Thiết kế nhà máy bia 50 triệu lít - Môi trường và phương pháp xử lý

25 tháng 11 2019

CHƯƠNG 8: MÔI TRƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

Môi trường gồm các yếu tố tự nhiên và nhân tạo, quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống sản xuất, sự tồn tại của con người và thiên nhiên.

Bảo vệ môi trường là những hoạt động giữ cho môi trường trong lành, sạch đẹp, cải tạo môi trường đảm bảo cân bằng sinh thái, ngăn chặn khắc phục những hậu quả xấu do con người và thiên nhiên gây ra cho môi trường, khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên. Cùng với sự phát triển của công nghiệp, lượng nước thải của các cơ sở công nghiệp thải ra ngày càng tăng gây ra tác động xấu đến con người nếu không xử lý. Để nâng cao hiệu quả quản lý của nhà nước, tổ chức kinh thế, tổ chức xã hội, đơn vị vũ trang nhân dân, đảm bảo quyền được sống trong môi trường trong lành, phục vụ toàn cầu. Với những nhu cầu cấp thiết như trên thì các nhà máy nói chung và nhà máy bia nói riêng cần chú trọng đến môi trường và phương pháp xử lý môi trường.

8.1. Các yếu tố chính trong nhà máy bia ảnh hưởng tới môi trường

Trong quá trình sản xuất bia thường hình thành nên các sản phẩm phụ hoặc các yếu tố tác động xấu tới môi trường xung quanh, cần được xử lý loại bỏ hoặc tái sử dụng. Các loại chất thải trong nhà máy bia thường là:

  • Nước thải và các chất gây ô nhiễm.
  • Bụi.
  • Khí thải từ nhà nấu
  • Tiếng ồn
  • Các chất thải khác...

8.1.1. Nước thải và các chất gây ô nhiễm

Trừ nước có mặt trong sản phẩm bia hay trong các sản phẩm phụ và lượng nước đã bay hơi, phần nước còn lại cuối cùng được coi là nước thải. Nước thải trong nhà máy bia bao gồm: Bã bia và bã dịch đường.

  • Nước rửa thiết bị
  • Nước thải chứa cặn
  • Nước thải chứa bã men
  • Nước thải từ hệ thống CIP
  • Xút và axit thải ra từ hệ thống CIP
  • Nưc thải rửa bột trợ lọc
  • Nước tráng hóa chất rửa
  • Nước thải trong phân xưởng chiết

Một số thành phần trong nước thải có tác hại tới môi trường:

Trong nước thải có một số thành phần khi đưa ra ngoài, sẽ có tác động đáng kể đối với môi trường xung quanh.

  • Các chất có thể oxy hóa: những chất này có thể bị chuyển hóa nếu có mặt O2. Nếu những chất này không qua xử lý mà đi thẳng vào hệ thống thoát nước, trong trường hợp không được thông khí đầy đủ, chúng có thể oxy hóa một phần và gây thối rữa và tạo mùi hôi thối, đồng thời tiêu diệt các vi sinh vật có mặt trong môi trường nước. Tổng số các chất có thể oxy hóa được thể hiện bằng giá trị COD (lượng oxy yêu cầu cho phản ứng hóa học) tính bằng mg O2/l hoặc giá trị BOD5 (lượng O2 yêu cầu cho quá trình hóa sinh) đơn vị mg O2/l.
  • Photpho dưới dạng photphat: hợp chất photpho cùng với nitơ bậc cao kích thích cho sự phát triển của tảo trên mặt nước, cũng được cọi là chất có hại cho môi trường. Do đó, trong những năm gần đây, các nhà công nghệ đang cố gắng chuyển sang sử dụng các chất làm sạch không chứa photpho.
  • Nitơ dưới dạng nitrat: ảnh hưởng của nitrat tới môi trường đã thu hút nhiều sự quan tâm. Sự thẩm thấu nitrat vào nước ngầm làm tăng sự ô nhiễm của đất. Trong khi đó, ở các nhà máy bia, axit nitric được sử dụng trong hệ thống CIP để hòa tan cặn.

 − Hợp chất halogen hữu cơ (Adsorbable organically bound halogens ADN): trong sản xuất bia, các hợp chất clo được sử dụng trong công đoạn tẩy trắng, sát trắng.

  • Muối của kim loại nặng như: Hg, Pb, Cd, Cr, AOX và các dẫn xuất halogen của hydratcacbon là những chất nguy hiểm bởi vì chúng gây hại rất lớn cho sức khỏe.
  • Axit, dung dịch kiềm, những chất làm sạch và những chất khử trùng cùng với thành phần dầu gia nhiệt cũng được coi là những chất có hại cho môi trường và con người.

Bảng 8.1: Những chất điển hình của nước thải nhà máy bia

8.1.2. Bụi

Bụi có thể được tạo ra tại công đoạn tiếp nhận, vận chuyển và nghiền malt và nghiền đại mạch. Trong phân xưởng nghiền, bụi có thể được thu hồi bằng hệ thống hút và lọc bụi. Bụi là thành phần giàu chất hòa tan, tuy nhiên chủ yếu là các chất có thể gây ảnh hưởng xấu cho sản phẩm, vì thế bụi này thường được chứa vào các bao tải để loại bỏ.

8.1.3. Khí thải từ nhà nấu

Trong quá trình đun sôi dịch đường, thành phần các chất dễ bay hơi trong dịch đường và hoa houblon bay hơi và thường tạo ra các mùi đặc trưng cho không gian xung quanh nhà nấu. Để giảm lượng khí tạo ra từ nhà nấu, người ta có thể sử dụng các hệ thống ngưng tụ hơi lắp đặt trên các nồi nấu và được nén lại nhờ các máy nén khí.

8.1.4. Tiếng ồn

Nhìn chung, những tiếng ồn chủ yếu tạo ra ở các vị trí như sau:

  • Trong phân xưởng đóng chai
  • Gần máy nén chất làm lạnh và không khí
  • Gắn thiết bị ngưng tụ hơi
  • Gắn máy nén hơi

Để giàm tiếng ồn phát ra, có thể sử dụng các biện pháp:

  • Lựa chọn vật liệu xây dựng, ví dụ như kết cấu của tường đôi để ngăn cách âm, cửa sổ kín để hạn chế sự thoát âm ra ngoài.
  • Lắp đặt thiết bị giảm tối đa âm thanh ở phân xưởng chiết chai
  • Hạn chế sử dụng tường ghép
  • Làm vỏ cách âm ở những máy gây ồn lớn.

8.1.5. Các chất thải khác

Tuy nhiên, không phải chỉ có nước thải mà còn các chất thải khác cũng được thải ra từ nhà máy bia. Số lượng thành phần này có thể ước lượng như sau:

Các chất thải rắn gồm vỏ chai vỡ, vỏ nhãn, các chất thải rắn xây dựng. Chất thải rắn được gom lại tập trung về nơi quy định để bán phế liệu (vỏ chai vỡ, giấy) hoặc làm thức ăn gia súc (bã malt, men).

Ngoài những nguồn thải đã đề cập ở trên còn có những thành phần khác được thải ra trong quá trình sản xuất và cần được xử lý. Những chất thải đó bao gồm:

  • Bìa cứng và bìa caton đóng hộp
  • Giấy thải từ phòng quản lý và sản xuất.
  • Kim loại và nhựa thải
  • Gỗ vụn
  • Lốp xe cũ
  • Chất thải của nhà ăn
  • Bùn vôi
  • Mỡ và chất béo
  • Dung môi

Các thành phần này luôn luôn được tập trung lại một cách riêng rẽ, được bán hoặc được loại bỏ.

8.2. Tổng quan về xử lý nước thải

Người ta phân biệt ba phương pháp xử lý nước thải bao gồm: cơ học, hóa học, và sinh học. Việc sử dụng phương pháp nào là phụ thuộc vào đặc tính của nước thải và điều kiện về công nghệ.

8.2.1. Phương pháp cơ học

Phương pháp này là giai đoạn xử lý sơ bộ ban đầu, dùng để lọa các tạp chất không tan trong nước thải. Các phương pháp thường dùng là lọc qua lưới, lắng cyclon thủy lực, quay ly tâm.

8.2.2. Phương pháp hóa học và lý học

Phương pháp này thường được sử dụng để thu hồi các chất quý hay để khử các chất độc, các chất có ảnh hưởng xấu đến giai đoạn làm sạch sinh học về sau. Các phương pháp thông thường là oxy hóa, trung hòa, keo tụ, hấp thụ, trích ly, chưng bay hơi, tuyển nổi...

8.2.3. Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học để loại bỏ các tạp chất phân tán nhỏ, keo và các chất hòa tan hữu cơ (đôi khi cả chất vô cơ) khỏi nước thải. Cơ sở của phương pháp này là dựa vào sự sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải, chúng sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào và sinh năng lượng.

Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học lại được chia làm hai loại tùy theo điều kiện xảy ra của quá trình phân hủy đó là:

  • Xử lý hiếu khí: Quá trình phân hủy xảy ra với sự có mặt của oxy.
  • Xử lý kỵ khí: Quá trình phân hủy xảy ra trong điều kiện không có oxy.

8.3.  Phương án xử lý nước thải cho nhà máy bia

Qua khảo sát, phân tích và căn cứ vào tình hình thực tế của mặt bằng và nguồn vốn của nhà máy, giải pháp xử lý nước thải đượcchọn là xử lý sinh học hiếu khí có sử dụng bùn hoạt tính với sự tham gia của các vi sinh vật hiếu khí sống lơ lửng (phương pháp hiếu khí lơ lửng).

8.3.1. Sơ đồ công nghệ

Nước thải từ công đoạn sản xuất sẽ theo hệ thống mương dẫn chảy về ngăn tiếp nhậnqua song chắn rác. Song chắn rác bằng inox sẽ gạt rác có kích thước lớn, mảnh giấy... Với phương pháp lấy giáy bằng thủ công, giấy được thu hồi và chuyển về bãi vệ sinh thích hợp. Phần này nhà máy đã có chỉ cần bổ sung thêm để đảm bảo tốt êu cầu xử lý.

Bể điều hòa, tuyển nổi và lắng sơ bộ:

Ổn định lưu lượng dòng chảy, ổn định nồng độ chất bẩn và pH. Giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho công việc phái sau, tránh hiện tượng quá tải nhờ lắng một phần ở bể này. Tuyển nổi các chất. Bổ sung oxy để đảm bảo môi trường thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học sau này. Vật nổi được với ra cho vào thùng chứa vật nổi. Phần bùn lắng được hút định kỳ dùng làm phân bón.

Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc:

Nước thải sau khi keo tụ và lắng được dẫn vào bể xử lý sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính tuần hoàn và bổ sung một chủng vi sinh vật đặc hiệu cho quá trình phân hủy hiểu khí. Không khí được đưa vào qua các máy nén khí có lưu lượng lớn, áp suất nhỏ, qua hệ thống phân phối khí ở đáy bể đảm bảo lượng O2 hòa tan > 2mg/lít. Thời gian lưu 8 giờ.

Bể lắng cuối:

Nước thải qua giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí được đưa đến bể lắng cuối nhằm chắn giữ bùn sinh ra trong giai đoạn xử lý sinh học. Lượng bùn hoạt tính được tái sử dụng một phần, một phần được hút định kỳ làm phân bón hoặc chôn lấp.

Bể khử trùng: nước thải được khử trùng nhờ clorin ở bể khử trùng.

Nước thải sạch: Theo tiêu chuẩn B đi vào kênh tưới tiêu nội đồng.

Nước thải sau khi xử lý sẽ đạt các thông số thỏa mãn tiêu chuẩn môi trường Việt Nam đối với nguồn tiếp nhận loại B.

8.3.2. Nồng độ cho phép các chất ô nhiễm trong nước thải (TCVN 5945 1995)

Tính toán xây dựng cho khu chứa và xử lý nước thải: Xây dựng ở nơi tập trung nước thải của nhà máy. Nước thải sạch sau khi thải ra được xử lý qua các bể như sau: bể chắn rác, bể điều hòa, tuyển nổi và lắng sơ bộ, bể phản ứng keo tụ và bể lắng 1, bể sinh học hiếu khí, bể lắng 2, bể khử trùng, mỗi bể có chiều dài 3m, chiều rộng 2m. Vậy xây dựng khu chứa và xử lý nước thải có các thông số sau:

- Diện tích: 216 m2.

- Kich thước: 18 x 12 x 4,8 (m)

Bảng 8.3: Các hạng mục công trình trong tổng mặt bằng

Sưu tầm và biên soạn bởi: Valve Men Team