Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BÀI THẢO LUẬN Môn: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nhóm thực hiện : Nhóm 3 Lớp : K43KTM.01 ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH SẢN XUẤT RƯỢU. DANH SÁCH NHÓM: 1. NGÔ THỊ DUYÊN 2. ĐÀO THÀNH ĐÔ 3. NGÔ MINH ĐỨC 4. HÀ THỊ GIANG Nội dung chính: I. Giới thiệu II. Sơ đồ công nghệ sản xuất rượu, cồn etylic III. Công nghệ sản xuất IV. Các dạng chất thải và hướng xử lý V. Phương án xử lý nước thải sản xuất rượu VI. Kết luận SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 1 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI I. Giới thiệu Rượu chiết xuất từ gạo hoặc tinh bột, điều này giúp ích cho cuộc sống hàng ngày của con người và đồng thời cũng được ứng dụng nhiều trong công nghệ chế biến thức ăn và dược phẩm. Ở một số nước còn cùng cồn để pha vào xăng nhằm giảm chi phí và bảo vệ môi trường. Rượu còn là nguyên liệu cho một số ngành công nghệ khác như sản xuất axit axetic, axit xitric. Và rượu cũng có thể làm chất đốt vì 1g cồn khi đốt sinh ra 7 cal. Công nghệ sản xuất rượu đã và đang là một công nghệ chuyên nghiệp lâu đời ở nhiều nước trên thế giới. Phương pháp truyền thống là dựa vào kinh nghiệm và kỹ thuật thủ công. Nhưng ngày nay, những thiết bị tự động hoá đang được đưa dần vào sử dụng để tăng hiệu quả sản xuất và đồng thời kiểm soát được chất lượng cũng như cải thiện được vấn đề vệ sinh trong quá trình sản xuất. 1. Tình hình sản xuất rượu ở nước ta SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 2 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Hiện nay ở nước ta chỉ có ba cơ sở làm ra được cồn loại I đạt TCVN – 71. Đó là Công ty Rượu Bia Đồng Xuân Phú Thọ, Công ty Rượu Hà Nội và Nhà máy rượu Bình Tây. Tỷ lệ loại I cũng chưa nhiều, riêng rượu Đồng Xuân đạt 70 – 80%. Ngoài ba cơ sở trên, các cơ sở sản xuất còn lại chỉ làm ra được cồn loại II hoặc thấp hơn và hầu hết là cồn từ rỉ đường. Công ty Rượu Hà Nội có công suất thiết kế 10 triệu lít/năm và Nhà máy rượu Bình Tây có công suất thiết kế 20 triệu lít/năm. Nhưng năm 1997, cả 2 nhà máy chỉ sản xuất được 3,28 triệu lít rượu. Năm 1998 Công ty rượu Hà Nội nâng sản lượng lên 4,2 triệu lít rượu và 1,7 triệu lít cồn. Ngoài ra, cả nước còn có 26 doanh nghiệp quốc doanh với tổng công suất thiết kế khoảng 25,8 triệu lít/năm. Tuy nhiên năm 1997 chỉ sản xuất được 13,53 triệu lít. Trong 26 doanh nghiệp này chỉ có 3 doanh nghiệp có công suất 1,8 triệu lít/năm trở lên là Công ty rượu nước giải khát Thăng Long, Công ty rượu Đồng Xuân và Công ty Đường rượu Việt Trì. Các cơ sở sản xuất tư nhân và cổ phần có tổng công suất thiết kế là 4,55 triệu lít/năm. Vốn đầu tư 6,9 tỷ đồng. Sản lượng thực tế sản xuất: năm 1995 khoảng 1,63 triệu lít, năm 1996: 1,84 triệu lít, năm 1997: 2,53 triệu lít. Các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài: do chính sách mở cửa của Nhà nước, mấy năm gần đây các đối tác nước ngoài đã sang Việt Nam liên doanh để sản xuất rượư. Sản lượng rượu mùi và rượu trắng của các cơ sở có vốn đầu tư nước ngoài tăng nhanh trong những năm 1995 đến năm 2000. Năm 2000 đạt 1,6 triệu lít/năm. 2. Tình hình sản xuất trên thế giới: Cồn rượu được con người xem là sản phẩm thực phẩm nhưng cũng lại là sản phẩm có nguy cơ độc hại đối với cơ thể con người. Tuy nhiên, sản lượng cồn mà thế giới sản xuất ra hàng năm vẫn ngày càng tăng thêm. Sản lượng cồn sản xuất ở một số nước cho trong bảng sau: Hình 1. Sản lượng cồn sản xuất ở một số nước (năm 1958) SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 3 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Hầu hết các nước trên thế giới đều dùng cồn để pha chế rượu và cho các nhu cầu khác nhau như: y tế, nhiên liệu và nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác. Tuỳ theo tình hình phát triển ở mỗi nước, tỷ lệ cồn dùng trong các ngành rất đa dạng và khác nhau. Ở các nước có công nghiệp rượu vang phát triển như Italia, Tây Ban Nha, Môn đô va,… cồn được dùng để tăng thêm nồng độ rượu. Một lượng khá lớn cồn được dùng để pha chế các loại rượu mạnh, cao độ như Whisky, Rartin, Brandy, Napoleon, Rhum,… Rượu và các đồ uống có rượu chiếm một vị trí đáng kể trong công nghiệp thực phẩm. Chúng rất đa dạng, tuỳ theo truyền thống và thị hiếu của người tiêu dùng mà các nhà sản xuất làm ra nhiều loại rượu mang tên khác nhau. Tuy nhiên có thể chi thành 3 loại chính: rượu mạnh cao độ có nồng độ trên 30% thể tích, rượu thông thường có nồng độ từ 15 – 30% thể tích, và rượu nhẹ có nồng độ dưới 15% thể tích. SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 4 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Sơ đồ công nghệ sản xuất rượu, cồn etylic SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 5 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Quy trình công nghệ sản xuất rượu cồn III. Công nghệ sản xuất Nguyên liệu: Các nguyên liệu có thể chuyển hóa thành đường đều có thể sản xuất cồn, rượu Nguyên liệu chứa tinh bột: lúa, gạo, ngô, khoai, sắn SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 6 Hầm (105 - 110 0 C) Nấu (2 - 4at) Làm lạnh (60 0 C) Đường hóa (60 0 C) Làm lạnh (30 0 C) Lên men (7 0 rượu) Nước vệ sinh Nước nóng Chưng thô (40 0 rượu) Tháp tr/gian (45 - 50 0 ) Nước, hơi Nước, hơi Nước nóng Nước thải 2 3 4 5 Hương liệu, bao bì, vỏ chai Bụi tinh bột Nước nóng Nước Nấm men Nước Nước, hơi Nước nóng Nước nóng Chuẩn bị nguyên liệu 1 Chưng tinh (cồn >90 0 ) Pha chế rượu Gạo, sắn, ngô Nước Nước vệ sinh Nước, hơi Men giống Nước Nước vệ sinh Bã men Nước nóng Nước nóng Chai vỡ Nước thải đáy Nước thải đáy, aldehyt Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nguyên liệu chứa đường: rỉ đường, hoa quả (mía, củ cải đường  sản xuất đường  tận dụng sản xuất cồn, rượu) Nguyên liệu chứa xenllulo: gỗ, giấy (thủy phân  tinh bột)  sản xuất cồn công nghiệp chủ yếu * Thành phần rỉ đường Chất khô: 80 – 82% (trong đó đường 60%) Vô cơ: 8 – 10% Hữu cơ: 30 – 32% Khoáng, vitamin, nguyên tố vi lượng 1. Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu chủ yếu mà các nhà máy rượu ở nước ta thường sử dụng là sắn, sau đó là ngô và một phần gạo hoặc tấm. Nguyên liệu chứa đường - rỉ đường: mật rỉ hay rỉ đường là thứ phẩm của công nghệ sản xuất đường, thường chiếm từ 3 – 5% so với lượng mía đưa vào sản xuất. Tỷ lệ này phụ thuộc vào chất lượng mía và công nghệ sản xuất. Từ 1 tấn mật rỉ chúng ta có thể thu được: 300 lít cồn 100 o , 50 kg nấm men bánh mì, 160 kg CO 2 lỏng, 14 kg glyxerin, 14,2 kg mì chính và một số sản phẩm khác. Nghiền nguyên liệu nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng các hạt tinh bột khỏi các mô. Trước đây nguyên liệu đưa vào nấu rượu thường để nguyên dạng hạt hoặc lát to, ngày nay nguyên liệu được nghiền nhỏ với mức độ khác nhau rồi đưa vào nấu ở áp suất và nhiệt độ phù hợp nhằm biến tinh bột thành dạng hoà tan. Hiện nay nguyên liệu được nghiền trên nhiều kiểu máy khác nhau. Ở nước ta, tại các nhà máy rượu thường dùng máy nghiền búa. Giai đoạn này phát sinh bụi, không phức tạp lắm. 2. Nấu – hầm SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 7 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Trong các dạng nguyên liệu như gạo, ngô, khoai, sắn,… hạt tinh bột luôn nằm trong các màng tế bào. Khi nghiền chỉ một phần các màng đó bị phá vỡ, phần lớn màng tế bào còn lại sẽ ngăn cản sự tiếp xúc của enzym amylaza với tinh bột. Mặt khác, ở trạng thái không hoà tan, amylaza tác dụng lên tinh bột rất chậm và kém hiệu quả. Mục đích: thủy phân  phá vỡ màng tinh bột để vi snh vật dễ thâm nhập Điều kiện: nấu ở nhiệt độ cao: 105 – 110 0 C; áp suất cao: 3 – 4 atm  cháo  phóng sang nồi hầm nhừ (không cần tốn năng lượng vì tận dụng năng lượng do nấu ở áp suất cao). Nấu nguyên liệu có thể thực hiện theo một trong ba phương pháp: gián đoạn, bán liên tục và liên tục. Ở nước ta, các nhà máy rượu dùng chủ yếu phương pháp nấu gián đoạn. Đặc điểm của phương pháp là toàn bộ quá trình nấu đều thực hiện trong cùng một nồi. Phương pháp có ưu điểm là tốn ít vật liệu để chế tạo thiết bị, thao tác đơn giản, nhưng có nhược điểm là tốn hơi hơn vì không sử dụng được hơi thứ, nấu lâu ở áp suất và nhiệt độ cao nên gây tổn thất nhiều đường. Quá trình nấu được thực hiện như sau: Cho toàn bộ lượng nước vào nối với tỷ lệ 3,4 – 4 lít/kg nguyênliệu tuỳ thuộc hàm lượng tinh bột. Cho cánh khuấy làm việc rồi đổ bột vào, đậy kín nắp và bắt đầu xông hơi sao cho 45 – 60 phút thì áp suất trong nồi đạt yêu cầu. Lúc đầu cần mở van xả để đuổi hết không khí và khí không ngưng cho tới khi van xả thoát ra chỉ có hơi nước bão hoà. Đóng bớt van xả và khi áp suất đạt tới áp suất nấu ta bắt đầu tính thời gian. Áp suất và nhiệt độ nấu cao hay thấp là tuỳ theo trạng thái của nguyên liệu, bột to nhỏ hay chưa nghiền. Đối với bột thường nấu ở áp suất 3 – 3,5 kg/cm 2 , thời gian duy trì 60 – 70 phút. Còn ngô hạt hay sắn lát thì phải nấu ở áp suất 4,5 – 5 kg/cm 2 trong khoảng 80 – 90 phút. Tốt nhất là nên nghiền nguyên liệu và nấu ở 3– 3,5 kg/cm 2 tương đương nhiệt độ 130 – 140 o C. Nấu xong ta mở van từ từ và phóng cháo sang thùng đường hoá. Thời gian phóng cháo 10 – 15 phút. Toàn bộ chu kỳ nấu kéo dài khoản 2,5 – 3 giờ. 3. Đường hóa Nấu xong, tinh bột trong dịch cháo đã chuyển sang trạng thái hoà tan nhưng chưa thể lên men trực tiếp để biến thành rượu được mà phải trải qua quá trình thuỷ phân SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 8 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI do xúc tác của amylaza để biến thành đường. Quá trình trên được gọi là đường hoá và đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất cồn etylic. Nó quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu do giảm bớt hoặc gia tăng đường và tinh bột sót sau khi lên men. Đường hoá dịch cháo nấu có thể tiến hành theo phương pháp gián đoạn hoặc liên tục trên các sơ đồ thiết bị khác nhau, nhưng dù theo phương pháp nào thì quá trình đường hoá cũng bao gồm: + Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hoá. + Cho chế phẩm amylaza vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ trên trong thời gian xác định để amylaza chuyển hoá tinh bột thành đường. + Làm lạnh dịch đường hoá tới nhiệt độ lên men. Phản ứng: Q OHmC )OH(C 6126 C60 Amilaza, Enzim n112212 0 + →  cắt mạch tinh bột  đường 60 0 C  làm lạnh: lấy nhiệt (ống xoắn, cánh khuấy n = 60 vòng/phút). Muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình thuỷ phân tinh bột thì vấn đề quan trọng trước tiên là chọn tác nhân đường hoá. Công nghệ cũ: sản xuất bằng nấm mốc, bánh men  dây chuyền cồng kềnh. Hiện nay, đa số sử dụng enzim Thời gian đường hóa: 15 – 20 phút 4. Lên men Đường hoá xong, dịch đường được làm lạnh tới 28 – 32 o C và bơm vào thùng lên men (còn gọi là thùng ủ). Ở đây dưới tác dụng của nấm men, đường sẽ biến thành rượu và khí cacbonic cùng với nhiều sản phẩm trung gian khác. Lên men xong ta thu được hỗn hợp gồm rượu – nước – bã gọi là giấm chín hay cơm hèm. SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 9 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Phản ứng: Q 2CO OHH2C OHC 252 C30 VSV,men 6126 0 +↑+ → 1kg cồn  0,95 kg CO 2 ; 1 lít cồn  0,75 kg CO 2 .  đây là CO 2 thực phẩm nên độ tinh khiết và an toàn cao  sản xuất nước giải khát có gaz. Chất dinh dưỡng N, P (có trong phân đạm, phân lân): 10 – 18%, pH = 4,5 – 5,2 (duy trì pH = H 2 SO 4 ) Nhân men: sau 1 ngày, thể tích tăng 10 lần. Trong dây chuyền phải có hệ thống nhân men: để đảm bảo lên men  bổ sug men giống hoặc tận dụng men tốt trong thùng. Chu kỳ lên men 3 ngày. Tốc độ lên men: + Ngày đầu: VSV tăng rất nhanh theo cấp số nhân (4h đầu cấp khí tạo sinh khối nấm men) + Ngày 2: sau 48 giờ: lên men chính, cồn sinh ra chủ yếu + Ngày 3: sau 72 giờ: dừng lên men (do đường đã bị chuyển hóa hết) sản phẩm có độ rượu 7 0 (dấm chín) có thể đưa đi chưng cất ( nếu để lên men tiếp  bị axit hoá  mất độ rượu, pH giảm) Để duy trì 30 0 C: SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 10 Tốc độ lên men t48 7224 [...]... LỚP 43V Trang 14 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Dây chuyền xử lý nước thải: Nước thải Song chắn rác Chôn lấp Bể tiếp nhận Bể điều hòa Máy thổi khí Bể lắng 1 San lấp Nước sau tách bùn Máy nén bùn Bể nén bùn Bể UASB Làm phân bón Bể Aroten Bể lắng 2 Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Đường nước Đường bùn Đường khí Đường cát SVTH: NHÓM 3 LỚP 43V Trang 15 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VI Kết luận Theo lý thuyết... cho sản xuất nước giải khát Bụi tinh bột của nhà máy xay nghiền nguyên liệu:  dùng lọc túi tay áo để thu hồi đưa vào dây chuyền sản xuất hoặc có thể làm thức ăn gia súc */ Chất thải rắn Chủ yếu xỉ than: tận dụng sản xuất vật liệu xây dựng, san đường SVTH: NHÓM 3 LỚP 43V Trang 13 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Bao bì, vỏ chai hỏng: thu hồi, tái sinh Men của quá trình lên men: thu hồi 30 % men tốt ... chất hữu cơ thành tạp chất không mong muốn như aldehyt, rượu bậc cao… Cần độ tinh khiết cao  dùng nhiều tháp chưng luyện Thường dùng 3 tháp (ngoàI ra có thể 5, 6 tháp) SVTH: NHÓM 3 LỚP 43V Trang 11 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI a.Thá Rượu thô 400 F (dấm chín 70) Nước thải đáy (SS cao, t0 cao, BOD > vài chục nghìn mg/l) p thô Nhằm tách hết rượu trong dấm (không để sót, tránh thất thoát) Hay dùng tháp... vật lạ được thải ra trong quá trình sản xuất rượu Hiện nay các thiết bị tự động hóa đã tham gia vào qui trình sản xuất giúp nâng cao hiệu suất và năng suất Hi vọng trong tương lai, công nghệ sản xuất rượu có thể đạt được tiêu chuẩn công nghệ không chất thải, và mang lại nhiều lợi ích hơn cho con người SVTH: NHÓM 3 LỚP 43V Trang 16 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Tài liệu tham khảo : 1 Bài giảng Các... khí Nước thải vệ sinh nhà xưởng, thiết bị, đáy tháp tinh  mức độ ô nhiễm thấp  xử lý hiếu khí V Phương án xử lý nước thải sản xuất rượu Có nhiều phương pháp ứng dụng xử lý nước thải các nhà máy rượu như: + Sử dụng màng lọc + Phương pháp hóa học + Phương pháp sinh học Trong các phương pháp trên, phương pháp xử lý bằng sinh học cho hiệu quả tối ưu và được sử dụng rộng rãi nhất SVTH: NHÓM 3 LỚP 43V... hơi nước trực tiếp, đun sôi ở đáy tháp (hiệu quả nhất) Nước thải: SS cao (bã), nhiệt độ cao, hữu cơ BOD 5 cao (20.000 mg/l) nước thải đáy có độ rượu < 10C b Tháp trung gian Nhằm tách tạp chất nhẹ như rượu metylic, aldehyt 10% cồn  cồn đầu (900 rượu)  không dùng được, sử dụng làm cồn công nghiệp (nguyên liệu đánh vecni) Trao đổi nhiệt gián tiếp (qua ống xoắn), tháp khoảng 30 – 40 đĩa SVTH: NHÓM 3 ... SVTH: NHÓM 3 LỚP 43V Trang 12 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI c Tháp tinh chế Nhằm tách rượu ra khỏi thap aldehyt  450 Qua tháp tinh sẽ tách nốt các tạp chất nặng (rượu bậc cao propylic, isobutylic, axit ) Dau _ fusel H 2SO 4 → dau _ chuoi (mùi thơm do rượu bậc cao)  Cấu tạo: tháp 40 – 60 đĩa Đun sôi đáy tháp bằng hơi nước trực tiếp Sản phẩm: thu cồn > 900 ở đỉnh, đáy chủ yếu là nước, cồn sót khống... xenlulo…  thu hồi bằng thiết bị lắng, lọc  thức ăn gia súc */ Nước thải Nước làm mát ở công đoạn nấu đường hóa, lên men, chưng cất (lượng nước dùng ở đỉnh tháp chưng)  lượng nước rất lớn Do trao đổi nhiệt gián tiếp nên không bị ô nhiễm mà chỉ có nhiệt độ cao  giải nhiệt (như phun lên ở giàn cho tỏa nhiệt)  tuần hoàn Nước từ đáy tháp chưng và nước vệ sinh thùng lên men  hàm lượng chất hữu cơ cao, nhiệt.. .Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI + Làm lạnh: tưới nước ngoài vỏ thùng + Tốc độ lên men (hiệu quả quá trình lên men): áp suất phụ thuộc: pH = 4,5 – 5,2; nhiệt độ = 30 0C; tốc độ khuấy trộn + Lượng CO2 sinh ra  VSV bám vào bọt khí đi lên CO2 thoát ra ngoài hỗn hợp  VSV lắng xuống  VSV... khảo : 1 Bài giảng Các quá trình sản xuất cơ bản – Trường ĐHKTCN Thái Nguyên 2 Trang web của vụ KH–CN, Bộ công nghiệp 3 Bài tiểu luận : Tìm hiểu công nghệ sản xuất rượu và các dòng thải chính- Viện KH & CN Môi Trường-Trường ĐHBK Hà Nội 4 Trang web yeumoitruong.com SVTH: NHÓM 3 LỚP 43V Trang 17 . Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BÀI THẢO LUẬN Môn: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nhóm thực hiện : Nhóm 3 Lớp : K43KTM.01 ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH. rượu Gạo, sắn, ngô Nước Nước vệ sinh Nước, hơi Men giống Nước Nước vệ sinh Bã men Nước nóng Nước nóng Chai vỡ Nước thải đáy Nước thải đáy, aldehyt Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nguyên liệu chứa. sử dụng rộng rãi nhất. SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 14 Bài thảo luận _ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Dây chuyền xử lý nước thải: SVTH: NHÓM 3 . LỚP 43V Trang 15 Nước thải Đường nước Đường bùn Bể tiếp nhận Bể