Ứng dụng Công nghệ xử lý nước


POLYCO GROUP gii thiu

Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia

Với mức tiêu thụ 3,8 tỷ lít năm 2015, Việt Nam là một trong những thị trường bia lớn nhất Châu Á. Theo cơ quan nghiên cứu ngành bia, năm 2015 lượng bia tiêu thụ tại Việt Nam là 41 lít/người, chỉ sau Hàn Quốc và Nhật Bản tại Châu Á. Ngành bia với mức tăng trưởng kép hàng năm trong 10 năm qua là 6,4% và 5 năm qua là 5,7% và chiếm đến 94% lượng tiêu thụ đồ uống có cồn, vì vậy trong những năm gần đây các nhà máy bia được đầu tư xây dựng ngày càng nhiều. Bên cạnh đó, chính sách của nhà nước khuyến khích xây dựng ngành sản xuất bia như một ngành kinh tế mạnh giúp tăng nguồn thu ngân sách nhà nước. Tuy nhiên, bên cạnh sự tăng trưởng của ngành bia thì vấn đề nước thải là một trong những vấn đề nan giải cần có cách giải quyết.

Nước thải nhà máy bia

 Bia chứa chủ yếu là nước (>90%), còn lại là cồn (3 – 6%), CO2 và các hóa chất hòa tan khác. Ngành công nghiệp sản xuất bia là một trong những ngành sử dụng nước lớn nhất, mức sử dụng nước trung bình của Sabeco và Habeco hiện nay là khoảng 4,6 ÷ 6,0 lít nước trên một lít bia. Vì vậy sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòi hỏi tiêu tốn rất nhiều nước, do đó sẽ thải ra môi trường một lượng nước thải rất lớn. Nước thải của nhà máy bia thường gồm những loại sau: 

    1. Nước làm mát, nước ngưng. Loại nước này không thuộc loại nước gây ô nhiễm nên có thể xử lý sơ bộ và tái sử dụng lại;

   2. Nước vệ sinh thiết bị như rửa nồi nấu, rửa tank bồn chứa, rửa sàn nhà sản xuất. Loại nước này chứa nhiều chất hữu cơ, cần phải được tiến hành xử lý để làm sạch môi trường và tái sử dụng lại;

   3. Nước vệ sinh và các thiết bị lên men, thùng chứa đường ống, sàn nhà lên men. Loại nước thải này chứa nhiều xác nấm men, xác nấm men rất dễ tự phân hủy, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng. Loại nước này cần có biện pháp xử lý đặc biệt giảm nguy cơ ô nhiễm;

  4. Nước rửa chai đựng bia. Loại nước thải này cũng gây ô nhiễm nghiêm trọng, nước này không chỉ chứa các chất hữu cơ mà còn chứa rất nhiều các hợp chất màu từ mực in nhãn, kim loại.

            

Hình 1. Sơ đ công ngh sn xut và phát thi nhà máy bia

Công nghệ phù hợp

Nước thải trong nhà máy bia ô nhiễm hữu cơ rất cao, các chất hữu cơ phân hủy rất nhanh nên nước thải có màu đen và gây ô nhiễm nghiêm trọng cộng với các chất phụ gia và hóa chất quá trình sản xuất như CaSO4, H3PO4, NaOH, Na2CO3…. Nếu không được xử lý những chất này sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng khi thải được thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận mà không được xử lý tốt.

Trên cơ sở phân tích như trên, việc xử lý nước thải trong sản xuất bia để tái sử dụng là giải pháp hiệu quả được quan tâm nhất. Nước thải từ hoạt động của nhà máy bia có hàm lượng chất dinh dưỡng cao và phương pháp xử lý truyền thống bằng cách đưa nước vào nhà máy xử lý nước thải đô thị hoặc khu công nghiệp (KCN) vừa lãng phí vừa gây áp lực đến nguồn tiếp nhận hạ nguồn. Ngoài ra, việc xử lý nước thải của các nhà máy xử lý nước thải đô thị hoặc KCN làm tăng chi phí rất lớn cho các nhà máy bia. 

 

Do giá trị tiềm năng của nước thải nhà máy bia giàu nguồn carbon và chất dinh dưỡng (N/P) nên việc lựa chọn công nghệ tối ưu vừa tiết kiệm được được chi phí, có thể sử dụng năng lượng tái tạo và tái sử dụng nước thải nhằm tiết kiệm chi phí là nhu cầu cấp bách hiện nay.

Bảng 1. Đặc điểm của nước thải nhà máy bia

Thông s

Đơn vị

Nước thải nhà máy bia composition

 

Lưu lưng

-

-

2–8 hL nưc thi/hL bia

COD

mg/L

2000–6000

0.5–3 kg COD/hL bia

BOD

mg/L

1200–3600

0.2–2 kg BOD/ hL bia

TSS

mg/L

200–1000

0.1–0.5 kg TSS/hL bia

pH

 

4.5–12

 

Nitơ-N

mg/L

25–80

 

Photpho-P

mg/L

10–50

 

Kim loi nng

mg/L

Rt thp

 

 Có nhiều công nghệ để xử lý nước thải nhà máy bia. Tuy nhiên với điều kiện thực tế, các nhà máy bia hiện nay tiêu biểu như Sabeco và Habeco lựa chọn công nghệ xử lý kỵ khí và hiếu khí. Việc sử dụng công nghệ này làm cho chi phí vận hành thấp mà chất lượng nước thải đầu ra ổn định và độ an toàn cho hệ thống cao.

 Với hàm lượng chất hữu cơ cao, tỉ lệ BOD5/COD > 0,5 nên cần tiến hành xử lý theo phương pháp sinh học kết hợp k khí và hiếu khí. Các công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia thường dùng là: Mô hình xử lý theo hai bậc xử lý kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)  kết hợp với xử lý hiếu khí SBR (Sequencing Batch Reactors).

Bảng 2. So sánh giữa các hệ thống k khí và hiếu khí

 

 

Công nghệ kỵ khí

 

 

Công ngh hiếu khí

Loại bỏ được COD

65–90%

90–98%

Sinh năng lượng

Cao: CH­4 đưc to ra như khí biogas

Thp: ch có CO2

Tiêu tốn năng lượng thấp

Thấp

Cao

Bùn thải

Thấp

Cao

Loại bỏ (N/P)

Thấp

Cao

Yêu cầu không gian

 

Thấp

Cao

Vận hành

Đơn giản

Phức tạp

 

Giới thiệu công nghệ

Quá trình xử lý kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket):

Trong bể UASB, nước thải được phân bố đều trên diện tích đáy bể và đi từ dưới lên qua lớp đệm bùn lơ lửng, khi qua lớp bùn này, hỗn hợp bùn (vi sinh vật) kị khí trong bể sẽ hấp thu chất hữu cơ (BOD, COD…) hòa tan trong nước thải, đồng thời phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí biogas bay lên (khoảng 70-80% là khí methane và 20-30% là cacbonic và các khí khác). Khí biogas sinh ra được thu hồi dùng cho lò hơi đốt Biogas [Đã lắp đặt cho Hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy Bia Sài Gòn – Hà Nội]

 

Hình 2. Hệ thống UASB với thu hồi khí biogas cung cấp nhiên liệu cho lò hơi

Ưu điểm của công nghệ UASB:

Hiệu suất xử lý COD có thể đến 90%

Xử lý các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ rất cao

 Tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành.

Quá trình xử lý hiếu khí bằng công nghệ SBR (Sequencing Batch Reactors): 

Là bể phản ứng làm việc theo mẻ dạng công nghệ xử lý bùn hoạt tính nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra trong cùng một bể. Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa hợp chất hữu cơ và Nitơ cao. Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình sau:

Giai đoạn nạp liệu (Anoxic Fill Phase): Nước thải ở giai đoạn này được phân bố trên toàn bể với bùn hoạt tính dưới đáy bể. Quá trình xử lý sinh học xẩy ra  đồng thời trong giai đoạn này là quá trình yếm khí và quá hiếu khí. Nước tự chảy vào bể đến vạch báo mức thì sensor báo mức báo tín hiệu đóng van cấp lại.

Quá trình phản ứng: Khi nạp liệu kết thúc, nước thải được sục khí liên tục kết hợp với khuấy đảo. Trong giai đoạn này thì nước thải được xử lý cho đến khi nước thải được xử lý đến mức cho phép. Quá trình này tạo phản ứng sinh hoá giữa nước thải và bùn hoạt tính xẩy ra. Thời gian làm thoáng và sục khí kéo dài phụ thuộc vào chất lượng nước thải và mức độ yêu cầu của cấp độ xử lý đầu ra.

Quá trình lắng: Quá trình sục khí và khuấy đảo dừng, bùn hoạt tính được lắng xuống đáy bể. Quá trình lắng xẩy ra trong môi trường tĩnh, hiệu qủa thuỷ lực của bể đạt 100%. 

Quá trình gạn nước trong: Nước trong được thu về bể khử trùng thông qua hệ thống gạn nước Decanter.

Quá trình nghỉ/thu bùn hoạt tính: Bể ở trạng thái sẵn sàng cho giai đoạn nạp liệu. Bùn hoạt tính được bơm về bể nén bùn. 

Quá trình làm việc của các bể theo chu kỳ được cài đặt thông qua phần mềm điều khiển thông minh và linh hoạt.