷u c¬ víi nång ®é cao c¸c hîp chÊt hydratcacbon, pr«tªin, axit h÷u c¬, dung dÞch xót NaOH, c¸c chÊt tÈy röa víi nång ®é thÊp. - Dßng th¶i 4 : N­íc th¶i sinh ho¹t, n­íc m­a, n­íc th¶i bé phËn xö lý n­íc ngÇm. Dßng th¶i nµy kh«ng lín, cã thÓ th¶i trùc tiÕp ra cèng th¶i. Do tÝnh chÊt n­íc th¶i cña nhµ m¸y bia cã hµm l­îng chÊt h÷u c¬ cao , ®Òu lµ c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng ph©n huû sinh häc nªn ph­¬ng ph¸p phæ biÕn vµ kinh tÕ nhÊt ®Ó xö lý n­íc th¶i lo¹i nµy lµ xö lý sinh häc  C¸c nguån th¶i cña s¶n xuÊt bia vµ ®Æc tr­ng. [12]. Nguån ph¸t sinh Thµn phÇn n­íc th¶i §Æc tr­ng - NÊu, ®­êng ho¸ B· h¹t, ®­êng BOD, SS - L¾ng, t¾ch b· Pr«tªin, ®­êng BOD - Lªn men NÊm men, bia, pr«tªin BOD - Läc Diatomit, nÊm men, bia SS, BOD - Röa bao b× Bia, xót, nh·n chai PH cao, COD, BOD,SS * C©n b»ng n­íc : §Þnh møc n­íc cÊp ®èi víi nhµ m¸y bia 9 m3 /1000 lÝt bia. Trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia, n­íc ®­îc dïng cho c¸c c«ng ®o¹n víi tû lÖ nh­ sau : N­íc trong c¸c c«ng ®o¹n Tû lÖ (%) - N­íc trong s¶n phÈm bia (V1) 10 - N­íc s¶n xuÊt h¬i (V2) 10 - N­íc lµm l¹nh (V3) 15 - N­íc röa chai, röa sµn, thiÕt bÞ (V4) 35 - N­íc dïng cho c¸c môc ®Ých kh¸c (V5) 30 Þ L­îng n­íc sö dông trong c¸c c«ng ®o¹n : V1 = 10%´9 = 0,9 m3. V2 = 10%´9 = 0,9 m3 . V3 = 15%´9 = 1,35 m3 . V4 = 35%´9 = 1,35 m3 . V5 = 30%´9 = 2,7 m3 . Ta cã thÓ ph©n lo¹i l­u l­îng n­íc nh­ sau : N­íc ®i vµo s¶n phÈm Vsp . N­íc tuÇn hoµn Vth . N­íc th¶i Vth¶i . N­íc thÊt tho¸t Vtt . L­îng n­íc tuÇn hoµn Vth chÝnh lµ l­îng n­íc lµm l¹nh Vth = V3 = 1,35 m3. L­îng n­íc ®i vµo s¶n phÈm bao gåm l­îng n­íc hoµ trén ban ®Çu vµ l­îng n­íc dïng ®Ó nÊu, nÕu bá qua thÓ tÝch h¬i n­íc ta cã Vsp = V1 = 0,9 m3. L­îng n­íc dïng ®Ó s¶n xuÊt bia dïng cho c¸c c«ng ®o¹n nÊu, röa chai hay than trïng, l­îng n­íc th¶i nµy chiÕm kho¶ng 50% n­íc dïng ®Ó s¶n xuÊt h¬i cßn l¹i lµ thÊt tho¸t hay ®i vµo trong s¶n phÈm bia. Vtt = 0,5´0,9 = 0,45 m3. Ta cã tæng l­îng n­íc cÊp : VcÊp = Vsp + Vth + Vtt + Vth¶i. Þ Vth¶i = VcÊp - Vsp - Vth - Vtt = 9 - 0,9 - 1,35 - 0,45 = 6,3 m3. Nh­ vËy ®Þnh møc n­íc th¶i lµ 6,3 m3 /1000lÝt bia , lÊy 6,5 m3/1000l. * §Þnh møc n­íc th¶i. Dùa vµo biÓu ®å ph©n bè n¨ng suÊt cña nhµ m¸y ta cã thÓ thÊy n¨ng suÊt s¶n xuÊt bia ®¹t cao nhÊt t¹i c¸c th¸ng 5, 6, 7 víi møc 3 triÖu lÝt / th¸ng. Gi¶ sö trong 1 th¸ng nhµ m¸y s¶n xuÊt 27 ngµy liªn tôc Þ N¨ng suÊt trong 1 ngµy : = 111.000 lÝt / ngµy . Víi ®Þnh møc n­íc th¶i lµ 6,5 m3 / 1000l bia . Þ §Þnh møc n­íc th¶i trong ngµy cña nhµ m¸y : 6.5´111 = 721,5 lÊy trßn 720 m3/ngµy. §Æc tÝnh n­íc th¶i cña nhµ m¸y bia B×nh §Þnh Th«ng sè §¬n vÞ Gi¸ trÞ L­u l­îng m3/ngµy 720 pH 5,7¸11,7 COD mg/l 3000 BOD5 mg/l 1800 SS mg/l 700 NTæng mg/l 90 PTæng mg/l 30 II. Giíi thiÖu mét sè d©y truyÒn c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i nhµ m¸y bia. S¬ ®å xö lý n­íc th¶i cña nhµ m¸y bia Will Brau GamH (CHLB §øc)[3]. Lo¹i dÇu l¾ng BÓ biÕn khÝ Aeroten BÓ l¾ng N­íc th¶i Läc bïn BÓ chøa bïn SÊy kh« Bïn thõa Bïn håi l­u N­íc ra S¬ ®å xö lý n­íc th¶i nhµ m¸y bia cã c«ng suÊt 16trl/n¨m ®­îc thiÕt kÕ theo c¸c th«ng sè. - Dung tÝch bÓ hiÕu khÝ : 1000 m3 - L­u l­îng n­íc th¶i : 500 m3/ngµy -BOD5 : 880 mg/l T¶i träng BOD5 : 1320 kg/ngµy. Gi¸ trÞ c¸c th«ng sè lµm viÖc cña thiÕt bÞ: - T¶i träng BOD5 cña n­íc : 0,5 kg/m3.ngµy. - T¶i träng BOD5 cña bïn : 0,16 kg/m3.ngµy. - Bïn thõa : 0,3 ¸ 0,5 kg/kg - ChØ sè bïn : 150 ml/g BÓ l¾ng thø cÊp: - Dung tÝch lµm viÖc : 225 m3 - DiÖn tÝch bÒ mÆt : 180 m2 - Thêi gian l­u : 11h - L­îng bïn kh« thu ®­îc sau bÓ läc : 4 kg/m3. N­íc sau xö lý COD: 70 ¸80 mg/l BOD5: 5 ¸ 20 mg/l 2.S¬ ®å hÖ thèng xö lý yÕm - hiÕm khÝ cña nhµ m¸y bia Bavaria, Lieshout(HµLan)[2]. N­íc th¶i ®­a vµo xö lý cã l­u l­îng trong ngµy dao ®éng rÊt lín, Qmax=250 m3/h, gi¸ trÞ COD thay ®æi rÊt m¹nh CODmax = 1600 mg/l, Ntængmax=30 mg/l, . T0 = 20 ¸ 210C, pH = 6 ¸ 10. HÖ thèng xö lý bao gåm: BÓ 1 dïng ®Ó ®iÒu hoµ, ®iÒu chØnh pH, cã dung tÝch V = 300 m3. BÓ axit 2 cã dung tÝch 1500 m3. BÓ yÕm khÝ UASB cã dung tÝch 1400 m3, tr = 5,6 h BÓ æn ®Þnh tiÕp xóc 4 cã dung tÝch 200 m3. BÓ säc khÝ Aeroten 5 cã dung tÝch 10800 m3. BÓ l¾ng thø cÊp 6 cã dung tÝch 1400 m3. N­íc th¶i ra cña hÖ thèng nµy cã COD = 50 ¸ 60 mg/l 3.S¬ ®å n­íc th¶i nhµ m¸y bia §«ng Nam ¸. HÖ thèng nµy ®­îc thiÕt kÕ cho nhµ m¸y bia cã c«ng suÊt 36 triÖu lÝt/n¨m. Víi c¸c th«ng sè ®Çu vµo: Th«ng sè Gi¸ trÞ trung b×nh Gi¸ trÞ cao nhÊt COD 3000 mg/l 5000 mg/l BOD5 2000 mg/l 3000 mg/l L­u l­îng 600 m3/ngµy 700 m3/ngµy TSS 700 mg/l 1300 mg/l NTæng 90 mg/l PTæng 60 mg/l BÓ ®iÒu hoµ cã dung tÝch : 210 m3 BÓ UASB : 400 m3 BÓ Aeroten : 360 m3 BÓ l¾ng : §­êng kÝnh 7 m Dïng ra ®¹t tiªu chuÈn lo¹i B : COD : 100 mg/l. BOD5 : 50 mg/l. TSS : 100 mg/l. PTæng : 6 mg/l. NhËn xÐt: ViÖc lùa chän c«ng nghÖ xö lý thÝch hîp ®èi víi n­íc th¶i nhµ m¸y bia phô thuéc vµo c¸c yÕu tè nh­: TÝnh chÊt, l­u l­îng dïng th¶i, c¸c ®iÒu kiÖn vÒ kinh tÕ trong yªu cÇu vÒ chÊt l­îng dßng th¶i… - Ph­¬ng ph¸p xö lý hiÕu khÝ dïng bïn ho¹t ®éng tÝnh thÝch cho xö lý n­íc th¶i cã hµm l­îng chÊt h÷u c¬ tõ 500 ¸ 1000 mg/l. Ph­¬ng ph¸p nµy th­êng ¸p dông cho c¸c nhµ may s¶n xuÊt bia cã c«ng suÊt nhá, d©y chuyÒn s¶n xuÊt cßn l¹c hËu nªn l­îng n­íc tiªu hao lín, hµm l­îng chÊt h÷u c¬ cã trong n­íc th¶i kh«ng cao. HÖ thèng nµy vËn hµnh ®¬n gi¶n, æn ®Þnh, an toµn, chi phÝ x©y dùng thÊp, trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®· ®­îc ¸p dông t¹i mét sè nhµ m¸y s¶n xuÊt bia t¹i ViÖt Nam. Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng thÝch hîp ®Ó xö lý n­íc th¶i cã hµm l­îng chÊt h÷u c¬ lín vµ yªu cÇu vÒ chÊt l­îng dßng th¶i cao. - ë c¸c n­íc c«ng nghiÖp hay mét sè nhµ m¸y s¶n xuÊt bia lín t¹i ViÖt Nam, do cã c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia ®ång bé vµ hiÖn ®¹i, l­îng n­íc tiªu hao trªn mét ®¬n vÞ s¶n phÈm Ýt, n­íc th¶i l¹i ®­îc ph©n luång nªn cã hµm l­îng chÊt h÷u c¬ tõ cao tõ 1500 ¸ 3000 mg/l trong ®ã 60 ¸ 70% lµ BOD. §Ó xö lý n­íc th¶i lo¹i nµy th­êng ¸p dông hÖ thèng xö lý liªn hîp yÕm khÝ - biÕn khÝ. Tr­íc tiªn n­íc th¶i cã hµm l­îng COD, BOD cao ®­îc xö lý trong thiÕt bÞ yÕu khÝ kiÓm dßng ng­îc UASB. N­íc th¶i sau xö lý yÕm khÝ víi hµm l ­îng BOD tõ 200 ¸ 500 mg/l ®­îc chuyÓn vµo bÓ biÕn khÝ Aeroten ®Ó xö lý ®¹t tíi tiªu chuÈn dßng th¶i. Ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm: HiÖu qu¶ xö lý cao. L­îng bïn t¹o ra Ýt (10 ¸ 15% so víi xö lý biÕn khÝ hoµn toµn) TiÕt kiÖm n¨ng l­îng tíi 85 ¸ 90%. §­¬ng nhiªn hÖ thèng nµy cÇn ®Çu t­ kinh phÝ lín. III. ThiÕt kÕ, tÝnh to¸n c¬ së xö lý n­íc th¶i cho nhµ m¸y bia B×nh §Þnh. III.1.Tæng quan vÒ c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i nhµ m¸y bia Cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i trong ®ã cã 4 ph­¬ng ph¸p chÝnh lµ [4]: Ph­¬ng ph¸p c¬ häc, ho¸ lý, ho¸ häc vµ sinh häc. ViÖc ¸p dông ph­¬ng ph¸p nµo cho phï hîp tuú thuéc vµo ®Æc tÝnh cña dßng th¶i, tÝnh chÊt n­íc th¶i vµ møc ®é cÇn lµm s¹ch. Ph­¬ng ph¸p c¬ häc : §Ó lo¹i c¸c h¹t l¬ löng ra khái n­íc th¶i th­íngö dông c¸c qu¸ tr×nh thuû c¬ nh­ läc qua song ch¾n, l­íi läc, ly t©m, l¾ng vµ läc. Ph­¬ng ph¸p ho¸ lý : Lµ c¸c qu¸ tr×nh ®«ng, keo tô, tuyÓn næi, hÊp thô, trao ®æi ion,…Ph­¬ng ph¸p nµy th­êng ®­îc sö dông ®Ó t¾ch nh÷ng h¹t r¾n æ d¹ng keo, c¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt, kim lo¹i nÆng trong n­íc hay ®Ó lµm s¹ch triÖt ®Ó n­íc th¶i sau khi xö lý sinh häc. Ph­¬ng ph¸p ho¸ häc : Dïng c¸c t¸c nh©n ho¸ häc ®Ó xö lý n­íc th¶i b»ng c¸c qu¸ tr×nh trung hoµ, oxy ho¸ khö. Ph­¬ng ph¸p sinh häc : Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc sö dông nhiÒu trong xö lý n­íc th¶i, ®Æc biÖt ®èi víi n­íc th¶i cã chøa c¸c chÊt h÷u c¬. §èi víi nhµ m¸y bia B×nh §Þnh, do tÝnh chÊt n­íc th¶i nhµ m¸y cã tØ lÖ BOD5/COD = 0,5 ¸0,7, c¸c chÊt h÷u c¬ chñ yÕu ë d¹ng hoµ tan nªn ph­¬ng ph¸p thÝch hîp nhÊt lµ xö lý theo ph­¬ng ph¸p sinh häc. Theo quan ®iÓm hiÖn ®¹i nhÊt, c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh oxy ho¸ sinh ho¸ lµm s¹ch n­íc th¶i bao gåm 3 giai ®o¹n [2]: Di chuyÓn c¸c chÊt « nhiÔm tõ pha láng tíi bÒ mÆt cña tÕ bµo vi sinh vË do khuÕch t¸n ®èi l­u vµ khuÕch t¸n ph©n tö. Di chuyÓn chÊt tõ bÒ mÆt ngoµi m«i tr­êng tÕ bµo qua mµng b¸n thÊm b»ng khuÕch t¸n do sù chªnh lÖch nång ®é c¸c chÊt ë trong vµ ngoµi tÕ bµo. Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ c¸c chÊt ë trong tÕ bµo vi sinh vËt víi sù s¶n sinh n¨ng l­îng vµ qu¸ tr×nh tæng hîp c¸c chÊt m¬i cña tÕ bµo víi sù hÊp thô n¨ng l­îng. C¸c giai ®o¹n trªn cã quan hÖ rÊt chÆt chÏ víi nhau vµ qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ c¸c chÊt ®ãng vai trß chÝnh trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i. Ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p sinh häc dùa trªn cë së ho¹t ®éng cña Vi sinh vËt ph©n huû c¸c chÊt bÈn g©y « nhiÔm cã trong n­íc th¶i. C¸c VSV sö dông c¸c chÊt h÷u c¬ vµ mét sè chÊt kho¸ng lµm nguån dinh d­ìng vµ t¹o n¨ng l­îng. Trong qu¸ tr×nh dinh d­ìng, chung nhËn c¸c nchÊt dinh d­ìng ®Ó x©y dùng tÕ bµo, sinh tr­ëng vµ sinh s¶n nªn sinh khèi cña chóng ®­îc t¨ng lªn. Qu¸ tr×nh ph©n huû c¸c chÊt h÷u c¬ nhê VSV gäi lµ qu¸ tr×nh oxy ho¸ sinh ho¸. Nh­ vËy n­íc th¶i cã thÓ ®­îc xö lý b»ng ph­¬ng ph¸p sinh häc sÏ ®­îc ®Æc tr­ng bëi 2 chØ tiªu BOD hay COD. §Ó xö lý theo ph­¬ng ph¸p nµy n­íc th¶i s¶n xuÊt cÇn kh«ng chøa c¸c chÊt ®éc, t¹p chÊt, c¸c muèi kim lo¹i nÆng hay nång ®é cña chóng kh«ng ®­îc v­ît qu¸ nång ®é cùc ®¹i cho phÐp vµ cã tØ sè BOD/ COD ³ 0,5. Ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i b»ng oxy ho¸ sinh ho¸ cã thÓ chia ra lµm 2 lo¹i chÝnh : Xö lý yÕm khÝ : BÓ UASB, bÓ läc yÕm khÝ, bÓ tù ho¹i, bÓ l¾ng hai vá, hå yÕm khÝ, æn ®Þnh cÆn trong m«i tr­êng yÕm khÝ(bÓ mªtan). Xö lý hiÕu khÝ : BÓ Aeroten, bÓ läc sinh häc, hoß hiÕu khÝ, hå oxy ho¸, æn ®Þnh cÆn trong m«i tr­êng hiÕu khÝ. III.1.1. C¸c ph­¬ng ph¸p yÕm khÝ. III.1.1.1.C¬ chÕ qu¸ tr×nh ph©n huû yÕm khÝ. Qu¸ tr×nhnµy thùc hiÖn nhê c¸c chñng VSV kÞ khÝ b¾t buéc vµ kh«ng b¾t buéc, qu¸ tr×nh nµy thÝch hîp cho n­íc th¶i cã hµm l­îng chÊt h÷u c¬ lín tõ 3000 ³ 10.000mg/l. C¬ chÕ ph©n gi¶i yÕm khÝ c¸c chÊt h÷u c¬ b»ng lªn men sinh khÝ gåm 3 giai ®o¹n [12]. - Giai ®o¹n 1: Giai ®o¹n thuû ph©n. D­íi t¸c dông cña enzim Hydroza do c¸c VSV tiÕt ra, c¸c hîp chÊt h÷u c¬ phøc t¹p nh­ gluxit, lipit, protein… ®­îc ph©n gi¶i thµnh c¸c chÊt h÷u c¬ ®¬n gi¶n, dÔ tan trong n­íc nh­: ®­êng, peptit, glyxªrin, axit bÐo, axit amin… - Giai ®o¹n 2: Giai ®o¹n lªn men c¸c axit h÷u c¬. C¸c s¶n phÈm trong qu¸ tr×nh thuû ph©n sÏ ®­îc ph©n gi¶i yÕm khÝ tiÕp tôc t¹o thµnh c¸c axit h÷u c¬ cã ph©n tö l­îng nhá h¬n nh­ : axit butynic, axit propionic, axit axetic, axit foomic, … tiÒn ®Ò cña sù t¹o thµnh khÝ mªtan. Ngoµi ra sù lªn men còng t¹o thµnh r­îu, endehyt, c¸c chÊt khÝ CO2, H2, NH3, H2S,… Trong giai ®o¹n nµy COD, BOD gi¶m kh«ng ®¸ng kÓ, tuy nhiªn ®é pH cña m«i tr­êng cã thÓ gi¶m m¹nh. - Giai ®o¹n 3: Giai ®o¹n sinh khÝ mªtan. D­íi t¸c dông cña c¸c vi khuÈn lªn men mªtan, c¸c axit h÷u c¬ bÞ ph©n ho¸ t¹o thµnh CH4 sù t¹o thµnh CH4 cã thÓ theo 2 ph­¬ng thøc: + Do decorboxyl ho¸ axit axetic: CH3 - COOH CH4 + CO2. + Do khÝ CO2 trong ®ã chÊt nh­êng ®iÖn tö lµ H2 hoÆc c¸c chÊt h÷u c¬ kh¸c. CO2 + 8H+ CH4 + 2H2O Ph­¬ng tr×nh tæng qu¸t biÓu diÔn qu¸ tr×nh lªn mem yÕm khÝ : * C¸c yÕu tè chÝnh ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh lªn men t¹o biogas. - NhiÖt ®é: NhiÖt ®é lµ yÕu tè ®iÒu tiÕt c­êng ®é cña qu¸ tr×nh. NhiÖt ®é tèi ­u cho h×nh thµnh biogas lµ 35 ¸ 370C. NhiÖt ®é lín h¬n 370C vi khuÈn ­u nhiÖt ho¹t ®éng, tèc ®é sinh khÝ t¨ng nh­ng kh¶ n¨ng cÇm khÝ gi¶m. Khi nhiÖt ®é d­íi 100C vi khuÈn t¹o CH4 gÇn nh­ kh«ng ho¹t ®éng. - Hµm l­îng chÊt kh«: Nguyªn liÖu n¹p cho qu¸ tr×nh cÇn cã hµm l­îng chÊt kh« 7 ¸ 10%. - TØ sè C/N: TØ sè C/N tèi ­u cho qu¸ tr×nh lµ (25 ¸ 30)/1. - §é pH: pH tèi ­u cho qu¸ tr×nh dao ®éng trong ph¹m vi rÊt hÑp, tõ 6,5¸7,5. Do l­îng vi khuÈn t¹o ra bao giê còng bÞ gi¶m tr­íc khi qua s¸t thèng pH thay ®æi, nªn nÕu kh«ng pH gi¶m th× cÇn ngõng n¹p nguyªn liÖu, v× nÕu tiªp tôc n¹p nguyªn liÖu th× hµm l­îng axit t¨ng lªn cã thÓ lµm chÊt vi khuÈn t¹o CH4. Ngoµi ra cßn ph¶i kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña dßng vi khuÈn, thêi gian l­u, dßng th¶i kh«ng chøa c¸c ho¸ chÊt ®éc nh­ c¸c hîp chÊt halogen, chÊt oxy ho¸ m¹nh ®Æc biÖt lµ c¸c kim lo¹i nÆng nh­ Cu, Ni, Zn,… III.1.1.2.Mét sè ph­¬ng ph¸p xö lý yÕm khÝ th«ng dông : Qu¸ tr×nh ph©n huû yÕm khÝ trong bÓ UASB. Trng bÓ ®ång thêi x¶y ra 2 qu¸ tr×nh : Läc trong n­íc th¶i qua tÇng cÆn l¬ löng vµ lªn mem yÕm khÝ n­íc th¶i. ThiÕt bÞ nµy th­êng sö dông cho c¸c lo¹i n­íc th¶i cã hµm l­îng chÊt hÏu c¬ cao( COD³1500 mg/l, BOD5³1000 mg/l). Tuy vËy qu¸ tr×nh xö lý kh«ng triÖt dÓ, n­íc sau xö lý b»ng ph­¬ng ph¸p nµy ph¶i ®­íc xö lý tiÕp b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p hiÕu khÝ kh¸c. H×nh vÏ vµ cÊu t¹o cña bÓ UASB ®­îc tr×nh bµy trong phÇn III.2.2 2. Qu¸ tr×nh trong bÓ tiªu huû yÕm khÝ. Khí saûn phaåm ra Nöôùc ra Vuøng nöôùc Vuøng phaân huyû maïnh Buøn thoâ Buøn ñaõ phaân huyû Vuøng chöùa buøn Cã 2 lo¹i bÓ tiªu huû yÕm khÝ (bÓ mªtan) ®­îc sö dông chñ yÕu lµ bÓ tiªu chuÈn vµ bÓ cao t¶i, ë bÓ cao t¶i khèi bïn ®­îc h©m nãng vµ x¸o trén. Thêi gian l­u ®èi víi bÓ cao t¶i th­êng tõ 15¸20 ngµy. ë bÓ tiªu chuÈn khèi bïn kh«ng ®­îc x¸o trén vµ h©m nãng, ë ®©y kÕt hîp ®ång thêi m2 qu¸ tr×nh l¾ng vµ ph©n huû. Thêi gian l­u cña lo¹i bÓ nµy t­¬ng ®èi cao tõ 30¸90 ngµy. Ph­¬ng ph¸p nµy thÝch hîp víi xö lý bïn cÆn tõ c¸c qu¸ tr×nh xö lý sinh häc. 3. BÓ läc yÕm khÝ. Xaû caën dö Nöôùc thaûi vaøo OÁng daãn nöôùc ra OÁng daãn khí ra Vaät lieäu loïc Lôùp caën lô löûng N­íc th¶i ®i vµo bÓ ®­îc ph©n phèi ®Òu theo diÖn tÝch ®¸y bÓ. Dßng n­íc tõ d­íi lªn tiÕp xóc víi khèi bïn l¬ löng ë d­íi líp läc råi tiÕp xóc víi khèi h¹t läc cã vi khuÈn yÕm khÝ dinh b¸m . ChÊt h÷u c¬ hoµ tan trong n­íc th¶i ®­îc hÊp thô vµ ph©n huû, bïn cÆn ®­îc gi÷ l¹i trong khe rçng líp läc, sau thêi gian 2¸3 th¸ng x¶ bïn d­ mét lÇn. N­íc ®i qua líp läc ®­îc t¸ch khÝ råi ch¶y vµo m¸ng thu theo èng dÉn ®­a sang xö lý hiÕu khÝ. III.1.2.2.C¸c ph­¬ng ph¸p hiÕu khÝ. Lµ qu¸ tr×nh sö dông VSV ®Ó oxy ho¸ c¸c hîp chÊt h÷u c¬ vµ v« c¬ chuyÓn ho¸ sinh häc ®­îc ®ång thêi chøa c¸c VSV sö dông mét phÇn h÷u c¬ vµ n¨ng l­îng khai th¸c ®­îc tõ qu¸ tr×nh oxy ho¸ ®Ó tæng hîp lªn sinh khèi cña chóng. Ph­¬ng ph¸p nµy thÝch hîp víi n­íc thö cã hµm l­îng chÊt h÷u c¬ hoµ tan biÕn ®éng tõ 500 ¸ 1000 mg/l. C¸c hîp chÊt ho¸ häc tr¶i qua nhiÒu ph¶n øng chuyÓn ho¸ kh¸c nhau trong nguyªn sinh chÊt cña tÕ bµo. Ph­¬ng tr×nh tæng qu¸t cña c¸c ph¶n øng tæng cña qu¸ tr×nh oxy oxy ho¸ ë ®iÒu kiÖn hiÕm khÝ cã d¹ng nh­ sau: CxHyOzN + (x+y/4+ 2/3 + 3/4)O2 xCO2 + H2O + NH3 +DH (1) CxHyOzN + NH3 + O2 C5H7NO2 + CO2 + DH (2) Trong c¸c ph¶n øng trªn CxHyOzN lµ c¸c chÊt h._.