CHƯƠNG 10 XỬ LÝ CHẤT THẢI CỦA QUY TRÌNH LÊN MEN CƠNG NGHIỆP I.Giới thiệu: Các qui trình lên men sử dụng nguyên liệu để sản xuất sản phẩm mong muốn khác đồng thời thải lượng đáng kể chất thải Chất thải bao gồm hợp chất vô cơ, hợp chất hữu cơ, tế bào vi sinh vật (chủng nuôi cấy) nhiều chất rắn lơ lửng Đánh giá chất lượng nước thải cần dựa vào số thông số bản, so sánh với tiêu cho phép thành phần hóa học sinh học loại nước sử dụng cho mục đích khác Các thơng số dùng để đánh giá chất lượng nước thải bao gồm: độ pH, màu sắc, độ đục, hàm lượng chất rắn, chất lơ lửng, kim loại nặng, oxy hòa tan đặc biệt BOD COD Ngoài tiêu hóa học cần quan tâm tới tiêu sinh học, đặc biệt E coli Hàm lượng oxygen hòa tan DO Oxygen hòa tan nước (DO : Dissolved Oxygen) khơng tác dụng với nước mặt hóa học Hàm lượng DO nước phụ thuộc nhiều yếu tố áp suất, nhiệt độ, thành phần hóa học nguồn nước, số lượng vi sinh, thủy sinh vật… Hàm lượng oxygen hòa tan số đánh giá “tình trạng sức khỏe” nguồn nước Mọi nguồn nước có khả tự làm nguồn nước cịn đủ lượng DO định Khi DO xuống đến khoảng – mg/L, số sinh vật sống nước giảm mạnh Nếu hàm lượng DO q thấp, chí khơng cịn, nước có mùi trở nên đen nước lúc diễn chủ yếu trình phân hủy yếm khí, sinh vật khơng thể sống nước BOD (Biological Oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) Nhu cầu oxygen sinh hóa BOD lượng oxygen cần thiết để vi khuẩn có nước phân hủy chất hữu BOD tiêu dùng để xác định mức độ nhiễm bẩn nước (đơn vị tính mg O2/L) Trong mơi trường nước, q trình oxy hóa sinh học xảy vi khuẩn sử dụng oxygen hịa tan để oxy hóa chất hữu chuyển hóa chúng thành sản phẩm vơ bền CO2, CO32-, SO42-, PO43- NO3Thử nghiệm BOD thực cách hịa lỗng mẫu nước thử với nước khử ion bão hòa oxy, thêm lượng cố định vi sinh vật mầm giống, đo lượng oxy hòa tan đậy chặt nắp mẫu thử để ngăn ngừa oxy khơng cho hịa tan thêm (từ ngồi khơng khí) Mẫu thử giữ nhiệt độ 20°C bóng tối để ngăn chặn quang hợp (nguồn bổ sung thêm oxy dự kiến) vịng ngày sau đo lại lượng oxy hòa tan Khác biệt lượng DO (oxy hòa tan) cuối lượng DO ban đầu giá trị BOD Giá trị BOD mẫu đối chứng trừ từ giá trị BOD mẫu thử để chỉnh sai số nhằm đưa giá trị BOD xác mẫu thử COD (Chemical Oxygen Demand, nhu cầu oxy hóa học) Nhu cầu oxygen hóa học COD lượng oxygen cần thiết (cung cấp chất hóa học) để oxy hóa chất hữu nước Chất oxy hóa thường dùng KMnO4 K2Cr2O7 tính tốn qui đổi lượng oxygen tương ứng (1mg KMnO4 ứng với 0.253 mg O2) Các chất hữu nước có hoạt tính hóa học khác Khi bị oxy hóa khơng phải tất chất hữu chuyển hóa thành nước CO2 nên giá trị COD thu xác định phương pháp KMnO4 K2Cr2O7 thường nhỏ giá trị COD lý thuyết tính tốn từ phản ứng hóa học đầy đủ Mặt khác, nước tồn số chất vơ có tính khử (như S2-, NO2-, Fe2+ …) phản ứng với KMnO4 K2Cr2O7 làm sai lạc kết xác định COD Việc xác định COD có ưu điểm cho kết nhanh (chỉ sau khoảng dùng phương pháp bicromat 10 phút dùng phương pháp permanganat) Độ pH Độ pH tiêu xác định nước cấp nước thải Chỉ số cho ta biết cần thiết phải trung hịa hay khơng tính lượng hóa chất cần thiết q trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn Sự thay đổi pH nước thường liên quan tới có mặt hoá chất axit kiềm, phân huỷ chất hữu cơ, hoà tan số anion (SO4)2-, (NO3)-, v.v Độ pH nước xác định phương pháp điện hoá, chuẩn độ loại thuốc thử khác Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ pH, đến trình hóa học sinh hóa xảy nước Nhiệt độ phụ thuộc nhiều vào môi trường xung quanh, vào thời gian ngày, vào mùa năm…Nhiệt độ cần xác định chỗ (tại nơi lấy mẫu) Hàm lượng nitrogen tổng Dựa theo mức độ có mặt hợp chất nitơ mà ta đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước Nito nguyên tố cần thiết cho thực vật phát triển hay chúng ví chất dinh dưỡng kích thích sinh học Nito (N): thiếu N bổ sung thêm N để nước thải xử lý sinh học Hàm lượng nitrogen ammonia Trong nước, bề mặt tự nhiên vùng không ô nhiễm amoniac có nồng độ vết (dưới 0,05 mg/l) Trong nguồn nước có độ pH acid trung tính, amoniac tồn dạng ion amoniac (NH4+); nguồn nước có pH kiềm amoniac tồn chủ yếu dạng khí NH3 Amoniac có mặt nước cao gây nhiễm độc tới cá sinh vật Hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS, total suspended solid) Tổng chất rắn thành phần quan trọng nước thải Tổng chất rắn (TSS) xác định trọng lượng khơ phần cịn lại sau cho bay 1L mẫu nước bếp cách thủy sấy khô 1030C trọng lượng khô không đổi Đơn vị tính mg g/l Mùi vị: Việc xác định mùi nước thải ngày trở nên quan trọng, đặc biệt phản ứng gây gắt dân chúng cơng trình xử lý nước thải không vận hành tốt Mùi nước thải cịn thường khơng gây cảm giác khó chịu loạt hợp chất gây mùi khó chị tỏa nước thải bị phân hủy sinh học điều kiện yếm khí Có nhóm chất gây mùi vị  Nguồn gốc vô cơ: NaCl, MgSO4 (gây vị mặn), muối đồng có vị tanh, mùi Clo, mùi trứng thối H2S  Nguồn gốc hữu cơ: dầu mỡ, phenol  Nguồn gốc sinh hoá: hoạt động vi sinh vật, rong tảo 10 Màu, độ đục: Nước ngun chất khơng có màu Màu sắc gây nên tạp chất nước (thường chất hữu (chất mùn hữu – acid humic), số ion vô (sắt…), số lồi thủy sinh vật…Màu sắc mang tính chất cảm quan gây nên ấn tượng tâm lý cho người sử dụng Độ đục làm giảm khả truyền ánh sáng nước Vi sinh vật bị hấp thụ hạt rắn lơ lửng gây khó khăn khử khuẩn Độ đục cao độ nhiễm bẩn lớn 11 Hàm lượng kim loại nặng Kim loại nặng kim loại có khối lượng riêng lớn g/cm3 Chúng tồn khí (dạng hơi), thủy (các muối hịa tan), địa (dạng rắn khơng tan, khống, quặng, v.v…) sinh (trong thể người, động thực vật) 12 Mật độ vật sinh vật gây bệnh Chất lượng mặt vi sinh nước thường biểu thị nồng độ vi khuẩn thị – vi khuẩn khơng gây bệnh ngun tắc nhóm trực khuẩn (coliform) Thơng số sử dụng rộng rãi số coliform Các vi sinh vật thị việc nhiễm bẩn nguồn nước phân:  Coliform: vi khuẩn hình que gram âm có khả lên men lactose để sinh ga nhiệt độ 35oC (± 0,5oC), Coliform có khả sống đường ruột động vật (tự nhiên), đặt biệt mơi trường khí hậu nóng Nhóm vi khuẩn Coliform chủ yếu bao gồm giống Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella Fecal coliforms (trong E coli loài thường dùng để định việc ô nhiễm nguồn nước phân) Chỉ tiêu tổng Coliform khơng thích hợp để làm tiêu thị cho việc nhiễm bẩn nguồn nước phân Tuy nhiên, việc xác định số lượng Fecal Coliform sai lệch có số vi sinh vật (khơng có nguồn gốc từ phân) phát triển nhiệt độ 44oC Do số lượng E coli coi tiêu thích hợp cho việc quản lý nguồn nước  Fecal Streptococci: nhóm bao gồm vi khuẩn chủ yếu sống đường ruột động vật Streptococcus bovis S Equinus Một số loài có phân bố rộng diện đường ruột người động vật nhu S faecalis S faecium có biotype (S faecalis var liquefaciens loại S faecalis có khả thủy phân tinh bột) C giá trị thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp quy định Bảng Bảng Tiêu chuẩn nước thải Việt Nam (TCVN 5945:2005) Nước thải cơng nghiệp có giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm nhỏ giá trị qui định cột A đổ vào thủy vực dùng cho mục đích sinh hoạt Nước thải cơng nghiệp có giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm lớn giá trị qui định cột A, nhỏ giá trị cột B đổ vào thủy vực nhận thải khác, trừ thủy vực qui định cột A Nước thải cơng nghiệp có giá trị thơng số nồng độ chất ô nhiễm lớn giá trị qui định cột B không vượt giá trị qui định cột C phép thải vào nơi qui định (hồ chứa nước thải xây riêng, cống dẫn đến nhà máy xử lí nước thải tập trung…) Tùy theo thành phần hàm lượng chất chất thải mà xây dựng phương án xử lý khác Trước đây, người ta thường xử lý theo cách tự nhiên tưới tiêu cho khu vực lớn rừng trồng chất thải lỏng chôn đất chất thải rắn Do yêu cầu môi trường ngày nghiêm ngặt lượng chất thải ngày lớn nên toàn chất thải qui trình lên men phải kiểm soát xử lý chặt chẽ Trước xây dựng qui trình xử lý chất thải cần phải hiểu rõ tiêu chuẩn địa phương qui định đặc tính loại chất thải cần xử lý từ xây dựng phương cách xử lý khác Tất phương pháp xử lý nước thải chia thành nhóm: nhóm phương pháp phục hồi nhóm phương pháp phân hủy Đa số phương pháp hóa lý dùng để thu hồi chất q nước thải thuộc nhóm phương pháp phục hồi Cịn phương pháp hóa học sinh học thuộc nhóm phương pháp phân hủy Phân hủy chất bẩn nước thải bị phân hủy chủ yếu phản ứng oxy hóa theo phản ứng khử Các sản phẩm sau phân hủy loại khỏi nước thải gồm khí, cặn lắng cịn lại khơng gây độc Những phương pháp phục hồi phương pháp hóa học thường dùng xử lý loại nước thải đậm đặc riêng biệt, cịn nước thải lỗng có số lượng nhiều phương pháp khơng hợp Có ba phương pháp thường dùng để xử lý chất thải qui trình lên men: phương pháp vật lý, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học Đặc tính qui trình xử lý sau: Xử lý sơ cấp: dùng phương pháp vật lý, phương pháp hố học- lắng, đơng tụ Xử lý thứ cấp: dùng Phương pháp sinh học (bùn hoạt tính) sau xử lý sơ cấp Xử lý cấp 3: dùng phương pháp vật lý, hóa học sinh học (chẳng hạn dùng microstrainers, lọc cát dùng để tưới cỏ) để cải thiện chất lượng dịch thải từ giai đoạn trước Bùn hoạt tính xả bỏ; dùng phương pháp vật lý, hóa học sinh học Dùng phương pháp xử lý hiếu khí để kiểm soát bùn (làm cho bùn thải trở nên dễ dàng bị khử nước) II Các phương pháp xử lý chất thải 2.1 Phương pháp vật lý Đối với hầu hết quy trình lên men, tế bào vi sinh vật bi tách khỏi dich thải trình thu hồi sản phẩm cộng thêm việc tách bỏ chất rắn lơ lửng nước thải phuong pháp vật lý trước xử lý sinh học làm giảm đáng kể giá trị BOD (Biochemical oxygen Demand - có ý nghĩa biểu thị lượng chất thải hữu nước bị phân huỷ vi sinh vật hay gọi lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá chất hữu theo phản ứng) Trong số trường hợp tách bỏ tế bào, người ta kết hợp dùng chất bổ trợ lọc vật tế bào chất bổ trợ lọc chất thải Chất trợ lọc:  Chất trợ lọc bột vô hay nguyên liệu sợi hữu để hỗ trợ trình lọc để nnagw cao hiệu lọc Những chất trợ lọc thường gặp bao gồm diatomite, perlite cellulose, chất sử dụng 70 năm  Hiện chất trợ lọc bà lọc màng sử dụng rộng rãi công nghiệp, bao gồm cơng nghiệp hóa chất, chế biến thực phẩm, dược, khai thác quặng mỏ, xử lý nước uống xử lý rác thải, World Minnerals Inc,… công ty mẹ Celite Harbolite tổ chức khác có nhiều thành tựu to lớn kĩ thuật trợ lọc Những nghiên cứu thúc đẩy việc sản xuất làm sản phẩm trợ lọc mới/  Một chất dùng nhiều kĩ thuật lọc chất lỏng loại bột min, chất trợ lọc, Chất trợ lọc có đặc điểm thích hợp cho viêc lộc chất lỏng tích chất rắn lớn, độ cao, dể tăng giảm hàm lượng, giá thành rẻ… Kỉ thuật ngày cho nhiều chất trợ lọc cải tiến độ tinh khiết khả lọc, mở rộng phạm vi sử dụng chất trợ lọc  Chất trợ lọc thường dùng kết hợp với nhiều công cụ lọc khác để làm tăng phân ly lỏng – rắn lựa chọn chất trợ lọc phụ thuộc vào ứng dụng dung dịch cần lọc Ví dụ, eenzyme thuốc kháng sinh, phương pháp lọc qiau chân không dùng làm cách lọc để lọa bỏ tối đa tế bào bụi Một số chất trợ lọc thông dụng:  Diatomite: loại đá trầm tích dễ dàng đập vỡ thành dạng bột màu trắng tráng nhạt, có cấu trúc rỗng, xốp Được hình thành từ hóa thạch rảo cát, sử dụng chất trợ lọc, chát mài mòn nhẹ,chát hút làm dịch… Do cấu trúc diatomite có lỗ xốp lớn nhiều khoảng trống nên vật liệu có khả thấm hút cao, có tính trơ Cùng với xuất lọc cao, diatomite có khả tách hạt chất rắn có kích thước 1mm  Silit oxit khống garnet: vật liệu lọc sử dụng trình xử lý nước thải cơng nghiệp, nước thải thị hay nước bể bơi Garnet nhóm khống chất có cơng thức chung A3B2(SiO4)3 A = Fe2+, Mn2+, Mg hay Ca B = Al3+, Fe3+, Cr3+ hay Ti3+ Do có nhiều ưu điểm như: trơ hóa học, chịu ăn mịn, có kích thước đồng nên silic oxit dùng cho máy lọc trọng lực có tốc độ lọc nhanh Garnet có nhiều đặc tính giống cát silic oxit  Zeolite: Hiện cạnh tranh với cát silic oxit thị trường lọc Mỹ, Clinoptiolit loại zeolite sử dụng nhiều cho trình lọc Clinopyilolit có khả giữ hạt tạp chất lỗ xốp hay bề mặt thô ráp nó, điều mà silic oxit khơng có  Tannin: hợp chất polyoxyphenol, có trà, rượu vang đỏ, trái lựu, dâu tay, hồng vàng, nho… có tác dụng trợ lọc  Cellulose : bột lọc cellulose sản xuất q trình sulfate sulfite hóa gỗ cứng Cellulose thường dùng kết hợp với diatomite Giống perlite, cellulose có cấu trúc xốp diatomite, hoạt động môi trường pH >10  Một số chất bột hữu cơ: tinh bột khoai tây, sợi cotton, sợi polymer… Những nguyên liệu giúp phân tán diatomite trình lọc số ứng dụng dặc biệt khác Một loại khống trợ lọc sử dụng có nguồn gôc hữu tro từ võ trấu Nguyên liệu có hàm lượng silic cao phần cịn lại carbon có ích q trình xử lý nước thải Sau tách bỏ chất rắn, tế bào với chất trợ lọc, chất thu hổi thực theo hai cách cản sau:  Loại bỏ chất thải mà không cần xử lý  Lượng chất thải giảm xuống thơng qua hệ thống khử nước lọc áp ly tâm, lọc quay chấn khơng,,, Chất thải sau ép xử lý phương án chôn đất a Hệ thống lọc áp lực giúp loại bỏ tạp chất, vi khuẩn nước:  Ejecter: thiết bị thiết kế đặc biệt có khả bổ sung oxi vào nước nguồn, giúp nước nguồn có độ oxi hóa cao để đẩy nhanh q trình kết tủa kim loại nặng có khả dính kết Fe, Mn, As sau nước đẩy qua Ejecter nước giàu oxi tạo điều kiện cho trình kết tủa giúp nguyên tử lơ lửng nước kết tủa lại lắng xuống đáy bể lắng đứng  Bể xúc tác: Bề có tác dụng nâng PH đảy nhanh q trình lắng giúp giải phóng khí Co2 có nước nguồn  Bể lắng đứng: Bể lắng đứng có tác dụng làm liên kết hạt cặn lơ lửng nước giếng khoan thành hạt lớn lắng xuống đáy bể lắng  Bơm trung chuyển: có tác dụng hút nước từ bể lắng đứng đưa qua thiết bị lọc áp lực đồng thời máy bơm kiêm ln q trình sục xả thiết bị  Bình lọc áp lực: Bình áp lực cơng ty Đại Dương Xanh chế tác Inox 340, dày 1,2mm lên có độ bền cao hẳn bình lọc áp lực thông thường bán thị trường Inox 201 đặc biệt hệ thống valve liên kết hệ thống công ty Đại Dương Xanh chế tác valve đồng ống kẽm lên có độ bền học cao hẳn dòng sản phẩm khác Khả hấp phụ loại bỏ tạp chất thiết bị lọc nước giếng khoan gia đình  Hạt Aluwat: loại vật liệu công ty Đại Dương Xanh sàng lọc cách cần thân, ln lựa chọn dịng sản phẩm tốt độ đồng hạt cao, độ PH ổn định, khả kết tủa sau qua hạt aluwat ổn định làm nguồn vật liệu tốt  Sỏi đỡ kỹ thuật: Sỏi thạch anh cơng ty lựa chọn dịng sản phẩm - 4mm ln ln thống giúp q trinh lọc ổn định mà không gây ứ tắc thiết bị lọc  Cát thạch anh chất lượng cỡ hạt lựa chọn 0,9 - 1,6mm nên có độ đồng hạt cao giúp lớp vật liệu liên kết với nhạy cảm loại cát thông thường độ đồng cỡ hạt  Than hoạt tính dạng ép thường lựa chọn làm vật liệu lọc sơ cấp trình lọc loại than có độ hấp phụ Iot nhỏ, có đặc tính liên kết tốt nên có khả giữ lại hạt keo tụ lớn chút  Than hoạt tính gáo dừa nguyên chất cỡ hạt 6x12 Mesh ln có độ hấp phụ Iot cao vào khoảng 800 - 1100mg/g nên có khả hập phụ hữu loại độc tố nước tốt  Vật liệu lọc Filox: lớp vật liệu tiền xử lý hệ thống lọc bới hạt tẩm lớp bề mặt Mno2 nên có khả liên kết để giúp ngăn chặn hạt keo tụ cách nhanh độ bền học không lâu dài  Vật liệu lọc nước Manganness Greensand: Đây loại quặng nguyên chất nên nói độ bền học hẳn dịng sẩn phẩm thơng thường MQ7, Filox, Ms2, Ms3 Quặng mangan biết đến ngành xử lý nước từ lâu khả loại bỏ Fe, Mn, As tốt Hệ thống công nghiệp hữu Khách hàng  Tính đại chúng sản phẩm cân nhắc dựa phản hồi hầu hết khách hàng  Người ta mong đợi sản phẩm “ném đi” sau sử dụng Hệ thống cơng nghiệp khơng chất thải  Tối đa hóa việc tái sử dụng hội sửa chữa  Được hướng dẫn hội tái chế tiện lợi, phân loại nguồn thích hợp  Có kỹ thuật việc phản hồi thông tin hiệu đến nhà sản xuất  Hạn chế hệ thống không phát thải: Rất nhiều kỳ vọng đặt khái niệm ZETS phát sinh "không chất thải sản xuất công nghiệp” Về bản:  Sự chuyển đổi có khía cạnh từ khái niệm không phát thải đến khả áp dụng hệ thống khơng phát thải thực tế địi hỏi thiết kế lại trình, hệ thống dịng ngun liệu cơng nghiệp kỹ cần thiết để thực  Khía cạnh quản lý: thấy hạn chế kỹ thuật vắng mặt đầy đủ cơng nghệ thiếu thiện chí nhà sản xuất để thay đổi kỹ thuật hành Nó cịn khó khăn cho nhà sản xuất biết làm để áp dụng kỹ thuật không phát thải, lựa chọn tái sử dụng tái chế , quản lý chất thải  Về kinh tế: khó khăn kinh tế tìm thấy vắng mặt ưu đãi từ quan kinh tế, chẳng hạn ngân hàng, bảo hiểm công ty quan thuế, áp dụng biện pháp phòng ngừa nhiễm Ngồi ra, thiếu vốn hỗ trợ tài để đầu tư biện pháp mơi trường rào cản cho thực kỹ thuật không phát thải, đặc biệt trường hợp đơn vị quy mơ vừa nhỏ  Chính sách mơi trường: tiến trình phát triển kinh tế cần có pháp luật môi trường chủ yếu nhấn mạnh giải pháp, đặc biệt nước phát triển Trọng tâm tập trung nhiều vào giải định hướng chúng để tối ưu hóa dịng chảy vật chất q trình sản xuất, ý đến tái sử dụng chỗ tái chế ngoại vi sản phẩm Chính ràng buộc pháp lý việc khuyến khích thực khơng khí thải chất thải trao đổi  Hệ thống khơng phát thải khơng đạt xác suất 100% chất thải thông qua phát thải nhiệt tránh khỏi  Hạn chế khác trình sản xuất thực phẩm sản xuất quy mô nhỏ, số lượng chất thải tạo không hẳn đủ cao để thực sản lượng khí thải khơng đem lại khả thi mặt kinh tế gồm sản xuất, thiết kế, giảm chất thải, tái sử dụng chất thải, tái chế, trình thiết kế lại 3.Khái niệm 3R sử dụng xử lí chất thải  3R viết tắt chữ đầu tiếng Anh: Reduce- Reuse- Recycle  Reduce(Giảm thiểu): Giảm thiểu lượng rác thải sinh trình sản suất Đây tối ưu hóa q trình sản xuất tiêu dùng mặt môi trường, tạo sản phẩm lớn nhất, sử dụng hiệu nguồn nguyên liệu lượng thải thấp  Reuse (Tái sử dụng): Sử dụng lại sản phẩm hay phần sản phẩm cho chinh mục đích cũ hay cho mục đích khác, sử dụng sản phẩm tới hết tuổi thọ  Recycle (Tái chề ): Sử dụng rác thải làm nguyên liệu sản suất vật chất có ích khác Chương trình “Zero emission” bao gồm việc thực theo nguyên tắc 3R Hiện nay, thay phải tập trung, đầu tư vào việc xử lý chất thải người ta hướng đến việc xây dựng, cải thiện, nâng cao quy trình để đạt hiệu cao việc sản xuất quan trọng để giảm phát sinh lượng chất thải IV Quy trình xử lí nước thải sản xuất bia Nước thải sản xuất bia:  Bia loại nước uống tạo lâu đời loại nước uống ưa chuộng giới Ở Việt Nam bia có cách 100 năm nhu cầu thị trường ngành sản xuất bia có phát triển mạnh mẽ Vì thế, năm gần nhà máy bia đầu tư xây dựng ngày nhiều Mặt khác, sách nhà nước khuyến khích xây dựng ngành sản xuất bia ngành kinh tế mạnh giúp tăng nguồn thu ngân sách nhà nước Bên cạnh tăng trưởng ngành bia vấn đề nước thải vấn đề nan giải cần có cách giải  Nguồn gốc nước thải:  Nấu – đường hóa: Nước thải cơng đoạn giàu chất hydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ vỏ trấu, mảnh hạt bột, cục vón…cùng với xác hoa, tanin, chất đắng, chất màu  Cơng đoạn lên men lên men phụ: Nước thải công đoạn giàu xác men – chủ yếu protein, chất khoáng, vitamin với bia cặn  Giai đoạn thành phẩm: Lọc, bão hịa CO2, chiết bock, đóng chai, hấp chai Nước thải chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ngoài… Nước thải sản xuất bia bao gồm:  Nước lẫn bà malt bột sau lấy dịch đưởng Để bã sàng lưới, nước tách khỏi bã  Nước từ công đoạn rửa từ phận nấu – đường hóa, chủ yếu nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, sàn nhà,bồn lên men…có chứa nhiều cặn malt, tinh bột, bã hoa hợp chất hữu carbonateous có hàm lượng ô nhiễm hữu cao  Công đoạn chiết chai – dịch bia rơi rớt trình chiết  Nước rửa chai  Nước làm nguội thiết bị giải nhiệt loại nước xem tương đối  Nước rửa ngược hệ thống xử lý nước  Nước vệ sinh công nhân Các loại nước thải phát sinh trình sản xuất từ công đoạn khác có khác biệt thành phần, tính chất, nồng độ chất nhiễm mà cịn lưu lượng chế độ xả thải Từng loại nước thải lại có thay đổi thành phần, tính chất nồng độ chất ô nhiễm theo thời gian chế độ thao tác, mức độ tự động hóa Điều gây khó khăn việc thiết lập giải pháp kĩ thuật công nghệ để xử lí nhễm nước thải Sơ đồ dịng thải nhà máy bia Thành phần tính chất nước thải:  Đặc trưng nước thải bia có hàm lượng chất hữu protein cacbonateous cao  Nước thải lọc bã hèm công nghệ: Nước thải loại phát sinh từ công đoạn lọc bã malt , loại nước thải ô nhiễm mạnh.Nước thải phát sinh từ công nghệ lọc phèn, nên chúng bị nhiễm bẩn chủ yếu chất hữu cơ, cặn bã hèm vi sinh vật.Chỉ tiêu ô nhiễm sau: COD = 4000- 5000 mg/l Thành phần tính chất nước thải tham khảo số nhà máy bia như: bia Sài Gòn, bia Cần Thơ, bia Sóc Trăng, Trà Vinh Bảng 1: Tính chất nước thải lọc bã hèm  Nước thải lọc dịch đường: Loại nước thải thường bị nhiễm bẩn hữu cơ, lượng Gluco nước mức cao, môi trường thuận lợi cho phát triển loại vi sinh vật Ngoài ra, nước thải lọc đường có độ đục độ màu cao  Nước thải từ hệ thống làm lạnh làm mát thiết bị: Đây loại nước thải qui ước chúng đóng vai trị trao đổi nhiệt, không trực tiếp tham gia vào trình cơng nghệ Nước thải có thành phần tính chất giống với nguồn cung cấp ban đầu, khác nhiệt độ chúng cao 40- 450C Nước thải loại thường thải trực tiếp nguồn tái sử dụng sau làm nguội  Nước thải vệ sinh máy móc, thiết bị sàn nhà phân xưởng sản xuất: Thành phần, tính chất nồng độ chất nhiễm nước thải loại thay đổi theo công đoạn rửa chế độ rửa Ở thùng lên men, nước thải rửa chứa nhiều vi sinh vật bám dính Ở máy rửa chai, chai rửa qua bước: rửa với nước nóng, rửa dung dịch kiềm lỗng nóng (1% - 3% NaOH), tiếp rửa bẩn nhãn bên chai cuối phun kiềm nóng rửa bên bên ngồi chai, sau rửa nước nóng Do dịng thải q trình rủa chai có độ pH cao làm cho dịng thải chung có giá trị kiềm tính Nước rửa sàn ngồi tạp chất học cịn có khả chứa chất hữu hòa tan vi sinh vât  Nước thải sinh hoạt: Đây loại nước thải tạo hoạt động sinh hoạt nơi sản xuất Nước thải loại có mức độ nhiễm trung bình với thành phần giàu cặn bã hữu cơ, chất dinh dưỡng N, P vi sinh vât Tuy nhiên nhà máy, nước thải sinh hoạt thường thu gom riêng để xử lí tự hoại  Nước thải tự nhiên: Ngoài loại nước thải kể lượng nước mưa đáng kể bề mặt công ty, vào mùa mưa Lượng nước mưa qui ước xả trực tiếp vào cống nhận Các loại nước thải tận dụng để pha lỗng nồng độ nước thải vào xử lí Trong sản xuất bia cơng nghệ thay đổi từ nhà máy sang nhà máy khác, khác sử dụng phương pháp lên men hay chìm Sự khác lượng nước sử dụng cho mục đích rửa chai, máy móc thiết bị, sàn nhà, số lượng công nhân sử dụng nước cho sinh hoạt,…Điều dẫn đến tải lượng nước thải hàm lượng chất ô nhiễm nhà máy bia khác Phương pháp xử lí nước thải sản xuất bia Nhiều phương pháp xử lí khác nước thải sản xuất bia nghiên cứu áp dụng thực tiễn nhiều nước giới Việt Nam Mỗi phương pháp xử lí đạt hiệu định vài chất nhiễm tương ứng Để đạt hiệu xử lí mong muốn đầu ra, nhiều phải kết hợp nhiều phương pháp q trình xử lí khác Các phương pháp xử lí nước thải sản xuất bia phân thành nhóm chính: 3.1 Phương pháp xử lí học hóa lí: Thành phần nước thải sản xuất bia có chứa hàm lượng cặn lớn nấm men bột trợ lọc bia diện dịng thải Xử lí học phương pháp thông dụng để loại bỏ cặn lơ lửng (SS) khỏi dòng thải nhà máy bia Các bể lắng đợt cơng trình ứng dụng phương pháp Các kết nghiên cứu thực nghiệm cho thấy xử lí nước thải sản xuất bia cho hiệu xử lí độ màu, độ đục cao mơ hình lắng, trung bình đặt 50-60%, việc giảm SS kéo theo lượng đáng kể chất hữu Một vấn đề cần ý sản xuất bia dịng thải từ cơng đoạn khác có độ pH khác Dịng thải từ khâu lọc bã hèm có pH gần trung tính nhiên dịng thải rửa chai lại thường có giá trị pH cao Vì trước đưa vào cơng đoạn xử lí chung, cần thiết phải phân luồng kiểm tra trung hịa pH, trung hóa pH Ca(OH)2 CO2 thu hồi từ khâu lên men 3.2 Phương pháp xử lí sinh học: Nước thải bia có hàm lượng chất hữu hòa tan lơ lửng cao, tỉ lệ BOD5/COD = 0.5 – 0.7, chủ yếu gồm protein amino axit từ nguyên liệu nấm men, hydratcacbon (dextrin đường) pectin tan không tan, axit hữu cơ, rượu…từ nguyên liệu sản phầm rơi vãi nên đặc điểm thích hợp với phương pháp xử lí sinh học Các phương pháp xử lí sinh học gồm có xử lí hiếu khí, kị khí hay kết hợp, việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào đặc tính, luu lượng nước thải, điều kiện kinh tế- kĩ thuật điện tích sử dụng cho phép Trong hệ thống xử kí nước thải sinh hoạt cơng nghiệp bia thường dùng phương pháp xử lí sinh học sau: 3.2.1 Phương pháp yếm khí Phương pháp yếm khí sử dụng chủ yếu q trình xử lí nước thải công ngiệp lượng chất hữu cao (BOD =1500-5000 MG/L), xử lí bùn, cặn, bã thải rắn nhờ vi khuẩn phân hủy yếm khí chất hữu Tác nhân sinh học cho trình vi khuẩn kị khí vi khuẩn thuộc nhóm Psendomonas, Poteus, Micrococcus, clstridum vi khuẩn metan hóa Q trình phân hủy yếm khí khơng triệt để, sau phân hủy yếm khí thường có hệ thống phân hủy hiếu khí để xử lý triệt để chất nhiễm cịn lại Phương pháp có ưu điểm sinh bùn so với q trình phân hủy hiếu khí, khơng cần thiết bị cung cấp khí Nhưng phương pháp cịn có nhược điểm thời gian phân hủy dài, phân hủy không triệt để 3.2.2 Phương pháp hiếu khí Phương pháp thường sử dụng để xử lí nước thải có hàm lượng khoảng từ 500-1000mg/l Nguyên tắc: Sử dụng vi sinh vật để oxy hóa hợp chất hữu vơ có khả chuyển hóa sinh học đồng thời từ vi sinh vật sử dụng phần hữu lượng khai thác từ q trình oxy hóa để tổng hợp nên sinh khối chúng Tác nhân sinh học q trình xử lí hiếu khí vi sinh vật hơ hấp hiếu khí tùy tiện: Psedomonas Putida, Psendomonas Stutzeri, Aerobacter Aerogenes, Nitrosomonas (Nitrat hóa), Vinogratski, Bacillus Subtilis (thủy phân), Flavo Bacterium, Alealigenes (giàu S, Fe) Có nhiều dạng xử lí hiếu khí:  Dạng oxy hóa cấp khí tự nhiên (cánh đồng tưới cánh đồng lọc, hồ sinh học)  Oxy hóa cấp cưỡng (lọc sinh học, bể aeroten) 3.3 Phương pháp bùn hoạt tính: Các cơng đoạn xử lí phương pháp bùn hoạt tính bao gồm : Quy trình cơng nghệ xử lí: 4.1 Thơng số nhiễm đầu vào tiêu đầu ra: Các tiêu đo nước thải đầu vào:  pH:  COD: 2000 mg/l  BOD5: 1500 mg/l Các tiêu sau xử lý đạt tiêu chuẩn  pH: 5,5 –9  BOD5